TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT AXIT SUNFFURIC VÀ XỬ LÝ CÁC CHẤT THẢI ĐẶC TRƯNG

8/9/2019 TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT AXIT SUNFFURIC VÀ XỬ LÝ CÁC CHẤT THẢI ĐẶC TRƯNG

http://slidepdf.com/reader/full/tim-hieu-cong-nghe-san-xuat-axit-sunffuric-va-xu-ly-cac-chat 1/42

0

Trườ ng Đại học Bách Khoa Hà NộiViện KH- CN Môi trườ ng

-----------------------------

BÀÌ TẬP CHUYÊNĐỀ MÔN : CÁC QUÁ TRÌNH S Ả N XU Ấ T C Ơ B Ả N

TÊN CHUYÊNĐỀ:TÌM HI Ể U CÔNG NGH Ệ S Ả N XU Ấ T AXIT SUNFFURIC

VÀ X Ử LÝ CÁC CH Ấ T TH Ả I ĐẶ C TRƯ NG

Nhóm thự c hiệ n:- Nguyễn Đ ình Quân- Nguyễn Duy Nguyên- Nguyễn Thị Mùi- Nguyễn Đứ c Minh- Nguyễn Trung Dũng

Lớ p : Nghệ môi trườ ng- k51

Hà Nội , 11/2014

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON



1

GIỚ I THIỆUAxit sunfuric là một loại hóa chất đã đượ c biết đến từ lâu trong lịch sử

loài ngườ i từ thế kỉ thứ 9 bở i ngườ i đươ c coi làđã phát hiện ra chất này-nhàgiả kim thuật Zakariya al -Razi (Rhases))

Axit sunfuricđượ c sử dụng rộng rãi trong các ngành khác nhau củanền kinh tế quốc dân. Nó là sản phẩm quan trọng nhất của ngành côngnghiệp hóa học. Công nghệ sản xuất axit sunfuric, dođó, là phổ biến và rấtquan trọng trong nền sản xuất.

Trong chuyênđề này, chúng tôi xin dề cậpđến những vấnđề như sau :Ađặc tính của Axit sunfuric, tình hình sản suất trên thế giớ i và tại Việt Nam

{ do sinh viên: Nguyễn Đ ình Quân trình bày}B vấn đề sử dụng nguyên nhiên vật liệu và năng lượ ng của công

nghệ sản xuất{ do sinh viên: Nguyễn Duy Nguyên trình bày}C Công nghệ sản xuất Axit sunfuric{ do sinh viên: Nguyễn Thị Mùi trình bày}D. vấn đề về môi trườ ng của công nghệ sản xuất Axit sunfuric và

một số giải pháp giải quyết ô nhiễm{ do sinh viên: Nguyễn Đức Minh và Nguyễn Trung Dũng trình bày}Sauđây là nội dung chi tiết.





2

A ĐẶC ĐIỂM VÀ VAI TRÒ CỦA AXIT SUNFURICĐặc điểm:

H2SO4 là axit hoạt tình mạnh

chất lòng, không màu , có thể hoà tan trong nướ c theo bất kì tỉ lệ nào.Kết tinhở nhiệt độ lo,4500C, SôiỞ nhiệt độ 296,200CH2SO4 hòa tan SO3 gọi là oleum (20, 25, 30,35→ 65 % SO3). Thực tế

hay sản xuất oleum vì có thể tạo axit vớ i nồngđộ khác nhau.Vai trò:Hầu như mọi ngành sản xuất hóa học trên thế giớ i đều trực tiếp gián

tiếp sử dụng axit sunfuric. Chúng ta có thể bắt gặp sản xuất phânbón(supephotphat,amoniphotphat), thuốc trừ sâu, chất giặt rửa tổng hợ p,tơ sợ i hoá học,chất dẻo,sơ n màu,phẩm nhượ c,dượ c phẩm,chế biến dầu mỏ,v,v.....Có thể nói axit sunfuric của một quốc gia là một chỉ số tết về sức mạnhcông nghiệp của quốc giađó. Vai trò quan trọng đó đượ c thể hiện rất cụ thể thông qua tình hình sản xuất axit sunfuric trên thế giớ i và trong nướ c.

Tình hình x ản suấ t axit sunfuric trên th ế giớ i

Bở i những đặc tính quan trọng của axit sunfuric và nhu cầu lớ n củanền sản xuất công nghiệp hoá học mà sản xuất lượ ng axit này trên thế giớ ingày càng tăng. Dướ i đây là biểu đồ thể hiện sự gia tăngđó





3

Trongđó Mỹ đượ c coi là một trong những nướ c sản xuất axit sunfuriclớ n nhất trên thế giớ i. Đây làđồ thị về sản lượ ng axit sunfuric mà Mỹ đã sảnxuất ở những thập niên trướ c:

Theo Và Express, hiện nay Trung Quốc cũng đượ c coi là nướ c sảnxuất H2SO4 lớ n trên thế giớ i.Ở nướ c này phươ ng pháp sản xuất đi từ quặngpyrit là chủ yếu. Theo Hiệp hội axit Trung Quốc năm 2003 Trung Quốc đãvượ t Mỹ trở thànhđứng đầu thế giớ i về sản xuất axit sunfuric vớ i sản lượ ng33,7 triệu tấn. Sauđó đến năm 2004 sản lượ ngđã tăng lên 35 triệu tấn.

Trong những năm 1995-2005, tiêu thụ axit sunfuric trên thế giớ i đãtăng 29% bất chấp việc giảm 20% trong những năm 1988-1993.Theođánhgiá của các nhà chuyên môn thì tiêu thụ axit sunfuric trên thế giớ i sẽ tăngkhoảng 2,6 % trong giaiđoạn 2005 - 2010 nếu tình hình phát triển kinh tế trên thế giớ i vẫn ổn định như hiện nay. Các nướ c XHCNở Châu á vẫn là thị trườ ng chính,

chiếm khoảng 23% lượ ng tiêu thụ trên thế giớ i, tiếp theo là Mỹ tiêu thụ khoảng 20%. Các nướ c Ở Châu Phi, Trung và Nam Mỹ, Tây âu tiêu thụ khoảng 10 %. Trong năm 2005, cả thế giớ i tiêu thụ hết khoảng 190 triệu tần





4

axit sunfuric tươ ng đươ ng vớ i giá trị là 10 tỉ USD. Dướ i đây là : Biểu đồ tiêuthụ axit sunfuric trên thế giớ i trong năm 2005

Tình hình s ản xuấ t axit sunfuric trong n ướ cỞ Việt Nam axit sunfuric cũng đưọec sản xuất rất rộng rãiđể phục vụ

cho nền công nghiệp hoá học nướ c nhà. Có thể kể đến 3 công ty sản xuất axit

sunfuric lớ n trong nướ c (sô liệu lấy từ trang wed của Sở khoa học công nghệ Bến Tre),đó là:

Nhà máy Supephotphat Lâm Thao - Phú Th ọ: Sản xuấtH2so4 đi từ quặng pỷit phối trộn vớ i lưu huỳnh hoá lỏng nhập khẩu.

Chỉ bằng việc tahyđổi tỉ lệ phối trộn nguyên liệu kết hợ p cải tiến công nghệ đốt lò, nhà máyđã chế biến công nghệ cũ của Liên Xô thành dây chuyền sảnxuất H2SO4 chưa từng có, tận dụng nguồn nguyên liệu pyrit trong nướ c vàgiảm triệt để chất thải gây Ô nhiễm. Nhờ đó từ năm 1995 trở lại đây sảnlượ ng axit sunfuric luônđạt 360 tấn /ngày, bụi xỉ bay ra giảm xuống tớ i mứctiêu chuẩn và xỉ thải giảm từ 280 tấn xuống 80 tấn /ngày, thu hồi đượ c toànbộ lượ ng axit phải thải bỏ trướ c đây. Tại đây H2SO4 đượ c Sản xuất theophươ ng pháp tiếp xúc, chất xúc tácđể Oxi hóa SO2 thành SO3 là vanađi oxit.





5

Nhà máy Supe lân Long Thành - Bên Tre hàng năm sảnLượ ng H2so4đạt khoảng 80.000 tấn /năm vớ i nguyên liệu là quặng

sulfua sắt, sản xuất theo phươ ng pháp tiếp xúc (chất xúc tác là V2O5). Theobáo cáo của công ty Phân bón miền Nam, mặc dù giá lưu huỳnh nguyên liệutăng mạnh nhưng để đápứng nhu cầu tăng đột hiến, Nhà máy SupephotphatLong Thành thuộc Công ty vẫn đẩy mạnh sản xuất axit sunfuric ngay từ những ngàyđầu năm. Tínhđến 25/1/2008 nhà máyđã sản xuất gần 7000 tấnaxit sunfuric,đạt trên 10% kế hoạch cả năm và tăng gấp trên 3 lần so vớ icùng kỳ năm 2007.

Nhà máy hóa ch ấ t Tân Bình sản xuất H2SO4 kỹ thuật đi

Từ nguyên liệu lưu huỳnh theo phươ ng pháp tiếp xúc. H2SO4 tinhkhiết đượ c sản xuất bằng cách chưng cất H2SO4 kỹ thuật

.Ngày 12/6/2008 trang www.vinachem.com.vàđã viết: Theo báo cáo củaBan Kế hoạch - Kinh doanh Tổng Công ty Hoá chất Việt Nam (TCT HCVN),để đápứngđủ axit cho sản xuất phân lân và nhu cầu thị trườ ng, từ đầu năm đến naycácđơ n vị sản xuất vẫn đảm bảo tết tiến độ sản xuất axit sunfuric trên cơ sở vận hành thiết bị cao tải, chuẩn bị đủ nguyên liệu (lưu huỳnh) cho sản xuất.

Trong thờ i gian qua giá lưu huỳnhđã tăng caođột biến, lên mức 700-800USD/tấn đã trực tiếp tácđộng mạnh đến giá thành sản phẩm axit,điều nàylàm các1 nhà sản xuất gặp rất nhiều khó khăn về vốn, về hạch toán sản xuất,nhất là khi axitđượ c sử dụng trong sản xuất phân lân, sẽ làm đội giá sảnphẩm phân lân trong bối cảnh phân bón phải thực hiện bìnhổn giá theo chỉ dạo chung. Ngoài ra, giá thành axit cao cũng sẽ ảnh hưở ng đến các ngànhkhác như sản xuất ắc quy chì, sản xuất phèn nhôm và nhiều sản phẩm khác.

