TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP T/P HỒ CHÍ MINHKHOA CÔNG NGHỆ HOÁ HỌC

TIỂU LUẬN MÔN HỌCPHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

ĐỀ TÀI: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC

Người thực hiên: lê giang nam Mã số sinh viên 08224421 Lớp:ĐHPT4

1

Người hướng dẫn: TS.

Thành phố Hồ Chí Minh – 2010

Mục lục1.Mở đầu........................................................................................1

2.Nội dung.....................................................................................2

2.1.Lịch sử......................................................................................2

2.2.Sản xuất axit sunfuric ............................................................3

2.2.1 .Vai trò axit sunfuric.............................................................3

2.2.2.Nguyên liệu để sản xuất axitsunfuric..................................4

2.2.3. Công nghệ sản xuất axít sunfuric.......................................5

2.2.4 Từ lưu huỳnh.........................................................................9

2.2.5 Từ khí sunfua hydro............................................................10

2.2.6 Từ quặng pyrit sắt..............................................................10

2.3. Công nghệ sạch sản xuất axit sunfuric................................12

2.4. Một số nhà máy sản xuất axit sunfuric trong nước............14

2.4.1 Nhàmáy Super lân Long Thành .........................................15

2.4.2 Nhà máy Supe Lâm Thao:...................................................15

2

2.4.3 Nhà máy hoá chất Tân Bình...............................................15

3.Kết luận.....................................................................................16

4.Tài liệu tham khảo....................................................................17

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP T/P HỒ CHÍ MINHKHOA CÔNG NGHỆ HOÁ HỌC

TIỂU LUẬN MÔN HỌCPHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

ĐỀ TÀI: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC

3

Người thực hiên: lê giang nam Mã số sinh viên 08224421 Lớp:ĐHPT4 Người hướng dẫn: TS.

Thành phố Hồ Chí Minh – 2010

4

Mục lục1.Mở đầu........................................................................................1

2.Nội dung.....................................................................................2

2.1.Lịch sử......................................................................................2

2.2.Sản xuất axit sunfuric ............................................................3

2.2.1 .Vai trò axit sunfuric.............................................................3

2.2.2.Nguyên liệu để sản xuất axitsunfuric..................................4

2.2.3. Công nghệ sản xuất axít sunfuric.......................................5

2.2.4 Từ lưu huỳnh.........................................................................9

2.2.5 Từ khí sunfua hydro............................................................10

2.2.6 Từ quặng pyrit sắt..............................................................10

2.3. Công nghệ sạch sản xuất axit sunfuric................................12

2.4. Một số nhà máy sản xuất axit sunfuric trong nước............14

2.4.1 Nhàmáy Super lân Long Thành .........................................15

2.4.2 Nhà máy Supe Lâm Thao:...................................................15

2.4.3 Nhà máy hoá chất Tân Bình...............................................15

3.Kết luận.....................................................................................16

4.Tài liệu tham khảo....................................................................17

5

6

1.Lịch sử

Sự phát hiện ra axít sulfuric được gắn với nhà

hoá học và là nhà giả kim thuật Hồi giáo, Jabir ibn

Hayyan vào thế kỉ thứ 8. Trong thế kỉ thứ 9, bác sĩ

và nhà giả kim thuật người Ba Tư Ibn Zakariya al-

Razi là người đã thu được chất này bằng cách chưng

cất khô các loại khoáng chất như sulfat sắt

(II) ngậm 7 phân tử nước (FeSO4 • 7H2O và đồng (II)

sulfat ngậm 5 phân tử nước (CuSO4 • 5H2O. Khi bị

nung nóng, các hợp chất này bị phân hủy tương ứng

thành ôxít sắt (II) và ôxít đồng (II), giải

phóng nước và triôxít lưu huỳnh, chúng kết hợp với

nhau tạo thành một dung dịch loãng của axít

sulfuric.

