Phn l thuyt

N TT NGHIP

GVHD: PGS.TS LA TH VINH

PHN I : L THUYT1.1. GII THIU CHUNG V SODASoda l loi mui kt tinh mu trng ngm nc hoc khan. Nhit nng chy 8150 C, trng lng ring 2,53 gam/cm3. Soda ho tan trong nc rt tt, khi ho tan c to nhit. Dng dch Soda c tnh kim mnh. Soda kt tinh c th ngm nc cc mc khc nhau cho 3 loi tinh th ngm nc.Loi ngm mt nc : Na2CO3. H2OLoai ngm by nc : Na2CO3 .7 H2OLoi ngm mi nc: Na2CO3 . 10 H2OCc loi ngm nc ho tan nhanh v d hn loi khan. Theo yu cu s dng ca Soda m ngi ta phn lm ba loi: loi k thut, loi phim nh, loi quang hc.

Bng 1.1. c trng k thut ca ba loi SodaPhn trm tn thtLoi k thut(%)Phim nh(%)Quang hc(%)

Na2CO3959596

Tn tht nung, Max3,53,52,5

Cht khng tanHi c0,10,3

NaCL110,5

NaSO4Khng o0,10,05

F, MaxKhng o0,010,005

Sn phm Soda s dng ti 96% sn lng cho cc ngnh cng nghip. Cn li 4% sn lng ca n dng cho cc ngnh kinh t khc. Trong cc ngnh s dng Soda phn phi theo t l tng i sau:*Cng nghip ho cht

23,7% Tng sn lng*Luyn kim mu

11,9% Tng sn lng*Luyn kim en

2,5 % nt*Cng nghip du m

1 % nt*Cc ngnh cng nghip khc 32% nt1.2. CC PHNG PHP SN XUT :1.2.1. Phng php sn xut Soda t mui n, axitsunphuaric v vi ca LeBlancTheo phng php ny th qu trnh sn xut Soda phi qua cc cng on sau: Ch to Natrisunphat t mui n v axit sunphuric theo phn ng sau:2NaCL + H2SO4 = Na2SO4 + 2 HCL Nung phi liu gm Natrisunphat, vi theo t l 1:1:0,5 trng lng em nung vi nhit nng chy s to ra Soda nm trong hn hp ra khi l. Khi nung qu trnh to ra Cacbonnat vi natri theo phn ng :Na2SO4 + 2C + CaCO3 = Na2CO3 +CaS + 2CO2 Giai on Cacbonat ho: Sn phm nung ra khi l gm hn hp cha cc mui ho tan Na2O3; Na2S; NaOH v cc mui khng tan CaS, cc tp cht khng phn ng cn li. em hn hp nghin nh ri ho tan vo nc, khi cc mui ho tan trong s chuyn vo dung dch, b cn li gm cht khng tan v tp cht , lc em ch bin thu hi ly lu hunh trong CaS. Nc lc em cacbonat ho bng kh CO2 chuyn ton b Na2S v NaOH c ln trong dung dch v dng Cacbonat ho theo phn ngNa2S + CO2 + H2O = Na2CO3 +H2S2NaOH + CO2 = Na2CO3 +H2ODung dich sau khi cacbonat ho em c c s c Soda tinh ch. Ti sinh lu hunh: b cn li sau khi lc cha ch yu l Cansisunphuam b em khuy vo dung dich nc di tc dng ca ngun CO2 thi vo p lc th lu hunh cha trong CaS gii phng ra di dng kh H2 theo phn ng sau:CaS + CO2 +H2O = CaCO3 +H2SKhi H2S thu c em t nng trong l c axit, st, nhm lm xc tc s cho lu hunh nguyn t dng ch to axit H2SO4 s dng cho giai on ch to Natrisunphat. Nh vy sn xut Soda theo phng php. Lblan th sn phm thu c l Na2CO3, axit HCl, nguyn liu tiu hao l mui n v than.1.2.2. Phng php sn xut Soda ca Sonvay

y l phng php ch to Soda c th thc hin qu trnh tun hon kn theo cc giai on sau: Chun b dung dch nc mui bo ho amonic: giai on ny th mui rn c ho tan v lm sch t ti nng 305 310g/l Cacbonnat ho:Nc mui sau khi hp th amonic coi nh c tinh ch mt ln na em hp th kh cacbonnic s c mui natri to ra v tch khi dng dch di dng kt ta theo phn ng :CO2 + NaCl +NH3 +H2O = NaHCO3 + NH4ClNatribicacbonat kt ta lc khi dng dch v em sy s c sn phm Soda theo phn ng :2NaHCO3 = Na2CO3 + CO2 + H2O Ti sinh amoniac:Nc lc ch yu cha amonclorua mui n khng phn ng v lng nh cc mui cc bonnat amon v natri ho tan. Dung dch nc lc em trn ln vi sa vi v un nng s cho amoniac bay ra dng tr cho qu trnh theo phn ng:2NH4Cl + Ca(OH)2 = NH3 + CaCl2 +H2OSo vi phng php LeBlanc th phng php Solvay c nhiu u im v thc hin trong chu trnh kn tuy nhin phng php Solvay cn nhiu nhc im l hiu sut chuyn ho mui n thp 70 n 75%, b thi sau ti sinh amoniac cha tn dng trit c do yu cu phi c bi thi ln. khc phc cc nhc im ny, ngi ta sn xut Soda theo hng sn xut lin hp Soda vi cc sn phm khc nh : Sn xut Soda v Calxiclorua Sn xut Soda vi Clorua amon

