Производство серной кислоты

МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

ТОНКОЙ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

им. М.В. ЛОМОНОСОВА

Кафедра ОХТ

ПРОИЗВОДСТВО СЕРНОЙ КИСЛОТЫ ИЗ СЕРЫ.

ВАРИАНТ №1

Студентка: Рудакова Е.В.

Руководитель: Сафонов В.В.

Группа: М – 42

МОСКВА 2001 г.

СОДЕРЖАНИЕ.

1. Введение.

2. Технология серной кислоты.

3. Сырье для серной кислоты и методы ее получения.

4. Контактный метод получения серной кислоты.

а. Получение H2SO4 из колчедана.

б. Получение H2SO4 из серы.

5. Получение обжигового газа из серы.

6. Получение обжигового газа из колчедана.

7. Подготовка обжигового газа к контактному окислению.

8. Контактное окисление диоксида серы.

9. Абсорбция триоксида серы.

10. Технологическая схема производства серной кислоты из

Серы по методу ДК.

11. Описание схемы

12. Расчетная часть.

а. Структурная блок-схема ХТС.

б. Условно – постоянная информация для расчета (таблица1).

в. Составление системы уравнений материального баланса.

г. Соответствие переменных потокам. (таблица2)

д. Матрица коэффициентов и обнуление матрицы.(таблица3).

13.Представление результатов расчета (мат.баланс).(таблица4).

14.Расходные коэффициенты.

15.Поточная диаграмма.

16.Заключение.

17.Список литературы.

ВВЕДЕНИЕ.

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.

ТЕХНОЛОГИЯ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ.

Среди минеральных кислот, производимых химической промышленностью, серная кислота по объему производства и потребления занимает первое место. Объясняется это и тем, что она самая дешевая из всех кислот, а также ее свойствами. 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 ºС) находится в жидком состоянии.

Области применения серной кислоты чрезвычайно обширны. Существенная ее часть используется как полупродукт в различных отраслях химической промышленности, прежде всего для получения минеральных удобрений, а также солей, кислот, взрывчатых веществ. Серная кислота применяется и при производстве красителей, химических волокон, в металлургической, текстильной, пищевой промышленности и т. д.

ПРИМЕНЕНИЕ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ.

Производство Производство сульфатов Минеральные Сульфат аммония

K2Cr2O7 и Na2Cr2O7 Na,K,Fe,Cu,Zn,Al и др удобрения (NH4)2SO4

Взрывчатые Травление

вещества металлов

Получение спиртов, Металлургия:

кислот, эфиров Серная кислота Al, Mg, Cu, Hg,

и других органи- H2SO4 Сo, Ni, Au и др.

ческих веществ.

Органические Минеральные

красители кислоты

HF, H3PO4, H3BO3

Производство Химические Очистка

патоки волокна, нефтепродуктов Минеральные

и глюкозы текстильная и минеральных пигменты

промышленность масел

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, H2SO4 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 серная кислота имеет сравнительно высокую температуру кристаллизации 10,7ºC. 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 (башенная кислота, контактная кислота и олеум).

Зависимость температуры кипения серной кислоты от состава при атмосферном давлении представлена на рис.1. Нижняя кривая этой диаграммы фазового равновесия отвечает составу жидкой фазы, верхняя – составу паровой фазы, находящейся в равновесии с кипящей жидкой. Из диаграммы следует, что 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.

Рис.1 Температура кипения серной кислоты при атмосферном давлении.

340 пар пар

260

Температура,˚С 180

100 раствор раствор

20

0 40 80 20 60 100

Концентрация Концентрация

H2SO4,% SO3(своб.),%