›
›

Giáo trình Hoá kỹ thuật - Đặng Kim Triết

pdf 189 trang cucquyet12 5300
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Hoá kỹ thuật - Đặng Kim Triết", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfgiao_trinh_hoa_ky_thuat_dang_kim_triet.pdf

Nội dung text: Giáo trình Hoá kỹ thuật - Đặng Kim Triết

  1. HÓA KỸ THUẬT TiếnsỹĐặng Kim Triết Điệnthọai: 0913.70.19.47 Mail:dangkimtriet@hui.edu.vn
  2. HÓA KỸ THUẬT (2,0,4)  Tên họcphần HÓA KỸ THUẬT  Mã họcphần 2206041051  Số tín chỉ 2 (2,0,4)  Trình độ Sinh viên nămthứ 1  Phân bố thờigian – Lên lớp 30 tiết – Thựctậpphòngthínghiệm – Lý thuyết 30 tiết – Thựchành – Khác  Điềukiệntiênquyết: Sinh viên phảihọcxonghóahọc1, hóa lý, hóa vô cơ, hóa hữu cơ  Mụctiêucủahọcphần  Sau khi kết thúc họcphầnsinhviênnắm được công nghệ sảnxuấtcủamộtsố hợp chất vô cơ, hữu cơ, cao phân tử, kỹ thuật sản xuất gang thép, silicat và nhiên liệu đang đượcsử dụng phổ biến trong công nghiệp hoá họcvàvậndụng trong thựctế sảnxuất.
  3. HÓA KỸ THUẬT (3,0,6)  Mô tả vắn tắt nội dung học phần  Học phần trình bày những nguyên tắc và quy trình cơ bản trong sản xuất một số hợp chất vô cơ, hữu cơ, cao phân tử, kỹ thuật sản xuất gang thép, silicat và nhiên liệu  Nhiệm vụ của sinh viên  Tham dự họcvàthảoluận đầy đủ. Thi và kiểmtragiữahọckỳ theo qui chế 04/1999/QĐ-BGD&ĐT. – Dự lớp – Bài tập – Dụng cụ họctập – Khác  Tài liệuhọctập – Sách, giáo trình chính  [1]. TrầnThị Bính, Phùng Tiến Đạt-Hóa Kỹ Thuật–NXB Giáo dục, 1999
  4. HÓA KỸ THUẬT (3,0,6)  Tiêu chuẩn đánh giá sinh viên – Dự lớp : Có mặttrênlớp nghe giảng từ 80% tổng số thờigian trở lên. – Thảoluận – Bản thu hoạch – Thuyếttrình – Báo cáo – Kiểmtrathường xuyên – Thi giữahọcphần – Thi kết thúc họcphần – Khác  Thang điểmthi: Theo họcchế tín chỉ  Nộidung chi tiếthọcphần
  5. HÓA KỸ THUẬT (2,0,4) Chương 1: Khái niệmvề công nghệ hóa học Chương 2:Nguyên liệu, nướcvànăng lượng trong công nghiệp hóa chất Chương 3:Xúc tác trong công nghệ hóa học Chương 4: Kỹ thuậtsảnxuấtmộtsố hợpchấtvôcơ cơ bản Chương 5:Kỹ thuật điện hóa sảnxuấtxút-clo Chương 6:Công nghệ sảnxuất phân bón hóa học Chương 7:Kỹ thuậtsảnxuấtmộtsố hợpchất silicat
  6. HÓA KỸ THUẬT  Chương 8: Kỹ thuậtsảnxuấtmộtsố kim lọai  Chương 9: Kỹ thuậtsảnxuấtvàchế biến nhiên liệu  Chương 10: Kỹ thuậttổng hợpmộtsố hợpchất hữucơ  Chương 11:Kỹ thuậttổng hợpmộtsố hợpchấtcao phân tử  Chương 12: Kỹ thuậttổng hợpmộtsố hợpchất hóa dược
  7. HÓA KỸ THUẬT  TÀI LIỆU THAM KHẢO  1. Phùng Tiến Đạt,TrầnThị Bính, 2004, Hóa kỹ thuật đạicương, NXB Đạihọcsư phạm  2. Phùng Tiến Đạt,TrầnThị Bính, 1996, Kỹ thuật hóa học, NXB giáo dục  3.Phạm Đồng Điện, NguyễnQuốc Cung, Nguyễn DiệuVân, Khuất Minh Tú, Nguyễn Ba, 1989, Kỹ thuậthóahọc đạicương, NXB Đạihọcbáchkhoa Hà nội
  8. Chương 1:KHÁI NIỆM VỀ CÔNG NGHỆ HÓA HỌC 1.1 Công nghệ hóa học Công nghệ hóa học là nghiên cứu các quá trình làm thay đổi thành phầnvàcấutrúcnộitạicủacác chất, thựchiệnbằng các phản ứng hóa học Qúa trình công nghệ hóa họcbaogồm3 giaiđọan: 1-Đưa các cấutử vào vùng phản ứng 2- Thựchiệncácphản ứng hóa học 3- Đưasảnphẩmphản ứng ra khỏivùngphản ứng
  9. Chương 1: KHÁI NIỆM VỀ CÔNG NGHỆ HÓA HỌC 1.2 Phân loại các quá trình công nghệ hóa học  Theo nguyên liệuhoặcsảnphẩm  Theo trạng thái tậphợpcủacácchấtphản ứng  Theo các tham số củachếđộkỹ thuật  Theo dạng năng lượng của quá trình sản xuất  Theo đặctrưng củathiếtbị
  10. Chương 1: KHÁI NIỆM VỀ CÔNG NGHỆ HÓA HỌC 1.3 Đốitượng nghiên cứucủa công nghệ hóa học  Chế biếnnhững chất có trong tự nhiên mà còn tạo ra các chấthoàntoànmới không có trong tự nhiên  Nghiên cứu các biệnphápvàđiềukiệnchế biến nguyên liệu thành các thành phẩm  Xác định hiệuquả kinh tế kỹ thuật  Các vấn đề về tổ chứclaođộng, quảnlýsảnxuất, kiểm tra sảnxuấtvàkiểmtrachấtlượng  Phốihợpvớinhững ngành sảnxuấtkháckhắcphụcô nhiễmmôitrường
  11. Chương 1: KHÁI NIỆM VỀ CÔNG NGHỆ HÓA HỌC 1.4 Đặc điểmcủangànhcôngnghiệphóahọc - Ngành dùng nhiềunguyênvậtliệu - Tiêu thụ nhiềunăng lượng - Đòi hỏitrìnhđộ kỹ thuậtcao - Năng suấtlaođộng cao, lãi nhiều - Phụ thuộc vào phát triểncủanghiêncứucơ bản - Phụ thuộcvàotrìnhđộ điện khí hóa, cơ khí hóa và tựđộng hóa
  12. Chương 1: KHÁI NIỆM VỀ CÔNG NGHỆ HÓA HỌC 1.5 Công nghiệphoáchấttrongnềnkinh tế quốcdân - Ngành năng động nhất - Vai trò đòn bẩy đẩymạnh tiếnbộ khoa họckỹ thuật - Góp phầnquantrọngđảmbảo nhu cầu sinh họat củacon người - Thúc đẩytiếnbộ kỹ thuậtcủacác ngành khoa họcvàkinhtế khác
  13. Chương 1: KHÁI NIỆM VỀ CÔNG NGHỆ HÓA HỌC 1.6 Phương hướng phát triểnngànhhóahọc - Tăng công suấtthiếtbị - Thựchiệncácquátrìnhtuầnhoànkín - Liên hiệpgiữa các xí nghiệp - Cơ khí hóa và tựđộnghóacácquátrình sảnxuất - Tậndụng phế thải, chống ô nhiễmmôi trường
  14. Chương 1: KHÁI NIỆM VỀ CÔNG NGHỆ HÓA HỌC 1.7 Mộtsố biệnphápmớitrongkỹ thuật hóa học - Các quá trình quang hóa - Sử dụng siêu âm - Các quá trình bứcxạ - Các quá trình plasma - Các quá trình hóa sinh
  15. Chương 1: KHÁI NIỆM VỀ CÔNG NGHỆ HÓA HỌC 1.8 Tốc độ quá trình hóa học + Công thứctốc độ của quá trình: U=k.F.∆C - k là hệ số tốc độ - F bề mặttiếpxúcpha - ∆C động lựccủa quá trình, trong dung dịch là hiệusố nồng độ, trong pha khí là hiệusố áp suất ∆P
  16. Chương 1: KHÁI NIỆM VỀ CÔNG NGHỆ HÓA HỌC + Các biệnphápđể tăng tốc độ của quá trình: - Tăng động lực ∆C củaquátrình -Tăng nồng độ củaquátrình - Điềuchỉnh áp suất -Điềuchỉnh nhiệt độ - Tăng hệ số tốc độ - Tăng nhiệt độ - Dùng xúc tác - Tăng khuấytrộn - -Tăng bề mặttiếpxúcpha
  17. Chương 10: Kỹ thuậttổng hợp mộtsố chấthữucơ
  18. 10.1 Sảnxuấtetanol(rượu etylic C2H5OH) 10.1.1 Khái niệmvề etanol  Etanol là chấtlỏng, sôi 78,30C, tan vô hạntrong nước  Nguyên liệu để điềuchế axetandehit, etylen, etylaxetat, etylclorua, etylamin, 1,3-butadien  Dùng làm dung môi dượcphẩm, nước hoa, pha xăng  Rượu etylic sảnxuấttừ ngũ cốc đượcdùnglàm thựcphẩm, pha chế nướcuống
  19. 10.1.2 Các phương pháp sảnxuất  Phương pháp lên men  Nguyên liệulàtinhbột, rỉđường, nướcépquả, dung dịch thảicủa nhà máy hoa quả amilaza 2(CH6105 O )n  nHO 2 nCH122211 O 30 – 350C mantozơ mantaza nC12 H 22 O 11  nH 2 O2 C 6 H 12 O 6 30 – 350C glucozơ zimaza CH6126 O  nHO 2 22 CHOH25 CO2 30 – 350C
  20.  Phản ứng xảy ra trong khoảng 50 giờ  1 tấnngũ cốc cho 250kg etanol và 260kg CO2, hỗnhợpchứa 8 – 12% etanol  Sau đóchưng cất thành rượu  CO2 là sảnphẩmphụ  Bia chứa3,5 –5% rượu lên men từđạimạch, hoa huflong, men  Rượu vang chứa10 –12% rượu lên men từ nướchoaquả  Phương pháp thủy phân gỗ  Gỗ có 50% xenloluzơ dùng H2SO4 để thủy phân thành glucozơ sau đó lên men thành rượu
  21.  Phương pháp tổng hợp  Tổng hợprượu etylic từ aldehit axetic CH3CHO + H2 → CH3CH2OH  Xúc tác là Ni/ chấtmangđồng, nhiệt độ 180 – 2200C, hiệusuấtchuyểnhóagần 100%  Rượucónồng độ cao, giá thành đắt  Tổng hợp etylic từ etan 2C2H6 + O2 → 2C2H5OH 0  Áp suấtthấphơnkhíquyển, nhiệt độ 270 C, hiệusuất37%  Có nhiềusảnphẩmphụ: metanol, anhydricfomic
  22.  Tổng hợp etylic từ etylen CH2=CH2 + H2O → C2H5OH  Etylen là sảnphẩm cracking dầumỏ  Công nghệ hydrat hóa gián tiếp có axit sunfuaric  Giai đoạn1 C2H4 + H2SO4 → C2H5OSO2OH monoetylsunfat 2C2H4 + H2SO4 → (C2H5O)2SO3 dietylsunfat 0  Phản ứng trong tháp hấpthụ 50 – 60 C, 10 – 35at, nồng độ H2SO4 94 – 98%. Xúc tác Ag2SO4  Giai đoạn2 C2H5-O-SO2 + H2O → C2H5OH + H2SO4 (C2H5O)2SO2 + H2O → 2C2H5OH + H2SO4
  23. 0  Thủy phân ở nhiệt độ 70 – 100 C, axit tạoracó nồng độ 45 – 60%  Nhiệt độ cao hình thành sảnphẩmphụ dietylete C2H5-O-SO2 + C2H5OH → (C2H5)2O + H2SO4 (C2H5O)SO2 + C2H5OH → 2(C2H5)2O + H2SO4  Giảmsảnphẩmphụ tách nhanh rượurahoặcdư nước để thủy phân ete. Xúc tác H2SO4 C2H5OC2H5 + H2O → 2C2H5OH  Hiệusuất đạt86%  Công nghệ hydrat hóa trựctiếpetylen CH2=CH2 + H2O → C2H5OH 0  Pha khí nhiệt độ 300 C, áp suất 70at, xúc tác H3PO4/SiO2 hoặcWO3
  24.  Sảnphẩm là dung dịch rượu 15%, hiệusuất97%  Sảnphẩmphụ là andehyt và dietylete, oligom etylen 10.2 Sảnxuất formandehit (andehit fomic HCHO) 10.2.1 Nguyên liệu  Nguyên liệuchủ yếulàmetanol  Metanol đượctổng hợptừ CO và H2 CO + H2 ⇋ CH3OH 0  Tỷ lệ CO/H2 là ½; nhiệt độ 350 – 400 C, áp suất 200 – 350at, xúc tác ZnO/Cr2O3 10.2.2 Sảnxuất formandehit từ metanol  Phản ứng oxy hóa không hoàn toàn metanol CH3OH + 0,5O2 → HCHO + H2O
  25.  Phản ứng xảyraở nhiệt độ 600 – 7200C, xúc tác Ag hoặcCu  Quá trình có phản ứng phụ HCHO + 1/2O2 → HCOOH HCOOH + 1/2O2 → CO2 + H2O  Ngănphản ứng phụ làm lạnh nhanh sảnphẩm hấpthụ bằng nướctạo thành formandehit chứa 30 – 35% formandehit và 1 – 3% metanol 10.3 SảnxuấtandehitaxeticCH3CHO 10.3.1 Khái niệm andehit axetic  Chấtlỏng dễ bay hơi, sôi ở 210C, hòa tan vô hạn trong nước  Độchạitạohỗnhợpnổ với không khí
