Анализ технологического процесса производства серной кислоты. Получение обжигового газа из серы. Контактное окисление диоксида серы. Материальный баланс для печи сжигания серы. Расчет сушильной башни, моногидратного абсорбера, технологических показателей.
Аннотация к работе
Среди многих сотен тысяч органических соединений, известных в настоящее время, серной кислоте принадлежит особая роль. Широкий спектр применения серной кислоты, прежде всего, обусловлен ее физическими и химическими свойствами. Серная кислота - бесцветная едкая тяжелая маслообразная жидкость без запаха, смешивается с водой в любых соотношениях. Серная кислота взаимодействует почти со всеми металлами. Серную кислоту выпускают нескольких сортов, в зависимости от того, для производства какого продукта она требуется.Сырьевая база производства серной кислоты - это серосодержащие соединения, из которых с помощью обжига можно получить диоксид серы. В промышленности около 80% серной кислоты получают из природной серы и железного колчедана. Иногда в качестве сырья используют отходящие газы цветной металлургии, получаемые при обжиге сульфидов цветных металлов и содержащие диоксид серы, а в некоторых производствах применяют сероводород, образуемый при сероочистке в нефтепереработке. Химическая схема производства серной кислоты из серы включает следующие стадии: S O2 => SO2 Qp (1) Минеральное сырье содержит примеси, поэтому функциональная схема включает еще стадию очистки газа после его обжига.Процесс производства серной кислоты из элементарной серы состоит из следующих основных этапов: 1. Подготовка сырья: очистка и плавление серы; очистка, сушка и дозировка воздуха; Контактное окисление SO2 в SO3: SO2 0,5O2 = SO3 (2). на ванадиевом катализаторе при температуре 420-550?C, тепловой эффект реакции при 500?C составляет 94,23 КДЖ/моль;Примем, что вся сера сгорает полностью: По реакциям, проходящим, видим, что стехиометрические соотношения одинаковы и равны единице: S O2 = SO2 Составим уравнение, где x - это колво серы (сернистого газа, так как окисление серы до диоксида происходит 100%).: После 1ой ступени окисления поток: После абсорбции в олеумном абсорбере: После 2ой ступени окисления: После абсорбции в моногидратном абсорбере: Общее аналитическое выражение для расчета общей степени превращения сернистого газа: Найдем количество серы, затраченное на образование олеума и серной кислоты. Содержание SO3 в олеуме 6%: Количество серы, затраченное на образование товарной кислоты: Общее количество серы, затраченное на образование товарных продуктов: Доля серы, потерянная в отходящих газах: Зная количество серы, рассчитаем количество воздуха, необходимое для ее сжигания. Количество влажного воздуха: Часть поступившего кислорода также уйдет на окисление диоксида серы в триоксид серы. Рассчитаем это количество оставшегося кислорода после 1-ой ступени окисления с учетом степени превращения диоксида серы: SO2 O2 = SO3По условиям задания сера сгорает полностью (100%). Также учтем ранее вычисленные значения для кислорода и азота: Приход Расход Сера 16444,976 Реакционная смесь 147969,453 100 87227,788 100 Вступило в реакцию: Найдем массовые потоки: Осталось после реакции: Приход Расход Образуется: Всего: Вступило в реакцию: Осталось после реакции: ТаблицаДля расчета сушильной башни нам необходимо знать все потоки входящие и выходящие из нее. Количество влажного воздуха (из расчетов в самом начале работы): Входящие потоки: влажный воздух, вода из крана, олеум из олеумного абсорбера. Таким образом, обозначив массовый поток олеума за «х», а массовый поток 93%-ой кислоты - «у», можно составить материальный баланс по воде и по «связанному» триоксиду серы (ТС): Таким образом: Материальный баланс будет выглядеть следующим образом: Приход Расход Входящими потоками будут являться: поглощенный триоксид серы и поступающая из сушильной башни 93%-ая кислота, а выходящими - олеум с 6% свободного триоксида серы. Таким образом, обозначив массовый поток олеума за «у», а массовый поток 93%-ой кислоты - «х», можно составить материальный баланс по воде и по «связанному» триоксиду серы (ТС): Таким образом: Материальный баланс будет выглядеть следующим образом: Приход РасходСелективность по целевому продукту (показатель эффективности протекания целевой реакции в сложном химическом процессе): S (100%-я серная кислота) = 100%, т.к. побочных реакций нет. Весь сернистый газ превратится в серную кислоту. Основным показателем использования сырья (а также вспомогательных материалов) является расходный коэффициент, показывающий количество затраченного сырья (вспомогательных материалов) на производство единицы продукции. Различают теоретический расходный коэффициент, определяемый из стехиометрического уравнения химической реакции образования продукта из исходных веществ при полном их превращении, и практический (или расходный коэффициент), т.е. реально достигнутый в производстве. С учетом того, что сера в виде сернистого газа и триоксида серы превращается не полностью в серную кислоту, то получаем: К (реал) по осн.сырью = 326,53 / 0,8284 = 394,188 кг серы на 1 т 100%-й серной кислоты.