Phương pháp này đã được phổ biến tới châu Âu

thông qua việc dịch các luận thuyết và sách Hồi

giáo bởi các nhà giả kim thuật châu Âu, chẳng hạn

như người Đức Albertus Magnus (thế kỷ 13).Axit

sunfuric được các nhà giả kim thuật châu Âu thời

trung cổ biết tới như dầu sunfat, linh hồn của

sunfat hay đơn giản là sunfat. Từ sunfat (vitriol)

có nguồn gốc từ Latinh, nghĩa là 'kính', gợi đến bề

ngoài trong suốt của muối sunfat, những chất cũng

7

được gọi bằng cái tên này. Muối được gọi là sunfat

bao gồm đồng (II) sunfat (sunfat xanh lam hay

sunfat La Mã), kẽm sunfat (sunfat trắng), sắt (II)

sunfat (sunfat lam), sắt (III) sunfat (sunfat của

sao Hoả) và coban sunfat (sunfat đỏ).Sunfat được

coi như chất căn bản quan trọng trong giả kim

thuật, được dùng để tạo ra đá trường sinh. Sunfat

đậm đặc được dùng như chất trung gian khi phản ứng

với các chất khác, do axit không phản ứng với vàng,

sản phẩm cuối cùng của quá trình giả kim. Tầm quan

trọng của sunfat đối với giả kim thuật được nhấn

mạnh trong phương châm của giả kim thuậtVisita

Interiora Terrae Rectificando Invenies Occultum

Lapidem nghĩa là "Đi sâu vào lòng đất, bạn sẽ tìm

ra viên đá bí mật/ được cất giấu", trong L'Azoth

des Philosophes được viết bởi nhà giả kim thuật thế

kỉ thứ 15 Basilius Valentinus.Trong thế kỷ 17, nhà

hóa học người Đức-Hà Lan Johann Glauber đã điều chế

axít sulfuric bằng cách đốt lưu huỳnh cùng với kali

nitrat (KNO3), với sự có mặt của hơi nước. Khi

KNO3bị phân hủy, nó ôxi hóa lưu huỳnh thành SO3, là

chất kết hợp với nước để tạo ra axít sulfuric.

Trong năm 1736, Joshua Ward, một dược sĩ

8

người London đã sử dụng phương pháp này để bắt đầu

việc sản xuất hàng loạt axít sulfuric lần đầu

tiên.Năm 1746 ở Birmingham, John Roebuck bắt đầu

sản xuất axít sulfuric theo cách này trong các

bể chì, là những thiết bị khỏe hơn và ít đắt tiền

hơn cũng như có thể chế tạo lớn hơn so với các loại

đồ chứa bằng thủy tinh đã sử dụng trước đây. Công

nghệ bể chì này cho phép công nghiệp hóa việc sản

xuất axít sulfuric hiệu quả hơn và cùng với một số

cách làm tinh khiết thì nó đã là phương pháp chuẩn

để sản xuất trong gần như hai thế kỷ.Axít sulfuric

của John Roebuck chỉ chứa khoảng 35–40% a xít.

Các phương thức làm tinh khiết sau này

trong công nghệ bể chì của nhà hóa học người

Pháp Joseph-Louis Gay-Lussacvà nhà hóa học người

Anh John Glover đã cải thiện nó tới 78%. Tuy nhiên,

việc sản xuất một số thuốc nhuộm và các hóa chất

khác đòi hỏi phải có sản phẩm đậm đặc hơn, và trong

suốt thế kỷ 18 điều này chỉ có thể thực hiện bằng

cách chưng cất khô các khoáng chất với kỹ thuật

tương tự như các công nghệ nguyên thủy của giả kim

thuật. Pyrit (đisulfua sắt, FeS2) đã bị nung nóng

trong không khí để tạo ra sắt (II) sunfat (FeSO4),

9

chất này bị ôxi hóa bằng cách nung nóng tiếp trong

không khí để tạo ra sắt (III) sulfat (Fe2(SO4)3), là

chất khi bị nung tới 480 °C bị phân hủy để tạo

ra sắt(III) oxit và triôxít lưu huỳnh, chất này cho

qua nước để tạo thành axít sulfuric với nồng độ bất

kỳ. Chi phí cao của công nghệ này đã ngăn cản việc

sản xuất/sử dụng đại trà axít sulfuric đậm đặc.Năm

1831, nhà buôn dấm người Anh Peregrine Phillips đã

lấy bằng sáng chế cho công nghệ kinh tế hơn để sản

xuất triôxít lưu huỳnh và axít sulfuric đậm đặc,

ngày nay được biết đến như là công nghệ tiếp xúc.

Cuối cùng thì tất cả các nguồn cung cấp axít

sulfuric trên thế giới ngày nay đều sản xuất theo

phương pháp này

2.Sản xuất axit sunfuric

2.1 .Vai trò axit sunfuric

Axít sulfuric có nhiều ứng dụng, và nó được sản

xuất với một sản lượng lớn hơn bất kỳ chất hóa học

nào, ngoại trừ nước. Sản lượng của thế giới năm

2001 là 165 triệu tấn, với giá trị xấp xỉ 8 tỷ USD.