Trn c s phng php Solvay c cha loi tr c hon ton cht thi v kh nng s dng canxi clorua nh hn so vi nhu cu v Soda. V vy hng hin nay l lin hp sn xut Soda v amoclorua vi phn xng tng hp amoniac. Theo hng sn xut ny th khng cn s dng ti vi cung cp CO2 m ly CO2 t b phn tinh ch kh tng hp amoniac. Phng php ny loi tr c giai on ti sinh amoniac, sn phm thu c l Soda v amoclorua dng lm phn bn. Qu trnh tch amonclorua ra khi nc lc c th cha thc hin bng cch c c kt tinh hoc bng phng php in tch lm gim ho tan ca mui cn tch cha trong dng dch. gii quyt vn ch tiu hoc hn ch b thi trong sn xut Soda hin nay cc nh nghin cu ang c gng loi tr kh nng s dng loi tr amoniac lm cht trung gian theo hng ch bin tng hp qung alumsilicat kim ly Soda, xi mng v nhm, khai thc ngun Soda thin nhin.Ngoi cc phng php sn xut Soda trn, hin nay cc nh khoa hc ci tin phng php ca LeBlanc khi s dng natrisunphat ch to Soda. Theo phng php ny th giai on u l kh Natri sunphat bng than nhit t0=11000C s thu c Na2S sau em tch than chuyn v ton b Na2S co dung dch. Dng dch c a i cacbonat ho nng s c Soda ho tan trong dng dch nu em dng dch ny c ngay s c Soda khng tinh khit ging nh phng php LeBlanc. thu c Soda tinh khit, dng dch Soda sau khi thu c sau khi cc bon nat ho nng em i cacbonat tch ra theo phn ng:

Na2CO3 + CO2 + H2O = 2NaHCO3Kt ta em lc v sy ging nh phng php Solvay1.3. C S L THUYT CA QU TRNH SN XUT SODA

Qu trnh cng ngh sn xut soda theo phng php Solvay bao gm 5 giai on ch yu Giai on chun b NaCl dung dch

Giai on Amon ha nc mui bo ha

Giai on Cacbonat ha

Giai on nung phn gii NaHCO3 rn ly Na2CO3 Giai on phn gii dung dch tun hon NH3

1.3.1. Chun b dung dch NaCl

Chun b dung dch NaCl vi yu cu

1.3.2. Amon ha nc mui

Trong qu trnh sn xut Soda th giai om hp th amoniac bng nc mui c ngha rt quan trng v kinh t k thut. V mt kinh t:m bo kh nng thu hi ton b kh amoniac v cacbonic t cc b phn: lc, ra, ti sinh v cacbon ho a li. V mt k thut: m bo dung dch mui n trc khi tham gia vo giai on kt tinh (cacbonat ho) c lm sch trit cc tp cht cn li trong nc mui, ng thi chun b dung dch mui n c nng amoniac nht nh phc v cho giai on kt tinh. V vy giai on amoniac ho cn phi cp ti cc vn hp th v cn bng gia phan lng v pha kh. c im ca qu trnh hp th amoniac trong sn xut Soda l dung dich nc mui lm dung mi ho tan kh amoniac, hn na qu trnh hp th c km theo phn ng ho hc gia pha lng v pha kh gia cc cht ho tan trong pha lng vi nhau. V vy, qu trnh hp th tng i phc tp. Amoniac ho tan trong nc rt tt v ho tan ca n gn nh t l thunvi p sut. Trong nc mui th ho tan ca amoniac cng gn nh vy. Khi ho tan trong dng dch nc mui, amoniac c tham gia phn ng kt hp vi nc v to ra mt lng nhit lm cho dung dich nng ln.

NH3 (K) + H2O = NH4OH (C) + QQu trnh ny c yu t ho hc tc l do c s kt hp nc vi NH3. Trong sn xut Soda hn hp khi a v hp th khng phi ch c amoniac m cn c cacbon vi hi nc. V vy qu trnh hp t khng phi ch c phn ng kt hp gia amoniac v hi nc m cn phn ng ca kh cacbonic vi amoniac ho tan trong dng dch nc mu to ra hp cht km bay hi.

CO2 + 2NH3 ( NH2 COONH4 + Q

NH4CO2NH2 + H2O ( 4NH4CO3 + NH3 + QGia NH4HCO3 v NH3 t do trong dng dch c cn bng:

NH3 + NH4HCO3 + H2O ( (NH4)2 CO3 + H2O + Qc im ca phn ng ny l phn ng hp th c km theo phn ng ho hc nh hng trc tip ti cn bng v ng lc ca qu trnh hp th. V vy ng lc hp th khng phi ch bng tc trao i khi lng m cn xc nh theo quy lut ng lc hc ca phn ng.Gia hp th vt l v ho hc lin h vi tc chuyn cht xc nh bng phng php sau: Nu gi W l tc hp th NH=3 th:WNH3 = (.F.Trong : ( - l h s chuyn cht trong pha lng khi khng c ging hn hp. F - l b mt tip xc pha khi khng c phn ng hn hp. - ng lc hp th ( = C C0) Nu theo quan im ca hp th ho hc th:W NH3 = (.F. ( + ) -l yu t ho hc lm tng ng lc hp th. V vy cng mt iu kin nhit , p sut th ng lc hp th ho hc bao gi cng ln hn ng lc ca qu trnh hp th vt l.Nu gi ( l h s tng tc phn ng hp th trong pha lng khi c phn ng ho hc th:

Qu trnh hp th vt l v ho hc sy ra ng thi trong trng hp ny nu coi khuch tn qua mng kh quyt nh tc phn ng th phng trnh khuch tn cu t A t pha kh vo kt hp vi cu B hot ng trong pha lng c dng:

Trong : A, B : l nng cu t A v B t do K mol/ m3DA, DB: l h s khuch tn cu t A v Bn : l s Kmol B tiu hao phn ng vi 1 kmol cu t N : l tc tiu hao cu t A trong n v th tch theo phn ng ho hc Kmol/m3N = f (A,B) Nu coi A v B ch tc dng vi mt phn dung mi em hp th, th khi h s tng tc hp thca cc cht c dng :

Trong :

nA, nB - s kmol cu t C tc dng vi A v BC - nng cu t C trong pha lng AP, BP - nng cu t A, B b mt phn chia pha Cn bng pha kh hp th Cn bng lng kh trong qu trnh hp th ph thuc rt nhiu vo bn cht dung mi v cht ho tan cha trong dung dch.Nu trong dng mi c cht ho tan nhng khng tc dng vi kh ho tan khi hp th:V d: NH3 + H2O + NaClTh dng dch nh vy thng lm gim ho tan ca kh khi b hp th ng lc ca qu trnh hp th ph thuc rt nhiu vo cc cht ho tan. NaCl l cht in li nn trong dng dch n phn li thnh Na+ v Cl- lm cho in tch ca cc cht tn ti trong h b nh hng. V vy lng cht ho tan cng s b thay i trong dng mi vi cc dung dch cha cht in gii nhng khng tc dng vi kh ho tan ca kh xc nh theo phng trnh tng qut sau:Trong : m - L lng cht ho tan khc trong dng mi

m0 - Lng cht ho tan khi khng c cht ho tan khc trong dung mia, b - L h s c trng cho bn cht ca dng dchv cc cht ho tan trong dng mi( - L lc ion trong dng dch in lic - Nng ca cc cht ho tan trong dung mi m - Ph thuc vo rt nhiu yu t Ci nng ion trong dng dch Ti nng ion trong dng dch K+; K- : L tr s b xung i vi cc kh v ion.Nu ta gi: y l thnh phn NH3 pha lngTa c th vit :

