Реферат: Производство серной кислоты контактным способом
Название: Производство серной кислоты контактным способом Раздел: Рефераты по химии Тип: реферат Добавлен 05:49:28 17 августа 2005 Похожие работы Просмотров: 9512 Комментариев: 25 Оценило: 13 человек Средний балл: 3.9 Оценка: 4 Скачать
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
БЕЛОРУСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
В данной работе изучена и описана технология производства серной кислоты контактным способом. Приведены иллюстрации, схемы, графики, и таблицы, отражающие суть технологического процесса. Выделены важнейшие тенденции развития производства серной кислоты контактным способом
Проведён анализ динамики трудозатрат живого и прошлого труда а также динамика трудозатрат при развитии технологического процесса. Рассчитан уровень технологии, тех вооруженности и производительности живого труда. Сделаны соответствующие выводы и заключения.
Описание контактного способа производства серной кислоты
Контактным способом производится большое количество сортов серной кислоты, в том числе олеум, содержащий 20% свободной SO3, купоросное масло (92,5% Н2 SO4 и 7,5% Н2 О), аккумуляторная кислота, примерно такой же концентрации, как и купоросное масло, но более чистая.
Контактный способ производства серной кислоты включает три стадии: очистку газа от вредных для катализатора примесей; контактное окисление сернистого ангидрида в серный; абсорбцию серного ангидрида серной кислотой. Главной стадией является контактное окисление SO2 в SO3 ; по названию этой операции именуется и весь способ.
Контактное окисление сернистого ангидрида является типичным примером гетерогенного окислительного экзотермического катализа. Это один из наиболее изученных каталитических синтезов.
Равновесие обратимой реакции 2SO2 + O2 > SO2 + 296 кДж Фактически сера перед горением плавится и испаряется (т. кип.
444 о С) и сгорает в газовой фазе. Таким образом, сам процесс горения гомогенный.
Компрессор и камера сгорания
Недогоревшая сера Воздух для горения и догорания серы Жидкая сера Сжатый воздух Продукт – обжиговый газ
Обжиговый газ после грубой очистки от пыли в огарковых электрофильтрах при температуре около 300 оС поступает в полую промывную башню (Рис. 3: 1,2), где разбрызгивается холодная серная кислота (75%-ная H2 SO4 ). При охлаждении газа имеющиеся в нем серный ангидрид и пары воды конденсируются в виде мельчайших капелек. В этих капельках растворяется окись мышьяка. Образуется мышьяковокислотный туман, который частично улавливается в первой башне и во второй башне с керамиковой насадкой. Одновременно улавливаются остатки пыли, селен и другие примеси. Образуется грязная серная кислота (до 8% от общей выработки), которую выдают как нестандартную продукцию. Окончательная очистка газа от трудноуловимого мышьяковокислотного тумана производится в мокрых фильтрах (Рис. 3: 3) , которые устанавливают последовательно (два или три). Принцип действия мокрых фильтров таков же, как и сухих. Капельки туммана осаждаются на трубчатых осадительных электродах, изготовленных из свинца или пластмассы «АТМ», и стекают вниз. Очистка газа завершается осушкой его от паров воды купоросным маслом в башне с насадкой (Рис. 3: 4) . Обычно устанавливаются две сушильные башни. Башни, газоходы и сборники кислоты в отделении очистки обычно устанавливают стальные, футерованные кислотоупорным кирпичом или диабазовой плиткой. Сухой сернистый газ и серный ангидрид не агрессивны, поэтому всю последующую аппаратуру вплоть до моногидратного абсорбера можно монтировать из обычной углеродистой стали без защиты от коррозии.
Большое количество аппаратуры создает значительное сопротивление потоку газа (до 2 м вод.ст.), поэтому для транспортировки газа устанавливается турбокомпрессор (Рис. 3: 5) . Компрессор, просасывая газ из печей через всю аппаратуру, нагнетает его в контактный узел.