  26.  Nguyên liệu để sảnxuất nhiềuloạihóachất  Điềuchế từ axetilen và etilen hoặc đề hydro hóa etanol hoặc oxy hóa alkan 10.3.2 Sảnxuất andihit axetic từ axetilen  Nguyên liệu  Axetilen đượcsảnxuấttừ CaC2, nhiệt phân metan hoặccácsảnphẩmlỏng củachưng cất dầumỏ  Cracking nhiệthoặc điện 2CH4 → C2H2 + 3H2 C2H6 → C2H2 + 3H2 0  Nhiệt độ 1600 C sảnphẩmtạo thành 13 – 14% axetilen
  27.  Nhờ dung môi hấpthụ chọnlọc để tách khỏisản phẩmphụ  Phản ứng hydrat hóa axetilen CH≡CH + H2O → CH3CHO 0 Nhiệt độ 70 – 95 C; xúc tác (HgO 0,5 – 1%;H2SO4 10 – 20% Tránh tạosảnphẩmphụ phải đưa nhanh sản phẩm ra ngoài vùng phản ứng 10.3.3 Sảnxuất andehit axetic từ etylen 2CH2=CH2 + O2 → 2CH3CHO Xúc tác PdCl2/CuCl2/HCl
  28.  Dây chuyềnmộtgiaiđoạn 0  Etylen và oxy sạch đưa vào tháp ở 120 – 130 C, áp suất3 at  Hiệusuất90%  Dây chuyền hai giai đoạn  Giai đoạn 1: etylen và không khí vào ống phản ứng, nhiệt độ 105 – 1100C, áp suất 10 at chuyển hóa bằng nước để tạo thành axetandehit đilàm sạch hấpthụ→sảnphẩmthô  Giai đoạn2: phụchồi dung dịch xúc tác: nhiệt độ 1000C, áp suất 10 at, đưavềống phản ứng  Phương pháp hai giai đoạncóhiệusuấtcao
  29. 10.4 SảnxuấtaxitaxeticCH3COOH 10.4.1 Khái niệmvề axit axetic  Nóng chảy ở 16,60C, sôi 1180C, tan vô hạntrong nước, hòa tan nhiềuchấthữucơ  Hóa chấtcơ bản để tổng hợphữucơ  Dung môi quan trọng trong sảnxuấtsợi Polieste 10.4.2 Các phương pháp sảnxuấtaxitaxetic  Tổng hợptừ cacbonoxit và metanol CH3OH + CO → CH3COOH 0  Xúc tác CoI2, nhiệt độ 250 C, áp suất 680at  Hiệusuất đạt90%
  30.  Sảnxuấtaxitaxetictừ andehit axetic -H22 O +H O 2CH32 CHO +O  (CH 32 CO) O 2CH 3 COOH  Xúc tác Co hoặc Mn axetat 0,05 – 0,1%, nhiệt độ 50 – 700C. Hiệusuất 95 – 97% 10.5 Sảnxuất vinyl clorua CH2=CHCl 10.5.1 Khái niệm  Nhiệt độ đóng rắn -150,70C, sôi -130C, mùi ete  Tạohỗnhợpnổ với không khí giớihạn 4 – 21,7% thể tích  Không tan trong nước, tan nhiều trong dung môi hữucơ
  31.  Dùng để tổng hợp P.V.C  Đồng trùng hợpvới các monome khác → Polime  Dùng để sảnxuấtsợi, sơnchịu ănmòn  Nguyên liệu để sảnxuất các dung môi 10.5.2 Các phương pháp sảnxuất  Từ axetilen CH≡CH + HCl → CH2=CHCl Nhiệt độ 140 – 2000C; áp suất 1,5 at; xúc tác 5 – 10% HgCl2/than hoạt tính. Hiệusuất98%  Từ etilen CH2=CH2 + Cl2 → CH2Cl – CH2Cl Hoặc CH2=CH2 + HCl + 0,5O2 → ClCH2 –CH2Cl + H2O
  32.  Sau đó dehidro hóa CH2Cl – CH2Cl → CH2=CHCl Nhiệt độ 500 – 6000C, áp suất 25 – 35at, xúc tác than hoạt tính
  33. .7. Chấthoạt động bề mặtvàchấttẩyrửa tổng hợp. 10.7.1. Chấthoạt động bề mặt: - Chất làm giảmsứccăng bề mặtgiớihạn giữanước – không khí, nước–chấtlỏng kỵ nước, nước–chấtrắn. - Phân tử chấthoạt động bề mặtcómột nhóm kỵ nướclàmột nhóm ưanướctạo thành chấtnhũ hóa. - Chia thành 4 loại: anion, cation, không ion và lưỡng cực.
  34. 10.7.2. Chấttẩyrửa. - Chấtlàmsạch vảisợi, dụng cụ, bát đĩa, máy móc - Chia thành chấttẩyrửa chuyên dụng và đa năng. - Chấttẩyrửa chuyên dụng làm sạch loại hàng len dạ: chứa Alkyl sinfat, monoalkyl oligome etylen glicol và chấthoạt động dạng không ion. - Chấttẩyrửa đanăng chủ yếulàchấthoạt động bề mặtvàchấtlàmtăng hoặckiềm hãm tạobọt.
  35. ƠNG 10 .8. Tổng hợpthuốc nhuộm: - Hợpchấthữucơ có màu, bắtmàu hoặcgắnmàutrựctiếpvàovậtliệu khác. - Nhuộmvậtliệu ưanướcngười ta dùng thuốc hòa tan trong nước. - Nhuộmloạivậtliệukỵ nướcvàdẻo dùng vật không tan trong nước.
  36. ƠNG 10 Thuốc nhuộmazo. - Loạithuốcchứamột hay mộtsố nhóm azo (-N = N-), liên kếtvớigốcthơm. - Phương pháp sảnxuấtlàthựchiện liên tiếp phản ứng điazohóavàtiếpvĩ.
  37. ƠNG 10 * Thuốc nhuộm antraquinon. -Thuốcnhuộmcóđộ bền màu cao. -Gốc màu là nhân antraquinon
  38. ƠNG 10 * Thuốc nhuộm phtaloxiamen. -Thuốcnhuộmhữucơ không hòa tan trong nướcvàmộtsố chấtvô cơ có màu như oxit hoặcmuối kim loại (pigment) -Thuốcnhuộm hòa tan trong nước.
  39. ƠNG 10 .9. Công nghệ enzim - Enzim là chất xúc tác sinh học đặcbiệtcó bảnchất là protein. - Enzim là loại protein đặcbiệt đóng vai trò xúc tác sinh học, thủy phân thu được 20 axit amin. -
  40. ƯƠNG 10 zim điện phân loạinhư protein có loại đơngiản cóloạiphứctạp. - Đặc điểmcủa enzom có tính xúc tác chọn lọc, phụ thuộc vào nhiệt độ, môi trường pH. - Enzim đượcsử dụng trong công nghiệpchế biếnthựcphẩm, kỹ thuật lên men, cốđịnh đạm, y học, nông nghiệp.
  41. CHCHƯƠƯƠNGNG 1111 KKỸỸ THUTHUẬẬTT SSẢẢNN XUXUẤẤTT MMỘỘTT SSỐỐ HHỢỢPP CHCHẤẤTT CAOCAO PHÂNPHÂN TTỬỬ
  42. CHƯƠNG 11 11.1.11.1. KhKhááii niniệệmm vvàà ccáácc hhợợpp chchấấtt caocao phânphân ttửử:: ChChấấtt ccóó khkhốốii llưượợngng phânphân ttửử llớớnn SSảảnn xuxuấấtt bbằằngng trtrùùngng hhợợpp dâydây chuychuyềềnn,, trtrùùngng hhợợpp phânphân bbậậcc,, trtrùùngng ngngưưngng,, chuychuyểểnn hhóóaa hhóóaa hhọọcc
  43. CHƯƠNG 11  11.2.11.2. SSảảnn xuxuấấtt polyetilenpolyetilen P.EP.E chchấấtt rrắắnn,, trtrắắngng,, trongtrong,, khôngkhông ddẫẫnn nhinhiệệtt,, đđiiệệnn khôngkhông chocho khkhíí,, nnưướớcc ththấấmm qua.qua. ChiaChia P.EP.E llààmm 33 loloạạii:: ++ P.EP.E ttỷỷ trtrọọngng ththấấpp :: 0,910,91  0,9350,935 g/cm3g/cm3 mmạạchch nhnháánhnh ++ P.EP.E ttỷỷ trtrọọngng ththấấpp :: 0,910,91  0,940,94 g/cm3g/cm3 mmạạchch ththẳẳngng ++ P.EP.E ttỷỷ trtrọọngng caocao :: 0,940,94  0,970,97 g/cm3g/cm3 mmạạchch ththẳẳngng,, phânphân ttửử khkhốốii caocao
  44. CHƯƠNG 11 11.2.1.11.2.1. CCáácc phphươươngng phpháápp ssảảnn xuxuấấtt P.EP.E ++ TrTrùùngng hhợợpp ởở áápp susuấấtt caocao:: Xt nCH = CH → (- CH – CH -)n nCH2 = CH2 → t(oC- CH2 – CH2 -)n TTốốcc đđộộ trtrùùngng hhợợpp,, hihiệệuu susuấấtt phphụụ thuthuộộcc vvààoo nhinhiệệtt đđộộ,, áápp susuấấtt,, chchấấtt khkhốốii mmààoo,, đđộộ ssạạchch ccủủaa khkhíí TrTrùùngng hhợợpp trongtrong thithiếếtt bbịị ốốngng,, khkhơơii mmààoo bbằằngng oxioxi 0,050,05 –– 1%1% áápp susuấấtt 150150 –– 350350 MPaMPa,, 200200 –– 350350 MPaMPa,, 200200 –– 300300oC,C, hihiệệuu susuấấtt 9595  97%.97%. TrTrùùngng hhợợpp trongtrong thithiếếtt bbịị khukhuấấyy,, caocao 55  6m6m khukhuấấyy liênliên ttụụcc,, nhinhiệệtt đđộộ << 8080oC.C.
  45. CHƯƠNG 11 ++ TrTrùùngng hhợợpp ởở áápp susuấấtt ththấấpp:: TrTrùùngng hhợợpp trongtrong dungdung ddịịchch:: áápp susuấấtt 22 88 MPaMPa,, nhinhiệệtt đđộộ 130130 –– 175oC,175oC, dungdung môimôi hexanhexan vvàà xiclohexanxiclohexan,, xxúúcc ttáácc phphứứcc xiclopentaxiclopentađđienien trêntrên cloruaclorua kimkim loloạạii chuychuyểểnn titiếếpp TrTrùùngng hhợợpp huyhuyềềnn phphùù XXúúcc ttáácc titantitan tetratetra cloruaclorua vvàà nhômnhôm trietyltrietyl,, dungdung môimôi llàà xxăăngng,, áápp susuấấtt 22 33 MPaMPa,, nhinhiệệtt đđộộ 6060 –– 100oC.100oC. TrTrùùngng hhợợpp trongtrong phapha khkhíí ởở 8080  100oC,100oC, áápp susuấấtt 2MPa,2MPa, hihiệệuu susuấấtt caocao
  46. CHƯƠNG 11 11.3.11.3. SSảảnn xuxuấấtt polyvinylcloruapolyvinylclorua P.V.CP.V.C llàà nhnhựựaa nhinhiệệtt ddẻẻoo,, bbềềnn vvớớii axitaxit,, kikiềềmm vvàà mumuốốii P.V.CP.V.C hhóóaa ddẻẻoo vvàà khôngkhông hhóóaa ddẻẻoo ĐưĐượợcc đđiiềềuu chchếế theotheo phphươươngng phpháápp trtrùùngng hhợợpp ccóó chchấấtt khkhơơii mmààoo
  47. CHƯƠNG 11 11.3.1.11.3.1. PhPhươươngng phpháápp trtrùùngng hhợợpp P.V.CP.V.C ++ PhPhươươngng phpháápp nhnhũũ ttươươngng:: DungDung môimôi nnưướớcc,, khkhơơii mmààoo llàà HH2OO2,, pensunfatpensunfat kimkim loloạạii kikiềềmm ++ TrTrùùngng hhợợpp PVCPVC theotheo phphươươngng phpháápp huyhuyềềnn phphùù trongtrong nnưướớcc TTỷỷ llệệ HH2O/VCO/VC :: 1/1,11/1,1  0,9/1.0,9/1. KhKhơơii mmààoo llàà PeoxitPeoxit benzoylbenzoyl 0,30,3  0,7%0,7% soso vvớớii VC;VC; nhinhiệệtt đđộộ 4545oCC áápp susuấấtt 55 88 atat
  48. CHƯƠNG 11 11.4.11.4. SSảảnn xuxuấấtt nhnhựựaa phenolphenol fomandehitfomandehit LoLoạạii nhnhựựaa kkếếtt ddíínhnh ssửử ddụụngng trongtrong ccơơ khkhíí,, chchếế ttạạoo ddưướớii ddạạngng keokeo chchếế ttạạoo ttấấmm,, đưđườờngng ốốngng,, ssơơnn ddầầuu,, vvậậtt liliệệuu éépp NguyênNguyên liliệệuu llàà phenolphenol vvàà andehitandehit UrotropinUrotropin đưđượợcc ddùùngng đđểể đđóóngng rrắắnn
  49. CHƯƠNG 11 11.4.1.11.4.1. QuQuáá trtrììnhnh trtrùùngng ngngưưngng phenolphenol vvàà focmandehitfocmandehit SSảảnn xuxuấấtt ddưướớii haihai ddạạngng novalacnovalac ((mmạạchch ththẳẳngng)) vvàà rezolrezol ((mmạạchch khôngkhông giangian)) ++ SSảảnn xuxuấấtt novalacnovalac TTỷỷ llệệ phenolphenol // focmandehitfocmandehit:: 6/56/5 hayhay 7/67/6 ĐĐunun nnóóngng hhỗỗnn hhợợpp 5050  60oC60oC khkhốốngng chchếế pHpH == 1,61,6  2.2. KhuKhuấấyy trtrộộnn,, nhinhiệệtt đđộộ lênlên đđếếnn 9090  100oC100oC ththìì ngngưưngng TTỷỷ trtrọọngng đđạạtt 1,171,17 –– 1,201,20 g/cm3.g/cm3. nnếếuu chchưưaa đđạạtt gigiữữ sôisôi đđếếnn khikhi đđạạtt ttỷỷ trtrọọngng
  50. CHƯƠNG 11 ++ SSảảnn xuxuấấtt nhnhựựaa rezolrezol TTỷỷ llệệ phenolphenol // focmandehitfocmandehit :: 6/76/7 nnếếuu nhnhựựaa đđúúcc ttỷỷ llệệ:: 1/21/2  3,3, pHpH == 7,7, nhinhiệệtt đđộộ 6060 –– 65oC65oC sausau đđóó ttăăngng 9696 –– 98oC.98oC.