Trong : f, - fugat pha kh F - fugat pha lng ( - hot ng pha lng (, - hot ng pha kh f = (.PKhi trong dung mi c cht ho tan th:

PNH3: p sut ring phn ca NH3trn dung dch khng c NaCl [mmHg]A: nng NH3 trong dng dch tnh theo n v chun (1 chun =1/20 N)Khi c CO2 ho tan trong dng dch th khi tnh theo phng trnh:Trong : n v c tu thuc vo nng CO2 c trong dng dch. Gi tr ca c v n thay i theo bng sau.Bng 1.2. H s ph thuc n v c vo nng CO2[CO2] theo lg01234

n1,131,311,832,53,2

c5,675,084,132,651,65

Khi c mt ca NaCl th PNH3 c tnh theo cng thc:Trong : CNaCl l nng NaCl trong dung dch amoni hoP0 l p sut hi cn bng ca NH3 trn dung dch khi khng c cht ho tan [mm Hg]V NH3 l cht ho tan tng i d trong nc cho nn n c quan h gia nng v p sut theo th sau:Hnh 1.1. Quan h gia nng v p sut ca NH3Nhn xt: Qu trnh amoni ho c th thc hin p sut m v t c nng tng i ln. V vy qu trnh amoni ho thc hin P< PK4 mc ch l lm gim lng NH3 thot ra mi trng khi d g ng ng, thit b.Quan h gia nng NH3 v nng NaCl c th hin qua th sau:

Hnh 1.2. Quan h gia nng NH3 v nng NaClChnh v l do trn, m qua trnh amoni ho khng nn a tha lng NH3, v nu lng NH3 qu ln s lm gim nng mui n. Trong qu trnh amoni ho th nng NaCl gim v : Khi NH3 ho tan lm cho th tch dung dch tng ln. Do hi nc trong khi ti sinh mang li. Do nhit ca dung dch tng lm cho th tch ca cht lng tng (nhit ny do cn trong dng dch). Do vy b mt truyn nhit s c cn dn ti h s truyn nhit cng nh chuyn khi gim. V vy phi chn thit b sao cho d lm sch Ngoi phn ng chnh : NH3 + H2O = NH4OH cn c cc phn ng ph sau: 2NH3 +H2O + CO2 = (NH4)2 CO3+ QKhi trong dung dch d nhiu NH3 th s to ra mui cacbonat trung tnh. Khi ht NH3 t do hoc rt t th mi c th to ra NH4HCO3 Ca2+ +CO32- = CaCO3 Mg2+ +OH- = Mg(OH)2Tuy nhin khi nng NH3 ln th cn c phn ng to ra mi kp NaCl + CaCO3 + H2O ( NaCl . CaCO3 H2OQu trnh cacbonat ho l cung cp cho dung dch mt lng CO2 to ra sn phm NaHCO3 vi hiu sut s dng mui n l cao nht.Thc cht ca qu trnh ny l qu trnh phn ng gia cht kh ho tan trong nc mui (NH3) vi kh CO2 to mui cacbonat qua phn ng trao i to kt t Natribicacbonat theo phn ng sau:NH3 + H2O +CO2 ( NH2 COONH4 + Q (1)NH2COONH4 + H2O ( NH4 HCO3 + NH3 + QSau NH3 s quay tr li hp th CO2 theo phn ng (1)Theo quan im 2: kh CO2 tc dng ch yu vi amoniac ho tan trong dng dch Hyoxit.2 NH4OH + CO2 ( (NH4)2 CO3 + Q + H2OSau phn ng tip tc vi CO2 vi (NH4)2CO3 trong dung dch to ra mui amonibicacbonat.(NH4)2 CO3 + CO2 + H2O ( 2 NH4HCO3Sn phm cui cng ca phn ng l NH4 HCO3 tham gia tc dng vi NaCl (do NH4HCO3 bo ho nn kt ta)

NH4HCO3 + NaCl ( NaHCO3 + NH4 ClHai quan im trn u c th ph hp vi qu trnh dung dch sau cacbonat ho cn c cha mt s mui khc ngoi cc mui trn (NH4)2CO3; Na2CO3;NH4CO2; NH2 S d c cc mui l do trong qu trnh cacbonat ho cn c cc phn ng ph chuyn i mui t dng ny sang dng kia. ng hc ca qu trnh:Trong qu trnh cacbonat ho dung dch amon c hai qu trnh sy ra l:Qu trnh hp th CO2 Qu trnh kt tinh NaHCO3 trong dng dch Hai qu trnh ny c th sy ra song song hoc sy ra ni tip Ta c th tnh c lng kh CO2 b hp th bi dng dch amon trong mt n v thi gian nh sau: Trong : (, - l h s chuyn khi trong phn ng ho hc CO - Nng bo ho C - Nng qu bo ho, C ph thuc vo CO2 trong pha (C C0) - bo ho, n quyt nh ng lc ca qu trnh hp th s tm dng v lng CO2 s khng vo dung dch c na.Thc ra CO khng phi l gi tr ng bin hay nghch bin. Cho nn ngi ta c th vit li cng thc trn di dng tng qut: Mc cacbonat ho: y l i lng c trng ca CO2 trong dng dch:Lng trong dung dch bao gm lng CO2 nm di.Cc dng mui : CO32-; HCO3-; NH2OO-Lng CO2 trong pha rn chnh l lng NaHCO3 Nu khng c kt tinh th mc Cacbonat ho = 100% khi c kt tinh th mc cacbonat ho >100% cho RC = 160% ( 200% th nng CO2 trong pha kh phi t >80% Khi: RC 100% th trong dung dch c kt tinh ng hc ca qu trnh kt tinh :Gm hai giai on: To mm: ng lc ca qu trnh to mm mang tnh cht t nhin n tun theo cng thc:WM = k.exp(Z/ RT)Trong : W: L tc to mm Z: L bin thin th ng lc hc khi to pha miv Z = - AmaxAmax: L cng trnh thnh mm ( - L h s hnh dng ca ht tinh th

