4
CHÆÅNG I
NHÆÎNG ÂËNH LUÁÛT CÅ BAÍN CUÍA CÄNG NGHÃÛ HOAÏ HOÜC
I. Mäüt säú khaïi niãûm vaì âënh nghéa:
1. Nàng suáút: Nàng...
5

Chia 2 vãú cho Vo ta coï:
Vç

G Go
=
(1 − X )
Vo Vo
Go
G
= C o (1 − X )
= Co ⇒
Vo
Vo

- Nãúu hãû thäúng laì cháút loíng...
6

ϕs =

Gs
G
φ
X
× s max = s = A
*
*
G s max
φ s max X A
Gs

6. Täúc âäü quaï trçnh: Täúc âäü cuía quaï trçnh biãøu diãùn...
7
Trong caïc âiãöu kiãûn coï aính hæåíng âãún traûng thaïi cán bàòng thç sæû thay âäøi nhiãût âäü,
aïp suáút, näöng âäü ca...
8
*/ Mäúi liãn hãû giæîa K vaì âäü chuyãøn hoaï cán bàòng X* = α
Vê duû:
aA + bB ⇔ rR + sS
Âæa vãö 1mol A
A + b/aB ⇔ r/aR ...
9
- Nãúu khuáúy maûnh hãû dë thãø thç F = täøng bãö màût caïc pháön tæí nàûng hån (haût ràõn
trong hãû K-R, R-L; gioüt loí...
10
phaín æïng coï täúc âäü quaï nhanh, coï tênh cháút tæïc thåìi thç coï thãø âem laûi háûu quaí khäng tät
(näø, chaïy). D...
11
2. Nãúu thãø têch tàng (∆n>0) træåìng håüp xa cán bàòng thç coï låüi vç P tàng thç x tàng,
nhæng âãún gáön cán bàòng x ...
12
Trong thæûc tãú cäng nghiãûp, ngæåìi ta nháûn tháúy khi tàng nhiãût âäü phaín æïng lãn
10 C (trong phaûm vi nhiãût âäü ...
13
Cháút xuïc taïc coï khaí nàng laìm giaím nàng læåüng hoaût hoaï cuía phaín æïng. Âáy laì
tênh cháút quan troüng cuía ch...
14

k = k0e

−

E
RT

k xt = k 0 e
⇒

A=

e

E
− eît
RT
−

Vê duû:

−

E

(khäng coï xuïc taïc)

E xt
RT

(coï xuïc taïc)
...
15

∆C = (CA - CA*)(CB - CB*)
CA gáön CA* vaì CB gáön CB* ⇒ ∆C giaím
Taïc duûng cuía khuáúy träün:
+ Trong hãû âäöng thãø,...
16
Loaûi thiãút bë naìy phæïc taûp, hiãûu quaí khäng cao, nãn êt duìng.
+ Duìng voìi phun ràõn âaî nghiãön mën vaìo doìng ...
17
CHÆÅNG II
NGUYÃN LIÃÛU, NÆÅÏC VAÌ NÀNG LÆÅÜNG TRONG CÄNG NGHÃÛ HOAÏ HOÜC
Tè lãû caïc yãúu täú trong giaï thaình saín ph...
18
3/ Thãú caïc nguyãn liãûu coï thãø duìng laìm thæûc pháøm bàòng caïc nguyãn liãûu khaïc.
4/ Täøng håüp sæí duûng nguyãn...
19
Nãúu haût âuí nhoí vaì khäng tháúm næåïc (kë næåïc) thç troüng læåüng khäng thàõng âæåüc
sæïc càng bãö màût cuía næåïc ...
20
Quàûng nghiãön

næåïc

Buìn quàûng

PHÆÅNG PHAÏP ÆÅÏT

I

II

III
næåïc

1

2

3

I, II, III: buäöng làõng
1. Pháön nàû...
21
Quàûng nghiãön råi xuäúng âéa quay 1 bë bàõn ra xung quanh. Caïc haût nhoí, nheû bë
quaût 2 huït lãn vàng vaìo thaình t...
22
- H2SO4 cáön tåïi 50 m3H2O/T
II. Phán loaûi:
1/ Næåïc khê quyãøn:
Âoï laì næåïc mæa, coï êt taûp cháút vaì muäúi hoaì t...
23
Gäöm caïc giai âoaûn sau: làõng, saït truìng, laìm mãöm (phæång phaïp váût lê: nhiãût, cáút,
âäng laûnh; phæång phaïp h...
24
b/ Phæång phaïp váût lê: âãø ngoaìi tråìi, phun hay suûc khê, âun chán khäng.
5/ Chæng cáút: nãúu cáön næåïc saûch thç ...
25
- Nhiãût nàng: η nh =

Qlt
× 100%
Qth

Qlt, Qth: læåüng nhiãût tiãu thuû theo lê thuyãút vaì thæûc tãú cho cuìng mäüt l...
26
CHÆÅNG III
CÄNG NGHÃÛ TÄØNG HÅÜP AMONIAC
I. Khaïi niãûm chung:
- ÅÍ nhiãût âäü thæåìng amoniac laì khê khäng maìu, coï ...
27
phaín æïng (1). Âáy laì phaín æïng thu nhiãût nãn âãø cung chap nhiãût cho phaín æïng, ngæåìi ta
âäút khê åí ngoaìi äún...
28
Tàng nhiãût âäü dung dëch âaî háúp thuû CO2, H2S lãn 105÷125oC, thç quaï trçnh nhaî
xaíy ra, sau âoï laìm laûnh dung dë...
29
- Âáy laì thiãút bë quan troüng nháút trong hãû thäúng täøng håüp amoniac. Thaïp coï hai bäü
pháûn chênh: åí trãn laì h...
30
CHÆÅNG IV
CÄNG NGHÃÛ SAÍN XUÁÚT AXIT SUNFUARIC
I. Khaïi niãûm chung:
1/ Caïc tênh cháút cuía axit sunphuaric:
- Axit su...
31
Caïc phaín æïng âãöu toaí nhiãût vaì nhiãût toaí ra âuí âãø duy trç quaï trçnh âäút quàûng,
khäng cáön phaíi cung chap ...
32
H2SO4 taûo thaình vaì laìm giaím hoaût tênh xuïc taïc trong thiãút bë oxy hoaï SO2. (xuïc taïc cho
phaín æïng oxy hoaï ...
33
- Tæì thiãút bë truyãön nhiãût (3) ra, khê láön læåüt qua caïc thiãút bë truyãön nhiãût trung
gian tæì A âãún C vaì nhi...
34
CHÆÅNG V
CÄNG NGHÃÛ SAÍN XUÁÚT AXIT NITRIC
I. Khaïi niãûm chung:
- Axit nitric åí nhiãût âäü thæåìng laì cháút loíng kh...
35
- Häùn håüp khê âi vaìo thiãút bë loüc (1) qua mäüt loaût caïc ngàn loüc, räöi theo caïc cæía
trãn truû dáùn khê (2) åí...
36
näöng âäü axit cao hån åí thaïp (7) vç taûi thaïp (8) sæû oxy hoaï NO thaình NO2 låïn hån vç nhiãût
âäü täúi æu cho pha...
37
CHÆÅNG VI
CÄNG NGHÃÛ SAÍN XUÁÚT PHÁN KHOAÏNG
§1/ Khaïi niãûm chung:
Phán boïn chia thaình:
→ Phán khoaïng: coï nguäön g...
38
- Ra khoíi (2) dung dëch NH4NO3 coï näöng âäü 64% vaì NH3 < 0.5 g/l, âæåüc âæa lãn
thuìng cao vë (3), tæì âoï âæa qua t...
39
* Så âäö læu trçnh cäng nghãû saín xuáút ure' theo phæång phaïp kên, chæng hai
cáúu tæí (Hçnh 6.3.)
- NH3 loíng tæì thu...
40
Mg(H2PO4)2] vaì trong dung dëch xitrat (CaHPO4; MgHPO4, Fe3(PO4)2, Al(PO4)3). P2O5
hæîu hiãûu coï trong sunpephätphat â...
41
Bàòng biãûn phaïp taûo haût, P2O5 tan cháûm hån, rãù cáy këp háúp thuû pháön låïn P2O5 tan
âæåüc trong næåïc, hiãûu qua...
Tailieu.vncty.com   qua trinh-va_thiet_bi_truyen_chat_3869
Tailieu.vncty.com   qua trinh-va_thiet_bi_truyen_chat_3869
Tailieu.vncty.com   qua trinh-va_thiet_bi_truyen_chat_3869
Tailieu.vncty.com   qua trinh-va_thiet_bi_truyen_chat_3869
Tailieu.vncty.com   qua trinh-va_thiet_bi_truyen_chat_3869
Tailieu.vncty.com   qua trinh-va_thiet_bi_truyen_chat_3869
Tailieu.vncty.com   qua trinh-va_thiet_bi_truyen_chat_3869
Tailieu.vncty.com   qua trinh-va_thiet_bi_truyen_chat_3869
Tailieu.vncty.com   qua trinh-va_thiet_bi_truyen_chat_3869
Tailieu.vncty.com   qua trinh-va_thiet_bi_truyen_chat_3869
Tailieu.vncty.com   qua trinh-va_thiet_bi_truyen_chat_3869
Tailieu.vncty.com   qua trinh-va_thiet_bi_truyen_chat_3869
Tailieu.vncty.com   qua trinh-va_thiet_bi_truyen_chat_3869
Tailieu.vncty.com   qua trinh-va_thiet_bi_truyen_chat_3869
Tailieu.vncty.com   qua trinh-va_thiet_bi_truyen_chat_3869
Tailieu.vncty.com   qua trinh-va_thiet_bi_truyen_chat_3869
Tailieu.vncty.com   qua trinh-va_thiet_bi_truyen_chat_3869
Tailieu.vncty.com   qua trinh-va_thiet_bi_truyen_chat_3869
Tailieu.vncty.com   qua trinh-va_thiet_bi_truyen_chat_3869
Tailieu.vncty.com   qua trinh-va_thiet_bi_truyen_chat_3869
Tailieu.vncty.com   qua trinh-va_thiet_bi_truyen_chat_3869
Tailieu.vncty.com   qua trinh-va_thiet_bi_truyen_chat_3869
Tailieu.vncty.com   qua trinh-va_thiet_bi_truyen_chat_3869
Tailieu.vncty.com   qua trinh-va_thiet_bi_truyen_chat_3869
Tailieu.vncty.com   qua trinh-va_thiet_bi_truyen_chat_3869
Tailieu.vncty.com   qua trinh-va_thiet_bi_truyen_chat_3869
Tailieu.vncty.com   qua trinh-va_thiet_bi_truyen_chat_3869
Tailieu.vncty.com   qua trinh-va_thiet_bi_truyen_chat_3869
Tailieu.vncty.com   qua trinh-va_thiet_bi_truyen_chat_3869
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

Tailieu.vncty.com qua trinh-va_thiet_bi_truyen_chat_3869

312 views

Published on

http://tailieu.vncty.com

Published in: Business
0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
312
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
13
Actions
Shares
0
Downloads
3
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Tailieu.vncty.com qua trinh-va_thiet_bi_truyen_chat_3869

