Производство серной кислоты из колчедана

Тогда

=

=

Тогда

=

Определим количество влаги поступающей из колчедана и воздуха следующим образом

40 + 75 = 115 кг,

где 75кг - количество влаги, приносимой воздухом.

Состав влажного печного газа на 1 т представим в виде таб.8

Таблица 8. Состав влажного печного газа на 1 т

Далее диоксид серы охлаждают с использованием тепла для получения пара. Полученный диоксид серы освобождают от пыли. Далее диоксид серы подвергают специальной очистке ( охлаждение, промывка, сушка). Очищенный нагревают теплом отходящих газов

Материальный баланс контактного отделения

В контактное отделение поступает обжиговый газ, полученный при обжиге флотационного колчедан и прошедший очистку, промывку и сушку, следующего состава

……..2399 кг

………..70 кг

………..266 кг

……….6459 кг

………115 кг

В присутствии катализатора происходит окисление до по уравнению реакции

[4] (3.6.9)

Рассчитаем количество серного ангидрида, который получается из поступившего после обжига колчедана диоксида серы следующим образом

,

где 80 г/моль - молярная масса триоксида серы;

64 г/моль - молярная масса диоксида серы;

0,98 кг - степень контактирования.

Определим количество расхода кислорода на окисление следующим образом

,

где 32 г/моль - молярная масса кислорода;

0,5 моль - количество молей кислорода по уравнению реакции (3.6.9)

По полученным данным делается вывод, что кислорода на реакцию не хватает. Количество кислорода после обжига флотационного колчедана поступает на контактирование в количестве 266 кг, а необходимо 600 кг.

Не хватает кислорода 600 - 266 = 334 кг

Дополнительный воздух содержит 23,1 % (масс.) кислорода и 76,9 % (масс.) азота

Останется в газе

= 2399 • 0,02 = 48 кг

Невязка баланса =

Абсорбция серного ангидрида

Абсорбция серного ангидрида происходит по следующему уравнению реакции

[4] (3.6.10)

После контактирование количество триоксида серы = 3008 кг

Коэффициент абсорбции = 98,5 %

Определим количество , которое проабсорбирует с образованием олеума следующим образом

3008 • 0,985 = 2963 кг.

1 т олеума 20% содержит 200 кг и 800 кг 100%

Пусть - количество олеума;

• 0,20 - количество свободного ;

• 0,80 - количество 100 %

По уравнению реакции составляем уравнение

Количество олеума 3486 кг

Количество свободного 3486 • 0,20 = 697 кг

Количество 100 % 3486 • 0,80 = 2789 кг

Невязка баланса =

Невязка баланса =

Расчет теоретических и практических расходных коэффициентов

Практические расходные коэффициенты рассчитываются на основе полученного материального баланса. Расчет приводится на 1000 кг.

,

где 3486 кг - количество образовавшегося олеума из флотационного колчедана;

3333 кг - количество получаемого колчедана.

Теоретические расходные коэффициенты рассчитываются по уравнению реакций. Теоретический расходный коэффициент должен быть меньше практического.

Рассчитаем сколько образуется теоретически из серы. Схематически представим в виде уравнения

380 х

2 32 120

= ,

где 380 кг - заданное количество серы в колчедане;

120 г/моль - молярная масса ;

64 г/моль - молярная масса двух молекул серы.

Рассчитаем сколько получиться олеума теоретически

олеум

Определим содержание серной кислоты в олеуме следующим образом

= ,

где 200 кг - содержание в двадцати процентном олеуме;

98 г/моль - молярная масса серной кислоты;

80 г/моль - молярная масса триоксида серы.

Определим содержание триоксида серы в олеуме следующим образом

= ;

где 800 кг - содержание серной кислоты в двадцати процентном олеуме.

Просуммировав содержание серной кислоты и триоксида серы получим теоретическое количество олеума

= 653 + 245 = 898 кг

Тогда теоретический расходный коэффициент на 1000 кг будет равен

3.7 Перспективы совершенствования процесса получения химического продукта

Важнейшими тенденциями развития производства серной кислоты являются: повышение концентрации диоксида и триоксида серы в технологических газах и уменьшение их содержания в отходящих газах; применение давления; циклическая система производства с использованием контактных аппаратов с кипящими слоями прочного термостойкого катализатора; разработка и применение более активных катализаторов, имеющих пониженную температуру зажигания; максимальное использование теплоты реакции на всех стадиях производства для выработки товарного водяного пара.

