1
Lêi më ®Çu
Sau mét thêi gian t×m hiÓu vµ gãp ý cña thÇy cïng c¸c b¹n nhãm gåm c¸c thµnh
viªn :
1. Vò TiÕn Nhiªn
2. Ph¹m Duy Kh¸nh
3. Lª Thanh Tr- êng
4. NguyÔn ViÖt Anh.
§· hoµn thµnh tiÓu luËn cña m«n Qu¸ Tr×nh S¶n XuÊt víi ®Ò tµi vÒ :“ S¶n xuÊt
ph©n supe photphat”. RÊt mong ®- îc sù ®ãng gãp thªm cña thÇy cïng c¸c b¹n!
Tµi liÖu sö dông:
1. C«ng nghÖ hãa häc v« c¬ (NXB KH—KT) : -TrÇn Hång C«n
- NguyÔn Träng UyÓn
2. C«ng nghÖ s¶n xuÊt ph©n bãn v« c¬ :- La V¨n B×nh
-TrÇn ThÞ HiÒn
3. Gi¸o tr×nh c«ng nghÖ xö lý n- íc th¶i : -TrÇn V¨n Nh©n
-
Ng« ThÞ Nga
4. c¸c trang web : www.cuctrongtrot.gov.vn
www.phanbonmiennam.vn
www.vinachem.com.vn
2
1.TINH HINH SAN XuÊT vµ S¬ l- îc vÒ c¸c c«ng nghÖ s¶n
xuÊt supephotphat
A. T×nh h×nh s¶n xuÊt supe photphat
Trªn thÕ giíi :
Do d©n sè thÕ giíi ngay cµng t¨ng, nhu cÇu l- ¬ng thùc cho con ng- êi còng t¨ng
theo.§Ó gi¶i quyÕt vÊn ®Ò nµy nÒn n«ng nghiÖp ph¶i ®- îc th©m canh.Trong 30
– 35 n¨m qua diÖn tÝch ®Êt n«ng nghiÖp kh«ng t¨ng ®¸ng kÓ. Trong nh÷ng n¨m
90 diÖn tÝch ®Êt l¹i cßn gi¶m ®i . Tuy nhiªn s¶n phÈm ngò cèc vµ c©y cã dÇu vÉn
t¨ng cïng víi t¨ng nhu cÇu ph©n kho¸ng.
Mçi lo¹i c©y trång cã mét nhu cÇu ph©n bãn riªng:
C©y trång Urª (kg/ha) Supe l©n (kg/ha) KCl (kg/ha)
Lóa 130 200 50
Khoai t©y 260 300 225
Cµ chua 410 450 210
B¾p c¶i 240 325 275
Cµ phª 260 500 100
ChÌ 312 355 103
Caosu ®- îc 4
n¨m 160 270 (apatit) 43
C«ng nghÖ ph©n supe dùa trªn c¸c nguån quÆng photphat vµ c¸c nguyªn liÖu ®Ó
s¶n xuÊt axit sunfuric. C¸c má quÆng photphat trªn thÕ giíi ph©n bè kh«ng ®Òu.
HÇu nh- ë T©y ¢u kh«ng cã má quÆng photphat trong khi ®ã 80% tr÷ l- îng cña
3
thÕ giíi l¹i tËp trung ë B¾c Phi vµ CËn §«ng. Mü, Nga, Trung Quèc còng cã
nhiÒu má photphat. Tuy nhiªn kh«ng ph¶i n- íc nµo cã nhiÒu má quÆng lµ cã kh¶
n¨ng s¶n xuÊt nhiÒu mµ kh¶ n¨ng s¶n xuÊt cßn phô thuéc vµo tr×nh ®é c«ng nghÖ.