  51. ƯƠNG 11 11.5 5. CaoCao susu CCaaoo susu thiênthiên nhiênnhiên:: MMủủ caocao susu llàà dungdung ddịịchch keokeo:: caocao susu 3535 –– 40%,40%, nhnhựựaa 2%,2%, đưđườờngng vvàà inositolsinositols 1%,1%, đđạạmm 2%,2%, khokhoáángng 0,5%,0,5%, nnưướớcc 5050  60%.60%. ChoCho vvààoo chchéénn llấấyy mmủủ 5%5% fomalinfomalin llấấyy vvềề chocho vvààoo ththùùngng chchứứaa 3%3% amoniacamoniac khukhuấấyy đđềềuu đđểể ssơơ chchếế LLọọcc ttááchch mmủủ đđôngông,, rráácc sausau đđóó chocho đđôngông ttụụ chchếế ttạạoo ththàànhnh ccáácc ttờờ mm đđóóngng bbáánhnh
  52. ƯƠNG 11 DDùùngng mmááyy ccáánn đđểể ccáánn caocao susu rara ddụụngng bbộộtt nhãonhão TrTrộộnn caocao susu vvớớii ccáácc chchấấtt xxúúcc titiếếnn llưưuu hhóóaa,, ccảảii titiếếnn ttíínhnh ccơơ lýlý,, phòngphòng chchốốngng lãolão hhóóaa ĐưĐưaa vvààoo mmááyy nhnhồồii vvàà ccáánn ththàànhnh ttấấmm ĐĐịịnhnh hhììnhnh vvàà llưưuu hhóóaa LLưưuu huhuỳỳnhnh kkếếtt hhợợpp vvớớii ccáácc chuchuỗỗii caocao susu khkháácc nhaunhau lààmm thaythay đđổổii ttíínhnh chchấấtt ccủủaa caocao susu TTùùyy ttừừngng yêuyêu ccầầuu ccủủaa phphẩẩmm nhinhiệệtt đđộộ llưưu hhóóaa ttừừ 130130 200oC200oC
  53. ƯƠNG 11 CCaaoo susu ttổổngng hhợợpp CaoCao susu ttổổngng hhợợpp ssửử ddụụngng phphươươngng phpháápp trtrùùngng hhợợpp huyhuyềềnn phphùù vvàà trtrùùngng hhợợpp dungdung ddịịchch CaoCao susu BunaBuna SS llàà ssảảnn phphẩẩmm đđồồngng trtrùùngng hhợợpp 1,31,3 butabutađđienien vvớớii StirenStiren bbằằngng phphươươngng phpháápp nhnhũũ ttươươngng DDùùngng đđểể ssảảnn xuxuấấtt llốốpp xexe,, giâygiây vvàà ccáácc thithiếếtt bbịị khkháácc CaoCao susu BunnaBunna NN trtrùùngng hhợợpp nnóóngng ởở 2525 –– 30oC,30oC, llạạnhnh ởở 5oC5oC ccóó đđộộ bbềềnn trongtrong ddầầuu,, xxăăngng caocao
  54. ƯƠNG 11 11.6 6. CôngCông ngghngghệệ ssợợii hhóóaa hhọọcc:: SSợợii llàà vvậậtt liliệệuu thuthu đưđượợcc ttừừ chchấấtt vôvô ccơơ hayhay hhữữuu ccơơ ttổổngng hhợợpp hayhay thiênthiên nhiênnhiên ccóó chichiềềuu ddààii llớớnn ggấấpp nhinhiềềuu llầầnn đưđườờngng kkíínhnh
  55. ƯƠNG 11 11.6.1 6.1. SSợợii thiênthiên nhiênnhiên SSợợii bôngbông 95%95% xenlulozxenlulozơơ,, protitprotit,, peptitpeptit,, ssáápp ưướớtt bbềềnn hhơơnn khôkhô,, ddẫẫnn nhinhiệệtt,, ddễễ nhunhuộộmm LenLen đưđượợcc chchếế ttạạoo ttừừ lônglông ccừừuu,, ccóó khkhảả nnăăngng nhunhuộộmm đưđượợcc SSợợii ttơơ ttằằmm bbềềnn,, nhnhẹẹ,, mmưượợtt,, nhunhuộộmm ttíínhnh bbềềnn gigiảảmm
  56. ƯƠNG 11 11.6.2 6.2. SSợợii hhóóaa hhọọcc:: XXơơ ggọọii llàà ssợợii ngngắắnn hayhay ccắắtt ngngắắnn,, ttơơ ccóó đđộộ ddààii vôvô ttậậnn SSảảnn xuxuấấtt ssợợii viscovisco:: NguyênNguyên liliệệuu ttừừ ggỗỗ (7(7 8m28m2 /1/1 ttấấnn ssợợii)) GGỗỗ đưđượợcc kikiểểmm hhóóaa bbằằngng NaOHNaOH 17,5%,17,5%, nhinhiệệtt đđộộ 2020 –– 50oC,50oC, ththờờii giangian:: 1010 –– 6060 phphúútt SauSau đđóó đđemem nghinghiềềnn vvàà nnấấuu đđểể oxyoxy hhóóaa xenluloxenlulo,, nhinhiệệtt đđộộ 2020  2222 ththờờii giangian 3030 5050 iiờờ óó úú ttáá
  57. ƯƠNG 11 ChuyChuyểểnn xenlulozxenlulozơơ ththàànhnh ddẫẫnn xuxuấấtt esteeste ddễễ tantan trongtrong kikiềềmm,, nhinhiệệtt đđộộ 2222 –– 30oC,30oC, ththờờii giangian:: 11 –– 22 gigiờờ,, sausau đđóó hhạạ nhinhiệệtt đđộộ xuxuốốngng 66 –– 10oC10oC trongtrong vòngvòng 44 –– 55 gigiờờ tata đưđượợcc viscovisco ỦỦ viscovisco trongtrong ththờờii giangian 1818 –– 3030 gigiờờ,, nhinhiệệtt đđộộ 1616 –– 18oC18oC vvàà ttááchch ttạạpp chchấấtt ccơơ hhọọcc bbằằngng llọọcc ViscoVisco đưđượợcc đđuuổổii hhếếtt khkhíí bbằằngng ccááchch gigiảảmm áápp susuấấtt SauSau đđóó vvààoo thithiếếtt bbịị kkééoo ssợợii đưđườờngng kkíínhnh 0,050,05  0,1mm,0,1mm, ttốốcc đđộộ 7070 –– 100m/ph100m/phúút.t.
  58. ƯƠNG 11 ĐưĐưaa quaqua dungdung ddịịchch đđôngông ttụụ :: HH2SOSO4 1010 –– 150g/l,150g/l, NaNa2SOSO4 6060 –– 320g/l,320g/l, ZnSOZnSO4 1010 –– 100g/l.100g/l. SSợợii đưđượợcc cucuộộnn theotheo phphươươngng phpháápp liênliên ttụụcc hohoặặcc gigiáánn đđooạạnn XXửử lýlý bbằằngng rrửửaa nnưướớcc 4040 –– 50oC,50oC, loloạạii llưưuu huhuỳỳnhnh bbằằngng natrisufatnatrisufat 11 –– 2,5%,2,5%, nhinhiệệtt đđộộ bbằằngng 4040 –– 70oC.70oC. TTẩẩyy trtrắắngng bbằằngng HypocloritHypoclorit natrinatri ởở 2020 –– 25oC.25oC. RRửửaa nnưướớcc xxàà phòngphòng đđặặcc bibiệệtt ÉÉpp khôkhô vvàà ssấấyy khôkhô ởở 60oC60oC trongtrong khokhoảảngng 3030 –– 6060 ggiiờờ
  59. ƯƠNG 11 SSảảnn xuxuấấtt ttơơ xenlulozxenlulozơơ axetataxetat:: SSợợii ccóó ttíínhnh ccááchch nhinhiệệtt ddùùngng đđểể maymay ááoo ấấmm NguyênNguyên liliệệuu llàà esteeste xenlulozxenlulozơơ axetataxetat đưđượợcc đđiiềềuu chchếế bbằằngng phphảảnn ứứngng axetylaxetyl hhóóaa xenlulozxenlulozơơ HòaHòa tantan xenluloaxetatxenluloaxetat trongtrong dungdung môimôi 1818 –– 24%.24%. GiaGia nhinhiệệtt đđếếnn 4040  50oC50oC vvààoo khuônkhuôn kkééoo BayBay hhơơii dungdung môimôi ởở nhinhiệệtt đđộộ 6060 –– 65oC.65oC. DungDung ddịịchch đđôngông ttụụ llàà rrưượợ metilicmetilic
  60. ƯƠNG 11 11.6.3 6.3. SSảảnn xuxuấấtt ssợợii ttổổngng hhợợpp:: DDùùngng ccáácc polimepolime ddạạngng ssợợii ccóó ttíínhnh chchấấtt vvàà ththàànhnh phphầầnn khkháácc nhaunhau đđểể ttạạoo ssợợii CCóó ttíínhnh bbềềnn caocao,, đđàànn hhồồii,, bbềềnn trongtrong môimôi trtrưườờngng vivi sinhsinh vvàà ăănn mònmòn,, nguyênnguyên liliệệuu nhinhiềềuu vvàà rrẻẻ
  61. ƯƠNG 11 SSợợii poliacrylnitrinpoliacrylnitrin NguyênNguyên liliệệuu llàà nhnhựựaa acrylacryl nitrinnitrin đđii ttừừ acetilenacetilen vvàà axitaxit xianhydricxianhydric AcrylAcryl nitrinnitrin ddễễ trtrùùngng hhợợpp chocho poliacrylpoliacryl nitrinnitrin trongtrong môimôi trtrưườờngng kikiềềmm,, nhinhiệệtt đđộộ 40oC40oC ccóó phphụụ giagia HòaHòa tantan poliacrylpoliacryl nitrinnitrin trongtrong dimetyldimetyl fomadehitfomadehit TTạạoo hhììnhnh theotheo ccảả phphươươ phpháápp khôkhô àà ưướớtt
  62. ƯƠNG 11 SSợợii PoliPoli amitamit NguyênNguyên liliệệuu llàà caprolactancaprolactan ttổổngng hhợợpp ttừừ phenol,phenol, xiclohexanxiclohexan hayhay benzenbenzen,, toluentoluen CaprolactanCaprolactan đưđượợcc trtrùùngng hhợợpp ởở 250250 –– 260oC260oC ttạạoo rara hhạạtt nhnhựựaa HHạạtt nhnhựựaa caprolactancaprolactan đưđưaa đđếếnn nhinhiệệtt đđộộ 260260 –– 280oC280oC nnéénn quaqua llỗỗ ttạạoo ssợợii vvàà kkééoo ccăăngng 44 –– 55 llầầnn NNếếuu ttạạ xxơơ phphảảii llààmm chunchun vvàà ccắắtt vvớớii đđộộ ddààii ththííchch hhợợpp
  63. ƯƠNG 11 SSợợii PolilstePolilste TrTrùùngng ngngưưngng ttừừ axitaxit vvàà rrưượợuu đđaa chchứứcc ởở nnhihiệệtt đđộộ 270270 –– 280oC280oC khôngkhông ccóó khôngkhông kkhhíí ccóó xxúúcc ttáácc ttạạoo ththàànhnh polimepolime mmạạchch ththẳẳngng ddạạngng ssợợii TTạạoo ssợợii ccũũngng ởở nhinhiệệtt đđộộ 270270 –– 285oC.285oC. SSợợii đđựợựợcc phapha vvớớii ssợợii bôngbông đđểể ddệệtt ththàànhnh vvảảii
  64. ƯƠNG 11 11.7 7. VVậậtt liliệệuu CompozitCompozit CompozitCompozit llàà vvậậtt liliệệuu ttừừ haihai hayhay nhinhiềềuu vvậậtt liliệệuu ccơơ bbảảnn khkháácc nhaunhau ccóó đđặặcc ttíínhnh vvưượợtt trtrộộii hhơơnn vvậậtt liliệệuu nguyênnguyên ththủủyy TrongTrong vvậậtt liliệệuu compozitcompozit ccóó vvậậtt liliệệuu ccốốtt vvàà vvậậtt liliệệuu nnềềnn VVậậtt liliệệuu nnềềnn ththưườờngng llàà ccáácc loloạạii nhnhựựaa nhinhiệệtt ddẻẻoo hohoặặcc nhinhiệệtt rrắắnn ccóó thêmthêm ccáácc loloạạii hhạạtt hohoặặcc phphụụ giagia đđ nângnâng caocao chchấấtt llưượợngng ccủủaa vvậậtt liliệệuu
  65. ƯƠNG 11 VVậậtt liliệệuu nnềềnn ththưườờngng llàà ccáácc loloạạii ssợợii cungcung ccấấpp ccơơ tinhtinh chocho vvậậtt liliệệuu:: ccóó ddạạngng ssợợii ddààii,, ddạạngng didiệệnn ttííchch,, kkếếtt ccấấuu nhinhiềềuu phphươươngng CCóó nhinhiềềuu loloạạii ssợợii ttừừ nguyênnguyên liliệệuu khkháácc nhaunhau nhnhưư ssợợii ththủủyy tinhtinh,, ssợợii cacboncacbon,, ssợợii arametaramet,, ssợợii ggốốmm,, ssợợii ttổổngng hhợợpp CôngCông nghnghệệ chchếế ttạạoo vvậậtt liliệệuu compozitcompozit ththưườờngng đưđượợcc kkếếtt ccấấuu nhinhiềềuu llớớpp DDùùngng ccáácc phphươươngng phpháápp đđúúcc,, kkééoo đđịịnhnh hhììnhnh,, ququấấnn ốốngng ssẽẽ ttạạoo rara đưđượợcc ccáácc chichi titiếếtt
  66. CHCHƯƠƯƠNGNG 1212 KKỸỸ THUTHUẬẬTT SSẢẢNN XUXUẤẤTT MMỘỘTT SSỐỐ HHỢỢPP CHCHẤẤTT HHÓÓAA DDƯƯỢỢCC
  67. CHƯƠNG 12 12.1.12.1. KhKhááii niniệệm:m: NguyênNguyên liliệệuu ddưượợcc ggồồm:m: CâyCây thuthuốốc,c, concon thuthuốốc,c, hhóóaa chchấấtt vvàà vivi sinhsinh vvậật.t. CCáácc côngcông ththứứcc ddưượợcc phphẩẩmm đđiiềềuu đưđượợcc phapha chchếế
  68. CHƯƠNG 12 12.2.12.2. ThuThuốốcc hhóóaa hhọọc.c. OzenolOzenol llàà chchấấtt đđiiệệuu gigiảải:i: NaClNaCl 3.5g,3.5g, Na2CO3:Na2CO3: 2,5g,2,5g, KCl:KCl: 1,5g,1,5g, glucô:glucô: 20g20g chocho 11 llíítt nnưướớc.c. PhPhèènn chua:chua: KK2SO4.2SO4. AlAl (S(SO4)3.O4)3. 2424 H2H2O,O, tantan trongtrong nnưướớcc vvịị chua,chua, ddùùngng llààmm thuthuốốcc ___ ngongoàài,i, rrửửa,a, đđáápp vvếếtt ththươươngng vvàà ccầầmm mmááu.u.