Контактный узел (Рис. 3: 6,7,8) состоит из контактного аппарата, кожухотрубного теплообменника и не показанного на схеме (Рис. 4) . огневого пускового подогревателя газа. В теплообменнике пускового подогревателя газ нагревается перед поступлением в аппарат при пуске или при падении температуры в аппарате ниже нормы. Обычно применяются полочные контактные аппараты. Такой аппарат имеет цилиндрический корпус диаметром от 3 до 10 и высотой 10-20 м. Внутри корпуса установлены четыре-пять решеток со слоем гранул контактной массы на каждой из них. Между слоями контактной массы установлены промежуточные трубчатые или коробчатые теплообменники. На схеме представлен четырехслойный контактный аппарат, хотя чаще применяются пятислойные аппараты, но принцип их дествия полностью аналогичен, разница лишь в еще одном слое ктализатора. Свежий газ подогревается за счет тепла прореагировавшего горячего газа сначала во внешнем теплообменнике, потом он частично или полностью проходит для подогрева последовательно три-четыре внутренних теплообменника, при 440-450 о С поступает в первый слой контактной массы. Эта температура регулируется открыванием задвижек. Главное назначение внутренних теплообменников — охлаждение частично окисленного и разогретого в слое катализатора газа, таким образом, чтобы режим ступенчато приближался к кривой оптимальных температур.
Полочные контактные аппараты — один из наиболее распространненых типов контактных аппаратов. Принцип их действия состоит в том, что подогрев и охлаждение газа между слоями катализатора, лежащими на полках, производится в самом контактном аппарате с использованием различных теплоносителей или способов охлаждения .В аппаратах такого типа высота каждого нижележащего слоя катализатора выше, чем расположенного над ним, т.е. увеличивается по ходу газа, а высота теплообменников уменьшается, так как по мере возрастания общей степени превращения скорость реакции снижается и соответственно уменьшается количество выделившегося тепла. В межтрубном пространстве теплообменников последовательно снизу вверх проходит свежий газ, охлаждая продукты реакции и нагреваясь до тепмпературы начала реакции
Производительность контактных аппаратов в пересчете на H2 SO4 в зависимости от их размеров составляет от 50 до 500 т в сутки H2 SO4 . Разработаны конструкции контактных аппаратов мощностью 1000 и 2000 т в сутки. В аппарат загружают 200-300 л контактной массы на 1 т суточной выработки. Трубчатые контактные аппараты применяются для окисления SO2 реже, чем полочные. Для окисления сернистого газа повышенной концентрации рационально применять контактные аппараты с кипящими слоями катализатора.
Абсорбцию серного ангидрида по реакции SO3 +H2 O = H2 SO4 +9200 Дж обычно проводят в башнях с насадкой (Рис. 3: 9,10), так как барботажные или пенные абсорберы при большой интенсивности работы обладают повышенным гидравлическим сопротивлением. Если парциальное давление водяных паров над поглощающей кислотой значительно, то SO3 соединяется с H2 O в газовой фазе и образует мельчайшие капельки трудноуловимого сернокислотного тумана. Поэтому абсорбцию ведут концентрированными кислотами. Наилучшей по абсорбционной способности является кислота, содержащая 98,3% Н2 SO4 и обладающая ничтожно малой упругостью как водяного пара, так и SO3 . Однако за один цикл в башне невозможно закрепление кислоты с 98,3% до стандартного олеума, содержащего 18,5-20% свободного серного ангидрида. Ввиду большого теплового эффекта абсорбции при адиабатическом процессе в башне кислота разогревается и абсорбция прекращается. Поэтому для получения олеума абсорбцию ведут в двух последовательно установленных башнях с насадкой: первая из них орошается олеумом, а вторая — 98,3%-ной серной кислотой. Для улучшения абсорбции охлаждают как газ, так и кислоту, поступающую в абсорбер, при этом увеличивается движущая сила процесса.
Во всех башнях контактного производства, включая и абсорберы, количество орошающей кислоты во много раз больше, чем нужно для поглощения компонентов газа (Н2 О, SO3 ) и определяется тепловым балансом. Для охлаждения циркулирующих кислот устанавливаются обычно оросительные холодильники, в трубах которых, орошаемых снаружи холодной водой, протекает охлаждаемая кислота.
Производство серной кислоты значительно упрощается при переработке газа, получаемого сжиганием предварительно расплавленной и профильтрованной природной серы, почти не содержащей мышьяка. В этом случае чистую серу сжигают в воздухе, который предварительно высушен серной кислотой в башне с насадкой. Получается газ 9% SO2 и 12% О2 при температуре 1000 оС, который сначала направляется под паровой котел, а затем без очистки в контактный аппарат. Интенсивность работы аппарата больше, чем на колчеданном газе, вследствие повышенной концентрации SO2 и О2. В аппарате нет теплообменников, так как температура газов снижается добавкой холодного воздуха между слоями. Абсорбция SO3 производится так же, как и в технологической схеме.
Важнейшие тенденции развития производства серной кислоты контактным способом:
1) интенсификация процессов проведением их во взвешенном слое, применением кислорода, производством и переработкой концентрированного газа, применением активных катализаторов;
2) упрощение способов очистки газа от пыли и контактных ядов (более короткая технологическая схема);
3) увеличение мощности аппаратуры;
4) комплексная автоматизация производства;
5) снижение расходных коэффициентов по сырью и использование в качестве сырья серосодержащих отходов различных производств;
6) обезвреживание отходящих газов.
Динамика трудозатрат при развитии технологического процесса
В общем виде весь вышеизложенный материал можно изобразить следующим образом:
Источник
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Контактный способ — производство — серная кислота
Контактный способ производства серной кислоты Сырье: содержащие диоксид серы газы, воздух. [1]
Контактный способ производства серной кислоты включает три стадии: 1) очистку газа от вредных для катализатора примесей, 2) контактное окисление сернистого ангидрида в серный, 3) абсорбцию серного ангидрида серной кислотой. [2]
Контактный способ производства серной кислоты — основной в сернокислотной промышленности. В 1965 г. больше половины всей серной кислоты в нашей стране произведено этим способом. Контактный способ производства серной кислоты включает следующие основные процессы: очистку газов от вредных для катализатора примесей; контактное окисление сернистого ангидрида в серный ( SO2 в SOs); абсорбцию серного ангидрида серной кислотой. [3]
Контактный способ производства серной кислоты — основной в сернокислотной промышленности. В 1966 г. больше половины всей серной кислоты в нашей стране произведено этим способом. Контактный способ производства серной кислоты включает следующие основные процессы: очистку сернистого газа от вредных для катализатора примесей; контактное окисление сернистого ангидрида в серный ( SO2 в SO3); абсорбцию серного ангидрида серной кислотой. [4]
Контактный способ производства серной кислоты включает после обжига серосодержащего сырья еще три стадии: 1) очистку газа от вредных для катализатора примесей; 2) контактное окисление SO2 в SO3; 3) абсорбцию SOg серной кислотой. [5]
Преимущество контактного способа производства серной кислоты перед нитрозным заключалось в том, что контактный способ позволял получать серную кислоту любой крепости, в то время как серная кислота, получаемая нитрозным способом, была недостаточно крепка по содержанию. [6]
Принцип контактного способа производства серной кислоты состоит JB пропускании обжигового сернистого газа в смеси с воздухом через катализатор. В результате окисления сернистого газа образуется серный ангидрид, который затем поглощается водой, содержащейся в разбавленной серной кислоте. [7]
Недостатком контактного способа производства серной кислоты является высокий расход серного колчедана на тонну моногидрата, а также большая по сравнению с башенным методом затрата средств на строительство контактного цеха. [8]
Преимуществом контактного способа производства серной кислоты в сравнении с нитрозным является возможность получения крепкой серной кислоты и олеума. [9]
При контактном способе производства серной кислоты специальная очистка газа проводится в промывных башнях и мокрых электрофильтрах. Для полноты очистки перед вторым по ходу газа электрофильтром устанавливают увлажнительную башню. [10]
При контактном способе производства серной кислоты специальная очистка газа проводится в промывных башнях и мокрых электрофильтрах. Для полноты очистки перед вторым по ходу газа электрофильтром устанавливают увлажнительную башню. [12]
С начала разработки контактного способа производства серной кислоты сконструировано большое число разнообразных контактных аппаратов. [14]
Замечателен быстрый рост контактного способа производства серной кислоты . Первая промышленная установка Тентелевского завода была пущена в 1903 г., а в 1917 г. во всем мире эксплуатировались уже 64 тентелевские системы общей производительностью свыше 250 000 т серной кислоты в год. [15]
Контактное окисление сернистого ангидрида является типичным примером гетерогенного окислительного экзотермического катализа. Это один из наиболее изученных каталитических синтезов.
Компрессор и камера сгорания 
Недогоревшая сера
Воздух для горения и догорания серы
Жидкая сера
Сжатый воздух
Продукт – обжиговый газ 
Полочные контактные аппараты — один из наиболее распространненых типов контактных аппаратов. Принцип их действия состоит в том, что подогрев и охлаждение газа между слоями катализатора, лежащими на полках, производится в самом контактном аппарате с использованием различных теплоносителей или способов охлаждения .В аппаратах такого типа высота каждого нижележащего слоя катализатора выше, чем расположенного над ним, т.е. увеличивается по ходу газа, а высота теплообменников уменьшается, так как по мере возрастания общей степени превращения скорость реакции снижается и соответственно уменьшается количество выделившегося тепла. В межтрубном пространстве теплообменников последовательно снизу вверх проходит свежий газ, охлаждая продукты реакции и нагреваясь до тепмпературы начала реакции 
