Промышленное производство серной кислоты с помощью реактора - Дипломная работа

Серная кислота является одним из основных продуктов химической промышленности и применяется в различных отраслях народного хозяйства. Существенное достоинство серной кислоты (H2SO4) состоит в том, что она не дымит, не имеет цвета и запаха и в концентрированном виде не действует на цветные металлы. Серная кислота находит различное применение в нефтяной, металлургической, и др. отрослях промышленности, она широко используется в производстве различных солей и кислот, всевозможных органических продуктов, красителей, дымообразующих и взрывоопасных веществ, применяется в качестве водоотнимающего средства, используется в процессах нейтрализации, травлении и многих других. Исходным материалом для производства серной кислоты является диоксид серы (SO2), который образуется в результате сжигания серы или другого серосодержащего сырья. На большинстве заводов газовая фаза предварительно подвергается осушке и триоксид серы абсорбируется серной кислотой в башнях и абсорберах.В процессе абсорбции триоксид серы растворяется в серной кислоте, а затем взаимодействует с содержавшейся в ней водой: NSO3 H2O=H2SO4 (n-1)SO3 (1) в зависимости от количественного соотношения H2O и SO3 получают H2SO4 различной концентрации. Серный ангидрид хорошо растворим в воде и при его растворение выделяется большое количество тепла: SO3(газ) H2O(ж)=H2SO4(ж)~130КДЖ/моль (2) Абсорбция SO3 зависит от давления пара над абсорбентом. Это давление определяется концентрацией растворов серной кислоты и температурой. При увеличении концентрации водных растворов H2SO4 общее давление паров над растворами уменьшается и при концентрации 98,3% достигает минимума.Газообразный триоксид серы наиболее полно абсорбируется 98,3%-ной кислотой; при меньшей или большей концентрации кислоты способность ее поглощать SO3 ухудшается. При обработке газовой смеси, содержащей серный ангидрид, кислотой (98,3% H2SO4) триоксид серы так же поглощается не полностью, т.к. из кислоты выделяются пары SO3, которые уносятся отходящими газами [3]. Полнота абсорбции ангедрида в значительной степени зависит и от температуры орошающей кислоты: чем ниже температура, тем лучше растворение SO3 (выше степень абсорбции). Скорость газовой смеси в абсорберах принимается 0,8-1,0 м/с, плотность орошения выбирается из условий необходимых для удовлетворительной смачиваемости насадки и требований материального баланса. Из требований теплового баланса плотность орошения выбираем таким образом, что бы закрепление кислоты в моногидратном абсорбере и разбавление в сушильной башне было в пределах 0,3-0,5%, это соответствует повышению кислоты в башне на 10-12?C [3].Процесс абсорбции триоксида серы по принципу является непрерывным, по гидродинамическому режиму процесс условно можно отнести близкому к режиму идеальному вытеснению, по тепловому режиму процесс является политермическим. В таких процессах имеет место отвод тепла из системы или поступление его из окружающей среды [1]. Насадочные абсорберы представляют собой башни, загруженные насадкой из тел различной формы (кольца, седла и др.). в олеумных абсорберах применимы керамические кольца Рашига (50х50х50 мм), загруженные в укладку в шахматном порядке.Газ с t=40?C, содержит 8%(об) SO2, поступает с сушильную башню позиция К-101, представляющая собой вертикальный цилиндрический аппарат с насадкой. Сушильная башня орошается 94% H2SO4 с t=32?C, с помощью которой проводится осушка газа от влаги. Кислота в сушильную башню подается насосом позиция Н-105. Кислоты с концентрацией 93,5% H2SO4 из сушильной башни самотеком поступают в сборник позиция Е-104, где серная кислота укрепляется до 94% путем подачи 98% H2SO4 из сборника Е-309. Постоянная температура орошающей кислоты обеспечивается холодильником Т-102, охлаждение осуществляется оборотной водой; избыток сушильной кислоты отводится в сборник, позиция Е-309.Технико-экономические показатели производства H2SO4 и показатели качества продукции зависят прежде всего от точности соблюдения технологического режима. Поэтому введение автоматических методов контроля и регулирования процессов имеет большое народнохозяйственное значение. Данные по аналитическому контролю производства приводятся в таблице 1. серный кислота реактор олеумный Выбор средств контроля и автоматизации проводился в соответствии с рекомендациями [4]. Место отбора проб Что контролируется Нормы показателей, допускаемые отклонения Метод контроля Частота контроляМатериальный баланс сушильной башни Моногидратный абсорбер орошается 98% H2SO4,а на выходе 98,5% H2SO4. Объем газовой смеси поступающий в сушильную башню: (11) где G - производительность, кг/ч; Состав смеси после осушки и разбавления: Найдем объем сухого воздуха на разбавление: (13) X=99,9% - степень абсорбции б) Количество абсорбируемого SO3: в олеумном абсорбере 30%: в) Количество SO3, выходящее из абсорбера: Уравнение материального баланса олеумного абсорбера: (18) где 85,5% SO3 общ. в 21% олеуме [2];Принимаем, что газовая смесь и воздух на разбавление поступает в сушильную башню с t=40 °C [2].

Содержание

Введение

1. Физико-химические основы процесса

2. Выбор оптимальных условий

3. Выбор типа реактора

4. Принципиальная технологическая схема узла или отделения

5. Выбор средств контроля и автоматизации

6. Технологические балансы процесса

6.1 Материальный баланс

6.2 Тепловой баланс

7. Аппаратурные расчеты

7.1 Конструктивный расчет

7.2 Теплотехнический расчет

7.3 Прочностной расчет

8. Подбор оборудования

8.1 Сборник олеумного абсорбера

8.2 Сушильная башня

8.3 Газодувка

8.4 Ангидридный холодильник

9. Основные специфические вредности в производстве и меры защиты от них

10. Вопросы экологической безопасности производства

11. Оценка сырьевых и энергетических затрат

Вывод

Список использованной литературы