Tínhđến 5/6/2008, bađơ n vị sản xuất axit sunfuric của TCTđã thựchiện đượ c sản lượ ng axit tươ ng đươ ng 47 % kế hoạch cả năm, tăng 20,5 %so vớ i cùng kỳ năm 2007. Trongđó trên 80 %đượ c sử dụng trong sản xuấtphân bón. Lượ ng axit thươ ng phẩm cũng đạt trên 47 % kế hoạch cả năm,tăng gần 8 % so vớ i cùng kỳ năm 2007.





6

SƠ LƯỢ C VỀ CÁC CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC

Có 2 phươ ng pháp:- Phươ ng pháp tiếp xúc: dùng V2O5 hoặc K2O làm xúc tác- Phươ ng pháp tháp: Dùng Nọ làm xúc tác, xảy ra trong thápđệm- Phươ ng pháp tiếp xúc cho nồng độ axit cao (98 - 99%), tuy nhiên chi

phí cao.Trong phươ ng pháp tiếp xúc bao gồm: phươ ng pháp tiếp xúcđơ n vàtiếp xúc kép. Ngày nay trên thế giớ i và trong nướ c sử dụng chủ yếu phươ ngpháp tiếp xúc kép vớ i xúc tác là V2O5

- Phươ ng pháp tháp: Chi phíđầu tư đơ n giản nhưng nồng độ axit chỉ đạt 70-75 %. Phươ ng pháp này chỉ đượ c dùng trong trườ ng hợ p sản xuấthỗn hợ p axit sunfuric và nitric.

Dù đi từ nguồn nguyên liệu nào thì quá trình sản xuất H2so4 Cũngtiến hành theo 4 giaiđoạn chính:

-Tạo SO2 bằng cáchđốt nhiên liệu chứa STinh chế khí (làm sạch tạp chất có trong khí)

-Chuyển hóa SO2 thành SO3 -Hấp thụ SO3 bằng H2O → tạo H2SO4 B .ĐẶC ĐIỂM SỬ DỤNG NGHUYÊN NHIÊN VẬTT LIỆU VÀ

NĂNG LƯỢ NG TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC.1. Nguyên li ệu

+) Nguyên liệu đê sản xuất axit sunfuric rất phong phú bao gồm lưuhuỳnh và các hợ p chất của nó. Theo thống kê, sản lươ ng axit sunfuric trênthế giớ i đượ c sản xuất từ các nguồn nguyên liệu như sau:

- lưu huỳnh nguyên chất- Quặng pirit FeS2, chứa 30-50% S, lẫn nhiều tạp chất và thành phần khác.- các nguồn chất thảit chứa S (các nguồn khí thải như H2S, SO2, axit

sunfuric thải.)





7

- Thạch cao.a) Lư u hu ỳnh nguyên ch ấ t:

- S là một trong những nguyên tố có nhiều trong tự nhiên. S chiếm 0,1%khối lượ ng vỏ tráiđất. Sđượ c đánh giá là một nguyên tố quan trọng nhất vàcó nhiềuứng dụng trong công nghiệp. Sđượ c sử dụng chủ yếu trong cácnghành công nghiệp sản xuất axit sunfuric (chiếm khoảng 50% tổng lượ ng Ssnả xuất ra), trong công nghiệp chiếm khoảng 10 -15% tổng lượ ng S sản xuấtra ).

- Trong tự nhiên lưu huỳnh dạngđơ n chất có thể tìm thấyở gần cácsuối nướ c nóng và các khu vực núi lửa tại nhiều nơ i trên thế giớ i, đặc biệt là

dọc theo vànhđau lử Thái Bình Dươ ng. Các nguồn phổ biến này là cơ sở cho têngọi truyển thống “brimstore” do lưu huỳnh có thể tìm thấyở gần các miệng núilửa. Các trầm tích núi lửa hiện đượ c khai thác tại Idonesia, Chile và Nhật Bản.

- Các mỏ đáng kể của lưu huỳnh cũ tồn tại trong các mỏ muối dọc theobờ biển thuộc vịnh Mêxicô và trong các evaporitở đông Âu và Tây Á. Luehuỳnh trong các mỏ nàyđượ c cho là cóđượ c nhờ hoạt động của các vi khuẩnkỵ đối vớ i các khoáng chất sunfatđặc biệt là thạc cao. Các mỏ này là nền tẳng

của sản xuất lưu huỳnh công nghiệp tại Hoa Kỳ , Ba Lan, Nga, Turkmenistan.Lưu huỳnh thuđượ c từ dầu mỏ, khíđốt và cát dầu athbascađã trở thànhnguồn cung cấp lớ n trên thị trườ ng vớ i các kho dự trữ lớ n dọc theo Alberta.

Trong công nghệsản xuất axit sunfuric chất xúc tácđóng vi trò rất quantrọng trong giaiđoạn chuyển hoá SO2 thành SO3, các chất xúc tác trong quatrình oxi hoá SO2 có thể chia thành hai nóm.

- Nhóm I là các xúc tác chứa platin gồm platin là cấu tử hoạt tínhđượ cmang trên các chất mang nư amiăng, silicagen và một số chất khác.

- Nhóm thứ II bao gồm các oxit kim loạiTrong lịch sử của công nghệ sản xuất axit sunfuric,đầu tiên phổ biến

là dùng súc tác chứa platin, sauđó dùng xúc tác oxit . Trong mấy chục nămgần đây, trên thế giớ i cũng như ở nướ c ta xúc tácđượ c dùng phổ biến nhất là





8

vanađiôxit (V2O5) cùng vớ i một số phụ gia có tác dụng làm tăngđộ bền cơ học như Al2O3, SiO2, K2O, CaO, các chất phụ gia có tác dụng làm tăngđộ bền cơ học, nâng cao hoạt tính của chất xúc tác, ít bị ngộ độc bở i các tạpchất. Xúc tác platin có hoạt độ cao nhất , trên xúc tác ít bị này xảy ra phảnứng ô xi hoá SO2 diễn ra ngayở nhịêt dộ 400độ C. Xúc tác chứa Vanađiôxitchiêma vị trí thứ hai, còn trên xúc tác Fe2O3 phảnứng này chỉ fiễn raở nhiệtđộ 600độ C. Mức độ dễ bị ngộ độc bở i asen ôxit As2O3 cũng theo trật tự trên

2. Đặc điểm sủ dụng nghuyên liệu:Mặc dùđi từ nhiều loại nghuyên liệu khác nahuđể sản xuất axit

sunfuric nhưng chúngđề cóđiểm chung lagđốt nguyên liệu để tạo ra SO2.

Trướ c khiđốt phải trải qua giaiđoạn gai công cơ , nhiên tuỳ theođạngnguyên.

- S trướ c khiđưa và lòđốt phải đập nhỏ nấu chày, lọc để loại bỏ tạpchất . Sở dướ i dạng lỏngđượ c không khí nénđưa voà lòđốt sẽ hoá hơ i và vàcháyở đâuy thuđượ c So2 đạt tớ i 16% .

Quặng pirit thông thườ ng có khích thướ c 50-200mm vì vậy mà phảitrải qua các công doạn dập, nghiền, sàngđề óc kích thuớ c nhất định (tuỳ

thuộc và loại lò) vi dụ trong lòđốt tầng sôi ngườ i ta càn loại bỏ các hạt quặngcó kích thướ c lớ n hơ n 3mm, hạn chế các hạt quặng có kichd thướ c nhỏ hơ n44x10-3mm. Bở i vì những hạt quá to hay qua nhỏ đề ảnh hưở ngđến bụi xỉ pirit cuốn theo khí lò trong qua trìnhđôt nguyên liệu do tất cả các hạt rắn cótốc độ tớ i hạt nhỏ hơ n hợ c bằng tốc độ làm việc của khíđều bị cuốn theo khílò vào hệ thống sản xuất phía sau khiến chúng ta phải sử lý khí So2 thuđượ c.Mặt khác, quặng có kích thướ c quá nhỏ quá dê bị kêt kối ở nhiệy độ cao.

- Quặng tuyển nổi phải sấu sơ bộ để giảm hàm lượ ngẩm.- Thạch cao cũngđập nghiền, sàngđể có kích thướ c nhất định.-Ở Việt Namđể điều chế lưu huỳnh, nguêoì tađi từ quặng S thiên

nhiên chưa khoảng 15-20% S hoặc tách các hợ p chất từ khí thải của các nghànhcông nghiệp luyện kim màu, gia công dầu mỏ, khí thiên nhiên, khí dầu mỏ.





9

bị Quặ ng pirit;:Có 3 loại quặng pirit thườ ng dùngđể sản xuất axit sunfuric là:+ Pirit tuyển nổi: Trong quá trìnhđem luyện đồng thườ ng dùng

phươ ng pháp tuyển nổi để làm giàuđồng của quặng lên khoảng 15-20%đồng của quặng gọi là tinh quặng đồng). Phần bã thải ra của quá trình tuyểnnổi chứa khoảng 32-40% S gọi là quặng pirit tuyển nổi.

+ Pirit lẫn than: Thanđá ở 1 số mỏ có lẫn cả quặng pirit, có loại chứatớ i 3-5 % S làm giảm chất lượ ng của than. Vì vậy, phải loại bỏ cục than có lẫnpirit. Phần than cục loại bỏ này chứa tớ i 33-42 % S và 12-18 % C gọi là giựt lẫnthan.Ở miền bắc nướ c ta, mỏ than Na Dươ ng (Lạng Sơ n) than chứa nhiều S (có

mẫu tớ i 6-8% S). Việc nghiên cứu táchđượ c S khỏi than có ý ngh ĩ a kinh tế k ĩ thuật rất lớ n vì tăngđượ c chất lượ ng than,đảm bảo an toàn,đồng thờ i tận dụngđượ c S.

+ Pirit thườ ng: thành phần chủ yếu là FeS2 chưa khoảng 53,44% S và46,56 % Fe. Trong quặng có lẫn nhiều tạp chất của các hợ p chất của đồng,chì, kẽm, ni ken, bạc, vàng, coban, selen, telen, silic, các muối cacbonat,

sanfat can xi, magie. Vì vậy hàm lượ ng thực tế của S daođộng trong khoảngtừ 30-52 %. Ở miền bắc nướ c ta mớ i chỉ phát hiện một số mỏ pirit nhưng nóichung hàm lượ ng S thấp (khoảng 20-30 % S), trữ lượ ng nhỏ.

-Mỏ sắt Nà Lũng thuộc địa phận xã Duyệt Trung, thị xã Cao Bằng trữ lượ ng khoáng sản hiện tại còn hơ n 8 triệu tấn vớ i hàm lượ ng gần 60 % Fe,khoảng 30% S.