  1. 1. 4 CHÆÅNG I NHÆÎNG ÂËNH LUÁÛT CÅ BAÍN CUÍA CÄNG NGHÃÛ HOAÏ HOÜC I. Mäüt säú khaïi niãûm vaì âënh nghéa: 1. Nàng suáút: Nàng suáút thiãút bë, phán xæåíng hay nhaì maïy, ... laì säú læåüng saín pháøm taûo ra (hay nguyãn liãûu chãú biãún) trãn mäüt âån vë thåìi gian. Nãúu G laì troüng læåüng, Vs laì thãø têch (saín pháøm hay nguyãn liãûu), τ laì thåìi gian thç nàng suáút P bàòng : G Vs hay P = P= τ τ 3 P coï thãø tênh bàòng T/s, kg/h, m /s, ... 2. Cäng suáút: Q laì nàng suáút täúi âa coï thãø âaût âæåüc cæåìng âäü laìm viãûc I cuía thiãút bë laì nàng suáút cuía thiãút bë tênh cho âån vë cuía mäüt âaûi læåüng âàûc træng (thãø têch, diãûn têch, kêch thæåïc, ...). Vê duû nãúu V laì thãø têch cuía thiãút bë thç coï thãø biãøu diãùn cæåìng âäü bàòng: P G I= = V τ ×V 3 I coï thãø tênh bàòng T/h.m , m3/h.m2 (theo diãûn têch cuía thiãút bë). 3. Tiãu phê: Nguyãn liãûu, næåüc, nàng læåüng, ... laì læåüng nguyãn liãûu, næåïc, nàng læåüng, ... tiãu hao âãø taûo ra âån vë saín pháøm. Vê duû Tnguyãn liãûu/Tsaín pháøm; m3 næåïc/T; kwh/m3 4. Âäü chuyãøn hoaï: Âäü chuyãøn hoaï nguyãn liãûu A (taïc cháút) laì tyí lãû giæîa læåüng taïc cháút A âaî chuyãøn hoaï vaì læåüng ban âáöu. ÅÍ thåìi âiãøm τ, V laì thãø têch cuía hãû thäúng taïc duûng, GA laì troüng læåüng cháút A, CA laì näöng âäü cuía cháút A vaì XA laì âäü chuyãøn hoaï cuía cháút A. - ÅÍ thåìi âiãøm ban âáöu τo = 0, caïc âaûi læåüng trãn coï trë säú tæång æïng Vo, GAo, CAo vaì XAo. - ÅÍ thåìi âiãøm τ1 cháút A âaî chuyãøn hoaï hoaìn toaìn thç caïc trë säú tæång æïng laì V1, GA1, CA1 vaì XA1= 1. Nãúu coï nhiãöu taïc cháút A, B, C, ... thç mäùi cháút coï âäü chuyãøn hoaï cuía mçnh XA, XB, XC, ... Theo âënh nghéa åí thåìi âiãøm τ, âäü chuyãøn hoaï laì: G − GA G −G hay X = o (1) X A = Ao G Ao Go Go − G Nãúu tênh theo pháön tràm thç X % = 100 × Go Tæì (1) ta coï: G = Go (1 − X ) (2)
  2. 2. 5 Chia 2 vãú cho Vo ta coï: Vç G Go = (1 − X ) Vo Vo Go G = C o (1 − X ) = Co ⇒ Vo Vo - Nãúu hãû thäúng laì cháút loíng hay dung dëch (thãø têch V thay âäøi khäng âaïng kãø), hay laì khê maì täøng thãø têch khäng thay âäøi trong quaï trçnh chuyãøn hoaï thç: G G = = C vaì C = C o (1 − X ) (3) Vo V - Nãúu trong chuyãøn hoaï thãø têch thay âäøi vaì V = γVo thç: G G G = = o (1 − X ) V γVo γVo C hay C = o (1 − X ) γ (4) Nhæng γ biãún âäøi theo thåìi gian τ nãn duìng khäng tiãûn. Ngæåìi ta duìng khaïi niãûm âäü thay âäøi tæång âäúi β cuía thãø têch hãû khi chuyãøn hoaï âaî hoaìn toaìn (X=1): V − Vo V1 β= 1 = −1 Vo Vo ⇒ V1 = Vo (1 + β ) 2H2 + O2 = 2H2O 2 1 Ta coï: β = −1 = − 3 3 5. Hiãûu suáút saín pháøm: Hiãûu suaït saín pháøm thu âæåüc φs laì tyí lãû giæîa læåüng saín pháøm thæûc tãú thu âæåüc Gs vaì læåüng täúi âa thu âæåüc Gmax (nãúu chuyãøn hoaï hoaìn toaìn): G φ s = s (%) Gmax Vê duû trong quaï trçnh: cuîng coï thãø biãùu diãùn φs qua læåüng taïc cháút (nguyãn liãûu) G − GA φ s = Ao G Ao Nhæ váûy φs= XA: hiãûu suáút saín pháøm bàòng âäü chuyãøn hoaï cuía nguyãn liãûu. Nãúu pháøn æïng thuáûn nghëch thç φs khäng thãø naìo âaût âãún φmax âæåücmaì cao nháút laì luïc âaût cán bàòng φ*s vaì luïc âoï: G s* * = XA φ s max = G s max φs laì hiãûu suáút cán bàòng hay hiãûu suáút lyï thuyãút. Âäi khi sæí duûng khaïi niãûm hiãûu suáút so våïi lyï thuyãút: G ϕs = s G s*
  3. 3. 6 ϕs = Gs G φ X × s max = s = A * * G s max φ s max X A Gs 6. Täúc âäü quaï trçnh: Täúc âäü cuía quaï trçnh biãøu diãùn qua læåüng saín pháøm chênh S thu âæåüc hay læåüng nguyãn liãûu chênh A tiãu hao trong mäüt âån vë thåìi gian. dG s dG A u= hay u = − dτ dτ Cuîng coï thãø biãùu diãùn qua caïc âaûi læåüng áúy nhæng trong âån vë thãø têch 1 dG s 1 dG A hay u = − u= V dτ V dτ G Nãúu thãø têch cuía hãû thäúng khäng âäøi coï thãø biãùu diãùn qua näöng âäü vç =C V dC s dC hay u = − A u= dτ dτ 7. Chi phê cå baín cho âån vë cäng suáút: Nãúu K laì chi phê cå baín cho caí thiãút bë (hay phán xæåíng), vê duû tênh bàòng âäöng vaì Q laì cäng suáút cuía thiãút bë tênh bàòng T/nàm thç chi phê cå baín cho âån vë cäng suáút laì: K R= Q * Nãúu cäng suáút thay âäøi, thæûc tãú cho tháúy: R = aQ-0.4 a: laì hãû säú phuû thuäüc vaìo tênh cháút cuía saín xuáút Nãúu so saïnh 2 hãû thäúng våïi cäng suáút Q1 vaì Q2 våïi Q2 = 2Q1 thç: − 2Q R2 aQ2 0.4 = = ( 1 ) −0.4 = 0.76 ⇒ R2 = 0.76R1 − 0.4 R1 aQ1 Q1 Nghéa laì cäng suáút tàng lãn 2 láön thç chi phoïi cå baín cho mäüt âån vë cäng suáút chè coìn 76% hay giaím âi 24%. * Nãúu S laì giaï thaình saín pháøm tênh theo âån vë (vê duû âäöng/T) thç: S = mQn m, n: laì hãû säú, vaì n = -0.2 ÷ -0.3 So saïnh 2 cäng suáút Q1 vaì Q2 våïi Q2 = 2Q1 vaì láúy n = -0.2 ta coï: − 2Q S 2 mQ2 0.2 = = ( 1 ) −0.2 = 0.87 − 0.2 S1 mQ1 Q1 Nghéa laì nãúu cäng suáút tàng lãn 2 láön thç giaï thaình saín pháøm giaím âi 13%. II. Cán bàòng trong caïc quaï trçnh cäng nghã: 1. Nguyãn lyï Le Chatelier: Âa säú caïc phaín æïng thæûc hiãûn trong CNHH laì caïc phaín æïng thuán nghëch. Caïc phaín æïng naìy âãöu dáùn âãún traûng thaïi cán bàòng.
  4. 4. 7 Trong caïc âiãöu kiãûn coï aính hæåíng âãún traûng thaïi cán bàòng thç sæû thay âäøi nhiãût âäü, aïp suáút, näöng âäü caïc cháút tham gia phaín æïng coï vai troì quan troüng hån caí. Caïc yãúu täú naìy taïc âäüng âãún traûng thaïi cán bàòng theo nguyãn lyï Le Chatelier: Mäüt hãû åí traûng thaïi cán bàòng bãön, nãúu chuûi mäüt taïc âäüng tæì bãn ngoaìi laìm thay âäøi mäüt trong caïc yãúu täú quyãút âënh âãún vë trê cán bàòng thç trong hãû seî xaíy ra mäüt quaï trçnh theo chiãöu laìm giaím aính hæåíng cuía taïc âäüng âoï. Tæì âoï suy ra: * Khi tàng nhiãût âäü cuía häùn håüp caïc cháút phaín æïng thç cán bàòng seî chuyãøn dëch theo chiãöu phaín æïng thu nhiãût, tæïc haû nhiãût âäü cuía häùn håüp caïc cháút phaín æïng. * Khi tàng aïp suáút cán bàòng chuyãøn dëch theo chiãöu giaím thãø têch cuía häùn håüp. * Khi tàng näöng âäü cuía mäüt trong caïc cháút phaín æïng thç cán bàòng chuyãøn dëch theo chiãöu giaím näöng âäü cuía noï. 2. Hàòng säú cán bàòng cuía pháøn æïng hoaï hoüc: a/ Hàòng säú cán bàòng: */ Phaín æïng thuáûn nghëch: aA + bB ⇔ rR + sS + Q Täúc âäü phaín æïng thuáûn: u1 = k1CAaCBb Täúc âäü phaín æïng nghëch: u2 = k2CRrCSs k1, k2: hàòng säú täúc âäü phuû thuäüc vaìo nhiãût âäü. * * k1 C Rr C S s Nãúu u1 = u2 ta coï: = *a *b = K c (1) k2 C A CB (dáúu * coï nghéa laì trë säú åí traûng thaïi cán bàòng) Kc:hàòng säú cán bàòng */ Nãúu tênh thaình pháön theo pháön mol N NA + NB + NR + NS = 1 thç: N *r N * s K N = Ra S b * * NA NB (2) */ Nãúu laì khê thç coï thãø láúy aïp suáút pháön PI PA + PB + PR + PS = P (aïp suáút chung) thç: PR*r PS*s (3) K P = *a *b PA PB */ So saïnh caïc trë säú cuía K Kp = Kc(RT)∆n Kp = KNP∆n (4) (5) Våïi ∆n = (r + s) - (a + b) b/ YÏ nghéa cuía trë säú hàòng säú cán bàòng: */ Ta tháúy K tàng thç tæí säú tàng so våïi máùu säú, nghéa laì näöng âäü saín pháøm tàng lãn. K âaïnh giaï âäü sáu cuía phaín æïng hoaï hoüc, âäü chuyãøn hoaï cuía taïc cháút. */ k1, k2 phuû thuäüc nhiãût âäü nãn K cuîng phuû thuäüc vaìo nhiãût âäü.
  5. 5. 8 */ Mäúi liãn hãû giæîa K vaì âäü chuyãøn hoaï cán bàòng X* = α Vê duû: aA + bB ⇔ rR + sS Âæa vãö 1mol A A + b/aB ⇔ r/aR + s/aS Näöng âäü caïc cháút âáöu CA , CB , CR , CS , nãúu âäü chuyãøn hoaï laì α thç âaî coï CAα mol A taïc duûng CAαb/a molo B âãø taûo thaình CAαr/a mol R vaì CAαs/a mol S, vaì luïc âoï näöng âäü caïc cháút laì CA(1-α); CB - CAαb/a; CR + CAαr/a; CS + CAαr/a, nhæ váûy: r s (C R + C Aα ) r (C S + C Aα ) s a a (6) Kc = b a b (C A − (1 − α )) (C B + C Aα ) a Tæång tæû ta tênh âæåüc KN, KP phuû thuäüc vaìo α. */ K coï thãø tçm træûc tiãúp åí säø tay hoaï lyï; cuîng coï thãø tênh K tæì ∆H âäü biãún âäøi entapi åí âiãöu kiãûn chuáøn (1atm, 298oK) theo phæång trçnh Van't Hoff: d ln K p ∆H (7) = dT RT 2 ∆H ln K p = − +B RT R: hàòng säú khê (R = 1.987 cal/mol.oC); ∆H (cal/mol) III. Täúc âäü phaín æïng vaì vai troì cuía noï âäúi våïi caïc quaï trçnh cäng nghãû: Cäng thæïc chung cuía täúc âäü laì: u = k×F×∆C Nãúu hãû âäöng thãø thç: u = k×∆C k: hãû säú täúc âäü; F: bãö màût tiãúp xuïc pha; ∆C: âäüng læûc quaï trçnh. 1. Hãû säú täúc âäü k: khäng chè phuû thuäüc tênh cháút hoaï hoüc cuía taïc cháút maì coìn phuû thuäüc caí tênh cháút váût lyï cuía chuïng, cáúu taûo thiãút bë, täúc âäü caïc doìng vaì âäü khuáúy träün caïc cháút trong mäi træåìng âäöng thãø. k laì håüp thaình cuía caïc hàòng säú täúc âäü thuáûn k1, nghëch k2, phuû k'p, k''p ... vaì cuía caïc hãû säú khuyãúch taïn caïc cháút âáöu (taïc cháút) vaìo vuìng phaín æïng D1, D2, ... vaì caïc cháút cuäúi (saín pháøm) ra ngoaìi vuìng phaín æïng D'1, D'2, ... k = f(k1, k2, k'p, k''p ..., D1, D2, ..., D'1, D'2, ...) Ngoaìi ra k coìn phuû thuäüc vaìo thäng säú cáúu taûo thiãút bë vaì chãú âäü laìm viãûc cuía thiãút bë. Vç váy, cáön xem xeït âaûi læåüng naìo cå baín coï aính hæåíng âãún k vaì boí qua caïc âaûi læåüng khäng cå baín. Âaûi læåüng cå baín laì âaûi læåüng æïng vaìo quaï trçnh chênh, coï trë säú nhoí nháút vaì do âoï, laìm cháûm quaï trçnh chênh. Vê duû: - Khuáúy träün täút nãn boí qua hãû säú khuáúy taïn (âoìng thãø) - Phaín æïng mäüt chiãöu vaì phaín æïng phuû khäng âaïng kãø thç k = k1 - Quaï trçnh dë thãø thç khuyãúch taïn haûn chãú täúc âäü k = (D1, D2, ..., D'1, D'2, ...) 2. Bãö màût tiãúp xuïc pha F:
  6. 6. 9 - Nãúu khuáúy maûnh hãû dë thãø thç F = täøng bãö màût caïc pháön tæí nàûng hån (haût ràõn trong hãû K-R, R-L; gioüt loíng trong hãû K-L, L-L, ...) - Nãúu duìng cäüt âãûm thç F = täøng bãö màût caïc âãûm. Chuï yï: Trong caïc hãû K-L, L-L nãúu räúi loaûn maûnh thç xaïc âënh F ráút khoï vç caïc pha xám nháûp dæåïi daûng doìng räúi, bong boïng, boüt, gioüt, maìng, ...û, luïc âoï láúy F bàòng mäüt âaûi læåüng qui æåïc Fq (vê duû bàòng tiãút diãûn thiãút bë, bàòng bãö màût táút caí caïc ngàn, täøng bãö màût âãûm, ..) 3. Âäüng læûc ∆C: âäüng læûc cuía quaï trçnh hoaï hoüc laì hiãûu säú cuía näöng âäü C. Nãúu quaï trçnh åí pha khê thç âäüng læûc laì ∆P (hiãûu säú cuía aïp suáút) Vê duû: * Quaï trçnh âäöng thãø: +) Phaín æïng mäüt chiãöu: aA + bB → rR + sS u = kCAaCBb ⇒ ∆C = CAaCBb +) Phaín æïng thuáûn nghëch: u = k(CA - CA*)a(CB - CB*)b ⇒ ∆C = (CA - CA*)a(CB - CB*)b hoàûc u = k1CAaCBb - k2CRrCSs ∆C1 = CAaCBb ∆C2 = CRrCSs ⇒ u = k1∆C1 - k2∆C2 * Quaï trçnh dë thãø: +) Háúp thuû hay ngæng håi : ∆C = C - C* C: näöng âäü (hay aïp suáút pháön) tæïc thåìi (thæûc) åí pha cho chuyãøn (khê) cuía cháút âæåüc chuyãøn (khê âæåüc háúp thuû hay håi âæåüc ngæng). C*: näöng âäü áúy luïc cán bàòng; noï laì aïp suáút håi baío hoaì cuía cháút âæåüc chuyãøn trãn bãö màût dung dëch háúp thuû hay cháút loíng ngæng. +) Nhaî hay bäúc håi: ∆C = C* - C IV. Caïc biãûn phaïp âãø tàng täúc âäü cuía quaï trçnh cäng nghãû: Ngæåìi ta tàng täúc âäü bàòng caïch taïc âäüng âãún caïc säú haûng cuía täúc âäü u 1. Tàng âäüng læûc ∆C cuía quaï trçnh: a/ Tàng näöng âäü cuía taïc cháút: Nghéa laì laìm cho nguyãn liãûu båït taûp cháút âi. Tàng näöng âäü tæïc laìm tàng täúc âäü, båït âæåüc thãø têch thiãút bë, chi phê váûn chuyãøn, khuáúy träün, nhiãût máút maït cho taûp cháút. Ngoaìi ra, coìn giaím âæåüc caïc phaín æïng phuû. Trong thæûc tãú caïc biãûn phaïp tàng näöng âäü cuía caïc cháút tham gia phaín æïng trong nguyãn liãûu ban dáöu phuû thuäüc vaìo traûng thaïi táûp håüp cuía chuïng. +) Âäúi våïi dung dëch ngæåìi ta tàng näöng âäü bàòng caïch duìng nhæîng dung mäi thêch håüp, hoàûc laìm bay håi hoàûc kãút tinh dung mäi. +) Âäúi våïi cháút khê thç duìng biãûn phaïp neïn âãø tàng näöng âäü, hoàûc duìng biãûn phaïp háúp thuû, háúp phuû caïc cháút khê tham gia phaín æïng coï näöng âäü tháúp âãø taïch chuïng khoíi caïc cháút trå. Trong thæûc tãú ngæåìi ta thæåìng cho dæ caïc cháút reî tiãön âãø tàng cao täúc âäü phaín æïng. Tuy nhiãn, viãûc tàng näöng âäü taïc cháút khäng phaíi bao giåì cuîng coï låüi. Âäúi våïi nhæîng