  69. CHƯƠNG 12 12.3.12.3. ThuThuốốcc ttừừ ththảảoo mmộộcc NNưướớcc llàà ổổii vvàà vvỏỏ câycây mmăăngng ccụụtt ccóó ttáácc ddụụngng khkháángng khukhuẩẩnn chchữữaa đđauau bbụụng,ng, ttảả chchảảy.y. QuQuảả ggấấcc ccóó nhinhiềềuu vitaminvitamin AA llààmm thuthuốốcc bbồồii ddưưỡỡngng ccơơ ththểể
  70. CHƯƠNG 12 12.4.12.4. ThuThuốốcc ccóó ngunguồồnn ggốốcc đđộộngng vvậậtt SSảảnn xuxuấấtt tricanxitricanxi photphatphotphat ccóó ttừừ xxươươngng giagia ssúúc.c. ThânThân ssươươngng đđộộngng vvậậtt llààmm chchấấtt hhấấpp phphụụ VVỏỏ bbààoo ngngưư llààmm thuthuốốcc đđauau ddạạ ddàày.y. CaoCao dêdê totoàànn ttíínhnh ccóó hhààngng chchụụcc nguyênnguyên ttốố vôvô ccơơ chchữữaa thithiếếuu mmááu,u, đđauau mmỏỏi,i, suysuy nhnhưượợcc ccơơ ththểể,, ttăăngng ccưườờngng ssứứaa ddẻẻoo dai.dai. CaoCao hhổổ ccốốtt llàà loloạạii thuthuốốcc ququíí ddùùngng đđểể chchữữaa bbệệnhnh đđauau nhnhứứcc xxươươngng,, têtê ththấấpp đđii llạạii khkhóó khkhăănn
  71. CHƯƠNG 12 12.5.12.5. CCáácc hhợợpp chchấấtt steroctsteroct ddùùngng llààmm thuthuốốcc SteroctSteroct llàà nhnhóómm hhợợpp chchấấtt hhữữuu ccơơ ccóó hohoạạtt ttíínhnh sinhsinh hhọọcc quanquan trtrọọng.ng. PhânPhân bbốố trongtrong ccáácc ttổổ chchứứcc ccủủaa ccảả ccáácc loloààii đđộộngng vvậậtt vvàà ththựựcc vvậật.t. DDùùngng đđểể chchữữaa bbỏỏng,ng, chchốốngng ththụụ thaithai,, ttăăngng ssứứcc đđềề khkhááng.ng.
  72. Chương 2: NGUYÊN LIỆU, NƯỚC VÀ NĂNG LƯỢNG TRONG CÔNG NGHIỆP HÓA CHẤT 2.1 Khái niệm chung về nguyên liệu Tấtcả vậtliệu thiên nhiên dùng trong công nghiệp để sảnxuấtrasảnphẩm đượcgọi là nguyên liệu Thông thường có 3 cách để phân loại nguyên liệu - Theo trạng thái tậphợp: rắn, lỏng, khí - Theo thành phần: vô cơ, hữucơ - Theo nguồngốc: thiên nhiên và nhân tạo
  73. Chương 2: NGUYÊN LIỆU, NƯỚC VÀ NĂNG LƯỢNG TRONG CÔNG NGHIỆP HÓA CHẤT Đặc điểmcủa nguyên liệu trong công nghiệp hóa chất: - Chi phí nguyên liệulớn -Cóthể sảnxuấttừ nhiều nguyên liệu khác nhau -Từ một nguyên liệucóthể chế biến thành nhiềusảnphẩm Vậtliệuphụ: dung môi, xúc tác, trợ dung, tảyrửa, tinh chế
  74. Chương 2: NGUYÊN LIỆU, NƯỚC VÀ NĂNG LƯỢNG TRONG CÔNG NGHIỆP HÓA CHẤT 2.2 Các phương pháp làm giàu nguyên liệu -Phương pháp cơ học: tuyểnnổi, tách bằng trọng lực, điệntừ, tĩnh điện -Phương pháp nhiệt: nhiệt độ nóng chẩy -Phương pháp hóa học: hòa tan chọn lọc
  75. Chương 2: NGUYÊN LIỆU, NƯỚC VÀ NĂNG LƯỢNG TRONG CÔNG NGHIỆP HÓA CHẤT 2.3 Phương hướng giải quyếtvấn đề nguyên liệu -Tậndụng nguyên liệu địaphương - Dùng nguyên liệurẻ tiền, hạnchế sử dụng nông phẩm -Sử dụng nguyên liệumộtcáchtổng hợpvà hoàn toàn -Liênhợp các ngành hóa chấtvớicác ngành công nghiệp khác
  76. Chương 2: NGUYÊN LIỆU, NƯỚC VÀ NĂNG LƯỢNG TRONG CÔNG NGHIỆP HÓA CHẤT 2.4 Nước trong công nghiệphóachất - Dùng như mộtchấtphản ứng - Dùng như dung môi - Dùng làm môi trường - Chia nước thiên nhiên thành 3 loại: Nướckhí quyển, nướcmặt đấtvànướcngầm - -Chấtlượng củanước đượcquyết định bởi: màu, mùi, độ trong, nhiệt độ, tổng hàm lượng muối, độ cứng, tính oxy hóa, độ pH
  77. Chương 2: NGUYÊN LIỆU, NƯỚC VÀ NĂNG LƯỢNG TRONG CÔNG NGHIỆP HÓA CHẤT Xử lý nước trong công nghiệp -Lắng lọc - Làm mềmnước Làm sạch nướcthải: -Lắng lọc -Hóa học -Sinh hóa -Gianhiệt
  78. Chương 2: NGUYÊN LIỆU, NƯỚC VÀ NĂNG LƯỢNG TRONG CÔNG NGHIỆP HÓA CHẤT 2.5 Năng lượng trong công nghiệphóachất Dang chủ yếu: - Điệnnăng -Nhiệtnăng -Quangnăng Sử dụng tiếtkiệmnăng lượng là tiếtkiệm nhiên liệu, điện, hơinước
  79. Chương 3 : XÚC TÁC TRONG CÔNG NGHỆ HÓA HỌC 3.1 Khái niệmvề xúc tác - Xúc tác có cơ chế rấtphứctạp - Xúc tác thay thế phản ứng chậm - A + B = R - Bằng 2 hay nhiềuphản ứng khác - A + K = AK - AK + B = R + K - Hoặc AK + B = ABK = R + K
  80. Chương 3 : XÚC TÁC TRONG CÔNG NGHỆ HÓA HỌC 3.2 Đặc điểmcủachấtxúctác + Họat độ là độ làm nhanh phản ứng - A= k’/k =e(E-E’)/RT - E năng lượng hoạthóacủaphản ứng không xúc tác - E’ năng lượng hoạthóacủaphản ứng có xúc tác - k hằng số tốc độ phản ứng không xúc tác - k’ hằng số tốc độ phản ứng có xúc tác
  81. Chương 3 : XÚC TÁC TRONG CÔNG NGHỆ HÓA HỌC 3.2 Tính chọnlọc + Xúc tác chỉ tác dụng cho môt số phản ứng hay một số loạiphản ứng mà thôi + Tính ngộđộclàmmấtmộtphầnhoặc hòan toàn họat tính xúc tác: -Tác dụng hóa họcvới xúc tác -Hấpphụ lên trung tâm họat tính -Kết tinh lên bề mặtxúctác -Xúctácbị phá hủyvề mặtcơ học, nhiệt độ
  82. Chương 3 : XÚC TÁC TRONG CÔNG NGHỆ HÓA HỌC 3.3 Xúc tác đồng thể và dị thể - Xúc tác đồng thể là các chấtthamgiaphản ứng và chấtxúctáccùngmộtpha: tốc độ phản ứng chỉ phụ thuộcvàonồng độ các chất tham gia phản ứng và nồng độ chấtxúctác. - Xúc tác dị thể: tác dụng xúc tác trên các trung tâm phản ứng, quá trình gồmcácgiaiđọan:
  83. Chương 3 : XÚC TÁC TRONG CÔNG NGHỆ HÓA HỌC a. Khuyếch tán các chất tham gia phản ứng đếnbề mặtxúctác b. Khuyếch tán các chất tham gia phản ứng vào các lỗ củahạtxúctác c. Hấpphụ họat tính. d. Bố trí lại các nguyên tửđểtạo thành các hợpchấtbề mặt e. Phân hủyphứcchất g. Nhả sảnphẩmrakhỏibề mặt h. Khuyếch tán sảnphẩmrakhỏilỗ i Kh ế h á hẩ ài
  84. Chương 3 : XÚC TÁC TRONG CÔNG NGHỆ HÓA HỌC + Động học quá trình xúc tác dị thể - a,i chậmngườitakhuấytrộn - b, g chậmngườitatăng đường kính lỗ - c,d,e chậmngườitatăng nhiệt độ 3.4 Thành phầnvàyêucầucủachấtxúctácrắn + Thành phầncủachấtxúctácbaogồm: chấtxúc tác, chấtnềnvàchấthoạthóa + Yêu cầucủachấtxúctácphảicótínhchọnlọc, hoạt độ, độ bềnvớichất độc, tính chấtvậtlýcần thiết, dễ kiếmvàrẻ tiền
  85. Chương 3 : XÚC TÁC TRONG CÔNG NGHỆ HÓA HỌC 3.5 Các phương pháp chính để sảnxuấtkhốixúctác 1. Có thể dùng khóang thiên nhiên hay hỗnhợp chúng 2. Làm lươibằng chấtxúctác 3. Ép các bột hay ép xúc tác trộnvớichấthọat hóa, chấtnềncóchấtkếtdính 4. Tẩmchấtxúctáclênchấtnềnxốp 5. Kếttủamuốihoặc hydroxí trên nềnhoặc không nền
  86. Chương 3 : XÚC TÁC TRONG CÔNG NGHỆ HÓA HỌC 6. Nấuchẩy nhiềuchất, sau đóhòatan một hoặc nhiềuchất, phầncònlạilàmcốt xúc tác 7. Xúc tác men, cốđịnh xúc tác men trên các nềnrắnbằng các liên kết hóa học, vật lýhay biện pháp cơ học
  87. Chương 4: KỸ THUẬT SẢN XUẤT MỘT SỐ HÓA CHẤT VÔ CƠ CƠ BẢN 4.1 Sảnxuấtaxitsunfuric + Vai trò axit sunfuric: - -Sảnphẩmquantrọng nhấtcủanềncôngnghiệphóachất - - Axit sunfuric dùng để sảnxuấtphânbón, chế tạonhiênliệu lỏng, tổng hợphữucơ, phẩm nhuộm, luyệnkim, mạđiện + Nguyên liệu để sảnxuấtaxitsunfuric -Lưuhuỳnh là nguyên liệuchủ yếu, có nhiều ở Mỹ, Nga, Canada -Quặng pirit FeS2 chứa 53,44% S và 46,56% Fe, nướctaquặng chỉ chứa 15% S nên nguyên liệuphảinhậptừ nước ngoài -Thạch cao CaSO4.2H2O hoặcCaSO4 khan -Phế thảichứahợpchấtS
  88. Chương 4:KỸ THUẬT SẢN XUẤT MỘT SỐ HÓA CHẤT VÔ CƠ CƠ BẢN + Chế tạokhíSO2 từ S: -S từ quặng đượctinhchếđưavàolòđốtcùngvới không khí: Sk + O2 = SO2 + Q (20,7kJ) -Phản ứng không thuậnnghịch, tốc độ p/ư tăng theo chiềutăng nhiệt độ, nồng độ chất oxy hóa -Nhiệt độ đốtS đạt1.200oC phản ứng xảy ra nhanh, S cháy hòan toàn + Chế tạokhíSO2 từ quặng pirit sắt: 2FeS2 = 2FeS + S2 – 103,9kJ S2 + 2O2 = 2SO2 + 724,8kJ