-Mỏ đồng Sin Quyên thuộc xã Bản Vượ c và Cốc Mỳ, huyện Bát Xát,tỉnh Lào Cai. Theo thiết kế, mỏ có công suất khai thác 1,1-1,2 triệu tấnquặng nguyên khai/ năm. Công suất thiết kế nhà máy luyện đồng công tyđồng Lào Cai) 41.738 tấn tinh quặng, hàm lượ ng 25% Cu/năm để sản xuất1000tấn Cu hàm lượ ng 99,95 % cùng các sản phẩm khác như vàng, bạc, tinhquặng sắt, tinh quặng pirit





10

- Mỏ kẽm chì chợ Điền: thuộc các xã Bản Thi, Quảng Bạch vàĐồngLạc, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Cạn. Sản lượ ng khai thác hàng năm khoảng50000 tấn quặng ôxit và 40000 tấn quặng pirit. Trữ lượ ng còn lại đến đầunăm 2004: quặng ôxit 0,88 triệu tấn, quặng pirit 0,513 triệu tấn

- Mỏ kẽm chì Lang Hich: thuộc xã Tân Long, huyện Đồng Hỷ, tìnhThái Nguyên, sản lượ ng khai thácđạt trung bình 15000 tấn quặng/ năm. Trữ lượ ng còn lại đến đầu năm 2004: quặng ôxit 227.267 tấn, quặng pirit 37.600tấn.

- Mỏ piritỞ huyện Ba Vì, tỉnh Hà Tây (nay thuộc địa phận Hà Nội). Các

thân quặng pirit nằm trong tập đá vụn núi lửa của hệ tầng tuổi pecmi- Triat.Quặng có nguồn gốc nhiệt dịch, liên quan mật thiết đến các hoạt động phuntrào trung tính và axit. Các than quặng có cấu tạo rất phức tạp, chất lượ ng vàbề dày biến đổi theođườ ng phươ ng và hướ ng dốc. Quặng có hàm lượ ng S từ 4-20 % , trữ lượ ng theođánh giá tìm kiếm khoảng chục triệu tấn

c) Các ngu ồn chấ t thải chứ a S:

- Khí lò luyện kim màu: Khí lò trong quá trìnhđốt các kim loại màu

như quặng đồng, chì, thiếc, kẽm có chứa nhiều SO2. Đây là một nguyên liệurẻ tiền để sản xuất axit sunfuric vì cứ sản xuất 1 tấn đồng có thể thuđượ c 7,3tấn SO2 mà không cần lòđốt.

- Khí hydrosunfua(H2s): Trong quá trình cốc hoá than khoảng 50%tổng lượ ng S có trong khí than sẽ đi theo khí cốc, chủ yếu ở dạng H2S(Chiếm khoảng 95 % ). Lượ ng H2S trong khí cốc hàng năm trên thế giớ i cóthể lên tớ i hang triệu tấn. Việc thu hồi lượ ng H2S này không những có ýngh ĩ a về kinh tế mà còn có ý ngh ĩ a về mặt vệ sinh môi trườ ng.

- Khói lò: Hàng năm trên thế giớ i đất hàng tỷ tấn than, trongđó khóilò đã thải vào khí quyển hàng chục triệu tấn S. Đây cũng là nguồn nguyênliệu đáng kể để sản xuất axit sunfuric.





11

- Axit sunfuric thải: Sau khi dùng axit sunfuric làm tác nhân hútnướ c,tinh chế dầu mỏ, sunfua hoá các hợ p chất hữu cơ sẽ thuđượ c chất thảichứa nhiều H2SO4 (20→ 50%). việc thu hồi axit sunfuric này cũng có ý ngh ĩ arất lớ n về mặt kinh tế và bảo vệ môi trườ ng.

d) Thạch cao:

Đây là một nguồn nguyên liệu phong phúđể sản xuất axit sunfuric vìnhiều nướ c trên thế giớ i có mỏ thạch cao ( CaSO412H2o hoặc caso4)' Ngoàira quá trình sản xuất axit photphỏic, supe phophat kep cũng thải ra một lượ ng lớ nCaSO4. Thông thườ ng từ từ thạch cao ngườ i ta sản xuất liên hơ n cả axitsunfuric và xi măng.

3. Nhiên liệu và nă ng l ượ ng:a) Than.- Trên lãnh thổ Việt Nam thanđượ c phân hố theo khu vực:+Bể than atraxit Quảng Ninh nằm về phíaĐông Bắc Việt Nam, kéo

dài từ Phả Lại quaĐông Triều đến Hòn Gai- Cẩm Phả - Mông Dươ ng- Cái

Bầu- Vạn Hoa dài khoảng 130 Km, rộng từ 10đến 30 Km, có tổng trữ lượ ng

khoảng 10,5 tỉ tấn trongđó: tínhđến mức cao -300m là 3,5 tỉ tấn đã đượ c tìmkiếm thămdò tươ ngđối chi tiết, làđối tượ ng cho thiết kế và khai thác hiện nay, tínhđếnmức cao -1000m có trữ lượ ng dự báo khoảng 7 tỉ tấn đangđượ c đầu tư tìmkiếm thăm dò. Than Antraxit Quảng Ninh có chất lượ ng tốt, phân bố gần cáccảng biển, đầu mối giao thông... rất thuận lợ i cho khai thác và tiêu thụ sảnphẩm.

+Bể thanđồng bằng sông Hồng : nằm trọn trong vùngđồng bằng châu thổ sông Hồng, cóđỉnh là Việt Trì và cạnhđáy làđườ ng bờ hiển kéo dài từ Ninh Bìnhđến Hải Phòng, thuộc các tỉnh thành phố: Thía Bình, Hải Dươ ng,Hưng Yên, Hải Phòng, Bắc Ninh, Bắc Giang, Hà Nội, Sơ n Tây, Hà Nam,Phủ Lý, Phúc Yên, V nít Yên và dự kiến còn kéo dài ra vùng thềm lục địa





12

của biển Đông Việt Nam... Vớ i diện tích khoảng 3500 Km2, vớ i tổng trữ lượ ng dự báo khoảng 210 tỷ tấn. Khu vực Khoái Châu vớ i diện tích 80Km2đã đượ c tìm kiếm thăm dò vớ i trữ lượ ng khoảng 1,5 tỷ tấn, trongđó khu vựcBinh Minh, vớ i diện tích 25Km2 dãđượ c thăm dò sơ bộ vớ i trữ lượ ng 500triệu tấn hiện đang dượ c tập trung nghiên cứu công nghệ khai thácđể mở mỏ đầu tiên. Các vỉa than thườ ngđượ c phân bố ở độ sâu -100

+ Các mỏ than vùng nội địa: Có trữ lượ ng khoảng 400 triệu tấn, phânbố ở nhiều tỉnh, gồm nhiều chủng loại than: Than nâu lửa dài mỏ than Na Dươ ng,mỏ thanĐồng Giao); than hán Antraxit ( mỏ than Núi Hồng, mỏ than Khánh

Hoà, mỏ than Nông Sơ n); than mỡ ( mỏ than Làng Cẩm, mỏ than Phấn Mẽ,mỏ than Khe Bô)..., có nhiều mỏ than hiện đangđượ c khai thác.+ Các mỏ than bùn : Phân hố ở hầu khắp 3 miền : Bắc, Trung, Nam của ViệtNam, nhưng chủ yếu tập trungở miền Nam Việt Nam,đây là loại than cóđộ trơ cao, nhiệt lượ ng thấp,ở một số khu vực có thể khai thác làm nhiên liệu,còn lại chủ yếu sẽ đượ c sử dụng làm phân bón phục vụ nông nghiệp. Tổngtrữ lượ ng than bùn trong cả nướ c dự kiến có khoảng 7 tỉ mét khối.

CÁC SỐ LIỆU NỔI BẬT (Tr. Tấn)Năm THAN

NGUYÊN KHAITHAN THỤ THAN XUẤT

KHẨU2001 14.6 13.0 4.22002 17.1 14.8 5.522003 20.0 18.8 6.52004 27.3 24.7 10.52005 34.9 30.2 14.72006DK 10.1 36.9 21.3

- Than là nguồn nhiên liệu chính cung cấp nhiệt trong suất quá trìnhsản xuất axit sunfuric nhất là trong lòđất nguyên liệu vì có trữ lượ ng lớ n,





13

nhiệt trị cao, giá thành rẻ so vớ i các chất đất khác. Nhiệt cóảnh hưở ng rấtlớ n trong quá trìnhđất quặng pirit. Nhiệt độ càng cao quá trình cháy xảy racàng nhanh nhưng không thể tăng nhiệt độ một cách tuỳ ý như vậy sẽ gâynên hiện tượ ngk ế t khố i của nguyên li ệu làm r ệt tốc độ của quá trình và dẫnđến tắc lò ngừng sản xuất. Mặt khác nhiệt độ tăng cao sẽ làm làmđộ bền củalý do vậy ngườ i ta thườ ng duy trì nhiệt độ của quá trìnhđất giựt từ 600 - 800độ C vượ t quá giớ i hạn nàyđều không có lợ i.

b) Lượ ng ôxy thổi vào lò:ôxy thổi vào lò càng nhiều tốc độ quá trình cháy của quặng pirit càng

nhanh, nhiệt của quá trình toả ra càng lớ n dẫn đến nhiệt độ của lòđất tăngcao vượ t quá nhiệt độ thích hợ p. Mặt khác ôxy quá dư thừa sẽ làm giảmnhiệt độ lò do tiêu tốn nhiệt cho quá trìnhđất nóng không khí (O2 và N2) vàsẽ pha loãng hàm lượ ng SO2 dướ i 7 %. Điều này không có lợ i cho quá trìnhÔ xi hoá SO2 thành SO3. ở giaiđoạn tiếp theo.

Trong thực tế, ngườ i ta cũng phải khống chế ôxy vào lò sau quá trìnhcháy còn dư lại khoảng 11% trong hỗn hợ p khí ra khỏi lòđốt đủ ôxy dùngđể

Ô xy hoá SO2 thành SO3ở giaiđoạn tiếp theoNgày nay ngườ i ta bắt đầu sử dụng không khí giàu oxiđể đốt

cháy quặng pirit. làm như vậy hỗn hợ p khi thuđưovj có hamg lượ ng SO2 caovà chứa khí nitơ .

c) ĐiệnTrong quá trình sản xuất axit sunfuricđiện đượ c dùngđể vận hành

máymóc, thiết bị hoạt động.

d) Nướ c:Nướ c đượ c sử dụng trong quá trình hấp thụ SO3 làm lạnh dung dịch

tướ i tuần hoàn trong tháp hấp thụ





14

C CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC

Để tìm hiểu đượ c công nghệ sản xuất axit sunfuaric, trướ c hết chúngta đề cập tớ i một số tính chất hoá họe cơ bản nhất của axit sunfurie vớ i mụcđích chọn đượ c vật liệu thích hợ p chế tạo thiết bị sản xuất, bảo quản và vậnchuyển nó?