  7. 7. 10 phaín æïng coï täúc âäü quaï nhanh, coï tênh cháút tæïc thåìi thç coï thãø âem laûi háûu quaí khäng tät (näø, chaïy). Do váûy, cáön phaíi giaím näöng âäü taïc cháút (âãø laìm cháûm täúc âäü phaín æïng) bàòng caïch pha thãm khê trå hoàûc cho vaìo tæìng læåüng nhoí. b/ Âiãöu chènh aïp suáút P (chuí yãúu aính hæåíng âãún pha khê) Âäúi våïi khê tàng aïp suáút coï nghéa laì tàng näöng âäü. Näöng âäü khê tyí lãû våïi aïp suáút pháön, nãn coï thãø thay CA bàòng PA vaì âäüng læûc ∆C bàòng ∆P. +) Quaï trçnh mäüt chiãöu hay quaï trçnh thuáûn nghëch åí xa cán bàòng åí pha khê: - Âäúi våïi phaín æïng hoaï hoüc åí pha khê: aA + bB → rR + sS a b a b u = kPA PB vaì ∆P = PA PB Nãúu NA, NB laì pháön mol cuía A vaì B trong pha khê, P laì aïp suáút chung thç: PA = NAP; PB = NBP u = k(NAP)a(NBP)b = kPAaPBbPa+b u n>1 a b Âàût kPA PB = β vaì a + b = n (báûc phaín æïng) n=1 n u = βP n<1 P Nhæ váûy P tàng thç u tàng vaì n caìng cao thç aính hæåíng caìng låïn. - Âäúi våïi quaï trçnh chuyãøn khäúi khê vaìo loíng hay ràõn (háúp thuû, háúp phuû, ngæng håi) thç: u = k.F.∆P vç åí xa cán bàòng nãn coï thãø boí P* trong ∆P=P-P* ⇒ u = k.F.P Täúc âäü tè lãû våïi aïp suáút, vç váûy, tàng P âãø tàng täúc âäü háúp thuû hay ngæng håi. - Âäúi våïi quaï trçnh nhaí khê hay bäúc håi thç ngæåüc laûi. Ngæåìi ta duìng chán khäng. +) Quaï trçnh mäüt chiãöu hay quaï trçnh thuáûn nghëch åí pha khê gáön cán bàòng * (P hay C* khäng boí qua): x * * - Âäúi våïi phaín æïng hoaï hoüc: ∆P=(PA-PA )(PB-PB ) Nãúu P tàng thç PA, PB tàng vç ∆P tàng vaì täúc âäü cuía quaï trçnh tàng . 1 1. Nãúu phaín æïng laìm giaím thãø têch (∆n<0) thç P tàng 2 laìm x tàng (Le Chatelier). Træåìng håüp naìy P tàng roî raìng coï låüi cho caí täúc âäü, hiãûu suáút. Ngoaìi ra P tàng thç thãø têch hãû Pop P thäúng giaím dáùn âãún âæåìng kênh äúng giaím. Nhæ váûy, båït âæåüc Sæû phuû thuäüc x vaìo P cho váût liãûu, giaím xáy dæûng. Tuy nhiãn, khäng nãn tàng aïp suáút phaín æïng khäng thuáûn quaï cao vç yãu cáöu vãö thaình äúng, thiãút bë, täún nàng læåüng neïn, nghëch (x hiãûu suáút saín ... Håüp lê nháút aïp suáút tæì 100 âãún vaìi tràm atm. pháøm). 1. ∆n<0; 2. ∆n>0
  8. 8. 11 2. Nãúu thãø têch tàng (∆n>0) træåìng håüp xa cán bàòng thç coï låüi vç P tàng thç x tàng, nhæng âãún gáön cán bàòng x caìng tàng cháûm vaì âãún giaï trë xmax åí Pop räöi giaím âi. Pop tæì 1 âãún vaìi atm tuyì tênh cháút cuía phaín æïng, báûc phaín æïng n vaì âäü chuyãøn hoaï mong muäún. - Âäúi våïi quaï trçnh chuyãøn khäúi (dë thãø) 1. Træåìng håüp háúp thuû khê (hay ngæng håi): ∆P = P - P*. P tàng thç ∆P tàng ⇒ u tàng: tàng háúp thuû (Le Chatelier). Vç váûy, P cao coï låüi. 2. Træåìng håüp nhaî (hay bäúc håi) thç cáön giaím P. - Âäúi våïi loíng aính hæåíng P âãún u nhoí, nãn phaíi cáön P låïn. Nhæng P låïn aính hæåíng âãún âäü nhåït vaì quaï trçnh chuyãøn tæì âäüng hoüc sang khuyãúch taïn. Vê duû: Polime hoaï etylen åí 2000atm chuyãøn tæì K→L→R. - Âäúi våïi ràõn thç aïp suáút siãu cao måïi coï taïc duûng. Vê duû: Cacbon hoaì tan trong kim loaûi chaíy åí 2400oC chè chuyãøn thaình kim cæång åí aïp suáút 100000atm. c/ Âiãöu chènh nhiãût âäü âãø tàng âäüng læûc cuía quaï trçnh chuyãøn khäúi: (chæï khäng phaíi cho phaín æïng hoaï hoüc) +) Trong háúp thuû, ngæng håi: ∆C = C - C* C* aïp suáút håi baîo hoaì trãn dung dëch, tàng lãn nãúu nhiãût âäü tàng. Nãúu nhiãût âäü giaím thç C* giaím ⇒ ∆C tàng ⇒ u tàng. +) Træåìng håüp nhaî, bäúc håi thç ngæåüc laûi: ∆C = C* - C. Ngæåìi ta tàng nhiãût âäü âãø tàng täúc âäü cuía quaï trçnh. d/ Âæa saín pháøm ra khoíi hãû thäúng taïc duûng: +) u = k1∆C1 - k2∆C2 = k1CAaCBb - k2CRrCSs Âæa saín pháøm ra thç CR, CS giaím âi (hay triãût tiãu), ∆C2 giaím vaì täúc âäü phaín æïng tàng lãn. +) Quaï trçnh chuyãøn khäúi: 1. Nãúu háúp thuû ∆C = C - C*. Âæa saín pháøm (cháút âæåüc háúp thuû) ra khoíi hãû thäúng tæïc laì laìm giaím näöng âäü åí loíng âi, do âoï C* giaím ⇒ ∆C tàng ⇒ u tàng. 2. Nãúu quaï trçnh nhaî ∆C = C*- C. Âæa cháút âæåüc nhaî ra khoíi hãû thäúng tæïc laì laìm giaím näöng âäü åí pha khê, nhoì âoï ∆C tàng ⇒ u tàng. 2. Tàng hãû säú täúc âäü cuía quaï trçnh khê: a/ Tàng nhiãût âäü: +) Nhiãût âäü aính hæåíng âãún täúc âäü phaín æïng: Theo Arrhe'nius: k = k0e-E/RT E d ln k E = ⇔ 2.3 lg k = − 2 RT dT RT k: hàòng säú täúc âäü phaín æïng E: nàng læåüng hoaût hoaï (J/mol) R: hàòng säú khê lê tæåíng (R=8.3146 J/mol.0K)
  9. 9. 12 Trong thæûc tãú cäng nghiãûp, ngæåìi ta nháûn tháúy khi tàng nhiãût âäü phaín æïng lãn 10 C (trong phaûm vi nhiãût âäü tæì 100-400oC) vaì nàng læåüng hoaût hoaï khoaíng 63125kJ/mol thç täúc âäü cuía phaín æïng hoaï hoüc tàng tæì 2 - 4 láön, tháûm chê gáúp 10 láön. Cáön chuï yï laì tàng nhiãût âäü laìm tàng täúc âäü phaín æïng thuáûn, phaín æïng nghëch vaì caí phaín æïng phuû. Âiãöu naìy laìm haû âäü choün loüc cuía saín pháøm chênh. Vç váûy ráút cáøn tháûn trong viãûc sæí duûng biãûn phaïp tàng nhiãût âäü. +) Âäúi våïi khuyãúch taïn: Aính hæåíng cuía nhiãût âäü êt hån nhiãöu. Khi tàng nhiãût âäü lãn 10oC thç váûn täúc khuyãúch taïn chè tàng khoaíng 1.1 - 1.3 láön. Sæû phuû thuäüc cuía hãû säú khuyãúch taïn vaìo nhiãût âäü tuán theo cäng thæïc tæång tæû nhæ phæång trçnh Arrhe'nius: d ln D E D = dT RT D: hãû säú khuyãúch taïn ED: nàng læåüng hoaût hoaï cuía quaï trçnh khuyãúch taïn. * Giåïi haûn cuía viãûc tàng nhiãût âäü: 1. Âäúi våïi phaín æïng thuán nghëch phaït nhiãût, tàng nhiãût âäü laìm chuyãøn dëch cán bàòng theo chiãöu nghëch, nghéa laì laìm giaím âäü chuyãøn hoaï. Coìn âäúi våïi phaín æïng thuán nghëch thu nhiãût thç âäü chuyãøn hoaï khäng giaím khi tàng nhiãût âäü, nhæng hiãûu quaí ngaìy caìng giaím vç täúc âäü tàng cháûm hån åí nhiãût âäü cao. 2. Trong nhiãöu quaï trçnh hæîu cå, viãûc tàng nhiãût âäü ⇒ tàng phaín æïng phuû ⇒ täøn tháút cháút vaì laìm giaím hiãûu suáút saín pháøm chênh (vê duû täøng håüp ræåüu metanol). 3. Taïc cháút coï thãø bë phán huyí hay bë âæa ra ngoaìi vuìng phaín æïng (vê duû bäúc håi). 4. Caïc haût taïc cháút ràõn hay xuïc taïc coï thãø chaíy ra, dênh våïi nhau (thiãu kãút) laìm cho bãö màût tiãúp xuïc giaím (vê duû to>900oC thç xaíy ra hiãûn tæåüng kãút khäúi quàûng S khi âiãöu chãú H2SO4 laìm giaím bãö màût phaín æïng vaì giaím âäü khuyãúch taïn oxy ⇒ u giaím). 5.Yãu cáöu chëu nhiãût âäü cuía váût liãûu phaíi cao (tæïc bãön àn moìn vaì chëu nhiãût). b/ Duìng xuïc taïc: Tàng nhiãût âäü coï nhiãöu haûn chãú nãn ngæåìi ta duìng xuïc taïc âãø tàng täúc âäü phaín æïng maì khäng coï nhæåüc âiãøm cuía viãûc tàng nhiãût âäü. Xuïc taïc laìm tàng maûnh k ⇒ u tàng maì khäng aính hæåíng âãún khuyãúch taïn, khäng thay âäøi cán bàòng (chè laìm choïng âaût cán bàòng), laûi coï taïc duûng choün loüc, chè laìm nhanh phnaí æïng mong muäún. Tuy nhiãn, xuïc taïc coï nhæîng haûn chãú vç coï thãø bë ngäü âäüc, coï thãø máút hoàûc giaím hoaût tênh åí nhiãût âäü cao. Cháút xuïc taïc thæåìng tham gia vaìo phaín æïng vaì chuyãøn phaín æïng tæì mäüt giai âoaûn thaình hai hoàûc nhiãöu giai âoaûn: Täøng quaït ta coï: A + B + xt = AB + xt Luïc âáöu: A + xt → ⏐A...xt⏐→ Axt Axt + B → ⏐B...Axt⏐ ⏐B...Axt⏐ → AB + xt o
  10. 10. 13 Cháút xuïc taïc coï khaí nàng laìm giaím nàng læåüng hoaût hoaï cuía phaín æïng. Âáy laì tênh cháút quan troüng cuía cháút xuïc taïc, noï taûo âiãöu kiãûn thuáûn låüi cho phaín æïng xaíy ra dãù daìng vaì nhanh choïng. E [A... B] [A... xt] [B... Axt] ∆Eh A+B A xt AB Caïc cháút xuïc taïc duìng trong cäng nghiãûp phaíi âaím baío âæåüc caïc yãu cáöu sau: + Cháút xuïc taïc coï tênh choün loüc, hoaût tênh cao, nàng suáút låïn. Al2O3 ( 350 0 C Vê duû: C2H5OH ⎯⎯ ⎯ ⎯ ) → C2H4 + H2O ⎯ Cu ( 250 0 C ) C2H5OH ⎯⎯ ⎯⎯→ CH3CHO + H2 + Læåüng cháút xuïc taïc cho vaìo beï hån ráút nhiãöu so våïi læåüng cháút tham gia phaín æïng vaì khäng bë biãún âäøi sau phaín æïng. + Cháút xuïc taïc chè coï khaí nàng thuïc âáøy phaín æïng mau âaût âãún traûng thaïi cán bàòng, nghéa laì chè laìm tàng täúc âäü phaín æïng chæï baín thán khäng thãø laìm cho phaín æïng xaíy ra âæåüc. Vê duû mäüt phaín æïng naìo âoï coï ∆G<0 beï thç tæû noï khoï coï thãø tæû xaíy ra âæåüc, nhæng khi cho thãm cháút xuïc taïc vaìo thç phaín æïng seî xaíy ra nhanh. Vê duû. Phaín æïng täøng håüp NH3: N2 + 3H2 = 2NH3 ∆G = -4 kcal Phaín æïng trãn khoï xaíy ra, nãúu thãm cháút xuïc taïc Fe, Ni vaìo thç phaín æïng seî xaíy ra nhanh. + Nhiãût âäü thæûc hiãûn phaín æïng tháúp + Coï âäü bãön cå hoüc cao, bãön âäúi våïi caïc cháút âäüc + Dãù taïi sinh. Trong caïc yãu cáöu trãn, yãu cáöu vãö hoaût tênh laì quan troüng nháút. Noï âæåüc âënh nghéa laì mæïc tàng täúc âäü phaín æïng so våïi khi khäng duìng xuïc taïc. k (A: hoaût âäü xuïc taïc) A = xt k
  11. 11. 14 k = k0e − E RT k xt = k 0 e ⇒ A= e E − eît RT − Vê duû: − E (khäng coï xuïc taïc) E xt RT (coï xuïc taïc) =e E − Eeît RT e RT 2SO2 + O2 ∆E = e RT 2SO3 + Q o Nãúu khäng coï xuïc taïc åí 693 K coï E = 420000J/mol Duìng xuïc taïc V2O5 thç Ext = 268000J/mol cuîng åí 693oK ( 420000 − 268000 ) 8.314×693 ⇒ A=e = e 26.4 = 3× 1011 Nghéa laì täúc âäü tàng lãn 3×1011 láön. Trong cäng nghiãûp âãø âaím baío nàng suáút cao, cháút xuïc taïc phaíi coï bãö màût âån vë cao. Ngoaìi ra trong caïc thiãút bë thæûc hiãûn caïc phaín æïng xuïc taïc phaíi bäú trê sao cho cháút xuïc taïc tiãúp xuïc täút våïi caïc cháút phaín æïng. Cho âãún nay trong cäng nghiãûp hoaï cháút coï 3 kiãøu thiãút bë tiãúp xuïc: 1/ Loaûi coï cháút xuïc taïc cäú âënh: trong caïc thiãút bë naìy, cháút xuïc taïc laì nhæîng haût nhoí hoàûc læåïi âàût cäú âënh trong thiãút bë. Loaûi thiãút bë naìy coï nhæåüc âiãøm laì âënh kç phaíi luán phiãn quïa trçnh chuyãøn hoaï vaì taïi sinh xuïc taïc. Viãûc baío âaím chãú âäü nhiãût âãø låïp xuïc taïc hoaût âäüng täút cuîng khoï khàn, kãút cáúu thiãút bë cuîng phæïc taûp. Loaûi naìy êt âæåüc sæí duûng. 2/ Loaûi coï cháút xuïc taïc di âäüng: trong thiãút bë loaûi naìy caí quaï trçnh chuyãøn hoaï láùn taïi sinh âãöu liãn tuûc. Ngæåìi ta bäú trê mäüt hãû thäúng hai thiãút bë, mäüt thiãút bë chuyãøn hoaï vaì mäüt thiãút bë taïi sinh. Trong quaï trçnh laìm viãûc caïc giaï âæûng xuïc taïc di chuyãøn liãn tuûc doüc theo thiãút bë tiãúp xuïc sang thiãút bë taïi sinh räöi laûi tråí vãö thaình mäüt voìng kheïp kên. Nhæ váûy, âaím baío nàng suáút chuyãøn hoaï cao vaì chãú âäü laìm viãûc dãù daìng hån vaì kãút cáúu thiãút bë âån giaín. 3/ Loaûi thiãút bë táöng säi: trong thiãút bë naìy caïc haût xuïc taïc âæåüc caïc luäöng khê duy trç åí traûng thaïi lå læîng giäúng nhæ âang säi. ÅÍ traûng thaïi naìy cháút xuïc taïc tiãúp xuïc täút nháút våïi caïc cháút phaín æïng. Diãûn têch laìm viãûc cuía cháút xuïc taïc âæåüc sæí duûng täúi âa. Toaìn bäü viãûc âæa cháút xuïc taïc vaìo khu væûc phaín æïng, tæì khu væûc naìy ra khu væûc taïi sinh vaì tuáön hoaìn laûi theo chu kç kên âæåüc thæûc hiãûn mäüt caïch liãn tuûc bàòng caïch duìng khê hay khäng khê âãø thäøi. Hiãûn nay loaûi naìy laì æu viãût nháút. c/ Tàng cæåìng khuáúy träün: (khuáúy träün thay thãú khuyãúch taïn phán tæí bàòng khuyãúch taïn âäúi læu, nhåì âoï tàng hãû säú khuyãúch taïn) Biãûn phaïp naìy chè coï låüi khi quaï trçnh cäng nghãû xaíy ra åí miãön khuyãúch taïn. Nãúu khuyãúch träün maûnh âãún mäüt mæïc âäü khuyãúch taïn âuí låïn, luïc áúy täúc âäü phaín æïng quyãút âënh, luïc naìy quaï trçnh chuyãøn sang miãön âäüng hoüc vaì nãúu khuáúy träün maûnh hån næîa laûi coï haûi vç träün maûnh laìm giaím ∆C do âoï näöng âäü gáön näöng âäü cuäúi hån.
