Điều Chế H3Po4 Trong Công Nghiệp, Axit Photphoric(H3Po4) Là Gì

Axit photphoric, hay đúng hơn là axit orthophotphoric là một axit trung bình có công thức hóa học H3PO4.

Đang xem: điều chế h3po4 trong công nghiệp

Tính chất vật lý

Axit photphoriclà chất rắn tinh thể không màu, khối lượng riêng 1,87 g/cm3; nhiệt độ nóng chảy = 42,350C (dạng H3PO4.H2O có nhiệt độ nóng chảy = 29,320C); phân huỷ ở 2130C. Tan trong etanol, nước (với bất kì tỉ lệ nào). Trong cấu trúc tinh thể của nó gồm có những nhóm tứ diện PO4, liên kết với nhau bằng liên kết hidro. Cấu trúc đó vẫn còn được giữ lại trong dung dịch đậm đặc của axit ở trong nước và làm cho dung dịch đó sánh giống như nước đường.

Axit orthophotphoric tan trong nước đó được giải thích bằng sự tạo thành liên kết hidro giữa những phân tử H3PO4và những phân tử H2O.

Tính chất hóa học

Trong phân tửaxit photphoric ở mức oxi hóa +5 bền nên axit photphoric khó bị khử, không có tính oxi hóa như axit nitric. Khi đun nóng dần đến 260oC, axit orthophotphoric mất bớt nước, biến thành axit điphotphoric (H4P2O7); ở 3000C, biến thành axit metaphotphoric (HPO3). Axit photphoric là axit ba nấc có độ mạnh trung bình, hằng số axit ở 250C có các giá trị K1 = 7.10−3, K2 = 8.10−6, K3 = 4.10−13. Dung dịch axit photphoric có những tính chất chung của axit như đổi mà quỳ tím thành đỏ, tác dụng với oxit bazo, bazo, muối, kim loại. Khi tác dụng với oxit bazo hoặc bazo, tùy theo lượng chất tác dụng mà sản phẩm là muối trung hòa, muối axit hoặc hỗn hợp muối.

Có hai phương pháp sản xuất axít photphoric:

– Phương pháp ướt: Quặng phốt phát phản ứng với axít sunfuric.

– Phương pháp khô: Quặng phốt phát cùng với SiO2 được gia nhiệt trong lò điện, dùng than khử thành photpho sau đó được ôxi hoá và hiđrát hoá.

Phương pháp sản xuất acid photphoric theo phương pháp ướt:

Nguyên liệu chính:

Nguyên liệu và hoá chất chính để sản xuất axít photphoric (42%P2O5) gồm:

READ:  Isoamyl Acetate - Isoamyl Axetat Có Công Thức Cấu Tạo Là

– Quặng phốt phát (apatít) 32% P2O5.

– Axít sunfuric nồng độ 98%.

Tiêu hao nguyên liệu riêng là 1,33 tấn photphat / 1 tấn H3PO4 và 1,19 tấn axít sunfuric / 1 tấn H3PO4.

Quy trình sản xuất:

Trong phương pháp ướt,axit photphoricđược tạo ra do phản ứng giữa axít sunfuric (H2SO4) với quặng phốt phát. Quặng phốt phát được sấy, nghiền cho tới khi 60 – 70% hạt quặng có kích thước nhỏ hơn 0,15 mm và sau đó được đưa liên tục vào thiết bị phản ứng với axít sunfuric. Phản ứng còn kết hợp canxi trong quặng phốt phát với sunfat tạo thành CaSO4, hay được gọi là gíp. Gíp được tách ra khỏi dung dịch phản ứng bằng cách lọc.

Phản ứng hoá học chính để sản xuất axít photphoric bằng phương pháp ướt như sau:

Ca3(PO4) + CaF2 + 10H2SO4 → 6H3PO4 + 10CaSO4 + nH2O +2HF

Axít photphoric được thu hồi bằng cách lọc và tách ra khỏi bùn tạo thành khi phân huỷ hai lần quặng phốt phát bằng axít sunfuric.

Trong quá trình phản ứng, tinh thể gíp bị kết tủa và được tách ra khỏi axít bằng quá trình lọc. Các tinh thể được tách ra cần phải được rửa để thu hồi được ít nhất 99% axít photphoric trong phần lọc được.

Như vậy, quá trình sản xuất axit photphoric gồm 5 công đoạn như sau:

– Công đoạn 1 : Chuẩn bị bùn quặng

Quặng phốt phát được đưa tới hố bùn quặng qua cân cấp lượng không đổi. Trong hố quặng phốt phát được trộn với nước để chuẩn bị bùn quặng với nồng độ gần 40% trọng lượng.

– Công đoạn 2 : Phân huỷ

Bùn quặng phốt phát được cấp vào thiết bị trộn sơ bộ và bị phân huỷ một phần bằng axít sunfuric được pha loãng từ (98% đến 70 – 80% trọng lượng) và axít photphoric lấy ra từ công đoạn lọc.

Bùn phốt phát trên và hỗn hợp axít được chuyển tới thiết bị phân huỷ photphat để tạo thànhaxit photphoric.

