Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
MC LC
Trang
PHN M U:
Lch s phỏt trin ca axit sunfuric..3

PHN MT
C S HO Lí.
I. NHNG KHI NIM CHUNG
1. Khỏi nim chung.. 5
2. Vi tớnh cht ca axit v ụlờum .5
3. Tớnh cht ca SO
2
v SO
3
. ..9
4. Bo qun v vn chuyn axit ..10
5. Vt liu ch to thit b 10
II. C S HO Lí QU TRèNH SN XUT H
2
SO
4
.
1. Ch to khớ SO
2
..11
2. Tinh ch khớ ..12
3. Qỳa trỡnh ụxi hoỏ SO
2
trờn xỳc tỏc V
2

O
5
13
4. Qỳa trỡnh hp th19

PHN HAI
CHN V BIN LUN DY TRUYN - THIT B
TON PHN XNG
I. La chn dõy chuyn cụng ngh .22.
II. Chn cỏc thit b trong dõy chuyn sn xuõt. 23
III. Thuyt minh dõy truyn sn xut. ..26

PHN BA
TNH CN BNG CHT
TNH CN BNG NHIT TON H THNG
I. Lũ lp sụi t pyrit .28
II. Ni hi nhit tha .34
III. Cyclon 36
IV. Lc in khụ .38
V. Thỏp ra I ..41
VI. Thỏp ra II...47
VII. Lc in t I..52
VIII. Thỏp tng m..55
IX. Lc in t II . .60
X. B xung khụng khớ . .62
XI.Thỏp sy khớ .. 65
1
Trêng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp
XII. Tháp tiếp xúc ………………………….…………………………….68
XIV.Tháp hấp thụ ôlêum……… ………………….………….…………82

XIV. Tháp hấp thụ mônô hydrat………….……….………….………… 86
PHẦN IV
TÍNH TOÁN THIẾT BỊ
I. Lò đốt quặng lớp sôi………………….…………………….…………90
II. Nồi hơi nhiệt thừa………………………………………….………….94
III. Tháp sấy…… ………………………………….………….…………97
IV. Tháp chuyển hoá SO
2
………… ………….………………………102
IV. Tháp hấp thụ ôlêum……… ………………… ……………………117
V. Tháp hấp thụ mônô hydrat…………………… …………………… 123
VI. Tính toán , chọn thiết bị phụ…………………………….………… 128
PHẦN V
TÍNH TOÁN KINH TẾ
I.Xác định chế độ làm việc của nhà máy……………………………… 134
II. Tính toán nhu cầu về điện……………………………………………134
III. Tính toán nhu cầu về nước ………………………………………….136
IV. Tính giá thành sản phẩm ……………………………………………138
PHẦN VI
PHẦN XÂY DỰNG
2
Trêng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp

PHẦN MỞ ĐẦU
LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA AXIT SUNFURIC
Từ lâu loài người đã biết đến axit sunfuric, từ thế kỷ X người ta đã điều
trế axit sunfuric bằng cách chưng cất sunfat sát ở nhiệt độ cao sẽ thu được
SO
2
và SO

3
. Sau khi làm lạnh hỗn hợp khí SO
2
và SO
3
cùng với hơi nước sẽ
tạo thành H
2
SO
4
, nhưng phương pháp này có năng suất thấp, giá thành cao.
Đến cuối thế kỷ XV người ta đốt Lưu huỳnh và Diêm tiêu có thấm nước để
điều chế axit sunfuric cho y học. Năm 1740 nhà máy sản xuất axit sunfuric
được xây dựng ở Anh. Nguyên tắc sản xuất, đốt Lưu huỳnh và Muối nitrat
trong các bình kim loại sau đó hấp thụ khí bay ra bằng nước trong bình thuỷ
tính. Năm 1796 người ta thay thế bình thuỷ tinh bằng phương pháp phòng
chì. Quá trình sản xuất gián đoạn, ôxit Nitơ thải ra ngoài ảnh hưởng đến môi
trường. Đầu thế kỷ XIX bắt đầu đốt Lưu huỳnh trong các lò riêng, còn các
ôxit Nitơ điều trế bằng cách dùng axit sunfuric phân huỷ các muối Nitơrat và
người ta đặt một số tháp ở trước phòng chì để tách một số ôxit Nitơ hoà tan
trong một số sản phẩm và đặt một số tháp sau phòng chì để hấp thụ ôxit Nitơ
bay theo khí thải. Do đó, tăng được năng suất và giảm giá thành sản phẩm.
Đầu thế kỷ XX người ta dùng tháp đệm thay các phòng chì. Từ đó, phương
pháp tháp được hình thành có năng suất lớn hơn nhiều so với phương pháp
phòng trì. Nhưng phương pháp này chỉ điều chế được axit sunfuric có nồng
độ 75% và độ tinh khiết của sản phẩm không cao.
Song song với phương pháp tháp năm 1931 P.Filit (người Anh) đề nghị
ôxi hoá SO
2
trực tiếp trên xúc tác Pt bằng ôxi không khí. Từ đó hình thành

phương pháp tiếp xúc. Trong các công trình nghiên cứu, quá trình ôxi hoá
SO
2
thành SO
3
có tiến hành trên các xúc tác như ôxit sắt, ôxit đồng …
Đến cuối thế kỷ XIX đầu thế kỷ XX người ta đã có biện pháp khắc phục
xúc tác ngộ độc thì phương pháp tiếp xúc dùng để sản xuất axit sunfuric
ngày càng tăng lên không ngừng, ưu điểm của phương pháp này: Sản phẩm
tinh khiết, có nồng độ cao. Có thể sản suất được SO
3
lỏng và ôleum, năng
suất sản xuất lớn nhưng giá thành cao vì tồn tại hệ thống tinh chế khí.
Axit sunfuric là một axit vô cơ mạnh , được sử dụng rộng rãi . nghành
phân bón hoá học tiêu thụ nhiều axit nhất . để sản xuất một tấn P
2
O
5
hữu
hiệu trong phân bón cần 1,9 – 2,5 tấn axit, một tấn amôn sunfat cần 0,75 tấn
axit sunfuric. Axit sunfuric được dùng để sản xuất nhiều loại muối sunfat,
một số axit vô cơ như : axit photphoric, axit boric , axit flohidric, một số bột
màu vô cơ, sơn hữu cơ, sợi visco, tinh chế sản phẩm dầu mỏ, chất nổ, tẩy gỉ
3
Trêng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp
kim loại, trong luyện một số kim loại như nhôm, magiê, đồng , coban.
Niken, vàng …
Ở nước ta, trong kháng chiến chống Pháp ông Phạm Đình Aí cùng một số
người đã tổ chức sản xuất axit saunfuric quy mô nhỏ theo phương pháp
phòng chì. Năm 1962 xưởng axit sufuric theo phương pháp tiếp xúc đi từ