  12. 12. 15 ∆C = (CA - CA*)(CB - CB*) CA gáön CA* vaì CB gáön CB* ⇒ ∆C giaím Taïc duûng cuía khuáúy träün: + Trong hãû âäöng thãø, khuáúy träün laìm âäöng âãöu näöng âäü vaì tàng säú láön va chaûm giæîa caïc phán tæí. + Trong hãû dë thãø, quaï trçnh xaíy ra åí bãö màût pha F. Khuáúy träün âæa nhanh caïc phán tæí chæa taïc duûng âãún bãö màût áúy âãø tiãúp xuïc nhau räöi âæa nhanh caïc saín pháøm ra khoíi bãö màût áúy. Ngoaìi ra khuáúy träün laìm phán taïn nhoí khê vaì loíng thaình gioüt hay bong boïng nhåì âoï tàng F. Nhæ váûy, trong 3 phæång phaïp tàng k, ngæåìi ta choün phæång phaïp naìo laìm nhanh giai âoaûn cháûm nháút cuía quaï trçnh. Nãúu quaï trçnh åí miãön âäüng hoüc thç tàng nhiãût âäü vaì xuïc taïc. Nãúu quaï trçnh åí miãön khuyãúch taïn thç tàng khuáúy träün vaì pháön naìo tàng nhiãût âäü. 3. Tàng bãö màût tiãúp xuïc pha F: Âáy laì biãûn phaïp aïp duûng cho caïc hãû dë thãø. Mäùi loaûi hãû coï mäùi biãûn phaïp giaíi quyãút thêch håüp vaì caïch tàng F quyãút âënh cáúu truïc cuía thiãút bë phaín æïng. Thæåìng thç ngæåìi ta tàng bãö màût pha nàûng hån (ràõn vaìo loíng) bàòng caïch phán taïn noï räöi taûo âiãöu kiãûn âãø pha nheû (khê vaìo loíng) tiãúp xuïc bao quanh. a/ Hãû khê-loíng: Coï 4 biãûn phaïp tàng bãö màût tiãúp xuïc trong cäng nghiãûp: + Tæåïi cháút loíng lãn váût âãûm, cháút loíng chaíy thaình maìng moíng trãn bãö màût âãûm (thaïp, cäüt). F = täøng bãö màût âãûm. + Phun cháút loíng thaình buûi, cháút loíng tiãúp xuïc våïi pha khê dæåïi daûng caïc gioüt loíng (thiãút bë thaïp, hay phoìng phun tæåïi). F = täøng bãö màût caïc gioüt. Cæåìng âäü laìm viãûc cuía noï hån loaûi trãn nhæng khoï phun gioüt âãöu nãn khäng äøn âënh, êt duìng hån. + Cho cháút khê suûc qua khäúi cháút loíng (cäüt, thaïp coï ngàn, læåïi, âéa). F = täøng bãö màût caïc bong boïng. Cæåìng âäü laìm viãûc låïn hån thaïp âãûm nhung sæïc caín thuyí læûc låïn nãn êt duìng. + Chuyãøn khäúi boüt, khê âæa tæì dæåïi lãn vaìo khäúi loíng qua læåïi coï màõt ráút nhoí âãø phán taïn vaì våïi täúc âäü âuí låïn âãø læûc ma saït giæîa khê vaì loíng cán bàòng våïi troüng læåüng loíng, nhåì âoï taûo thaình låïp boüt nhæ säi. So våïi 3 loaûi trãn loaûi naìy coï F låïn nháút. b/ Hãû khê-ràõn vaì loíng-ràõn: Âãø tàng diãûn têch tiãúp xuïc âäúi våïi nhæîng quaï trçnh coï cháút ràõn tham gia, ngæåìi ta taïn nhoí ràõn vaì laìm cho ràõn xäúp (tàng bãö màût trong cuía läø) vaì taûo âiãöu kiãûn khê vaì loíng tiãúp xuïc våïi bãö màût trong vaì ngoaìi. Ngæåìi ta chia laìm 4 biãûn phaïp: + Duìng caïnh gaût âaío caïc haût ràõn chuyãøn âäüng trãn caïc ngàn. Caïc haût ràõn råi tæì ngàn trãn xuäúng ngàn dæåïi qua caïc läø cuía ngàn. Khê hay loíng cuîng âi tæì ngàn naìy qua ngàn khaïc, qua caïc läø naìy vaì qua caïc haût ràõn trãn ngàn. Fq = bãö màût caïc ngàn.
  13. 13. 16 Loaûi thiãút bë naìy phæïc taûp, hiãûu quaí khäng cao, nãn êt duìng. + Duìng voìi phun ràõn âaî nghiãön mën vaìo doìng khê hay loíng chaíy maûnh. F = täøng bãö màût haût ràõn. Våïi hãû loíng-ràõn thç duìng caïnh khuáúy âãø phán bäú âãöu ràõn trong loíng. + Thäøi khê hoàûc loíng qua læåïi trãn âoï phuí låïp haût ràõn. Sæïc caín thuyí læûc cuía låïp ràõn naìy tàng nhanh nãúu âäü mën cuía noï caìng cao. Do âoï, khäng âæåüc nghiãön nhoíhaût ràõn. + Khuáúy åí låïp lå læîng (táöng säi, giaí loíng), cho doìng khê (hay loíng) qua låïp ràõn taïn mën, våïi täúc âäü âuí låïn âãø læûc ma saït giæîa doìng khê (loíng) vaì haût ràõn cán bàòng våïi troüng læåüng haût ràõn. Nhæ váûy, haût ràõn lå læîng nhaíy lãn, råi xuäúng nhæng khäng bë keïo theo. Phæång phaïp naìy hay duìng cho hãû K-R, hãû L-R êt duìng vç täúc âäü táöng säi cuía loíng tháúp (vaìi mm/sec) c/ Hãû loíng-loíng: (hai loíng khäng tan vaìo nhau) Phæång phaïp täút nháút laì khuáúy âãø tàng tiãúp xuïc. Ngoaìi ra, coìn duìng phæång phaïp cho cháút loíng nheû chaíy ngæåüc tæì dæåïi ngæåüc våïi cháút loíng nàûng âãø taûo thaình hãû nhuî tæång. Trong hãû naìy cháút loíng naìo coï sæïc càng bãö màût låïn seî phán bäú thaình gioüt trong cháút kia. d/ Hãû ràõn-ràn: Khuáúy träün bàòng khê neïn, cå khê hay thuìng quay.
  14. 14. 17 CHÆÅNG II NGUYÃN LIÃÛU, NÆÅÏC VAÌ NÀNG LÆÅÜNG TRONG CÄNG NGHÃÛ HOAÏ HOÜC Tè lãû caïc yãúu täú trong giaï thaình saín pháøm hoaï cháút thay âäøi tuyì tæìng loaûi saín pháøm, nhæng trung bçnh khoaíng: nguyãn liãûu 60-70% (saín pháøm hoaï dáöu > 70%), nàng læåüng 10%, kháúu hao 5-10%, lao âäüng 4%. Næåïc chiãúm tè lãû khäng låïn trong giaï thaình, nhæng viãûc xæí lê næåïc træåïc vaì sau quaï trçnh laì quan troüng vaì phæïc taûp. A. Nguyãn liãûu: I. Khaïi niãûm nguyãn liãûu: 1/ Nguyãn liãûu laì gç: Ngæåìi ta thæåìng goüi táút caí nhæîng váût liãûu thiãn nhiãn duìng trong cäng nghiãûp âãø saín xuáút ra saín pháøm laì nguyãn liãûu. Ngoaìi nhæîng cháút âáöu, trong cäng nghiãûp ngæåìi ta coìn duìng nhiãöu váût liãu âaî qua chãú biãún cäng nghiãûp (baïn saín pháøm) hoàûc phãú pháøm cuía ngaình khaïc duìng laìm nguyãn liãûu cho caïc ngaình naìo âoï. Vê duû: máût âæåìng → ræåüu; khê than cäúc → täøng håüp hæî cå; ... 2/ Tiãu chuáøn cuía nguyãn liãûu: - Tyí lãû cháút coï êt (phuû thuäüc tæìng loaûi nguyãn liãûu, tiãu chuáøn cuäúi laì tênh kinh tãú) vaì taûp cháút. - Khäúi læåüng táûp trung åí mäüt âëa âiãøm - Âëa lyï: viãûc váûn chuyãøn dãù daìng tæì nåi khai thaïc âãún nåi chãú biãún. - Âiãöu kiãûn khai thaïc: âäü cao, âäü sáu, âäü phán taïn. - Trçnh âäü ké thuáût chãú biãún. II. Phán loaûi: 1/ Theo traûng thaïi táûp håüp: ràõn (cháút khoaïng, than, quàûng); loíng (næåïc, dáöu moí); khê (khäng khê, khê thiãn nhiãn). 2/ Theo thaình pháön: vä cå, hæîu cå. 3/ Theo nguäön gäúc: thiãn nhiãn, nhán taûo (than cäúc, khê cäng nghiãûp, ...) Nguyãn liãûu thiãn nhiãn coï thãø chia thaình nhiãöu loaûi: gäúc khoaïng, gäúc âäüng váût, gäúc thæûc váût, næåïc vaì khäng khê. III. Váún âãö sæí duûng nguyãn liãûu trong cäng nghiãûp hoaï cháút: 1/ Choün nguyãn liãûu: choün trãn cå såí kinh tãú laì chuí yãúu (vç giaï thaình cuía nguyãn liãûu chiãúm âãún 60-70%) Vê duû: coï nhiãöu loaûi nguyãn liãûu âãø saín xuáút ræåüu etylic: - Læång thæûc: täún 160-250 ngaìy cäng/1 táún ræåüu. - Thuyí phán gäù reî hån khoaíng 40% - Phãú pháøm cuía xenlluloza reî hån 75% - Täøng håüp tæì dáöu khê reî hån 75% - Rè âæåìng. 2/ Tçm caïc biãûn phaïp sæí duûng nguäön nguyãn liãûu ngheìo hån.
  15. 15. 18 3/ Thãú caïc nguyãn liãûu coï thãø duìng laìm thæûc pháøm bàòng caïc nguyãn liãûu khaïc. 4/ Täøng håüp sæí duûng nguyãn liãûu. Vê duû: Quàûng Apatit Tuyãøn näøi Apatit Chãú biãún hoaï hoüc Thaûch cao muäúi florua Xi màng A.photphoric Nguyãn täú hiãúm Caïc muäúi photphat Nefelin (K,Na)2O.Al2O3.2SiO2 Chãú biãún hoaï hoüc Bäö taût Xi màng Xä âa Titan Vanadi Gali Phán lán Nhäm IV. Xæí lê så bäü nguyãn liãûu: (laìm giaìu quàûng) 1/ Muûc âêch cuía viãûc xæí lê: - Måí räüng nguäön nguyãn liãûu, sæí duûng nguyãn liãûu ngheìo. - Náng cao cæåìng âäü thiãút bë (tàng täúc âäü quaï trçnh, giaím thãø têch máút cho caïc cháút khäng cáön thiãút), giaím nàng læåüng tiãu hao. - Náng cao cháút læåüng saín pháøm. - Tiãút kiãûm váûn chuyãøn, kho taìng. Quaï trçnh xæí lê så bäü nguyãn liãûu bao gäöm caïc cäng âoaûn nhæ sau: +) Phán loaûi theo kêch thæåïc +) Nghiãön +) Âoïng baïnh (vã viãn) vaì thiãu kãút (muûc âêch tàng kêch thæåïc laìm cho haût ràõn tiãúp xuïc täút, âäöng âãöu) +) Laìm giaìu +) Khæí næåïc (sáúy, loüc, cä âàûc) +) Taïch buûi 2/ Caïc phæång phaïp laìm giaìu: Quaï trçnh naìy aïp duûng cho caïc loaûi quàûng âaî qua nghiãön vaì coï thaình pháön hoaï hoüc cuîng nhæ tênh cháút váût lê khäng âäöng nháút. Coï nhiãöu phæång phaïp laìm giaìu: cå hoüc, nhiãût, hoaï hoüc. a/ Phæång phaïp cå hoüc: Phæång phaïp naìy dæûa trãn cå såí tênh cháút váût lê vaì hoaï lê cuía quàûng âãø taïch, noï âæåüc duìng chuí yãúu âãø laìm giaìu khoaïng ràõn. Coï caïc loaûi sau: * Tuyãøn näøi: laì phæång phaïp laìm giaìu phäø biãún duìng qui mä låïn, noï coï thãø taïch quàûng thaình nhiãöu loaûi khaïc nhau. Quaï trçnh tuyãøn näøi dæûa vaìo tênh cháút tháúm næåïc khaïc nhau cuía caïc loaûi quàûng.
  16. 16. 19 Nãúu haût âuí nhoí vaì khäng tháúm næåïc (kë næåïc) thç troüng læåüng khäng thàõng âæåüc sæïc càng bãö màût cuía næåïc vaì haût näøi lãn. Traïi laûi, nãúu haût tháúm næåïc (æa næåïc) thç seî chçm xuäúng. Do váûy, khi tuyãøn näøi, quàûng phaíi âæåüc nghiãön mën âãún cåî haût khoaíng 0.1 - 0.3mm. Âãø tàng nhanh quaï trçnh trong thæûc tãú ngæåìi ta tiãún haình nhæ sau: 1/ Pha thãm vaìo trong næåïc nhæîng cháút laìm näøi: cháút taûo boüt, cháút læûa choün, cháút caín näøi, cháút âiãöu chènh. Cháút taûo boüt: âãø taûo thaình boüt coï âäü bãön cao, âáy laì nhæîng cháút hoaût âäüng bãö màût, taûo nãn caïc maìng trãn bãö màût boüt: dáöu thäng, càûn chæng cáút than âa, ræåüu, ... Cháút læûa choün (hay cháút goïp): coï taïc duûng tàng âäü kë næåïc cuía caïc haût quàûng cáön laìm näøi. Bàòng caïch taûo trãn bãö màût chuïng mäüt maìng kë næåïc. Chuïng laì nhæîng cháút coï cáúu truïc khäng âäúi xæïng: pháön phán cæûc nhoí vaì pháön khäng phán cæûc låïn. Khi âæåüc háúp phuû, nhoïm phán cæûc quay vãö phêa haût quàûng, coìn khäng phán cæûc quay vãö næåïc taûo thaình voí kë næåïc. Cháút læûa choün chè háúp phuû mäüt säú loaûi quàûng, thæåìng sæí duûng caïc loaûi sau: acid oleic (C18H34O2), acid naphthoêc (C11H8O2), ditiophotphat. Cháút caín näøi (hay cháút chçm): coï taïc duûng laìm tàng âäü æa næåïc cuía nhæîng haût quàûng khäng âënh laìm näøi, thæåìng sæí duûng laì nhæîng cháút âiãûn li: kiãöm, caïc muäúi sunphat, xianua kim loaûi kiãöm. Cháút âiãöu chènh: laìm tàng hiãûu quaí cuía quaï trçnh: väi, xä âa, acid sunphuaric. 2/ Thäøi khäng khê qua häùn håüp quàûng nghiãön trong dung dëch næåïc tæì dæåïi lãn trãn âãø taûo thaình nhæîng boüt khäng khê bãön. kkhê Caïc boüt naìy khi näøi lãn màût dung dëch næåïc quàûng mën låïp boüt quàûng seî keïo theo caïc haût quàûng kë næåïc. Trãn bãö quàûng tinh màût næåïc seî taûo thaình mäüt låïp boüt quàûng. Coìn caïc haût khaïc åí traûng thaïi lå læîng vaì chçm dáön xuäúng âaïy. Nãúu cáön taïch nhiãöu loaûi quàûng thç häùn håüp quàûng sau khi taïch âæåüc seî xæí lê bàòng cháút hoaût hoaï nhàòm huyí taïc duûng cuía cháút caín näøi. Sau âoï láûp laûi quaï trçnh tuyãøn våïi cháút laìm näøi thêch håüp. * Saìng: âáûp quàûng ra hoàûc khi nghiãön loaûi quàûng chàõc khoï vuûn, coìn âaï khäng chàõc dãù vuûn. Saìng âãø taïch riãng quàûng vaì taûp cháút. * Taïch bàòng troüng læûc: phæång phaïp naìy dæûa trãn nguyãn tàõc caïc haût coï troüng læåüng riãng khaïc nhau seî coï täúc âäü råi khaïc nhau trong doìng cháút loíng hoàûc khê. Nãúu duìng cháút loíng goüi laì phæång phaïp æåït, nãúu duìng cháút khê goüi laì phæång phaïp khä.
  17. 17. 20 Quàûng nghiãön næåïc Buìn quàûng PHÆÅNG PHAÏP ÆÅÏT I II III næåïc 1 2 3 I, II, III: buäöng làõng 1. Pháön nàûng (haût to) 2. Pháön trung bçnh 3. Pháön nheû Quàûng nghiãön âæåüc khuáúy âãöu trong næåïc, chaíy thaình doìng qua caï bãø làõng. Bãö räüng caïc buäöng làõng låïn dáön lãn, do âoï täúc âäü doìng næåïc giaím dáön nãn caïc haût nàûng làõng træåïc, caïc haût nheû (nhoí) làõng sau. Trong phæång phaïp æåït ngæåìi ta thæåìng duìng næåïc. Nãúu khoaïng bë hoaì tan hoàûc phán huyí trong næåïc thç duìng cháút loíng trå hay phæång phaïp khä. Phæång phaïp khä duìng khäng khê hoàûc khê trå laìm mäi træåìng laìm giaìu quàûng. PHÆÅNG PHAÏP KHÄ Quàûng taïn nhoí 1 :caïnh quaût 2: âéa quay 3: noïn ngoaìi 4: noïn trong âæa âi nghiãön saïn pháøm THIÃÚT BË LY TÁM BÀÒNG KHÄNG KHÊ
