Производство серной кислоты из серы - Курсовая работа

Московский государственный университет тонкой химической технологии им. Кафедра Общей Химической Технологии «Производство серной кислоты из серы»Среди минеральных кислот, производимых химической промышленностью, серная кислота по объему производства и потребления занимает первое место. Серная кислота не дымит, в концентрированном виде не разрушает черные металлы, в то же время является одной из самых сильных кислот, в широком диапазоне температур (от-40…-20 до 260 - 336,5*С) находится в жидком состоянии. Она широко используется в производстве минеральных удобрений, различных солей и кислот, всевозможных органических продуктов, красителей, дымообразующих и взрывчатых веществ и т.д. Серная кислота находит разнообразное применение в нефтяной, металлургической, металлообрабатывающей, текстильной, кожевенной и других отраслях промышленности, используется в качестве водоотталкивающего и осушающего средства, применяется в процессах нейтрализации, травления и т.д. Еще в XIII веке серную кислоту получали в незначительных количествах термическим разложением железного купороса FESO4 , поэтому и сейчас один из сортов серной кислоты называется купоросным маслом, хотя уже давно серная кислота не производится из купороса.Около половины серной кислоты в СССР получали из серы, треть - из колчедана. Значительное место в сырьевом балансе занимают отходящие газы цветной металлургии, содержащие диоксид серы.Серная кислота может существовать как самостоятельное химическое соединение H2SO4, а также в виде соединений с водой H2SO4*2H2O, H2SO4*H2O, H2SO4*4H2O и с триоксидом серы H2SO4*SO3, H2SO4*2SO3. В технике серной кислотой называют и безводную H2SO4 и ее водные растворы (по сути дела, это смесь H2O, SO2 и соединений H2SO4 *NH2O) и растворы триоксида серы в безводной H2SO4 - олеум (смесь H2SO4 и соединений H2SO4*NSO3). Физические свойства серной кислоты, такие, как плотность, температура кристаллизации, температура кипения, зависят от ее состава. Безводная 100%-ная кислота имеет сравнительно высокую температуру кристаллизации 10,7 *С. Дерево и другие растительные и животные ткани, содержащие целлюлозу (С6Н10О5), крахмал и сахар, разрушаются в концентрированной серной кислоте; вода связывается с кислотой и от ткани остается лишь мелкодисперсный углерод.При сжигании серы протекает необратимая экзотермическая реакция: S O2 = SO2 (1) с выделением очень большого количества теплоты: изменение Н=-362,4 КДЖ/моль, или в пересчете на единицу массы 362,4/32=11,325 КДЖ/т = 11325 КДЖ/кг S. Расплавленная жидкая сера, подаваемая на сжигание, испаряется (кипит) при температуре 444,6 *С; теплота испарения составляет 288 КДЖ/кг. Серу предварительно расплавляют (для этого можно использовать водяной пар, полученный при утилизации теплоты основной реакции горения серы). Так как температура плавления серы сравнительно низка, то путем отстаивания и последующей фильтрации от серы легко отделить механические примеси, не перешедшие в жидкую фазу, и получить исходное сырье достаточной степени чистоты. Концентрация диоксида серы в обжиговом газе зависит от соотношения серы и воздуха, подаваемых на сжигание.NSO3 H2O = H2SO4 (n-1)SO3 Q (3) если n>1, то получается олеум (раствор SO3 в H2SO4) если n=1 , то получается моногидрат (98,3% H2SO4) если n<1, то получается разбавленная серная кислота При выборе абсорбента и условий проведения стадии абсорбции необходимо обеспечить почти 100%-ное извлечение SO3 из газовой фазы. В этом случае еще не растворенные молекулы SO3 будут реагировать с молекулами воды в газовой фазе с образованием паров серной кислоты и быстро конденсироваться в объеме с образованием мельчайших капель серной кислоты, диспергированных в инертной газовой среде - азоте, т.е. с образованием сернокислотного тумана: SO3(г) H2O(г) H2SO4(г) H2SO4(туман); Q>0 Использование в качестве поглотителя менее концентрированной серной кислоты может привести к образованию сернокислотного тумана, а над 100%-ной серной кислотой или олеумом в паровой фазе довольно велико равновесное парциальное давление SO3, поэтому он будет абсорбироваться не полностью. Однако если в качестве одного из продуктов процесса необходимо получить олеум, можно совместить абсорбцию олеумом (1-й абсорбер) и абсорбцию 98,3%-ной кислотой (2-й абсорбер).Стадии производства серной кислоты: 1. подготовка сырья: очистка и плавление серы; очистка, сушка и дозировка воздуха; 2. сжигание серы: S O2 = SO2 (1) .Процесс ведут с избытком воздуха; 3. контактное окисление SO2 в SO3: SO2 0,5O2 = SO3 (2).Процесс идет на ванадиевом катализаторе при температуре 420-550*С; Перед отправкой на склад кислота разбавляется до ~93% H2SO4 в соответствии с требованиями ГОСТА.SO2 содерж. газ 1.Составляем уравнения по первому узлу: 0.94*N011=N12SO2 Составляем уравнения по второму узлу: а) 0,995*N12SO2=N23SO3 3.Составляем уравнение по третьему узлу: а) G302*0.935=2500 базисное уравнение G302=X7 Выбрасываем уравнение и получаем систему уравнений: 0,94*X1=0.

Содержание

Введение

1. Исходное сырье

2. Характеристика целевого продукта

3. Технологический процесс произвоздства серной кислоты из серы

4. Химическая схема процесса

4.1 Сжигание серы

4.2 Контактное окисление SO2 в SO3

4.3 Абсорбция триоксида серы

5. Задание для расчета

6. Выполнение расчета

6.1 Составление блок-схемы производства

6.2 Составление уравнений по каждому узлу

6.3 Материальный баланс

Список литературы