pirit công suất 40000 tấn /năm ở Lâm Thao bắt đầu hoạt động. trong những
năm 60 và 70 hai xưởng axit sunfuric theo phương pháp tiếp xúc đi từ S đã
được xây dựng ở Tân Bình và Thủ Đức. tiếp đó là xưởng axit sunfuric
40000 tấn/năm của nhà máy supephotphat long thành. Tới năm 1992 tổng
công suất của các xưởng axit sunfuric ở nước ta là 240000 tấn/năm. Hiện
nay chỉ riêng nhà máy supephotphat và hoá chất Lâm Thao cũng có tới ba
dây chuyền sản xuất axit sunfuric theo phương pháp tiếp xúc đi từ S với
công suât lên tới 240000 tấn /năm.
Khai thác hết công suất thiết kế, cải tiến những mắt xích yếu trong dây
chuyền công nghệ đẻ đưa năng suất lên cao thiết kế, giảm tiêu hao vật chất
và chi phí quản lí cho một tấn sản phẩm, đảm bảo chất lượng sản phẩm theo
tiêu chuẩn quốc tế, cải thiện điều kiện lao động và môi trường là những yêu
cầu cần thiết đối với những người quản lí vận hành các dây chuyền sản xuất
axit sunfuric ở nước ta hiện nay. những nhiệm vụ sáng tạo trên đòi hỏi phải
nắm vững bản chất các lí thuyết và những thành tựu mới nhất của công
nghệ, thiết bị sản xuất axit sunfuric.
4
Trêng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp
PHẦN MỘT
CƠ SỞ HOÁ LÝ
I. NHỮNG KHÁI NIỆM CHUNG.
1. Khái niệm chung:
Trong kỹ thuật, hỗn hợp theo tỷ lệ bất kỳ của SO
3
với H
2
O đều gọi là
axít sunfuric.
Nếu tỷ lệ SO
3

: H
2
O < 1 gọi là dung dịch axít sunfuric
SO
3
: H
2
O > 1 gọi là dung dịch của SO
3
trong axít sunfuric hay
ôlêum hoặc axít bốc khói.
Thành phần của dung dịch axít sunfuric được đặc trưng bằng % khối
lượng H
2
SO
4
hoặc SO
3
2 - Vài tính chất của axít sunfuric và ôlêum:
Axít sunfuric khan là chất lỏng không màu, sánh kết tinh ở 10,37
o
C ở áp
suất thường (760mmHg) đến t
o
= 296,2
o
C axít sunfuric bắt đầu sôi và bị
phân huỷ cho tới khi tạo thành hỗn hợp đẳng phí chiếm 98,3 % H
2
SO

4
và 1,7
% H
2
O. Hỗn hợp đẳng phí này sôi ở 336,5
o
C .
Axít sunfuric có thể kết hợp với nước và SO
3
theo tỷ lệ bất kỳ khi đó tạo
thành một số hợp chất có tính chất khác nhau.
a. Nhiệt độ kết tinh.
Dung dịch có nồng độ bất kỳ của H
2
SO
4
và ôlêum có thể xem là hỗn hợp
của hai trong số các hợp chất khác sau:
H
2
O; H
2
SO
4
.3H
2
O; H
2
SO
4

.2H
2
O; H
2
SO
4
.H
2
O;H
2
SO
4
; H
2
SO
4
.SO
3
;
H
2
SO
4
.2SO
3
; SO
3
.
Ứng với nhiệt độ kết tinh là :
0

o
C ; - 22,4 ; -39,6 ; 8,48 ; 10,37 ; 35,85 ; 1,2 ; 16,8
o
C
Từ đồ thị biểu diễn quan hệ giữa nhiệt độ kết tinh và nồng độ axít
H
2
SO
4


% H
2
SO
4
% SO
3
tự do
Hình 1: Đồ thị kết tinh của hệ nước và SO
3
5
Nhiệt độ,
o
C
A
4
D
5
E
6

H
G
7
8
2
3
C
B
1
Trêng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp
Ta thấy rằng:
Nhiệt độ kết tinh của dung dịch axít sunfuric và ôlêum tương đối cao,
thậm chí ngay cả ở nhiệt độ vài chục độ.
Vì vậy, người ta qui định rất nghiêm ngặt nồng độ axít sunfuric và
ôlêum sao cho chúng không bị kết tinh trong quá trình vận chuyển và bảo
quản.
Từ tính chất này giúp cho ta lựa chọn thành phần axít sản xuất ra phải
gần với điểm cực tiểu trên đồ thị kết tinh.
b. Nhiệt độ sôi và áp suất hơi:
Quan hệ giữa nhiệt độ sôi và nồng độ axít biểu diễn trên đồ thì sau:

% H
2
SO
4
% SO
3

Hình 2: Nhiệt độ sôi của axit sunfuric và oleum ở 760 mmHg
Qua đồ thị ta thấy rằng:

Khi tăng nồng độ thì nhiệt độ sôi của dung dịch axít sunfuric tăng đạt
cực đại ( 336,5
o
C ) ở 98,3 % H
2
SO
4
sau đó lại giảm.
Khi tăng hàm lượng SO
3
tự do thì nhiệt độ sôi của ôlêum giảm từ
296,2
o
C (ở 0% SO
3
tự do) xuống 44,7
o
C (ở 100%SO
3
).
Khi tăng nồng độ áp suất hơi trên dung dịch a xít giảm đạt cực tiểu ở
98,3 % H
2
SO
4
sau đó lại tăng. áp suất hơi trên ôlêum tăng khi tăng hàm
lượng SO
3
tự do.
Có thể tính áp suất hơi trên dung dịch axít sunfuric và ôlêum theo công

thức sau:

T
B
APlg −=

Trong đó:
P: Áp suất hơi mmHg.
A, B : Hệ số phụ thuộc vào nồng độ axít và ôlêum.
6
Nhiệt độ,
o
C
Trêng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp
Áp suất hơi riêng phần của H
2
SO
4
trên dung dịch axít sunfuric ở t
o
khác
nhau có thể tích theo công thức trên nhưng giá trị A,B có khác đi.
Nói chung hơi trên dung dịch axít sunfuric và ôlêum có thành phần khác
với thành phần pha lỏng. Chỉ trên dung dịch 98,3 % H
2
SO
4
thì thành phần
pha hơi nước mới bằng thành phần pha lỏng.
c.Tỷ trọng:

Khi tăng nồng độ, tỷ trọng của dung dịch axít sunfuric tăng, đạt cực đại
ở 98,3% H
2
SO
4
sau đó giảm.
Khi tăng hàm lượng SO
3
tự do tỷ trọng của ôlêum cũng tăng đạt cực đại ở
62% SO
3
tự do sau đó lại giảm.