План
Оглавление
Задание на курсовую работу
Введение
1. Теоретическая часть
1.1 Производство серной кислоты
1.2 Технологическая схема производства серной кислоты. Описание технологического процесса, функциональная и операторная схема
1.3 Основные этапы сернокислого производства
2. Расчетная часть
2.1 Материальный баланс процесса
2.2 Материальный баланс для печи сжигания серы
2.3 Расчет сушильной башни
2.4 Расчет олуемного абсорбера (ОА)
2.5 Расчет моногидратного абсорбера (МА)
2.6 Расчет технологических показателей
Библиографический список
Введение
Среди многих сотен тысяч органических соединений, известных в настоящее время, серной кислоте принадлежит особая роль.
Широкий спектр применения серной кислоты, прежде всего, обусловлен ее физическими и химическими свойствами. Серная кислота - бесцветная едкая тяжелая маслообразная жидкость без запаха, смешивается с водой в любых соотношениях. Эта кислота гигроскопична, то есть способна поглощать влагу из воздуха.
При обычной температуре она не летуча и не имеет запаха. Серная кислота взаимодействует почти со всеми металлами. Скорость этого взаимодействия зависит от природы металла, концентрации кислоты и температуры [1].
На поглощении воды серной кислотой основана осушка газов. Серную кислоту выпускают нескольких сортов, в зависимости от того, для производства какого продукта она требуется. Например, для производства медицинских препаратов, особо чистых реактивов, для заливки аккумуляторов требуется чистая кислота.
В других случаях для производства подойдет менее чистая серная кислота, так называемое купоросное масло. Сернокислотная промышленность выпускает олеум, используемый при производстве некоторых органических препаратов и взрывчатых веществ. Олеум представляет собой раствор серного ангидрида в серной кислоте.
В современном мире многие отрасли промышленности такие как, металлургия, нефтяная промышленность, производство удобрений, микроэлектронное производство, тонкие химические технологии - немыслимы без применения серной кислоты.
Например, большое количество серной кислоты используется для получения фосфорных и азотных удобрений. В металлургии серную кислоту применяют для обнаружения микротрещин в готовой продукции, а также серную кислоту используют в цехах гальванопокрытий. Также серная кислота необходима для переработки различных руд и ископаемых. Большое количество серной кислоты требуется нефтеперерабатывающей промышленности для очистки нефти и ее различных фракций. В органическом синтезе концентрированная серная кислота - необходимый компонент при получении многих красителей и лекарств. серный кислота окисление абсорбер
Список литературы
1.
2. Кутепов А.М. Общая химическая технология: Учеб.для вузов/А.М.Кутепов, Т.И.Бондарева, М.Г.Беренгартен. - 3-е изд., перераб. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2003. - 528 с.
3. Бесков В.С. Общая химическая технология: Учебник для вузов. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2005. - 452 с.: ил.
4. Игнатенков В.И., Бесков В.С. Примеры и задачи по общей химической технологии: Учеб.пособие для вузов. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2005. - 198с.:ил.