Chi phí sản xuất H2SO4 trong công nghiệp
Quy Trình Sản Xuất H₂SO₄ (Axit Sunfuric) Công Nghiệp Chi Tiết
Axit sunfuric (H₂SO₄) là một trong những vào những hóa hóa học công nghiệp quan tiền trọng nhất, được dùng rộng lớn rãi trong phát triển phân bón, luyện kim, chế biến đổi dầu mỏ và xử lý nước thải. Hiện nay, phương pháp xúc tiếp (Contact Process) là cách chủ yếu nhằm sản xuất H₂SO₄ nhờ hiệu suất cao và ít tạo độc hại môi ngôi trường.
1. Tổng Quan Về Sản Xuất H₂SO₄
H₂SO₄ được phát triển từ lưu hoàng (S), quặng pyrit (FeS₂) hoặc khí thải công nghiệp chứa chấp SO₂.
Phương pháp tiếp xúc được dùng phổ biến đổi nhất do hiệu suất cao (98%) và ít tạo ô nhiễm và độc hại.
H₂SO₄ có thể được tạo ra dưới dạng axit lỏng 98% hoặc oleum (H₂S₂O₇) nhằm trộn chế theo yêu cầu.
2. Quy Trình Sản Xuất H₂SO₄ Bằng Phương Pháp Tiếp Xúc
Cách 1: Sản Xuất Khí SO₂
Nguyên liệu:
Lưu huỳnh (S) hoặc quặng pyrit (FeS₂).
Oxy từ ko khí.
Phản ứng hóa học tập:
Đốt lưu huỳnh (S) trong oxy tạo nên khí SO₂:
S + O₂ → SO₂
Hoặc nung quặng pyrit FeS₂:
4FeS₂ + 11O₂ → 2Fe₂O₃ + 8SO₂
Mục tiêu: Thu được khí SO₂ tinh khiết, loại quăng quật các tạp hóa học như hạt bụi và kim loại nặng nề.
Cách 2: Oxi Hóa SO₂ Thành SO₃
Điều khiếu nại phản ứng:
Xúc tác: V₂O₅ (Vanadi(V) oxit).
Nhiệt độ: 450 – 500°C.
Áp suất: 1 – 2 atm.
Phản ứng hóa học tập:
2SO₂ + O₂ → 2SO₃ (xúc tác V₂O₅, 450°C)
Mục tiêu: Chuyển đổi cao nhất SO₂ thành SO₃ cùng với hiệu suất ~98%.
Bước 3: Hấp Thụ SO₃ Tạo H₂SO₄
SO₃ không thể tan thẳng trong nước vì sẽ tạo nên sương mù axit nguy hại.
Giải pháp: Hấp thụ SO₃ vào H₂SO₄ loãng để tạo oleum (H₂S₂O₇), sau đó pha loãng cùng với nước.
Phản ứng hít vào:
SO₃ + H₂SO₄ → H₂S₂O₇ (Tạo oleum)
Pha loãng oleum để thu H₂SO₄ 98%:
H₂S₂O₇ + H₂O → 2H₂SO₄
Mục tiêu: Thu được H₂SO₄ 98% tinh khiết phục vụ công nghiệp.
3. Tóm Tắt Quy Trình Sản Xuất H₂SO₄
Đốt diêm sinh hoặc quặng pyrit → Tạo khí SO₂.
Oxi hóa SO₂ thành SO₃ (xúc tác V₂O₅, 450°C).
Hấp thụ SO₃ vào H₂SO₄ loãng → Tạo oleum.
Pha loãng oleum cùng với nước → Thu H₂SO₄ 98%.
Sản phẩm cuối cùng:
H₂SO₄ lỏng (98%)
Oleum (H₂S₂O₇) để trộn chế theo yêu cầu
4. So Sánh Phương Pháp Tiếp Xúc Và Phương Pháp Buồng Chì
Tiêu chí
Phương pháp tiếp xúc (Hiện đại)
Phương pháp buồng chì (Cũ, ít dùng)
Nguyên liệu
Lưu huỳnh (S), pyrit (FeS₂), khí SO₂
SO₂ kể từ đốt diêm sinh hoặc khí thải công nghiệp
Xúc tác
V₂O₅
NO₂ (khí oxit nitơ)
Nhiệt độ phản ứng
450 – 500°C
Nhiệt độ thông thường
Hiệu suất
98%
60 – 70%
Nồng độ axit chiếm được
98%
70% (phải cô sệt thêm)
Tính thân thiện cùng với môi ngôi trường
Ít ô nhiễm và độc hại hơn
Gây độc hại khí NO₂
Kết luận: Phương pháp tiếp xúc có hiệu suất cao, ít ô nhiễm và độc hại và tạo nên ra H₂SO₄ nồng độ cao, nên được sử dụng phổ biến trong công nghiệp.
5. Ứng Dụng Của H₂SO₄ Công Nghiệp
Sản xuất phân bón: Super photphat (Ca(H₂PO₄)₂), ammonium sunfat ((NH₄)₂SO₄).
Luyện kim: Tẩy cọ kim loại trước Khi mạ.
Xử lý nước thải: Điều chỉnh pH, loại quăng quật kim chủng loại nặng trĩu.
Sản xuất hóa chất: Axit nitric (HNO₃), nhựa, dung dịch nhuộm.
Chế biến dầu lửa: Tinh chế xăng dầu, loại vứt tạp hóa học cơ học.
Ắc quy chì (Pb-Acid): Dùng làm chất năng lượng điện phân.
6. Câu Hỏi Thường Gặp Về Sản Xuất H₂SO₄
1. Tại sao ko hít vào SO₃ trực tiếp vào nước nhằm tạo ra H₂SO₄?
Vì phản xạ này tạo nên sương mù axit cực kỳ nguy hại và khó khăn kiểm soát. Thay vào đó, SO₃ được hít vào vào H₂SO₄ loãng trước, rồi mới nhất trộn loãng với nước.
2. Tại sao cần xúc tác V₂O₅ trong phản ứng SO₂ + O₂ → SO₃?
Vì phản xạ này diễn ra chậm ở sức nóng độ thông thường. quy trình sản xuất h2so4 tác V₂O₅ giúp tăng tốc độ phản ứng và nâng cao hiệu suất lên 98%.
3. H₂SO₄ rất có thể tạo ra kể từ khí thải công nghiệp không?
Có. Nhiều nhà máy tận dụng khí SO₂ từ công nghiệp luyện kim nhằm tạo ra H₂SO₄, giúp giảm độc hại môi ngôi trường.
7. Kết Luận – Quy Trình Sản Xuất H₂SO₄
H₂SO₄ công nghiệp công ty yếu ớt được phát triển bởi cách tiếp xúc, gồm 3 giai đoạn chính:
Đốt S hoặc FeS₂ nhằm tạo ra SO₂.
Oxi hóa SO₂ thành SO₃ (xúc tác V₂O₅).
Hấp thụ SO₃ vào H₂SO₄ loãng để tạo nên oleum, sau đó trộn loãng thu H₂SO₄ 98%.
Phương pháp này có hiệu suất cao (~98%) và ít ô nhiễm và độc hại rộng cách buồng chì.
H₂SO₄ có tương đối nhiều phần mềm vào sản xuất phân bón, luyện kim, hóa chất, dầu lửa và xử lý nước thải.
Nhờ phương pháp tiếp xúc, H₂SO₄ rất có thể được sản xuất cùng với số lượng rộng lớn và chất lượng cao, thỏa mãn nhu cầu nhu cầu của không ít ngành công nghiệp quan lại trọng bên trên trái đất.