Hình 3: Khối lượng riêng của axit sunfuric và oleum ở 20
0
C
Khi tăng nhiệt độ, tỷ trọng của axít sunfuric và ôlêum giảm. áp dụng tính
chất này trong kỹ thuật sản xuất người ta xác định nồng độ của dung dịch
axít sunfuric có nồng độ thấp dưới 95% bằng tỷ trọng của trọng kế.
d. Nhiệt dung:
Khi tăng nồng độ, nhiệt dung của dung dịch axít sunfuric giảm. Ngược
lại, khi tăng hàm lượng SO
3
nhiệt dung của ôlêum lại tăng. Khi tăng nhiệt
độ, nhiệt dung của axít và ôlêum tăng.
7
% H
2
SO
4

% SO
3

Khối lượng riêmg, g/cm
3
Trêng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp

% H
2
SO
4
% SO
3

Hình 4: Nhiệt dung của a xit sunfuric và oleum ở 20
o
C
e. Độ nhớt:
Độ nhớt của axít sunfuric và ôlêum có ảnh hưởng rất lớn đến trở lực của
axít khi chảy trong đường ống, máng dẫn, đến tốc độ truyền nhiệt khi đun
nóng hoặc làm lạnh axít, tốc độ hoà tan của các muối. Vì vậy giá trị độ nhớt
được sử dụng nhiều trong tính toán kỹ thuật.
Độ nhớt của axít sunfuric và ôlêum có giá trị cực đại ở nồng độ 84,5%
H
2
SO
4
; 100% H
2
SO

4
; 50-55% SO
3
tự do.


Hình 5: Độ nhớt của a xit sunfuric và oleum ở 20
o
C
Khi tăng nhiệt độ, độ nhớt của axít giảm khá nhanh.
g. Nhiệt tạo thành:
Nhiệt tạo thành axít sunfuric ở nồng độ khác nhau (tức là lượng nhiệt toả
ra khi thêm nước vào 1 kg SO
3
để tạo thành dung dịch axít đó).
8
% H
2
SO
4
% SO
3
tự do
Nhiệt dung, cal/g.
o
C
Độ nhớt (cp)
Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Cú th tớnh gn ỳng theo cụng thc thc nghim sau:


062,0M
)15t.(M.99,2
2013,0M
M.2113
H
+

+
+
=

Trong ú:
H: Nhit to thnh axit sunfuric, kJ/kg SO
3

M: Lng nc trong axit, kg/kg SO
3

C
C100
M

=
C: Hm lng SO
3
trong axit, %
(Mun chuyn nhit to thnh t kJ/kg SO
3
sang kJ/kg H
2

SO
4
thỡ chia
kt qu cho 1,225).
h. Nhit pha loóng v nhit hn hp:
Nhit pha loóng l lng nhit to ra khi thờm nc vo a xớt.
Nhit pha loóng dung dch axớt sunfuric t nng ban u C
1
xung
nng C
2
cú th tớnh nh hiu ca nhit to thnh cỏc a xớt ú:
Q
f
= = H
2
- H
1
Nhit hn hp:
L nhit lng to ra khi hn hp cỏc a xớt cú nng khỏc nhau. Nhit
hn hp c xỏc nh theo cụng thc:
Q
h
= H
3
+ 2113 - H
1
- H
2
( KJ/ kgSO

3
)
Trong ú:
H
1
, H
2
, H
3
: Nhit to thnh cỏc a xớt ban u cú nng C
1
, C
2
v axớt cui nng C
3
.
3. Tớnh cht ca SO
2
v SO
3
:
3.1. Anhydric Sunfur : SO
2

SO
2
nhit thng l cht khớ khụng mu, cú mựi xc c trng,
kớch thớch mnh mt v c quan hụ hp.
SO
2

d hoỏ lng ( ỏp sut thng t
o
hoỏ lng SO
2
l - 10,1
o
C )
SO
2
ho tan nhiu trong nc : 20
o
C : 1 th tớch nc ho tan 40 th
tớch SO
2
. ho tan ca SO
2
trong axớt nh hn trong nc. Khi tng
nng axớt u tiờn ho tan SO
2
gim; t cc tiu 85% H
2
SO
4
sau ú
li tng.
Khi tỏc dng vi nc, SO
2
to thnh axớt sunfur:
SO
2

+ H
2
O H
2
SO
3

Axớt sunfur ch tn ti trong dung dch.
3.2. Anhydrit Sun furic: SO
3

9
Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
SO
3
iu kin thng l cht khớ khụng mu, trong khụng khớ nú phn
ng mnh vi hi nc v to nờn nhng git axớt nh bay l lng gi l
mự.
SO
3k
+ H
2
O
l
= H
2
SO
4l
+ 131,1 KJ
SO

3
lng hn hp vi SO
2
theo t l bt k
SO
3
rn ho tan trong SO
2
lng nhng khụng to thnh hp cht hoỏ hc
SO
3
khớ tỏc dng vi HCl to thnh axớt Closunfonic: SO
2
(OH)Cl
nhit t
o
= - 44,75
0
C thỡ khớ SO
3
bin thnh cht lng khụng mu.
4. Bo qun v vn chuyn axit.
4.1. Bo qun.
Sn xut axit sunfuric l quỏ trỡnh liờn tc, vỡ vy sn phm liờn tc a
v kho. kho axớt c cha trong cỏc thựng cha ln kớn trỏnh bi.
Thựng cha axớt cú hỡnh tr t ng lm bng thộp, cú dung tớch ln
m bo cha c lng a xớt do dõy chuyn sn xut ra trong ngy. Mi
kho bao gm vi thựng cha tin cho vic lm v sinh, sa cha. Thựng
cha axớt tinh khit v axớt lng phi lút gch chu axớt bờn trong.
4.2 Vn chuyn.

vn chuyn khi lng ln axớt i xa thng dựng cỏc toa hng
ng st. Khi vn chuyn lng nh v gn thng dựng ụtụ xi tộc úng
can nha chu axớt, chai thu tinh.
5. Vt liu ch to thit b.
Trong dõy chuyn sn xut axớt sunfuric nng axớt khỏc nhau. Tc
n mũn thit b ph thuc ch yu vo nng axớt v nhit ca nú.
Chn c vt liu thớch hp ch to thit b cú nh hng ln n ch
tiờu kinh t, k thut. Khi chn chỳ ý cỏc yờu cu sau:
Chu c mụi trng n mũn v nhit cao, cú bn c hc ln, d
gia cụng, ỳc, hn v r tin.
Mt s vt liu cn quan tõm:
5.1. Thộp khụng g.
Thộp khụng g cú cha cỏc kim loi : Mn, Co, Ni, Cr, Mo, Ti chu c
axớt c nhit cao nờn thng ch to cỏc thit b vũi phun, ng ng
trong thỏp sy v Mụnụhydrat.
5.2 Chỡ.
Chỡ bn trong mụi trng axớt loóng vỡ trờn b mt ca nú to thnh lp
chỡ sunfat khụng tan trong axớt loóng. Chỡ thng dựng lm hoc lút thit
b, ng ng cú tip xỳc vi axớt loóng(nh khu ra khớ trong s c in
); a xớt cú nng 65-75% trong sn xut axớt cho iu ch Supephotphat.
5.3. Gang.
10
Trêng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp
Trong môi trường axít sunfuric gang bền hơn thép lại rẻ tiền, dễ gia công
nên được dùng nhiều làm đường ống dẫn, dàn làm lạnh, van, bơm axít. Gang
không chịu được tác dụng lâu dài của ôlêum và SO
3
vì trong môi trường đó
dễ rạn nứt.
Ngoài ra còn một số vật liệu vô cơ chịu axít như đệm sành sứ, vật liệu

hữu cơ như faolit
II. Cơ sở hoá lý của quá trình sản xuất H
2
SO
4
Ta chọn phương pháp sản xuất axits theo phương pháp tiếp xúc, theo
phương pháp này thì sản xuất axits qua các giai đọan sau :
Chế tạo khí SO
2
.
Tinh chế khí SO
2
.
Oxi hoá SO
2
thành SO
3
.
Hấp thụ khí SO
3
tạo thành axít H
2
SO
4
.
1. Chế tạo khí SO
2
1.1. Phản ứng cháy của quặng Pyrít.
Khi đốt quặng Pyrít có các phương trình phản ứng sau:
2FeS