  18. 18. 21 Quàûng nghiãön råi xuäúng âéa quay 1 bë bàõn ra xung quanh. Caïc haût nhoí, nheû bë quaût 2 huït lãn vàng vaìo thaình truû ngoaìi vaì råi xuäúng. Caïc haût to thç vàng vaìo truû trong vaì råi xuäúng, coìn khäng khê tuáön hoaìn trong thiãút bë theo chiãöu muîi tãn. * Taïch bàòng âiãûn tæì: phæång phaïp naìy duìng âãø taïch váût liãûu dãù bë nhiãùm tæì khoíi loaûi khäng bë nhiãùm tæì. Vê duû: taïch quàûng sàõt tæì, cromit, rutin. 1 1. Bàng taíi 2. Truûc quay 3. Nam chám âiãûn 4. Khoaïng coï tæì tênh 5. Khoaïng khäng coï tæì tênh 2 3 4 5 * Taïch bàòng ténh âiãûn: tæång tæû nhæ taïch bàòng âiãûn tæì nhæng thay nam chám âiãûn bàòng âiãûn cæûc näúi våïi cæûc ám cuía chènh læu. Caïc haût coï âäü dáùn âiãûn låïn têch âiãûn ám vaì bë âáøy ra xa, coìn loaûi khäng âáùn âiãûn thç råi vaìo thuìng chæïa dæåïi bàng taíi. * Taïch bàòng phæång phaïp loüc: laì phæång phaïp taïch cháút ràõn ra khoíi mäi træåìng khê hoàûc loíng nhåì låïp váût liãûu loüc. Pháön låïn quaï trçnh loüc âæåüc âaïnh giaï båíi læåüng cháút loíng coìn laûi trong cháút ràõn (khi láúy cháút ràõn) hoàûc læåüng cháút ràõn coìn laûi trong cháút loíng (khi láúy dëch loíng). b/ Phæång phaïp hoaï hoüc: Phæång phaïp naìy duìng nhæîng cháút coï taïc duûng hoaì tan choün loüc mäüt trong caïc cháút cuía häùn håüp hoàûc taûo thaình håüp cháút dãù taïch ra khoíi cháút khaïc nhåì tênh noïng chaíy, bay håi, hay kãút tuía. Vê duû: + Cháút loíng thç laìm tàng näöng âäü cháút tan bàòng caïch bay håi dung mäi hoàûc kãút tuía cáúu tæí cáön giaím näöng âäü. + Cháút khê thç taïch riãng bàòng hoaï loíng phán âoaûn; hoaï loíng häùn håüp räöi bay håi phán âoaûn; háúp thuû; háúp phuû; ... B. Næåïc trong nghiãûp hoaï cháút. I. Vai troì cuía næåïc trong cäng nghiãûp hoaï cháút. Næåïc duìng nhiãöu trong cäng nghiãûp hoaï cháút, mäüt pháön næåïc duìng laìm nguyãn liãûu (saín xuáút hydro, oxy hoàûc caïc kim loaûi hiãúm uran, vanadi, vaìng, baûc,...). Nhæng chuí yãúu næåïc duìng laìm váût liãûu: mäi træåìng cho phaín æïng (dung mäi), cháút âãø ræía taûp cháút, cháút mang nhiãût. Vê duû: - Saín xuáút NH3 cáön tåïi 1500 m3H2O/T - Såüi nhán taûo cáön tåïi 2500 m3H2O/T
  19. 19. 22 - H2SO4 cáön tåïi 50 m3H2O/T II. Phán loaûi: 1/ Næåïc khê quyãøn: Âoï laì næåïc mæa, coï êt taûp cháút vaì muäúi hoaì tan. 2/ Næåïc màût âáút: Doï laì næåïc ao, häö, säng, næåïc biãøn. Loaûi naìy phuû thuäüc vaìo âiãöu kiãûn âáút âai, khu væûc kinh tãú vaì thåìi gian. Loaûi naìy chæïa nhiãöu taûp cháút vaì muäúi hoaì tan. 3/ Næåïc ngáöm: Næåïc maûch, giãúng phun. Loaûi naìy êt taûp cháút hæîu cå (do qua caïc táöng loüc cuía âáút âaï). III. Cháút læåüng cuía næåïc Cháút læåüng cuía næåïc quyãút âënh båíi caïc âàûc træng hoaï hoüc, váût lê cuía noï nhæ: maìu, muìi, âäü trong, nhiãût âäü, täøng haìm læåüng muäúi, tênh oxy hoaï, âäü pH vaì âäü cæïng. 1/ Càûn khä: täøng haìm læåüng muäúi tênh bàòng säú mg kãút tuía khä coìn laûi khi laìm bay håi 1lêt næåïc vaì sáúy 110oC cho âãún khi khäúi læåüng khäng âäøi. Læåüng kãút tuía naìy laì caïc taûp cháút cuía cháút khoaïng vaì hæîu cå. 2/ Âäü cæïng: cuía næåïc taûo båíi muäúi Canxi vaì Magiã. Âäü cæïng tênh bàòng säú mili âæång læåüng gam ion canxi vaì magiã coï trong mäüt lêt næåïc. Coï 3 loaûi âäü cæïng: a/ Nháút thåìi: (taûm thåìi) do bicacbonat Ca vaì Mg. Nãúu âun noïng thç loaûi âæåüc âäü cæïng naìy: (Ca,Mg)(HCO3)2 → (Ca,Mg)CO3 + H2O + CO2 b/ Vénh viãùn: do clorua, sunphat, nitrat Ca vaì Mg, âun noïng khäng loaûi âæåüc âäü cæïng naìy. c/ Toaìn pháön: täøng hai âäü cæïng trãn. Âäü cæïng laì 1. Nãúu trong 1 lit næåïc coï 1 mili âæång læåüng gam ion Ca hay Mg (tæïc laì 20.04 mgCa2+ hay 12.16 mgMg2+). Nãúu coï: 0 ÷ 1.5 mili âæång læåüng gam → næåïc ráút mãöm. 1.5 ÷ 3.0 mili âæång læåüng gam → næåïc mãöm 3 ÷ 6 mili âæång læåüng gam → âäü cæïng trung bçnh 6 ÷ 10 mili âæång læåüng gam → næåïc cæïng >10 mili âæång læåüng gam → ráút cæïng 3/ Âäü oxy hoaï (do caïc cháút hæîu cå): säú mg KMnO4 tiãu täún khi âun säi 1 lit næåïc coï dæ KMnO4 trong 10 phuït. 4/ Âäü trong: âo bàòng chiãöu daìy låïp næåïc qua âoï coìn träng tháúy roî mäüt hçnh qui âënh. 5/ Âäü pH: nãúu pH = 6.5 ÷ 7.5 næåïc trung tênh. IV. Laìm saûch næåïc thiãn nhiãn.
  20. 20. 23 Gäöm caïc giai âoaûn sau: làõng, saït truìng, laìm mãöm (phæång phaïp váût lê: nhiãût, cáút, âäng laûnh; phæång phaïp hoaï hoüc: väi-xä âa hay phätphat; phæång phaïp hoaï lê: nhæûa trao âäøi ion), laìm hãút khê bàòng phæång phaïp hoaï hoüc hay váût lê, chæng cáút. 1/ Làõng trong bãø làõng: sau âoï loüc qua låïp caït. Coìn âãø kãút ruía keo coï thãø duìng cháút keo tuû: Al2(SO4)3 hay FeSO4 goüi laì phæång phaïp âaïnh pheìn: Al2(SO4)3 + 6H2O = 3H2SO4 + 2Al(OH)3 Kãút tuía vä âënh hçnh Al(OH)3 háúp phuû caïc cháút keo, âäöng thåìi keïo theo caïc haût càûn ràõn xuäúng. Ngoaìi ra âäü cæïng taûm thåìi cuía næåïc âæåüc laìm haû xuäúng: Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 = 3CaSO4 + 6CO2 + 2Al(OH)3 2/ Saït truìng: a/ Duìng Clor hay Ca(ClO)2 (hypocloritcanxi): Ca(ClO)2 + CO2 + H2O = CaCO3 + 2HClO HClO = HCl + O Oxy nguyãn tæí seî oxy hoaï maûnh caïc cháút hæîu cå, diãût khuáøn. b/ Duìng ozän (O3) âãø traïnh muìi clor: O3 = 3O c/ Âun noïng hay duìng tia tæí ngoaûi 3/ Laìm mãöm: loaûi hãút hay mäüt pháön ion Ca2+, Mg2+ a/ Phæång phaïp hoaï hoüc: * Phæång phaïp väi-xä âa: väi træåïc räöi xä âa sau - Väi loaûi âäü cæïng taûm thåìi, loaûi sàõt vaì CO2 Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2H2O + 2CaCO3 Mg(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2H2O + CaCO3 + MgCO3 FeSO4 + Ca(OH)2 = Fe(OH)2 + CaSO4 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 - Xä âa loaûi âäü cæïng vénh viãùn MgSO4 + Na2CO3 = MgCO3 + Na2SO4 MgCl + Na2CO3 = MgCO3 + 2NaCl CaSO4 + Na2CO3 = CaCO3 + Na2SO4 Phæång phaïp naìy reî tiãön nhæng chè âaût tåïi 0.3 âæång læåüng mg/l * Phæång phaïp phätphat: 3Ca(HCO3)2 + Na3PO4 = 6NaHCO3 + Ca3(PO4)2 3CaCl2 + 2Na3PO4 = 6NaCl + Ca3(PO4)2 Phæång phaïp naìy âaût âãún 0.03 âæång læåüng mg/l vç Ca, Mg phätphat êt tan hån cacbonat nhiãöu. b/ Phæång phaïp hoaï lê: duìng nhæûa trao âäøi ion. Phæång phaïp naìy âaût âãún 0.035 ÷ 0.07 âæång læåüng mg/l. 4/ Loaûi khê: a/ Phæång phaïp hoaï hoüc: cho taïc duûng våïi hoaï cháút âãø kãút tuía (loaûi CO2 bàòng næåïc väi)
  21. 21. 24 b/ Phæång phaïp váût lê: âãø ngoaìi tråìi, phun hay suûc khê, âun chán khäng. 5/ Chæng cáút: nãúu cáön næåïc saûch thç chæng cáút. Phæång phaïp naìy âàõt tiãön, nãúu tháût cáön thiãút thç duìng. V. Xæí lê næåïc thaíi cäng nghiãûp: 1/ Muûc âêch: - Baío vãû nguäön næåïc khoíi bë nhiãùm báøn, giaím aính hæåíng âãún sinh thaïi. - Thu häöi caïc cháút trong næåïc thaíi. - Sæí duûng laûi næåïc thaíi. 2/ Caïc phæång phaïp laìm saûch næåïc thaíi: - Phæång phaïp cå hoüc: làõng, loüc âãø loaûi caïc taûp cháút lå læîng - Phæång phaïp hoïa lê: thoaïng håi, háúp phuû - Phæång phaïp hoïa hoüc: âãø phán huyí caïc taûp cháút, chuyãøn thaình caïc cháút khäng âäüc, cho kãút tuía bàòng hoaï cháút. Vê duû : +) Âãø phán huyí gäúc CN- thæåìng oxy hoaï bàòng Cl2 åí pH > 10 hoàûc coï thãø duìng NaClO. +) Loaûi boí Cr6+ bàòng caïch duìng cháút khæí NaHSO3 åí pH < 2.5 ( taûo thaình Cr3+ khäng âäüc) - Phæång phaïp gia nhiãût: thæåìng duìng âãø phán huyí caïc håüp cháút hæîu cå. C. Nàng læåüng trong cäng nghiãûp hoaï cháút: I. Caïc daûng nàng læåüng duìng trong cäng nghiãûp hoaï cháút: 1/ Âiãûn nàng: duìng âãø chaûy maïy: träün, khuáúy, váûn chuyãøn, nghgiãön, sáúy, båm, ..., duìng cho caïc quaï trçnh âiãûn hoaï, âiãûn tæì, âun noïng, ... 2/ Nhiãût nàng: do âäút nhiãn liãûu, caïc cháút mang nhiãût: khê loì, næåïc, håi næåc, ... âæa vaìo. Nhiãût cuîng coï thãø do baín thán quaï trçnh toaí ra. Nhiãût nàng duìng âãø thæûc hiãûn caïc quaï trçnh váût lê (náúu chaíy, chæng cáút, bäúc håi, cä âàûc, ...), âãø âun noïng hãû thäúng taïc duûng. 3/ Quang nàng: nàng læåüng aïnh saïng âãø thæûc hiãûn caïc phaín æïng quang hoaï. II. Váún âãö tiãút kiãûm nàng læåüng: Trung bçnh nàng læåüng chiãúm tæì 10% tháûm chê âãún 25% giaï thaình saín pháøm. Khäng nhæîng thãú ngaình cäng nghiãûp hoaï cháút sæí duûng nhiãöu nàng læåüng coï thãø lãn âãún 5% täøng säú nàng læåüng thãú giåïi (41% täøng nàng læåüng thãú giåïi duìng cho cäng nghiãûp, 42% cho âåìi säúng, 17% cho giao thäng váûn taíi. Riãng cäng nghiãûp hoaï cháút chiãúm 12% nàng læåüng duìng cho cäng nghiãûp). Do váûy, cáön phaíi coï biãûn phaïp sæí duûng håüp lê vaì tiãút kiãûm nàng læåüng. Coï thãø sæí duûng caïc biãûn phaïp nhæ sau: 1/ Phaíi duìng cäng nghãû hiãûn âaûi, êt täún nàng læåüng 2/ Tàng hãû säú η sæí duûng nàng læåüng: W - Âiãûn nàng: η ân = lt × 100% Wth Wlt, Wth: læåüng tiãu thuû âiãûn nàng theo lê thuyãút vaì thæûc tãú cho cuìng mäüt læåüng saín pháøm.
  22. 22. 25 - Nhiãût nàng: η nh = Qlt × 100% Qth Qlt, Qth: læåüng nhiãût tiãu thuû theo lê thuyãút vaì thæûc tãú cho cuìng mäüt læåüng saín pháøm. ηnh thæåìng âaût tåïi 70%, coìn 30% máút theo saín pháøm vaì ra mäi træåìng. Caïc biãûn phaïp chênh âãø tàng hãû säú η: * Giaím máút maït nàng læåüng bàòng cáúu taûo thiãút bë, giaím bãö màût toaí nhiãût ra mäi træåìng bàòng caïch nhiãût, caïch âiãûn täút. * Táûn duûng nàng læåüng bàòng nhiãût dæ do saín pháøm mang ra, hay do quaï trçnh phaït ra (vê duû saín pháøm H2SO4 nhiãût phaït ra tåïi 5MJ nhæng hiãûn nay chè duìng 0.36MJ, chiãúm khoaíng 7%) * Thu häöi nàng læåüng: phoìng taïi sinh nhiãût, trao âäøi nhiãût, buäöng caïch nhiãût, ... * Sæí duûng nguäön nàng læåüng thiãn nhiãn: nàng læåüng màût tråìi, nàng læåüng gioï, thuyí triãöu, nhiãût trong loìng âáút, ...
  23. 23. 26 CHÆÅNG III CÄNG NGHÃÛ TÄØNG HÅÜP AMONIAC I. Khaïi niãûm chung: - ÅÍ nhiãût âäü thæåìng amoniac laì khê khäng maìu, coï muìi maûnh gáy ngaût thåí. Amoniac dãù hoaì tan trong næåïc, åí nhiãût âäü vaì aïp suáút thæåìng 1 lêt næåïc hoaì tan âæåüc khoaíng 750 lêt khê amoniac. - Amoniac bãön åí nhiãût âäü thæåìng, coï khaí nàng phaín æïng maûnh åí nhiãût âäü cao, âàûc biãût khi coï xuïc taïc seî bë oxy hoaï taûo thaình NO. 0 C 2NH3 ⎯>1200⎯→ 3H2 + N2 ⎯⎯ 0 ⎯⎯⎯⎯ C 4NH3 + 5O2 ⎯Pt − Rh ( 750 −850⎯→ 4NO + 6H2O (âiãöu chãú HNO3) - Häùn håüp amoniac trong khäng khê åí mäüt näöng âäü vaì nhiãût âäü nháút âënh coï thãø gáy näø (giåïi haûn näø dæåïi 16% thãø têch hoàûc 111.2 g/l) - Amoniac duìng âãø saín xuáút phán âaûm, acid HNO3, xä âa vaì cháút laìm laûnh. Amoniac coï 2 loaûi: loaûi 1 duìng cho maïy laûnh; loaûi 2 duìng laìm nguyãn liãûu trong cäng nghiãûp hoaï cháút. - Amoniac âæåüc täøng håüp theo phaín æïng sau: 3H2 + N2 ⎯Fe 2NH3 + Q (phaín æïng toaí nhiãût vaì giaím thãø têch) ⎯→ II. Âiãöu chãú häùn håüp khê nitå-hydro âãø täøng håüp amoniac: Âiãöu chãú nguyãn liãûu täøng håüp amoniac tæì khê thiãn nhiãn (chuí yãúu laì khê CH4). Quaï trçnh chuyãøn hoaï khê thiãn nhoiãn qua hai giai âoaûn: - Âiãöu chãú khê täøng håüp - Laìm saûch khê täøng håüp 1/ Âiãöu chãú khê täøng håüp: Khê thiãn nhiãn âæåüc chuyãøn hoaï bàòng håi næåïc hoàûc oxy theo phaín æïng: (1) CH4 + H2O ↔ CO + 3H2 - Q 2CH4 + O2 ↔ 2 CO + 4H2 + Q (2) CO + H2O ↔ CO2 + H2 - Q (3) Phaín æïng (1)(3) laì caïc phaín æïng thu nhiãût, phaín æïng chè coï hiãûu quaí khi nhiãût âäü låïn hån 1350oC. ÅÍ nhiãût âäü naìy ráút khoï duy trç, do âoï, phaíi duìng xuïc taïc vaì dæ håi næåïc. Báy giåì xeït læu trçnh chuyãøn hoaï khê thiãn nhiãn bàòng håi næåïc våïi xuïc taïc Ni. (Hçnh 3.1. Så âäö cäng nghãû chuyãøn hoaï metan bàòng håi næåïc coï xuïc taïc) - Khê thiãn nhiãn âæa vaìo thiãút bë trao âäøi nhiãût (1), náng nhiãût âäü lãn 380-400oC. sau âoï sang thiãút bë laìm saûch khê så bäü (2), duìng ZnO âãø háúp phuû håüp cháút læu huyình (H2S, caïc håüp cháút hæîu cå chæïa S) âãø chuïng khoíi laìm nhiãùm âäüc xuïc taïc (ra khoíi thaïp caïc håüp cháút naìy phaíi < 2÷3mg/m3). - Håi næåïc duìng âãø chuyãøn hoaï cuîng âæåüc gia nhiãût åí thaïp (3) våïi nhiãût âäü 380o 400 C. Sau âoï âæåüc hoaì vaìo khê våïi häùn håüp khê-håi åí tyí lãû 1/2.5 (thãø têch). Häùn håüp khê håi vaìo loì äúng (4), taûi âáy khê âi trong äúng coï âæûng xuïc taïc Ni, sæû chuyãøn hoaï xaíy ra theo
