Расчет контактного аппарата окисления SO2 в SO3
Понятие серной кислоты, расчет адиабатического разогрева. Определение концентраций на слоях катализатора, составление материального баланса первой и второй ступени. Особенности процесса окисления SO2, использование печи форсуночного и циклонного типов.
| Рубрика | Химия |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 21.10.2017 |
| Размер файла | 339,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Кафедра общей химической технологии
Курсовая работа
Расчет контактного аппарата окисления SO2 в SO3
Выполнила студентка четвертого курса
Факультета ТНВиВМ группы Н-43
Медыцкая Виктория
Проверил Ванчурин В.И.
МОСКВА 2014
Введение
Серная кислота Н2SО4 - один из основных многотоннажных продуктов химической промышленности. Ее применяют в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства. Серная кислота не дымит, не имеет цвета и запаха, при обычной температуре находится в жидком состоянии, в концентрированном виде не корродирует черные металлы. В то же время серная кислота относится к числу сильных минеральных кислот, образует многочисленные устойчивые соли и дешева.
Серная кислота - один из основных крупнотоннажных продуктов химической промышленности, необходимый для производства минеральных удобрений, диоксида титана, искусственных волокон, взрывчатых веществ, неорганических кислот и множества других химических соединений. Мировое производство серной кислоты за последние пять лет выросло на 18 % и по итогам 2007 г. должно достигнуть 200 млн. тонн, что в денежном выражении составляет около $9 млрд. При этом основной рост мощностей произошел благодаря увеличению производства серной кислоты из элементарной серы и отходящих газов цветной металлургии. Россия и другие страны бывшего СССР за последние годы также увеличили выпуск серной кислоты. Это обусловлено как растущим спросом со стороны основных потребителей, так и увеличением мощностей продуцентов. Надо отдельно отметить, что для предприятий цветной металлургии серная кислота является побочным продуктом, и с увеличением выпуска цинка и меди идет увеличение производство кислоты. Технологический процесс производства серной кислоты из элементарной серы контактным способом отличается от процесса производства из колчедана рядом особенностей:
• особая конструкция печей для получения печного газа;
• повышенное содержание оксида серы (IV) в печном газе;
• отсутствие стадии предварительной очистки печного газа.
Производство серной кислоты из серы по методу двойного контактирования и двойной абсорбции (рис. 1) состоит из нескольких стадий:
Воздух после очистки от пыли подается газодувкой в сушильную башню, где он осушается 93-98%-ной серной кислотой до содержания влаги 0,01% по объему; Осушенный воздух поступает в серную печь после предварительного подогрева в одном из теплообменников контактного узла.
Сжигание (горение) серы представляет собой гомогенную экзотермическую реакцию, которой предшествуют переход твердой серы в жидкое состояние и ее последующее испарение:
STB> SЖ > Snap
Таким образом, процесс горения протекает в газовой фазе в потоке предварительно высушенного воздуха и описывается уравнением:
S + О2 > SO2 + 297,028 кДж;
Для сжигания серы используют печи форсуночного и циклонного типов. В форсуночных печах расплавленная сера распыляется в камере сгорания сжатым воздухом через форсунки, которые не могут обеспечить достаточно полного перемешивания паров серы с воздухом и необходимой скорости горения. В циклонных печах, работающих по принципу центробежных пылеуловителей (циклонов), достигается значительно лучшее смешивание компонентов и обеспечивается более высокая интенсивность горения серы, чем в форсуночных печах.
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 катализатора (SO2+1/2O2>SO3+96,296 кДж), 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: SO3 + Н2О>Н2SO4+130,56 кДж;
Далее газ проходит очистку от брызг серной кислоты, 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. Печной газ при сжигании серы отличается более высоким содержанием оксида серы (IV) и не содержит большого количества пыли. При сжигании самородной серы в нем также полностью отсутствуют соединения мышьяка и селена, являющиеся каталитическими ядами.
Исходные данные
Состав обжигового газа после обжига серосодержащего сырья в атмосфере воздуха:
|
Состав |
Объемные % |
|
|
SO2 |
12,8 |
|
|
SO3 |
0,07 |
|
|
Н2О |
5,7 |
|
|
О2 |
2,6 |
|
|
N2 |
78,83 |
Перед подачей в реактор газ подвергается осушке и очистки от SO3, (объемные %):
Концентрация в объемн. % SO2 10,2
Окисление SO2 осуществляется в несколько стадий контактирования в каталитическом реакторе:
Каталитический реактор промежуточными теплообменниками между 5-ю слоями катализатора. В системе ДК-ДА. С промежуточной очисткой от продуктов реакции и возвратом в колонну на последние слои катализатора.