( - Nng lng b mt ring ca mm M Khi lng phn t ca cht to mm S T trng ca mm C Nng qu bo ho ca cht to mm C0 Nng bo ho Pht trin mm: phi c mt qu trnh chuyn vt cht t khng gian ti b mt mm. Qu trnh chuyn vt cht ch yu l do khuch tn.Trong : ( - Chiudy lp khuch tn F - B mt tip xc gia pha mm v dung dch D - H s khuch tn Mun cho mm pht trin u thi tc vn chuyn vt cht phi n nh C = C C0 = Const Cn bng : H cacbonat ho l h gm nhiu cu t. Nn cn bng ca h ny rt phc tp Cn bng rn- lng : Da vo h l tng 4 cu t NH4 HCO3 + NaCl = NaHCO3 + NH4ClNu im h nm ti O th khi kt tinh s sut pht t ch qua im O v (1). Ti (1) th NH4Cl kt tinh tng i ln (UNa tng. Ti im P1 th hiu sut chuyn ho l 82,3%. Khi sn phm c ln NaHCO3 v NH4Cl. Nu em nhit gii th NaHCO3 s b phn hu. NaHCO3 = Na2CO3 + CO2 +H2O Na2CO3 + NH4Cl = NaCl + (NH4)2CO3Nu ly im a v ni vi nh ct ng P1. IV ti 2 th 2 tn ti 2 mui: NaHCO3 v NH4HCO3. V hiu sut lc ny thp UNA. Khi em nhit gii th: NH4HCO3 ( NH3 + CO2 + H2O NaHCO3 + NH4OH = NaCl + (NH4)2CO3Vy mun t hiu sut cao v cht lng cao thi im thnh phn phi nm xung quanh im (1) v tt c cc cu t phi c bo ho.Cn bng lng kh: Trn b mt pha lng s c hin tng NH3 thot ra. c trng cho qu trnh ny l PNH3Khi cacbonat ho th sy ra cc hin tng CO2( - PCO2H2O( - PH2OCc hin tng trn ph thuc vo: Nhit kh tr a vo Nu bit thnh phn ring phn th ta xc nh c p sut ring phn v ngc li Theo phng trnh Henri ta c: [NH3] = H.PNH3

NH2COONH4 + H2O ( NH4H CO3 + NH4OHi vi kh CO2 th ta cng c th tm tng t vi cc phng trnh:CO2K + OH = HCO3-HCO3- + OH = CO32- = CO32- + H2O K1

Trong : PH2O : L p sut cn bng hi nc / dung dch P0H2O: L p sut bo ho ca hi nc nguyn cht N : L s phn t nc trong dung dch Cacbonat ho N1 : L s mol cc cht ho tan c trong dng dch Cacbonat ho 1.3.3. Qu trnh nhit gii NaHCO3Phn ng sy ra trong qu trnh nhit gii :2 NaHCO3 ( Na2CO3 + CO2 + H2O nhit ny cc mui khc cng b phn hu NH4HCO3 = NH3 + CO2 + H2O2NH4Cl + Na2CO3 = 2 NaCl = 2 NH3 + CO2 +H2ng cong c trng cho qu trnh phn hu cht rn:

on OA : y l qu trnh t nng ca vt rn on AB: on ny nhit thay i rt t. y l on bt u ca giai on phn hu. Khong tA v tB on BC: Nhit thay i theo thi gian rt mnh. y l giai on sn phm b t nng.Nu gi ( l mc phn hu ca NaHCO3thnh Na2CO3 (tnh theo % khi lng) ta c phng trnh quan h sau: k - L hng s tc phn hu T - L thi gian phn hu Vi phn ng cp nhit (-Q) to ra Na2CO3NaHCO3 ( Na2CO3 + CO2 + H2O + H2O QPhi cp nhit gin tip Hoc c th dng hi nc qu nhit cp nhit trc tip.Thc t thng dng khi l p sut kh quyn cp nhit.Khi sy NaHCO3 thng to ra cc cn bm vo thanh thit b v lm gim h s cp nhit. khc phc hin tng ny ngi ta dng phng php ho hc (to mi kp)NaHCO3 + Na2CO3 + H2O ( NaHCO3.Na2 CO3.2H2ONh vy trong qu trnh phi a mt lng Na2 CO3 vo hi lu li. Khi t0 90%1.3.4. Qu trnh ti sinh NH3y l l qu trnh ti sinh m h gm nhiu cu t NaCl,NH4Cl.HCO3--CO3-.Na2SO4.Trong qu trnh hnh thnh cc phn ng trao i li sinh ra cc sn phm mi nh hng rt nhi ti qu trnh ti sinh.Cc phn ng sy ra: Loi phn ng do nhit phn: Tt c cc mui cacbonat nm trong dng dch nc lc khi b t nng chhng u c kh nng phn hu tu thuc vo nhit m ta t nng. Na4HCO3 ( (NH4)2 CO3 + CO2 + H2O (NH4)2 CO3 ( NH3 + CO2 + H2O NH4Cl + Na2CO3 ( NaCL + NH3 + CO2 NaHCO3 ( Na2CO3 + CO2+ H2OSau khi nhit > 900C th cc cht khng b nhit phn s lm trong dung dch l: NaCl; NH4Cl; Na2SO4. Cc ho cht ny buc phi dng ho cht tch chng ra: 2 NH4Cl = Ca(OH)2 ( CaCl2 + 2 NH4OHLng CaSO4 sinh ra bm vo thnh thit b Cc qu trnh cn bng: Cn bng dng rn rn Cn bng dng lng kh Cn bng dng rn- kh Cn bng rn rn: C th tn ti 3 dngCaSO4; CaSO2..1/2H2 O; CaSO4 .2H2OTu thuc vo nhit m c th hnh thnh ra 3 dng pha rn khc nhau. Ba mui ny c tan khc nhau v c biu din qua th sau:

