BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT KALI SULPHATE TỪ AMONI SULPHATE VÀ KALI CLORUA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Phan Trường Tiền SINH VIÊN THỰC HIỆN Nguyễn Hoàng Tiển MSSV: 2102398 Ngành: Công Nghệ Hóa Học-Khóa 36 Tháng 12/2014 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ Độc lập – Tự – Hạnh phúc BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC Cần Thơ, ngày 10 tháng 08 năm 2014 PHIẾU ĐỀ NGHỊ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP CHO SINH VIÊN Năm học 2013 – 2014 HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Phan Trường Tiền TÊN ĐỀ TÀI “Nghiên cứu quy trình sản xuất kali sulphate từ amoni sulphate kali clorua” ĐỊA ĐIỂM THỰC HIỆN ĐỀ TÀI Phòng thí nghiệm hóa học Hữu – môn Công Nghệ Hóa Học – khoa Công nghệ – trường Đại học Cần Thơ SỐ LƯỢNG SINH VIÊN THỰC HIỆN 01 sinh viên HỌ VÀ TÊN SINH VIÊN Nguyễn Hoàng Tiển MSSV: 2102398 Ngành học: Công nghệ hóa học Khóa học: 36 MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI Nghiên cứu quy trình sản xuất K2SO4 từ (NH4)2SO4 KCl công nhiệp - Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ thời gian phản ứng trình tạo tách muối kép (K2SO4)8((NH4)2SO4)2 - Kiểm tra nồng độ clorua hàm lượng K2O sản phẩm K2SO4 CÁC NỘI DUNG CHÍNH VÀ GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI 7.1 Các nội dung Tổng quan Phương thức thực Tiến hành thí nghiệm Kết luận kiến nghị 7.2 Giới hạn đề tài Do thời gian thực đề tài tương đối ngắn nên nghiên cứu quy mô phòng thí nghiệm chưa có điều kiện áp dụng vào thực tế Yêu cầu hỗ trợ cho việc thực đề tài Hướng dẫn cán hướng dẫn, phòng thí nghiệm, thiết bị, hóa chất, kinh phí số dụng cụ cần thiết khác DUYỆT CỦA BỘ MÔN DUYỆT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Phan Trường Tiền DUYỆT CỦA HỘI ĐỒNG THI & XÉT TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ Độc lập - Tự - Hạnh phúc  BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Cán hướng dẫn: Phan Trường Tiền Tên đề tài: “Nghiên cứu quy trình sản xuất kali sulphate từ amoni sulphate kali clorua” Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hoàng Tiển MSSV: 2102398 Lớp: Công Nghệ Hóa Học – Khóa 36 Nội dung nhận xét: a Nhận xét hình thức luận văn tốt nghiệp: b Nhận xét nội dung luận văn tốt nghiệp:  Đánh giá nội dung thực đề tài:  Những vấn đề hạn chế: c Nhận xét sinh viên tham gia thực đề tài: d Kết luận, đề nghị điểm: Cần Thơ, ngày tháng 12 năm 2014 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ Độc lập - Tự - Hạnh phúc  BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN Cán hướng dẫn: Phan Trường Tiền Tên đề tài: “Nghiên cứu quy trình sản xuất kali sulphate từ amoni sulphate kali clorua” Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hoàng Tiển MSSV: 2102398 Lớp: Công Nghệ Hóa Học – Khóa 36 Nội dung nhận xét: a Nhận xét hình thức luận văn tốt nghiệp: b Nhận xét nội dung luận văn tốt nghiệp:  Đánh giá nội dung thực đề tài:  Những vấn đề hạn chế: c Nhận xét sinh viên tham gia thực đề tài: d Kết luận, đề nghị điểm: Cần Thơ, ngày tháng 12 năm 2014 CÁN BỘ PHẢN BIỆN LỜI CẢM ƠN Để tích lũy kiến thức qua bốn năm học đại học để hôm thực tốt luận văn tốt nghiệp nhờ giúp đỡ nhiều người thân bên cạnh Con xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến gia đình, người nuôi dạy, tạo điều kiện học tập ủng hộ động viên Em xin gởi lời cảm ơn chân thành tri ân sâu sắc quý Thầy, Cô trường Đại học Cần Thơ, đặc biệt quý Thầy, Cô khoa Công nghệ tạo điều kiện cho em thực tập khoa để em hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp Và em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Việt Bách, anh Nguyễn Công Huân, anh Phan Trường Tiền chị Trầm Trung Bích Thảo nhiệt tình hướng dẫn tạo điều kiện cho em hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp Tôi xin gửi lời cảm ơn đến tất bạn lớp Công Nghệ Hóa Học khóa 36 em Hóa Dược khóa 37, người bên cạnh trải qua nhiều kỉ niệm suốt thời gian qua Cảm ơn tất quan tâm, động viên thời gian thực luận văn Mặc dù cố gắng để thực đề tài cách tốt nhất, nhiên kiến thức kinh nghiệm nhiều hạn chế nên đề tài tránh khỏi sai sót Vì với vai trò người thực đề tài mong nhận đóng góp ý kiến quý Thầy Cô bạn sinh viên để đề tài mang lại kết tốt Cuối em kính chúc quý Thầy, Cô dồi sức khỏe thành công nghiệp cao quý Đồng kính chúc Cô, Chú, Anh, Chị Công ty Cổ Phần Phân bón Hóa chất Cần Thơ dồi sức khỏe, đạt nhiều thành công công việc Xin chân thành cảm ơn! Cần Thơ, ngày 04 tháng 12 năm 2014 Sinh viên thực Nguyễn Hoàng Tiển MỤC LỤC PHIẾU ĐỀ NGHỊ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP CHO SINH VIÊN i NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN iii NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN iv LỜI CẢM ƠN v MỤC LỤC vi TÓM TẮT viii DANH MỤC HÌNH ix DANH MỤC BẢNG x DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xi CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY CỔ PHẦN PHÂN BÓN VÀ HÓA CHẤT CẦN THƠ 1.1 Quá trình hình thành phát triển công ty 1.2 Một số sản phẩm công ty 1.2.1 Nhóm phân bón 1.2.2 Nhóm hóa chất 1.2.3 Nhóm thức ăn chăn nuôi thủy sản CHƯƠNG TỔNG QUAN 2.1 Phân bón 2.1.1 Tổng quan phân bón 2.1.2 Thành phần phân bón 2.1.3 Phân loại phân bón 2.1.4 Một số loại phân bón phổ biến vai trò phân bón 2.2 Kali sulphate (K2SO4) 15 2.2.1 Tổng quan K2SO4 15 2.2.2 Các phương pháp sản xuất K2SO4 phổ biến 16 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM 18 3.1 Địa điểm thời gian thực đề tài 18 3.2 Thiết bị, dụng cụ hóa chất 18 3.2.1 Thiết bị 18 3.2.2 Dụng cụ 18 3.2.3 Hóa chất 19 3.2.4 Pha hóa chất 20 3.3 Phương pháp thí nghiệm 22 3.4 Tiến hành thí nghiệm 22 3.4.1 Phương pháp kiểm tra hàm lượng clorua (Cl-) 25 3.4.2 Phương pháp xác định hàm lượng K2O 26 3.5 Thu hồi sản phẩm phụ 27 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 29 4.1 Khảo sát thời gian phản ứng 29 4.2 Khảo sát nhiệt độ phản ứng 31 4.3 Rửa kali sulphate dung môi 33 4.4 Kiểm soát hàm