Производство серной кислоты - Реферат

Серная кислота не дымит, не имеет цвета и запаха, при обычной температуре находится в жидком состоянии, в концентрированном виде не корродирует черные металлы. В то же время, серная кислота относится к числу сильных минеральных кислот, образует многочисленные устойчивые соли и дешева. В технике под серной кислотой понимают системы, состоящие из оксида серы (VI) и воды различного состава: п SO3 · т Н2О. Эти особенности растворов серной кислоты учитываются при выборе ее товарных сортов, которые по условиям производства и хранения должны иметь низкую температуру кристаллизации. Температура кипения серной кислоты также зависит от ее концентрации, то есть состава системы "оксид серы (VI) - вода".Сырьем в производстве серной кислоты могут быть элементарная сера и различные серусодержащие соединения, из которых может быть получена сера или непосредственно оксид серы (IV). Чаще всего сера находится в природе в форме сульфидов металлов и сульфатов метало, а также входит в состав нефти, каменного угля, природного и попутного газов. Значительные количества серы содержатся в виде оксида серы в топочных газах и газах цветной металлургии и в виде сероводорода, выделяющегося при очистке горючих газов.Это может быть представлено в виде следующей схемы: где I - стадия получения печного газа (оксида серы (IV)), II - стадия каталитического окисления оксида серы (IV) до оксида серы (VI) и абсорбции его (переработка в серную кислоту). В общем случае производство серной кислоты может быть выражено в следующем виде: Сырье подготовка сырья сжигание (обжиг) сырья очистка печного газа контактирование абсорбция контактированного газа СЕРНАЯ КИСЛОТА Конкретная технологическая схема производства зависит от вида сырья, особенностей каталитического окисления оксида серы (IV), наличия или отсутствия стадии абсорбции оксида серы (VI). 1) Химическая схема получения серной кислоты из колчедана включает три последовательные стадии: - окисление дисульфида железа пиритного концентрата кислородом воздуха: 4FES2 11О2 = 2Fe2S3 8SO2, - каталитическое окисление оксида серы (IV) избытком кислорода печного газа: 2SO2 О2 2SO3 3) Существует также способ производства серной кислоты из сероводорода, получивший название "мокрого" катализа, состоит в том, что смесь оксида серы (IV) и паров воды, полученная сжиганием сероводорода в токе воздуха, подается без разделения на контактирование, где оксид серы (IV) окисляется на твердом ванадиевом катализаторе до оксида серы (VI).Наиболее активным катализатором является платина, однако она вышла из употребления вследствие дороговизны и легкой отравляемости примесями обжигового газа, особенно мышьяком. Окись железа дешевая, но при обычном составе газа - 7% SO2 и 11% О2 она проявляет каталитическую активность только при температурах выше 625 ОС, т.е. когда хр 70%, и поэтому применялась лишь для начального окисления SO2 до достижения хр 50-60%. Ванадиевая контактная масса содержит в среднем 7% V2O5; активаторами являются окислы щелочных металлов, обычно применяют активатор К2О; носителем служат пористые алюмосиликаты.Эти три реакции протекают с выделением значительного количества тепла, которое используется для различных нужд цеха производства серной кислоты и в различных целях предприятия: получение пара, который используется в данном производстве, получение пара высокого давления, который используют другие установки, подогрев воздуха, поступающий в котлы для сжигания сероводорода и в контактный аппарат. Преимущество получения серной кислоты из сероводорода заключается в том, что данный процесс максимально использует и сероводород, и диоксид серы, что в значительной мере снижает выбросы в атмосферу, при проведении процесса, состоящего из 3 реакций, используются невысокие температуры и атмосферное давление, что значительно снижает энергозатраты по сравнению со схемой, которая применяет высокое давление.Процесс получения серной кислоты методом "мокрого" катализа состоит из следующих основных стадий. Для получения улучшенной серной кислоты (содержание окислов азота N2O3 менее 0,5 ppm) предусмотрена схема подачи гидразингидрата в поток серной кислоты, поступающей на участок концентрирования серной кислоты. Гидразинсульфат, полученный при добавлении гидразина к серной кислоте, взаимодействует с нитрозилсернистой кислотой, обуславливающей содержание N2О3 в продуктовой кислоте: 4NOSO3H N2H4· H2SO4 3N2 5H2SO4 Химический состав серной кислоты выражается формулой H2SO4. Структурная формула серной кислоты выглядит следующим образом: Относительная молекулярная масса серной кислоты - 98,08 кг/кмоль.Реакция экзотермическая - протекает с выделением тепла. Это значит, что реакция термодинамически возможна. Реакция экзотермическая-протекает с выделением тепла. Вывод: реакция окисления SO2 наиболее полно протекает при невысоких температурах. Константа скорости реакции: определяется из уравнения Аррениуса.В некоторых случаях, газ, используемый для получения серной кислоты, не содержит вредных при