  24. 24. 27 phaín æïng (1). Âáy laì phaín æïng thu nhiãût nãn âãø cung chap nhiãût cho phaín æïng, ngæåìi ta âäút khê åí ngoaìi äúng. Taûi âáy, häùn håüp khê-håi âæåüc chuyãøn hoaï âãún 75% mãtan vaì nhiãût âäü âaût âãún 700-750oC. ÅÍ laì ra, häùn håüp khê âi vaìo thaïp chuyãøn hoaï mãtan thæï 2 (5) âãø tiãúp tuûc chuyãøn hoaï mãtan coìn laûi. ÅÍ taïp naìy, ngæåìi ta cho thãm khäng khê vaìo âãø nhàòm muûc âêch âæa N2 vaìo häùn håüp. Læåüng khäng khê cho vaìo âaím baío tyí lãû: H2/N2 = 3/1 (tè lãû cáön thiãút âãø täøng håüp NH3). Oxy trong khäng khê oxy hoaï mãtan theo phaín æïng (2) åí trãn thaïp, phaín æïng naìy toaí nhiãût laìm tàng nhiãût âäü cuía häùn håüp khê lãn 950-1000oC. Do âoï, åí cuäúi thaïp tiãúp tuûc phaín æïng thu nhiãût (1) vaì mäüt pháön phaín æïng (3). - ÅÍ thiãút bë (5) ra häùn håüp âi vaìo näöi håi thu häöi (6), âæåüc laìm laûnh xuäúng nhiãût âäü khoaíng 400oC. Âãø âiãöu chènh quaï trçnh âæåüc chênh xaïc mäüt pháön khê âæåüc âæa vaìo thaïp tàng áøm (7) maì khäng qua näöi håi. Thaïp naìy âæåüc phun næåïc âãø haû nhiãût âäü häùn håüp khê, âäöng thåìi laìm häùn håüp baîo hoaì håi næåïc. Læåüng næåïc phun phaíi laìm sao cho khê âaût nhiãût âäü 380-400oC laì nhiãût âäü cáön thiãút âãø chuyãøn hoaï CO theo phaín æïng (3). - Træåïc khi vaìo thiãút bë chuyãøn hoaï CO häùn håüp khê qua thiãút bë träün (8). Taûi âáy, ngæåìi ta bäø sung håi næåïc våïi tè lãû håi/khê = 0.35/1. - Thiãút bë (9) gäöm 2 táöng xuïc taïc FE-Cr thæûc hiãûn chuyãøn hoaï hai cáúp. Láön âáöu thæûc hiãûn åí nhiãût âäü 400oC, phaín æïng toaí nhiãût tàng nhiãût âäü häùn håüp khê lãn 500oC. Træåïc khi vaìo låïp xuïc taïc tiãúp theo häùn håüp khê qua låïp âãûm âæåüc tæåïi næåïc træûc tiãúp âãø haû nhiãût âäü xuäúng 420-440oC (nhiãût âäü täúi æu âãø chuyãøn hoaï láön hai). Khê ra khoíi thaïp (9) âæåüc chia laìm hai âi qua thiãút bë (1) vaì (3). - Kãút thuïc quaï trçnh chuyãøn hoaï häùn håüp khê gäöm N2, H2, CO2, mäüt êt CO, CH4 våïi thaình pháön (%thãø têch) nhæ sau: N2 = 20.6; H2 = 59.8; CO2 = 15.2 CO = 4; CH4 = 0.4 Häùn håüp naìy âæa âi laìm saûch. 2/ Laìm saûch khê täøng håüp: muûc âich loaûi H2S, CO, CO2 a/ Taïch khê CO2 vaì H2S: CO2 vaì H2S âãöu tan nhiãöu trong næåïc khi tàng aïp suáút vaì haû nhiãût âäü, nãn häùn håüp khê âæåüc ræîa bàòng næåïc åí aïp suáút cao laì phæång phaïp täút nháút âãø taïch hai khê naìy. Trong cäng nghiãûp thiãút bë laìm saûch khê laì mäüt thaïp âãûm. Khê âi tæì dæåïi lãn, næåïc båm tæì trãn xuäúng våïi aïp suáút håi låïn hån aïp suáút khê. Phæång phaïp naìy coï thãø taïch tæì 80÷95% CO2 , vaì âæåüc duìng âãø saín xuáút xä âa, ure', ... Hiãûn nay, ngæåìi ta sæí duûng dung dëch monoetanolamin (CH2CH2(OH)NH2) âãø taïch CO2 vaì H2S. Dung dëch naìy háúp phuû täút hai khê trãn åí nhiãût âäü 25÷35oC. 2CH2CH2(OH)NH2 + H2O + CO2 ↔ (CH2CH2(OH)NH3)2CO3 CH2CH2(OH)NH2 + H2O + CO2 ↔ (CH2CH2(OH)NH3)HCO3 2CH2CH2(OH)NH2 + H2S ↔ (CH2CH2(OH)NH3)2S CH2CH2(OH)NH2 + H2S ↔ (CH2CH2(OH)NH3)HS
  25. 25. 28 Tàng nhiãût âäü dung dëch âaî háúp thuû CO2, H2S lãn 105÷125oC, thç quaï trçnh nhaî xaíy ra, sau âoï laìm laûnh dung dëch vaì dung dëch monoetanolamin âæåüc duìng tråí laûi. Phæång phaïp naìy taïch CO2 lãn âãún 99%. b/ Taïch khê CO: haìm læåüng CO trong khê täøng håüp phaíi < 0.001÷0.002%. Phæång phaïp taïch CO laì phæång phaïp Cu-NH3. Tæïc duìng muäúi âäöng acetat trong næåïc amoniac âãø háúp thuû. Quaï trçnh âæåüc tiãún haình åí P = 120-320atm, to < 25oC vaì sæí duûng thaïp âãûm âãø háúp thuû: Cu(NH3)nOOH + CO = [Cu(NH3)nCO]OOH Phæïc ra khoíi thaïp tàng nhiãût âäü lãn 80oC vaì giaím aïp suáút xuäúng coìn 1atm âãø taïch khê vaì taïi sinh dung dëch háúp thuû. Khê thoaït ra trong quaï trçnh taïi sinh chæïa 62% CO, 2527% CO2, 12-13% (N2 + H2) âæåüc âæa qua thiãút bë chuyãøn hoaï CO. Khê täøng håüp sau khi ræîa bàòng dung dëch âäöng amoniac váùn coìn chæïa 0.01-0.05% CO2, nãn váùn laìm haûi xuïc taïc trong quaï trçnh täøng håüp NH3. Do âoï, phaíi ræîa tiãúp häùn håüp khê bàòng dung dëch NaOH 7% hay næåïc amoniac 20% åí P = 120-320 atm. Sau khi ræîa CO2 chè coìn 0.0005-0.0001%. III. Cäng nghãû täøng håüp amoniac: (Hinh 3.2. Så âäö læu trçnh cäng nghãû täøng håüp amoniac åí aïp suáút trung bçnh) - Khê täøng håüp âæa vaìo pháön trãn cuía thaïp täøng håüp (1). Tuyì theo âiãöu kiãûn chuyãøn hoaï vaì âäü saûch cuía khê täøng håüp maì hiãûu suáút chuyãøn hoaï khaïc nhau, nhæng thæåìng khê ra khoíi thaïp coï thaình pháön (% thãø têch) nhæ sau: H2: 52-57; N2: 17.5-19; NH3: 12-18; CH4: 6.6; Ar: 5.5 - Khê âaî chuyãøn hoaï âi vaìo thiãút bë ngæng tuû (2) âæåüc laìm saûch bàòng næåïc, haû nhiãût âäü tæì 120-200oC xuäúng coìn 25-35oC. Pháön låïn amoniac bë hoaï loíng taûi âáy. Sau âoï toaìn bäü khê âi vaìo thaïp phán li (3) âãø taïch amoniac bë hoaï loíng. Trong træåìng håüp khê trå nhæ CH4, Ar væåüt quaï näöng âäü trãn cuîng âæåüc thaíi ra tæì thiãút bë naìy, laìm cho aïp suáút giaím âi. Vç váûy, khi âæåüc âæa qua båm tuáön hoaìn (4) âãø náng aïp aïp suáút lãn 300-320 atm. - ÅÍ båm (4) ra khê âæåüc âæa qua thiãút bë loüc (5) âãø taïch dáöu cuía båm. Taûi âáy khê täøng håüp måïi âæåüc bäø sung mäüt læåüng bàòng læåüng khê âaî chuyãøn hoaï thaình amoniac âaî thaíi ra theo khê trå vaì âaî bë roì rè. - Tæì thiãút bë loüc ra khê âi vaìo thaïp ngæng tuû (6) gäöm hai bäü pháûn truyãön nhiãût vaì phán li. Trong bäü pháûn truyãön nhiãût khê âæåüc laìm laûnh âãún 5-15oC, sau âoï sang thaïp bäúc håi (7) laìm bay håi amoniac loíng âãø laìm laûnh khê. Taûi âáy amoniac coìn laûi trong khê tiãúp tuûc ngæng tuû, keïo theo næåïc, dáöu láùn trong khê. Häùn håüp tiãúp tuûc âæa qua bäü pháûn phán li cuía thaïp (6) âãø taïch amoniac loíng coï trong næåïc vaì dáöu hoaì tan. Khê coìn laûi âæa lãn bäü pháûn truyãön nhiãût cuía thaïp âãø laìm laûnh khê tæì thiãút bë (5) sang. - Ra khoíi thiãút bë (6) khê âæåüc âæa vaìo thaïp (1) taûo thaình mäüt quaï trçnh tuáön hoaìn kheïp kên. Mä taí thaïp täøng håüp amoniac: (Hçnh 3.3.)
  26. 26. 29 - Âáy laì thiãút bë quan troüng nháút trong hãû thäúng täøng håüp amoniac. Thaïp coï hai bäü pháûn chênh: åí trãn laì häüp xuïc taïc våïi caïc äúng truyãön nhiãût vaì pháön dæåïi laì thiãút bë truyãön nhiãût. - Âãø táûn duûng nhiãût cuía phaín æïng täøng håüp, âãø tàng nhiãût âäü cho khê täøng håüp, nãn quaï trçnh khê âi trong thaïp tæång âäúi phæïc taûp. Häùn håüp khê âi vaìo phêa trãn thaïp, qua khäng gian giæîa thán thaïp (1) vaì häüp xuïc taïc (2) voìng qua thiãút bë truyãön nhiãût (3) vaìo giæîa caïc äúng cuía thiãút bë naìy tæì dæåïi lãn trãn. Ra khoíi thiãút bë truyãön nhiãût, nhiãût âäü khê tàng lãn 350-370oC. Sau âoï khê âi theo äúng trung tám (4) lãn phêa trãn cuía häüp xuïc taïc vaì âi vaìo caïc äúng keïp (5) âàût trong låïp xuïc taïc. Âáöu tiãn, khê âi theo äúng trong theo chiãöu tæì trãn xuäúng dæåïi, sau âoï âi voìng lãn theo khäng gian giæîa hai äúng. Trong quaï trçnh âoï, trong äúng keïp khê nháûn nhiãût phaín æïng, laìm tàng nhiãût âäü lãn 450-470oC vaì âi vaìo phêa trãn cuía häüp xuïc taïc. Khê âi qua bäü pháûn xuïc taïc theo chiãöu tæì trãn xuäúng räöi qua caïc äúng cuía thiãút bë truyãön nhiãût, truyãön nhiãût cho khê chæa chuyãøn hoaï, haû nhiãût âäü räöi ra khoíi thaïp. - Âãø giæî nhiãût âäü xuïc taïc äøn âënh khoaíng 500oC, ngàn ngæìa hiãûn tæåüng quaï nhiãût trong træåìng håüp cáön thiãút, ngæåìi ta cho khê âi vaìo phêa dæåïi cuía thiãút bë täøng håüp theo äúng trung tám (6) lãn thàóng häüp xuïc taïc.
  27. 27. 30 CHÆÅNG IV CÄNG NGHÃÛ SAÍN XUÁÚT AXIT SUNFUARIC I. Khaïi niãûm chung: 1/ Caïc tênh cháút cuía axit sunphuaric: - Axit sunphuaric laì mäüt cháút loíng nhåït, khäng maìu, säi dæåïi aïp suáút thæåìng åí nhiãût âäü 296.2oC. - Axit sunphuaric coï thãø hoaì tan trong næåïc våïi mäüt báút kç tè lãû naìo, taûo thaình caïc loaûi hydrat H2SO4.H2O, H2SO4.2H2O, ..., H2SO4.42H2O. Trong ké thuáût, ngæåìi ta goüi chung dung dëch cuía H2SO4 trong næåïc åí caïc näöng âäü (H2SO4+nH2O) laì axit sunphuaric. - Axit sunphuaric cuîng taûo thaình caïc håüp cháút våïi SO3, taûo thaình H2SO4.SO3, vaì H2SO4.2SO3 , goüi laì oleum (näöng âäü oleum âæåüc xaïc âënh bàòng % troüng læåüng SO3 tæû do trong axit) - Axit sunphuaric hoaì tan âa säú caïc kim loaûi vaì âáøy âæåüc caïc axit khaïc ra khoíi muäúi cuía chuïng, vaì âäút chaïy táút caí caïc tãú baìo âäüng thæûc váût do tênh huït næåïc cuía noï. 2/ ÆÏïng duûng cuía axit sunphuaric: Axit sunphuaric laì mäüt trong nhæîng håüp cháút vä cå cå baín coï vai troì quan troüng nháút trong cäng nghãû hoaï hoüc. Axit sunphuaric âæåüc sæí duûngk háöu hãút trong caïc ngaình cäng nghiãûp: hoaï cháút, phán boïn (sunphephätphat, amänisunphat, ...), âiãöu chãú caïc loaûi axit khaïc (HCl, H3PO4, HF, ...), thuäúc nhuäüm, sån, thuäúc näø, cháút táøy ræía täøng håüp, cháút deío, este, ngaình luyãûn kim, cäng nghãû vaíi såüi, accu, thæûc pháøm, ... 3/ Caïc phæång phaïp saín xuáút axit sunphuaric: Hiãûn nay saín xuáút axit sunphuaric bàòng caïch cho næåïc taïc duûng våïi khê anhydric sunphuaric (SO3). Quaï trçnh naìy gäöm 3 giai âoaûn: - Âiãöu chãú khê sunphuarå (SO2) tæì quàûng pyrit (FeS2) hoàûc âäút læu huyình (S). 2 SO2 + O2 → SO3 - Oxy hoaï SO2→ SO3: - Háúp thuû SO3 bàòng H2O: SO3 + H2O → H2SO4 Trong cäng nghiãûp coï hai phæång phaïp saín xuáút H2SO4 chuí yãúu khaïc nhau åí giai âoaûn oxy hoaï SO2→ SO3 . Âoï laì phæång phaïp tiãúp xuïc (xuïc taïc ràõn) vaì phæång phaïp Niträza (duìng nitå oxyt cháút chuyãøn oxy) II. Âiãöu chãú khê sunphuarå: 1/ Nguyãn liãûu laì quàûng pyrit: - Thaình pháön chuí yãúu laì FeS2 , ngoaìi ra coìn coï caïc håüp cháút sunphua cuía Cu, Zn, Pb, ... vaì muäúi sunphat cuía K, Mg, Ag, Au, ... Khi âäút quàûng seî xaíy ra caïc phaín æïng: 4 FeS2 + 11O2 = 8SO2 + 2Fe2O3 ÅÍ nhiãût âäü cao vaì dæ nhiãöu oxy thç phaín æïng xaíy ra nhæ sau: 3 FeS2 + 8O2 = 6SO2 + Fe3O4
  28. 28. 31 Caïc phaín æïng âãöu toaí nhiãût vaì nhiãût toaí ra âuí âãø duy trç quaï trçnh âäút quàûng, khäng cáön phaíi cung chap nhiãût tæì bãn ngoaìi. - Coï hai kiãøu loì âäút quàûng pyrit: loì táöng säi vaì loì táöng cå khê (BXZ Liãn Xä), loaûi naìy hiãûn nay êt âæåüc sæí duûng vç kãút cáúu phæïc taûp vaì nàng suáút tháúp. * Så âäö nguyãn lê cuía loì táöng säi (Hçnh 4.1.) - Loì hçnh truû bàòng theïp, bãn trong coï loït mäüt låïp váût liãûu chëu læía (1). Phêa dæåïi coï ghi loì (2). Quàûng âæåüc nghiãön nhoí cåî haût 6mm âæa vaìo phêa trãn læåïi (ghi loì). Khäng khê âæåüc thäøi tæì dæåïi lãn qua læåïi, våïi täúc âäü âuí âãø duy trç låïp quàûng åí traûng thaïi lå læîng, âæåüc goüi laì táöng säi. - Quaï trçnh âäút âæåüc tiãún haình liãn tuûc, khäng khê, quàûng âæa liãn tuûc vaìo vaì quàûng thiãu âæåüc liãn tuûc láúy ra. Khê SO2 láúy ra trãn thaïp. Khê ra khoíi loì táöng säi âem theo mäüt læåüng buûi låïn tåïi 90%-95% khäúi læåüng quàûng thiãu. - Nhiãût âäü táöng säi phaíi duy trç åí 750oC âãø caïc haût quàûng thiãu khäng dênh âæåüc våïi nhau. Âãø duy trç nhiãût âäü naìy trong táöng säi thæåìng bäú trê caïc thiãút bë laìm laûnh bàòng næåïc hoàûc hãû thäúng caïc äúng loì håi âãø ruït nhiãût do phaín æïng âäút quàûng toaí ra. Do âoï, táöng säi coï taïc duûng phuû laì saín xuáút håi næåïc. Kiãøu loì táöng säi cuîng coï thãø duìng âäút læu huyình. Æu âiãøm: cáúu taûo âån giaín, dãù âiãöu khiãøn. Khê SO2 coï näöng âäü äøn âënh, læåüng læu huyình coìn laûi trong quàûng tháúp. Nhæåüc âiãøm: täún nàng læåüng âãø thäøi khäng khê nhàòm duy trç quàûng åí traûng thaïi táöng säi vaì khê SO2 chæïa nhiãöu buûi (300g/m3) 2/ Nguyãn liãûu laì læu huyình: S + O2 = SO2 Phaín æïng naìy xaíy ra nhanh vaì toaí nhiãût. Hiãûn nay, ngæåìi ta sæí duûng räüng raîi laì âäút læu huyình loíng. * Så âäö læu trçnh âäút læu huyình loíng (Hçnh 4.2.) - Læu huyình âæåüc âæa vaìo ngàn thæï nháút cuía näöi náúu (1). Læu huyình chaíy loíng âæåüc båm (2) âæa qua thiãút bë loüc (3) âãø taïch taûp cháút, räöi qua ngàn thæï hai cuía näöi náúu (1). Sau âoï âæåüc båm (4) âæa læu huyình loíng cuìng våïi khäng khê âaî laìm saûch (khäng khê qua thiãút bë loüc (7) âãø taïch taûp cháút vaì qua thaïp sáúy (8) âãø taïch håi næåïc bàòng H2SO4) vaìo voìi phun læu huyình vaì vaìo loì âäút (6). Loì âäút hçnh truû nàòm ngang bàòng theïp, trong coï loït váût liãûu chëu nhiãût, vaì coï caïc ngàn âãø taïch taûp cháút. (coï thãø thay loì naìy bàòng thiãút bë táöng säi våïi cháút mang laì caït, quàûng thiãu). - Khê SO2 ra khoíi loì âäút coï nhiãût âäü 850-900oC âæåüc âæa qua näöi håi thu häöi (9) âãø táûn duûng nhiãût thæìa. III. Laìm saûch khê SO2: Khê SO2 åí loì âäút ra coìn chæïa buûi vaì taûp cháút (As2O3 vaì SeO2: laìm giaím hoaût tênh xuïc taïc). Læåüng buûi trong khê tuyì thuäüc vaìo loì âäút, coï thãø dao âäüng khaï låïn 300g/m3 (táöng säi) → 10-15 g/m3 (táöng cå khê). Cáön phaíi khæí buûi vaì taûp cháút vç noï seî laìm báøn axit