Все эти направления развития целесообразно применять в комплексе с целью максимальной интенсификации производства, увеличения мощности систем и снижения себестоимости серной кислоты с одновременным улучшением условий труда.

Контактное производство серной кислоты - это крупномасштабное непрерывное, механизированное производство. В настоящее время проводится комплексная автоматизация контактных цехов.

Важнейшие тенденции развития производства серной кислоты типичны для многих химических производств. Это увеличение мощности аппаратуры при одновременной комплексной автоматизации производства; интенсификация процессов путем применения реакторов кипящего слоя (печи и контактные аппараты КС) и активных катализаторов, а также производства и переработки концентрированного диоксида с использованием кислорода; разработка энерготехнологических систем с максимальным использованием теплоты экзотермических реакций, в том числе циклических и систем под давлением; увеличение степеней превращения на всех стадиях производства для снижения расходных коэффициентов по сырью и уменьшению вредных выбросов; использование сернистых соединений ( ) из технологических и отходящих газов, а также жидких отходов других производств; обезвреживание отходящих газов и сточных вод.

Заключение

В ходе курсовой работы был рассмотрен процесс получения серной кислоты из флотационного колчедана контактным способом. Помимо контактного способа существует нитрозный способ получения серной кислоты, который находит меньшее применение. Это обусловлено тем, что при контактном способе получают более чистую и высококонцентрированную серную кислоту.

Данная работа показала, что химическое производство представляет собой сложную химико-технологическую систему (ХТС), сложность которой определяется как наличием большого количества связей, элементов и подсистем, так и разнообразием решаемых задач. Основной целью химического производства является получение химического (целевого) продукта заданного качества при минимальных затратах и возможно меньшим количестве отходов. Для анализа ХТС и возможности их оптимизации необходима модель процесса, отражающая, в первую очередь, связи между элементами и их взаимное влияние друг на друга. Основой такой модели служит баланс масс в системе.

Расчет материального баланса является основным этапом в проектной работе инженеров химиков-технологов. На основе материальных балансов определяется целый ряд важнейших техно-экономических показателей и характеристик основных аппаратов. Из данных материальных балансов определяют: расход сырья и вспомогательных материалов для обеспечения заданной производительности; тепловой баланс и, соответственно, расход энергии и теплообменную аппаратуру; экономический баланс производства, себестоимость продукции и, следовательно, рентабельность производства. Материальный баланс позволяет оценить степень совершенства производства (комплексность использования сырья, номенклатуру и количество отходов), а также проанализировать причины потерь. При расчете баланса задаются величиной механических потерь, которая, как правило, не должна превышать 5%. Эти потери определяются не столько несовершенством технологии или дефектами оборудования, сколько культурой производства в целом.

В производстве из флотационного колчедана, по результатам материального баланса, соблюдены основные направления развития химической промышленности:

Технология малоотходная;

Химическая технология обладает рядом функций:

2.1. Рациональное использование сырья и энергии;

2.2. Масштабность и дешевизна;

Поскольку процесс непрерывен, он обладает рядом достоинств:

Большое количество продукта с одного объема аппарата - высокая интенсивность процесса;

Легкость автоматизации;

Также процесс учитывает основные принципы химической технологии:

Наибольшая интенсивность процесса;

Наилучшее использование сырья.

На основании этого делается вывод, что процесс получения серной кислоты из флотационного колчедана экономичен, многотоннажен, прост, эффективен, хорошо отработан в производстве.

Список литературы

http: //service.seh 239. spb.ru: 8101/infoteka/root/chemistry/room1/baran/22.htm

Амелин А.Г. Технология серной кислоты. М.: Химия, 1987. 361с.

Васильев Б.Т., Отвагина М.И. Технология серной кислоты. М.: Химия, 1985. 320с.

вредные химические вещества. Неорганические соединения. Справочнии под ред.В.И.Филова. Т.I.II. Л.: Химия. 1989г

Общая химическая технология. Важнейшие химические производства./ Под ред. И.П.Мухленова М.: Высшая школа/ 1984.263с.

Общая химическая технология. Методические указания к курсовой работе дя студентов всех форм обучения. /Составители: В.И. Гашкова, Л.Е. Толкачева. Екатеринбург : УГТУ-УПИ/ 2003. 23с.

Позин М.Е. Расчеты по технологии неорганических веществ. М.: Химия. 1977

Справочник сернокислотчика. /Под ред. К.М. Малина. М.: Химия/ 1972. 715с.