2
→ 2FeS + S
2
– 724,8 kJ.
S
2
+ 2O
2
= 2SO
2
+ 724,8 kJ.
4Fe + 7O
2
= 2Fe
2
O
3
+ 4SO
2
.
3FeS + 5O
2
= Fe
3
O
4
+ 6SO
2
+ 2.438,2 kJ.
Trong quá trình đốt quặng pyrít sản phẩm chính là khí lò có chứa SO

2
và
xỉ quặnglà Fe
2
O
3
, Fe
3
O
4
, và 1 lượng nhỏ khí SO
3
. Trong hỗn hợp khí lò nồng
độ của oxi, SO
2
, SO
3
có liên quan mật thiết với nhau qua phương trình:
322
Cso.
100
)5,0m.(n
.5,0mCso.
100
)1m.(n
mnCo







−
+−






−
−−=
Trong đó:
n: Hàm lượng O
2
trong không khí đưa vào lò đốt
m: Tỷ lệ giữa số phân tử O
2
tham gia phản ứng với số phân tử
anhydrit sunfurơ tạo thành.
CO
2
, CSO
2
, CSO
3
: Nồng độ của O
2
, SO
2

, SO
3
trong khí lò, % thể tích.
Thực tế dùng không khí để đốt nên n = 21 và theo phản ứng cháy thì m = 1.
1.2. Lượng và thành phần xỉ tạo thành trong quá trình cháy pyrít.
Lượng xỉ tạo thành khi đốt quặng:

S
x
S
q
C160
C160
X
−
−
=

Trong đó:
11
Trêng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp
X là lượng xỉ tạo thành.
C
s
q, C
s
x
:
là hàm lượng lưu huỳnh trong quặng khô và trong xỉ
%.

1.3. Nhiệt cháy và nhiệt độ bốc cháy của nguyên liệu.
Nhiệt cháy phục thuộc vào dạng nguyên liệu và mức cháy của lượng
huỳnh trong đó, được tính theo công thức:
100
Cs.q
Q
y¸ch
=

Trong đó :
q: Là nhiệt toả ra khi cháy hoàn toàn 1 kg s trong nguyên
liệu.
C
s
cháy
Là hàm lượng lưu huỳnh thực tế đã cháy.
C
s
cháy
= C
s
q - x.C
s
x
.
Nhiệt độ bốc cháy của pyrít ở 170 đến 260
o
C đã xảy ra quá trình oxi hoá
chậm FeS
2

thành SO
2
. Nhiệt độ cháy của các loại quặng pyrít khác nhau nó
phục thuộc vào thành phần khoáng và độ mịn của quặng, các loại tạp chất có
trong quặng.
1.4. Tốc độ cháy.
Tốc độ cháy của quặng pyrít phục thuộc vào các yếu tố như : nhiệt độ,
kích thước hạt quặng, nồng độ oxi Vì vậy, cần phải khống chế các điều
kiện kỹ thuật hợp lí để đạt được tốc độ cháy tiêu chuẩn, tăng được bề mặt
tiếp xúc giữa pha rắn với pha khí, tránh được hiện tượng kết khối.
2- Tinh chế khí.
Quá trình làm sạch khí:
Khi đốt quặng pyrít khí lò thu được có lẫn một số tạp chất có hại cho
quá trình sản xuất axít như là bụi xỉ, As
2
O
3
, HF, SiF
4
, SO
3
, H
2
O hơi , do
vậy cần phải làm sạch các tạp chất có hại trước khi hỗn hợpkhí đến máy tiếp
xúc.
Hỗn hợp khí sau khi ở bộ phận rửa ( làm sạch khí ) trong hỗn hợp khí có
mang theo một lượng hơi nước bão hoà lớn, với lượng hơi nước này nếu
không hấp thụ hết sẽ gây hiện tượng ngưng tụ và gây ăn mòn các thiết bị. Vì
vậy cần phải làm sạch lượng hơi nước này bằng cách cho hỗn hợp khí đi qua

axít H
2
SO
4
, do tính chất háo nước của axít sunfuríc khí đi qua có mang theo
hơi nước sẽ bị axít hấp thụ hơi nước và làm khô hỗn hợp khí này, quá trình
đó gọi là sấy khí.
Quá trình sấy khí bằng axít sunfuric về thực chất nó là quá trình chuyển
chất từ pha khí vào pha lỏng. Các phân tử khi bị hấp thụ sẽ khuếch tán từ
pha khí này qua màng khí đến bề mặt phân chia pha, sau đó lại tiếp tục
khuếch tán qua màng lỏng vào pha lỏng.
12
Trêng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp
Tốc độ của quá trình hấp thụ phụ thuộc vào tốc độ của quá trình nào
chậm nhất ( quá trình khuếch tán qua màng khí, quá trình khuếch tán qua
màng lỏng, quá trình phản ứng hoá học trong pha lỏng ). Khi sấy khí thì tốc
độ hấp thụ hơi nước do tốc độ khuếch tán nó qua màng khí quyết định :
Lượng hơi nước khuếch tán qua màng khí được xác định bằng công thức:
Q = k.F. ∆P [kg / h]
Trong đó:
k: Hệ số hấp thụ ( kg/m
2
h.mmHg )
F: Bề mặt tiếp xúc pha ( m
2
)
∆P: động lực quá trình hấp thụ (mmHg )
( ) ( )
l
'

k
'
lk
l
'
k
'
lk
PP
PP
ln
pPPP
P
−
−
−−−
=Δ
Trong đó :
Pk, Pk
’
: áp suất riêng phần của hơi nước trong pha khí trước và
sau khi sấy [mmHg].
Pl, Pl
’
: áp suất bão hoà của hơi nước trên dung dịch axít sunfuric
trước và sau khi hấp thụ [mmHg].
Để quá trình sấy nhanh và triệt để có thể áp dụng các biện pháp sau
(nhằm mục đích để tăng Q).
Tăng bề mặt đệm F nhưng không tăng vô hạn được vì làm tăng kích
thước tháp, trở lực và đầu tư xây dựng.

