Tải bản đầy đủ
CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU CHUNG VỀ AXIT SUNFURIC

CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU CHUNG VỀ AXIT SUNFURIC

Tải bản đầy đủ

Tác dụng với kim loại đứng trước H (trừ Pb) → muối sunfat (trong
đó kim loại có hóa trị thấp) + H2:
Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2
– Tác dụng với oxit bazơ → muối (kim loại giữ nguyên hóa trị) + H2O
FeO + H2SO4 → FeSO4 + H2O
– Tác dụng với bazơ → muối + H2O
H2SO4 + NaOH → NaHSO4 + H2O
H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2O
(Phản ứng của H2SO4 với Ba(OH)2 hoặc bazơ kết tủa chỉ tạo thành muối
sunfat).
Cu(OH)2 + H2SO4 → CuSO4 + 2H2O
Ba(OH)2 + H2SO4 → BaSO4 + 2H2O
– Tác dụng với muối → muối mới (trong đó kim loại giữ nguyên hóa trị)
+ axit mới
Na2CO3 + H2SO4 → Na2SO4 + H2O + CO2
H2SO4 + 2KHCO3 → K2SO4 + 2H2O + 2CO2


B. Tính chất của Axit sunfuric đặc
Ngoài tính axit mạnh như axit sunfuric loãng thì axit sunfuric đặc còn
có tính chất đặc trưng sau:
b.1. Tính oxi hoá mạnh
+ Tác dụng với kim loại ( hầu hết kim loại trừ Au, Pt)

+ Tác dụng với phi kim ( C, S, P)

2

2

+ Tác dụng với hợp chất có tính khử ( HI, KI, KBr, FeO, Fe 3O4, Fe(OH)2,
FeCO3, H2S, …)

b.2. Tính háo nước
– Axit H2SO4 đặc chiếm nước kết tinh của nhiều muối hiđrat (muối ngậm
nước) hoặc chiếm các nguyên tố H và O (thành phần của nước) trong
nhiều hợp chất
+ Hợp chất cacbohiđrat (Cn(H2O)m)

+ CuSO4.5H2O

3

3

4. Điều chế và nhận biết
4.1. Điều chế
FeS2 hoặc S → SO2 → SO3 → H2SO4
– Phương pháp tiếp xúc, gồm 3 công đoạn chính:
a) Sản xuất SO2
– Từ quặng pirit sắt (FeS2)

– Từ lưu huỳnh

b) Sản xuất SO3

c) Sản xuất H2SO4
Dùng H2SO4 98% hấp thụ SO3 được oleum H2SO4.nSO3

Dùng lượng nước thích hợp để pha loãng oleum, được H 2SO4 đặc

4.2. Nhận biết
- Làm đỏ giấy quỳ tím.
- Tạo kết tủa trắng với dung dịch Ba2+
Ba(OH)2 + H2SO4 → BaSO4 + 2H2O
(các muối sunfat đều dễ tan trừ BaSO 4, PbSO4 và SrSO4 không tan;
CaSO4 và Ag2SO4 ít tan).

4

4

5. Ứng dụng
- Hiện nay, Thế giới sản xuất khoảng 150-200 triệu tấn/năm Axit sunfuric
- Hơn 1800 cơ sở sản xuất. Ở Việt Nam có 6-8 nhà máy sản xuất Axit
sunfuric.
- Axit sunfuric là hóa chất hàng đầu trong nhiều ngành sản xuất như: Phẩm
nhuộm, luyện kim, chất dẻo, chất tẩy rửa, sơn, phân bón,…

6. Tình hình sản xuất axit sunfuric trong và ngoài nước :
- Bới những đặc tính quan trọng của axit sunfuric và nhu cầu lớn của nền
sản xuất công nghiệp hóa học mà sản lượng axit này trên thế giới ngày
càng tăng . Trong đó Hoa Kỳ và Trung Quốc là một trong những nước
sản xuất axit sunfuric lớn nhất trên thế giới
- Trong những năm 1995- 2005, tiêu thụ axit sunfuric trên thế giới đã tăng
29% so với trước đó bất chấp viêc giảm 20% trong những năm 1988-1993.
Trong giai đoạn 2005 – 2010 lượng tiêu thụ axit sunfuric trên thế giới tiếp
5

5

tục tăng khoảng2,6%.và vẫn tiếp tục tăng cho đến nay. Trong đó Các nước
ở Châu á vẫn là thị trường chính, chiếm khoảng 23% lượng tiêu thụ trên
thế giới, tiếp theo là Mỹ tiêu thụ khoảng 20%. Các nước ở Châu Phi, Trung
và Nam Mỹ, Tây Âu tiêu thụ khoảng 10%. Trong năm 2005, cả thế giới tiêu
thụ hết khoảng 190 triệu tần axit sunfuric tương đương với giá trị là 10 tỉ
USD.
7. Các nhà máy sản xuất trong nước
- Ở Việt Nam axit sunfuric cũng được sản xuất rất rộng rãi để phục vụ cho
nền công ngiệp hóa học nước nhà. Có thể kể đến 4 công ty sản xuất axit
sunfuric lớn trong nước đó là:
- Nhà máy Supe phốt phát và Hóa chất Lâm Thao

-

Nhà máy Supe phốt phát và Hóa chất Lâm Thao
- Tiền thân của công ty cổ phần Supe phốt phát và Hóa chất Lâm Thao là
nhà máy Supe phốt phát Lâm Thao được Chính phủ nước Việt nam Dân
chủ Cộng hòa khởi công xây dựng ngày 8 tháng 6 năm 1959 bên dòng
sông Thao (huyện Lâm Thao, tỉnh Phú Thọ,).

