Химико-технологические модели производства серной кислоты

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Химико-технологические модели производства серной кислоты

1 Классификация моделей химико-технологических систем

химический серный кислота технологический

Все модели химико-технологических систем можно разделить на две группы: описательные (в виде формул, уравнений) и графические (в виде схем и других графических изображений). В свою очередь описательные модели делятся на химические, операционные и математические. А графические подразделяются на функциональные, технологические, структурные и специальные.

В качестве примера моделей химико-технологических систем, рассмотрим процесс производства серной кислоты и распишем этот процесс в виде различных видов моделей.

2. Модели рассматриваемой химико-технологической системы

2.1 Химическая модель производства серной кислоты

Химическая модель всегда представлена основными реакциями (химическими уравнениями), которые обеспечивают переработку сырья в продукт (в нашем случае получение серной кислоты из элементарной серы).

S + O2 = SO2

SO2 + 0,5O2 = SO3

SO3 + H2O = H2SO4

2.2 Операционная модель производства серной кислоты

Операционная модель представляет основные стадии (операции) переработки сырья в продукт, в том числе обеспечение протекания основных превращений. Например, производство серной кислоты будет описано следующей операционной моделью:

1) Подготовка сырья - очистка и плавление серы, очистка, сушка и дозировка воздуха;

2) Сжигание серы с избытком воздуха:

S + O2 = SO2

3) Контактное окисление SO2 в SO3 на ванадиевом катализаторе при t=420-550 ?C

SO2 + 0,5O2 = SO3

4) Абсорбция SO3:

SO3 + H2O = H2SO4

5) Абсорбционная колонна орошается 98,3% H2SO4. Перед отправкой на склад кислота разбавляется до 93% H2SO4 в соответствии с требованиями ГОСТа [1].

2.3 Функциональная модель производства серной кислоты

Функциональная модель (схема) строится на основе химической и операционной моделей и наглядно отражает основные стадии химико-технологического процесса и их взаимосвязи. Каждая из них представлена прямоугольником с цифрой внутри (цифры соответствуют стадиям операционной модели), а стрелки и линии - это связи.

Как уже упоминалось, цифры в функциональной схеме на Рисунке 1 представляют собой стадии технологического процесса, которые были описаны в операционной модели.

2.4 Технологическая модель производства серной кислоты

Технологическая модель (схема) показывает элементы системы, порядок их соединения и последовательность технологических операций. Ее особенности:

1) В технологической схеме каждый элемент имеет общепринятое изображение, соответствующее его внешнему виду;

2) Связи обычно изображаются линиями со стрелками или даже в виде трубопроводов;

3) Нередко расположение аппаратов соответствует их примерной расстановке в цехе;

4) На технологической схеме кратко может быть приведены данные о параметрах процесса.

1 - серная печь; 2 - котел-утилизатор; 3 - экономайзер; 4 - пусковая топка; 5, 6 - теплообменники пусковой топки; 7 - контактный аппарат; 8 - теплообменники; 9 - олеумный абсорбер; 10 - сушильная башня; 11 и 12 - соответственно первый и второй моногидратные абсорберы; 13 - сборники кислоты

Технологическая схема производства серной кислоты из серы

Производство серной кислоты из серы по методу двойного контактирования и двойной абсорбции (рисунок 2) состоит из следующей стадий. Воздух после очистки от пыли, подается газодувкой в сушильную башню, где он осушается до содержания влаги 0,01% по объему. Осушенный воздух поступает в серную печь после предварительного подогрева в одном из теплообменников контактного узла. В печи сжигается сера, подаваемая форсунками. Газ, содержащий 10-14% по объему SO₂, охлаждается в котле и после разбавления воздухом до содержания SO₂ 9-10% по объему при 420°С поступает в контактный аппарат на первую стадию конверсии, которая протекает на трех слоях, после чего газ охлаждается в теплообменниках. Затем газ, содержащий 8,5-9,5% SO₃, при 200°С поступает на первую стадию абсорбции в абсорбер, орошаемый олеумом и 98%-ной серной кислотой. Далее газ проходит очистку от брызг, нагревается до 420°С и поступает на вторую стадию конверсии, протекающую на двух слоях катализатора. Перед второй стадией абсорбции газ охлаждается в экономайзере и подается в абсорбер второй ступени, орошаемый 98%-ной серной кислотой, и затем после очистки от брызг выбрасывается в атмосферу [2].

2.5 Структурная модель производства серной кислоты

Структурная модель (схема, в отличии от технологической, включает элементы химико-технологической системы в виде просты геометрических фигур. Изображение аппаратов обезличено, что значительно упрощает общий вид структуры.

Условные обозначения в структурной схеме используются точно такие же, как и в технологической схеме.

2.6 Специальная (операторная) модель

Специальная (операторная) модель химико-технологической системы представляет собой схему, каждый элемент которой представляет собой символ со специальным обозначением, называемый «технологическим оператором».

Список использованных источников

1 Кутепов, A.M. Общая химическая технология: учебник / A.M. Кутепов, Т.И. Бондарева, М.Г. Беренгартен. - 2-е изд., испр. и доп. - М.: Высшая школа, 1990. - 520 с.

2 Амелин А.Г. Технология серной кислоты - 2 ое изд., - М., 1983

Размещено на Allbest.ru