Điều khiển nhiệt độ bằng cách thổi không khí trên bề mặt bùn qua một số ống và giữ nhiệt khoảng 85-9000C, có khoảng 80% photphat được phân huỷ.

Axít photphoric ngậm 1/2 nước là chất không ổn định được đưa vào công đoạn tiếp theo.

READ:  C6H5Nh2 - Aniline, Is A Weak Base Related To

Xem thêm: Hóa Hữu Cơ 11 Về Đại Cương Hóa Hữu Cơ Đầy Đủ Nhất &Mdash; Đọc Là Đỗ

– Công đoạn 3 : Kết tinh

Ra khỏi thiết bị cuối cùng, bùn nóng được đưa khỏi thiết bị kết tinh liên tục qua máng chảy tràn trong thiết bị kết tinh được làm nguội giữ ở nhiệt độ 55 -600C bằng cách thổi không khí để đạt nhiệt độ bùn tối ưu cho kết tinh và hidrat hoá gíp ngậm ½ H2O chuyển thành gíp ngậm 2H2O.

Cuối cùng thu được axít photphoric chứa 28 – 30% P2O5 và gíp ngậm 2H2O có chất lượng mong muốn.

-Công đoạn 4 : Lọc

Ra khỏi thiết bị kết tinh, bùn được bơm đi lọc gồm 3 bậc lọc để tách bùn ra khỏi axít photphoric lẫn gíp.

Axít sản phẩm là nước lọc 1 của bậc lọc thứ 1 được chứa trong thùng và chuyển tới công đoạn cô đặc. Nước lọc 2 của bậc lọc lần 2 là axít nồng độ trung bình được chuyển tới công đoạn phân huỷ được gọi là axít tuần hoàn. Sau khi điều chỉnh nồng độ P2O5bằng cách thêm vào 1 lượng nhỏ của nước lọc lần 1.

Nước lọc 3 từ bậc lọc thứ 3 được dùng làm nước rửa cho bậc lọc 2. Nước lọc 4 được dùng làm nước rửa cho bậc lọc 3. Bã gíp ướt được chuyển tới bãi chất đống gíp ở bên ngoài băng tải.

– Công đoạn 5 : Cô đặc axít

Thiết bị có 2 cụm cô đặc gồm buồng bốc hơi, bơm tuần hoàn cho buồng bốc hơi, bộ phận gia nhiệt và máy tạo chân không.

Axít tuần hoàn được gia nhiệt khi nó qua các ống của bộ phận gia nhiệt và nước trong axít được bay hơi trong buồng bốc hơi.

Nguồn nhiệt cung cấp cho bộ phận gia nhiệt là hơi nước áp suất thấp buồng bốc hơi duy trì chân không nhờ hệ thống tạo chân không. Khí flo bay hơi trong khi cô đặc được thu hồi ở dạng dung dịch 20% H2SiF6(theo trọng lượng) bằng tháp rửa khí flo.

*

Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất a xít Phôtphoric

Quá trình sản xuất axit photphoric sẽ phát sinh chất thải gồm khí thải và chất thải rắn. Khí thải chủ yếu là HF và SiF4 (trong khí thải thu được từ phản ứng giữaH2SO4với quặng apatít để tạo H3PO4). Chất thải rắn là gyps (CaSO4.2H2O).

READ:  Cho Triolein Lần Lượt Vào Mỗi Ống Nghiệm Chứa Riêng Biệt: Na, Cu(Oh)2, Ch3Oh, Dung Dịch Br2, Dung Dịch Naoh

– Nguyên liệu sử dụng: quặng apatit 32% P2O5 (tính trên cơ sơ khô).

– Sản phẩm đầu ra: acid H3PO4 52% P2O5. Thành phần chất thải: là bã gíp với thành phần chính là thạch cao: CaSO4 .2H2O. Chất thải khí: Hàm lượng Flo≤ 5mg/Nm3; bụi≤ 49mg/Nm3.

Sản xuất photphoric theo phương pháp khô:

Nguyên liệu dùng để sản xuấtaxit photphoricgồm photpho, không khí và nước. Quá trình sản xuất gồm các bước sau:

– Bước 1: Quá trình cháy.

– Bước 2: Quá trình hydrat hóa.

– Bước 3: Quá trình tinh chế và lưu trữ.

Nguyên liệu được đưa vào thiết bị phản ứng, trong quá trình đốt, chất lỏng nguyên tố phốt pho được đốt cháy (oxy hóa), trong không khí xung quanh trong buồng đốt ở nhiệt độ 1650 – 27600C (3000 – 50000F) để tạo thành phốt pho pentôxít. Photpho sau đó chuyển qua thuyết bị hấp thụ để ngậm nước, pha loãng H3PO4. Cuối cùng, loại bỏ phosphoric acid sương mù từ dòng khí đốt trước khi thải vào không khí, thực hiện với áp suất thấp và cô đặc axit photphoric lưu trữ hay để pha chế sản xuất các sản phẩm khác.