Tăng hệ số hấp thụ k:
k = ko. ω
m
Trong đó:
ko : Hằng số.
ω: Tốc độ giả của khí trong tháp rỗng [m/s]
m : hệ số phụ thuộc chế độ chuyển động của dòng kh.
Có thể tăng k bằng 2 cách:
Tăng tốc độ khíω:
Khi tăng ω thì năng suất tháp tăng, song trở lực và tia bắn axít cũng
tăng. Trở lực tăng bình phương với vận tốc khí.
Tăng hằng số k:
Không phụ thuộc vào nồng độ axít sấy. Nồng độ a xít sấy tăng thì tăng
Ko, và tăng động lực của quá trình (do giảm áp suất hơi nước bão hoà trên
axít ) nhưng tổn thất SO
2
trong a xít bổ xung sẽ nhiều lên.
3. Qúa trình ôxi hoá SO
2
trên xúc tác V
2
O
5
.
3.1. Phản ứng.
13
Trêng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp
a. Cân bằng của phản ứng.
SO
2

+ 0,5 O
2
⇔ SO
3
+ Q
( 2-1)
Phản ứng là toả nhiệt và giảm thể tích, hằng số cân bằng của phản ứng :

5,0
SOSO
SO
p
32
3
P.P
P
K =

(2-2)
Trong đó:
PSO
3 ,
PSO
2 ,
PO
2
: Áp suất riêng phần của các cấu tử ở trạng
thái cân bằng.
Hằng số cân bằng phụ thuộc vào nhiệt độ theo phương trình VanHof :
dlnKp/ dt = - Qp/ RT

2

Qp : Nhiệt phản ứng ở áp suất không đổi.
Nhiệt phản ứng phụ thuộc vào nhiệt độ theo định luật KiecKhop:
dQp/ dt = - ∆Cp
∆Cp : là hiệu nhiệt dung của sản phẩm và các chất ban đầu:
∆Cp = CpSO
3
- CpSO
2
- 0,5 CpO
2
Trong thực tế để cho đơn giản tính toán trong khoảng t
o
= 400 - 700oC
thì có thể tính Kp, Qp theo phương trình thực nghiệm sau:
Qp = 101420 - 9,26T [J/mol]
(2-3)
6455,4
T
5,4905
Klg
P
−=

(2-4
Khi nhiệt độ tăng thì Qp và Kp đều giảm.
b. Mức chuyển hoá.
Mức chuyển hoá là tỷ lệ giữa lượng SO
2

đã bị ô xy hoá thành SO
3
và
tổng lượng SO
2
ban đầu.
23
3
SOSO
SO
PP
P
x
+
=

Khi phản ứng đạt trạng thái cân bằng thì mức chuyển hoá đạt giá trị cực
đại, gọi là mức chuyển hoá cân bằng Xc

và ta có công thức sau:

23
3
SOSO
SO
PP
P
x
+
=

cân bằng
( 2 – 5)
Gọi P: Là áp suất chung của hỗn hợp khí
a,b : Nồng độ ban đầu của SO
2
và SO
3
( %V)
Kết hợp (2-2) và (2-5) ta có:
14
Trêng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp
C
C
p
P
C
X.a.5,0b(P
X.a.5,0100
K
K
X
−−
−
+
=
(2-6)
Do phản ứng ôxy hoá SO
2
là phản ứng toả nhiệt và giảm thể tích nên khi
tăng áp suất và giảm nhiệt độ thì mức chuyển hoá cân bằng sẽ tăng lên.

Ngoài ra mức chuyển hoá cân bằng còn phụ thuộc vào tỷ lệ SO
2
/ SO
3
trong
khí lò tức là phụ thuộc vào dạng nguyên liệu và lượng không khí vào lò đốt.
Nếu nồng độ SO
2
thấp, hàm lượng O
2
càng cao thì Xc càng lớn.
c. Tốc độ phản ứng.
Trong sản xuất, tốc độ ôxy hoá SO
2
có ý nghĩa rất lớn, nó quyết định
lượng SO
2
ôxy hoá được trong 1 đơn vị thời gian trên 1 đơn vị thể tích xúc
tác. Do đó nó quyết định lượng xúc tác cần dùng, kích thước tháp và các chỉ
tiêu kinh tế kỹ thuật.
Tốc độ phản ứng được đặc trưng bởi hằng số tốc độ K:
k = k
0
. e
- E/RT
Trong đó:
k
0
: Hệ số thực nghiệm đặc trưng cho chất xúc tác và
không phụ thuộc vào nhiệt độ.

E: Năng lượng hoạt hoá của phản ứng (J/mol).
Khi tăng nhiệt độ và giảm E thì hằng số vận tốc tăng. Khi không có xúc
tác thì phản ứng ôxy hoá SO
2
có năng lượng hoạt hoá lớn là vì phải tiêu tốn
năng lượng để phá vỡ liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử O
2
, do đó
tốc độ phản ứng rất nhỏ. Khi có mặt chất xúc tác rắn thì năng lượng hoạt hoá
giảm nhiều do đó tốc độ phản ứng tăng lên rất nhiều.
3.2. Chất xúc tác dùng để ô xy hoá SO
2
.
Có thể chia các chất xúc tác cho quá trình chuyển hoá SO
2
thành hai
loại: Xúc tác kim loại và phi kim loại.
a. Xúc tác kim loại.
Xúc tác platin có hoạt tính rất cao, nhiệt độ hoạt tính thấp ( 375-400oC)
nhưng rất dễ bị nhiệm độc bởi Asen và rất đắt. Ngoài ra các kim loại khác
trong nhóm platin hoặc hợp kim của vàng, bạc platin, molip đen chúng có
hoạt tính cao nhưng nhìn chung không ổn định do sau một thời gian làm việc
chúng dễ chuyển thành dạng sunfat hay oxyt.
b. Xúc tác phi kim loại.
Đầu tiên là oxyt sắt ( xỉ quặng ) có ưu điểm rẻ tiền, dễ kiếm, ít nhạy độc
với tạp chất trong khí lò song do nhiệt độ hoạt tính cao nên mức chuyển hoá
thấp ( không quá 0,5).
15
Trêng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp
Sau người ta phát hiện ra oxyt Vanađi phối hợp với hợp chất kim loại

kiềm và SiO
2
tạo ra xúc tác Vanađi : Đây là loại xúc tác có hoạt tính cao,
nhiệt độ