Ứng dụng chủ yếu của nó bao gồm sản xuất phân bón,

chế biến quặng, tổng hợp hóa học, xử lý nước thải

và tinh chế dầu mỏ.Nhiều prôtêin được tạo thành từ

10

axít amin có chứa sulfua. Các axít này tạo ra axít

sulfuric (hay ion sulfat, SO42-) khi chúng được

trao đổi trong cơ thể

Axít sulfuric là hóa chất thương mại rất quan

trọng, và thực vậy sản lượng axít sulfuric của một

quốc gia là một chỉ số tốt về sức mạnh công nghiệp

của quốc gia đó. Sử dụng chủ yếu của axít sulfuric

(60% sản lượng toàn thế giới) là trong "phương pháp

ướt" của việc sản xuất axít phốtphoric, là chất

được sử dụng để sản xuất các loại phân hóa học

phốtphat cũng như triphốtphat natri để làm bột

giặt. Trong phương pháp này đá phốtphat được sử

dụng, và hơn 100 triệu tấn được sản xuất hàng năm.

Nguyên liệu thô được chỉ ra dưới đây là floro-

apatit, mặc dù thành phần chính xác có thể dao động

nhiều. Nó được xử lý bằng axít sulfuric 93% để tạo

ra sulfat canxi, florua hiđrô (HF) và axít

phốtphoric. HF được loại ra trong dạng axít

florosilicic. Quy trình tổng quan có thể biểu diễn

như sau:

Ca5F(PO4)3 + 5 H2SO4 + 10 H2O → 5 CaSO4·2 H2O + HF

+ 3 H3PO4

Các loại phân bón sulfat như sulfat amoni

11

được sản xuất từ axít

sulfuric,mặcdùvớisảnlượngíthơnsovớicácphốtphat.

Một ứng dụng quan trọng khác của axít sulfuric là

để sản xuất sulfat nhôm, còn được biết như là phèn

làm giấy. Nó có thể phản ứng với một lượng nhỏ xà

phòng trên các sợi bột giấy nhão để tạo ra

cacboxylat nhôm dạng giêlatin, nó giúp làm đông lại

các sợi bột giấy thành bề mặt cứng của giấy. Nó

cũng được sử dụng để sản xuất hiđrôxít nhôm, là

chất được sử dụng trong các nhà máy xử lý nước để

lọc các tạp chất, cũng như để cải thiện mùi vị của

nước. Sulfat nhôm được tạo ra từ phản ứng của bôxít

với axít sulfuric:

Al2O3+3H2SO4→Al2(SO4)3+3H2O

Axít sulfuric cũng được sử dụng cho các

mục đích khác trong công nghiệp hóa chất. Ví dụ, nó

là chất xúc tác axít thông thường để chuyển hóa

cyclohexanoneoxim thành caprolactam, sử dụng để sản

xuất nylon (nilông). Nó cũng được sử dụng để sản

xuất axít clohiđric từ muối ăn bằng công nghệ

Mannheim. Phần nhiều H2SO4 được sử dụng trong công

nghiệp hóa dầu để tinh luyện dầu mỏ, ví dụ làm chất

xúc tác cho phản ứng của isobutan với isobutylen để

12

tạo ra isooctan, là hợp chất làm tăng chỉ số octan

của xăng. Axít sulfuric cũng là quan trọng cho sản

xuất các loại thuốc nhuộm.

Hỗn hợp của axít sulfuric với nước được sử dụng làm

chất điện giải trong hàng loạt các dạng ắc quy

axít-chì trong đó nó tham gia vào phản ứng thuận

nghịch để chì (Pb) và điôxít chì (PbO2) chuyển hóa

thành sulfat chì(II). Axít sulfuric cũng là thành

phần cơ bản của một số chất làm sạch các cống rãnh,

được sử dụng để làm sạch các vật cản có chứa giấy,

giẻ rách và các vật liệu khác mà không dễ làm sạch

bằng các dung dịch xút ăn da.