  89. Chương 4:KỸ THUẬT SẢN XUẤT MỘT SỐ HÓA CHẤT VÔ CƠ CƠ BẢN -FeStiếptụcbịđốtcháy: 4FeS + 7O2 = 2Fe2O3 + 4SO2 + Kếtquả quá trình đốt pirit ta thu được: -Hỗphợp khí 7-9% SO2, , 10-11% O2 còn lạilàNitơ với mộtsố tạpchất -Xỉ còn lạilàFe2O3 và Fe3 O4 sử dụng cho kỹ nghệ luyện gang hay sảnxuấtxi măng + Các điềukiện ảnh hưởng đến quá trình đốt pirit: -Nhiệt độ cao cháy càng nhanh, duy trì nhiệt độ: 600oC – 800o C -Diệntiếpxúcgiữa nguyên liệu và Oxy trong không khí, kích thướcquặng thích hợplà8mm -Lượng không khí thổivàolòkhống chế cho Oxi dư 11%
  90. Chương 4:KỸ THUẬT SẢN XUẤT MỘT SỐ HÓA CHẤT VÔ CƠ CƠ BẢN + Lò đốtpirit -Lòđốtnhiềutầng hay còn gọilàlòbơi chèo, lò có 7 tầng đốtvà1 tấng sấy, quặng được đổ tự động từ trên xuống, không khí đitừ dướilên, khí SO2 lấyratừđỉnh lò, tầng 3 – 4 phản ứng xẩyra mạnh nhất + Lò phun đốtquặng pirit ở dạng bụi, năng suấtlớn hơnlòbơichèocóthểđốt cháy khoảng 100tấn /ngày, nhược điểmlànhiềubụi + Lò tầng sôi ngườitathổikhôngkhítừ dướilênvới kích thướchạtquặng thích hợp để pirit cháy ở trạng thái lơ lửng lò này có thểđốt200tấn/ này. Ngày nay ngườitasử dụng không khí giầu oxy để đốtquặng pirit
  91. Chương 4: KỸ THUẬT SẢN XUẤT MỘT SỐ HÓA CHẤT VÔ CƠ CƠ BẢN + Tinh chế hỗnhợpSO2 - Tách bụirakhỏihỗnhợp khí có kích thước lớnbằng thiếtbị lắng ly tâm xiclon, bụicókích thướcnhỏ tách bằng thiếtbị lọc điện - Tách Asen và Selen oxit bằng cách cho khí qua tháp rửatừ dưới lên, axit sunfuric từ trên xuống, các bụi asen và selenoxit bị hòa tan hoặc lắng xuống đáy tháp - Tách mù axit sunfuricbằng thiếtbị lọc điện ướt
  92. Chương 4: KỸ THUẬT SẢN XUẤT MỘT SỐ HÓA CHẤT VÔ CƠ CƠ BẢN - Tách hơinướcnhờ axit sunfuric đặc đitừ trên xuống khí đitừ dướilên Sau khi khí SO2 làm sạch được oxi hóa tiếp thành SO3 + Oxi hóa SO2 thành SO3 -Phương pháp Nitro hóa nhờ các oxit Nito N2O3, NO2 là chấtchuyểntiếpoxicủa không khí SO2 + NO2 + H2O = H2SO4 + NO SO2 + N2O3 + H2O = H2SO4 + 2NO
  93. Chương 4: KỸ THUẬT SẢN XUẤT MỘT SỐ HÓA CHẤT VÔ CƠ CƠ BẢN - NO hình thành phản ứng trựctiếpvới Oxi của không khí: NO + O2 = 2NO2 NO + NO2 = N2O3 Qúa trình oxihóa SO2 thành H2SO4 trong pha lỏng bao gồm nhiều quá trình nốitiếp nhau xẩyratrênranhgiới pha lỏng – khí vì thế tốc độ của quá trình không chỉ phụ thuộcvàosự khuyếch tán mà còn phụ thuộcvàotốc độ củaphản ứng hóa học
  94. Chương 4: KỸ THUẬT SẢN XUẤT MỘT SỐ HÓA CHẤT VÔ CƠ CƠ BẢN -Phương pháp tiếp xúc ( oxi hóa trên xúc tác rắn V2O5) là phản ứng tỏa nhiệt: 2SO2 + O2 = 2SO3 + Q Gía trị hằng số cân bằng: p K SO3 p pp. 1/2 SO22 O Cân bằng phản ứng chuyểndịch về phía tạothànhSO3 khi tăng áp suấtvàgiảm nhiệt độ Phản ứng chỉ xẩyravớitốc độ rõ rệt ở nhiệt độ trên 400oC
  95. Chương 4: KỸ THUẬT SẢN XUẤT MỘT SỐ HÓA CHẤT VÔ CƠ CƠ BẢN + Chất xúc tác có 2 nhóm: -Xúctácchứa Platin -XúctácbaogồmcácOxitkimloạiphổ biến là Oxit Vanadi cùng các phụ gia khác như Al2O3, SiO2, K2O, CaO , ngoài ra còn dùng xúc tác o Fe2O3 nhưng hoạt tính kém chỉ diễnraở 600 C + Thờigiantiếpxúctăng thì tốc độ chuyển hóa tăng thông thương tháp tiếp xúc có 4 tầng tiếp xúc, gần đây ngườitasử dụng tháp tầng sôi
  96. Chương 4: KỸ THUẬT SẢN XUẤT MỘT SỐ HÓA CHẤT VÔ CƠ CƠ BẢN + Hấpthụ SO3 Thựchiệntrongtháphấpthụ, chấtlỏng đitừđỉnh tháp xuống, khí SO3 đitừ dướilên: mSO3 + H2O = H2SO4.(m-1)SO3 -Tùyhệ số m ta thu được axit khác nhau: m = 1 axit có nồng độ 100%, m > 1 tạothành olêum H2SO4.nSO3, m < 1 axit có nồng độ < 100% Hiệusuấthấpthụ phụ thuộcvàonhiệt độ và nồng độ axit
  97. Chương 4: KỸ THUẬT SẢN XUẤT MỘT SỐ HÓA CHẤT VÔ CƠ CƠ BẢN + Điềukiệnthíchhợpcủa quá trình hấpthụ: -Trước khi vào tháp khí SO2 đượclàmlạnh đến o nhiệt độ < 60 C - Nhiệt độ trongthápduytrìở nhiệt độ 60oC - Hiệusuấthấpphụđạt đến trên 99%
  98. Chương 4: KỸ THUẬT SẢN XUẤT MỘT SỐ HÓA CHẤT VÔ CƠ CƠ BẢN 4.2 Tổng hợp Amoniac Tổng hợpcáchợpchấtcủaNitơ từ không khí theo 3 phương pháp: -Phương pháp hồ quang N2 + O2 = 2NO – 179,2 kJ Phản ứng diễnraở nghiệt độ cao và thuậnnghịch nên cầnlàmlạnh nhanh sau đótiến hành oxi hóa NO thành NO2 và hấpthụđểtạothànhHNO3 năng lượng tiêu tốn cho 1 tấnNitơ liên kếthết 60.000 kW.h
  99. Chương 4: KỸ THUẬT SẢN XUẤT MỘT SỐ HÓA CHẤT VÔ CƠ CƠ BẢN +Phương pháp xianamit - Canxi cacbua tác dụng trựctiếpvớiNitơở nhiệt độ 1.000oC CaC2 + N2 CaCN2 + C – 301,5 Kj -Xianamitchứa 18-20% nitơ. Năng lượng tiêu tốn 10-12 triệukW.hcho1 tấnNitơ liên kết -Phương pháp này hiện nay ít dùng
  100. Chương 4: KỸ THUẬT SẢN XUẤT MỘT SỐ HÓA CHẤT VÔ CƠ CƠ BẢN + Phương pháp Amoniac N2 + 3H2 2NH3 + Q Đây là phương pháp kinh tế nhất, nên được ứng dụng rộng rãi 4.2 Tổng hợp amoniac 4.2.1 Các phương pháp sảnxuấtnitơ và hydro + SảnxuấtNitơ
  101. Chương 4: KỸ THUẬT SẢN XUẤT MỘT SỐ HÓA CHẤT VÔ CƠ CƠ BẢN Hóa lỏng không khí ở P=50at, t = - 140oC, dựa vào nhiệt độ sôi khác nhau, ngườitatáchriêng được các chấtkhí. + SảnxuấtHydro -ChuyểnhóaMêtanhoặc đồng đẳng củaMêtan cho tác dụng vớihơinước, oxi và khí cacbonich có xúc tác Niken hoặc không có xúc tác. Có xúc tác thì phản ứng xảyraở nhiệt độ thấphơn 800- 900oC, không có xúc tác phản ứng xẩyraở nhiệt độ cao hơn
  102. Chương 4: KỸ THUẬT SẢN XUẤT MỘT SỐ HÓA CHẤT VÔ CƠ CƠ BẢN CH4 + H2O CO + 3H2 –206 kJ CH4 + CO2 2CO + 2H2 –248 Kj CH4 + O2 CO + 4H2 + 35kJ Với đồng đẳng của mêtan phản ứng cũng xấyra tương tự Cn H2n+2 nCO + (2n+1)H2 -Hóalỏng khí cốc, điệnphânnướchoặc điệnphân dung dịch NaCl Bằng cách hóa lỏng khí cốc, các khí khác chuyểnsang trạng thái lỏng, còn Hydro ở trạng thái khí
  103. Chương 4: KỸ THUẬT SẢN XUẤT MỘT SỐ HÓA CHẤT VÔ CƠ CƠ BẢN + Chế tạohỗnhợp khí nitơ và hydro gồm2 giai đọan: - Điềuchế khí tổng hợp - Làm sạch khí tổng hợp a. Điềuchế khí tổng hợp Khí thiên nhiên được chuyểnhóabằng hơinước hoặc oxi theo phản ứng: CH4 + H2O = CO + 3H2 (1) CH4 + 1/2O2 CO + 2H2 –Q (2) Khí CO được chuyển hóa tiếp: CO + H2O CO2 + H2 –Q (3)
  104. Chương 4: KỸ THUẬT SẢN XUẤT MỘT SỐ HÓA CHẤT VÔ CƠ CƠ BẢN Trong công nghiệpngườitacó3 loại công nghệ chuyểnhóa: - Chuyểnhóabằng hơinước có xúc tác - Chuyểnhóabằng hơinước và oxi có xúc tác - Chuyển hóa không có xúc tác bằng oxi hay không khí giàu oxi
  105. Chương 4: KỸ THUẬT SẢN XUẤT MỘT SỐ HÓA CHẤT VÔ CƠ CƠ BẢN + Làm sạch khí tổng hợp Có 4 phương pháp để làm sạch khí tổng hợp: - Hấpthụ các tạpchấtbằng chấthấpthụ pha rắn - Hấpthụ bằng các chấtlỏng - Ngưng tụ bằng làm lạnh sâu - Hidro hóa có xúc tác Phương pháp hấpthụ bằng chấtlỏng đượcápdụng rộng rãi nhất
  106. Chương 4: KỸ THUẬT SẢN XUẤT MỘT SỐ HÓA CHẤT VÔ CƠ CƠ BẢN + Tách bụi, tro bằng phương pháp rửanước, lọc điện khô hoặclọc điện ướt. Khử dầubằng lọclytâm. + Tách H2S bằng phương pháp khô: Fe2O3.xH2O + 3H2S = Fe2S3.xH2O + 3H2O Tái sinh chấthấpthụ: Fe2S3.xH2O + 3/2O2 = Fe2O3 .xH2O + 3S Tổng quát: 3H2S + 3/2O2 = 3H2O + 3S
  107. Chương 4: KỸ THUẬT SẢN XUẤT MỘT SỐ HÓA CHẤT VÔ CƠ CƠ BẢN + Tách H2S bằng phương pháp ướt: Na4As2S5O2 + H2S = Na4As2S6O + H2O Na4As2S6O + 1/2O2 = Na4As2S5O2 + S + Tách CO2 -Ngườitarửa khí bằng nướclạnh ở áp suất 16-25 atm nướcsẽ hấpthụ mộtphầnlớnCO2, sau đó giảmxuống 1atm, khí CO2 sẽ thóat ra khỏinước được đưa đisử dụng.