- Axit sunfuric khan là chất lỏng không màu, sánh ( khối lượ ng riêngở 200c là 1,8305 gam/cm3), kết tinhở 10,370C.Ở áp suất thườ ng nó sôiỞ 296,2 -Trong hoá học axit sunfuricđịnh xem là hợ p chất của anhydrit sunfuric vớ i nướ c.

Công thức hoá học: SO3H2O.- Trong kỹ thuật: hỗn hợ p theo tỷ lệ bất kỳ của SO3 vớ i H2O đều gọi là

axit sunfuric.+ Nếu tỷ lệ SO3 /H2O < 1 ngườ i ta gọi là dung dịch axit sunfuric. Tỷ lệ

SO3 /H2O > 1 gọi là dung dịch của SO3 trong axit sunfuric hay oleum hoặcaxit sunfuric bốc khói.

- Mặc dù có các phươ ng pháp khác nhauđể sản xuất axit sunfuric tuy

nhiên chúng cóđiểm chung làđều có 5giaiđoạn chính:

+ Đốt nguyên liệu sản xuất SO2 + Tinh chế khí SO2.+ O Xy hoá SO2 thành SO3.+ Hấp thụ SO3 để tạo thành H2SO4.





15

Bở i vậy Công nghệ mà chúng tôi trình bày7ở đây cũng đượ c chiathành 4 giaiđoạn chính như trên.Chúng ta có thể tham khảo sơ do công nghệ củaphân xưở ng sản xuất H2SO4 Của nhà máy supe photphat LONG THÀNH

I Chuẩn bị nguyên,nhiên vật liệu:Nguyên liệu sản xuất axit sunfuricđã đượ c trình bàyở trên,phân

nguyên nhiên vật liệu sản xuất axit.ở đây chúng tôi sẽ đề cập chi tiết hơ n về công việc chuẩn bị nguyên,nhiên vật liệu.

1.Nguyên liệu:-Nguyên liệu đượ c nghiền nhỏ để có kích thướ c nhất định,sàng lọc, để

đưa qua các lòđốt.

- Để quá trìnhđốt nguyên liệu đỡ tốn nhiệt,ta cần lọc bụi ngay từ giaiđoạn này,dù sau giaiđoạn này vẫn cần phải lọc bụi thêm nữa.

- Quặng phải đượ c sấy khôđể giảm hàm lượ ngẩm,để tránh tổn thấtnhiệt trong quá trìnhđốt nguyên liệu.

2.Nhiên liệu:Vì quá trình sản xuất axit sunfuric cần tiêu tốn một lượ ng nhiệt khá

lớ n nên cần cung cấp nhiệt trong hầu hết các giaiđoạn của quá trình sản

xuất,dođó cần có nguồn cung cấp nhiệt,màở đây chủ yếu sử dụng thanđốt.-Các nguồn nhiên liệu chứa O2 là rất cần thiết,bở i trong giaiđoạn đốt

nguyên liệu cần nhiều O2:II) Dốt nguyên liệu sản xuất SO2:-Đối vớ i các nguồn nguyên liệu có sẵn SO2 thì ta chuyển ngay qua giai

đoạn tinh chế khí SO2(sẽ đượ c nóiở phần sau).-Đối vớ i các nguồn nguyên liệu thô sơ ,là hợ p chất của SO2 thì cần qua

giaiđoạn đốt để tạo ra SO2.-các nguồn nguyên liệu chứa S,quặng pirit,.. . .là những nguồn nguyên

liệu đượ c sử dụng chủ yếu trong quá hành sản xuất axit sunfuric;ngoài ra cũng córất nhiều nguồn koasc,trongđó phải keđến axit sunfuric dư thừa trong các quátrình trướ c.





16

3.1- Các phảnứng hoá học trong quá trìnhđất nguyên liệu:Đối vớ i quặng py rit:4 FeS2 + 11 0z -----> Fe2O3 + 8 SO2 + Q2 FeS2 --------> 2 FeS+ S2.(nhiệt độ vào khoảng 5000c).S2+ 2 O2----'> 2 SO2 4 FeS+ 7 O2 --------> 2 Fe2O3+ 4 SO2 Hoặc 3 FeS +5 O2 ---------> Fe3O4 + 3 SO2 - Quá trình cháy của quặng không những chỉ xảy ra giữa pyrit và Oxymà còn xảy ra giữa các pha rắn :FeS2 + 16 Fe2O3 = 11 Fe3O4 + 2 SO2

FeS+ 10 Fe2O3 = 7 Fe3O4 + SO2 FeS2 + 5 Fe3o4 : 16 FeO+ 2 SO2 FeS+ 3 Fe3O4 = 10 FeO+ SO2

Đôí vớ i Pyrit lẫn than có thêm phảnứng : C + O2 = CO2 Phản ứng trên sẽ cung cấp thêm một phần nhiệt lượ ng cần thiết cho

quátrìnhđất nguyên liệu.Đối vớ i thạch cao :CaSO4 = CaO+ SO2 (phảnứng diễn raở 1400 - 1500độC).Khi có C, SiO2; Al2O3; Fe2O3 .... nhiệt độ của phản ứng trên giảm

xuống2 CaSO4 + C = 2 CaO+ 2 SO2 + CO2 S + O2 = SO2 2 H2S + 3 O2 = 2 so2+ 2H2OThông thườ ng thành phần của khí lò bao gồm SO2' o2 'N2" hơ i nướ c

và một số tạp chất khác như: bụi, SO3; AS2O3; SeO2; HF; S F4....





17

3.2- Các loại lòđất thườ ng dùng:Ngày nay công nghệ sản xuất axit sunfuric có nhiều loại lò dùngđất

nguyên liệu như: lò nhiều tầng, lòđất quặng bột, lò lớ p sôi, lò xyclon; lò dệtlưu huỳnh loại nằm ngang, loại đứng), lò dệt hyđrosunfua H2S . .

Do giớ i hạn bài viết chúng tôi trình bày loại vi để đất nguyên liệu. Bở ivì thiết bị lớ p sôi có nhiều ưu điểm nổi bật và ngày càngđượ c sử dụng rộngrãi không chỉ trong công nghệ sản xuất axit sunfuric mà còn trong các ngànhkhác như: luyện kim, gia công dầu mỏ, thực phẩm, y học, năng lượ ng hạtnhân. . .

+ Theo báo cáođề tài nghiên cứu khoa học công nghệ cấp nhà nướ c

KC- 06-06 chúng ta có bảng cân bằng vật liệu cho 1 tấn quặng py rit hàmlượ ng 33% lưu huỳnh đối vớ i lò lớ p sôi (dựa trên tính toán tí thuyết) như sau:

Lượ ng vào Lượ ng rathông số trọng

lượ ng (kg)thể tích m3

/tấnthông số trọng

lượ ng (kg)thể tíchm3 /tấn

Quặng 100 Xỉ 750,8

Quặng khô 940 KHí lò 2821,35 199Quặngẩm 60 Khí SO2 638,4 223,4không khí 2571,5 2010,27 Khí SO3 6,8 1,9không khí khô 2526 1953,67 O2 141,4 99hơ i nướ c 45,5 56,6 N2 19229,25 1543,4

Hơ i nướ c 105,5 131,3tổng 3571,5 3572,15

Nhịêt lượ ng cần thiết cho quá trìnhđốt





18

Lưu huỳnh 33% Lưu huỳnh 35%Nhiệt vật lý của quặng (Kcal/h) 12729,2 12729,2Nhiệt củaẩm trong quặng (Kcal/h) 6250 6250Nhiệt của không khí trong quặng (Kcal/h) 6285,4 66887Nhiệt củaẩm trong quặng khí (Kcal/h) 2114,2 2249,7Nhiệt toả ra khí khíđốt (Kcal/h) 4266670 4533337tổng lượ ng nhiệt cần cung cấp (Kcal/h) 4350620,8 4621453

Cấu tạo lò lớ p sôi (hình 2) gồm 1 hình trụ bằng thép, bên trong lót vật liệu

chịu lửa.Ở phần dướ i của lò đặt 1 bảng để phân phối không khíđều trêntoàn tiết diện của nó. Quặng dượ c đưa vào buồng nạp. Không khí qua các lỗ ở ghiống thổi quặng vào lò. Không khí chính qua các mũ gió trên bảng phânphối khí giữ cho lớ p quặngở trạng thái sôi.Để quặng cháy triệt để, ngườ i tabổ xung không khí vào trên lớ p sôi (khoảng 20 % tổng lượ ng không khí).ống tháo sỉ đặt ở ngang mức lớ p sôi. Tốc độ không khí qua lỗ mũ gió khoảng8- 10 m/s. Tổng diện tích lỗ của tất cả các mũi gió chỉ chiếm chừng 2% diện

tích bảng phân phối khí. Khiđất quặng tuyển nổi, tốc độ khí trong lò 1-1,1m/s, cườ ng độ lò 8-10 tấn quặng 45% lưu huỳnh/m2 /ngày. Nếu đất quặngpyrit thì tốc độ khí lớ n hơ n (l,9-2 m/s) và dođó cườ ng độ lò cũng cao hơ n(16- 20 tấn quặng/m2 /ngày).

Lò lớ p sôi cóưu điểm :+ Đất đượ c các quặng nghèo lưu huỳnh nhưng hiệu suất tạo .ra SO2 vẫn+ Cấu tạo thiết bị tươ ngđối đơ n giản dễ cơ khí hoá và tự động hoá.

+ Hệ số truyền nhiệt, dẫn nhiệt từ lớ p sôiđến bề mặt trao nhiệt rất lớ n.+ Trở lực của lớ p sôi không lớ n lắm và trong giớ i hạn tồn tại lớ p sôi thìkhông phụ thuộc vào tốc khí.Tuy nhiên nó có một số nhượ c điểm:+ Hàm lượ ng bụi trong khí ra rất lớ n cho nên phải có thiết bị để xử lý





19

bụi trong SO2 tạo ra.Dướ i đây là bảng lượ ng bụi cuốn theo khí lòđối vớ i lưu huỳnh 33 %

Bảng 3

Uop(m/s) 0.885 0,9 1,02 1,08 1,14Rt(kh/s) 0,2124 0,26 0,392 0,343 0,506Cp(%) 18,5 22,4 33,82 37,41 43,6

Trongđó:

Lượ ng quặng vào lò : Fo =l,16kg/s.Kích thướ c trung hình của hạt: Dp = 84x 10-3 mmUoP: tốc độlàm việc của khíRt: khối lượ ng bụi .

