Аналитический обзор технологии концентрирования серной кислоты. Модернизация концентрационной колонны, т. е увеличение числа абсорбционных ступеней и частичная автоматизация процесса. Материальные и тепловые расчеты. Экологическое обоснование проекта.
Аннотация к работе
9.2 Характеристика веществ, применяемых на участке 9.3 Безопасность ведения процесса 9.4 Средства индивидуальной защиты 9.8 Пожарная профилактика средства пожаротушенияКазанский пороховой завод выпускает пироксилиновые пороха и заряды практически ко всем видам вооружения, лаковые коллоксилины, пластифицированную нитроцеллюлозу, порошковую нитроцеллюлозу, охотничьи и спортивные пороха, лакокрасочные материалы, пиротехническую продукцию, ферросилидовое литье и нестандартное оборудование. Предприятие разрабатывает, изготавливает и монтирует вихревые колонны для рекуперации кислот с характеристиками на уровне лучших мировых аналогов. Предприятие выпускает следующие изделия из ферросилида: трубы, насосы для перекачки агрессивных сред, коррозийно-стойкую запорную арматуру, фасонные изделия, ферросилидовый анод. В настоящее время развитие производств, применяющих смесь азотной и серной кислот в качестве нитрующего агента, привело к получению огромных количеств отработанных кислотных смесей. Цех № 3 ФКП КП КПЗ выпускает сырье для производства взрывчатых веществ и лакокрасочной продукции, для чего использует нитрующую смесь, поэтому цех № 2, ранее выпускающий азотную и серную кислоты, сегодня регенерирует возвратные кислотные смеси, так как при этом себестоимость продукта резко снижается, а значит и затраты предприятия.При установившемся в денитрационной колонне ГБХ (поз.1) равновесном процессе, HNO3 из смеси кислот, поступающей в колонну (поз.1) на тарелку испарения, частично уходит на нижележащие тарелки, откуда снова отгоняется на тарелку испарения. Серная кислота, пройдя эту зону, содержит в себе растворенные окислы азота, переходящие из тройной смеси. Даже если в тройной смеси не было бы растворенных окислов азота, то при частичном разложении HNO3 происходит выделение окислов, которые взаимодействуя с H2SO4, образуют нитрозилсерную кислоту: 2H2SO4 N2O3 = 2HNSO5 H2O 86250 Дж (2.1) Диоксид или четырехоксид азота, реагируя с концентрированной H2SO4, образует нитрозилсерную кислоту и азотную кислоту: 2NO2 H2SO4 = HNSO5 HNO3 (2.2) Процесс разложения нитрозилсерной кислоты с выделением окислов азота характеризуется как процесс денитрации.Молекула HNO3 имеет следующее строение: атом кислорода атом водорода атом азота При этой температуре кристаллы имеют белоснежный вид. Элементарная ячейка кристаллической решетки азотной кислоты содержит 16 молекул HNO3. плотность кристаллической HNO3 1895 кг / м3. Серная кислота - бесцветная едкая тяжелая маслообразная жидкость /4/ без запаха, плотность 1.84 г / м3, смешивается с водой в любых соотношениях. В таблице 2.3 представлены основные характеристики /3/ основных материалов и в таблице 2.4 основные характеристики готовой продукции.Слабая азотная кислота /3/ концентрации не менее 48%; отработанная кислота, которая состоит из 16% HNO3, 40% H2SO4, 44% H2O; серная кислота концентрации не менее 92% при температуре 20 ?С из напорных баков (поз.5) самотеком через щелевые расходомеры поступают в концентрационную колонну ГБХ (поз.1). Концентрированная серная кислота поступает на 4 - 6 царги колонны (поз.1), слабая азотная кислота в 8 - 9 царги, отработанная кислота поступает в десятую царгу колонны (поз.1). Одновременно с подачей кислот в дно колонны (поз.1), в противоток стекающей смеси кислот для отгонки азотной кислоты из отработанной серной кислоты, подается через форсунку водяной пар. Освобожденные от влаги пары азотной кислоты поступают в верхние две царги колонны (поз.1), образующие дефлегматор, где за счет продувки паров азотной кислоты через стекающую противотоком из конденсатора в жидком виде азотную кислоту происходит отдувка окислов азота. Серная кислота постепенно, насыщаясь водой, стекает по царгам вниз и перекачивается в отделение концентрирования серной кислоты.Жидкость перетекает с тарелки на тарелку через переточные трубки, расположенные поочередно с противоположных сторон от центра тарелки. Затем включают выхлопной вентилятор, создают в колонне вакуум порядка 15-20 мм рт.ст и через нижний штуцер подают пар низкого давления и атмосферный воздух. Колонна представляет собой стальной цилиндр из кислотоупорной стали размерами: h = 6800 мм, D = 700 мм, F = 75м2. Напорный [3] бак (поз.5 1 - 3) представляет собой алюминиевый цилиндр с размерами: h = 2700мм, D = 700 и предназначен для приемки отработанной кислоты из 3-его цеха, серной кислоты после ее концентрирования, и готовой азотной кислоты, далее поступающие в производство концентрированной азотной кислоты. Сборный бак (поз.6 1 - 3) представляет собой алюминиевый цилиндр с размерами: h = 2700мм, D = 700 и предназначен для приемки отработанной кислоты из 3-его цеха, серной кислоты после ее концентрирования, и готовой азотной кислоты3.1 МАТЕРИАЛЬНЫЕ РСЧЕТЫДля расчета примем исходные условия: массовая доля азотной кислоты - 98 %, массовая доля отработанной серной кислоты - 70 %, массовая доля регенерированной серной кислоты - 92 %. Принимаем, что в отработанной кислоте содержится 3% азотной кислоты в виде окислов
План
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1Технологическая часть
2.1 Теоретические основы процессов
2.2 Характеристика исходного сырья и готовой продукции
2.3 Операционное описание технологического процесса
2.3.1 Принцип действия и назначение основного оборудования
3 Расчетная часть
3.1.1 Материальные расчеты отделения денитрации и концентрирования азотной кислоты
3.1.2 Материальные расчеты отделения концентрирования серной кислоты
3.2 Тепловые расчеты
3.2.1 Тепловые расчеты отделения денитрации и концентрирования азотной кислоты
3.2.2 Тепловые расчеты отделения концентрирования серной кислоты
4 Производственный контроль
4.1 Порядок допуска материалов в производство
4.2 Прием кислот со стороны
4.3 Технологический контроль
5 Автоматизация и автоматизированные системы управления