hoạt tính thấp (430-440oC) độ bền nhiệt lớn. V
2
O
5
là thành phần
hoạt tính của xúc tác, chiếm từ 5-12%, SiO
2
làm chất mang ở dạng xốp, các
chất kim loại kiềm làm chất kích động.
Cho đến ngày nay xúc tác Vananđi vẫn được sử dụng rộng rãi trong sản
xuất axit sunfuric do tính ưu việt của nó là hoạt tính cao ( mặc dù kém
platin) và rẻ tiền. Xu hướng của công nghệ là nghiên cứu chế tạo xúc tác
Vanađi có nhiệt độ hoạt tính thấp xấp xỉ nhiệt độ hoạt tính của platin.
Hiện nay trên thế giới có nhiều nước sản xuất xúc tác Vanađi ở các dạng
viên, vòng khác nhau như : Nga, Anh, Mỹ, Đan mạch, Trung Quốc
hổ biến ở dây chuyền sản xuất axít của Việt Nam là xúc tác của Nga.
3.3. Cơ chế của phản ứng giữa O
2
và SO
2
trên bề mặt xúc tác rắn.
Tác dụng của chất xúc tác rắn khi oxy hoá SO
2
là làm giảm năng lượng
hoạt hoá so với năng lượng hoạt hoá của phản ứng trong pha khí. Việc giảm

năng lượng hoạt hoá là do phản ứng xảy ra theo một con đường mới, nhờ có
tác dụng hoá học trung gian giữa các chất tham gia phản ứng với chất xúc
tác. Hợp chất trung gian tạo thành trong quá trình oxy hoá SO
2
là hợp chất
bề mặt và không làm thay đổi cấu trúc tinh thể của xúc tác. Phản ứng gồm 4
giai đoạn:
Hấp phụ SO
2
lên bề mặt xúc tác.
Oxyhoá SO
2
bằng ôxy trong các phân tử oxyt kim loại (xúc tác) nằm
ngay trên bề mặt xúc tác.
Nhả SO
3
ra khỏi bề mặt xúc tác.
Hấp phụ ôxy trong pha khí vào xúc tác và hoàn nguyên xúc tác.
V
2
O
5
+ SO
2
= V
2
O
4
+ SO
3


V
2
O
4
+ 1/ 2O
2
= V
2
O
5
3.4. Động học quá trình oxy hoá SO
2
trên xúc tác Vanađi.
Khi hiểu biết được động học của quá trình mới giải quyết được các vấn
đề thực tế sản xuất như xác định được đúng nhiệt độ thích hợp, nồng độ SO
2
thích hợp, thiết lập phương pháp hợp lý để tính toán thiết bị.
Người ta đã tìm được ra phương trình động học sau:
( )











−
−






−
−
−
−
−
−
=
2
x.a
b
2
x.a
1
.
x1.k
x
1
x.2,01
x1
.
2
x.a

1
2
x.a
b
.
a
P.k
dt
dx
2
P
(2-
7)
Trong đó :

16
Trêng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp
K: Hằng số tốc độ phản ứng ( s
-1
.at
-1
)
Kp: Hằng số cân bằng.
a,b: Nồng độ ban đầu của SO
2
và O
2
.
P: Áp suất chung của hỗn hợp khí ( at).
x: Mức chuyển hoá.

3.5. Điều kiện ôxy hoá trên xúc tác Vanađi.
Quá trình oxyhoá SO
2
là một giai đoạn quan trọng trong sản xuất axít
sunfuric. Vì vậy cần phải nghiên cứu những điều kiện thích hợp tiến hành
quá trình đó để đạt năng suất cao, giá thành hạ
Rước hết hãy xét tốc độ phản ứng ôxy hoá SO
2
vì nó quyết đinh thời
gian cần thiết tiếp xúc giữa hỗn hợp khí và xúc tác do đó quyết định lượng
xúc tác cần dùng, kích thước thiết bị.
Rong điều kiện sản xuất, áp suất làm việc P và nồng độ ban đầu a,b là
quy định và coi như không đổi. Như vậy tại 1 mức chuyển hoá xác định thì
tốc độ phản ứng oxy hóa SO
2
chỉ phụ thuộc vào K và Kp ( theo phương trình
2-7). Khi nhiệt độ tăng, hằng số vận tốc K tăng, còn hằng số cân bằng Kp
giảm.
Xét sự thay đổi của vận tốc phản ứng theo nhiệt độ:
Khi tăng nhiệt độ xét ảnh hưởng của giá trị K và Kp tới tốc độ phản ứng
ta có đồ thị bên. Như vậy tốc độ phản ứng từ khi tăng đến lúc bằng 0 ( hệ
đạt trạng thái cân bằng ) thì phải qua một giátrị cực đại. Kết luận này có ý
nghĩa quan trọng trong việc chọn chế độ nhiệt làm việc cho tháp.
a. Nhiệt độ thích hợp.
Nhiệt độ:
( )
937,4
x.a.5,0100
x.a.5,0b
.x1

x
lg
4905
T
th
+
−
−
−
=

(2-8
17
Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Nhiệt độ thích hợp C
420
75
580
500
9080
85
100
95
380
460
540
Mức chuyển hoá: %
2
1
4

3
Hỡnh6 : nh hng ca thnh phn hn hp khớ v mc chuyn hoỏ SO
2
n
nhit thớch hp
Trờn hỡnh v ta thy khi mc chuyn hoỏ SO
2
tng thỡ nhit thớch hp
gim. Do ú, giai on cui ca quỏ trỡnh ụxi hoỏ SO
2
phi tin hnh nhit
thp va tng mc chuyn hoỏ cõn bng, va tng tc phn ng.
b. Nng thớch hp.
Nng SO
2
thớch hp ng vi mi mc chuyn hoỏ nht nh l nng
ti ú nng sut thỏp tip xỳc t giỏ tr cc i.
ng vi nng thớch hp thỡ tr lc cỏc lp xỳc tỏc trong mỏy t giỏ
tr cc tiu. Khi nguyờn liu ban u thay i ( tc s mol ụxy tiờu tn
to thnh 1 mol SO
2
thay i ) thỡ nng SO
2
thớch hp cng b thay i.
18
Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Năng suất tháp tiếp xúc,
đơn vị quy ớc
1,4
5

1,8
1,6
2,0
107 9
6
8
2,2
2,4
92%
94%
96%
97%
Nng SO
2
Hỡnh7: nh hng ca nng SO
2
n nng sut thỏp tit xỳc.
Khi t SO
2
: m=1, % SO
2
thớch hp l 8,5%. Khi nng SO
2
thớch
hp thay i thỡ nng sut thỏp tip xỳc cng ch thay i ớt, do ú trong
thc t sn xut ngi ta cú th s dng nng SO
2
ln hn nng thớch
hp tng nng sut cỏc thit b khỏc ca dõy chuyn sn xut v gim
in nng tiờu hao cho vn chuyn khớ.