  108. Chương 4: KỸ THUẬT SẢN XUẤT MỘT SỐ HÓA CHẤT VÔ CƠ CƠ BẢN - Khí cacbonnich còn đượclọcbằng dung dịch kiềm hoặcchấthấpthụ cacbonich như etanolamin: 2RNH2 + H2O + CO2 (RNH3)2CO3 RNH2 + H2O + CO2 RNH3HCO3 Đun nóng có thể tách CO2 + Tách CO ngườitacũng dùng phương pháp hấp thụ bằng phứcCu vớiNH3 ở nhiệt độ cao [Cu(NH3)n ]OOCCH3+ CO [Cu(NH3)n CO]OOCCH3 Sau đótáisinhở nhiệt độ 77-79 áp suấtthường
  109. Chương 4: KỸ THUẬT SẢN XUẤT MỘT SỐ HÓA CHẤT VÔ CƠ CƠ BẢN +Làm sạch vi lượng CO bằng hydro hóa có xúc tác Ni/Cr, 150oC, 3atm phản ứng xẩyranhư sau: CO + 3H2 CH4 + H2O 4.2.2 Cơ sở lý thuyếttổng hợp Amoniac N2 + 3H2 2NH3 + Q Phản ứng thuận nghịch, tỏa nhiệt, giảmthể tích. Cân bằng phản ứng dịch chuyểnvề phía tạothànhNH3 khi tăng áp suất và nhiệt độ Muốntăng tốc độ phản ứng đủ lớnphảitiếnhành phản ứng ở 400-500oC và có xúc tác như: Fe, Pt, Os, Mn, W
  110. Chương 4: KỸ THUẬT SẢN XUẤT MỘT SỐ HÓA CHẤT VÔ CƠ CƠ BẢN 4.2.3 Dây chuyềnvàthiếtbị tổng hợpNH3 Có 3 hệ thống để tổng hợp amoniac: -Ápsuấtthấp 100 – 150atm -Ápsuất trung bình 250 – 600atm -Ápsuất cao 600 – 1000atm Trong đóápsuất trung bình được dùng rộng rãi nhất -Tháptổng hợp amoniac là quan trọng nhất, năng suầttổng hợphiệnnay khỏang từ 500 - 1500T/giờ
  111. Chương 4: KỸ THUẬT SẢN XUẤT MỘT SỐ HÓA CHẤT VÔ CƠ CƠ BẢN 4.3 Kỹ thuậtsảnxuấtaxitnitric 4.3.1 Khái niệm chung + Qúa trình gồm3 bước: - Oxi hóa amoniac: 4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O - Oxi hóa NO: 2NO + O2 = 2NO2 -Hấpthụđinitơ oxit: 3NO + H O = 2HNO + NO 2 2
  112. Chương 4: KỸ THUẬT SẢN XUẤT MỘT SỐ HÓA CHẤT VÔ CƠ CƠ BẢN 4.3.2 Cơ sở lý thuyếtcủasảnxuấtaxitHNO3 - Oxi hóa amoniac ở 900oC theo phản ứng: 53 4NH3+5O2=4NO+6H2O +907kJ, Kp=10 (a) 61 4NH3+4O2=4N2O+6H2O+1105kJ, Kp=10 (b) 67 4NH3+3O2=4N2+6H2O+1270kJ, Kp=10 (c) Muốnchophản ứng (a) xảyraphải dùng xúc tác có độ chọnlọc cao
  113. Chương 4: KỸ THUẬT SẢN XUẤT MỘT SỐ HÓA CHẤT VÔ CƠ CƠ BẢN - Xúc tác có thể là Pt, hay các hợpkimPt vớiPd, Rd hay các oxit Fe, Mn, Co và Ni - Xúc tác rấtnhạyvớitạpchất có trong không khí hay amoniac - Pt rất đắttiềnnênngườitathường nghiên cứuthay thế xúc tác của các oxit rẻ tiềnhơn - Nhiệt độ tối ưukhỏang 900oC ở áp suất9atm - Tỷ lệ O2: NH3 = 1,25 là tốtnhấtnhưng dễ nổ, thông thường khống chế tỷ lệ bằng 1,7- 2,0 - Tăng áp suấthiệusuấtgiảm, nhưng tốc độ tăng
  114. Chương 4: KỸ THUẬT SẢN XUẤT MỘT SỐ HÓA CHẤT VÔ CƠ CƠ BẢN - Oxi hóa NO: 2NO + O2 2NO2 + Q + Nhiệt độ tăng tốc độ phản ứng giảmvà ngượclại + Áp suấttăng tốc độ phản ứng tăng + Oxi trong không khí tăng lên thì tốc độ phản ứng tăng lên
  115. Chương 4: KỸ THUẬT SẢN XUẤT MỘT SỐ HÓA CHẤT VÔ CƠ CƠ BẢN - Hấpthụ NO2 bằng nước 2NO2 + H2O = HNO3 + HNO2 + 116kJ HNO2 bị phân hủy 3HNO2 = HNO3 + 2NO + H2O - 75,8 Kj Tông quát: 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO + 136kJ Qúa trình tái sinh NO cầnphải oxi hóa lại Muốntăng tốc độ hấpthụ cầnphảihạ nhiệt độ Tăng áp suấtsẽ tăng quá trình hấpthụ, thông thường ngườita khống chếởP=8atm axit thu đượ độ 60-62%
  116. Chương 4: KỸ THUẬT SẢN XUẤT MỘT SỐ HÓA CHẤT VÔ CƠ CƠ BẢN + Dây chuyềnsảnxuấtaxitnitơric lõang -SảnxuấtHNO3 ở áp suấtthường - SảnxuấtHNO3 ở áp suất cao + Dây chuyềnápsuất cao có ưu điểm: 1. Lượng oxit chuyển thành axit cao 98-99% 2. Thể tích cộthấpthụ nhỏ hơnhàngchụclần 3. Chi phí chế tạothiếtbị giảm 4. Khai thác giản đơn Nhược điểm tiêu hao xúc tác nhiềuvàtốnnăng lượng Để khắcphụcngười ta dùng sơđồph
  117. Chương 4: KỸ THUẬT SẢN XUẤT MỘT SỐ HÓA CHẤT VÔ CƠ CƠ BẢN + Sảnxuấtaxitnitơric đậm đặc - Cô đặc axit lõang nhờ axit sunfuric nồng độ cao ta thu đượcaxitHNO3 đậm đặc, axit sunfuric lõang 70% lấyraởđáy tháp Lượng axit sunfuric đậm đặc tiêu tốn3-4 tấn/1tấn HNO3 đậm đặc - Tổng hợptrựctiếp HNO3 đậm đặctừ NO 2N2O4 + H2O + O2 4HNO3 + 59,5kJ o Thựchiện ở 75 C và 50atm
  118. Chương 5: KỸ THUẬT ĐIỆN HÓA SẢN XUẤT XÚT- CLO 5.1 Đạicương về công nghệđiện hóa 5.1.1 Khái niệmcơ bản - Qúa trình hóa họcxảyradướitácdụng của dòng điệnmộtchiều là quá trình điệnhóa - Dòng điệnmộtchiều đi qua dung dich điện li tạonênhiệntượng điện phân - Anốtlàcựctại đóxẩy ra quá trình oxy hóa - Catốtlàcựctại đóxẩy ra quá trình khử
  119. Chương 5: KỸ THUẬT ĐIỆN HÓA SẢN XUẤT XÚT- CLO - Điệnápphânhủylàđiệnápmàtại đóquátrình điệnphânxẩyra - Điệnápphânhủybằng hiệu đạisố các thế anot và catot - -Thế anot và thế catot goi cung là thếđiệncực - Thếđiệncựcthuậnnghịch đượctínhtheolý thuyết RT EE .ln C O nF
  120. Chương 5: KỸ THUẬT ĐIỆN HÓA SẢN XUẤT XÚT- CLO - Trong đó: E – Thếđiệncựcthuậnnghịch, v C – Nồng độ ion tính theo đlg/lit F – Số faraday F=96.500 culong T – Nhiệt độ điện phân, tính bằng oK R – Hằng số khí lý tưởng n – Sốđiệntíchion traođổi EO – Điệnthếđiệncưc tiêu chuẩn, v
  121. Chương 5: KỸ THUẬT ĐIỆN HÓA SẢN XUẤT XÚT- CLO Độ chênh lệch giữagiátrị thựcvàlýthuyếtcủa điệncựcgọilàquáthế 5.1.2 Những ứng dụng thựctế của quá trình điện hóa -Dùngđể điềuchế Hydro và Oxy, Xut-Clo, Hypoclorit, Hipoclorat, tổng hợpcáchợpchấtvô cơ, hợpchất peroxit, dioxit mangan, tổng hợpcác chấthữucơ, điềuchế kim loại, sảnxuất các nguồn điện
  122. Chương 5: KỸ THUẬT ĐIỆN HÓA SẢN XUẤT XÚT- CLO Ưu điểm: -Côngnghệđơngiản -Sử dụng nguyên liệuvànăng lượng tòan diện hơn -Tạosảnphẩm có giá trị, có độ sạch cao Nhược điểm: -Tiêutốnnhiềunăng lượng
  123. Chương 5: Kỹ thuật điệnhoá SảnxuấtXút-Clo 5.3. Tinh chế nướcmuối. 5.3.1. Phương pháp xoda – kiềm - Theo phương pháp này ngườitadùng Na2CO3 NaOH và BaCl2 để kếttủatạpchất. -Phản ứng xảyra. +2 Ca + Na2CO3 = CaCO3 + 2Na+ +2 + Mg + NaOH = Mg(OH)2 + 2Na -2 - SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2Cl Thường cho NaOH và Na2CO3 dưđểkếttủahết. +2 + Ca + Na2CO3 = CaCO3 + 2Na +2 + Mg + NaOH = Mg(OH)2 + 2Na -2 - SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2Cl Thường cho NaOH và Na2CO3 dưđểkếttủahết.
  124. Chương 5: Kỹ thuật điệnhoá Sản xuấtXút–Clo 5.3.2. Phương pháp sữavôi–xôđa. - Dùng trong trường hợp nhiềuMg+2 -Phản ứng xảyranhư sau: MgCl2 + Ca(OH)2 = Mg(OH)2 + CaCl2 MgSO4 + Ca(OH)2 = Mg(OH)2 + CaSO4 Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 = CaCO3 + H2O CaCl2 + Na2CO3 = CaCO3 + 2NaCl CaSO4 + Na2CO3 = CaCO3 + Na2SO4 -Sauđó đưavàolọc.
  125. Chương 5: Kỹ thuật điệnhoá SảnxuấtXút–Clo 5.4. Điện phân dung dịch NaCl theo phương pháp catot rắn. 5.4.1. Quá trình điệncực. -Nướcmuối khi hòa tan trong nước: NaCl = Na+ + Cl- + - H2O ⇌ H + OH + Sự phóng điệncủa các anion OH- và Cl- trên anot. -Thếđiệncực OH- trong dung dịch trung tính bằng +0,83V. -Thếđiện Cl- trong dung dịch trung tính bằng +1,33V - Anot graphit quá thế Clo: 0,25V, quá thế oxy: 1.09V.
  126. Chương 5: Kỹ thuật điệnhoá SảnxuấtXút–Clo -Khichodòngđiệnchạy qua phản ứng xảyra: - 2Cl -2e Cl2 + Sự phóng điệncủa các cation H+ và Na+ trên catot rắn. -ThếđiệncựcH+ là – 0,4V, quá thế trên Fe: 0,76V. -ThếđiệncựcNa+ là – 2,9V. -Trêncatotrắnsẽ có quá trình: + 2H + 2e H2
  127. Chương 5: Kỹ thuật điệnhoá SảnxuấtXút–Clo 5.4.2. Phản ứng phụ. + Trên catot không có phản ứng phụ + Trên anot: - Oxi thoát ra theo phản ứng: - 40H -4e O2 + 2H2O -Cl2 hòa tan trong dung dịch: Cl2 + H2O ⇌ HClO + HCl - - Cl2 + OH ⇌ HClO + Cl Tăng nồng độ và nhiệt độ để hạnchế 2 phản ứng trên. - Ion OH- chuyển vào vùng anot. - HClO + OH ⇌ HClO + H2O
  128. Chương 5: Kỹ thuật điệnhoá SảnxuấtXút–Clo -ClO-cóđiệnthế âm hơn nên phóng điện: - - - 12ClO + 12OH - 12e = 4ClO3 + 3O2 + 6H2O -Clorattạo thành do phản ứng hóa học: - - - + 4HClO + 2ClO = 2ClO3 + 4Cl + 4H - - -ClO và ClO3 có thể khử trên catot: - + - 6 ClO3 + 6H + 6e Cl + 3H2O - + - ClO + 2H + 2e Cl + H2O -Vìthế phải có màng ngăn2 vùngsảnphẩm.
  129. Chương 5: Kỹ thuật điệnhoá SảnxuấtXút–Clo 5.4.3. Sơđồthùng điện phân. + Sơđồthùng điện phân: - Anot: Bền hóa học, cơ học, độ dẫn điện lớn, quá thế Clo nhỏ, oxi lớn, rẻ tiền, dễ gia công. -Màngngăn: Bền hóa, độ dẫn điệnlớn, rẻ. - Catot: Bền hóa, quá thế hydro thấp, dễ gia công, rẻ hiệnngười ta dùng catot thép.
  130. Chương 5: Kỹ thuật điệnhoá SảnxuấtXút–Clo 5.7. Chế biếncácsảnphẩmcủa quá trình điện phân. 5.7.1. Cô đặcxút. -Xútrakhỏi thùng catot rắn. NaOH : 100  140 g/l, NaCl : 160  180g/l -Côđặc NaOH : 42%; NaCl: 4%, rắn: 92  94%. -Thiếtbị cô đặctuần hòa 2 hoặc3 thiếtbị liên tiếp.
  131. Chương 5: Kỹ thuật điệnhoá SảnxuấtXút–Clo 5.7.2. Sảnxuất Cl2 và H2 thành phẩm -Cl2 lẫnnước ănmòn, làmsạch ngưng tụ nước. -Sấykhôbằng H2SO4 98%. -Hóalỏng ở áp suất3-6at. -H2 đượclàmlạnh. Đốivới catot thủyngân hydro đượcxử lý xuống 20-30 mg/m3 thủy ngân.
  132. Chương 5: Kỹ thuật điệnhoá SảnxuấtXút–Clo 5.7.3. Tổng hợpHCl, sảnxuất axit HCl. + Tổng hơp clorua hydro H2 + Cl2 ⇌ HCl + 184,3 KJ -Thựctế, đốt ở nhiệt độ 2.300o –2.400oC dư 5 – 10% H2 - Ống đốttrongkhíCl2 ngoài là khí hydro. + Hấpthụ clorua bằng nước. -Quátrìnhhấpthụ tỏa nhiều nhiệt. -Hấpthụ bằng tháp đệm.
  133. Chương 6: Công nghệ sảnxuất phân bón hoá học
  134. 6.1 Công nghệ sảnxuấtphânđạm: 6.1.1 Sảnxuất Amoni Sunfat (NH4)2SO4:  Chứa 21% đạmítkếtkhối  Sử dụng lâu dài làm xấu đất  Có 3 phương pháp sảnxuấttừ khí củalòcốc:  Phương pháp gián tiếpngưng tụ khí cốc → chưng cất → trung hoà.  Phương pháp trựctiếp dùng Axít hấpthụ trực tiếptừ khí cốc.  Phương pháp bán trựctiếp: Khílàmlạnh → ngưng tụ→tách NH3 → hấpthụ bằng axit.
  135. 6.1.2 Công nghệ sảnxuấtUrê(NH2)2CO:  Hàm lượng đạm 46,6% dùng làm phân bón  Urê còn dung để sảnxuất keo dán, tẩmgỗ  Tổng hợptừ NH3 và khí CO2, nhiệt độ từ 180 – 200 OC, áp suất 200at : 2NH3 + CO2 ↔ H2N-CO-ONH4 Amoni Cacbamat  Khử nuớcH2N-CO-OHN4 ↔ H2N-CO-NH2 + H2O  Chu trình kín, chu trình hở, chu trình nửakín.
  136. 6.2 Công nghệ sảnxuấtphânlân: 6.2.1 Công nghệ sảnxuất supephotphat đơn :  Dạng bột hay hạt, màu sáng xám.  Thành phầnphứctạp Monocanxi Photphat, Canxi Sunfat, keo Silic, quặng chưa phân huỷ.  Đánh giá bằng hàm luợng photphat tan trong nước.  Hàm lượng P2O khoảng 14 - 21%.  Điềnchế dung axit sunfuric phân huỷ quặng apatit.
  137.  Phân huỷ qua 2 giai đoạn: Ca5(PO4)3F + 5H2SO4 = 3H3PO4 + 5CaSO4 + HF Ca5(PO4)3F + 7H3PO4 + 5H2O = 5Ca(H2PO4)2.H2O + HF  Nồng độ axit tối ưu 68 ÷ 68.5%  Nhiệt độ 110 – 1200C  Thường ủ từ 5 – 20 ngày nhiệt độ 35 ÷ 450C  Chấtluợng supephotphat đơn  P2O5 lớnhơn 14 – 19%  Độ ẩm không quá 13 - 15%  Axit phosphoric tự do không quá 5 – 5.5%
  138. 6.2.2 Công nghệ sảnxuất supephophat kép  Hàm lượng P2O5 42 ÷ 48%  Phân huỷ quặng bằng axit photphoric Ca5(PO4)3F + 7 H3PO4 + 5H2O = 5Ca(H2PO4)2.H2O + HF  Phương pháp buồng giống như supe đơn. Nồng độ axit H3PO4 tối ưu là 52.5– 55.5% P2O5, nhiệt độ 80 – 900C. Thời gian 5 - 6 phút. Thờigiantrongbuồng 1 giờ sau đó ủ 25 ngày đưa đitạohạthoặc đóng gói.
