Quy Trình Sản Xuất H₂SO₄ (Axit Sunfuric) Công Nghiệp Chi Tiết
Axit sunfuric (H₂SO₄) là một trong trong những hóa hóa học công nghiệp quan tiền trọng nhất, được dùng rộng lớn rãi vào sản xuất phân bón, luyện kim, chế biến chuyển dầu mỏ và xử lý nước thải. Hiện nay, cách xúc tiếp (Contact Process) là phương pháp chủ yếu nhằm phát triển H₂SO₄ nhờ hiệu suất cao và ít gây độc hại môi trường.
1. Tổng Quan Về Sản Xuất H₂SO₄
H₂SO₄ được tạo ra từ lưu hoàng (S), quặng pyrit (FeS₂) hoặc khí thải công nghiệp chứa chấp SO₂.
Phương pháp xúc tiếp được dùng phổ biến nhất do hiệu suất cao (98%) và ít gây ô nhiễm.
H₂SO₄ hoàn toàn có thể được tạo ra bên 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 không khí.
Phản ứng hóa học:
Đốt lưu huỳnh (S) trong oxy tạo ra 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 chất như bụi và kim chủng loại nặng trĩu.
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 với hiệu suất ~98%.
Bước 3: Hấp Thụ SO₃ Tạo H₂SO₄
SO₃ ko thể tan thẳng vào nước vì sẽ tạo sương mù axit nguy hiểm.
Giải pháp: Hấp thụ SO₃ vào H₂SO₄ loãng để tạo nên 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 lưu hoàng 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 sau cùng:
H₂SO₄ lỏng (98%)
Oleum (H₂S₂O₇) nhằm trộn chế theo nhu cầu
4. So Sánh Phương Pháp Tiếp Xúc Và Phương Pháp Buồng Chì
Tiêu chí
Phương pháp tiếp xúc (Hiện đại)
Phương pháp phòng chì (Cũ, ít dùng)
Nguyên liệu
Lưu huỳnh (S), pyrit (FeS₂), khí SO₂
SO₂ kể từ đốt lưu hoàng hoặc khí thải công nghiệp
Xúc tác
V₂O₅
NO₂ (khí oxit nitơ)
Nhiệt độ phản xạ
450 – 500°C
Nhiệt độ thông thường
Hiệu suất
98%
60 – 70%
Nồng độ axit thu được
98%
70% (phải cô quánh thêm)
Tính thân thiện với môi ngôi trường
Ít ô nhiễm hơn
Gây độc hại khí NO₂
Kết luận: Phương pháp xúc tiếp có hiệu suất cao, ít ô nhiễm và độc hại và tạo ra ra H₂SO₄ nồng độ cao, nên được sử dụng phổ biến đổi 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 rửa kim loại trước khi mạ.
Xử lý nước thải: thay đổi pH, chủng loại bỏ kim loại nặng.
Sản xuất hóa hóa học: Axit nitric (HNO₃), vật liệu nhựa, dung dịch nhuộm.
Chế biến dầu lửa: Tinh chế xăng dầu, chủng loại bỏ tạp chất hữu cơ.
Ắc quy chì (Pb-Acid): Dùng thực hiện hóa học năng lượng điện phân.
6. Câu Hỏi Thường Gặp Về Sản Xuất H₂SO₄
1. Tại sao ko hấp thụ SO₃ thẳng vào nước nhằm tạo nên H₂SO₄?
Vì phản ứng này tạo ra sương mù axit rất nguy khốn và khó khăn kiểm soát. Thay vào đó, SO₃ được hấp thụ vào H₂SO₄ loãng trước, rồi mới nhất trộn loãng cùng với nước.
2. Tại sao cần thiết xúc tác V₂O₅ trong phản ứng SO₂ + O₂ → SO₃?
Vì phản ứng này diễn ra chậm chạp ở sức nóng độ thường. Xúc tác V₂O₅ giúp tăng vận tốc phản xạ và nâng lên hiệu suất lên 98%.
3. H₂SO₄ có thể tạo ra từ khí thải công nghiệp không?
Có. đa phần Nhà CửA máy tận dụng khí SO₂ từ công nghiệp luyện kim nhằm tạo ra H₂SO₄, góp tránh ô nhiễm môi trường.
7. Kết Luận – Quy Trình Sản Xuất H₂SO₄
H₂SO₄ công nghiệp nhà yếu đuối được phát triển bằng phương thức xúc tiếp, bao gồm 3 giai đoạn chính:
Đốt S hoặc FeS₂ nhằm tạo nên SO₂.
Oxi hóa SO₂ thành SO₃ (xúc tác V₂O₅).
điều chế h2so4 trong công nghiệp thụ SO₃ vào H₂SO₄ loãng để tạo ra oleum, tiếp sau đó pha loãng thu H₂SO₄ 98%.
Phương pháp này có hiệu suất cao (~98%) và ít ô nhiễm và độc hại rộng phương thức phòng chì.
H₂SO₄ có nhiều ứng dụng trong tạo ra phân bón, luyện kim, hóa chất, dầu lửa và xử lý nước thải.
Nhờ phương thức tiếp xúc, H₂SO₄ có thể được phát triển với con số rộng lớn và chất lượng cao, đáp ứng yêu cầu của không ít ngành công nghiệp quan trọng bên trên trái đất.