Содержание

1. Введение

2. Общая характеристика установки производства серной кислоты

3. Сырьевые источники получения серной кислоты

4. Краткое описание промышленных способов получения серной кислоты

5. Выбор катализатора

6. Обоснование способа производства

7. Стадии и химизм процесса

8. Термодинамический анализ

9. Кинетика процесса окисления SO2

10. Конденсация серной кислоты

11. Термодинамический анализ процесса конденсации

12. Описание технологической схемы процесса

13. Расчет материального баланса

14. Расчет теплового баланса

15. Расчет контактного аппарата

16. Меры безопасности при эксплуатации производственного объекта

17. Список литературы

Серная кислота - один из основных многотоннажных продуктов химической промышленности. Ее применяют в различных отраслях народного хозяйства, поскольку она обладает комплексом особых свойств, облегчающих ее технологическое использование. Серная кислота не дымит, не имеет цвета и запаха, при обычной температуре находится в жидком состоянии, в концентрированном виде не корродирует черные металлы. В то же время, серная кислота относится к числу сильных минеральных кислот, образует многочисленные устойчивые соли и дешева.

В технике под серной кислотой понимают системы, состоящие из оксида серы (VI) и воды различного состава: п SO3 · т Н2О.

Моногидрат серной кислоты - бесцветная маслянистая жидкость с температурой кристаллизации 10,37 ОС, температурой кипения 296,2 ОС и плотностью 1,85 т/м3. С водой и оксидом серы (VI) он смешивается во всех отношениях, образуя гидраты состава Н2SO4 · Н2О, Н2SO4 · 2Н2О, Н2SO4 · 4Н2О и соединения с оксидом серы Н2SO4 · SO3 и Н2SO4 ·2SO3.

Эти гидраты и соединения с оксидом серы имеют различные температуры кристаллизации и образуют ряд эвтектик. Некоторые из этих эвтектик имеют температуру кристаллизации ниже нуля или близкие к нулю. Эти особенности растворов серной кислоты учитываются при выборе ее товарных сортов, которые по условиям производства и хранения должны иметь низкую температуру кристаллизации.

Температура кипения серной кислоты также зависит от ее концентрации, то есть состава системы "оксид серы (VI) - вода". С повышением концентрации водной серной кислоты температура ее кипения возрастает и достигает максимума 336,5 ОС при концентрации 98,3 %, что отвечает азеотропному составу, а затем снижается. Температура кипения олеума с увеличением содержания свободного оксида серы (VI) снижается от 296,2 ОС (температура кипения моногидрата) до 44,7 ОС, отвечающей температуре кипения 100 %-ного оксида серы (VI).

При нагревании паров серной кислоты выше 400 ОС она подвергается термической диссоциации по схеме: 400ОС 700 ОС

2 Н2SO4 2Н2О 2SO3 2Н2О 2SO2 О2.

Среди минеральных кислот серная кислота по объему производства и потребления занимает первое место. Мировое производство ее за последние 25 лет выросло более чем в три раза и составляет в настоящее время более 160 млн. т в год.

Области применения серной кислоты и олеума весьма разнообразны. Значительная часть ее используется в производстве минеральных удобрений (от 30 до 60 %), а также в производстве красителей (от 2 до 16 %), химических волокон ( от 5 до 15 %) и металлургии (от 2 до 3 %). Она применяется для различных технологических целей в текстильной, пищевой и других отраслях промышленности.

Установка предназначена для получения технической серной кислоты из сероводородсодержащего газа. Сероводородный газ поступает с установок гидроочистки, блока сероочистки газов, установки регенерации амина и отпарки кислых стоков.

Ввод установки в эксплуатацию - 1999 г.

Установка производства серной кислоты рассчитана на переработку 24 тыс. тонн в год сероводородсодержащего газа.

Проектная производительность установки по серной кислоте составляет 65 тыс. тонн в год.

Проект установки выполнен ОАО "ВНИПИНЕФТЬ" на основании технологии датской фирмы "Хальдор Топсе АС" и ОАО "НИУИФ" г. Москва.

Российская часть установки представлена секцией подготовки сырья, котлами-утилизаторами КУ-А,В,С сжигания сероводородсодержащего газа, блоками деаэрации обессоленной воды, нейтрализации сернокислотных сбросов и обеспечения установки воздухом КИП.

Датской стороной предоставлен блок WSA в составе: контактного аппарата (конвертера);

конденсатора;

системой циркуляции и откачки серной кислоты;

системой воздуходувок подачи воздуха на сжигание H2S, охлаждения и разбавления технологического газа;

системой подачи силиконового масла (блок управления кислотными парами) в технологический газ с целью снижения выбросов SOX в атмосферу.