S¶n l- îng supe l©n toµn cÇu t¨ng kh«ng ngõng. C¸c n- íc Ch©u ¸, ®Æc biÖt lµ
Trung Quèc n¨ng lùc s¶n xuÊt ®· t¨ng lªn. Do nhu cÇu cÇn nhiÒu ph©n supe mµ
Trung Quèc ®· liªn doanh s¶n xuÊt víi Tuynidi vµ Gioocdani. ë Mü ph©n bãn
chñ yÕu lµ lo¹i DAP, vµ DAP ch¾c ch¾n sÏ thay thÕ ph©n l©n supephotphat. Do
cã hiÖu qu¶ cao mµ DAP ®- îc Mü xuÊt khÈu ®i nhiÒu vµ nhu cÇu supephotphat ë
Ên ®é, trung quèc vµ c¸c n- íc kh¸c gi¶m ®i. VÒ chÝnh phñ c¸c n- íc ®ã còng cã
c¸c biÖn ph¸p b¶o hé ®Æc biÖt ®Ó duy tr× c¸c ho¹t ®éng cña c¸c nhµ m¸y s¶n xuÊt
supe photphat. Vµo ®Çu thÕ kû 21, nhu cÇu ph©n bãn hµng n¨m t¨ng 2.5% cßn
ph©n l©n t¨ng 2.8%. Do vËy c¸c nhµ m¸y míi ®· ®- îc x©y dùng ë gÇn c¸c n¬i cã
má quÆng. Cã mét xu h- íng míi lµ ng- êi ta sÏ x©y dùng c¸c nhµ m¸y ph©n bãn
ë c¸c n- íc s¶n xuÊt víi sù gãp vèn cña c¸c n- íc kh¸c cã nhu cÇu. C«ng nghiÖp
ph©n bãn nãi chung vÉn cßn søc hÊp dÉn víi c¸c nhµ ®Çu t- . ViÖc ph©n bè kh«ng
®Òu (vÒ mÆt ®Þa lý) c¸c nguån nguyªn liÖu vµ c¸c trung t©m s¶n xuÊt sÏ kÝch
thÝch th- ¬ng m¹i vµ kinh doanh. Trung Quèc vµ Ên ®é cã vai trß quan träng vµ
chiÕm mét tû träng kh¸ lín trong ngµnh ph©n kho¸ng nãi chung vµ ph©n supe
photphat nãi riªng cña toµn cÇu. Tuy nhiªn Mü vÉn lµ n- íc dÉn ®Çu trong s¶n
xuÊt ph©n kho¸ng ®Æc biÖt lµ ph©n DAP vµ ph©n hçn hîp NPK.
T¹i ViÖt Nam :
Kh¶ n¨ng s¶n xuÊt ph©n bãn supe cña n- íc ta n¨m 2008 - íc t×nh: 1 triÖu tÊn
supe l©n, trong ®ã c«ng ty supe photphat vµ hãa chÊt L©m Thao gÇn 820 ngh×n
tÊn vµ nhµ m¸y Long Thµnh thuéc c«ng ty ph©n bãn miÒn Nam gÇn 180 ngh×n
tÊn.
TÝnh ®Õn 30/12/2007, c¶ n- íc cã gÇn 300 c¬ së, c«ng ty, xÝ nghiÖp vµ c¸c nhµ
m¸y s¶n xuÊt ph©n bãn, 35 nhµ nhËp khÈu, 20 v¨n phßng ®¹i diÖn kinh doanh
ph©n bãn n- íc ngoµi t¹i ViÖt Nam. ThÞ tr- êng ph©n bãn bÞ bu«ng láng, ch- a cã
luËt ph¸p vÒ ph©n bãn. GÇn 60% c¬ së s¶n xuÊt ph©n bãn thiÕu tiªu chuÈn vÒ
c«ng nghÖ. Mét sè ®¬n vÞ s¶n xuÊt nhá ®· lîi dông t×nh h×nh thÞ tr- êng biÕn
®éng, gi¸ c¶ leo thang ®Ó s¶n xuÊt ph©n bãn gi¶, kÐm chÊt l- îng vµ nh¸i mÉu m·
b¸n ra thÞ tr- êng víi gi¸ rÎ h¬n so víi c¸c nhµ s¶n xuÊt cã c«ng nghÖ tiªn tiÕn.
§iÒu nµy ®· lµm thiÖt h¹i cho n«ng d©n vµ nhµ s¶n xuÊt ®ång thßi còng g©y rèi
lo¹n thÞ tr- êng.