Xem thêm: Phản Ứng Trao Đổi Ion Trong Dung Dịch Các Chất Điện Li, Phản Ứng Trao Đổi Ion

P4 + 5O2 → 2P2O5

2P2O5 + 6H2O → 4H3PO4

Nồng độH3PO4sản xuất từ quá trình nhiệt bình thường khoảng từ 75 đến 85 phần trăm. Điều này có nồng độ cao là cần thiết cho sản xuất hóa chất cao cấp và các sản phẩm sản xuất. Hiệu quả các nhà máy thu hồi khoảng 99,9 phần trăm của các nguyên tố phốt pho cháy như axit photphoric.

*

Sơ đồ quy trình sản xuất axit photphoric bằng phương pháp khô

4.Ứng dụng:

Axit photphoricđậm đặc, có thể chứa tới 70% – 75% P2O5 là rất quan trọng đối với ngành nông nghiệp do nó được dùng để sản xuất phân bón. Nhu cầu toàn cầu về phân bón đã dẫn tới sự tăng trưởng đáng kể trong sản xuất phốtphat (PO43-) trong nửa sau của thế kỷ 20…

Xem thêm bài viết thuộc chuyên mục: Hóa học

Khuyễn Mãi Hot

Bài viết hay nhất

Hno3 Loãng Không Tác Dụng Với Kim Loại Nào, Khi Kim Loại Tác Dụng Với Hno3:
Hno3 Loãng Không Tác Dụng Với Kim Loại Nào, Khi Kim Loại Tác Dụng Với Hno3:
Tổng Hợp Các Công Thức Toán Lớp 5, Tổng Hợp Công Thức Toán Tiểu Học
Tổng Hợp Các Công Thức Toán Lớp 5, Tổng Hợp Công Thức Toán Tiểu Học
Stt Thả Thính Bằng Môn Lý – Thả Thính Bằng Môn Học Bá Nhất Quả Đất
Stt Thả Thính Bằng Môn Lý – Thả Thính Bằng Môn Học Bá Nhất Quả Đất
Công Thức Tính Cạnh Tam Giác Thường, Và Tam Giác Vuông, Định Lý Cos
Công Thức Tính Cạnh Tam Giác Thường, Và Tam Giác Vuông, Định Lý Cos
Khái Niệm Và Công Thức Tính Lực Căng Dây Lớp 10, Vật Lý 10 Công Thức Tính Nhanh
Khái Niệm Và Công Thức Tính Lực Căng Dây Lớp 10, Vật Lý 10 Công Thức Tính Nhanh
Công Thức Tính Chiều Cao Hình Tam Giác Lớp 5, Kiến Thức Trọng Tâm Diện Tích Tam Giác Toán Lớp 5
Công Thức Tính Chiều Cao Hình Tam Giác Lớp 5, Kiến Thức Trọng Tâm Diện Tích Tam Giác Toán Lớp 5
Các Công Thức Tính Điện Lượng Lớp 11, Công Thức Vật Lý Lớp 11
Các Công Thức Tính Điện Lượng Lớp 11, Công Thức Vật Lý Lớp 11
Một số bạn đang đua đòi theo lối ăn mặc không lành mạnh không phù hợp với lứa tuổi học sinh hãy nghị luận thuyết phục các bạn ăn mặc sao cho phù hợp – Bài văn mẫu lớp 7 | Lize.vn
20 Đoạn văn viết về Tết bằng tiếng Anh hay & ngắn gọn – Hướng dẫn viết đoạn văn nói về Tết bằng tiếng Anh | Lize.vn
Nghị luận xã hội 200 chữ bàn về lạc quan – Dàn ý + 10 Bài văn mẫu nghị luận bàn về lạc quan | Lize.vn
Bảng Công Thức Sin Cos, Tan, Cot Đầy Đủ, Công Thức Lượng Giác Sin, Cos, Tan, Cot Đầy Đủ
Bảng Công Thức Sin Cos, Tan, Cot Đầy Đủ, Công Thức Lượng Giác Sin, Cos, Tan, Cot Đầy Đủ
Công Thức Tính Định Mức Trong Excel ? Hướng Dẫn Các Cách Tính Vượt Định Mức Trong Excel
Công Thức Tính Định Mức Trong Excel ? Hướng Dẫn Các Cách Tính Vượt Định Mức Trong Excel
Công Thức Tính Cạnh Hình Vuông Toán Lớp 3, 4 Nâng Cao, Cách Để Tính Chu Vi Hình Vuông
Công Thức Tính Cạnh Hình Vuông Toán Lớp 3, 4 Nâng Cao, Cách Để Tính Chu Vi Hình Vuông
Nacl + H2O Không Màng Ngăn, Điện Phân Dung Dịch Nacl Không Màng Ngăn
Nacl + H2O Không Màng Ngăn, Điện Phân Dung Dịch Nacl Không Màng Ngăn
Điện Hóa Trị Là Gì – Điện Hóa Trị Của Kali Trong Kcl Là
Điện Hóa Trị Là Gì – Điện Hóa Trị Của Kali Trong Kcl Là