Cp: phần trăm bụi cuốn theo khí lò+ Thành lò vùng lớ p sôi bị bào mòn rất mạnh cho nên phải thườ ng

xuyên kiểm tra và bảo dưỡ ng.

Do có nhiều ưu điểm nổi bật nên lò lớ p sôiđang dần thay thế loại cơ khí và tiếp tục đượ c nghiên cứu để có năng suất cao hơ n và nhiều tínhưuviệt hơ .

Dướ i đây là chỉ tiêu làm việc của một lò lớ p sôiđối vớ i các hạt có kíchthướ c khác nhau (đượ c tính toán dựa trên lý thuyết).

Bảng 4Dp(10-6m) 69 84 155 247 382 474-500Ùm(m/s) 0,002 0,0044 0.015 0,047 0,08 0,143Ut(m/s) 0,84 1,02 1.91 4,14 4,65 6,09Uop(m/s) 0,9 0,9 0.9 0,95 1,14 1,3





20

dT(m/s) 0,1 0,1 0.1 0,1 0,11 0,13Ub(m/s) 1,6 1,6 1,6 1,5 1,8 1,96H(m/s) 1,14 1,14 1,13 1,14 1,24 1,22

Dp: kích thướ c trung bình của tập hợ p hạt.Umf: tốc độ sôi tối thiểu .

Ut: tốc độ tớ i hạn của hạt rắn.Uop: tốc độ làm việc của khí.d T : Đươ ng kính trung bình cua bọt khí trong lớ p sôi.Ub : tốc độ nâng của bọt khí.

H: chiều cao lớ p sôi cho các mẫu nguyên liệu

sử dụng xỉ và nhiệt:Khiđất quặngơ i rít thải ra một lượ ng xỉ khá lớ n (khoảng 70 % lượ ng

quặng khô) vớ i thành phần chủ yếu là sắt oxit, ngoài ra còn có một số kimloại màu và quí như: Cu, Co , Zn , Au , Ag , Ta. . . .Đây là nguồn nguyênliệu quí cho ngành công nghiệp luyện kim.

- Nếu sử dụng tổng hợ p đượ c xỉ thì cứ 1000 tấn xỉ có thể thuđượ c 800 tấntinh quặng sắt (vớ i hàm lượ ng 55- 63 % Fe); 3,3 - 4 tấn đồng; 3,3 - 4,3 tấnkẽm; 0,8-1 kg vàng; 10 kg bạc, 80 kg coban; 70 tấn natri sunfat...

- Lượ ng nhiệt toả ra khiđất nguyên liệu chiếm từ 52 - 65 % tổnglượ ng nhiệt. Chúng ta có thể tận dụng lượ ng nàyđể sản xuất điện tự cungcấp cho nhà máy (tínhđến hiệu suất nhiệt của nhà máyđiện) hoặc nhà máysản xuất có thể trở thành nơ i cung cấp năng lượ ng.

III. Tinh chế khí SO2 I, Sơ lượ c Về quá trình tinh chế khí:- Đối vớ i sơ đồ cổ điển của quá trình sản xuất axit sunfuric theo

phươ ng pháp tiếp xúc:





21

+ Khí lò từ lòđất quặngđượ c làm nguội trong nồi hơ i, tách bụi trongxyclon, lọc điện khô có nhiệt độ 300-4000C di vào côngđoạn làm sạch

khíđể tách các tạp chất có hại đối vớ i xúc tác. Khí SO2 thuđượ c sau khiđốtnguyên liệu chứa nhiều tạp chất có hại như :

- Bụi: làm tăng trở lực của thiết bị và đườ ng ống, làm giảm hệ số truyền nhiệt, chuyển chất . . .

- AS2O3: làm xúc tác bị ngộ độc v ĩ nh viễn, làm giảm hiệu suất chuyểnhoá SO2.- SoO2; TeO2; Re2O7 .... hoà tan vào các axit tướ i tắm bẩn sản phẩm.

Mặt khác chúng còn là nguồn nguyên liệu quý cho các ngành công nghiệp

bán dẫn, thuỷ tinh màu...Bở i vậy phải tìm cách thu hồi chúng.- FLo (Ở dạng HF và SiF4) : ăn mòn các vật liệu có chứa Silic trong

điều kiện thuận lợ i có thể giảm hoạt tính của chất xúc tác.+ Để làm sạch hỗn hợ p khí,ngườ i ta cho khíđi qua hàng loạt các tháp

rửa, lọc điện, sấy . . . Tuy nhiên sơ đồ 'làm việc của chúng khá phức tạp, vàcó một nhượ c điểm là các tạp chất chủ yếu trong khí lò chuyển thành dạngmù axit sauđó lại phải tách chúng trong các lọc điện ướ t. Hiện nay có 2

hướ ng giải quyết đơ n giản hơ n như sau:Phươ ng pháp hấp thụ: Làm nguội khí bằng dung dịch axit sunfuric có nồngđộ và nhiệt độ sao cho các tạp chất trong khí bị hấp thụ trên bề mặt axit tướ imà không tạo mù. Nếu trong khí lò, ngoài hơ i H2SO4 Còn có cả hơ i SeO2 vàAS2O3 thì tăng nhiệt độ axit tướ i, hiệu suất tách 2 chất trên khỏi khí lò cũngtăng. Sở d ĩ như vậy vì chúng hoà tan trong cả axit tướ i và mù axit. Khi tăngnhiệt độ lượ ng mù sẽ giảm, dođó lượ ng SeO2 và As2O3 trứng mù theo khícũng giảm.

- Phươ ng pháp hấp phụ: dùng chất rắn hấp phụ tạp chất ở nhiệt độ caomà không cần phải làm nguội và rửa hỗn hợ p khí. Chất hấp phụ As2O3 tươ ng đối tết là Silicagel. Thực tế nó có thể hấp phụ hoàn toàn As2O3 khỏikhí lòa Chất hấp phụ Có khả năng hấp phụ cao hơ n và rẻ hơ n là zeolit nhân





22

tạo (thành phần gần đúng 10SiO2.. 0,5AL2O3). Nó Có thể hấp phụ đượ clươ ng AS2O3 bằng 5-7% khối lượ ng của nó.- Trong giaiđoạn tinh chế khí SO2,thiết bị trong các quá trình tinh chế luônphải tiếp xúc nhiệt nênđể tránh cho thiết bị quá nóng,giảm thải lượ ng nhiệtcấp ra môi trườ ng,ta cần làm nguội thiết bị bằng cách chođi qua các tháplàm lạnh.

2- Thiết bị làm sạch khí gồm:+ Tháp rửa I: có nhiệm vụ làm nguội hỗn hợ p khí từ 350-400o C

xuống 80-90oC. Tách hầu hết lượ ng bụi còn lại trong khí sau lọc điện khô.Tách một phần SeO2 và As2O3 Và Các tạp Chất khác' Hấp thụ một phần mù

a xít tạo thành trong tháp.+ Tháp rửa II: có nhiệm vụ làm nguội hỗn hợ p khí từ 80'90oC xuống

30- 400c. Hấp thụ một phần mù a xít trong khí sau tháp rửa I. Tách một phầncác tạp chất (Asen, telu. . . ) khỏi hỗn hợ p khí.+ Tháp tăng ẩm: có nhiệm vụ tăng hàmẩm của hỗn hợ p khíđể tăng kíchthướ c hạt mù a xít. Tiếp tục làm nguội hỗn hợ p khí xuống vài do nữa (3-50C). Nếu trong hỗn hợ p khí có Flo thìở tháp tăngẩm ngườ i ta còn cho thêm

Na2SO4 Vào a xít tướ i để tách chúng theo phảnứng:3 SiF4 + 2 Na2SO4 + 2 H2O = 2 Na2SiF6 + 2 H2 SO4 + SiO2 + LỌC điện ướ t: để lọc mù axit ngườ i ta thườ ng dùng loại lọc cơ khí:

lọc sợ i . Nguyên tắc làm việc của loại này là cho hỗn hợ p khí có mù axitđiqua lớ p sợ i mảnh chịu axit, khi va chạm vớ i các sợ i, do lực ỳ các hạt mù axitsẽ bị giữ lại trênđó. Đườ ng kính hạt mù càng lớ n, tốc độ dòng khí càng caothì hiệu suất tách mù càng lớ n.

+ Tháp sấy: Nhiệm vụ tách hoàn toàn lượ ng hơ i nướ c trong hỗn hợ pkhí thông thườ ng bao gồm 2 tháp vớ i mục đích để đề phòng 1 trong 2 thápcó hư hỏng và tăng lượ ng Oleum sản xuất đượ c và nhất làđể giảm lượ ng mùa xít khi sây Côngđoạn làm sạch khí phải đảm bảo một số chỉ tiêu sau:

Hàm lượ ng bụi trong khí sau lọc điện khô,g/m3 <=o,l





23

Nồngđộ SO2 trong hỗn hợ p khí , % thể tích => 8,5Nồngđộ a xít tướ i , % H2SO4Tháp rửa I 55-70Tháp sấy 93-95Hàm lượ ng tạp chất trong khí vào tháp tiếp xúc,mg/m3Asen OFlo <= 3Giọt và mù a xít <= 5Hơ i nướ c, % thể tích <= 0,01

IV Ô xi hoá SO2 thành SO3:Phảnứng : SO2 + 0,5 O2 = SO3 .

Điểm khác biệt lớ n nhất giữa hai phươ ng pháp sản xuất axit sunfuricđượ cthể hiệnở giaiđoạn này.