4. Qỳa trỡnh hp th.
4.1. Quỏ trỡnh hp th SO
3
.
u tiờn SO
3
ho tan vo axớt sunfuric, sau ú phn ng vi nc trong
axớt:
n SO
3
+ H
2
O = H
2
SO
4
+ ( n - 1) SO
3

Tu theo t l gia lng SO
3
v H
2
O m nng a xớt thu c s khỏc
nhau:
Khi n > 1 : Sn phm l ụ lờ um
Khi n = 1 : Sn phm l mụnụ hydrat
Khi n < 1 : Sn phm l a xớt loóng
C ch ca quỏ trỡnh hp th SO
3

cng tng t nh quỏ trỡnh sy khớ.
Do ú ta cng cú cụng thc:
Q = k.F. p
Trong ú:
Q: lng SO
3
hp th c ( kg/h).
19
Trêng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp
k: hệ số hấp thụ kg/m
2
. h.mmHg.
∆p: động lực của quá trình hấp thụ ( mmHg).
Với k = k
0
.ω
0,8
Trong đó:
k
0
: hệ số phụ thuộc vào nhiệt độ và nồng độ của a xít
ω : tốc độ giả của khí trong tháp ( m/s)
Quá trình hấp thụ SO
3
bằng axit sunfuric phụ thuộc vào nồng độ và nhiệt
độ, quá trình hấp thụ SO
3
tốt nhất là ở nhiệt độ thấp và nồng độ axit tưới là
98,3% H
2

SO
4
vì tại đó cả hiệu suất hấp thụ và tốc độ hấp thụ đều đạt giá trị
cực đại.
Khi nồng độ axit nhỏ hơn 98,3% thì hơi trên dung dịch axit gồm cả hơi
nước và hơi axit khi tưới axit này lên hỗn hợp khí SO
3
thì đồng thời với quá
trình hấp thụ SO
3
trong pha lỏng còn có quá trình tạo thành hơi axit H
2
SO
4
trong pha khí so SO
3
tác dụng với hơi nước. Do vậy, áp suất riêng phần của
hơi axit rât lớn hơi axit H
2
SO
4
tạo thành càng nhiều sẽ xẩy ra hiện tượng tạo
mù. Do đó, hiệu suất hấp thụ SO
3
và gây tổn thất SO
3
theo khí thải ra ngoài.
Nếu dùng axit có nồng độ lớn hơn 98,3% thì hơi trên dung dịch có cả
SO
3

. Nồng độ axit càng lớn thì suất riêng phần của SO
3
càng lớn. Do đó,
động lực hấp thụ và tốc độ hấp thụ giảm. Mặt khác, áp suất riêng phần của
SO
3
sau khi hấp thụ tăng làm tổn thất SO
3
theo pha khí tăng và hiệu suất hấp
thụ giảm.
Nhiệt độ càng cao thì áp suất riêng phần của SO
3
càng lớn. Vì vậy, hiệu
suất và tốc độ càng nhỏ.
Ảnh hưởng của nhiệt độ và nồng độ axit tưới đến tốc độ hấp thụ và hiệu
suất hấp thụ SO
3
.
1- 40°C
2- 60°C
3- 80°C
4- 100°C
0,94
0,96
0,98
1,00
96
97 98 99 100
Møc hÊp thô
20

Trêng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp
Nồng độ H
2
SO
4
tình theo %
Hình 8: Ảnh hưởng của nồng độ và nhiệt độ axit đến hiệu suất hấp thụ SO
3
0,7
92
1,0
0,8
1,2
1- 30°C
2- 60°C
20
96
100
0,9
1,1
0,6
94 98 10 30
1
2
%H
2
SO
4
%SO
3

Hình 9: Ảnh hưởng của nồng độ và nhiệt độ axit đến tốc độ hấp thụ SO
3
Từ hai đồ thị trên ta thấy quá trình hấp thụ SO
3
tốt nhất là ở nhiệt độ
thấp và nồng độ axit tưới là 98,3 % H
2
SO
4
vì tại đó tốc độ hấp thụ và hiệu
suất hấp thụ đều đạt giá trị cực đại.


21
Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
PHN HAI
CHN V BIN LUN DY TRUYN - THIT B
TON PHN XNG
I. La chn dõy chuyn cụng ngh.
Do nguyờn liu ta s dng l qung Pyrớt, do vy cú khớ nguyờn liu
sch n b phn oxi hoỏ cn phi l sch hn hp khớ ny. lm sch hn
hp khớ chỳng ta s dng dõy chuyn c in gm cú 1 s thit b ch yu sau :
1. B phn kho cha nguyờn liu.
- Cu trc gu ngom.
- Mỏy nghin qung.
- Sng rung.
- Thựng sy qung.
- Bng ti vn chuyn qung lờn lũ t.
2. B phn lũ t qung.
- Lũ t qung, ta chn lũ lp sụi.

- Ni hi thu nhit tha.
- Xiclon
- Lc in khụ.
- H thng vn chuyn x qung.
3. B phn lm sch khớ.
- Thỏp ra 1.
- Thỏp ra 2.
- Lc in t cp 1 v cp 2.
- Thỏp tng m.
4. B phn sy-tip xỳc-hp th.
- Thỏp sy 1.
- Tỏch tia bn .
- Mỏy thi khớ.
- Thỏp tip xỳc.
- Trao i nhit ngoi tip xỳc.
- Thỏp lm lnh SO
3
.
- Thỏp hp th ễlờum.
- Thỏp hp th Mụnụ.
- Thỏp x lớ khớ thi.
22
Trêng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp
- Ống khói khí thải.
5. Bộ phận kho axít.
- Thùng chứa axít đặc.
- Thùng trộn.
- Thùng chứ axít 76%.
II. Chọn các thiết bị trong dây chuyền sản xuất.
1. Lò đốt nguyên liệu.

Ta chọn lò đốt kiểu lớp sôi vì nó có những ưu điểm nổi bật như sau:
Pha rắn bị đảo trộn mãnh liệt do đó nhiệt độ và nồng độ trong lớp sôi
đồng đều, tránh cho các hạt chất rắn khỏi bị quá nhiệt cục bộ.
Hệ số truyền dẫn nhiệt từ lớp sôi đến bề mặt trao đổi nhiệt ( và ngược lại
) rất lớn vì thế giảm được bề mặt truyền nhiệt và thể tích của thiết bị.
Có khả năng sử dụng các hạt quặng nhỏ do đó giảm được khuếch tán
khống chế nâng cao năng suất thiết bị.
Do lớp sôi rất linh động cho nên có thể liên tục cho quặng vào và liên
tục lấy sản phẩm ra.
Trở lực của lớp sôi không lớn lắm và trong giới hạn của lớp sôi thì
không phụ thuộc vào tốc độ thổi khí.
Cấu tạo thiết bị tương đối đơn giản nên dễ cơ khí hoá và tự động hoá.
2. Thiết bị làm sạch khí.
Tháp rửa 1 sử dụng tháp rửa kiểu rỗng, tưới nồng độ axít tương đối thấp.
Các tạp chất trong hỗn hợp khí phần lớn được tách bỏ ở tháp này, một các
tạp chất còn lại cũng như lượng mù được sinh ra sẽ được tách ở các tháp rửa
2-tăng ẩm và 2 cấp lọc điện ướt. Tháp sấy khí với mục đích để hấp thụ hơi
nước trong hỗn hợp khí, sử dụng loại tháp đệm vì với loại tháp này có diện
tích bề mặt đệm lớn nên có bề mặt tiếp xúc pha giữa pha lỏng và pha khí
lớn, khí lưu lại trong tháp lâu nên khả năng hấp thụ hơi nước triệt để.
3. Tháp chuyển hoá.
Có nhiều loại tháp chuyển hoá:
a. Tháp chuyển hoá kiểu tầng sôi.
Hỗn hợp khí thổi từ dưới lên lần lượt qua các lưới phân phối khí, trên đó
có đổ xúc tác. Để rút nhiên liệu phản ứng người ta đặt các bộ phận làm lạnh
bằng nước trong lớp xúc tác.
Loại tháp này có ưu điểm sau:
Do xáo trộn mạnh giữa khí và xúc tác nên tăng cường được quá trình
khuếch tán SO
2