2.2.Nguyên liệu để sản xuất axitsunfuric

Nguồn nguyên liệu sản xuất axit sunfuric trên

thế giới: Theo thống kê, sản lượng axit sunfuric

trên thế giới được sản xuất từ các nguồn nguyên

liệu khác nhau như sau:

-Đi từ lưu huỳnh: 65% có nhiều ở Mỹ Nga Canada là

nguồn nguyên liệu chủ yếu

-Đi từ khí thải của ngành luyện kim (như SO2,

H2S,..): 23%

-Đi từ quặng pirit: 9%

13

-Đi từ các nguồn khác: 3% thạch cao CaSO4.2H2O hoặc

CaSO4 khan ,Phế thải chứa hợp chất S

2.3. Công nghệ sản xuất axít sunfuric

Axít sunfuric được sản xuất từ hai dạng nguyên

liệu chính là lưu huỳnh nguyêntố hoặc quặng chứa

lưu huỳnh (như quặng pyrít) dựa trên hai phương

pháp chính:

- Phương pháp tiếp xúc đơn và hấp thụ đơn với hiệu

suất chuyển hoá SO2 đạt98%: Nguyên liệu sử dụng là

quặng pyrit sẽ có tiềm năng cao gây ô nhiễm

môitrường bởi: Khí thải chứa SO2, H2SO4 , bụi xỉ

pyrit với nồng độ cao; Nước thảicó tính axít cao và

xỉ pyrit có chứa hàm lượng lưu huỳnh đáng kể (4%

đối vớilò đốt ghi bằng và 1% đối với lò đốt tầng

sôi). Do vậy, hiện nay phương phápnày gần như không

còn được áp dụng;

- Phương pháp tiếp xúc kép và hấp thụ kép với hiệu

suất chuyển hoá SO2

thànhSO3 trong khoảng 99,5 - 99,9%. Phương pháp này

sử dụng 2 thiết bị chuyểnhoá (chuyển hoá 2 cấp), do

hiệu suất chuyển hoá cao nên giảm được lượng

SO27thoát vào khí quyển và do hiệu suất hấp thụ SO3

14

với nước cao nên giảm được lượng SO3 thất thoát ra

ngoài.

Với việc áp dụng công nghệ này đồng thời nguyên

liệu sử dụng là lưu huỳnhthay cho pyrit, sản xuất

axit sunfuric gần như là công nghệ không có nước

thải và chấtthải rắn và khí thải có chứa chất ô

nhiễm với nồng độ thấp.

Dưới đây là những trình bày để tham khảo về công

nghệ sản xuất axit sunfuricbằng phương pháp tiếp

xúc kép và hấp thụ kép, nguyên liêu sử dụng là lưu

huỳnhnguyên tố.

15

Hình 1. Sơ đồ công nghệ sản xuất axit Sunfuric ( H2SO4) từ nguyên

liệu là lưuhuỳnh

16

Công nghệ sản xuất axít sunfuric theo công nghệ này

được hình thành từ 3 quátrình cơ bản gồm: đốt lưu

huỳnh, chuyển hoá SO2 và sấy khô khí và hấp thụ

SO3.

Sau khi đốt nguyên liệu thành SO2, qua các

thiết bị lọc bụi, tách tạp chất, SO2 đi vào thiết

bị oxy hóa SO2 thành SO3. Quá trình oxy hóa SO2

thành SO3 là một quá trình quan trọng trong sản

xuất axit sunfuric. phản ứng oxy hóa SO2 là phản

ứng đồng thể, khi không có xúc tác phản ứng xảy ra

rất chậm thậm chí cả ở nhiệt độ cao. phản ứng có

năng lượng hoạt hóa lớn, khoảng 120 kJ/mol. Có hai

dạng xúc tác được sử dụng để sản xuất axit

sunfuric, đó là xúc tác kim loại và xúc tác phi kim

loại:

- Xúc tác kim loại: được sử dụng đầu tiên là

platin. Xúc tác này có hoạt tính cao nhưng dễ bị

ngộ độc xúc tác và giá thành rất đắt. Hiện nay,

người ta không sử dụng loại xúc tác này. Có một số

loại kim loại khác như Rh, Ir, Pd... được sử dụng

làm xúc tác nhưng hoạt tính thấp hơn Pt.

- Xúc tác phi kim loại: đây là loại xúc tác được sử

dụng rộng rãi để oxy hóa SO2 trong công nghiệp bao

17

gồm một số oxit kim loại như: oxit sắt, oxit crom,

oxit vanadi... Ban đầu người ta dùng xúc tác sắt và

oxit crom nhưng xúc tác này có mức độ chuyển hóa

trên xúc tác thấp. Oxit vanadi có hoạt tính thấp

nhưng xúc tác này lại bền nhiệt, rẻ tiến và tổng bề

mặt riêng lớn. Hiện nay trong công nghiệp sản xuất

axit sunfuric oxit vanadi được sử dụng

làmxúctáckháphổbiến.Sau khi oxy hóa SO2 thành SO3,

SO3 được hấp thụ bằng axit sunfuric trong tháp hấp

thụ. Ban đầu SO3 hòa tan trong axit sunfuric, sau

đó phản ứng với nước tạo thành axit sunfuric theo

phản ứng sau:nSO3+H2O=H2SO4+(n-1)H2O

Sau đó axit sunfuric sẽ hấp thụ SO3 thành dung dịch

axit sunfuric có những nồng độ khác nhau tùy theo

tỷ lệ giữa khí SO3 và nước.