  139. 6.3 Công nghệ sảnxuất phân Kali : 6.3.1 Công nghê sảnxuất phân Kali Clorua:  Quặng Kali Clorua thường lẫnNaCl.  LoạiNaClngười ta hoà tan và kết tinh phân đoạn  Dùng phương pháp tuyểnnổiHydroClorua Octadexelamin ( C18H37NH2.HCl). 6.3.2 Công nghệ sảnxuất Kali Sunfat:  Phân bón Kali Sunfat chủ yếuK2SO4.MgSO4.6H2O 2(KCl.MgSO4.3H2O)+ nH2O = K2SO4.MgSO4.6H2O + MgCl2  Tỷ lệ K/Mg là 1:6  Dây chuyền công nghệ : Quặng → Hòa tan → Kếttinh → Lọc.
  140. 6.4 Công nghệ sảnxuất phân phứchợp: Bao gồm: Đạm, lân, kali. 6.4.1 Phân hỗnhợp:  Amonphot: H3PO4 + NH3 → NH4H2PO3 (Amondihidrophotphat) → (NH4)2HPO4 (Amonmonohidrophophat) → (NH4)3PO4 (Amonphophat)  Nitrophot: Ca5F(PO4)3 + 10HNO3 = 3H3PO4 + 5Ca(NO3)2 + HF 0  Dùng axit nitric 47 – 55% . Nhiệt độ từ 45 – 50 C. 6.4.2 Phân trộn:  Tỷ lệ dinh dưỡng khác nhau.  Đảmbảonồng độ dinh dưỡng cao, giữ tỷ lệ nhất định, không bị phân lớp, tính chấtvậtlýtốt
  141. Chương 7: Kỹ thuật sản xuất một số hợp chất SILICAT
  142. 7.1 Nguyên liệu sản xuất các sản phẩm silicat 7.1.1 Nguyên liệu chính  Đá vôi – CaCO3 chủ yếu 0 0  Phân huỷ 600 C, mãnh liệt 900 C 0  1200 C gọi là vôi già  Đất sét, cao lanh  Cung cấp Al2O3 và SiO2  Tính dẻo, hydrat hoá tăng lượng nước hút vào dễ tạo hình  Đốt nóng → mất nước → co lại 0  Khi nung với đávôi ở 900 C → phân huỷ thành oxit → khoáng  Khi nung gốm sứ, vật liệu chịu lửa, tạo thành mulit, oxit silic kết tinh
  143.  Thạch anh: khoáng chứa SiO2  Nguyên liệu chính để nấu thủy tinh  Tràng thạch (penat)  Cung cấp Al2O3, SiO2 và (KNa)O  Chất trợ dung cho sứ  Hoạt thạch (đátan)  Khoáng mềm, chứa Mg3[Si4O10](OH)2  Dùng làm phối liệu cho thủy tinh  Đolomit:  Đávôi chứa nhiều MgCO3  Nguyên liệu gạch chịu lửa đolomit, chất kết dính, phối liệu thủy tinh, gốm sứ
  144.  Thạch cao thiên nhiên và anhydrit  CaSO4.2H2O, mềm  CaSO4 anhydrit, cứng  Phụ gia điều chỉnh ximăng, thạch cao  Phế thải công nghiệp  Xỉ lò cao, xỉ nhiệt điện, bã thải công nghiệp nhôm  Dùng thay thế nguyên liệu khoáng, phế liệu  Hóa chất hoặc vật liệu nhân tạo  Bổ sung khoáng còn thiếu  Nguyên tố hiếm quí
  145. 7.1.2 Nguyên liệu phụ  Cho thêm vào làm tốt thêm tính chất của sản phẩm  Tạo điều kiện thay đổi qui trình công nghệ 7.2 Sản xuất chất kết dính 7.2.1 Sản xuất vôi  Nguyên liệu A: 95% CaCO3 25% MgCO3 25% tạp chất B: 82% CaCO3 10% MgCO3 8% tạp chất C: 50% CaCO3 40% MgCO3 8% tạp chất  Nung vôi CaCO3 ⇋ CaO + CO2 - 180KJ
  146.  T0 = 6000C phân hủy, 9000C phân hủy mãnh liệt  12000C tạo khoáng vôi chất lượng kém  Kích thước nguyên liệu tối ưu 60 – 200 mm  Lò nung  Lò nung thủ công: 150m3, kích thước nguyên liệu 150 – 300mm, chu kỳ 12 – 20 ngày, nung 5 – 9 ngày. Tiêu tốn 16800 KJ/Kg CaO  Lò đứng: liên tục hoặc nửa liên tục, nhiên liệu rắn, khí hoặc bán khí, đường kính lò: 1 – 4m, cao 8 – 10m, nguyên liệu 60 – 80 mm, tiêu tốn 4180 – 6400 KJ/kg CaO
  147.  Sự đóng rắn của vôi  Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O  Đóng rắn chậm  Trộn thêm cát và xỉ để chống co  Trộn thêm rỉ đường, bột giấy, mùn cưa 7.2.2 Công nghệ sản xuất ximăng Pooclang  Nguyên liệu đávôi và đất sét  Qui trình gồm 3 công đoạn:  Chuẩn bị nguyên liệu và phế liệu 0 0  Nung 1450 C, làm lạnh đột ngột 675 C  Nghiền, trộn phụ gia, đóng bao
  148.  Nung ximăng bằng lò đứng hoặc lò quay  Lò đứng: chiều cao 3,4 – 4 lần đường kính chia làm 3 vùng: sấy, nung, làm lạnh  Lò quay: lò nằm nghiêng, nung khô hoặc ướt 0  Lò đặt nghiêng 1 góc 3 – 5 . Tỷ số chiều cao/đường kính = 30 – 40 lần  Lò làm việc theo nguyên tắc ngược chiều  Chia làm 6 vùng:  Vùng sấy và đốt nóng: 50 – 60% chiều dài  Vùng phân hủy: 20 – 23%  Vùng tỏa nhiệt: 5 – 7%  Kết khối: 10 – 15%  Làm lạnh: 2 – 4%
  149.  Ra khỏi lò nung làm nguội nhanh đến 100 – 2000C  Ủ tiếp 10 – 15 ngày  Nghiền độ mịn 8 – 10% còn lại trên sàng số 85 (4900 lỗ/cm2)  Trộn phụ gia CaSO4.2H2O  Đóng bao 7.3 Công nghệ sản xuất thủy tinh 7.3.1 Nguyên liệu và phối liệu  Nguyên liệu chính  Cát cung cấp SiO2 tạp chất Fe2O3 có hại < 0,1 – 0,25%  Tràng thạch cung cấp Al2O3
  150.  Đávôi và đolomit cung cấp CaO và MgO  Hàn the Na2B4O7.10H2O cung cấp B2O3 và oxit kiềm  Xôđa hoặc Na2SO4, K2CO3  Thủy tinh vỡ 15 – 30%  Nguyên liệu phụ  Chất khử bọt: oxit asen, oxit antimon  Chất khử màu  Chất nhuộm màu  Chất làm gợn đục
  151.  Phối liệu  Cỡ hạt tốt nhất 0,7mm  Độ ẩm 3 – 5%  Hàm lượng khí để khuấy trộn  Độ đồng nhất  Chuẩn bị phối liệu  Làm giàu cát: tách oxit sắt và hợp chất hữu cơ 0 0  Sấy nguyên liệu đá: 400 C, cát: 900 – 1000 C  Đập, nghiền, sàng  Đóng bánh
  152. 7.3.2 Giaiđoạn nấu 1. Giai đoạn tạo silicat 900 – 11000C 2. Giai đoạn tạo thủy tinh 1150 – 13000C 3. Giai đoạn khử bọt 1400 – 15000C 4. Giai đoạn đồng nhấtlưu ở nhiệt độ khử bọt 5. Giai đoạn làm lạnh 1100 – 13000C  Lò nấu thủy tinh  Lò gián đoạn: lò vôi dung tích 100 – 200kg; lò bể dung tích 1 – 5 tấn/bể  Lò liên tục rộng 2 – 5m, dài 8 – 10m, năng suất 5 – 100 tấn/ ngày
  153. 7.3.3 Tạo hình và gia công sản phẩm thủy tinh  Tạo hình  Ép ở nhiệt độ thủy tinh còn mềm  Thổi dùng cho sản phẩm rỗng  Kéo dùng tạo thanh, vừa kéo vừa thổi để tạo ống  Dát dùng cho sản phẩm có bề dày, diện tích lớn  Chắp nối dùng cho sản phẩm có sản phẩm phức tạp và cùng loại thủy tinh  Gia công  Hấp hay ủ làm cho sản phẩm bền thường 400 – 6000C  Tôi làm cho sản phẩm bền cơ
  154.  Mài dùng cho sản phẩm chính xác hoặc nhám  Dùng HF để khắc lên thủy tinh  Dùng ete silicon etylic [Si(OC2H5)4] tráng lên thủy tinh  Vẽ men màu lên thủy tinh  Tráng bạc, tráng nhôm lên thủy tinh 7.4 Công nghệ sản xuất gốm sứ 7.4.1 Nguyên liệu  Đất sét thêm phụ gia để giảm độ cao  Phụ gia cát, thạch anh, cao lanh  Chất trợ dung tràng thạch  Phụ gia cháy như than mùn cưa
  155. 7.4.2 Phương pháp sản xuất gốm  Phương pháp dẻo dùng cho đất sét độ ẩm cao  Phương pháp bán khô dùng cho đất sét có độ ẩm trung bình  Phương pháp đúc rót dùng cho sản phẩm mỏng, hình dáng phức tạp 7.4.3 Nung sản phẩm gốm thô 0  Sấy khô 100 – 200 C 0  Đốt nóng 200 – 900 C 0  Nung cao lửa 900 – 1050 C  Giai đoạn làm nguội 0  1050 – 600 C làm lạnh nhanh 0  600 – 500 C làm lạnh từ từ 0  500 – 40 C làm lạnh nhanh
  156. 7.4.4 Sản xuất gốm mịn – sứ  Nguyên liệu giống như gốm nhưng thêm thạch anh, cao lanh, tràng thạch  Nung sứ: trước khi nung cần sấy đến độ ẩm 1 – 2% 7.4.5 Tráng men và trang hoàng sản phẩm  Men là lớp thủy tinh mỏng 0,1 – 0,3mm  Có 2 loại men:  Men dễ chảy có oxit kim loại kiềm, kiềm thổ, chì, nhiệt độ nóng chảy 950 – 11800C  Men khó chảy chứa oxit silic ở nhiệt độ 1180 – 13500C
  157.  Tráng men có thể nhúng, phun, dội, lăn  Có thể tráng sau khi sấy rồi nung  Tráng lên sản phẩm đã nung phải nung lại  Có thể trang trí bằng các men màu  Có 2 loại màu  Màu trên men sau khi nung người ta dính màu rồi nung lần 2 ở 600 – 8500C  Màu dưới men người ta dính màu rồi tráng men  Chất màu có 2 phần  Chất màu gồm các oxit màu  Chất mồi chảy thủy tinh dễ chảy
  158. Chương 8: Kỹ thuậtsảnxuất mộtsố kim loại
  159. 8.1 Khái niệmvề gang , thép  Gang, thép gọi chung là kim loại đen.  Chiếm 95% tổng lượng kim loạitrongchế tạomáy móc dụng cụ và trong xây dựng  Thép chứa 98-99% sắt  Gang chứa 93-94% sắt 8.2 Các loạigang 8.2.1 Gang xám  Chứanhiều C 3.5-6%, Si 1.5-4.25%.  Hàm lượng S thấp  Dễđúc, ít co, dễ giacôngcơ khí.  Nhiệt độ nóng chảy ở 1200-13000C
  160. 8.2.2 Gang trắng  Màu trắng, C 3-4%  Bền, cứng nhưng dòn  Khó đúc, khó gia công cơ khí.  Dùng chế tạo bi nghiền, ghi lò, nồi nung. 8.2.3 Gang hợpkim  Chứa 5-14% S : dùng để đúc ống  Chứa 2-5% Ni bền trong môi trường xút.  Chứa 14% Ni, 6% Cu, 1% Mn dùng trong môi trường axit, bazơởnồng độ và nhiệt độ cao.
  161. 8.3 Các loạithép 8.3.1 Thép cacbon  Thép kếtcấu(xâydựng và chế tạo) chứa0.1- 0.7% C.  Thép dụng cụ chứahơn 0.7% C dùng làm dao tiện, bào, khoan 8.3.2 Thép hợpkim  Pha thêm các nguyên tố kim loạinhư: Si, Mn, Cr, Ni,Mo, W để nâng cao tính cơ lý và chống ăn mòn.