  29. 29. 32 H2SO4 taûo thaình vaì laìm giaím hoaût tênh xuïc taïc trong thiãút bë oxy hoaï SO2. (xuïc taïc cho phaín æïng oxy hoaï SO2 thæåìng laì V2O5). * Så âäö læu trçnh laìm saûch khê SO2 (Hçnh 4.3.): - Træåïc hãút, ngæåìi ta duìng cyclon âãø laìm saûch buûi så bäü, nhàòm giaím haìm læåüng buûi xuäúng coìn khoaíng 15-20 g/m3 (táöng säi). Sau âoï, khê âæåüc âæa vaìo thiãút bë loüc âiãûn khä (1), âãø tiãúp tuûc khæí buûi âãún 0.25 g/m3. Nhiãût âäü trong thiãút bë loüc âiãûn khä khoaíng 350-400oC. ÅÍ nhiãût âäü naìy, håüp cháút cuía As vaì Se åí thãø håi khäng khæí âæåüc. Âãø khæí taûp cháút naìy bàòng thiãút bë loüc âiãûn cáön phaíi chuyãøn chuïng thaình muì, bàòng caïch cho khê qua thaïp ræía (2) vaì (3) træåïc khi vaìo thiãút bë loüc âiãûn sau (vç váûy goüi laì thiãút bë loüc âiãûn æåït). ÅÍ thaïp (2) khê âi tæì dæåïi lãn trãn vaì âæåüc laìm laûnh bàòng H2SO4 60-70% do mäüt hãû thäúng voìi phun li tám vaìo thaïp (âæåüc båm tæì thuìng (9) lãn). Nhiãût âäü cuía khê âæåüc haû xuäúng 80oC. Taûi thaïp naìy seî khæí mäüt pháön buûi coìn laûi, ngæng tuû âæåüc mäüt pháön muì axit taûo thaình trong thaïp do khê SO3 coï trong khê phaín æïng våïi axit laìm laûnh. Mäüt pháön håüp cháút cuía As vaì Se âæåüc hoaì tan trong axit hoàûc làõng xuäúng dæåïi daûng buìn. Thaïp ræía (3) laì mäüt thaïp âãûm âæåüc tæåïi bàòng H2SO4 30% laìm cho nhiãût âäü khê giaím xuäúng 30oC. - Sau khi qua thaïp (3) khê liãn tiãúp âi qua hai thiãút bë loüc âiãûn (4) vaì (6) âãø taïch hãút muì axit vaì caïc håüp cháút cuía As vaì Se. Vaì âãø taïch hoaìn toaìn muì axit træåïc khi qua thiãút bë loüc âiãûn (6), khê âæa qua thaïp tàng áøm (5) tæåïi bàòng axit H2SO4 5%, nhàòm laìm cho caïc haût muì nhoí maì loüc âiãûn (4) khäng taïch âæåüc to lãn. Sau khi qua thiãút bë loüc âiãûn, nhiãût âäü khê giaím xuäúng coìn 25-30oC vaì näöng âäü SO2 khoaíng 9-15% (näöng âäü täúi æu cuía SO2 âäúi våïi phaín æïng oxy hoaï laì 7%). Do váûy, phaíi måí van chuyãøn khäng khê vaìo âãø âiãöu chènh. Sau âoï, khê qua thaïp sáúy (7) coï cáúu taûo nhæ thaïp ræía (3), thaïp âæåüc tæåïi bàòng H2SO4 93-95% âãø huït næåïc, laìm giaím âäü áøm cuía khê xuäúng dæåïi 0.15 g/m3. IV. Âiãöu chãú axit H2SO4 theo phæång phaïp tiãúp xuïc: Häùn håüp khê SO2 khä vaì saûch coï haìm læåüng SO2 tæì 7-7.5% vaì nhiãût âäü 45-50oC âæa sang cäng âoaûn âiãöu chãú H2SO4 . Cäng âoaûn naìy gäöm hai giai âoaûn: oxy hoaï SO2 thaình SO3 vaì háúp thuû khê SO3. 1/ Oxy hoaï SO2: Phaín æïng oxy hoaï SO2 toaí nhiãût våïi cháút xuïc taïc V2O5, nhiãût âäü phaín æïng oxy hoaï täút nháút khoaíng 440oC räöi giaím xuäúng 415-420oC. Do âoï, træåïc khi âæa vaìo thiãút bë tiãúp xuïc âãø thæûc hiãûn phaín æïng oxy hoaï, khê phaíi gia nhiãût âãún mäüt nhiãût âäü cáön thiãút. * Så âäö læu trçnh cäng nghãû cuía cäng âoaûn naìy (Hçnh 4.4.) - Häùn håüp khê sau khi âæåüc maïy neïn (1) neïn qua thiãút bë loüc (2), âi vaìo thiãút bë truyãön nhiãût kiãøu äúng chuìm (3) vaì âæåüc gia nhiãût âãún nhiãût âäü 230-240oC bàòng nhiãût âäü khê SO3 tæì thiãút bë tiãúp xuïc (4) ra. Coï nhiãöu kiãøu thiãút bë tiãúp xuïc, åí âáy sæí duûng thiãút bë tiãúp xuïc coï kiãøu truyãön nhiãût trung gian. Thiãút bë naìy coï 4 táöng xuïc taïc (I, II, III vaì IV) vaì coï 3 thiãút bë truyãön nhiãût trung gian (A, B, vaì C) (Hçnh 4.4.).
  30. 30. 33 - Tæì thiãút bë truyãön nhiãût (3) ra, khê láön læåüt qua caïc thiãút bë truyãön nhiãût trung gian tæì A âãún C vaì nhiãût âäü cuía khê lãn tåïi 440oC âi vaìo âènh thaïp tiãúp xuïc. Sau khi qua låïp xuïc taïc I, 70% khê SO2 bë oxy hoaï thaình SO3 vaì nhiãût âäü khê tàng lãn 590-600oC, häùn håüp khê âi vaìo thiãút bë truyãön nhiãût C âæåüc laìm laûnh xuäúng âãún 450-460oC, khê tiãúp tuûc qua låïp xuïc taïc II nángmæïc oxy hoaï SO2 lãn 90%. Sau khi qua thiãút bë truyãön nhiãût B âãø haû nhiãût âäü xuäúng 440oC, khê âi vaìo låïp xuïc taïc III náng mæïc chuyãøn hoaï SO2 lãn 96%. Khi âi vaìo låïp xuïc taïc IV khê åí nhiãût âäü 415-418oC vaì taûi âáy SO2 chuyãøn hoaï tiãúp lãn âãún 98%. 2/ Háúp thuû SO3: - Häùn håüp khê SO3 tæì thiãút bë tiãúp xuïc (4) ra qua thiãút bë truyãön nhiãût (3) âi vaìo thiãút bë laìm laûnh bàòng næåïc (5) haû nhiãût âäü xuäúng 60oC räöi âi vaìo hãû thäúng caïc thiãút bë háúp thuû SO3 (6), (7) (âáy laì caïc thaïp âãûm). Âáöu tiãn khê âi vaìo (6) âiãöu chãú oleum 18.520% SO3 âãø háúp thuû SO3. Oleum ra khoíi thaïp (6) coï näöng âäü SO3 hoaì tan lãn âãún 22%. Mäüt pháön oleum âæåüc pha loaîng âãún näöng âäü qui âënh bàòng axit thæì thaïp (7) sangvaì tuáön hoaìn tråí laûi thaïp. - ÅÍ thaïp (7) khê âæåüc háúp thuû bàòng axit 68.3%. Sau khi ra khoíi thaïp (7) näöng âäü axit lãn âãún 98.7-99%, sau âoï âæåüc pha loaîng bàòng næåïc hoàûc bàòng axit vaì tuáön hoaìn tråí laûi. Axit caí hai thaïp træåïc khi båm lãn thaïp âãöu phaíi âæåüc laìm laûnh. Hiãûu suáút háúp thuû SO3 caí hai thaïp lãn âãún 99.9%. - Khi ra khoíi hãû thäúng háúp thuû, khê coìn chæïa êt SO2 vaì âem theo boüt axit. Træåïc khi thaíi ra ngoaìi khê quyãøn âæåüc âæa qua thuìng taïch boüt (8) âãø giæî laûi axit, sau âoï vaìo thaïp âãûm (9), åí âáy duìng dung dëch NH4OH âãø háúp thuû SO2. Saín pháøm quaï trçnh naìy laì caïc muäúi (NH4)2SO3, NH4HSO3, vaì (NH4)2SO4.
  31. 31. 34 CHÆÅNG V CÄNG NGHÃÛ SAÍN XUÁÚT AXIT NITRIC I. Khaïi niãûm chung: - Axit nitric åí nhiãût âäü thæåìng laì cháút loíng khäng maìu, bäúc khoïi. - Tuyì thuäüc vaìo näöng âäü maì axit nitric coï nhiãût âäü säi vaì kãút tinh khaïc nhau: dung dëch axit HNO3 68.4% coï nhiãût âäü säi cao nháút bàòng 121.9oC. Âáy laì âiãøm âàóng phê cuía dung dëch. - Khi säi axit HNO3 bë phán huyí theo phaín æïng: 4HNO3 = 2H2O + 4NO2 + O2 NO2 hoaì tan laûi vaìo axit laìm cho axit coï maìu vaìng hoàûc âoí. - Axit HNO3 laì cháút oxy hoaï maûnh. Axit HNO3 âáûm âàûc hoaì tan táút caí caïc kim loaûi taûo thaình caïc oxyt (træì caïc kim loaûi quê: Au, Pt, Rh, ...) - Caïc oxyt kim loaûi coï khaí nàng tan trong axit HNO3 taûo caïc muäúi nitrat. Riãng âäúi våïi Fe, Al, Cr khi taïc duûng våïi axit HNO3 âáûm âàûc, nguäüi coï låïp oxyt bãön væîng taûo thaình trãn bãö màût chëu âæåüc taïc duûng cuía axit. - Caïc tãú baìo âäüng, thæûc váût bë axit HNO3 phaï huyí. Âäúi våïi håüp cháút hæîu cå maûch voìng coï nhán thç gäúc NO2 thay thãú gäúc H. - Trong cäng nghiãûp coï hai loaûi axit HNO3 : loaîng (50-60%); âáûm âàûc (96-98%) - Axit HNO3 âæåüc duìng âãø saín xuáút phán âaûm, thuäúc näø, cháút deío, såüi täøng håüp, ... II. Cäng nghãû saín xuáút axit HNO3 loaîng: 1/ Nguyãn lê chung: Hiãûn nay trong cäng nghiãûp, ngæåìi ta âiãöu chãú axit HNO3 chè bàòng mäüt phæång phaïp duy nháút, âoï laì oxy hoaï NH3. Quïa trçnh naìy âæåüc tiãún haình theo hai giai âoaûn: - Oxy hoaï NH3 thaình NO - Háúp thuû NO2 âãø âiãöu chãú HNO3 a/ Oxy hoaï amoniac thaình oxyt nitå: 0 4NH3 + 5O2 ⎯Pt − Rh ( 750 −850⎯→ 4NO + 6H2O + Q ⎯⎯⎯⎯ C Ngoaìi ra coìn coï phaín æïng phuû taûo thaình N2: 4NH3 + 3O2 ⎯ ⎯→ 2N2 + 6H2O + Q ÅÍ âáy ngæåìi ta sæí duûng häùn håüp NH3 trong khäng khê coï näöng âäü 10-11% (theo thãø têch), trong âiãöu kiãûn phaín æïng nhæ váûy hiãûu suáút taûo thaình NO âaût âãún 96-98%. Häùn håüp khê taûo thaình goüi laì nitroza. Phaín æïng oxy hoaï amoniac âæåüc tiãún haình trong thiãút bë tiãúp xuïc. Hiãûn nay, ngæåìi ta sæí duûng thiãút bë tiãúp xuïc laì mäüt täø håüp gäöm ba thiãút bë (Hçnh 5.1.) • Trãn cuìng laì thiãút bë loüc catäng • Tiãúp âãún laì thiãút bë oxy hoaï • Cuäúi laì näöi håi thu häöi
  32. 32. 35 - Häùn håüp khê âi vaìo thiãút bë loüc (1) qua mäüt loaût caïc ngàn loüc, räöi theo caïc cæía trãn truû dáùn khê (2) åí tám thiãút bë vaì âi xuäúng pháön thiãút bë oxy hoaï. Taûi âáy, khê âi qua læåïi phán phäúi (3) coï taïc duûng phán phäúi âãöu häùn håüp khê âãø âi xuäúng læåïi xuïc taïc (4). Phêa dæåïi læåïi âàût mäüt låïp voìng kim loaûi (5) daìy 250mm âãø nháûn nhiãût cuía khê, coï taïc duûng nhæ mäüt bäü têch nhiãût phoìng khi thiãút bë ngæìng hoaût âäüng trong mäüt thåìi gian ngàõn seî âäút loì laûi âæåüc dãù daìng. Låïp voìng naìy coìn coï taïc duûng giæî laûi caïc haût xuïc taïc Pt bay theo khê, sau mäüt thåìi gian coï thãø thu häöi laûi âæåüc. - Pháön thiãút bi dæåïi læåïi xuïc taïc laìm viãûc åí nhiãût âäü cao. Do âoï, âæåüc loït mäüt låïp gaûch chëu nhiãût. b/ Âiãöu chãú axit HNO3: Giai âoaûn naìy gäöm hai quaï trçnh: - Oxy hoaï tiãúp NO thaình NO2: NO + O2 NO2 + Q - Háúp thuû NO2 bàòng H2O âãø taûo thaình HNO3: 3NO2(k) + H2O(l) 2HNO3(l) + NO(k) + Q Caí hai phaín æïng trãn âãöu toaí nhiãût vaì xaíy ra theo chiãöu giaím thãø têch. Do âoï, phaín æïng dëch chuyãøn theo chiãöu thuáûn khi giaím nhiãût âäü vaì tàng aïp suáút. Tuyì theo aïp suáút cuía hãû thäúng thiãút bë maì ngæåìi ta chia ra 3 loaûi cäng nghãû saín xuáút axit HNO3 loaîng: • Hãû thäúng laìm viãûc åí aïp suáút thæåìng: âiãöu chãú HNO3 50% (hiãûu suáút chuyãøn hoaï NO2 laì 92%) • Hãû thäúng laìm viãûc åí aïp suáút cao (6-8 atm): âiãöu chãú HNO3 > 60% (hiãûu suáút chuyãøn hoaï NO2 laì 98%) • Hãû thäúng häùn håüp aïp suáút thæåìng âãún aïp suáút cao 2/ Hãû thäúng âiãöu chãú axit HNO3 åí aïp suáút thæåìng: (Hiãûn nay váùn coìn sæí duûng räüng raîi) * Så âäö læu trçnh cäng nghãû âiãöu chãú axit nitric åí aïp suáút thæåìng (Hçnh 5.2.) - Khäng khê âæåüc âæa qua thiãút bë laìm saûch khê bàòng næåïc hay bàòng xä âa loaîng (1) âãø khæí khê coï tênh axit vaì qua thiãút bë loüc bàòng daû (2) âãø loaûi taûp cháút cå hoüc. - Sau âoï khäng khê âæåüc quaût (3) âæa qua thiãút bë loüc catäng (4) cuìng våïi khê NH3 saûch dæåïi daûng häùn håüp khê amoniac coï näöng âäü 10-12% NH3. Tæì thiãút bë loüc (4) khê âi vaìo thiãút bë tiãúp xuïc (5) âãø oxy hoaï NH3 thaình NO. ra khoíi (5) häùn håüp khê nitroza coï nhiãût âäü lãn âãún 750-850oC âæa qua näöi håi thu häöi (6) âãø giaím nhiãût âäü, âäöng thåìi táûn duûng nhiãût thæìa âãø saín xuáút håi quaï nhiãût (coï aïp suáút 40 atm vaì nhiãût âäü 450oC). - Sau âoï häùn håüp khê coï nhiãût âäü 160oC âæa vaìo hãû thäúng thiãút bë laìm laûnh kiãøu äúng chuìm (7) vaì (8) laìm laûnh bàòng næåïc. Nhiãût âäü khê giaím xuäúng coìn 40oC. Taûi hai thiãút bë naìy, NO bë oxy hoaï thaình NO2 vaì trong thiãút bë taûo thaình axit HNO3 âæåüc láúy ra åí âaïy thaïp våïi caïc näöng âäü tæång æïng laì 2-3% åí thaïp (7) vaì 30% åí thaïp (8) (såí dé åí thaïp (8) coï
  33. 33. 36 näöng âäü axit cao hån åí thaïp (7) vç taûi thaïp (8) sæû oxy hoaï NO thaình NO2 låïn hån vç nhiãût âäü täúi æu cho phaín æïng naìy khoaíng 40oC). - Tæì thaïp (8) ra khê âæåüc quaût (9) âæa vaìo hãû thäúng saïu thaïp háúp thuû tæì (10) âãún (15) kiãøu thaïp âãûm, âæåüc tæåïi bàòng axit nitric våïi caïc näöng âäü thêch håüp. Taûi caïc thaïp væìa xaíy ra phaín æïng háúp thuû NO2 væìa xaíy ra phaín æïng oxy hoaï NO væìa âæåüc taûo thaình. Axit cuía thaïp sau coï näöng âäü háúp hån âæåüc chuyãøn dáön lãn thaïp træåïc âãø taûo thaình axit coï näöng âäü cao hån. Axit thaình pháøm âæåüc láúy ra åí thaïp háúp thuû (11) chæï khäng láúy ra åí thaïp (10) vç thaïp naìy âæåüc sæí duûng nhæ mäüt thiãút bë chuyãøn hoaï tiãúp tuûc NO thaình NO2. Caïc axit tuáön hoaìn âãöu âæåüc laìm laûnh træåïc khi båm tråí laûi thaïp háúp thuû. - Ra khoíi thaïp (15) häùn håüp khê coìn khoaíng 0.6-0.8% oxyt nitå. Khê âæåüc âæa vaìo thaïp háúp thuû xä âa (16), (17) âãø thu häöi caïc oxyt nitå dæåïi daûng caïc muäúi Na2NO3 vaì NaNO2 theo phaín æïng: Na2CO3 + NO2 + NO = 2NaNO2 + CO2 Na2CO3 + 2NO2 = NaNO2 + NaNO3 + CO2 Dung dëch NaCO3 våïi näöng âäü 200-250 g/l âæåüc âæa vaìo thaïp (17) vaì saín pháøm âæåüc láúy ra åí thaïp (16). - Âäúi våïi quaï trçnh háúp thuû bàòng kiãöm, thç quaï trçnh háúp thuû seî täúi æu nãúu näöng âäü NO2 vaì NO trong häùn håüp khê bàòng nhau. Do âoï, phia sdæåïi caïc thaïp háúp thuû bàòng kiãöm ngæåìi ta thæåìng bäú trê thaïp oxy hoaï (18) khäng tæåïi dung dëch háúp thuû. Taûi âáy, seî xaíy ra phaín æïng oxy hoaï NO thaình NO2 laìm cho tyí lãû hai khê naìy bàòng âån vë. - Khê ra khoíi thaïp (17) chè coìn 0.1% oxyt nitå. Dung dëch nitrit-nitrat âæåüc duìng âãø âiãöu chãú NaNO3.