Khin>1sảnphẩmlàoleum.

Khi n=1 sản phẩm là axit sunfuric 98%.

Khi n<1 sản phẩm là axit sunfuric loãng. -Thời gian tiếp xúc tăng thì tốc độ chuyển hóa tăng

thông thường tháp tiếp xúc có 4 tầng tiếp xúc ,gần

đây người ta sử dụng tháp tầng sôi

18

- Quá trình 1: đốt lưu huỳnh

Bản chất của quá trình này là ôxi hoá (đốt) lưu

huỳnh để tạo thành SO2:

S + O2 → SO2

Do vậy, trong quá trình này, lưu huỳnh nguyên tố

trước hết được làm nóng

chảy, được lọc và sau đó được bơm áp lực cao phun

vào thiết bị đốt. Lưu huỳnh bị cháy với không khí

khô và sạch đã được sấy từ tháp sấy đưa tới (sử

dụng axít H2SO4 93 -95%). Khí giầu SO2 nóng có nồng

độ khoảng 10,5% thể tích được làm nguội trongnồi

hơi tận dụng nhiệt và thiết bị gia nhiệt hơi quá

nhiệt. Nhiệt độ khí ra khỏi thiết bịđốt là gần

1050oC và nhiệt độ khí ra khỏi thiết bị hơi quá

nhiệt là 450oC.

- Quá trình 2: Chuyển hoá SO2

Bản chất của quá trình 2 là oxy hoá SO2 để trở

thành SO3:

2 SO2 + O2 → 2SO3

Khí SO2 được ôxy hoá thành SO3 với sự trợ giúp của

xúc tác trong thiết bị

19

chuyển hoá. Thiết bị này gồm 4 lớp xúc tác, trong

đó 3 lớp đầu thuộc giai đoạn chuyểnhoá thứ nhất và

lớp còn lại thuộc giai đoại chuyển hoá thứ hai.

Khí giầu SO2 có nhiệt độ 430oC đi vào lớp xúc tác

thứ nhất. Qua ba lớp xúc

tác khoảng 85% SO2 chuyển hoá thành SO3. Phản ứng

chuyển hoá là toả nhiệt vànhiệt này dùng để gia

nhiệt khí SO2 tuần hoàn lại tháp hấp thụ thứ nhất

đến nhiệt độ430oC và nhiệt còn lại dùng để gia

nhiệt nước cấp cho nồi hơi trong thiết bị tận

dụngnhiệt đầu tiên.

Giai đoạn chuyển hoá thứ hai, đạt được hiệu suất

chuyển hoá 99,7% và nhiệt

phản ứng cũng được tận dụng tại thiết bị tận dụng

nhiệt thứ hai.

- Quá trình 3: Sấy khô không khí và hấp thụ SO3

Bản chất của quá trình này là SO3 được hấp thụ bằng

nước trong dung dịch axítsunfuric để trở thành

H2SO4:

SO3 + H2O -----> H2SO4

Việc cung cấp không khí khô cho thiết bị đốt lưu

huỳnh được thực hiện nhờ quạthút qua tháp sấy để

thu hơi nước trong không khí bằng axít sunfuric và

20

tạo ra khí khô.Công nghệ sản xuất axit sunfuric sẽ

phát sinh ra khí thải gồm bụi lưu huỳnh từcông đoạn

cung cấp lưu huỳnh bột và khí SO2 , mù axit trong

khí thải sau tháp hấp thụ.

Chất thải rắn chủ yếu là cặn lưu huỳnh không cháy

hết trong lò đốtlưuhuỳnh. Quátrình sản xuất này hầu

như không có nước thải.