1 Đối vớ i phươ ng pháp thápđệm:

Khí SO2 đượ c ôxi hoá bằng O2 không khí vớ i xúc tác là hỗn hợ p No và NO2.Quá trình phản ứng không cho trực tiếp SO3 hay H2SO4 mà sản phẩm trunggian là nitrozonihidrosunfat.Ta có phảnứng sau:

2SO2 + O2 +NO+ NO2 + H2O = 2 NOHSO4

Dùng nướ c hoà tan sản phẩm nàyở trong buồng làm bằng chì sẽ thu đượ caxit sunfuaric và hỗn hợ p các khí No và NO2 đượ c giải phóng ra:

2 NOHSO4 + H2O = 2 H2SO4 +NO+ NO2 Phươ ng pháp buồng chì và xúc tác NO+ NO2 cho phép chúng tađiều

chế đượ c axitsunfuaric có nồng độ 60-70 %. Về sau, ngườ i ta nhận thấybuồng chì không thuận lợ i cho quá trình sản xuất cho nên dã thay buồng chìbằng các tháp hấp thụ dượ c xây bằng gạch chịu axit nên nóđượ c gọi là







25

Có nhiều loại xúc tác có thể xúc tác cho quá trình oxy hoá SO2 thànhSO3 tuy nhiên xúc tác thông dụng nhất là vanadi.

Thành phần xúc tác vanadi :+ V2O5 là thành phần chính hàm lượ ng của nó khoảng S-12 %

+ Muối của kim loại kiềm là chất kíchđộng làm tăng hoạt tính 'xúctác lên hàng trăm lần. Tỉ lệ kim loại kiềm và vanadi daođộng từ 1:1đến 6:1.

+ SIO2 ở dạng xốp đóng vai trò chất mang.

+ Ngoài ra còn một số chất khácđượ c đưa vào nhằm tăng hoạt tính,tăngđộ bền cơ và nhiệt . . . của chất xúc tác. Ví dụ đưa p2os Vào Xúc tác thìnhiệt độ hoạt tính của xúc tác giảmđi 20 -250C

Cơ chế làm việc của xúc tác này là:+ O2, SO2 bị hấp phụ trên bề mặt xúc tác và hoà tan hoàn toàn vào xúc

tác nóng chảy sẽ tác dụng vớ i V2o5 theo phươ ng trình:V2O5 + SO2 = V2O4 + SO3 V2O4 + 0,5 O2 = V2O5 - Còn SiO2 làm nhiệm vụ chất mang ,có tác dụng tăng bề mặt tiếp xúc

pha của chất xúc tác vàổn định chất hoạt tính trên bề mặt xúc tác.ở giaiđoạn

đầu của quá trình chuyển hoá khi nồng độ SO2 trong hỗn hợ p khí còn cao sẽ tạo thành hợ p chất vanadyl sunfat:

V2O5 + SO3 + SO2 = 2 VOSO4 .ở giai đoạn cuối của quá trình chuyển hoá lượ ng SO2 còn lại ít nên

xúc tác có hoạt tính cao, hằng số tốc độ k lớ n.- Tuy nhiên, chúng ta phải lưu ý tớ i một số tạp chất gây ra sự ngộ độc

của xúc tác như :Chất độc nguy hiểm nhất là As. Chỉ vài miligam asen oxit trong 1m3

hỗn hợ p khí cũng đủ cho xúc tác bị ngộ độc. A sen bị hấp phụ trên bề mặtxúc tác tạo thành một lớ p mỏng che phủ bề mặt hạt xúc tác hoặc tạo thànhvớ i xúc tác hợ p chất bay hơ i As2O5;V2O5 tách khỏi xúc tác.





26

+ Các hợ p chất của no Cũng gây tác hại đáng kể cho xúc tác :như SIF4

phảnứng vớ i hơ i nướ c theo phươ ng trình:SIF4 + 2 H2O ------> SiO2 + 4 HF.

SiO2 tạo thành lớ p vỏ bao bọc hạt xúc tác. Lượ ng Si~4 càng nhiều thì hoạttính xúc tác càng giảm nhanh.

Dướ i đây là một số thiết bị dùng trong côngđoạn o xi hoá SO2.- Tháp oxi hoặc thườ ng dùng loại tháp oxi hoá có từ 4-5 lớ p xúc tác có

truyền nhiệt trung gian sau mỗi lớ p xúc tác. Hỗn hợ p khí SO2 từ quạt khíđivào khoảng không gian giữa cácống của tháp truyền nhiệt ngoài. Nóđượ cđốt nóng sơ bộ nhờ khí nóng từ tháp tiếp xúcđi ra. Sau mỗi lớ p xúc tác nhiệt

độ của hỗn hợ p khí tăng. Vì vậy phải cho qua các bộ phận truyền nhiệt để hạ nhiệt độ xuống. Sau lớ p xúc tác cuối, hỗn hợ p khí ra khỏi tháp tiếp xúc vàvào thiết bị truyền nhiệt ngoàiđể đốt nóng hỗn hợ p khí mớ i, đồng thờ i hạ nhiệt độ xuống trướ c khi sang côngđoạn hấp thụ.

- Thiết bị traođổi nhiệt ngoài+ Thiết bị traođổi nhiệt ngoài: mục đích đốt nóng sơ bộ khí nguyên

liệu và làm nguội hỗn hợ p khí chứa SO3 sau chuyển hoá .Khí nóng chứa SO3

đi trongống từ trên xuống còn khí nguội chứa SO2 ớ i ở khoảng không giangiữa cácống từ dướ i lên.

+ Thiết bị làm nguội SO3: về nguyên tắc giống thiết bị truyền nhiệtngoài: SO3 ôi từ trên xuống còn không khí hoặc nướ c làm nguội đi từ dướ ilên.

`+ Thiết bị đất nóng khở i động: khi nhà máy mớ i hoạt động hoặc chạylại sau khi dừng lâu ngườ i ta phải sấy xúc tác và nâng dần nhiệt độ của tháptiếp xúcđến nhiệt độ hoạt tính của xúc tác. Muốn vậy phải thổi không khínóng có nhiệt độ 450 -5000c qua tháp tiếp xúc chođến khi hệ thống làm việcbình thườ ng.Để tiết nóng có thể sử dụng khí lò có nhiệt độ 650 -700ữC, đấtkhí thiên nhiên, hoặc sử dụng thiết bị đất nóng không khí bằngđiện.





27

V.1 Cơ sở lí thuyết của quá trình hấp thụ:Hệ thống hấp thụ ở đây là hệ thống hấp thụ ngượ c chiều,H2so4 thu

đượ c từ quá trình trướ c đượ c đi qua thiết bị hấp thụ.Sau khiđi quaống thứ nhất,nồngđộ axit tăngđến 96 % ,sau lần thứ hai tăngđến 98,3 % ,sau lần thử ba tăngđến 99,7 %.

- Phảnứng:n SO3 + H2O = H2SO4 + (n-1) SO3.+ Tuỳ theo tỉ lệ giữa lượ ng SO3 và H2O mà nồng độ axit thuđượ c sẽ

khác nhau:n > 1 là sản phẩm là oleum.n = 1 sản phẩm là monohydrat (axit sunfuaric 100%)n < 1 sản phẩm là axit loãng.Thông thườ ng, ngườ i ta có xu hướ ng sản xuất toàn bộ sản phẩm ở

dướ i dạng oleumđể bảo quản vận chuyển và sử dụng thuận lợ i hơ n. Muốnvậy cho hỗn hợ p khí chứa SO3 qua tháp có tướ i oleum. Tháp oleum chỉ hấp

thụ đượ c một phần SO3 trong hỗn hợ p khí. Hàm lượ ng SO3 còn lại trong khíra khỏi tháp oleum khá lớ n. Dođó để hấp thụ hết SO3 lại phải đưa hỗn hợ ptiếp tục qua tháp hấp thụ thứ hai tướ i monohydrat (tháp monohydrat).Đếndây mớ i kết thúc quá trình hấp thụ SO3.

ở đây không dùng nướ c hấp thụ SO3 do hàm lượ ng hấp thụ khôngđượ cnhiều,dođó ngườ i ta sử dụng oleum hấp thụ SO3 để đạt hiệu suất cao hơ n.

V.2 Thiết bị trong quá trình hấp thụ:Khí SO3 sau khi làm nguội sơ bộ ở thiết bị truyền nhiệt ngoàiđượ c

đưa sang côngđoạn hấp thụ.Ở đây khí SO3 tiếp tục đượ c làm nguội tạo điềukiện tết cho quá trình hấp thụ. Đầu tiên SO3đượ c hấp thụ trong tháp oleumsauđó sang tháp monohydrat, cuối cùng qua tháp tách giọt rồi phóng không





28

hoặc đưa đi thu hồi SO2+ Tháp hấp thụ: có thể sử dụng nhiều loại tháp hấpthụ khác nhau :

- Thápđệm: làm bằng thép lót gạch chịu axit bên trong xếp đáyđệm sànhsứ. Để đưa axit vào tháp, thườ ng dùng các loại vòi phun axit. Yêu cầu của đệmcủa tháp oleum khoảng 600-1000 m2 cho 1 tấn sản phẩm/giờ . Lượ ng SO3 trongtháp monohydrat nhiều hơ n nên bề mặt của tháp này có thể tớ i1200 m2/tấn/ giờ .Do quá trình hấp thụ toả nhiều nhiệt nên vừa tiến hành hấp thụ SO3 vừa làmnguội ngay bên trong tháp. Có thể sử dụng 2 loại tháp:

Tháp hấp thụ sủi bọt kiểu đĩ a lỗ hoặc đĩ a chóp.- Tháp hấp thụ - làm nguội

+ Thiết bị làm nguội axit :- Thiết bị làm nguội kiểu giàn tướ i :ưu điểm: lượ ng nướ c làm nguội ít cấu tạo đơ n giản, dễ quan sát và làm

sạchở phía ngoàiống.Nhượ c điểm: thiết bị cồng kềnh, hiệu suất sử dụng nướ c làm nguội

thấp, sinh ra nhiều hơ i nướ c làm không khó xung quanh cóđộ ẩm cao.