Supephotphat ®- îc s¶n xuÊt trùc tiÕp tõ quÆng photphat vµ axit sunfuric.QuÆng
photphat lµ lo¹i kho¸ng vËt tù nhiªn s½n cã t¹i ViÖt Nam: má apatit ë Lµo Cai cã
tr÷ l- îng kho¶ng 811 triÖu tÊn vµ kho¶ng 50 triÖu tÊn t¹i c¸c khu vùc kh¸c nh- ë
s«ng Ph¸t ( B¾c Bé) , s«ng Bo (miªn Nam). §iÓn h×nh cã 2 nhµ m¸y s¶n xuÊt ë
hai miÒn :
4
1.c«ng ty supephotphat vµ ho¸ chÊt L©m Thao:
C«ng ty cã 2 xÝ nghiÖp s¶n xuÊt supe photphat lµ xÝ nghiÖp supe 1 vµ xÝ nghiÖp
supe 2.XÝ nghiÖp supe 1 cã c«ng suÊt thiÕt kÕ ban ®Çu lµ 100.000 tÊn/n¨m, sau
®ã, do nhu cÇu sö dông ph©n bãn ngµy cµng t¨ng nªn xÝ nghiÖp ®· n©ng c«ng
suÊt, c¶i t¹o thiÕt bÞ lªn 400.000 tÊn/n¨m ®ång thêi më réng thªm xÝ nghiÖp supe
sè 2 n¨m 1984 víi c«ng suÊt h¬n 200.000 tÊn/n¨m. Ngoµi s¶n phÈm lµ supe ®¬n,
xÝ nghiÖp cßn s¶n xuÊt thªm s¶n phÈm phô tõ chÊt th¶i cña qu¸ tr×nh lµ Na2SiF6
(trõ s©u c«ng nghiÖp) ®Ó b¸n ra thÞ tr- êng víi hµm l- îng kh«ng nhá h¬n 95%..
2. Nhµ m¸y supe photphat Long Thµnh :
Khu vùc miÒn Nam chiÕm h¬n 50% diÖn tÝch ®Êt n«ng nghiÖp cña c¶ n- íc nh-
vËy viÖc h×nh thµnh vµ ph¸t triÓn mét nhµ m¸y cung cÊp ph©n l©n cho c¶ vïng lµ
hÕt søc cÇn thiÕt.
C«ng suÊt thiÕt kÕ ban ®Çu gåm 2 d©y chuyÒn s¶n xuÊt chÝnh:
- Axit sulfuric : 40 000 tÊn/n¨m
- Supe photphat ®¬n : 100 000 tÊn/n¨m
Nhµ m¸y s¶n xuÊt vµ tiªu thô supe l©n, axit sunfuric vµ mét sè hãa chÊt kh¸c…
HiÖn nay nhµ m¸y ®· cung cÊp ph©n supe cho c¸c tØnh ®ång b»ng S«ng Cöu
Long, miÒn §«ng Nam Bé, miÒn Trung vµ T©y Nguyªn.Ngoµi ra nhµ m¸y ®·
tõng b- íc nghiªn cøu vµ s¶n xuÊt ra nhiÒu s¶n phÈm supe l©n ®Ó ®¸p øng nhu
cÇu cña kh¸ch hµng tõng khu vùc.
B. S¬ l- îc vÒ c¸c c«ng nghÖ s¶n xuÊt supephotphat
®Þnh nghÜa:
Supephotphat lµ mét lo¹i ph©n l©n tªn th- ¬ng m¹i lµ ph©n supe cã chøa hµm
l- îng dinh d- ìng P2O5hßa tan trong n- íc lµ chñ yÕu. Cßn cã thªm mét Ýt P2O5
tan ®- îc trong Xitrat amon hoÆc axit xitric gäi chung lµ P2O5h÷u hiÖu cña supe.
Tïy theo hµm l- îng cña P2O5trong s¶n phÈm cã thÓ chØa thµnh 2 lo¹i:
- Supephotphat ®¬n: cã chøa P2O5h÷u hiÖu tæng céng nhá h¬n hoÆc
b»ng 19%
- Supephotphat kÐp: chøa hµm l- îng P2O5cao gÇn gÊp ®«i supephotphat
®¬n.
Trong c¶ 2 lo¹i ph©n bãn supe ®¬n vµ kÐp ®Òu cã chøa mét phÇn P2O5kh«ng bÞ
ph©n hñy cña nguyªn liÖu, mét phÇn Èm cña n- íc ch- a bay h¬i cïng mét phÇn
H3PO4ch- a ph©n hñy hÕt gäi lµ P2O5tù do trong s¶n phÈm hay do thñy ph©n cña
c¸c s¶n phÈm t¹o ra theo ph¶n øng:
Ca(H2PO4)2+ H2O —> CaHPO4+ H3PO4
S¶n xuÊt supephotphat ®¬n sö dông H2SO4®Ó ph©n hñy quÆng.