-Hấp thụ SO3 :Thực hiện trong tháp hấp phụ ,chất

lỏng đi từ đỉnh tháp xuống ,khí SO2 đi từ dưới

lên :

mSO3+ H2O =H2SO4 (m-1)SO3

Tùy hệ số m thu được axit khác nhau :

+m=1:axit có nồng độ 100%

+m>1:tạo thành oleum H2SO4nSO3

+m<1:axit có nồng độ <100%

Hiệu suất hấp thụ phụ thuộc vào nhiệt độ và nồng độ

axit

Điều kiện thích hợp của quá trình hấp phụ :

+Trước khi vào tháp khí SO2 được làm lạnh đến nhiệt

độ <60

+Nhiệt độ tháp duy trì ở nhiệt độ 60 oC

+Hiệu suất hấp phụ đạt đến trên 99%

21

2.4 Từ lưu huỳnh:

S → SO2 → SO3 → H2SO4  

S + O2 = SO2

2SO2 + O2 = 2SO3

SO3 +  H2O = H2SO4

Axít sulfuric được sản xuất từ lưu huỳnh, ôxy

và nước theo công nghệ tiếp xúc. Trong giai đoạn

đầu lưu huỳnh bị đốt để tạo ra sulfur điôxít. Nó bị

ôxi hóa thành sulfur triôxít bởi ôxy với sự có mặt

của chất xúc tác vanadi(V) ôxít. Cuối cùng sulfur

triôxít được xử lý bằng nước (trong dạng 97-98%

H2SO4) để sản xuất axít sulfuric 98-99%. Bên cạnh

đó, SO3 cũng bị hấp thụ bởi H2SO4 để tạo ra ôleum

(H2S2O7), chất này sau đó bị làm loãng để tạo thành

axít sulfuric.

(1) S(rắn) + O2(khí) = SO2 (khí)

(2) 2SO2 + O2(khí) = 2SO3 (khí) (có mặt V2O5)

(3) SO3(khí) + H2O (lỏng) = H2SO4 (lỏng)

2.5 Từ khí sunfua hydro:  

H2S → SO2 → SO3 → H2SO4  

2H2S + 3O2 = 2SO2 + 2H2O

2SO2 + O2  = 2SO3

22

SO3 + H2O = H2SO4  

2.6 Từ quặng pyrit sắt:

FeS2 → SO2 → SO3 → H2SO4  

Đốt quặng pyrit trong không khí:

4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2

4FeS + 7O2 = 2Fe2O3 + 4SO2

2SO2 +  O2  = 2SO3

SO3 + H2O  = H2SO4  

Kết quả của quá trình đốt pirit ta được :hổn hợp khí 7-9%SO2,

10-11%O2 còn lại là Nito với một số tạp chất .Còn

lại là 2Fe2O3 Fe3O4 sử dụng cho kỹ nghệ luyện gang

hay sản xuất xi măng

Các điều kiện ảnh hưởng đến quá trình đốt Pirit :

