Производство серной кислоты из серы
Другие рефераты
Московская Государственная Академия
Тонкой Химической Технологии
Имени М.В. Ломоносова
Курсовая Работа
По дисциплине: Основы Химической Технологии
На тему:
Производство серной кислоты из серы.
Преподаватель: Игумнов Михаил Степанович
Студент: Троян Наталья Сергеевна
Группа М-32
Москва.1999
Содержание
Введение. 3
Исходное сырье. 7
Характеристика целевого продукта. 8
Химическая схема процесса 10
1.Сжигание серы. 10
2. Контактное окисление SO2 в SO3 11
3.Абсорбция триоксида серы. 12
Задание для расчета 14
Выполнение расчета. 15
1.Составляем блок-схему производства. 15
2. Составление уравнений по каждому узлу. 16
3.Материальный баланс. 19
Список литературы. 20
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
Схема применения серной кислоты
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.
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%
| |  скачать работу |
Другие рефераты
| 