lượng SA dư thêm vào hỗn hợp phản ứng để sản phẩm tối ưu 35 4.5 Sự phụ thuộc hàm lượng K2O hàm lượng clorua (Cl-) 36 4.6 Hiệu chỉnh kết đánh giá 36 4.6.1 Hàm lượng K2O mẫu sản phẩm 36 4.6.2 Hiệu suất phản ứng 37 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 39 5.1 Kết luận 39 5.2 Kiến nghị 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 PHỤ LỤC 41 TÓM TẮT Kali tồn nhiều tự nhiên Các khoáng chất kali hòa tan nước quan trọng KCl với 62% K2O, K2SO4 với 50% K2O KNO3 với 44% K2O Tuy nhiên, nhiều loại trồng nhạy cảm với clorua khoai tây, cà chua, ớt đỏ, có múi, thuốc loại có tính gây nghiện, Các loại trồng thích hợp với loại phân kali chứa hàm lượng clorua (Cl- ≤ 1%) Do đó, nhiều quy trình sử dụng để chuyển đổi gốc clorua (trong kali clorua) với diện gốc sulphate thành kali sulphate Kali sulphate khuyến khích để sử dụng loại phân bón thay kali clorua Cũng theo xu hướng đề tài “Nghiên cứu quy trình sản xuất kali sulphate từ anoni sulphate kali clorua” thực Các nội dung đề tài tập trung nghiên cứu gồm: - Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ thời gian phản ứng trình tạo tách muối kép (K2SO4)8((NH4)2SO4)2 - Kiểm tra hàm lượng clorua hàm lượng K2O sản phẩm K2SO4 DANH MỤC HÌNH Hình 1-1 Một số loại phân bón phục vụ nước Hình 1-2 Một số loại phân bón xuất .3 Hình 1-3 Một số sản phẩm tẩy rửa Hình 1-4 Thức ăn cho cá tra gia súc Hình 2-1 Quy trình sản suất phân bón .8 Hình 2-2 Nhà máy sản xuất phân bón .6 Hình 3-1 Cân phân tích 19 Hình 3-2 Cân sấy ẩm .19 Hình 3-3 Máy khuấy bể điều nhiệt 19 Hình 3-4 Tủ sấy .20 Hình 3-5 Lò nung 20 Hình 3-6 Máy QK.ngọn lửa 20 Hình 3-7 Bơm hút chân không 20 Hình 3-8 Dung dịch Ag2CrO4 K2CrO4 .22 Hình 3-9 Sơ đồ phương pháp thí nghiệm 23 Hình 3-10 Sơ đồ quy trình sản xuất K2SO4 từ SA KCl 24 Hình 4-1 Đồ thị hàm lượng clorua (%) kali sulphate theo thời gian phản ứng 30 Hình 4-2 Đồ thị hàm lượng clorua K2SO4 theo nhiệt độ phản ứng tạo muối kép31 Hình 4-3 Đồ thị hàm lượng clorua K2SO4 theo nhiệt độ phản ứng tách muối kép .32 Hình 4-4 Đồ thị hàm lượng clorua K2SO4 thay đổi lượng KCl bão hòa .33 Hình 4-5 Đồ thị hàm lượng clorua K2SO4 thay đổi nhiệt độ rửa EG 34 Hình 4-6 Hàm lượng clorua K2SO4 thay đổi lượng dư SA (sau rửa EG) 35 Hình 4-7 Sự phụ thuộc hàm lượng K2O hàm lượng clorua (Cl-) 36 Hình 4-8 Sơ đồ quy trình công nghệ .38 4.2 Khảo sát nhiệt độ phản ứng Hỗn hợp (NH4)2SO4, KCl, H2O khuấy 25 °C, 30 °C, 32,5 °C, 35 °C, 37,5 °C, 40 °C, 45 °C thời gian h để tạo muối kép (K2SO4)8.((NH4)2SO4)2 Lọc dung dịch lấy phần rắn, cho KCl bão hòa vào khuấy tiếp 30 °C thời gian h để tạo kali sulphate Lọc lấy phần rắn thu kali sulphate, sấy khô (Phinney, 2001) Sấy kali sulphate 110 °C 90 phút Sau kiểm tra hàm lượng clorua có mẫu sản phẩm Bảng 4-2 Hàm lượng clorua (%) kali sulphate theo nhiệt độ phản ứng tạo muối kép Nhiệt độ (°C) AgNO3 0,01 M (mL) Hàm lượng Cl- (%) 25 2,0 3,55 30 1,9 3,37 32,5 1,8 3,2 35 1,7 3,02 37,5 1,7 3,02 40 1,7 3,11 45 1,85 3,28 Hàm lượng Cl- (%) Hàm lượng Cl- (%) 3.6 3.5 3.4 3.3 3.2 Hàm lượng Cl- (%) 3.1 2.9 20 30 40 50 Nhiệt độ (°C) Hình 4-2 Đồ thị hàm lượng clorua K2SO4 theo nhiệt độ phản ứng tạo muối kép Khi khuấy nguyên liệu nhiệt độ từ 35 °C đến 40 °C hàm lượng clorua mẫu sản phẩm K2SO4 không thay đổi nhiều Chọn nhiệt độ 35 °C khuấy tạo muối kép để tiết kiệm lượng nhiệt Hỗn hợp (NH4)2SO4, KCl H2O khuấy 35 °C thời gian h để tạo muối kép (K2SO4)8.