6

6

- Sau 3 năm thi công xây dựng, nhà máy đã được đưa vào vận hành sản
xuất ngày 24 tháng 6 năm 1962.
-Các sản phẩm chính của nhà máy
- Supe Phốt phát đơn (Supe Lâm Thao)
- Phân hỗn hợp NPK Lâm Thao
- Axit sunfuric kỹ thuật (H2SO4)
- Axit sunfuric tinh khuyết (P) và tinh khuyết phân tích (Pa)
- Axit sunfuric dùng cho ăcquy (H2SO4)
- Natri silicoflorua (Na2SiF6)
- Phèn nhôm sunfat
- Phèn kép amoni sunfat
- Natri sunfat (Na2SO3)
- Natri bisunfit (NaHSO3)
- Natriflorua (NaF)
- Natri pyrosunfit (Na2S2O5)
- Nhà máy hóa chất Tân Bình

Nhà máy hóa chất Tân Bình
- Là công ty hóa chất trực thuộc công ty hóa chất cơ bản miền nam.
- Được xây dựng và đưa vào sử dụng từ năm 1972
- Nhà máy được đặt tại 46/6 Phan Huy Ích, P15, Q. Tân Bình, Tp. Hồ
Chí Minh
7

7

- Các sản phẩm chính của nhà máy
- Nhôm Hydroxyt Al(OH)3
- Axít Sunfuric H2SO4
- Phèn Nhôm sunfat Al2(SO4)3.nH2O
- Phèn Nhôm Kali Sunfat Al2(SO4)3.K2SO4.24 H2O
- Phèn Nhôm Amôn Sunfat Al2(SO4)3.(NH4)2SO4.24 H2O
- Natri Thiosunfat Na2S2O3.5H2O
- Can nhựa
- Nhà máy hóa chất Việt Trì

-

Nhà máy hóa chất Việt Trì
Là một thành viên của công ty hóa chất Việt nam được xây dựng năm
1958. Vào tháng 4 năm 1961 thì bắt đầu hoạt động đến ngày 9 tháng
5 năm 1961 nhà máy sản xuất ra mẻ xút đầu tiên.
- Tháng 7-1961 đưa vào sản xuất thuốc trừ sâu 666
- Tháng 8-1961 sản xuất axit HCl
- Tháng 12-1961 sản xuất PVC
Công xuất ban đầu khoảng 1000 tấn NaOH/ năm
- 18/3/1962 khánh thành nhà máy
- 1974 mở rộng công xuất 3 lần
- 1993 mở rộng thay thế một thùng điện phân cũ bằng thùng điện
phân cực titan ( 2 thùng ) còn lại là graplut
- Năm 1995 thay thé hoàn toàn các thùng điện phân bằng titan công
suất 6.000 tấn /năm
8

8

- Năm 2003 mở rộng, đến 2004 đầu tư công xuất 9000 tấn /năm( có
72 thùng điện phân )
- Cải tạo công đoạn sấy khô clo
- Đầu tư mới công đoạn sản xuất axit HCl lò đốt 3 trong 1
- Thay thế công nghệ lọc muối trong công đoạn sản xuất muối
- Các sản phẩm hiện nay
- Xút NaOH 30%
- Axit HC 31%
- Clo lỏng 99,6 %
- Javen khoảng 8% clo nguyên tử hữu hiệu
- Thủy tinh lỏng Na2SiO3
- BaCl2
- ZnCl2
- Nhà máy Supe lân Long Thành – Bến Tre

Nhà máy Supe lân Long Thành – Bến Tre
-

Nhà máy Supe phốt phát Long Thành là đơn vị trực thuộc Công ty
Phân bón Miền Nam, Nhà máy sản xuất và tiêu thụ superlân ,acid
sunfuaric và một số hoá chất khác .Hiện nay Nhà máy Supe phốt phát
Long Thành cung cấp phân bón Supe lân , NPK cho các tỉnh đồng
bằng sông Cửu Long, Miền Đông Nam bộ, Miền Trung và Tây Nguyên
9

9

và một số tỉnh phía Bắc. Cung cấp acide sunfuaric và natri siliflourua
cho thành phố Hồ Chí Minh và các tỉnh lân cận. ngoài ra Nhà máy đã
từng bước nghiên cứu và sản xuất ra nhiều sản phẩm phân bón khác
để đáp ứng yêu cầu của khách hàng
-