Mi dng CaSO4 ngm nc hay khng ngm nc u c kh nng to ra cc mui khng n nh c tan khc nhau:Xt mui CaSO4.H2O t0 970 th to ra CaSO4.H2O n nh. Cho nn khi vn chuyn qua cc h thng thit b n khng b chuyn pha v khng bm vo thnh thit b.V vy phi to ra CaSO4 pha no n nh. t >970 C th n nh dng CaSO4 .1/2 H2O. Nu t< 970 C th n nh dng CaSO4 .2 H2O. Khi ti sinh t>970C th gi l qu trnh ti sinh nng. Khi ti sinh < 970C th gi l ti sinh lnh. Dng cng ngh ti sinh nng th c nhiu u im hn khi dng cng ngh ti sinh lnh l tc phn ng tng, vn tc nhanh. Tuy nhin tuy s dng cn nhc gia hai loi cng ngh ti sinh trn cho ph hp. Cn bng lng kh:NaCl NH3 H2O NH4ClCn bng ny sy ra trong h nc lc khi s l bng nhit

PNH3 = Z.[NH4OH]H sau khi cho Ca(OH)2 vo th cn bng ca h s l

NaCl CaCl2 NH3 H2OCn bng ny rt gn vi cn bng h NH3 H2ON tun theo nh lut Henry[NH3] = H.PNH3Cn bng kh lng h NH3 H2O CO2 (Khi ti sinh i ra khi thp ti sinh quay tr v amon ho nc mui)Ta bit rng NH3 c th to ra cc pha rn khc nhau:

NH3 + CO2 + H2O ( NH4O3

2NH3 + CO2 + H2O ( (NH4)2 CO32NH3 + CO2( NH2 COONH4Cc pha rn to ra tu thuc vo thnh phn cc cu t trong h, tu thuc vo nhit cc pha kh v tu thuc vo p sut chung ca h. Cc yu t trn lm Cho pha rn sut hin trong qu trnh ti sinh.Khi tng p sut ca h th nhit hnh thnh pha rn tng. Nhng vi p sut kh quyn th nhit hnh thnh pha r s gim. V vy trong qu trnh ti sinh phi gii quyt ng lot tt c cc vn trn (t0 ; chiu cao cu thp). THUYT MINH DY CHUYNNc mui, sch c bm ly tm ln thng cao v (1). T thng cao v nc mui chia lm hai dng, dng th nht (1) chim 75( 80% tng lng nc mui a vo thp ra khng kh (2). Ti nc mui hp th amoniac c ln trong khng kh ca my lc chn khng vi hm lng t 0,5 ( 1 % th tch NH3.Sau dung dch c a sang thp ra kh th (2), (3) dung dch hp th amoniac t kh thi cacbon ho vi hm lng NH3 = 1%V. Dng dung dich nc mui th hai chim 20 ( 25%tng hp dung dich nc mui t thng cao v c a n thp ra khi hp th(4) hp th amoniac trong kh thi ca phn xng hp th ti 5%V NH3 khi ra khi ra lc chn khng c thi ra ngoi. Pha sau thpra kh hp th a bm chn khng v a i phn xng cacbon ho. Dung dch nc mui sau khi ra c dung dich a vo thp th (1, 5) v thp hp th th (2, 6). Sau khi c lm lnh trung gian hai thp hp th th 1 v 2 th phn ln amoniac v cacbonic t bn ti sinh a li c nc mui hp th. Sau hp th th nc mui nng nn 60 ( 650C c a i lm lnh xung ti 28(320C. m bo nc mui c th t chy c qua thit b lm lnh, thp hp th s (2) phi c t trn thp d tr k cao. Khi t b phn ti sinh trc khi vo thp hp th phi qua lm lnh, qua thit b lnh tch git sau mi tip xc ngc chiu vi dung dch thp hp th s (2) ri nn thp hp th th nht. trnh d g kh NH3 v CO2 th cc thit b phi lm vic p sut chn khng. Nc mui sau khi amon ho (7). T b cha nc mui c(8) bm vo phn trn ca thp cacbonat ho s b(9). Kh CO2 t l vi qua my nn kh (10) c a vo phn di ca thp cacbonat ho s b. Sau khi dung dich qua thp (11) thc hin c nhim v ho tan kt ta bm trong v hp th lng CO2 nht nh c a qua nc ra kh (12). Dung dich ra khi thp cacbonat ho s b cha 60 chun CO2 c bm vo pha trn thp ra kh cacbonat ho (13). Khi thu hig t im thp kt tinh (14) v thp cacbonat ho s b (15) c dn v y thp (16). T thp ra khi (17) dung dich c bm sang thp kt tinh (18). Ti thp kt tinh tin hnh hp th CO2 v kt tinh mui NaHCO3. Kh CO2 a vo thp kt tinh ly t hai ngun l kh l vi v kh l nhit gii Soda. Dung dich huyn ph trong thp kt tinh (19) a ra khi thp di p lc ct cht lng t chy ln mng lc NaHCO3. Ti y NaHCO3 kt tinh c tch ra khi nc t cha cc mui ho tan. Sau NaHCO3 m c bng ta (20) a sang l nung Soda. Nc lc t b cha (21) c bm nn thng cha (22) v chy vo trong cc ng truyn nhit ca thit b lm lnh ngng t kh ti sinh (23). Dung dch i t trn xung trong cc thit b truyn nhit ng c hi nng t thit b trao i nht (24)i nn va t nng dung dch nc lc, va ngng t hi nc khong khng gia cc ng truyn nhit. Khi nc lc b t nng th cc mui amonicacbonat b phn gii. Do kh CO2 thot ra bn trong cc ng truyn nhit lm gim cng truyn nhit cho cht lng . V vy kh CO2 c ly ra cc ng gp ca thit b trao i nhit lm lnh ngng t (25). Dung dich nc lc ra khi thit b lm lnh ngng t a qua thit b trao i nhit (26) qua ng chy truyn pha ngoi thit b v i kt trn xung tip xc vi hn hp i t di nn. hn hp hi nng cung cp cho thit b trao i nhit ly t thp chng phn gii. Trong thp trao i nhit, dung dich b t nng v cc mui cacbonat cn li phn gii hu nh hon ton vi kh CO2 thot ra pha kh. Trong thit b trao i cng phn gii nt lng cn li cc mui NaCO3 v NaHCO3 cha trong nc lc NaHCO3 cha trong nc lc do tc dng amoclorua. V vy nhim v thit b chnh ca trao i l phn hu v ui ht CO2 khi dung dch, gim tn tht sa vi dng trong qu trnh ti sinh NH3. Nc lc sau khi ui ht CO2 em trn ln vi sa vi thng hn hp (27). Do phn ng trao i gia savi vi amoclorua cn li trong dng dich s to ra CaCl2 NH4OH. Cht lng ra khi thng hn hp (28) a vo thng chng phn gii (29) cng vi cc mui mi to ra khi phn ng vi sa vi. Pha y thit b chng phn gii (30) c t nng bng hi nc bo ho tip xc trc tip vi cht lng t thng hn hp (31) a li. Do cht lng b t nng nn NH3 chng phn gii (32) a qua phn trn ca thng hn hp (33) ri vo y thit b (34). Cht lng ra khi thit b chng phn gii (35) cho thit b t bc hi th nht, gim p sut lm vic n p sut kh quyn. Khi thc hin ch phn ng thng hn hp (36) vi nhit cao hn 930C th cht lng ra khi (37) c nhit 1150C cho qua hai thit b t bc hi th nht v th hai tn dng hon ton nhit ca cht lng.Cht lng ra khi thit b t bc hi th 2 cho qua thit b tch cn tch ring cc loi ht rn CaSO4 v CaCO3 v c a v b gp s l cht lng. Khi ti sinh ra khi thit b lm lnh ngng t (37) s c a i tip xc lm lnh khi ti sinh t bn b phn amon ho v a vo amon ho nc mui.CC THNG S K THUTI THP AMON HO :