-Nhiệt độ cao cháy càng nhanh ,duy trì nhiệt độ

600-800 oC

-Diện tích tiếp xúc giữa nguyên liệu và oxy trong

không khí ,kích thước quặng thích hợp là 8mm

-Lượng không khí thổi vào lò khống chế cho oxi dư

11%

Lò đốt pirit

-Lò đốt nhiều tầng hay còn gọi là lò bơi chèo ,lò

có bảy tầng đốt và một tầng sấy ,quặng được đổ tự

23

động từ trên xuống ,không khí đi từ dươi lên ,khí

SO2 lấy ra từ đỉnh lò ,tầng 3-4 xảy ra mạnh nhất

-Lò phun đốt quặng ở dạng bụi ,năng suất lớn hơn lò

bơi chèo có thể đốt cháy khoảng một trăm tấn trên

ngày ,nhược điểm là nhiều bụi

-Lò tầng sôi người ta thổi không khí từ dưới lên

với kích thước hạt quặng thích hợp để pirit cháy ở

trạng thái ở trạng thái lơ lửng này có thể 200

tấn .Ngày nay người ta sử dụng không khí giầu oxy

để đốt quặng pirit

Tinh chế hổn hợp SO 2

-Tách bụi ra khỏi hổn hợp khi có kích thước lớn

bằng thiết bị lắng ly tâm xiclon ,bụi có kích thước

nhỏ bằng thiết bị lọc điện

-Tách asen và selen oxit bằng cách cho khí qua tháp

rửa từ dưới lên ,axitsunfuric từ trên xuống ,các

bụi asen và selenoxit bị hòa tan hoặc lắng xuống

đáy thấp

-Tách mù axit sunfuric thiết bị lọc điện ướt

-Tách hơi nước nhờ axit sunfuric đặc đi từ trên

xuống khí đi từ dưới lên Sau khi khí SO2 làm sạch

được oxi hóa thành SO3

Oxi hóa SO 2 thành SO3

24

-Phương pháp Nitro hóa nhờ các oxi Nitro N2O3 NO2

là chất chuyển tiếp oxi hóa của không khí

SO2 + NO2+H2O =H2SO4+NO

SO2 + N2O3+H2O =H2SO4+2NO

NO+O2=2NO2

NO+ NO2=N2O3

Qúa trình oxihoa SO2 thành H2SO4 trong pha lỏng

bao gồm nhiều quá trình nối tiếp xảy ra trên ranh

giới pha lỏng pha khí vì thế tốc độ của quá trình

không chỉ phụ thuộc vào sựu khuếch tán mà chỉ phụ

thuộc vào tốc độ của phản ứng hóa học

3. Công nghệ sạch sản xuất axit sunfuric

Chỉ bằng việc thay đổi tỷ lệ nguyên liệu, kết

hợp với cải tiến các công nghệ đốt lò, Nhà máy Supe

Lâm Thao đã biến một công nghệ cũ của Liên Xô thành

dây chuyền sản xuất H2SO4 chưa từng có, tận dụng

được nguyên liệu pyrit trong nước, và giảm triệt để

chất thải gây ô nhiễm (như khói bụi, SO2 và axít).

Công trình này do kỹ sư Nguyễn Văn Loan và cộng

sự thực hiện, đã đoạt giải nhất trong lĩnh vực Công

nghệ bảo vệ môi trường, Giải thưởng Sáng tạo Khoa

học Công nghệ Việt Nam năm 2002.

25

Từ năm 1985, nhà máy đưa vào vận hành dây chuyền

sản xuất axit sunfuric số 2 theo thiết kế của Liên

Xô. Dây chuyền này sử dụng loại lò phi tiêu chuẩn

KC-150, đốt nguyên liệu là pyrit nguyên khai của

Liên Xô hoặc Trung Quốc. Nhưng do không có loại

nguyên liệu trên, nhà máy đã phải chuyển sang dùng

quặng pyrit Giáp Lai của Việt Nam. Với loại nguyên

liệu mới, dây chuyền không vận hành được vì không

phù hợp thiết kế và lượng xỉ thải quá nhiều gây ô

nhiễm môi trường khu vực.

Những năm sau đó, nhà máy đã hai lần thử chuyển

đổi nguyên liệu mới, là quặng pyrit nhập từ

Albania, rồi đến lưu huỳnh hoá lỏng nhập khẩu. Mỗi

lần thay thế, tuy dây chuyền đã tăng được sản

lượng, nhưng vẫn chỉ bằng hoặc hơn nửa công suất

thiết kế. Điều đáng nói là tổn thất axit và khí SO2

quá lớn, quy ra axit sunfuric nguyên chất là 12-14

tấn/ngày đêm. Lượng chất thải khổng lồ này đã làm ô

nhiễm nặng nề khu dân cư xung quanh và ăn mòn chính

các thiết bị trong nhà máy, ảnh hưởng trực tiếp đến

người lao động. Ước tính, nếu chỉ dùng vôi để trung

hoà toàn bộ số axit này thì phải cần tới 3.500 tấn

mỗi năm, tương đương với 1,3 tỷ đồng. Sản xuất luôn

26

gián đoạn vì phải dừng xưởng để xử lý sự cố. Một

thực tế khác nhà máy phải nhập khẩu toàn bộ nguyên

liệu, mà không sử dụng được nguồn pyrit trong nước.

Trước tình hình này, các kỹ sư của công ty

đã đề xuất phương án phối trộn lưu huỳnh hoá lỏng

nhập khẩu với pyrit của công ty Giáp Lai trong nước.

Đây là một giải pháp công nghệ chưa từng có (trên

thế giới hiện thịnh hành hai loại công nghệ sản

xuất axít sunfuric: hoặc chỉ đốt pyrit hoặc chỉ đốt

lưu huỳnh trong lò tiêu chuẩn), trong khi dây

chuyền sản xuất số 2 của nhà máy sử dụng lò phi

tiêu chuẩn và nguyên liệu hỗn hợp. 