S¶n xuÊt supephotphat kÐp sñ dông H3PO4®Ó ph©n hñy quÆng.
C¬ së lý thuyÕt:
5
C¬ së lý thuyÕt cña c«ng nghÖ s¶n xuÊt supe photphat ®¬n lµ ph¶n øng chuyÓn
hãa apatit b»ng axit sunfuric. Thùc chÊt qu¸ tr×nh chuyÓn hãa nµy lµ sù x¶y ra
gÇn nh- ®ång thêi hai ph¶n øng hãa häc:
1, Ph¶n øng trao ®æi gi÷a axit sunfuric vµ apatit ®Ó h×nh thµnh axit
photphoric
2, Ph¶n øng t¹o supe photphat tõ axit photphoric vµ apatit.
Gép 2 qu¸ tr×nh nµy l¹i ta cã ph- ¬ng tr×nh:
2Ca5(PO4)3F + 7H2SO4+ 6,5H2O = 3Ca(H2PO4)2.H2O + 7CaSO4.0,5H2O +
2HF
2. c«ng nghÖ s¶n xuÊt & ph©n tÝch - u, nh- îc ®iÓm
2.1 S¬ ®å s¶n xuÊt supephotphat ®¬n vµ c¸c thiÕt bÞ chñ yÕu
2.1.1 Yªu cÇu quÆng apatit→
- Thµnh phÇn cña quÆng ®- a vµo s¶n xuÊt supe ph¶i ®¶m b¶o yªu cÇu t¹p
chÊt thÊp, hµm l- îng P2O5cao.
- Cì h¹t cña quÆng ®¶m b¶o ®¹t lät sµng 0,15mm hoÆc nhá h¬n.
- §é Èm kh«ng qu¸ cao < 1%.
2.1.2 Axit sunfuric
- Nång ®é axit ph¶i thÝch hîp, th- êng tõ 58% ®Õn 68% tïy nhiÖt ®é m«i
tr- êng- L- îng axit thùc tÕ ®- a vµo ph¶n øng cao h¬n lý thuyÕt 5-10%.
- NhiÖt ®é ban ®Çu cña axit kho¶ng 55- 600C, tïy theo nhiÖt ®é m«i tr- êng.
2.1.3 Ph©n gi¶i quÆng phèt ph¸t b»ng H2SO4trong thiÕt bÞ ph¶n øng
Trong s¶n xuÊt supe photphat ®¬n th× hai giai ®o¹n 1 vµ 2 tiÕn hµnh kÕ tiÕp nhau
chø kh«ng thÓ ®ång thêi v× kh«ng thÓ cã sù tån t¹i ®ång thêi cña axit H2SO4vµ
Ca(H2PO4)2cã trong dung dÞch n- íc. NÕu chóng cïng tån t¹i th× sÏ cã ph¶n øng:
Ca(H2PO4)2+ H2SO4= CaSO4+2H3PO4
Sau ®©y lÇn l- ît giíi thiÖu tõng giai ®o¹n
2.1.4 Giai ®o¹n 1 cña ph¶n øng vµ c¸c yÕu tè ¶nh h- ëng
Khi b¾t ®Çu trén axit víi quÆng phèt ph¸t ®Çu tiªn ph¶n øng x¶y ra trªn bÒ mÆt
c¸c h¹t quÆng phèt ph¸t cã d- H2SO4 ®Ó t¹o thµnh H3PO4 theo ph¶n øng
Ca5F(PO4)3+ 5H2SO4+ 2,5 H2O = 3H3PO4+ 5CaSO4.0,5H2O + HF
Ph¶n øng x¶y ra ngay khi trén quÆng víi axit trong vßng tõ 20 ®Õn 40 phót. Lóc
nµy canxi sunphat t¹o ra ë d¹ng CaSO4.0,5H2O råi nhanh chãng chuyÓn thµnh
d¹ng khan æn ®Þnh v× ®ang cã nhiÖt ®é cao tõ 110 ®Õn 120OC vµ nång ®é P2O5
lín (42-46%) khi giai ®o¹n 1 kÕt thóc.