Thiết bị làm nguội kiểuống chùm:Ư u điểm: chắc chắn, gọn, lớ n ít kim loại, dễ làm sạch phía trongống

Nhượ c điểm: khó chế tạo bằng vật liệu không nung và hànđượ c + Một số chỉ tiêu k ĩ thuật của côngđoạn hấp thụ SO3:

Nhiệt độ khí ,0CRa khỏi tháp oleum : <= 60Ra khỏi tháp monohydrat <= 60Nồngđộ axit tướ iTháp oleum , % SO3 tự do 19+ (-) 1Tháp monohydrat % H2SO4 98,3+ (-)0,4Hiệu Suất hấp thụ % >= 99,9





29

Nhận xét chung:Hiện nay sơ đồ cổ điển đượ c dùng phổ biến nhất trên thế giớ i nhưng

sơ đồ này rất phức tạp và không kinh tế. Vì vậy nhiều viện nghiên cứu và xínghiệp trên thế giớ i rất chú ý cải tiến sơ đồ kỹ thuật và thiết bị. Một số phươ ng pháp sản xuất ưu việt hơ n đã đượ c đề cập tớ i như: phươ ng pháp tinhchế khô, thiết bị tiếp xúc kiểu lớ p sôi . . . Không những vậy năng suất củacác hệ thống sản xuất cũng tăng lên một cáchđáng kể (năm 1982 hãng TexasGulf Incđưa ra đây chuyền năng suất 2800 tấn lngày, năm 1988 năng suấtcủa hãng Texas Gulf Inc là 379 000 tấn/năm . . . ). Trướ c đây dòng thải vàchất thải của các nhà máy sản xuất axit sunfuaric chưa đượ c quan tâmđúng

mức cho nênđã để lại những hậu quả đáng tiếc cho môi trườ ng. Gần đây vấnđề Ô nhiễm môi trườ ng đã đượ c chú ý hơ n. Các nhà máy, xí nghiệp sản xuấtcó những biện pháp quản lí giảm thiểu, xử lí các chất thải, các dòng thải. Để giúpđỡ một phần các nhà máy sản xuất chúng tôi sẽ trình bày tiếp các chấtthải, dòng thải chính của nhà máy sản xuất axit sunfuric.

D V Ấ N ĐỀ MÔI TRƯỜ NG C Ủ A CÔNG NGH Ệ S Ả N XU Ấ T

AXIT SUNFURIC VÀ M ỘT SỐ GI Ả I PHÁP GI Ả I QUY Ế T Ô NHI Ễ M1.2.SO rấ t độ c hại đố i vớ i sứ c khỏe:+ SO2 là chất khí gây kích thích mạnh đườ ng hô hấp. Khi hít thở phải

SO2: nồng độ thấp có thể gây co thắt các loại sợ i cơ thẳng của phế quản;nồng độ cao có thể gây tăng tiết nhầy ở niêm mạc đườ ng hô hấp trên vàở các nhánh khí phế quản.

+ SO2 có thể vào cơ thể quađườ ng hô hấp hoặc hòa tan vào nướ c bọtồi vào hệ tiêu hóa rồi sauđó phân tán và hệ tuần hoàn.

+ SO2 có thể nhiễm độc qua da gây sự chuyển hóa làm giảm dự trữ kiềm trong máu,đào thải amoniac ra nướ c tiểu và kiềm ra nướ c bọt.

+ SO2 gây rối loạn quá trình chuyển hóa protein vàđưa thiêu vitaminD và C,ức chế enzym oxidaza.







31

độc xuống thủy vực. Các dòng chảy do mưa axitđổ vào thủy vực, dođó làmđộ pH của hồ, ao giảm đi nhanh chóng. Các sinh vật trong thủy vực khôngkịp hoặc không thể thíchứng đượ c vớ i điều kiện môi trườ ng đó, vì vậychúng sẽ bị suy yếu hoặc chết hoàn toàn.

Ảnh hưở ng của độ pađối vớ i hệ thủy sinh vật tóm tắt như sau: (*)

Ph Tácđộng lên hệ thuỷ sinh vật5,5<pH<6,0 Các sinh vật bậc thấp của một chuỗi thức ăn (như phù du,

stonefly) bị chết. Đây là nguồn thức ăn quan trọng của cá5,0<pH<5,5 Cá không thể sinh sản đượ c. Cá con rất khó sống sót. cá lớ n

bị dị dạng do thiếu dinh dưỡ ng. Cá bị chết do ngạt thở 4,0<pH<5,0 quần thể cá bị chếtpH<4,0 Xuất hiện các sinh vật mớ i khác vớ i các sinh vật banđầu

Tácđộng lên hệ thủy sinh vậtMặc dù nhiều loại cá có thể sống trong môi trườ ng thấp đến pH=5,9

nhưng đến pH này Al2+ trongđất bị phóng thích vào ao hồ gâyđộc cho cá.

Al2+ làm hỏng mang cá và tích tụ trong gan cá.

Do hiện tượ ng tích tụ sinh học: cácđộc tố khi đi vào chuỗi thức ăntrong thủy vực sẽ bị tích tụ lại tại mỗi hác dinh dưỡ ng. Điều đó có ngh ĩ a lànếu con ngườ i ăn phải các loài sinh vật này thì sẽ bị gây nguy hiểm.

+ Đối vớ i đất và hệ thực vật: nướ c mưa ngầm xuống dết làm tăng độ chua của đất hòa tan các nguyên tố trongđất cần thiết cho cây như Ca, Mịt . .

. do đó làm suy thoáiđất, cây cối kém phát triển. Lá cây gặp mưa axit sẽ bị "cháy" lấm chấm, mầm sẽ chết khô, cho năng suất thấp. Ngoài ra, các dưỡ ngchất trongđất sẽ bị rửa trôi khi có mưa axit. Các hợ p chất chứa nhôm trongđất phóng thích Al2+, các ion này có thể bị hấp thụ bở i rễ cây và gâyđộc chocây. Hơ n nữa, không phải toàn bộ SO2 trong khí quyển đều đượ c chuyển hóa





32

thành axit sunfuric, một phần của nó có thể lắng đọng trở lại mặt đất dướ idạng khí SO. Khi tiếp xúc vớ i lá cây, nó sẽ làm tắt các thể so ma của lá câygây cản trở quá trình quang hợ p. Vả lại, cũng do hiện tượ ng tích tụ sinh học,độc tố đi qua thực vật vào chuỗi thức ăn cuối cùng cũng có thể gâyđộc chocon ngườ i.

+ Đối vớ i khí quyển: các hạt sunphat tạo thành trong khí quyển dạngmù, làm hạn chế tầm nhìn. Sươ ng mù axit cũng làm giảm khả năng lantruyền ánh sáng mặt trờ i. Trên một khu vực rộng tác hại của nó là khá lớ n.

+ Đối vớ i các công trình xây dựng và các loại vật liệu: nồng độ axit

trong mưa axit có khả năng ăn mòn các loại vật liệu khác nhau như: vải sợ i,kim loại, . . . do đó nhà cửa và các công trình cầu, tượ ngđiêu khắc..) sẽ bị ănmòn.ĐỒ đạc, trang thiết bị, phươ ng tiện giao thông,. . . cũng dễ bị phá hủykết cấu khi tiếp xúc vớ i mưa axit. Một ví dụ: tòa nhà Capitolở Ottawađã bị tan rã bở i hàm lượ ng SO2 quá cao.

Tóm lại, mưa axit, vớ i thành phần tạo thành chính là SO2' gây ranhiều tác hại trên nhiều l ĩ nh vực của đờ i sống xã hội và môi trườ ng.

V ậ y : SO2, vớ i tác hại thứ nhất là khả năng gây nguy hiểm vớ i sứckhỏe của nó, trướ c hết ảnh hưở ng trực tiếp tớ i những công nhân làm việctrong nhà máy sản xuất axit sunfuric. Trong môi trườ ng làm việc đó, ngườ icông nhân rất dễ mắc bệnh nghề nghiệp liên quanđến hô hấp. Tác hại thứ hai, nguy hiểm không kém, bở i sự dễ phát tán trên diện rộng của mưa axit.Các nhà máy thườ ng làmống khói caođể đưa khí thải lên cao. Chínhđiềunày lại dễ làm cho khí thải phát tán tớ i một khu vực rộng lớ n, có khiở xa nhàmáy.

2. Bụi:- Nguyên nhân : phát sinh từ các quá trình chuẩn bị nguyên liệu (gia

công kích thướ c nhỏ), vận chuyển nguyên liệu. Ngoài ra trong quá trìnhđốtnhiên liệu, khói lò thoát ra ngoài cũngđem theo các hạt bụi xỉ.





33

- Lượ ng bụi trong không khí phụ thuộc vào các loại quặng, kích thướ chạt xỉ, cấu tạo lòđất.

Phân loại bụi : dựa vào kích thướ c hạt bụi ngườ i ta chia thành :+ Bụi toàn phần (TSP - Toàn Suspended Particulate)+ Bụi PM10 (PM - Particulate Matter) cóđườ ng kính khíđộng học

dướ i 10 micronHầu hết những hạt bụi cóđườ ng kính 5-10 xâm nhập va lắng đọngở

đườ ng hô hấp giữa.+ Bụi hô hấp là những hạt bụi có đườ ng kính khíđộng học dướ i 5

micron, có thể xâm nhập sâuđến tận các phế nang là vùng traođổi khí của

hệ thống hô hấp.Tác hại: + Do những đặc điểm trên, bụi ảnh hưở ng rất lớ n đến sức

khỏe con ngườ i, đặc biệt là ngườ i dân sống xung quanh những nhà máy, cơ sở sản xuất phát sinh nhiều bụi. Và trướ c mắt là những ngườ i công nhân trựctiếp làm việc trong dây chuyền.

+ Ngoài ra, khi bụi trong không khỉ bám lên lá cây, sẽ ngăn cản dẫn

đến làm giảm hoạt động quang hợ p. Làm cây bị còi cọc, có thể chết.

II. CHẤT THẢI RĂN

- Thành phần chủ yếu là+ các loại xỉ quặng từ các lòđất quặng, chứa các loại oxit như oxit sắt

và oxit tạp chất khác+ quặng rơ i vãi trong quá trình vận chuyển nguyên liệu nếu khôngđượ c che chắn k ĩ )+ trong quá trình sản xuất.có sử dụng một số loại chất xúc tác.Những chất này chỉ sử dụng đượ c trong một thờ i gian, sauđó chúng

trở nên trơ , giảm hoặc không còn khả năng xúc tác. Vì vậy chúng sẽ bị thải





34

ra ngoài như một loại chất thải rắn. Trong các chất xúc tácđó có V2O5 là mộtchất rất độc làm mắt bị sưng tấy, rát mũi, cổ họng,ảnh hưở ng tớ i hệ thống hôhấp.

+ do đặc điểm môi trườ ng sản xuất axit, dễ bị rò rỉ các khí axit và mùaxit nên các máy móc trang thiết bị trong nhà máy rất dễ bị ăn mòn, phảiđượ c thay thế. Đây cũng là một nguồn chất thải rắn lớ n.

Tác hại:+ chất thải rắn thườ ng bị đổ ra ngoài hoặc chôn lấp, vớ i đặc điểm là

chứa kim loại nặng trong xỉ, khí đó chúng sẽ đi vào môi trườ ng, gâyảnhhưở ng tớ i các loài sinh vật và cả con ngườ i qua sự trao đổi dinh dưỡ ng.