((NH4)2SO4)2 Lọc dung dịch lấy phần rắn, cho KCl bão hòa vào khuấy tiếp 20 °C, 25 °C, 27,5 °C, 30 °C, 32,5 °C, 35 °C, 40 °C thời gian h để tạo kali sulphate Lọc lấy phần rắn thu kali sulphate, sấy khô (Phinney, 2001) Sấy kali sulphate 110 °C 90 phút Sau kiểm tra hàm lượng clorua có mẫu sản phẩm Bảng 4-3 Hàm lượng clorua (%) kali sulphate theo nhiệt độ phản ứng tách muối kép Nhiệt độ (°C) AgNO3 0,01 M (mL) Hàm lượng Cl- (%) 20 25 27,5 30 32,5 35 40 1,9 3,37 1,85 3,28 1,8 3,2 1,7 3,02 1,75 3,11 1,8 3,2 1,85 3,28 Hàm lượng Cl-(%) 3.4 Hàm lượng Cl- (%) 3.35 3.3 3.25 3.2 Hàm lượng Cl-(%) 3.15 3.1 3.05 15 25 35 Nhiệt độ (°C) 45 Hình 4-3 Đồ thị hàm lượng clorua K2SO4 theo nhiệt độ phản ứng tách muối kép Khi khuấy muối kép (K2SO4)8.((NH4)2SO4)2 KCl bão hòa nhiệt độ 30 °C hàm lượng clorua mẫu sản phẩm K2SO4 thấp (3,02%) Chọn nhiệt độ 35 °C để khuấy tạo muối kép 30 °C để khuấy tạo kali sulphate Sau khảo sát nhiệt độ thời gian phản ứng, hàm lượng clorua mẫu sản phẩm cao (Cl- ˃ 1%), sản phẩm không đạt yêu cầu Hàm lượng clorua mẫu sản phẩm cao lượng KCl bão hòa phản ứng tách muối kép dư Cần khảo sát lại lượng KCl bão hòa cho vào phản ứng tách muối kép kiểm tra lại hàm lượng clorua mẫu sản phẩm Khảo sát lượng KCl bão hòa phản ứng tách muối kép: Bảng 4-4 Hàm lượng clorua K2SO4 thay đổi lượng KCl bão hòa KCl bão hòa (g) 22,6 22,1 21,6 21,1 20,6 20,1 AgNO3 0,01 M (mL) Hàm lượng Cl- (%) Hiệu suất phản ứng (%) 1,7 3,02 94,6 1,65 2,93 93,3 1,65 2,93 91,7 1,65 2,93 90,5 1,6 2,84 88,9 1,6 2,84 87,2 Tuy nhiên, giảm lượng KCl bão hòa xuống hàm lượng clorua mẫu sản phẩm không thay đổi nhiều Hàm lượng clorua cao nguyên liệu ban đầu không tinh khiết nên hiệu suất phản ứng không cao Mặc khác, giảm lượng KCl bão hòa xuống nhiều, phản ứng xảy không hoàn toàn lượng KCl bão hòa không đủ để tách muối, làm giảm hiệu suất phản ứng Hàm lượng Cl-(%) Hàm lượng Cl- (%) 3.04 2.96 2.92 Hàm lượng Cl-(%) 2.88 2.84 2.8 20 21 22 KCl bão hòa (g) 23 Hình 4-4 Đồ thị hàm lượng clorua K2SO4 thay đổi lượng KCl bão hòa Do phải lựa chọn phương pháp khác tối ưu để giảm hàm lượng clorua sản phẩm xuống 1% Cl- 4.3 Rửa kali sulphate dung môi Sau kiểm tra hàm lượng clorua thấy vượt 1% Cl- phải khảo sát lại lựa chọn phương pháp khác để giảm hàm lượng clorua xuống (Cl- ≤ 1%) Một phương pháp làm giảm hàm lượng clorua rửa hỗn hợp sản phẩm K2SO4 KCl dư dung môi Sau dung môi thêm vào, chúng làm kali clorua phân ly thành ion lọc sản phẩm để lôi kéo gốc Cl- khỏi hỗn hợp sản phẩm (Wang, 2005) Một số dung môi thường dùng để rửa mẫu: H2O, CH3OH, C2H5OH, C3H7OH, C4H9OH, (CH3)2CHOH, (CH2OH)2CHOH, (CH2OH)2, CH3COCH3 … Công nghệ sản xuất kali sulphate kali clorua amoni sunphate sau rửa với EG sử dụng phổ biến, công nghệ đơn giản, hàm lượng K2O suất sản phẩm cao nhiều so với phương pháp khác (Wang, 2005) Khảo sát hiệu suất rửa sản phẩm EG thay đổi nhiệt độ rửa Bảng 4-5 Ảnh hưởng nhiệt độ rửa EG Nhiệt độ (°C) AgNO3 0,01 M (mL) Hàm lượng Cl- (%) 20 0,55 0,98 25 0,5 0,89 30 0,45 0,8 40 0,45 0,8 50 0,5 0,89 Hàm lượng Cl- (%) Hàm lượng Cl- (%) 0.95 0.9 0.85 Hàm lượng Cl- (%) 0.8 0.75 15 25 35 45 Nhiệt độ (°C) 55 Hình 4-5 Đồ thị hàm lượng clorua K2SO4 thay đổi nhiệt độ rửa EG Khi rửa sản phẩm K2SO4 EG nhiệt độ từ 25 °C đến 50 °C hàm lượng clorua mẫu sản phẩm không thay đổi nhiều Nên chọn nhiệt độ thích hợp khoảng từ 25 °C đến 50 °C để rửa mẫu sản phẩm Chọn nhiệt độ 30 °C để khuấy rửa mẫu Hỗn hợp sản phẩm K2SO4 KCl dư sau lọc trộn với EG theo tỉ lệ 1:2, 1:1, 2:1 khuấy 30 °C 15 – 20 phút để rửa Lọc sấy khô Sấy kali sulphate 110 °C 90 phút Sau kiểm tra hàm lượng clorua có mẫu sản phẩm Bảng 4-6 Tỉ lệ EG kali sulphate hỗn hợp rửa Tỉ lệ AgNO3 0,01 M (mL) Hàm lượng Cl- (%) 1:2 0,65 1,15 1:1 0,45 0,8 2:1 0,45 0,8 Chọn tỉ lệ 1:1 dùng để rửa hỗn hợp K2SO4 KCl dư 4.4 Kiểm soát hàm lượng SA dư thêm vào hỗn hợp phản ứng để sản phẩm tối ưu Cần giảm tối thiểu lượng SA dư thêm vào hỗn hợp phản ứng ban đầu để sản phẩm tinh khiết tiết kiệm chi phí thu hồi sản phẩm phụ Kiểm tra lại hàm lượng clorua sản phẩm tăng 25%, 30%, 35%, 40% SA thêm vào phản ứng ban đầu Bảng 4-7 Hàm lượng clorua (%) kali sulphate thay đổi lượng dư SA (sau rửa EG) Lượng SA dư (%) 20 25 30 35 40 AgNO3 0,01 M (mL) 0,6 0,55 0,5 0,5 0,45 Hàm lượng Cl- (%) 1,07 0,98 0,89 0,89 0,8 Hàm lượng Cl- (%) Hàm lượng Cl- (%) 1.1 0.9 Hàm lượng Cl- (%) 0.8 0.7 15 25 35 Lượng SA dư (%) 45 Hình 4-6 Hàm lượng clorua K2SO4 thay đổi lượng dư SA (sau rửa EG) Khi thay đổi lượng dư SA thêm vào phản ứng tạo muối kép từ 25% đến 40% hàm lượng clorua mẫu sản phẩm đạt đủ chất lượng (≤ 1%) Chọn 25% SA dư thêm vào hỗn hợp phản ứng để tiết kiệm chi phí hoàn lưu sản phẩm phụ lượng SA dư thêm vào phản ứng 4.5 Sự phụ thuộc hàm lượng K2O hàm lượng clorua (Cl-) Bảng 4-8 Sự phụ thuộc hàm lượng K2O hàm lượng clorua (Cl-) Hàm lượng K2O (%) Hàm lượng Cl- 50,05 0,8 50,31 0,98 51,42 1,51 53,22 3,02 54,3 3,28 54,97 3,73 Khi hàm lượng clorua (Cl-) sản phẩm tăng lượng KCl bão hòa dư hàm lượng K2O sản phẩm tăng tỉ lệ theo Cần kiểm soát trình phản ứng cho hàm lượng K2O ≥ 50%min clorua ≤ 1% 56 Hàm lượng K2O 55 54 53 52 51 50 49 48 47 0.8 0.98 1.51 3.02 Hàm lượng Cl- 3.28 3.73 Hình 4-7 Sự phụ thuộc hàm lượng K2O hàm lượng clorua (Cl-) 4.6 4.6.1 Hiệu chỉnh kết đánh giá Hàm lượng K2O mẫu sản phẩm Dựa vào phương pháp quang kế lửa Xác định hàm lượng K2O mẫu sản phẩm K2SO4 Hàm lượng K2O = 50,31% 4.6.2 Hiệu suất phản ứng Phương trình phản ứng: 10(NH4)2SO4 + 17KCl + H2O → (K2SO4)8.((NH4)2SO4)2 + 16NH4Cl + KCl + H2O PTRG: 10(NH4)2SO4 + 16KCl → (K2SO4)8.((NH4)2SO4)2 + 16NH4Cl 0,5 mol → 132 g (1) 0,8 mol 119,2 g (K2SO4)8.((NH4)2SO4)2 + KCl + H2O → 8K2SO4 + 2(NH4)2SO4 + KCl + H2O PTRG: (K2SO4)8.((NH4)2SO4)2 → 8K2SO4 + 2(NH4)2SO4 0,05 mol (2) → 0,4 mol Khối lượng K2SO4 theo lý thuyết: mK2SO4lt = 0,4 × 174 = 69,6 g Khối lượng K2SO4 thực tế tính được: mK2SO4tt = 64,2 g Hiệu suất phản ứng: H= mtt 64,2 × 100 = × 100 = 92,24% mlt 69,6 Đề xuất quy trình công nghệ áp dụng vào thực tế: Thiết bị phản ứng tạo muối kép (NH4)2SO4.K2SO4, cấp liệu SA KCl thực phản ứng nhiệt độ 35 oC ±1 Khuấy liên tục 3h Thiết bị phản ứng tiến hành tách K2SO4 khỏi muối kép, cho lượng rắn lọc thiết bị phản ứng vào thiết bị phản ứng chứa kali chloride bão hòa Khống chế nhiệt độ 30 oC ±1 khuấy liên tục 4h Sản phẩm sau lọc thiết bị K2SO4, lẫn clorua khoảng 3,02% Thiết bị phản ứng 3, thiết bị rửa K2SO4 EG nhằm giảm lượng clorua ≤ 1% Khuấy liên tục nhiệt độ môi trường 20 phút SA, KCl, H2O Muối kép (K2SO4)8((NH4)2SO4 KCl bão hòa Hoàn lưu Xử lý TB.lọc R NH4Cl, KCll TB.lọc L R L Hoàn lưu Xử lý l Dd SA, KCl, K2SO4 dư l Dd EG Tháp chưng cất EG thu hồi SẢN PHẤM EG sau sử dụng Thiết bị sấy K2 S O4 Hình 4-8 Sơ đồ quy trình công nghệ Ghi chú: 1: Thiết bị khuấy tạo muối kép (K2SO4)8.((NH4)2SO4 2: Thiết bị khuấy tách muối kép (K2SO4)8.((NH4)2SO4 3: Thiết bị rửa K2SO4 EG 4: Bể chứa EG thu hồi R L CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận 5.1 Sau thời gian thực đề tài luận văn, nghiên cứu sản xuất K2SO4 đạt chất lượng từ nguyên liệu SA KCl công nghiệp Bảng 5-1 Kết kiểm tra sản phẩm Kết sản phẩm thu Hàm lượng K2O: 50,31% Hàm lượng clorua: 0,98% Kết kiểm tra sản phẩm (CATECH) Hàm lượng K2O: 50,51% Hàm lượng clorua: 0,79% Bảng 5-2 Tiêu chuẩn kali sulphate Tiêu chuẩn Công thức phân tử Cảm quan Hàm lượng K2O Hàm lượng clorua Độ ẩm STT 5.2 Yêu cầu K2SO4 Bột mịn, màu trắng 50% 1,07% max 1% max Sản phẩm K2SO4 Đạt 50,31% 0,98% 0,77% Kiến nghị Do hạn chế thời gian kinh phí nên đề tài luận văn dừng lại kết Từ kết thu cho thấy đề tài hạn chế sau cần thực có thêm thời gian kinh phí: - So sánh với phương pháp sản xuất K2SO4 khác - Tính toán thiết kế quy trình thu hồi sản phẩm phụ - Kiểm soát sản phẩm phụ sau thu hồi để hoàn lưu lại phản ứng ban đầu - Tận dụng rửa EG thêm lần 2, lần trước cho vào tháp chưng cất để thu hồi - Khảo sát hiệu suất rửa loại dung môi khác (H2O, CH3OH, C2H5OH, C3H7OH, (CH3)2CHOH, (CH2OH)2, CH3COCH3 …) TÀI LIỆU THAM KHẢO Abu-Eishah, S I., A A Bani-Kananeh, et al (2000) “K2SO4 production via the double decomposition reaction of KCl and phosphogypsum.” Chemical Engineering Journal 76(3): 197-207 Grzmil, B and B Kic (2005) “Single-Stage Process for Manufacturing of Potassium Sulphate from Sodium Sulphate.” CHEMICAL PAPERS-SLOVAK ACADEMY OF SCIENCES 59(6B): 476 Hashimoto, S and A Yamaguchi, 2000 Synthesis of needlelike mullite particles using potassium sulfate flux Journal of the European Ceramic Society: 397-402 http://cfccobay.com/ truy cập ngày 20.08.2014 Korkmaz, D., Precipitation titration:“Determination of Chloride by the Mohr Method” Methods: Nguyễn Thị Kiều Duyên, 2011 Xác định K, Na phân bón vô Đại học Trường Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh Nguyễn Thị Cẩm Hà, 2012 Phân loại phân bón vai trò trồng http://vietcert.org, truy cập ngày 20.08.2014 Nguyễn Văn Mùi, 2001 Thực Hành Hóa Sinh Học Nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia Hà Nội Hà Nội 173 Phinney, R., 2001 Method of producing potassium sulfate Google Patents PHỤ LỤC Phụ lục 1: Phiếu kết thử nghiệm sản phẩm K2SO4 Phụ lục 2: Phương pháp xác định clorua hòa tan nước TIÊU CHUẨN VIỆT NAM TCVN 8558:2010 PHÂN BÓN - PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CLORUA HÒA TAN TRONG NƯỚC Fertilizers - Method for determination of chloride dissolved in water Lời nói đầu TCVN 8558:2010 chuyển đổi từ 10 TCN 364-99 theo quy định khoản Điều 69 Luật Tiêu chuẩn Quy chuẩn kỹ thuật điểm a khoản Điều Nghị định số 127/2007/NĐ-CP ngày 1/8/2007 Chính phủ quy định chi tiết thi hành số điều Luật Tiêu chuẩn Quy chuẩn kỹ thuật TCVN 8558:2010 Viện Thổ nhưỡng Nông hóa biên soạn, Bộ Nông nghiệp Phát triển Nông thôn đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn đo lường chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học Công nghệ công bố PHÂN BÓN - PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CLORUA HÒA TAN TRONG NƯỚC Fertilizers - Method for determination of chloride dissolved in water Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn quy định phương pháp xác định clorua hòa tan nước loại phân bón có chứa clo (Cl) amoni clorua (NH4Cl), kali clorua (KCl)… Tài liệu viện dẫn Các tài liệu viện dẫn sau cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn Đối với tài liệu viện dẫn ghi năm công bố áp dụng phiên nêu Đối với tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố áp dụng phiên nhất, bao gồm sửa đổi, bổ sung (nếu có) TCVN 4851:1989 (ISO 3696-1987), Nước dùng cho phòng thí nghiệm phân tích - Yêu cầu kỹ thuật phương pháp thử TCVN 5815:2001, Phân hỗn hợp NPK - Phương pháp thử Nguyên tắc Hòa tan clorua mẫu phân bón vào nước xác định hàm lượng clorua phương pháp chuẩn độ với dung dịch tiêu chuẩn bạc nitrat (AgNO3), sử dụng thị màu kali cromat (K2CrO4) Thuốc thử Trong suốt trình phân tích, trừ có quy định khác dùng thuốc thử có cấp tinh khiết phân tích, nước cất phù hợp với TCVN 4851 (ISO 3696) nước có cấp tinh khiết tương đương 4.1 Dung dịch tiêu chuẩn bạc nitrat (AgNO3), 0,02 N Hòa tan 3,3980 g bạc nitrat (AgNO3) nước cất clo, định mức thành 1000 ml Hoặc pha từ ống chuẩn có sẵn theo thông số ghi ống Bảo quản dung dịch lọ màu sẫm, nơi tối 4.2 Dung dịch kali cromat (K2CrO4) 5% Hòa tan g kali cromat (K2CrO4) vào nước cất, định mức 100 ml 4.3 Dung dịch tiêu chuẩn natri clorua (NaCl) 0,02 N Cân xác 1,1689 g NaCl tinh khiết sấy nhiệt độ 140 oC, hòa tan vào nước cất clo định mức thành 1000 ml Hoặc pha từ ống chuẩn có sẵn theo thông số ghi ống 4.4 Dung dịch natri hydroxit (NaOH) 0,1 N Hòa tan g natri hydroxit (NaOH) vào nước cất, định mức 1000 ml Thiết bị, dụng cụ Sử dụng thiết bị, dụng cụ thông thường phòng thí nghiệm thiết bị, dụng cụ sau: 5.1 Buret, có độ xác 0,05 ml 5.2 Bình tam giác, có dung tích 50; 100; 250 ml 5.3 Bình định mức, có dung tích 50; 100; 200; 1000 ml 5.4 Pipet, có dung tích 1; 2; 5; 10 ml 5.5 Máy pH 5.6 Cân phân tích, có độ xác 0,1 mg 0,01 mg 5.7 Máy lắc Lấy mẫu chuẩn bị mẫu Lấy mẫu chuẩn bị mẫu theo TCVN 5815 Cách tiến hành 7.1 Chiết mẫu 7.1.1 Cân khoảng g đến g, xác đến 0,01 mg, mẫu phân bón chuẩn bị theo TCVN 5815, cho vào bình tam giác dung tích 250 ml 7.1.2 Cho 50 ml nước đun sôi vào bình lắc cho hòa tan clorua mẫu, để lắng cặn không tan 7.1.3 Lọc gạn phễu lọc hứng dung dịch lọc vào bình định mức dung tích 200 ml, tiếp tục hòa tan cặn 50 ml nước sôi, làm lần đến lần nữa, sau dồn toàn cặn lên giấy lọc 7.1.4 Để nguội dung dịch định mức đến vạch mức nước (V) 7.2 Chuẩn độ mẫu 7.2.1 Chuẩn hóa nồng độ dung dịch (4.1) cách chuẩn độ với dung dịch natri clorua tiêu chuẩn (4.3) giống chuẩn độ mẫu 7.2.2 Dùng pipet lấy xác thể tích (V1) dung dịch lọc (7.1.4) cho vào bình tam giác dung tích 50 ml, điều chỉnh pH dung dịch đến trung tính NaOH thêm đến giọt dung dịch thị kali cromat (K2CrO4) 5% (4.2) 7.2.3 Dùng dung dịch tiêu chuẩn bạc nitrat (4.1) để chuẩn độ dung dịch xuất kết tủa màu đỏ gạch lắc không tan, ghi số ml dung dịch tiêu tốn (V2) 7.2.4 Tiến hành đồng thời với mẫu trắng, ghi số ml dung dịch tiêu tốn (V3) Tính toán kết 8.1 Hàm lượng clo hòa tan 100 g mẫu tính theo công thức sau: mgCl  / 100 g  (V2  V3 )  N  35,45  V  100 m  V1 đó: m khối lượng mẫu cân ban đầu, tính gam (g); V thể tích định mức (7.1.4), tính mililit (ml); V1 thể tích dung dịch lấy (7.2.2) để chuẩn độ, tính mililit (ml); V2 thể tích dung dịch tiêu chuẩn bạc nitrat (4.1) dùng để chuẩn độ mẫu, tính mililit (ml); V3 thể tích dung dịch tiêu chuẩn bạc nitrat (4.1) dùng để chuẩn độ mẫu trắng, tính mililit (ml); N nồng độ đương lượng dung dịch tiêu chuẩn bạc nitrat (4.1); 35,45 đương lượng gam clo 8.2 Kết chênh lệch hai phép xác định liên tiếp không vượt 0,5% Báo cáo thử nghiệm Báo cáo thử nghiệm phải bao gồm thông tin sau: a) Viện dẫn tiêu chuẩn này; b) Đặc điểm nhận dạng mẫu; c) Kết xác định clo hòa tan; d) Những chi tiết không quy định tiêu chuẩn điều coi tùy chọn yếu tố ảnh hưởng đến kết thử nghiệm ... bón thay kali clorua Cũng theo xu hướng đề tài Nghiên cứu quy trình sản xuất kali sulphate từ anoni sulphate kali clorua thực Các nội dung đề tài tập trung nghiên cứu gồm: - Nghiên cứu ảnh hưởng... CÔNG NGHỆ HÓA HỌC NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Cán hướng dẫn: Phan Trường Tiền Tên đề tài: Nghiên cứu quy trình sản xuất kali sulphate từ amoni sulphate kali clorua Sinh viên thực... CÔNG NGHỆ HÓA HỌC NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN Cán hướng dẫn: Phan Trường Tiền Tên đề tài: Nghiên cứu quy trình sản xuất kali sulphate từ amoni sulphate kali clorua Sinh viên thực