và O
2
đến bề mặt xúc tác.
Hệ số truyền nhiệt từ lớp sôi đến bộ phận làm lạnh lớn, do đó có thể tiến
hành ôxy hóa hỗn hợp khí có nồng độ SO
2
lớn mà không sợ xúc tác quá
nóng.
Nhược điểm:
23
Trêng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp
Cấu tạo phức tạp, chế độ điều chỉnh vận hành nghiêm ngặt.
b. Tháp chuyển hoá kiểu truyền nhiệt trung gian.
Loại này dùng các ống trao đổi nhiệt sau mỗi lớp xúc tác để hạ nhiệt độ
khí vào lớp xúc tác sau và nâng nhiệt độ hỗn hợp khí nguyên liệu vào lớp 1.
Loại này có ưu điểm là dễ khống chế chế độ kỹ thuật.
Nhược điểm:
Cấu tạo tương đối phức tạp.
Nếu khí chứa nhiều hơi nước thì khi vào bộ phận truyền nhiệt sẽ ngưng
tụ hơi a xít gây ăn mòn đường ống.
c. Tháp chuyển hoá kiểu bổ xung không khí và có truyền nhiệt ngoài.
Khống chế nhiệt độ vào các lớp xúc tác bằng bổ xung không khí lạnh
khô và rút nhiệt ở trao đổi nhiệt ngoài. Loại này có cấu tạo đơn giản, và do
đặt trao đổi nhiệt ngoài nên việc sửa chữa thay thế thiết bị thuận tiện dễ
dàng.
Nhược điểm:
Chiếm nhiều diện tích mặt bằng xây dựng.
Qua xem xét các loại tháp chuyển hoá trên đây tôi chọn loại tháp chuyển
hoá kiểu truyền nhiệt trung gian và có trao đổi nhiệt ngoài vì nó có nhiều ưu
điểm phù hợp.

4. Tháp hấp thụ.
Để hấp thụ khí SO
3
có một số loại tháp như sau :
a. Tháp đệm.
Là loại tháp dùng khá phổ biến, cấu tạo tương tự tháp sấy : hình trụ,vỏ
thép trong xây lót bằng gạch chịu a xít. Có xếp các loại đệm bằng sành sứ.
Trên nóc tháp là hệ thống thiết bị tưới a xít xuống, khí đi từ dưới đáy tháp
lên.
Loại này có cấu tạo đơn giản, năng suất lớn.
Nhược điểm:
Trở lực tháp tương đối lớn.
b. Tháp hấp thụ sủi bọt kiểu đĩa lỗ hay đĩa chóp.
Loại này có hiệu suất hấp thụ cao, cấu tạo đơn giản song trở lực của tháp
lớn.Nó gồm 4-8 tầng đĩa, tiết diện tự do của các lỗ chiếm khoảng 15% tiết
diện trong toàn tháp. Làm lạnh trực tiếp a xít trên từng tầng đĩa.
c. Tháp hấp thụ làm lạnh.
Loại tháp này có cấu tạo như bình làm lạnh ôlêum gồm có : các ống
truyền nhiệt bằng thép không gỉ. Hỗn hợp khí thổi từ dưới lên đi giữa khe hở
của các ống. Axít được tưới từ trên xuống ở bên ngoài ống tạo thành cái
màng hấp thụ SO
3
. Nhiệt toả ra trong quá trình hấp thụ được nước làm lạnh
đi trong ống thép không gỉ lấy đi.
Ưu điểm:
24
Trêng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp
Làm lạnh ngay được axít nên hiệu suất hấp thụ lớn.
Nhược điểm:
Cấu tạo phức tạp, khó sữa chữa thay thế

Sau khi xem xét các loại tháp hấp thụ trên đây tôi chọn loại tháp để sấy
hỗn hợp khí và hấp thụ khí SO
3
là loại tháp có xếp đệm cho các tháp sấy 1 -
2, tháp Ôlêum và tháp Monohydrat.
5. Tách tia bắn.
Sau tháp sấy và tháp hấp thụ Monohydrat trước khi phóng không, hỗn
hợp khí được đưa qua các bộ phận tách tia bắn để giữ lại các tia bắn axít
kéo theo.
6. Thiết bị làm lạnh axít.
Để làm lạnh axít của các bộ phận như : rửa và hấp thụ SO
3
hoặc sấy hỗn
hợp khí, ta có thể dùng các thiết bị kiểu tấm - dàn tưới - ống chùm - ống
lồng ống - ống xoắn ruột gà.
Thiết bị làm lạnh kiểu giàn tưới:
Gồm có các dàn ống bằng vật liệu chống ăn mòn phù hợp ở đầu vào và
ra dàn có ống góp, a xít đi trong ống, nước làm lạnh được tưới bên ngoài
ống. Hệ số truyền nhiệt K phụ thuộc nhiều vào tốc độ chuyển động của axít
trong ống làm lạnh.
k = A. ω
0,765

Trong đó:
ω : Tốc độ a xít chảy [m/s].
A : Hệ số phụ thuộc vào kiểu làm lạnh.
Tính toán tổng hợp các yếu tố ảnh hưởng của việc tăng ω tới tăng hệ số
k, tăng trở lực của thiết bị, tăng tốc độ ăn mòn. Người ta thấy rằng tốc độ
thích hợp của a xít trong ống dàn làm lạnh là ω = 0,5- 0,7 [m/s].
Nhược điểm:

Hiệu suất sử dụng nước làm lạnh thấp do khi tưới 1 phần nước bị văng
ra ngoài không tưới vào ống làm lạnh tầng dưới. Để khắc phục hiện tượng
này có thể treo các tấm răng cưa dưới mỗi hàng ống.
Nhược điểm nữa là loại dàn tưới sinh ra nhiều hơi nước làm ẩm không
khí xung quanh làm tăng tốc độ ăn mòn các thiết bị và công trình ở xung
quanh.
Ưu điểm:
Dễ chế tạo, dễ kiểm tra, dễ sửa chữa thay thế.
Thiết bị làm lạnh kiểu ống chùm:
Gồm có vỏ bằng thép hình trụ,trong là các ống trao đổi nhiệt có lắp ghi 2
đầu và các tấm ngăn ở giữa, nước làm lạnh đi trong ống, a xít đi ở bên ngoài
ống.
25