Để thực hiện giải pháp này, nhóm đã nghiên cứu,

tổ chức lắp đặt hệ thống thiết bị trộn pyrit với

lưu huỳnh theo những tỷ lệ khác nhau, nhằm tìm ra

tỷ lệ ưu việt nhất; tính toán các thông số kỹ thuật

như lưu lượng khí thổi vào lò, chiều cao lớp sôi

hợp lý, nhiệt độ lớp sôi, nồng độ khí SO2 ra khỏi

lò, thay thế xúc tác…

Nhờ việc thay thế nguyên liệu và thực hiện cải

tiến đồng bộ, từ năm 1995, dây chuyền số 2 đã đạt

sản lượng trên 360 tấn axit sunfuric/ngày, vượt

công suất thiết kế 6%. Lượng SO2 và bụi xỉ bay ra

27

giảm xuống tới dưới mức tiêu chuẩn, và xỉ thải giảm

từ 280 xuống còn 80 tấn/ngày. Nhiệt độ xỉ giảm từ

150 xuống còn 60 độ C, đồng thời nhà máy cũng thu

hồi được toàn bộ lượng axit phải thải bỏ trước đây.

Cũng do sản xuất ổn định nên hầu như không cần khởi

động lại dây chuyền, vì vậy giảm cường độ làm việc

và cải thiện môi trường cho người lao động.

Qua 7 năm ứng dụng, từ năm 1995 đến nay, giải

pháp đã làm lợi trực tiếp đạt trên 74 tỷ đồng,

ngoài ra còn làm tăng đáng kể sản lượng, doanh thu

nói chung của toàn công ty. Kỹ sư Nguyễn Văn Loan

cho biết, giải pháp này có thể áp dụng được cho tất

cả các doanh nghiệp sản xuất axit sunfuric có dây

chuyền công nghệ tương tự với dây chuyền của Công

ty Supe phốt phát và hoá chất Lâm Thao. Ngoài ra,

cũng có thể tận dụng nguồn pyrit nghèo hơn quặng

pyrit Giáp Lai, như pyrit của nhà máy sản xuất đồng

Sinh Quyền

4. Một số nhà máy sản xuất axit sunfuric trong

nước:

4.1 Nhà máy Super lân Long Thành thuộc Công ty phân bón miền

Nam:

28

Sản xuất axít sulfuric 80.000 tấn/năm, giúp nhà

máy chủ động nguyên liệu để đưa sản lượng phân lân

các loại từ 100.000 tấn trước đây lên 200.000 tấn.

Nguồn nguyên liệu sản xuất axít sulfuric là các

quặng sunfua sắt.

4.2 Nhà máy Supe Lâm Thao:

Đã biến một công nghệ cũ của Liên Xô thành dây

chuyền sản xuất H2SO4chưa từng có, tận dụng được

nguyên liệu pyrit trong nước và giảm triệt để chất

thải gây ô nhiễm (như khói bụi, SO2 và axít) chỉ

bằng việc thay đổi tỷ lệ nguyên liệu, kết hợp với

cải tiến các công nghệ đốt lò.

Nguồn nguyên liệu là quặng pyrit (của công ty Giáp

Lai, Việt Nam) phối trộn lưu huỳnh hóa lỏng nhập

khẩu. Đây là một giải pháp công nghệ chưa từng có

(trên thế giới hiện thịnh hành hai loại công nghệ

sản xuất axít sunfuric: hoặc chỉ đốt pyrit hoặc chỉ

đốt lưu huỳnh trong lò tiêu chuẩn), trong khi dây

chuyền sản xuất của nhà máy sử dụng lò phi tiêu

chuẩn và nguyên liệu hỗn hợp. Để thực hiện giải

pháp này, nhà máy đã nghiên cứu, lắp đặt hệ thống

thiết bị trộn pyrit với lưu huỳnh theo những tỷ lệ

khác nhau, nhằm tìm ra tỷ lệ ưu việt nhất; tính

29

toán các thông số kỹ thuật như lưu lượng khí thổi

vào lò, chiều cao lớp sôi hợp lý, nhiệt độ lớp sôi,

nồng độ khí SO2 ra khỏi lò, thay thế xúc tác…

4.3 Nhà máy hoá chất Tân Bình

Axít Sunfuric kỹ thuật: được sản xuất từ nguyên

liệu lưu huỳnh theo phương pháp tiếp xúc.

Dùng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác:

từ axit sunfuric sản xuất phèn lọc nước, nước đổ

bình ắcquy, sản xuất phân bón, thuốc nhuộm, sơn,

dược phẩm, chất dẻo,  các sản phẩm gốc sunfat, ….

Axít Sunfuric tinh khiết: được sản xuất theo phương

pháp chưng cất Axit Sunfuric kỹ thuật.

Dùng trong phòng thí nghiệm, công nghệ điện tử và

sản xuất các sản phẩm chất lượng cao.

30

31