  34. 34. 37 CHÆÅNG VI CÄNG NGHÃÛ SAÍN XUÁÚT PHÁN KHOAÏNG §1/ Khaïi niãûm chung: Phán boïn chia thaình: → Phán khoaïng: coï nguäön gäúc vä cå âæåüc saín xuáút trong cäng nghiãûp → Phán hæîu cå: phán chuäöng, caïc saín pháøm chãú biãún tæì âäüng thæûc váût → Khoaïng - hæîu cå: coï caí hai loaûi trãn: than buìn, cháút thaíi hæîu cå. - Phán khoaïng → phán âån: âaûm, lán, kali → phán phæïc håüp: coï tæì hai nguyãn täú dinh dæåîng tråí lãn - Phán khoaïng âæåüc sæí duûng âãø tàng âäü phç cuía âáút, tàng nàng suáút cáy träöng, âäöng thåìi tàng cháút læåüng saín pháøm. - Tiãu chuáøn quan troüng nháút cuía phán khoaïng laì haìm læåüng cháút dinh dæåîng, tênh bàòng % troüng læåüng cuía N, P2O5, vaì K2O. Näöng âäü cháút dinh dæåîng cao thç phán khoaïng caìng coï giaï trë. - Phán khoaïng hiãûn nay âæåüc sæí duûng dæåïi daûng ràõn, cåî haût tæì 1-4 mm. Ngoaìi ra tênh haïo næåïc laì cháút læåüng quan troüng, noï quyãút âënh khaí nàng sæí duûng phán, âiãöu kiãûn âoïng goïi vaì baío quaín. §2/ Cäng nghãû saín xuáút phán khoaïng: A. Phán âån: I. Cäng nghãû saín xuáút phán âaûm: * Âaûi cæång vãö phán âaûm: - Trong ba loaûi phán chênh: âaûm, lán, vaì kali thç âaûm laì loaûi coï täúc âäü phaït triãøn cao nháút, chiãúm mäüt tè troüng cao nháút saín læåüng phán boïn thãú giåïi. - Phán daûm âæåüc sæí duûng åí daûng ràõn, trong âoï 80% åí daûng phán âån vaì 20% daûng phæïc håüp. - Phán âaûm chuí yãúu coï hai loaûi: → amän nitrat: nguyãn täú dinh dæåîng NH4+ → ure': nguyãn täú dinh dæåîng NH2 1/ Så âäö læu trçnh cäng nghãû saín xuáút amän nitrat (Hçnh 6.1) Thiãút bë trung hoaì (Hçnh 6.2) bàòng theïp, bãn trong coï mäüt bäü pháûn giäúng hçnh caïi cäúc, coï caïc läù åí phêa dæåïi vaì hãû thäúng âaío åí phêa trãn. Cå cáúu naìy coï taïc duûng tuáön hoaìn häùn håüp phaín æïng. Âãø giaím nhiãût âäü täøn hao, thiãút bë âæåüc boüc cháút caïch nhiãût. Nhiãût phaín æïng laìm cho häùn håüp phaín æïng tàng nhiãût âäü lãn 110-135oC. Thuyãút minh læu trçnh: - Axit HNO3 ü45-50% coï nhiãût âäü 50oC vaì NH3 coï nhiãût âäü 60-80oC, aïp suáút 2.53.8 atm âæa voaì thiãút bë trung hoaì (1). - Dung dëch NH4NO3 ra khoíi (1) coìn axit dæ, nãn âãø traïnh hiãûn tæåüng àn moìn thiãút bë vaì táûn duûng axit nãn âæåüc âæa vaìo thiãút bë trung hoaì hoaì (2) âãø trung hoaì tiãúp bàòng NH3.
  35. 35. 38 - Ra khoíi (2) dung dëch NH4NO3 coï näöng âäü 64% vaì NH3 < 0.5 g/l, âæåüc âæa lãn thuìng cao vë (3), tæì âoï âæa qua thiãút bë cä âàûc (4) âæåüc cä âàûc bàòng håi næåïc tæì thiãút bë trung hoaì (1) sang. - Ra khoíi thiãút bë cä dàûc, näöng âäü NH4NO3 lãn âãún 82-84%, âæåüc âæa vaìo bãø chæïa (5). Tæì (5) âæåüc båm lãn thuìng cao vë (6) âãø tæì âoï âæa sang thiãút bë cä âàûc láön hai åí thiãút bë cä âàûc nàòm ngang (7) bàòng hopæi næåïc cao aïp (dæåïi 9 atm) âãø cä âàûc dung dëch NH4NO3 âãún näöng âäü 98-98.5%. Næåïc ngæng åí (7) ra âæåüc âæa qua thiãút bë giaín nåí (8) âãø taûo håi næåïc âãø âæa sang thiãút bë cä âàûc (4) âãø táûn duûng hãút. - Saín pháøm åí (7) ra âæa sang thiãút bë phán li (9) âãø taïch håi thæï. Håi thæï naìy tiãúp tuûc âæa sang thiãút bë phán li (10) âãø phán li láön thæï hai. Taûi âáy dung dëch NH4NO3 loaîng âæåüc taïch ra vaì âæa vãö bãø chæïa (5). - Saín pháøm åí (9) ra, qua maïng (11) vaìo thuìng chæïa (12), tæì âoï qua voìi phun (13) âãø phun dung dëch NH4NO3 thaình tia xuäúng thaïp taûo haût (14). Caïc gioüt NH4NO3 råi xuäúng gàûp luäöng khäng khê âæåüc huït tæì dæåïi lãn båíi quaût huït (15), haû nhiãût âäü vaì kãút tinh vaì âæåüc sáúy khä mäüt pháön. Âãø traïnh hiãûn tæåüng voïn cuûc, nhiãût âäü cuía saín pháøm ra khoíi thaïp caìng nhoí caìng täút, thæåìng tæì 30-35oC. Caïc haût saín pháøm råi xuäúng bàng taíi (16) âæa vaìo kho vaì âoïng bao. 2/ Cäng nghãû saín xuáút phán ure': - Ure' saûch CO(NH2)2 laì nhæîng tinh thãø khäng maìu, coï haìm læåüng nitå tênh theo lê thuyãút 46.6%. - Ure' ké thuáût coï maìu tràõng håi vaìng. - Ure' hoaì tan nhiãöu trong næåïc, mäüt pháön taûo thaình (NH4)2CO3. Trong âiãöu kiãûn nhiãût âäü vaì âäü áøm thäng thæåìng ure' khäng haïo næåïc, coìn khi âäü áøm cao (95%) thç ure' haïo næåïc maûnh. - Ure' êt voïn cuûc, khäng chaïy näø. - Ure' coï haìm læåüng âaûm cao, âæåüc duìng laìm phán boïn. Ngoaìi ra, âæåüc duìng âãø âiãöu chãú nhæûa formaldehyd, táøy dáöu måî, såüi täøng håüp. - Ure' âæåüc täøng håüp tæì khê CO2 vaì NH3 gäöm hai giai âoaûn: Giai âoaûn 1: 2NH3 + CO2 H2N-CO-ONH4 Giai âoaûn 2: khæí næåïc cuía amän cacbamat âãø taûo thaình ure': H2N-CO-ONH4 H2N-CO-NH2 - Trong cäng nghiãûp coï nhiãöu læu trçnh âiãöu chãú ure', khaïc nhau chuí yãúu laì phæång phaïp thu häöi vaì sæí duûng khê NH3 vaì CO2 chæa phaín æïng. + Nãúu caïc khê trãn tuáön hoaìn tråí laûi goüi læu trçnh kên (âæåüc sæí duûng räüng raîi nháút). + Nãúu caïc khê trãn duìng âãø âiãöu chãú caïc saín pháøm khaïc goüi læu trçnh håí. + Nãúu caïc khê trãn tuáön hoaìn mäüt êt goüi læu trçnh næía kên.
  36. 36. 39 * Så âäö læu trçnh cäng nghãû saín xuáút ure' theo phæång phaïp kên, chæng hai cáúu tæí (Hçnh 6.3.) - NH3 loíng tæì thuìng chæïa (1) qua thiãút bë loüc (2) âæåüc båm (3) neïn tåïi aïp suáút 200atm vaìo thiãút bë gia nhiãût (5), sau âoï vaìo thaïp täøng håüp (4). - Tæång tæû CO2 tæì thuìng chæïa qua thiãút bë loüc (6) âãø taïch taûp cháút, âæåüc maïy neïn khê (7) neïn âãún 200atm, sau âoï vaìo thaïp täøng håüp ure' (4). - Taûi (4) phaín æïng âæåüc thæûc hiãûn åí 180-200oC, P = 200atm våïi hiãûu suáút taûo ure' 62%. - Saín pháøm noïng chaíy tæì (4) ra chæïa 35% ure', 35% NH3, 20% H2N-CO-ONH4, 10% H2O âæåüc giaím aïp suáút âãún 18-25 atm vaì cho vaìo thaïp chæng láön mäüt (8). - Thaïp (8) âæåüc gia nhiãût bàòng håi næåïc åí (13). Taûi âáy ngæåìi ta thu âæåüc hai saín pháøm: + Saín pháøm khê gäöm: NH3 dæ, êt CO2, H2O (h) bay håi. Häùn håüp khê naìy cho vaìo thaïp taïch phán âoaûn (9). ÅÍ (9) âæåüc tæåïi bàòng NH3 loíng vaì bàòng næåïc. Taûi âáy, mäüt pháön håi næåïc vaì NH3 ngæng tuû vaì cuìng caïc muäúi amän cuîng hoaì tan trong NH3. Dung dëch naìy âæåüc âæa tråí laûi (8) hoàûc âæåüc âæa âi xæí lê khê chæng. Khê bay ra åí (9) gäöm: 40% NH3, CO2, H2O (h), N2 âæåüc âæa qua thaïp ngæng tuû NH3 (10). Taûi (10), âáöu tiãn âæåüc laìm laûnh bàòng næåïc, sau âoï bàòng NH3 loíng. Amoniac âæåüc ngæng tuû pháön låïn vaì âæåüc âæa vãö bãø chæïa (1) âãø tuáön hoaìn tråí laûi, pháön nhoí âæåüc båm (11) âæa vaìo thaïp (9). + Saín pháøm loíng åí (8) ra gäöm: 46-47% ure', 25% H2N-CO-ONH4, 13-14% H2O vaì 15-16% NH3. Häùn håüp noïng chaíy âæåüc giaím aïp suáút xuäúng 4 atm, sau âoï cho vaìo thaïp chæng láön hai (12) åí nhiãût âäü 150oC (gia nhiãût bàòng håi næåïc åí (13)). Taûi âáy, cacbamat chæa phaín æïng vaì caïc muäúi amän khaïc bë phán huyí thaình NH3 vaì CO2. Âãø quaï trçnh phán huyí âæåüc hoaìn toaìn, ngæåìi ta cho thãm håi næåïc vaìo thaïp. Häùn håüp khê åí thaïp (12) ra gäöm: 56-57% NH3, 32-33% CO2 vaì 10-11% H2O (h) âæåüc taïch riãng NH3 vaì CO2 âãø tuáön hoaìn tråí laûi. Coìn pha loíng chæïa trãn 65% ure' âæåüc âæa âi cä âàûc âãún näöng âäü 99.5%, sau âoï cho vaìo thaïp taûo haût, âæa vaìo kho vaì âoïng goïi. II. Cäng nghãû saín xuáút phán lán: - Nguyãn liãûu chuí yãúu âãø saín xuáút phán lán laì quàûng phätphat. Xaïc âënh cháút læåüng quàûng theo haìm læåüng P2O5. ÅÍ næåïc ta nguäön quàûng phätphat chuí yãúu laì moí apatit Laìo Cai (Hoaìng Liãn Sån). - Phán lán âån chuí yãúu laì sunpephätphat âån vaì sunpephätphat keïp. 1/ Cäng nghãû saín xuáút sunpephätphat âån: - Sunpephätphat âån åí daûng bäüt hay haût coï maìu xaïm tràõng hay sáùm. Thaình pháön 1 tæång âäúi phæïc taûp gäöm [Ca(H2PO4)2.H2O],CaSO4(CaSO4. H2O),SiO2.nH2O(keo silicat), 2 quàûng chæa phán huyí. - Cháút læåüng cuía sunpephätphat âæåüc xaïc âënh båíi haìm læåüng P2O5 háúp thuû goüi laì P2O5 hæîu hiãûu, coï trong phán boïn dæåïi håüp cháút tan trong næåïc [Ca(H2PO4)2; H3PO4,
  37. 37. 40 Mg(H2PO4)2] vaì trong dung dëch xitrat (CaHPO4; MgHPO4, Fe3(PO4)2, Al(PO4)3). P2O5 hæîu hiãûu coï trong sunpephätphat âån khoaíng 14-21%. - Sunpephätphat âån âæåüc âiãöu chãú bàòng caïch duìng axit H2SO4 phán huyí quàûng apatit. Âoa laì quaï trçnh chuyãøn muäúi Ca3(PO4)2. CaF2 hoàûc Ca5(PO4)3F täön taûi trong quàûng thaình caïc muäúi phäút phaït axit tan trong næåïc maì chuí yãúu laì Ca(H2PO4)2. Quaï trçnh phán huyí apatit bàòng H2SO4 xaíy ra hai giai âoaûn: Giai âoaûn 1: Ca5(PO4)3F + 5H2SO4 = 3H3PO4 + 5 CaSO4 + HF 1 Giai âoaûn naìy tiãún haình khoaíng 30-40 phuït. Âáöu tiãn taûo thaình CaSO4. H2O 2 nhæng åí nhiãût âäü cao, chuyãøn thaình CaSO4. Giai âoaûn 2: H3PO4 taûo thaình phán huyí quàûng âãø taûo ra monocanxiphootphat: Ca5(PO4)3F + 7H3PO4 + 5H2O = 5Ca(H2PO4)2.H2O + HF Nãúu phaín æïng thæûc hiãûn hoaìn toaìn thç giai âoaûn âáöu apatit phán huyí 70%, coìn laûi seî phán huyí tiãúp giai âoaûn sau. Nhiãût âäü phán huyí duy trç khoaíng 110-120oC. Âãø âaím baío nhiãût âäü naìy, nhiãût âäü ban âáöu cuía H2SO4 khoaíng 60-70oC. ÅÍ nhiãût âäü naìy, täúc âäü phán huyí cao, âäü áøm cuía saín pháøm tháúp. Näöng âäü axit âæa vaìo cuîng ráút quan troüng, thäng thæåìng trong âiãöu kiãûn coï khuáúy liãn tuûc thç näöng âäü täút nháút cho quaï trçnh phán huyí quàûng laì 68-68.5% (vç näöng âäü tháúp thç coï chæïa nhiãöu næåïc, laìm cho saín pháøm bë áøm, haìm læåüng P2O5 bë giaím âi, coìn nãúu quaï cao thç CaSO4 seî kãút tuía, hao phê quàûng phäút phaït, laìm cháûm quaï trçnh phán huyí). Våïi caïc âiãöu kiãûn trãn thç axit H3PO4 taûo thaình coï näöng âäü khoaíng 46%. Âáy laì näöng âäü täúi æu cho giai âoaûn hai cuía quaï trçnh phán huyí quàûng. Giai âoaûn naìy xaíy ra våïi täúc âäü giaím dáön. Trong saín pháøm coìn coï H3PO4 tæû do vaì quàûng chæa phaín æïng, nãn cáön phaíi coï mäüt thåìi gian daìi quaï trçnh phán huyí quàûng måïi kãút thuïc. Tuyì theo nguyãn liãûu vaì âiãöu kiãûn saín xuáút, thåìi gian naìy tæì 5-20 ngaìy. Nhiãût âäü thêch håüp nháút cho giai âoaûn uí naìy laì 35-45oC. Trong giai âoaûn naìy ngæåìi ta thæåìng âaïnh tåi saín pháøm âãø täúc âäü phán huyí quàûng âæåüc nhanh hån. Khi xuáút xæåíng, ngæåìi ta duìng gáöu xuïc phán vaìo bunke → saìng → xuáút xæåíng (åí dang deío → dãù voïn cuûc, dênh kãút). Sunpephätphat âån phaíi âaím baío caïc yãu cáöu vãö cháút læåüng sau: P2O5 ≥ 14-CAPut!'% Âäü áøm ≤ 13-15% H3PO4 tæû do (tênh theo P2O5) ≤ 5-5.5% - Sunpephätphat haût coï nhiãöu æu âiãøm vãö màût näng hoaï, âàûc biãût laì khi duìng åí vuìng âáút chua, giaìu oxyt sàõt vaì nhäm. Nãúu caïc haût sunpephätphat quaï nhoí seî tiãúp xuïc nhiãöu våïi âáút. Do âoï, pháön låïn P2O5 tan âæåüc trong næåïc dãù daìng phaín æïng våïi caïc oxyt taûo thaình caïc phät phat khoï tan, khiãún rãù cáy khoï háúp thuû. Ngoaìi ra, coï hiãûn tæåüng träi, chaíy vaì nhiãöu nguyãn nhán khaïc khiãún hiãûu quaí phán boïn bë giaím.
  38. 38. 41 Bàòng biãûn phaïp taûo haût, P2O5 tan cháûm hån, rãù cáy këp háúp thuû pháön låïn P2O5 tan âæåüc trong næåïc, hiãûu quaí phán boïn tàng lãn. * Qui trçnh taûo haût: Sunpephätphat âån sau khi uí vaì trung hoaì (khi H3PO4 tæû do coìn 1-2.5%) → bunke → maïy tiãúp liãûu âãø âënh læåüng → thiãút bë taûo haût → thiãút bë sáúy thuìng quay → maïy saìng hai låïp → bunke coï thäøi khäng khê laûnh → âoïng bao. Kêch thæåïc haût khoaíng 1-4 mm. 2/ Cäng nghãû saín xuáút sunpephätphat keïp: - Vãö hçnh daûng bãn ngoaìi cuîng nhæ vãö thaình pháön sunpephätphat keïp vãö càn baín khäng khaïc sunpephätphat âån. Noï chè háöu nhæ khäng coï CaSO4. - Sunpephätphat keïp laì loaûi phán âáûm âàûc coï haìm læåüng P2O5 hæîu hiãûu 42-48%, täön taûi chuí yÀY񒀀

×