- Nng nc mui vo

: 310g/l

- Nhit

: 300C - Nng amoniac sau khi hp th: 100/c - Nhit dung dch amon

: II GIAI ON CACBONAT HO DUNG DICH AMON1. Thp cacbonat ho s b T trong cht lng ra

: 1,18(1,19 (g/cm3) Tng Cl

: > = 89 chun Kim tng

: 98( 102/c TngNH3

: 90( 101/c CO2

: 50( 55/c T0 kh vo

: 30( 400C Nng CO2 trong kh vo: 35 ( 450C p sut

: 2,7at((1,7) Nhit CO2 trong kh ra : 40( 420C p sut d kh ra

: 140 mmHg2. Thp ra kh:- T trong cht lng ra

: 1,19(1,193 (g/cm3)- Tng Cl trong cht lng ra : >89/c-Kim tng trong cht lng ra : 98( 101/c-Tng NH3 trong cht lng ra : 97( 100/c Nhit ca cht lng ra : 42( 440C p sut d ca kh vo

: 160mmHg Nng CO2 trong kh vo : 10( 12% Nhit kh ra

: 36( 400C Nng CO2 trong kh ra : 4( 6%3. Thp kt tinh : T trng cht lng ra

: 92( 96/c Tng Cl trong cht lng

: > 95 /c Tng kim trong cht lng ra : 23( 27/c Tng NH3 trong cht lng: 92( 96/c Tng CO2 trong cht lng : 34( 38/c Nng CO2 trong kh vo thp : I 70( 80% Nhit trong kh vo thp I: 30( 400C p sut kh vo thp (7)

: < = 2,7at (1,7) Nng kh CO2 vo thp II: 35( 40% p sut kh vo thp II

: 100% cho RC = 160% ( 200% th nng CO2 trong pha kh phi t >80% Khi : RC 100% th trong dung dch c kt tinh + ng hc ca qu trnh kt tinh :Gm hai giai on : To mm : ng lc ca qu trnh to mm mang tnh cht t nhin n tun theo cng thc : WM = k . exp(Z/ RT)Trong : W: L tc to mm Z: L bin thin th ng lc hc khi to pha miv Z = - Amax Amax : L cng trnh thnh mm ( - L h s hnh dng ca ht tinh th

( - Nng lng b mt ring ca mm M Khi lng phn t ca cht to mm S T trng ca mm C Nng qu bo ho ca cht to mm C0 Nng bo ho Pht trin mm : phi c mt qu trnh chuyn vt cht t khng gian ti b mt mm. Qu trnh chuyn vt cht ch yu l do khuch tn .( : Chiudy lp khuch tnF : B mt tip xc gia pha mm v dung dch D : H s khuch tn Mun cho mm pht trin u thi tc vn chuyn vt cht phi n nh C = C C0 = Const+ Cn bng : H cacbonat ho l h gm nhiu cu t. Nn cn bng ca h ny rt phc tp Cn bng rn- lng : Da vo h l tng 4 cu t NH4 HCO3 + NaCl = NaHCO3 + NH4ClNu im h nm ti O th khi kt tinh s sut pht t ch qua im O v(1). Ti(1) th NH4Cl kt tinh tng i ln (UNa tng. Ti im P1 th hiu sut chuyn ho l 82,3%. Khi sn phm c ln NaHCO3 v NH4Cl. Nu em nhit gii th NaHCO3 s b phn hu : NaHCO3 =t0 Na2CO3 + CO2 +H2O Na2CO3 + NH4Cl = NaCl + (NH4)2CO3Nu ly im a v ni vi nh ct ng P1. IV ti 2 th 2 tn ti 2 mui : NaHCO3 v NH4HCO3. V hiu sut lc ny thp :UNA (.. Khi em nhit gii th : NH4HCO3 ( NH3 + CO2 + H2O NaHCO3 + NH4OH = NaCl + (NH4)2CO3Vy mun t hiu sut cao v cht lng cao thi im thnh phn phi nm xung quanh im (1) v tt c cc cu t phi c bo ho Cn bng lng kh : Trn b mt pha lng s c hin tng NH3 thot ra. c trng cho qu trnh ny l PNH3Khi cacbonat ho th sy ra cc hin tng CO2( - PCO2H2O( - PH2OCc hin tng trn ph thuc vo : Nhit kh tr a vo Nu bit thnh phn ring phn th ta xc nh c p sut ring phn v ngc li