  162. 8.4 Luyệngang 8.4.1 Nguyên liệu  Quặng sắttừ: Fe3O4, chứa 50-70% Fe.  Quặng sắt đỏ: Hematit Fe2O3, chứa 51-56% Fe, S, P không lớn.  Quặng sắt nâu : m Fe2O3.nH2O, thường chứa 37-55% Fe, P .  Quặng sắt cacbonat : FeCO3, chứa30-40% Fe.  Quặng sắt mangan:MnO2,Mn2O3, MnCO3.  Các loạiquặng được đập đếncỡ hạt 30-80 mm. Sau đóthiêukết.  Than cốcmộtphầncấp nhiệt, khử oxi, mộtphần hòa tan trong sắt.  Chấttrợ chung làm giảm nhiệt độ nóng chảycủa oxit
  163. 8.4.2 Lò luyện gang  Lò đứng gồm: cổ, thân, bụng, phễuvànồilò  Gang hình thành ở vùng bụng và phễulò  Dung tích do yêu cầu. Ở Thái nguyên là 101 m3  Vỏ lò bằng thép, tường là gạch chịulửa  Tậndụng nhiệt để đốt nóng khí trướckhivàolò.  Quá trình hóa lý gồm 4 giai đoạn:  Bốchơi và phân hủy.  Hoàn nguyên  Tạoxỉ và khử lưuhuỳnh.  Cháy ở nồivàtạokhí
  164. 8.5 Luyệnthép 8.5.1 Cơ sở hóa lý củaquátrìnhluyện thép.  Trong thép cơ bảnlàsắt.  Luyện thép là oxi hóa các kim loại không cầnthiết. FeO + Mn = MnO + Fe 2FeO+ Si = SiO2 + 2Fe FeO+ C = CO+ Fe FeS+ CaO = FeO+ CaS 2P+5FeO = P2O5 + 5Fe
  165. 8.5.2 Các phương pháp luyện thép  Phương pháp lò chuyển:  Lúc đầunằm ngang để nạpliệu  Sau thẳng đứng.  Quátrìnhchưa làm 3 giai đoạn:  Giai đoạn1 oxihóaSivàMn  Giai đoạn 2 FeO oxy hóa C trong gang  Giai đoạn 3 các nguyên tố tạpchấtoxihóa hết FeO bay hơi có màu nâu  Nguyên liệu là gang lỏng  Lò Betxôme, Lò Tomat
  166.  Phương pháp Mactanh  Nguyên liệu gang rắn, sắtphế thải, quặng  Phải có nguồnnhiệt để cung cấp  Nhiệt độ 1650 – 17000C  Phương pháp lò điện  Lò hồ quang điện  Dung lượng 3-80 tấn  Điệncực than hay graphit
  167. 8.6 Sảnxuất nhôm 8.6.1 Nguyên liệu  Quặng Boxit có thành phầnphứctạp, hàm lượng Al2O3 > 55%  Loạicáctạpchất để lấyAl2O3  Nefemin sảnphẩmphụ củatuyểnquặng Apatit [Na2O(K2O).Al2O3.2SiO2]  Hoặcalumint(đáquắc) KAl3[(OH)6(SO4)2]
  168. 8.6.2 Điện phân Al2O3 trong sảnxuất nhôm.  Hòa tan Al2O3 trong Criolit ( Na3AlF6) 3+ 3- Al2O3 = Al + AlO3 CatốtAl3+ + 3e = Al 3- Anot 2AlO3 - 6e = Al2O3 + 3/2 O2  Nếu điệncực là Platin, nhiệt độ 10000C, điềuchế 2.13V, Anot bằng cacbon 1.6-1.7V  Chỉ có 1/3 năng lượng để điện phân, còn lạicấp nhiệt để nóng chảy dung dịch  Để hạ thấp độ nóng chảy ta cho thêm 5 -10% CaF.
  169. Chương 9: Kỹ thuậtsảnxuất và chế biến nhiên liệu
  170. 9.1 Sảnxuấtkhíthan 9.1.1 Ứng dụng khí than  Khí hóa than là chuyểnphầnhữucơ của than thành nhiên liệukhí  SảnphẩmlàCO vàH2 dùng để tổng hợphữucơ hoặc đốt  Khí hóa than có nhiều ưu điểm 9.1.2 Cơ sở hóa lý sảnxuất khí than  Oxy hóa không hoàn toàn than thành khí  Các phản ứng C + O2 = CO2 2C + O2 = 2CO
  171. C + H2O(hơi) = CO + H2 C + 2H2O(hơi) = CO2 + 2H2  Sảnphẩmmớisinhralạitiếptục C + CO2 = 2CO C + 2H2 = CH4  Phản ứng phụ O2 + 2CO = 2CO2 O2 + 2H2 = 2H2O H2O + CO = CO2 + H2  Phản ứng củasảnphẩm 2CO + 2H2 → CH4 + CO2 CO + 3H2 → CH4 + H2O
  172. 9.1.3 Các phương pháp khí hóa than  Hóa khí than khô  Thổi không khí vào lò khí hóa  Sảnphẩm 37,4% CO; 64,5% Nitơ; argon 0,8%  Phương pháp này năng suấtthấp  Hóa khí than ướt  Phương pháp gián đoạn  Giai đoạn1: giống như khí hóa than khô, nhiệt độ 15000C  Giai đoạn 2: tiếptụcthổihơinước nhiệt độ xuống 10000C
  173.  Phương pháp liên tục  Dùng hơinướcquánhiệt, nhiệt độ 1100 – 12000C  SảnphẩmH2: 35 – 45%; CO: 20 – 21%; N2: 0,8%; CO2: 25 – 30%; CH4: 8 – 10%  Hóa khí than ẩm  Thổivàolòhơinướclẫn không khí  SảnphẩmCO: 27%; H2: 13,5%; N2: 52,6%; CH4: 0,5% dùng để tổng hợp amoniac 9.1.4 Thiếtbị khí hóa than  Kiểuhìnhchuông  Đường kính 3,5m; cao 4,5m  Lò có 3 phần: nạp than, thân lò, thảixỉ
  174. 9.2 Kỹ thuậtluyện than cốc 9.2.1 Khái niệmvề than cốc  Than cốc là nguyên liệu giàu cacbon 96,5 – 97,5%  Nguyên liệu để luyện kim, phân lân nung chảy, sảnxuấtkhíthan  Khí cốchóađể sảnxuất amoniac, metylic, etylic, benzen, toluen, dượcphẩm, thuốctrừ sâu  Cốchóalàchưng khô than đá không có không khí ở 900 – 10500C  Đốt nóng đến2500C quá trình sấy, hơi ẩmcáckhí thoát ra
  175. 0  300 C hơinướcvàH2S tạo thành do nhiệt phân, các chấthữucơ bay hơi → khối than rắnchắclại thành bán cốcxốp  7000C trở lêncáckhívànhựabốchơibáncốc thành cốcrắn  Nung cốckếtthúcở 900 – 10000C hợpchấthữu cơ bị phân hủy thêm gọilàthan hóahợpchất bay hơi 9.2.2 Kỹ thuậtluyệncốc  Nguyên liệu  Than có độ ẩm6 –8%  Hàm lượng P còn trong than cốc0,01%  Hàm lượng S trong cốc dùng cho lò cao 1,7 – 1,75%
  176.  Hàm lượng chấtkhí(chấtbốc) ~ 25%  Cỡ hạt1 –3mm hoặc6 –8mm  Cấutạovàvậnchuyểncủalòcốc  Là lò đốttổng hợp, buồng nằm ngang, rãnh thẳng  Buồng cốccókíchthước: rộng 0,4; dài 13 – 14m; cao4 –4,5m  Áp suấtbuồng cốclớnhơnápsuấtbuồng khí quyển  Chu kỳ cốchóaphụ thuộc vào nhiệt độ, chất lượng than  Thường thờigiancốc hóa là 14 – 36 giờ
  177. 9.2.3 Kỹ thuậtbáncốchóa  Bán cốc hóa là nhiệt phân nhiên liệurắn ở nhiệt độ trung bình 500 – 6000C  Sảnphẩmlàbáncốc và nhiên liệulỏng hoặckhí  Bán cốc hóa than đá  Vừasảnxuất than bán cốcvừasảnxuất khí than có CO, H2, N2 làm nguyên liệuchocácsảnphẩm hóa chất  Bán cốc hóa than nâu  Sảnphẩm có hàm lượng cacbon 84 – 89%, H2 2 –4%, chấtbốc 13 – 16%  Làm nhiên liệu địaphương, nguyên liệuhóakhí, phốiliệucốc hóa
  178.  Bán cốc hóa than bùn  Bán cốchóacótạpchất S và P dùng làm chất khử, than hoạt tính → khí hóa làm nguyên liệu cho các sảnphẩm  Bán cốchóađádầu  Bán cốcchứanhiều tro hàm lượng cacbon chiếm 10%  Dùng để làm vậtliệuxâydựng  Khí hóa sảnxuất nhiên liệu khí, lỏng các dung môi 9.2.4 Quá trình chế biếnkhícốc  Hỗnhợptừ phòng cốchóaragọilàkhícốccấp1
  179.  Bao gồm: 3  Nhựa 80 – 130 g/cm 3  Amoniac 8 – 13 g/cm 3  Hydrocacbon thơm 30 – 40 g/cm 3  Hydrobenzen 6 – 25 g/cm 3  Hợpchất xianua 0,5 – 1,5 g/cm 3  Hơinước 250 – 430 g/cm  Bụi than 15 – 35%  Làm lạnh khí cốc 0  Đầutiênđượclàmlạnh từ 700 – 800 C xuống 80 –850C bằng tướitrựctiếp  Các chấtnhựavàcơ học đượcngưng tụởđây
  180. 0  Nhựalàmlạnh tiếp đến20 –30C  Khí tiếptục đượctáchraở lọc điện  Khí còn lại là hydro 54 – 59%, metan 23 – 28%  Khí dùng làm nguyên liệuchocácsảnphẩmhóa họchoặckhíđốt  Thu hồiNH3  Nước trên nhựacóNH3 hòa tan và các tạpchất  Đun nóng và dùng vôi để giải phóng NH3  Hấpphụ bằng axit H2SO4 để làm phân bón  Thu hồi phenol  Phầnlỏng còn lạisaukhithuhồiNH3 còn chứa 2g/l phenol  Cấtlôicuốn trong tháp đệm
  181.  Thu hồibằng xút 10%, tái sinh bằng CO2 C6H5OH + NaOH → C6H5ONa + H2O C6H5ONa + CO2 + H2O → NaHCO3 + C6H5OH  Thu hồi benzen và các sảnphẩmhữucơ khác  Khí cốcsautáchNH3 đưavàohấpthụ bằng dầu hấpthụ  Dầuhấpthụ chứabenzenlấyraởđáy tháp  Gia nhiệtrồi vào tháp chưng lấy benzen dạng thô  Sảnphẩmnhựa than đácóđến 300 chất khác nhau  Cốchóa1 tấn than thu được 700 – 800kg cốc; 20 – 40kg nhựa; 2 – 4kg amoniac; 8 – 12kg benzen; 280 – 340kg khí cốcthứ cấp
  182. 9.3 Kỹ thuậtchế biếngỗ 9.3.1 Khái niệmvề gỗ  Gỗ có 3 loạichấttạo thành mô thựcvật:  Xenlulozơ (C6H10O5)n 30 – 50%  Hemixenlulozơ 24 – 30%  Linhin 25 – 30%  Ngoài ra còn nhựa và nhiềuchấtkhác 9.3.2 Kỹ thuậtchưng khô gỗ  Đốt nóng gỗ trong lò không có không khí 0  150 – 250 C hơinước, CO, CO2, axit axetic bay hơi  Khi gỗ bắt đầu phân hủythìtỏanhiệt
  183.  300 – 4000C nhựachưng, rượu metylic, axit axetic và các khí tiếptục thoát ra  Sau khi bay hơihếtcònlại là than gỗ  Sảnphẩmkhíchủ yếu là axit axetic và rượu metylic  Phương pháp bột để tách sảnphẩm  Dùng phương pháp chưng để tách sảnphẩm  Hơi bay lên sụcqua sữavôi 2CH3COOH + Ca(OH)2 → Ca(CH3COO)2 + H2O  Canxi axetat đượccôđặc, lọcrồisấy khô thành bột  Muốn điềuchế axetic cho tác dụng vớiH2SO4 hoặc nung nóng đến4000C để điềuchế axeton
  184.  Khí ngưng tụđược dung dịch metylic thô (10%)  Phương pháp trích ly  Người ta dùng dung môi thích hợp để chiếtaxetic và metylic  Người ta dùng ete để trích ly axetic chứa3% axit  Sau đóchưng được axit 60 – 70% ete cho hồilưu  Dung dịch metylic lấyraởđáy tháp 9.3.3 Thủy phân gỗ  Thủy phân chuyển hóa thành monosaccarit (đường)  Lên men để điềuchế etylic
  185.  Thủy phân bằng H2SO4 0,5 – 1%, nhiệt độ 160 – 1800C, áp suất 12 at (C6H10O5)n + nH2O → nC6H12O6  Trong quá trình thủy phân linhin không thay đổi dùng làm nhiên liệu hay chất đệm nC6H12O6 → 2CO2 + C2H5OH  1 tấngỗ thu được 150 – 180 lít rượu95% 9.4 Kỹ thuậtchế biếndầumỏ 9.4.1 Khái niệmvề dầumỏ  Thành phầnchủ yếu là C: 83 – 87%; H: 11 – 14%  Hydrocacbon chiếmhầuhết 50 – 98%, có tới 425 hợpchất
  186.  Trong dầumỏ có khoảng 1,5 – 2% oxy và nitơ  Ngoài ra còn mộtíttạpchấtvôcơ và tro 9.4.2 Kỹ thuậtchế biếndầumỏ  Xử lý dầuthô  Dầu khai thác lên cầntáchkhívàxăng nhẹ bằng hấpthụ  Tách nướcbằng cách lắng thô  Khử nướcbằng điệnápxoaychiều 30 – 40 kV  Tách muốitrộndầuvớinướcnóng  Phân loạixử lý kiềm, axit và đưavàochế biến
  187.  Chưng cất phân đoạn  Chưng cấtápsuấtthường 0  Đun nóng lên 320 – 325 C và đưavàtháp chưng  Dầulỏng từ trên xuống, hơinướctừ dướilên 0  Xăng lấyraởđỉnh (120 C) dùng cho động cơ 0  Xăng nặng (120 – 180 C) dùng cho dung môi sơn 0  Dầuhỏa (180 – 250 C) dùng cho máy kéo, nhiên liệu cho công nghiệp hóa chất 0  Mazut (275 C)
  188.  Chưng cất chân không  Áp suất60 mmHg 0  Đượcdầubôitrơn ở (250 – 350 C) 0  Phầncuối cùng là nhựa đường (350 C)  Chế biếnhóahọcdầumỏ  Quá trình chuyểnhóahóahọcdầumỏ từ chấtcó phân tử khối cao, cấutạophứctạpthànhcác sảnphẩmcóphântử khốithấp, cấutạo đơngiản gọi là quá trình cracking  Cracking nhiệt là quá trình phân hủynhờ nhiệt độ  Cracking xúc tác là nhờ xúc tác để thựchiện phản ứng phân hủy  Để tạoxăng chấtlượng cao người ta còn dùng phương pháp reforming hoặc hydrocracking
  189. 9.4.3 Chế biếnkhívàcặndầumỏ  Chế biếnkhí  Tách hơinướcbằng các chấthútnướcthể rắn hoặclỏng  Loại khí hydrosunfua và hợpchấtlưuhuỳnh khác bằng chấthấpphụ rắnvàlỏng  Tách etxăng khí (hydrocacbon dễ bay hơi) bằng ngưng tụ, hấpthụ, hấpphụ  Tách chất khí thành các hợpchất riêng biệthay nhóm các hợpchấtbằng hấpthụ chọnlọc  Chế biếncặndầumỏ  Cặndầu được hóa khí vớihỗnhợpoxy sạch và hơinước ở 1200 – 15000C, áp suất3 –5 MPa để thu CO và H2