Разработка контактного метода производства серной кислоты - Дипломная работа

Серная кислота находит разнообразное применение в нефтяной, металлургической, металлообрабатывающей, текстильной, кожевенной и других отраслях промышленности, используется в качестве водоотнимающего и осушающего средства, применяется в процессах нейтрализации, травления и для многих других целей [1]. Так, на получение 1 т Р2О5 в концентрированных фосфорных удобрениях расходуется 2,2-2,5 т, на 1 т сульфата аммония - 0,75 т серной кислоты. Увеличение выпуска серной кислоты сопровождается усовершенствованием ее технологии, аппаратурного оформления всех стадий производственного процесса, внедрением принципиально новых схем и оригинальных инженерных решений. С начала разработки контактного метода производства серной кислоты и в процессе его развития сконструировано большое число разнообразных контактных аппаратов. Так, внедрение процесса двойного контактирования с промежуточной абсорбцией и применение новых высокоактивных катализаторов позволило повысить степень окисления диоксида серы в контактном производстве серной кислоты с 97,5-98,0% ДО 99,7-99,8%.Реакция окисления оксида серы (IV) до оксида серы (VI), лежащая в основе процесса контактирования обжигового газа, представляет собой гетерогенно-каталитическую, обратимую, изотермическую реакцию и описывается уравнением: SO2 0,5 O2 = SO3, Это реакция экзотермическая - протекает с выделением тепла. Реакцию ведут с избытком кислорода, поэтому равновесие ее смещено вправо. Тепловой эффект реакции при различных температурах рассчитываем по уравнению: , (5) где - тепловой эффект химической реакции при данной температуре, Дж/моль; Константа равновесия реакции Кр является безразмерной величиной, зависящей только от температуры. Определяем выход SO3, если в контактный аппарат поступает 11% оксида серы (IV), 10% кислорода и 79% азота: было 0,11 0,1 0 0,79 моль стало 0,11-0,11х 0,1-0,055х 0,11х 0,79 мольПрименение данного вида аппаратов обусловлено: 1. простой их конструкции по сравнению с другими, 2. высокой производительностью, которая достигается благодаря разделению процесса окисления оксида серы (IV) в оксид серы (VI) и процесса теплопередачи, 3. хорошим перемешиванием газа после каждого слоя. Применяемая схем ДК-ДА, в свою очередь, имеет следующие преимущества: 1. метод ДК позволяет достичь того же минимального содержания оксида серы (IV) в выхлопных газах сернокислотного производства, что и после химической очистки, 2. можно перерабатывать более концентрированные газы, что дает значительный экономический эффект, 3. этот метод позволяет получить степень конверсии, равную 0,995%-0,999%.В первом слое газ, за счет тепла реакции, нагревается до 600?С и выводится на охлаждение в выносной теплообменник между первым и вторым слоем Т-103. Теплообменники между слоями выносятся, а значит, газ после каждого слоя должен выйти из контактного аппарата и вернуться на следующий слой. Далее, охлажденный газ до 420?С поступает на второй слой и также выводится на охлаждение в теплообменник между вторым и третьим слоями Т-104. Теплообменники между вторым и третьим слоем Т-104, третьим и четвертым слоем Т-106 - это рекуперационные теплообменники, то есть теплообменники, которые рекуперируют тепло, возвращают тепло газу, который идет с промежуточного абсорбера К-107.В контактном отделении целью контроля является расход воздуха, подаваемого в систему, параметры технологического газа, температуры по слоям контактного аппарата, выхлопные газы, выбрасываемые в атмосферу. Целью контроля является избежать сплавления катализатора, поэтому контролируем температуру после первого слоя. Если газ перегревается, то необходимо увеличить коэффициент избытка воздуха на печи; в случае аварийной ситуации устанавливаем холодный байпас, который подает дополнительный воздух только в аварийной ситуации.Количество оксида серы (IV), поступающее в контактный аппарат: 11?127481/100=14022,9 нм3/час или 40980,1 кг/ч Количество оксида серы (IV), превратившееся в оксида серы (VI): 40980,1?0,60=24588,1 кг/ч. Количество оксида серы (IV), в газе уходящем из первого слоя: 40980,1-24588,1=16392 кг/ч. Количество оксида серы (VI), образовавшееся в слое: 24588,1?(80/64) =30735,1 кг/ч. Количество оксида серы (IV), в газе уходящем из второго слоя: 40980,1-36882,1=4098 кг/ч.

Содержание

Введение

1. Физико-химические основы процесса

2. Выбор оптимальных условий

3. Выбор основного аппарата

4. Принципиальная технологическая схема узла

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 Теплотехнические расчеты

7.3 Прочностной расчет

8. Подбор оборудования

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

10. Вопросы экологической безопасности производства

11. Оценка сырьевых и энергетических затрат

12. Вывод

Список использованной литературы

Серная кислота является одним из основных продуктов химической промышленности. Это - наиболее сильная и самая дешевая кислота. Серная кислота находит разнообразное применение в нефтяной, металлургической, металлообрабатывающей, текстильной, кожевенной и других отраслях промышленности, используется в качестве водоотнимающего и осушающего средства, применяется в процессах нейтрализации, травления и для многих других целей [1].

Производство минеральных удобрений является одним из наиболее крупных потребителей серной кислоты. Так, на получение 1 т Р2О5 в концентрированных фосфорных удобрениях расходуется 2,2-2,5 т, на 1 т сульфата аммония - 0,75 т серной кислоты.

Увеличение выпуска серной кислоты сопровождается усовершенствованием ее технологии, аппаратурного оформления всех стадий производственного процесса, внедрением принципиально новых схем и оригинальных инженерных решений.

С начала разработки контактного метода производства серной кислоты и в процессе его развития сконструировано большое число разнообразных контактных аппаратов. Обширные исследования в области усовершенствования конструкций контактных аппаратов непрерывно проводятся во многих странах, поскольку процесс окисления SO2 в SO3 является важнейшей стадией контактного процесса [2].

Одновременно с повышением эффективности производства на современных сернокислотных системах большое внимание уделяется решению экологических проблем. Так, внедрение процесса двойного контактирования с промежуточной абсорбцией и применение новых высокоактивных катализаторов позволило повысить степень окисления диоксида серы в контактном производстве серной кислоты с 97,5-98,0% ДО 99,7- 99,8%. При этом примерно в 8-10 раз снизилось содержание диоксида серы в выхлопных газах.

Для производства серной кислоты используется довольно широкий ассортимент сырья. Так, наряду с серным колчеданом применяют серу, отходящие серосодержащие газы цветной металлургии, сероводород, гипс, фосфогипс, отработанную серную кислоту и др. Из всех этих видов сырья все возрастающее значение имеет сера [1].

Развитие производства серной кислоты в настоящее время идет по линии строительства мощных систем, усовершенствования схем производства, интенсификации технологии процесса и аппаратуры, использования для получения серной кислоты серы, содержащейся в отходах различных производств. Большое внимание уделяется расширению ассортимента продукции сернокислотных заводов и повышению ее качества.

Целью проекта является разработка окисления двуокиси серы по системе ДК-ДА с мощности 495000 т/год. окисление абсорбция серный кислота