Theo phng trnh Hely ta c :Mt khc ta c :NH2COONH4 + H2O ( NH4H CO3 + NH4OH

Vi i vi kh CO2 th ta cng c th tm tng t vi cc phng trnh : CO2K + OH = HCO3- HCO3- + OH = CO32- = CO32- + H2O K1Ta s c :i vi hi nc :Trong : PH2O : L p sut cn bng hi nc / dung dch P0H2O: L p sut bo ho ca hi nc nguyn cht N : L s phn t nc trong dung dch Cacbonat ho N1 : L s mol cc cht ho tan c trong dng dch Cacbonat ho III C S L THUYT CA QU TRNH NHIT GII NAHCO3Phn ng sy ra trong qu trnh nhit gii : 2 NaHCO3 (to Na2CO3 + CO2 + H2O 140 ( 1500C

nhit ny cc mui khc cng b phn hu NH4HCO3 = NH3 + CO2 + H2O 2 NH4Cl + Na2CO3 = 2 NaCl = 2 NH3 + CO2 +H2 ng cong c trng cho qu trnh phn hu cht rn on OA : y l qu trnh t nng ca vt rn on AB : on ny nhit thay i rt t. y l on bt u ca giai on phn hu. Khong tA v tB on BC : Nhit thay i theo thi gian rt mnh. y l giai on sn phm b t nng .Nu gi ( l mc phn hu ca NaHCO3 thnh Na2CO3 (tnh theo % khi lng ) ta c phng trnh quan h sau :k : L hng s tc phn hu T : L thi gian phn hu Vi phn ng cp nhit (-Q) to ra Na2CO3NaHCO3 ( t0 Na2CO3 + CO2 + H2O + H2O Q (1500) Phi cp nhit gin tip Hoc c th dng hi nc qu nhit cp nhit trc tip . Thc t thng dng khi l p sut kh quyn cp nhit . Khi sy NaHCO3 thng to ra cc cn bm vo thanh thit b v lm gim h s cp nhit. khc phc hin tng ny ngi ta dng phng php ho hc (to mi kp)NaHCO3 + Na2CO3 + H2O ( NaHCO3 . Na2 CO3 .2 H2ONh vy trong qu trnh phi a mt lng Na2 CO3 vo hi lu li. Khi t0 < 1500C th mui kp ny cng b phn hu thnh :NaHCO3 .Na2CO3 .H2O (t = 150 Na2 CO3 + CO2 +H2OLng hi lu ny c tnh theo phng trnh :C hai phn t nc cn 1 phn t Na2CO3 hi luHay 36g H2O 106g Na2CO3Lng NaHCO3 hi lu ny ph thuc vo lng m ca NaHCO3 a vo ( me cng thp th lng Na2CO3 hi lu cng t )Vi bin php ny th s thu c CO2 c nng >90% IV C S L THUYT CA QU TRNH TI SINH NH3y l l qu trnh ti sinh m h gm nhiu cu t NaCl NH4Cl . HCO3- -CO3- . Na2SO4 Trong qu trnh hnh thnh cc phn ng trao i li sinh ra cc sn phm mi nh hng rt nhi ti qu trnh ti sinh Cc phn ng sy ra : Loi phn ng do nhit phn: Tt c cc mui cacbonat nm trong dng dch nc lc khi b t nng chhng u c kh nng phn hu tu thuc vo nhit m ta t nng. Na4HCO3 t0 ( (NH4)2 CO3 + CO2 + H2O (NH4)2 CO3 (970C th gi l qu trnh ti sinh nng. Khi ti sinh < 970C th gi l ti sinh lnh.Dng cng ngh ti sinh nng th c nhiu u im hn khi dng cng ngh ti sinh lnh l tc phn ng tng, vn tc nhanh. Tuy nhin tuy s dng cn nhc gia hai loi cng ngh ti sinh trn cho ph hp. Cn bng lng kh:NaCl NH3 H2O NH4ClCn bng ny sy ra trong h nc lc khi s l bng nhit

PNH3 = Z.[NH4OH]H sau khi cho Ca(OH)2 vo th cn bng ca h s l

NaCl CaCl2 NH3 H2OCn bng ny rt gn vi cn bng h NH3 H2ON tun theo nh lut Henry

[NH3 ] = H. PNH3 Cn bng kh lng h NH3 H2O CO2 (Khi ti sinh i ra khi thp ti sinh quay tr v amon ho nc mui)Ta bit rng NH3 c th to ra cc pha rn khc nhau :

NH3 + CO2 + H2O ( NH4O3

2NH3 + CO2 + H2O ( (NH4)2 CO32NH3 + CO2( NH2 COONH4Cc pha rn to ra tu thuc vo thnh phn cc cu t trong h, tu thuc vo nhit cc pha kh v tu thuc vo p sut chung ca h. Cc yu t trn lm cho pha rn sut hin trong qu trnh ti sinh.Khi tng p sut ca h th nhit hnh thnh pha rn tng. Nhng vi p sut kh quyn th nhit hnh thnh pha rn s gim. V vy trong qu trnh ti sinh phi gii quyt ng lot tt c cc vn trn (t0 ; chiu cao cu thp).

THUYT MINH DY CHUYNNc mui, sch c bm ly tm ln thng cao v (1). T thng cao v nc mui chia lm hai dng, dng th nht (1) chim 75( 80% tng lng nc mui a vo thp ra khng kh (2). Ti nc mui hp th amoniac c ln trong khng kh ca my lc chn khng vi hm lng 0,5 ( 1 % th tch NH3. Sau dung dch c a sang thp ra kh th 2 (3) dung dch hp th amoniac t kh thi cacbon ho vi hm lng NH3 = 1%V. Dng dung dich nc mui th hai chim 20 ( 25% tng hp dung dich nc mui t thng cao v c a n thp ra khi hp th(4) hp th amoniac trong kh thi ca phn xng hp th ti 5%V NH3 khi ra khi ra lc chn khng c thi ra ngoi. Pha sau thp ra kh hp th a bm chn khng v a i phn xng cacbon ho.