Заданная производительность установки (в тоннах 100%-ной серной кислоты в сутки):
П (H2SO4) 600
Расчет адиабатического разогрева
где Qр - тепловой эффект реакции 94,400[кДж/моль SO2]
А - концентрация SO2 = 0,095
Cр - теплоемкость смеси 0,252 [кал/л*газа*град]
Расчет концентраций на слоях катализатора:
Из формулы выражая x ,мы получим
серная кислота концентрация окисление
|
1 |
2 |
3 |
||
|
598 |
567 |
488 |
TH |
|
|
422 |
520 |
460 |
TK |
|
|
0 |
0.51 |
0.79 |
xн |
|
|
0.6 |
0.67 |
0.88 |
xp |
Материальный баланс:
SO2 + 0.5 O2 = SO3
x1 =0,88
После первой ступени газ идет на очистку от SO3, а это значит, что должен меняться объем потока и объемные доли газов, входящих в него.
Предположим, что , тогда
Рассчитаем для второй ступени:
|
4 |
5 |
||
|
TH |
444 |
422 |
|
|
TK |
420 |
421 |
|
|
xн |
0 |
0,61 |
|
|
xp |
0,65 |
0,64 |
x2 =0,64
Материальный баланс
Реакции процесса:
Суммарная реакция:
После сжигания SO2 было 12.8% отсюда общий объём смеси газа после сжигания составит:
Остальные компоненты:
Составление материального баланса первой ступени
На первую ступень поступило 9.5% SO2, что составило 1.645?0.128=0.211 . Объёмы остальных газов не изменились.
x1=0.88
После Й ступени получим:
Для пересчета используем формулу
|
Приход |
Расход |
|||||
|
SO2 |
SO2 |
|||||
|
O2 |
O2 |
|||||
|
SO3 |
0 |
0 |
SO3 |
|||
|
N2 |
10.13 |
N2 |
10.13 |
|||
|
У |
Составление материального баланса второй ступени
На вторую ступень поступает очищенный SO2 0,211 - 0,185 = 0,026
x2=0.64
После ЙI ступени получим:
|
Приход |
Расход |
|||||
|
SO2 |
SO2 |
|||||
|
O2 |
O2 |
|||||
|
SO3 |
0 |
0 |
SO3 |
|||
|
У |
Расчет линии ЛОТ и xp(T) был проделан в программах комплекса OXT_LAB.
|
T |
xp |
Topt |
x |
T |
x |
|
|
680 |
0.9931 |
803.0 |
0.772 |
693 |
0 |
|
|
700 |
0.9889 |
803.0 |
0.792 |
868 |
0.6457 |
|
|
720 |
0.9827 |
803.0 |
0.812 |
733 |
0.6457 |
|
|
740 |
0.9739 |
803.0 |
0.832 |
758 |
0.7379 |
|
|
760 |
0.9616 |
801.7 |
0.852 |
723 |
0.7379 |
|
|
780 |
0.9449 |
792.1 |
0.872 |
746 |
0.8228 |
|
|
800 |
0.9229 |
781.4 |
0.892 |
|||
|
820 |
0.8949 |
769.1 |
0.912 |
703 |
0 |
|
|
840 |
0.8604 |
754.7 |
0.932 |
715 |
0.2337 |
|
|
860 |
0.8192 |
736.4 |
0.952 |
693 |
0.2337 |
|
|
880 |
0.7719 |
713.0 |
0.972 |
705 |
0.4674 |
|
|
675.2 |
0.992 |
Оптимизация велась для процесса идеального вытеснения, так-как лимитирующей стадией процесса окисления SO2 в SO3, вытеснение из пор катализатора прореагировавшего SO2 в SO3, свежим SO2.
Графики представлены далее
Выводы: В результате данной работы мы посчитали степени превращения для первой и второй ступени, получили конечную величину, построили графики зависимостей x-T для катализатора БАВ.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Химические свойства и области применения серной кислоты, используемое сырье и этапы ее производства. Процесс получения серной кислоты контактным методом из серного (железного) колчедана. Расчет параметров работы четырехслойного контактного аппарата.
контрольная работа [159,5 K], добавлен 07.08.2013Технология получения серной кислоты контактным методом. Разработка технологической схемы включающей, сжигания серы, окисления диоксида серы и его абсорбции с получением товарной серной кислоты. Выбор и расчет основного аппарата – контактного аппарата.
дипломная работа [551,2 K], добавлен 06.02.2013Описание промышленных способов получения серной кислоты. Термодинамический анализ процесса конденсации и окисления диоксида серы. Представление технологической схемы производства кислоты. Расчет материального и теплового баланса химических реакций.
реферат [125,1 K], добавлен 31.01.2011Расчет материального баланса печи кипящего слоя в процессе обжига колчедана, теплового баланса печи обжига колчедана. Вычисление концентраций в обжиговом газе перед контактным аппаратом. Сравнительное описание катализаторов производства серной кислоты.
контрольная работа [94,4 K], добавлен 18.10.2012Физико-химические основы процессов окисления SO2 в системе двойного контактирования и абсорбции. Расчет значения констант равновесия и выхода продукции. Материальный и тепловой балансы процессов. Разработка технологической схемы получения серной кислоты.
дипломная работа [207,8 K], добавлен 23.06.2014Физические и химические свойства серной кислоты, методы ее получения. Сырьевые источники для сернокислотного производства. Технологический расчет печи обжига колчедана, котла-утилизатора и контактного аппарата. Техника безопасности на производстве.
дипломная работа [9,5 M], добавлен 25.05.2012Товарные и определяющие технологию свойства серной кислоты. Сырьевые источники. Современные промышленные способы получения серной кислоты. Пути совершенствования и перспективы развития производства. Процесса окисления сернистого ангидрида. Катализатор.
автореферат [165,8 K], добавлен 10.09.2008Расчет одной из стадий процесса производства азотной кислоты - окисление оксида азота. Составление материального баланса для контактного аппарата, котла-утилизатора и окислителя. Определение температуры газа на выходе из окислителя, вычисление его объема.
курсовая работа [306,1 K], добавлен 20.10.2011Расчет полезного объема реактора и определение направлений оптимизации технологического процесса по приготовлению катализатора гидрохлорирования ацетилена. Составление материального и теплового баланса процесса и его технико-экономическое обоснование.
дипломная работа [1,3 M], добавлен 05.12.2013Общие сведения о диоксиде серы, термодинамика окисления. Ванадиевые катализаторы для окисления, механизм и кинетика. Материальный и тепловой баланс РИВ. Обоснование выбора адиабатического реактора для синтеза аммиака, программа расчёта коэффициента.
курсовая работа [236,2 K], добавлен 16.09.2011Технология синтеза аммиака. Материальный и тепловой балансы РИВ и РПС. Выбор адиабатического реактора для синтеза NH3. Расчет адиабатического коэффициента. Анализ зависимости объема реактора от начальной температуры, давления и степени превращения.
курсовая работа [523,3 K], добавлен 22.04.2012Структурная, химическая формула серной кислоты. Сырьё и основные стадии получения серной кислоты. Схемы производства серной кислоты. Реакции по производству серной кислоты из минерала пирита на катализаторе. Получение серной кислоты из железного купороса.
презентация [759,6 K], добавлен 27.04.2015Основные сведения о серной кислоте. Сырье, топливо, основные и вспомогательные материалы. Описание и параметры технологического процесса, получение обжигового газа из руды. Инструкция по эксплуатации и обслуживанию нагнетателя и контактного аппарата.
курсовая работа [264,0 K], добавлен 22.10.2011Анализ технологического процесса производства серной кислоты. Получение обжигового газа из серы. Контактное окисление диоксида серы. Материальный баланс для печи сжигания серы. Расчет сушильной башни, моногидратного абсорбера, технологических показателей.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 03.06.2014Применение, физические и химические свойства концентрированной и разбавленной серной кислоты. Производство серной кислоты из серы, серного колчедана и сероводорода. Расчет технологических параметров производства серной кислоты, средства автоматизации.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 24.10.2011Кинетический анализ схемы перекисного окисления нефтяных сульфидов. Влияние способа приготовления катализатора на кинетику перекисного окисления нефтяных сульфидов. Автокатализ в реакции окисления нефтяных сульфидов в присутствии оксида молибдена.
курсовая работа [647,6 K], добавлен 13.01.2015Понятие об оксидазном типе окисления. Оксигеназный тип окисления. Роль микросомального окисления. Специфические превращения аминокислот в организме. Обезвреживание чужеродных веществ. Связывание в активном центре цитохрома. Восстановление железа в геме.
презентация [175,5 K], добавлен 10.03.2015Технологическая схема процесса. Составление материального баланса потоков в аппаратах. Вход в контактный аппарат, котел-утилизатор и окислитель. Порядок определения температуры газа на выходе из окислителя. Определение концентраций и объема компонентов.
курсовая работа [134,8 K], добавлен 11.11.2013Акролеин как простейший альдегид этиленового ряда, его получение методом окисления олефинов по насыщенному атому углерода. Расчет материального и теплового балансов стадии синтеза. Термодинамический анализ основной реакции и расчет константы равновесия.
курсовая работа [546,4 K], добавлен 12.03.2015Понятие степени окисления элементов в неорганической химии. Получение пленок SiO2 методом термического окисления. Анализ влияния технологических параметров на процесс окисления кремния. Факторы, влияющие на скорость получения и качество пленок SiO2.
реферат [147,2 K], добавлен 03.12.2014