Hàng năm sản lượng H2SO4 đạt khoảng 80.000 tấn /năm với nguyên
liệu là quặng sulfua sắt, sản xuất theo phương pháp tiếp xúc (chất
xúc tác là V2O5

)

CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC
SƠ LƯỢC VỀ CÔNG NGHỆ
Có 2 phương pháp:
Phương pháp tiếp xúc: dùng V2O5 hoặc K2O làm xúc tác
Phương pháp tháp: dùng NO làm xúc tác, xảy ra trong tháp đệm
- Phương pháp tiếp xúc cho nồng độ axit cao (98 – 99%), tuy nhiên chi phí cao.
Trong phương pháp tiếp xúc bao gồm: phương pháp tiếp xúc đơn và tiếp xúc
kép. Ngày nay trên thế giới và trong nước sử dụng chủ yếu phương pháp tiếp
xúc kép với xúc tác là V2O5
.
- Phương pháp tháp: chi phí đầu tư đơn giản nhưng nồng độ axit chỉ đạt 70 –
75%. Phương pháp này chỉ được dùng trong trường hợp sản xuất hỗn
hợp axit sunfuric và nitric.
Dù đi từ nguồn nguyên liệu nào thì quá trình sản xuất H2SO4 cũng tiến hành
theo 4 giai đoạn chính:
- Tạo SO2 bằng cách đốt nhiên liệu chứa S
- Tinh chế khí (làm sạch tạp chất có trong khí)
- Chuyển hóa SO2 thành SO3
- Hấp thụ SO3 bằng H2O tạo H2SO4
I.

NGUYÊN LIỆU ĐỂ SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC
10

10

Nguyên liệu để sản xuất rất phong phú bao gồm lưu huỳnh nguyên tố và các
hợp chất khác có chứa lưu huỳnh như các muối sunfua và sunfat kim loại, khí
thiên nhiên…
Sau đây là một số nguyên liệu trong sản xuất H2SO4:
LƯU HUỲNH NGUYÊN TỐ (S)
S là một trong những nguyên tố có nhiều trong tự nhiên. S chiếm 0, 1% khối
lượng vỏ trái đất. S được đánh giá là một trong những nguyên tố quan trọng
nhất và có nhiều ứng dụng trong công nghiệp. S được sử dụng chủ yếu trong
các ngành công nghiệp sản xuất axit sunfuric (chiếm khoảng 50% tổng lượng S
sản xuất ra), trong nông nghiệp chiếm khoảng 10- 15% tổng lượng S sản xuất
ra).
I.1

Trong tự nhiên lưu huỳnh dạng đơn chất có thể tìm thấy ở gần các suối nước
nóng và các khu vực núi lửa tại nhiều nơi trên thế giới, đặc biệt là dọc theo
vành đai lửa Thái Bình Dương. Các nguồn phổ biến này là cơ sở cho tên gọi
truyền thống “brimstore” do lưu huỳnh có thể tìm thấy ở gần các miệng núi
lửa. Các trầm tích núi lửa hiện được khai thác tại Idonesia, Chile và Nhật Bản.
Các mỏ đáng kể của lưu huỳnh cũng tồn tại trong các mỏ muối dọc theo bờ
biển thuộc vịnh Mêxicô và trong các evaporit ở Đông Âu và Tây á. Lưu huỳnh
trong các mỏ này được cho là có được nhờ hoạt động của các vi khuẩn kỵ đối
với các khoáng chất sunfat đặc biệt là thạch cao. Các mỏ này là nền tảng
của sản xuất lưu huỳnh công nghiệp tại Hoa Kỳ, Ba Lan, Nga, Turkmenistan.
Lưu huỳnh thu được từ dầu mỏ, khí đốt và cát dầu Athabasca đã trở thành
nguồn cung cấp lớn trên thị trường với các kho dự trữ lớn dọc theo Alberta.
Ở Việt Nam, để điều chế lưu huỳnh, người ta đi từ quặng S thiên nhiên chứa
khoảng 15- 20% S hoặc tách các hợp chất từ khí thải của các ngành công
nghiệp luyện kim màu, gia công dầu mỏ, khí thiên nhiên, khí dầu mỏ.
QUẶNG PYRIT
Quặng thường
Thành phần chủ yếu của quặng pyrit là sắt sunfua FeS2 chứa 53, 44% S và 46.
56% Fe. FeS2 thường ở dạng tinh thể pyrit lập phương, cũng có khi ở dạng tinh
thể macazit hình thoi.
I.2

I.2.1

Quặng pyrit thường gặp là loại khoáng sản màu vàng xám, khối lượng đổ đống
là 2200 đến 2400 kg/m3 tuỳ theo kích thước hạt quặng. Trong quặng có chứa
nhiều tạp chất như các hợp chất của đồng (chủ yếu là FeCuS2, CuS, Cu2S) chì,
kẽm, niken, bạc, … Vì vậy hàm lượng thực tế của lưu huỳnh vào khoảng 3052%.
Quặng pyrit có nhiều ở Nga, Tây Ban Nha, Nhật Bản, Canada, Bồ Đào Nha…
11

11