Ngoài ra, trong chất thải rắn còn một lượ ng quặng rơ i vãi, quặng này chứamột lượ ng lưu huỳnh và những chất khác, gây bệnh tật cho con ngườ i. Mộtsố vùng gần nhà máy sản xuất axit sunfuric có nhiều ngườ i bị bệnh. Ví dụ như sự xuất hiện của những làng ung thư như Thạch Sơ n. Tuy chưa có mộtkết luận chính xác từ phía các nhà khoa học, nhưng rất khóđể phủ nhận sự ảnh hưở ng của các chất Ô nhiễm từ nhà máy sản xuất công nghiệp, đặc biệtlà công nghiệp hóa chất đến sức khỏe của dân cư xung quanh.

+ Do sản xuất liên tục, lượ ng chất thải rắn sẽ ngày càng nhiều thêm, vìvậy càng làm tốn các diện tíchđất để chôn lấp, và những diện tích dết nàycũng ít an toàn cho việc sử dụng vào bất cứ mục đích gì sauđó. Dođó, chấtthải rắnảnh hưở ng lớ n tớ i các vấn đề của cộngđồng như sức khỏe, đất đai.

III.CHẤT THẢI LỎNGThành phần gồm:Nướ c thải:+ Do rò rỉ khí axit trong một số côngđoạn nói trên, ngườ i ta thườ ng sử

dụng nướ c để hấp thụ, tạo thành nướ c thải chứa một lượ ng axit nhất định.





35

+ Ngoài ra, lượ ng khí bị rò rỉ sẽ bám vào bụi ẩm, tạo thành các hạtaxit, rơ i xuống sàn, bám vào bề mặt dụng cụ, đồ đạc. Dùng nướ c để lau rửasàn nhà hay cácđồ đạc nói trên cũng tạo ra nướ c thải có tính axit.

+ Nướ c làm mát axit trong côngđoạn hấp thụ tạo axit sunfuric cũng làmột dạng nướ c thải.

+ Nướ c mưa khi rơ i xuống khu vực sản xuất sẽ mang theo các hạt bụi,xỉ, quặng, axit,. . . và cùng tham gia vào lượ ng nướ c thải của quá trình sảnxuất.

- Chất thải lỏng khác như: dầu mỡ trong bảo trì, sửa chữa máy móc,...

. Tác hại: do có tính axit, tùy nồng độ khác nhau, nếu nướ c thải khôngđượ c xử lý hoặc xử lý khôngđủ tết, khi bị thải ra môi trườ ng sẽ trực tiếpảnhhưở ng tớ i hệ thủy sinh vật (tham khảo bảng (*) Nướ c thải đổ ra sông có thể làm chết thủ.y sản của ngườ i dân nuôi dướ i nguồn, bệnh về da cho nhữngngườ i sử dụng nướ c đó trong sinh hoạt. Chưa kể những loại tạp chất kháctrong nướ c thải như: kim loại nặng, dầu mỡ , . . . đi vào trong cơ thể sinh vật.Tác hại khôn lườ ng.

D.2 Một SỐ GIẢI PHÁP GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Ô NHIỄMI VỀ KHÍ THẢI.:1.SO2: Nguyên nhân rò rỉ khí là:

+ do hiệu suất chuyển hóa thấp+ chế độ cháy của lòđốt+ loại lòđốt+ chế độ làm việc+ bộ phận tiếp xúc

→→→→ Giải pháp:+ đánh giá lựa chọn loại lòđốt





36

+ sử dụng nguyên liệu khác như S nguyên chất (giảm lượ ng chấtthải)

+sử dụng than có ít hàm lượ ng sulfua hơ n+thayđổi xúc tác: xúc tác ítđộc hơ n và có khả năng

chuyển hóa phảnứng cao hơ n+lựa chọn phươ ng pháp làm lạnh khí+lựa chọn sơ đồ tiếp xúc kép (hiệu suất cáo hơ n tiếp xúcđơ n.

Các giải pháp trên sẽ giúp giảm thiểu lượ ng khí SO2 thải ra nhờ nângcao hiệu suất chuyển hóa và hạn chế rò rỉ. Tuy nhiên, chắc chắn vẫn có một

lượ ng SO2 bị phát tán ra dướ i dạng khí thải. Dođó phải xử lý SO2a Hiện naycó một số phươ ng pháp xử lý SO2 như sau:

* Phươ ng pháp h ấ p th ụ:để hấp thụ SO2 ta có thể sử dụng nướ c, dungdịch hoặc huyền phù của muối kim loại kiềm hoặc kiềm thổ

0-Hấp thụ bằng nướ c: là phươ ng phápđơ n giản dượ c áp dụng sớ mnhất để loại bỏ khí SO2 ra khỏi khí thải từ các lò công nghiệp

SO2 + H2O < ======= > H+ + HSO3-





37

+ưu điểm: rẻ tiền, dễ tìm, dễ hoàn nguyên+Nhượ c điểm: dođộ hòa tan của SO2 trong nướ c thấp nên phải cần

lưu lượ ng nướ c lớ n và thiết bị hấp thụ có thể tích quá lớ n, quá trình hấp thụ tốn nhiều năng lượ ng → chi phí nhiệt lớ n 1 Tháp hấp thu

Hấp thụ bằng huyền phù CaCO3 sữa vôi

CaCO3 + SO2 = CaSO3 + CO2





38

CaO+ SO2 = 2CaSO3 2CaSO3 + O2 = 2CaSO4 +ưu điểm: quy trìnhđơ n giản, chi phí hoạt động thấp, chất hấp thụ dễ tìm, có khả năng xử lý mà không cần làm nguội và xử lý sơ bộ,

không chiếm nhiều diện tích xây dựng.+Nhượ c điểm: thiết bị đóng cặn do tạo thành CaSO4 và CáO3, gây tắc

cácđườ ngống vàăn mòn thiết bị Ngoài ra, SO2 còn đượ c hấp thụ theo phươ ng pháp Ma gie, phươ ng

pháp Zn, phươ ng pháp amoniac, hỗn hợ p muối nóng chảy. . .

* Phươ ng pháp h ấ p phụ :- chất hấp phụ làđá vôi,đôlômit, vôi...+ưu điểm : tạo ra hiệu suất hấp phụ cao (90 % )+Nhượ c điểm: cần chi phíđầu tư lớ n do vật liệu chế tạo thiết bị dắt- chất hấp phụ là than hoạt tínhSử dụng các phươ ng pháp trên, ngoài lượ ng SO2 ôưức thu hồi, cũng

giúp thu hồi luôn lượ ng CO2 trong khí thải.

2. Mù H 2SO4 Và SO 3 trong khí th ải:

Nguyên nhân rò rỉ:+ do hiệu suất hấp thụ thấp+ kiểu tháp hấp thụ + ẩm trong nguyên liệu và trong pha khí+ nồngđộ, nhiệt độ axit tướ i

→→→→ Giải pháp+ lựa chọn tháp hấp thụ kiểu đệm+ lựa chọn loại đệm phù hợ p+ có phươ ng pháp khử mù





39

+ xử lý khí thải: chủ yếu bằng hấp thụ hoặc hấp phụ

3. Bụi: biện pháp xử lý chủ yếu là thu hồi bụi trong khí thải. Có 2phươ ng pháp xử lý chính là:

* Phươ ng pháp cơ học: tách bụi khỏi dòng khí dựa vào lực trọngtrườ ng và lực li tâm của hạt bụi. Tùy kích thướ c hạt bụi có thể sử dụng cácphươ ng pháp khác nhau.

+ phòng lắng là thiết bị trongđó hạt bụi lắng dướ i tác dụng của trọnglực, phòng lắng chỉ lắngđượ c hụt lớ n.

+ thiết bị lắng bụi cơ học đượ c dùng phổ biến là xyclon, bụi lắngđượ c

là do tác dụng của lực li tâm hiệu suất có thể tớ i trên 90 % )* Phươ ng pháp lọc điện:- ưu điểm: + táchđượ c những hạt bụi rất nhỏ, hiệu suất tách bụi đạt

tớ i trên 99 %+ làm việc đượ c trong môi trườ ng nhiệt độ cao vàăn mòn hóa học+ có thể tự động hóa hoàn toàn quá trình làm sạch khí xử lý bụi là một

trong những biện pháp xử lý cần thiết trướ c nhất vì nóảnh hưở ng ngay trực

tiếp đến môi trườ ng làm việc của công nhân.

Dù bằng bất cứ phươ ng pháp nào, khí thải thoát ra từ nhà máy sảnxuất công nghiệp nói chung và axit sunfuric nói riêng phải đạt đượ c mức tiêuchuẩn quiđịnh :

Theo TCVN 5939:2005, giớ i hạn tối đa cho phép của các chất vô cơ trong

Đơ n vị tính: mg/Nm3 (miligam trên lm3 khí thải chuẩn)

Tiêu chuẩn Giớ i hạn tối đa





40

A BBụi khói 400 200

SO2 1500 500H2S 7,5 7,5

ơ i H2SO4 hoặc SO3, Tính theo SO3 100 50MứcA: áp dụng cho các nhà máy, cơ sở đang hoạt độngMứcB: áp dụng cho các nhà máy, cơ sở xây dựng mớ i M3 khí thải

chuẩn đượ c tính là 1 khối lượ ng khíở O0C và áp suất tuyệt đối là 760mmHgII VỀ CHẤT THẢI RẮNĐối vớ i chất thải rắn, biện pháp chủ yếu là thu gom, tận thu, tái sử

dụng, sao cho nâng cao năng suất sở dụng, hạn chế tối đa sự phát thải. Phầncòn lại, những chất thải rắn bắt buộc bị thải ra, có thể đượ c xử lý hằng mộtsố phươ ng pháp sau (quá trình xử lý này thườ ng không phải của nhà máy sảnxuất axit sunfuric)

- Phươ ng pháp cơ học, gồm: +phươ ng pháp ép+phươ ng pháp cắt+phươ ng pháp nghiền

+phươ ng pháp sàng+phươ ng pháp tuyển- Phươ ng pháp hóa-lý: dùngđể xử lý, thu hồi những chất hóa học độc

hại cho cơ thể con ngườ i và cho môi trườ ng, cụ thể có:+ hấp thụ + hấp phụ + kết tủa+ oxi hóa+ cố định và hóa rắn- Phươ ng pháp nhiệt-cơ :+ tạo khối: sử dụng nhiệt độ cao nhằm chuyển các chất thải rắn thành

những dạng mớ i có thể sử dụng như vật liệu xâyđựng (gạch,...)





Documents

TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT AXIT SUNFFURIC VÀ XỬ LÝ CÁC CHẤT THẢI ĐẶC TRƯNG