Dung dch nc mui sau khi ra c dung dich a vo thp th (1, 5) v thp hp th th (2 , 6). Sau khi c lm lnh trung gian hai thp hp th th 1 v 2 th phn ln amoniac v cacbonic t bn ti sinh a li c nc mui hp th. Sau hp th th nc mui nng nn 60 ( 650C c a i lm lnh xung ti 28(320C. m bo nc mui c th t chy c qua thit b lm lnh , thp hp th s (2) phi c t trn thp d tr k cao. Khi t b phn ti sinh trc khi vo thp hp th phi qua lm lnh, qua thit b lnh tch git sau mi tip xc ngc chiu vi dung dch thp hp th s (2) ri nn thp hp th th nht. trnh d g kh NH3 v CO2 th cc thit b phi lm vic p sut chn khng. Nc mui sau khi amon ho (7). T b cha nc mui c(8) bm vo phn trn ca thp cacvs bonat ho s b(9).

Kh CO2 t l vi qua my nn kh (10) c a vo phn di ca thp cacbonat ho s b. Sau khi dung dich qua thp (11) thc hin c nhim v ho tan kt ta bm trong v hp th lng CO2 nht nh c a qua nc ra kh (12). Dung dich ra khi thp cacbonat ho s b cha 60 chun CO2 c bm vo pha trn thp ra kh cacbonat ho (13). Khi thu hig t im thp kt tinh (14) v thp cacbonat ho s b (15) c dn v y thp (16). T thp ra khi (17) dung dich c bm sang thp kt tinh (18). Ti thp kt tinh tin hnh hp th CO2 v kt tinh mui NaHCO3. Kh CO2 a vo thp kt tinh ly t hai ngun l kh l vi v kh l nhit gii Soda. Dung dich huyn ph trong thp kt tinh (19) a ra khi thp di p lc ct cht lng t chy ln mng lc NaHCO3. Ti y NaHCO3 kt tinh c tch ra khi nc t cha cc mui ho tan. Sau NaHCO3 m c bng ta (20) a sang l nung Soda.

Nc lc t b cha (21) c bm nn thng cha (22) v chy vo trong cc ng truyn nhit ca thit b lm lnh ngng t kh ti sinh (23). Dung dch i t trn xung trong cc thit b truyn nhit ng c hi nng t thit b trao i nht (24)i nn va t nng dung dch nc lc, va ngng t hi nc khong khng gia cc ng truyn nhit. Khi nc lc b t nng th cc mui amonicacbonat b phn gii. Do kh CO2 thot ra bn trong cc ng truyn nhit lm gim cng truyn nhit cho cht lng . V vy kh CO2 c ly ra cc ng gp ca thit b trao i nhit lm lnh ngng t (25). Dung dich nc lc ra khi thit b lm lnh ngng t a qua thit b trao i nhit (26) qua ng chy truyn pha ngoi thit b v i kt trn xung tip xc vi hn hp i t di nn. hn hp hi nng cung cp cho thit b trao i nhit ly t thp chng phn gii. Trong thp trao i nhit, dung dich b t nng v cc mui cacbonat cn li phn gii hu nh hon ton vi kh CO2 thot ra pha kh. Trong thit b trao i cng phn gii nt lng cn li cc mui NaCO3 v NaHCO3 cha trong nc lc NaHCO3 cha trong nc lc do tc dng amoclorua. V vy nhim v thit b chnh ca trao i l phn hu v ui ht CO2 khi dung dch, gim tn tht sa vi dng trong qu trnh ti sinh NH3. Nc lc sau khi ui ht CO2 em trn ln vi sa vi thng hn hp (27). Do phn ng trao i gia savi vi amoclorua cn li trong dng dich s to ra CaCl2 NH4OH . Cht lng ra khi thng hn hp (28) a vo thng chng phn gii (29) cng vi cc mui mi to ra khi phn ng vi sa vi. Pha y thit b chng phn gii (30) c t nng bng hi nc bo ho tip xc trc tip vi cht lng t thng hn hp (31) a li. Do cht lng b t nng nn NH3 chng phn gii (32) a qua phn trn ca thng hn hp (33) ri vo y thit b (34). Cht lng ra khi thit b chng phn gii (35)cho thit b t bc hi th nht, gim p sut lm vic n p sut kh quyn. Khi thc hin ch phn ng thng hn hp (36) vi nhit cao hn 930C th cht lng ra khi (37) c nhit 1150C cho qua hai thit b t bc hi th nht v th hai tn dng hon ton nhit ca cht lng.

Cht lng ra khi thit b t bc hi th 2 cho qua thit b tch cn tch ring cc loi ht rn CaSO4 v CaCO3 v c a v b gp s l cht lng.

Khi ti sinh ra khi thit b lm lnh ngng t (37) s c a i tip xc lm lnh khi ti sinh t bn b phn amon ho v a vo amon ho nc mui.

CC THNG S K THUTI THP AMON HO :

- Nng nc mui vo

: 309g/l

- Nhit

: 300C Nng amoniac sau khi hp th : 100/c Nhit dung dch amon II GIAI ON CACBONAT HO DUNG DICH AMON3. Thp cacbonat ho s b T trong cht lng ra

: 1,18(1,19 (g/cm3) Tng Cl

: > = 89 chun Kim tng

: 98( 102/c TngNH3

: 90( 101/c CO2

: 50( 55/c T0 kh vo

: 30( 400C Nng CO2 trong kh vo: 35 ( 450C p sut

: 2,7at((1,7) Nhit CO2 trong kh ra : 40( 420C p sut d kh ra

: 140 mmHg4. Thp ra kh:- T trong cht lng ra

: 1,19(1,193 (g/cm3)- Tng Cl trong cht lng ra : >89/c-Kim tng trong cht lng ra : 98( 101/c-Tng NH3 trong cht lng ra : 97( 100/c Nhit ca cht lng ra : 42( 440C p sut d ca kh vo

: 160mmHg Nng CO2 trong kh vo : 10( 12% Nhit kh ra

: 36( 400C Nng CO2 trong kh ra : 4( 6%3. Thp kt tinh : T trng cht lng ra

: 92( 96/c Tng Cl trong cht lng

: > 95 /c Tng kim trong cht lng ra : 23( 27/c Tng NH3 trong cht lng: 92( 96/c Tng CO2 trong cht lng : 34( 38/c Nng CO2 trong kh vo thp : I 70( 80% Nhit trong kh vo thp I: 30( 400C p sut kh vo thp (7)

: < = 2,7at (1,7) Nng kh CO2 vo thp II: 35( 40% p sut kh vo thp II

: