Главная Коллекция "Revolution" Химия Производство серной кислоты из серы

Производство серной кислоты из серы

Ознакомление со свойствами серной кислоты – наиболее сильной и самой дешевой кислоты. Рассмотрение способов ее производства: нитрозного и контактного. Анализ процесса сжигания (горения) серы, которое представляет собой гомогенную экзотермическую реакцию.

Рубрика Химия
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 26.10.2017
Размер файла 712,0 K
рефераты на заказ со скидкой

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/

Московский государственный университет тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова

Кафедра Общей Химической Технологии

Курсовая работа

«Производство серной кислоты из серы»

Преподаватель: Чабан Наталья Григорьевна

Студент: Лугвищук Дмитрий Сергеевич

Группа ХТ-406

Москва 2013

Содержание

  • Введение
  • 1. Исходное сырье
  • 2. Характеристика целевого продукта
  • 3. Технологический процесс произвоздства серной кислоты из серы
  • 4. Химическая схема процесса
    • 4.1 Сжигание серы
    • 4.2 Контактное окисление SO2 в SO3
    • 4.3 Абсорбция триоксида серы
  • 5. Задание для расчета
  • 6. Выполнение расчета
    • 6.1 Составление блок-схемы производства
    • 6.2 Составление уравнений по каждому узлу
    • 6.3 Материальный баланс
  • Список литературы
  • Введение
  • Серная кислота - наиболее сильная и самая дешевая кислота. Среди минеральных кислот, производимых химической промышленностью, серная кислота по объему производства и потребления занимает первое место. Серная кислота не дымит, в концентрированном виде не разрушает черные металлы, в то же время является одной из самых сильных кислот, в широком диапазоне температур (от -40…-20 до 260 - 336,5*С) находится в жидком состоянии. Она широко используется в производстве минеральных удобрений, различных солей и кислот, всевозможных органических продуктов, красителей, дымообразующих и взрывчатых веществ и т.д. Серная кислота находит разнообразное применение в нефтяной, металлургической, металлообрабатывающей, текстильной, кожевенной и других отраслях промышленности, используется в качестве водоотталкивающего и осушающего средства, применяется в процессах нейтрализации, травления и т.д. Наиболее важные области применения серной кислоты отражены на схеме.

Еще в XIII веке серную кислоту получали в незначительных количествах термическим разложением железного купороса FeSO4 , поэтому и сейчас один из сортов серной кислоты называется купоросным маслом, хотя уже давно серная кислота не производится из купороса.

В настоящее время серная кислота производится двумя способами: нитрозным, существующим более 200 лет, и контактным, освоенным в промышленности в конце ХIХ и начале ХХ века. Контактный способ вытесняет нитрозный (башенный). Первой стадией сернокислотного производства по любому методу является получение диоксида серы при сжигании сернистого сырья. После очистки диоксида серы (особенно в контактном методе) ее окисляют до триоксида серы, который соединяют с водой с получением серной кислоты. Окисление SO2 в SO3 в обычных условиях протекает крайне медленно. Для ускорения процесса применяют катализаторы.

В настоящее время контактным методом получают концентрированную серную кислоту, олеум и 100% серный ангидрид.

Одновременно с увеличением объема производства серной кислоты расширяется ассортимент продукции сернокислотных заводов, организуется выпуск особо чистой кислоты, 100% SO2, высококачественного олеума и кислоты, а также увеличивается производство новых продуктов на основе SO2. Кроме олеума, концентрированной серной кислоты и аккумуляторной кислоты, отечественные заводы выпускают также более чистую контактную кислоту улучшенного качества (для производства искусственного волокна, титановых белил и др.), чистый олеум, химически чистую и реактивную серную кислоту.

За последние годы в процессе производства серной кислоты внесены существенные улучшения. Широко применяется обжиг колчедана в кипящем слое и сжигание серы в циклонной печи, значительно увеличивается использование тепла, выделяющегося при обжиге сырья, и на других стадиях производства серной кислоты. Непрерывно повышается производительность башенных сернокислотных систем в результате поддержания оптимального технологического режима, разработанного на основе исследований; интенсивность башенных систем достигает 250 кг/м3 в сутки. Освоен контактно-башенный процесс производства серной кислоты, при котором расход HNO3 составляет 6 - 7 кг на 1 тонну H2SO4.

В контактном методе производства серной кислоты окисление диоксида серы в триоксид осуществляется на твердых контактных массах. Благодаря усовершенствованию контактного способа производства, себестоимость более чистой и высококонцентрированной контактной серной кислоты лишь незначительно выше, чем башенной. В настоящее время свыше 90% всей кислоты производится контактным способом.

В качестве катализаторов контактного процесса теперь применяется термически стойкая ванадиевая контактная масса (в виде гранул и колец) с пониженной температурой зажигания. Проведены работы по освоению процесса окисления SO2 в кипящем слое катализатора. Важным усовершенствованием является двойное контактирование, при котором обеспечивается высокая степень окисления SO2 на катализаторе (до 99,8%) и потому исключается необходимость в дополнительной санитарной очистке отходящих газов.

Внедряется процесс конденсации H2SO4, заменяющий абсорбцию серного ангидрида.

Также для производства серной кислоты используют ангидрид или безводный сульфат кальция CaSO4, гипс или двуводную соль CaSO4*2H2O и фосфогипс, представляющий собой отход производства концентрированных фосфорных удобрений (смесь гипса, соединений фтора, окислов фосфора, SO2 и других примесей).

В нитрозном способе катализатором служат оксиды азота. Окисление SO2 происходит в основном в жидкой фазе и осуществляется в башнях с насадкой. Поэтому нитрозный способ по аппаратурному признаку называют башенным. Сущность нитрозного метода состоит в том, что обжиговый газ обрабатывается серной кислотой, в которой растворены окислы азота. Сернистый ангидрид обжигового газа поглощается нитрозой, и затем окисляется окислами азота по реакции: SO2 + N2O3 + H2O = H2SO4 + 2NO. Образующийся NO плохо растворим в нитрозе и выделяется, а затем частично окисляется кислородом до NO2. Смесь NO и NO2 вновь поглощается H2SO4.

Промышленность выпускает три вида товарной серной кислоты:

Башенная кислота: С=75%, tкрист= -29,5*С

Контактная кислота: С=92,5%, tкрист= -22,0*С

Олеум: С=20% своб. SO3, tкрист= +2*С

Рис. 1 Схема применения серной кислоты

1. Исходное сырье

Традиционно основными источниками сырья являются сера и железный (серный) колчедан. Около половины серной кислоты в СССР получали из серы, треть - из колчедана. Значительное место в сырьевом балансе занимают отходящие газы цветной металлургии, содержащие диоксид серы.

В целях защиты окружающей среды во всем мире принимаются меры по использованию отходов промышленности, содержащих серу. В атмосферу с отходящими газами тепловых электростанций и металлургических заводов выбрасывается диоксида серы значительно больше, чем употребляется для производства серной кислоты. Из-за низкой концентрации SO2 в таких отходящих газах их переработка пока еще не всегда осуществима.

В то же время отходящие газы - наиболее дешевое сырье, низки оптовые цены и на колчедан, наиболее же дорогостоящим сырьем является сера. Следовательно, для того чтобы производство серной кислоты из серы было экономически целесообразно, должна быть разработана схема, в которой стоимость ее переработки будет существенно ниже стоимости переработки колчедана или отходящих газов.

2. Характеристика целевого продукта

Серная кислота может существовать как самостоятельное химическое соединение H2SO4, а также в виде соединений с водой H2SO4*2H2O, H2SO4*H2O, H2SO4*4H2O и с триоксидом серы H2SO4*SO3, H2SO4*2SO3.

В технике серной кислотой называют и безводную H2SO4 и ее водные растворы (по сути дела, это смесь H2O, SO2 и соединений H2SO4 *nH2O) и растворы триоксида серы в безводной H2SO4 - олеум (смесь H2SO4 и соединений H2SO4*nSO3).

Безводная серная кислота - тяжелая маслянистая бесцветная жидкость, смешивающаяся с водой и триоксидом серы в любом соотношении. Физические свойства серной кислоты, такие, как плотность, температура кристаллизации, температура кипения, зависят от ее состава.

Безводная 100%-ная кислота имеет сравнительно высокую температуру кристаллизации 10,7 *С. Чтобы уменьшить возможность замерзания товарного продукта при перевозке и хранении, концентрацию технической серной кислоты выбирают такой, чтобы она имела достаточно низкую температуру кристаллизации. Промышленность выпускает три вида товарной серной кислоты.

Концентрация

Температура кристаллизации, *С

Башенная кислота

75%

-29*C

Контактная кислота

92,5%

-22*C

Олеум

20% своб.SO3

+2*C

Серная кислота и вода образуют азеотропную смесь состава 98,3% H2SO4 и 1,7% H2O с максимальной температурой кипения (336,5*С). Состав находящихся в равновесии жидкой и паровой фаз для кислоты азеотропной концентрации одинаков; у более разбавленных растворов кислоты в паровой фазе преобладают пары воды, в паровой фазе над олеумом высока равновесная концентрация SO3.

Серная кислота весьма активна. Она растворяет оксиды металлов и большинство чистых металлов, вытесняет при повышенной температуре все другие кислоты из солей. Особенно жадно серная кислота соединяется с водой благодаря способности давать гидраты. Она отнимает воду у других кислот, от кристаллогидратов солей и даже кислородных производных углеводородов, которые содержат не воду как таковую, а водород и кислород в сочетании Н:О=2. Дерево и другие растительные и животные ткани, содержащие целлюлозу (С6Н10О5), крахмал и сахар, разрушаются в концентрированной серной кислоте; вода связывается с кислотой и от ткани остается лишь мелкодисперсный углерод. В разбавленной кислоте целлюлоза и крахмал распадаются с образованием сахаров. При попадании на кожу человека концентрированная серная кислота вызывает ожоги.

3. Технологический процесс производства серной кислоты из серы

Технологический процесс производства серной кислоты из элементарной серы контактным способом отличается от процесса производства из колчедана рядом особенностей [1]:

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 > SПАР

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+V2O5>SO3+96,296 кДж), после чего газ охлаждается в теплообменниках; серный кислота нитрозный

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.

Эта схема отличается простотой и получила название «короткой схемы» (рис. 2).

Рис. 2. Схема производства серной кислоты из серы по методу ДК--ДА [3]: 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-соотв. первый и второй моногидратные абсорберы; 13-сборники кислоты.

Рис.3. Производство серной кислоты из серы (короткая схема) [2]: 1 -- плавильная камера для серы; 2 -- фильтр жидкой серы; 3 -- печь для сжигания серы; 4 -- котел-утилизатор; 5 -- контактный аппарат; 6 -- система абсорбции оксида-серы (VI); 7-- холодильники серной кислоты

Существующие установки по производству серной кислоты из серы, снабженные печами циклонного типа, имеют производительность 100 т серы и более в сутки. Разрабатываются новые конструкции производительностью до 500 т/сут.

Расход на 1 т моногидрата: серы 0,34 т, воды 70 м3, электроэнергии 85 кВт-ч.

4. Химическая схема процесса

4.1 Сжигание серы

При получении обжигового газа путем сжигания серы отпадает необходимость очистки от примесей. Стадия подготовки будет включать лишь осушку газа и утилизацию кислоты. При сжигании серы протекает необратимая экзотермическая реакция:

S + O2 = SO2 (1)

с выделением очень большого количества теплоты: изменение Н= -362,4 кДж/моль, или в пересчете на единицу массы 362,4/32=11,325 кДж/т = 11325 кДж/кг S.

Расплавленная жидкая сера, подаваемая на сжигание, испаряется (кипит) при температуре 444,6 *С; теплота испарения составляет 288 кДж/кг. Как видно из приведенных данных, теплоты реакции горения серы вполне достаточно для испарения исходного сырья, поэтому взаимодействие серы и кислорода происходит в газовой фазе (гомогенная реакция).

Сжигание серы в промышленности проводят следующим образом. Серу предварительно расплавляют (для этого можно использовать водяной пар, полученный при утилизации теплоты основной реакции горения серы). Так как температура плавления серы сравнительно низка, то путем отстаивания и последующей фильтрации от серы легко отделить механические примеси, не перешедшие в жидкую фазу, и получить исходное сырье достаточной степени чистоты. Для сжигания расплавленной серы используют два типа печей - форсуночные и циклонные. В них необходимо предусмотреть распыление жидкой серы для ее быстрого испарения и обеспечения надежного контакта с воздухом во всех частях аппарата.

Из печи обжиговый газ поступает в котел-утилизатор и далее в последующие аппараты.

Концентрация диоксида серы в обжиговом газе зависит от соотношения серы и воздуха, подаваемых на сжигание. Если воздух берут в стехиометрическом количестве, т.е. на каждый моль серы 1 моль кислорода, то при полном сгорании серы концентрация будет равна объемной доле кислорода в воздухе Сso2.max=21%. Однако обычно воздух берут в избытке, так как в противном случае в печи будет слишком высокая температура.

При адиабатическом сжигании серы температура обжига для реакционной смеси стехиометрического состава составит ~ 1500*С. В практических условиях возможности повышения температуры в печи ограничены тем, что выше 1300*С быстро разрушается футеровка печи и газоходов. Обычно при сжигании серы получают обжиговый газ, содержащий 13 - 14% SO2.

4.2 Контактное окисление SO2 в SO3

Контактное окисление диоксида серы является типичным примером гетерогенного окислительного экзотермического катализа.

Это один из наиболее изученных каталитических синтезов. В СССР наиболее основательные работы по изучению окисления SO2 в SO3 и разработке катализаторов были проведены Г.К. Боресковым. Реакция окисления диоксида серы

SO2 + 0,5 O2 = SO3 (2)

характеризуется очень высоким значением энергии активации и поэтому практическое ее осуществление возможно лишь в присутствии катализатора.

В промышленности основным катализатором окисления SO2 является катализатор на основе оксида ванадия V2O5 (ванадиевая контактная масса). Кталитическая активность в этой реакции проявляют и другие соединения, прежде всего платина. Однако, платиновые катализаторы чрезвычайно чувствительны даже к следам мышьяка, селена, хлора и других примесей и поэтому постепенно были вытеснены ванадиевым катализатором.

Скорость реакции повышается с ростом концентрации кислорода, поэтому процесс в промышленности проводят при его избытке.

Так как реакция окисления SO2 относится к типу экзотермических, температурный режим ее проведения должен приближаться к линии оптимальных температур. На выбор температурного режима дополнительно накладываются два ограничения, связанные со свойствами катализатора. Нижним температурным пределом является температура зажигания ванадиевых катализаторов, составляющая в зависимости от конкретного вида катализатора и состава газа 400 - 440*С. верхний температурный предел составляет 600 - 650*С и определяется тем, что выше этих температур происходит перестройка структуры катализатора, и он теряет свою активность.

В диапазоне 400 - 600*С процесс стремятся провести так, чтобы по мере увеличения степени превращения температура уменьшалась.

Чаще всего в промышленности используют полочные контактные аппараты с наружным теплообменом. Схема теплообмена предполагает максимальное использование теплоты реакции для подогрева исходного газа и одновременное охлаждение газа между полками.

Одна из важнейших задач, стоящих перед сернокислотной промышленностью, - увеличение степени превращения диоксида серы и снижение его выбросов в атмосферу. Эта задача может быть решена несколькими методами.

Один из наиболее рациональных методов решения этой задачи, повсеместно применяемой в сернокислотной промышленности, - метод двойного контактирования и двойной абсорбции (ДКДА). Для смещения равновесия вправо и увеличения выхода процесса, а также для увеличения скорости процесса процесс проводят по этому методу. Его сущность состоит в том, что реакционную смесь, в которой степень превращения SO2 составляет 90 - 95%, охлаждают и направляют в промежуточный абсорбер для выделения SO3. В оставшемся реакционном газе соотношение O2:SO2 существенно повышается, что приводит к смещению равновесия реакции вправо. Вновь нагретый реакционный газ снова подают в контактный аппарат, где на одном-двух слоях катализатора достигают 95% степени превращения оставшегося SO2.суммарная степень превращения SO2 составляет в таком процессе 99,5% - 99,8 %.

4.3 Абсорбция триоксида серы

Последней стадией процесса производства серной кислоты контактным способом является абсорбция триоксида серы из газовой смеси и превращение его в серную кислоту.

nSO3 + H2O = H2SO4 + (n-1)SO3+Q (3)

если n>1, то получается олеум (раствор SO3 в H2SO4)

если n=1 , то получается моногидрат (98,3% H2SO4)

если n<1, то получается разбавленная серная кислота

При выборе абсорбента и условий проведения стадии абсорбции необходимо обеспечить почти 100%-ное извлечение SO3 из газовой фазы. Для полного извлечения SO3 необходимо, чтобы равновесное парциальное давление SO2 над растворителем было ничтожно малым, так как при этом будет велика движущая сила процесса абсорбции. Однако, в качестве абсорбента нельзя использовать и такие растворы, над поверхностью которых велико равновесное парциальное давление паров воды. В этом случае еще не растворенные молекулы SO3 будут реагировать с молекулами воды в газовой фазе с образованием паров серной кислоты и быстро конденсироваться в объеме с образованием мельчайших капель серной кислоты, диспергированных в инертной газовой среде - азоте, т.е. с образованием сернокислотного тумана:

SO3(г) + H2O(г) H2SO4(г) H2SO4(туман); Q>0

Туман плохо улавливается в обычной абсорбционной аппаратуре и в основном уносится с отходящими газами в атмосферу, при этом загрязняется окружающая среда и возрастают потери серной кислоты.

Высказанные соображения позволяют решить вопрос о выборе абсорбента. Оптимальным абсорбентом является 98,3%-ная серная кислота (техническое название - моногидрат), соответствующая азеотропному составу. Действительно, над этой кислотой практически нет ни паров воды, ни паров SO3. Протекающий при этом процесс можно условно описать уравнением реакции:

SO3 + nH2SO4 + H2O= (n+1) H2SO4

Использование в качестве поглотителя менее концентрированной серной кислоты может привести к образованию сернокислотного тумана, а над 100%-ной серной кислотой или олеумом в паровой фазе довольно велико равновесное парциальное давление SO3, поэтому он будет абсорбироваться не полностью. Однако если в качестве одного из продуктов процесса необходимо получить олеум, можно совместить абсорбцию олеумом (1-й абсорбер) и абсорбцию 98,3%-ной кислотой (2-й абсорбер).

В принципе при высоких температурах над 98,3%-ной кислотой может быть значительным парциальное давление паров самой кислоты, что также будет снижать степень абсорбции SO3. Ниже 100*С равновесное давление паров H2SO4 очень мало и поэтому может быть достигнута практически 100%-ная степень абсорбции.

Таким образом, для обеспечения высокой степени поглощения следует поддерживать в абсорбере концентрацию серной кислоты, близкую к 98,3%, а температуру ниже 100*С. Однако в процессе абсорбции SO3 происходит закрепление кислоты (повышение ее концентрации) и в силу экзотермичности реакции увеличивается температура. Для уменьшения тормозящего влияния этих явлений абсорбцию ведут так, чтобы концентрация H2SO4 при однократном прохождении абсорбера повышалась только на 1-1,5%, закрепившуюся серную кислоту разбавляют в сборнике до концентрации 98,3%, охлаждают в наружном холодильнике и вновь подают на абсорбцию, обеспечивая высокую кратность циркуляции.

5. Задание для расчета

Стадии производства серной кислоты:

1. подготовка сырья: очистка и плавление серы; очистка, сушка и дозировка воздуха;

2. сжигание серы: S + O2 = SO2 (1) .Процесс ведут с избытком воздуха;

3. контактное окисление SO2 в SO3: SO2 + 0,5O2 = SO3 (2).Процесс идет на ванадиевом катализаторе при температуре 420-550*С;

4. абсорбция SO3 : SO3 + H2O = H2SO4 (3). Абсорбционная колонна орошается 98,3% H2SO4. Перед отправкой на склад кислота разбавляется до ~93% H2SO4 в соответствии с требованиями ГОСТа.

Исходные данные для расчета

Показатель

Значения

Степень превращения серы в SO2, %

94.0

Степень превращения SO2 в SO3, %

99.5

Степень абсорбции SO3, %

99.7

Содержание SO2 в газе, поступающем в контактный аппарат, % (по объему)

8.8

Содержание H2SO4 в целевом продукте, % по массе

93.5

Базис расчета, кг H2SO4

2500

6. Выполнение расчета

6.1 Составление блок-схемы производства

03

011

12 23 302

012

301

011 - Сера жидкая

012 - Воздух

- SO2 содерж. газ

23 - SO3 содерж. газ

- Вода

- Выхлопные газы

- Серная кислота

6.2 Составление уравнений по каждому узлу

1.Составляем уравнения по первому узлу:

0.94*N011=N12SO2

N12SO2=N12*0.088 N011=X1

0.94*N011=N12*0.088 N12=X3

0.94*X1=X3*0.088

2. Составляем уравнения по второму узлу:

а) 0,995*N12SO2=N23SO3

0.995*N12*0.088=N23SO3 N23SO3=X4

0.995*X3*0.088=X4

б) N12*(0.21-0.088)=2N23SO3

X3*(0.21-0.088)=2X4

3.Составляем уравнение по третьему узлу:

а) G302*0.935=2500 базисное уравнение G302=X7

X7*0.935=2500

б) 0.997*N23SO3=2500/Mr(H2SO4)

0.997*X4=2500/98

в) N301=N301SO2 + N301N2 + N301SO3 + N301O2

N301SO2=N12SO2*(1-0.995)=N12SO2*0.005=N12*0.088*0.005

N301N2= 0.79*N012

N301SO3=N23SO3*(1-0.997)=0.003*N23SO3

N301O2=N12*(0.21-0.088)-1/2*N12*(0.21-0.088)=N12*0.122*(1-

1/2)=0.122/2*N12

N301=N12*0.088*0.005+0.79*N012+0.003*N23SO3+0.061*N12

N301=0.06144*N12+0.79*N012+0.003*N23SO3

X6=0.06144*X3+0.79*X2+0.003*X1

N012=X2

N301=X6

Но надо учесть, что N12=N012, т.е. X2=X3

6 неизвестных и 7 уравнений. Выбрасываем уравнение и получаем систему уравнений:

0,94*X1=0.088*X3

0.995*0.088*X3=X4

0.935*X7=2500

0.997*X4=25.51

X6=0.06144*X3+0.79*X2+0.003*X4

X3=X2

0.94*X1-0.088*X3=0

0.0876*X3-X4=0

X7=2673.8

X4=25.59

0.85144*X3+0.002*X4- X6=0

0.94*X1-0.088*X3=0

0.0876*X3-25.59=0

X7=2673.8

X4=25.59

0.85144*X3+0.002*25.59-X6=0

0.94*X1-0.088*X3=0

X3=292.12

X7=2673.8

X4=25.59

0.85144*X3+0.0512-X6=0

0.94*X1=0.088*292.12

X3=292.12

X7=2673.8

X4=25.59

0.8558*292.12+0.041-X6=0

X1=27.35=N011

X3=292.12=X2=N12=N012

X7=2673.8=G301

X4=25.59=N23SO3

X6=250.04=N301

1.Количество целевого продукта:

X7=G301=2673.8 кг 93.5% серной кислоты

2. Расход серы:

X1=N011=27.35 кмоль

ms=Ns*MS=27.35*32=875.2 кг

GSнач=875.2/0.94=931.06 кг было введено в систему

3. Расход воздуха:

X2=X3=N012=257.23 кмоль

Gвозд=Nвозд*Mвозд=292.12*29=8471.48 кг

4.Определение расхода кислорода и азота

GO2=8471.48*0.21=1779.01 кг

GN2=8471.48*0.79=6692.47 кг

Определяем количество SO2, содержащегося в газе:

X3=N12=292.12 кмоль

N12SO2=292.12*0.088=25.71 кмоль

GSO2=NSO2*MSO2=25.71*64=1645.44 кг

Определение SO3, содержащегося в газе:

X4=N23SO3=25.59 кмоль

GSO3=NSO3*MSO3=25.59*80=2047.2 кг

Расход воды на абсорбцию:

G03=G301*MH2O/MH2SO4=2673.8*18/98=491.09 кг

Выхлопные газы:

X6=N301=250.04 кмоль

G301=G301SO2+G301N2+G301SO3+G301O2=1645.44*0.005+6692.47+0.003*2047.2+0.061*8471.48=8.23+6692.47+6.14+516.76=7223.6 кг

6.3 Материальный баланс

Введено

Получено

Реагенты

кг

% масс

Продукты

кг

%масс

Сера

931,06

9,41

Серная кислота:

2673,8

27,00

Вода

491,09

4,96

H2SO4

2500

25,25

Воздух:

8471,48

85,63

H2O

173,8

1,75

21% О2

1779,01

17,98

Выхлопные газы:

7223,6

73,00

79%N2

6692,47

67,65

SO2

8,23

0,08

N2

6692,47

67,64

SO3

6,14

0,06

O2

516,76

5,22

Невязка

3,77

0,03

Всего

9893,63

100

Всего

9893,63

100

Список литературы

Г.Н. Кононова, В.В. Сафонов, Н.Г. Чабан. Разработка алгоритма и расчет материального баланса химико-технологической системы. Москва. 1995.

Учебник для химико-технологических специальностей ВУЗов под редакцией проф. И.П. Мухленова. Общая химическая технология. Часть 2 « Важнейшие химические производства». Москва «Высшая школа»1984.

А.М. Кутепов, Т.И. Бондарева, М.Г. Беренгартен. Общая химическая технология. Издание второе исправленное и дополненное. Москва «Высшая школа» 1990.

Г.Н. Кононова, В.В. Сафонов, Е.В. Егорова. Расчет материального баланса химико-технологических систем интегральным методом. Москва 2007г.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Производство серной кислоты из жидкой серы

    Технология 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 06.02.2013

  • Производство серной кислоты при повышенном давлении

    Анализ 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 03.06.2014

  • Производство серной кислоты

    Общая схема сернокислотного производства. Сырьевая база для производства серной кислоты. Основные стадии процесса катализа. Производство серной кислоты из серы, из железного колчедана и из сероводорода. Технико-экономические показатели производства.

    курсовая работа [7,1 M], добавлен 24.10.2011

  • Разработка технологии получения серной кислоты обжигом серного колчедана

    Применение, 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 24.10.2011

  • Производство серной кислоты

    Описание 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 31.01.2011

  • Производство серной кислоты

    Структурная, 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 27.04.2015

  • Производство серной кислоты

    Свойства, области использования, сырье и технология изготовления серной кислоты, а также характеристика прогрессивных способов и перспектив развития ее производства. Анализ динамики трудозатрат при развитии технологического процесса серной кислоты.

    контрольная работа [228,6 K], добавлен 30.03.2010

  • Получение сернистого ангидрида в производстве серной кислоты

    Производство серной кислоты. Материальный тепловой баланс печи для обжига колчедана. Система двойного контактирования и абсорбции. Обжиг серного колчедана, окисление диоксида серы, абсорбция триоксида серы. Влияние температуры на степень выгорания серы.

    курсовая работа [907,6 K], добавлен 05.02.2015

  • Производство серной кислоты

    Товарные 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 10.09.2008

  • Анализ технической серной кислоты и олеума

    Методика отбора проб технической серной кислоты и олеума - раствора триоксида серы в серной кислоте. Методы анализа технической улучшенной аккумуляторной кислоты и олеума: определение моногидрата, свободного серного ангидрида, железа, мышьяка, меди.

    реферат [49,1 K], добавлен 05.01.2011

  • Производство серной кислоты

    Физические 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 25.05.2012

  • Производство серной кислоты контактным способом

    Виды сырья, используемого в производстве, и его классификация. Технологическая схема, химическая, функциональная и структурная система производства серной кислоты контактным способом. Основные физико-химические процессы производства серной кислоты.

    курсовая работа [143,9 K], добавлен 26.12.2011

  • Производство серной кислоты

    Применение серной кислоты. Природные серосодержащие соединения. Обжиг пирита, контактное окисление SO2 в SO3, абсорбция триоксида серы. Устройство печи для обжига в "кипящем слое". Очистка от крупной и мелкой пыли. Теплообменник и контактный аппарат.

    презентация [2,0 M], добавлен 10.05.2015

  • Расчет контактного аппарата окисления SO2 в SO3

    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 07.08.2013

  • Производство серной кислоты

    Характеристика исходного сырья и готового продукта, требования к ним. Физико-химические основы производства, общее описание технологической схемы. Составление материального и теплового баланса печного отделения (для сжигания серы, котла-утилизатора).

    курсовая работа [348,9 K], добавлен 21.02.2016

  • Автоматизация процесса производства азотной кислоты

    Исследование технологического процесса производства серной кислоты как объекта управления. Физико-химические основы получения продукта, описание схемы производства и выбор обоснования параметров контроля и управления уровня в сборниках кислоты.

    реферат [752,4 K], добавлен 25.03.2012

  • Разработка контактного метода производства серной кислоты

    Физико-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 23.06.2014

  • Производство серной кислоты

    Серная кислота: физико-химические свойства, применение, основные способы получения. Характеристика исходного сырья. Производство серной кислоты из железного колчедана. Материальный и тепловой баланс. Охрана окружающей среды, связанная с производством.

    курсовая работа [2,2 M], добавлен 24.10.2013

  • Производство серной кислоты

    Основные 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 22.10.2011

  • Азотная кислота: основные понятия

    Физические и физико-химические свойства азотной кислоты. Дуговой способ получения азотной кислоты. Действие концентрированной серной кислоты на твердые нитраты при нагревании. Описание вещества химиком Хайяном. Производство и применение азотной кислоты.

    презентация [5,1 M], добавлен 12.12.2010

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены