Производство серной кислоты из жидкой серы. Дипломная (ВКР). Химия.
👉🏻👉🏻👉🏻 ВСЯ ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!
Похожие работы на - Производство серной кислоты из жидкой серы
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Нужна качественная работа без плагиата?
Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу Без плагиата!
Серная кислота прочно вошла в нашу жизнь, она окружает нас
повсюду.
Продукты питания, которые мы употребляем, часто выращены с
помощью удобрений, а на 1 т P₂O₅ фосфорных удобрений расходуется 2,2-3,4 т серной кислоты, на 1 т
(NH₄)₂SO₄ - 0,75 т серной кислоты.
При извержении вулканов атмосферу выделяется значительное
количество серы, которая вступает в контакт с влагой воздуха и получается
серная кислота. Получившаяся взвесь, из-за высокого альбедо облаков серной
кислоты, затрудняет доступ солнечных лучей к поверхности планеты. Это
подтверждается [1], когда в результате извержения вулкана Ксудач (п-ов
Камчатка, 1907 г.) повышенная концентрация пыли в атмосфере держалась около 2
лет, а характерные серебристые облака серной кислоты наблюдались даже в Париже.
При взрыве вулкана Пинатубо в 1991 году, отправивший в атмосферу 3·107 тонн
серы, привёл к тому, что 1992 и 1993 года были значительно холоднее, чем 1991 и
1994.
В природе кислота встречается повсеместно, вблизи озер и
вулканов она находится в свободном виде, кислые серные газы со специфическим
запахом явно выдают места образования серной кислоты. На острове Кунашир
(Курильские острова) есть молочно-белое озеро интенсивной окраски. Озеро это
кипящее. Установлено, что оно заполнено концентрированным раствором серной и
соляной кислот, а со дна его всё время поднимаются горячие вулканические газы,
которые подогревают воду до кипения.
Серная кислота в наши дни достаточно хорошо изучена, найдены
многие сферы ее применения, и по объемам мирового производства она вышла на
первое место.
Мировой объем потребления данной кислоты превысил 180 млн.
тонн в год, поэтому задача оптимизации производства, экономии ресурсов и
снижения выбросов в атмосферу стоит сейчас особенно остро, потому что даже
малый удельный эффект, помноженный на огромный объем производства даст
значительную экономию и выгоду[6].
Химическое производство в наши дни является неотъемлемой
частью нашей жизни, химия окружает нас, а иногда химия уже внутри нас в виде
искусственных зубов, синтетических протезов, органов, поэтому, чем эффективнее
и продуктивнее будет химическое производство, тем лучше будет наша жизнь.
Данный дипломный проект посвящен повышению производительности
цеха производства серной кислоты, путем каталитического окисления диоксида серы
в триоксид в четырехслойном контактном аппарате;
В неорганической химии серной кислотой называют моногидрат
серного ангидрида, т.е. соединение H 2 SO 4 молекула представлена на рисунке 1.1. В технике
под серной кислотой понимают и смеси H 2 SO 4 с водой (H 2 SO 4 +H 2 O) водная серная кислота и
смеси H 2 SO 4 с SO 3 дымящая серная кислота(олеум). Серный ангидрид образует с водой не
только моногидрат, но еще некоторые:
SO 3 ·5 H 2 O - 57,6% процентная серная кислота,
SO 3 ·3 H 2 O - 73% процентная серная кислота,
SO 3 ·5 H 2 O - 57,6% пиросерная кислота,
Серная кислота H 2 SO 4 - сильная двухосновная кислота, отвечающая
высшей степени окисления серы (+6), межатомные расстояния показаны на рисунке
1.2, структурная формула представлена на рисунке 1.3. При обычных условиях
концентрированная серная кислота - тяжёлая маслянистая жидкость без цвета и
запаха, с кислым «медным» вкусом.
Исследования при помощи спектра Рамана показали[2], что
высококонцентрированная серная кислота состоит из гомополярных молекул SO 2 ·(OH) 2 а не
разбавленная - из гетерополярных молекул [H 2 ] [SO 4 ].
Рисунок 1.2 - Межатомные расстояния в молекуле H 2 SO 4
Физические и химические свойства[3] представлены в таблице
1.1.
Таблица 1.1 - Физические и химические свойства серной кислоты
Плотность
растворов (г/см 3 ) растворитель - вода
Концентрированная кислота при взаимодействии с органическими
веществами (сахар, бумага, дерево, волокна) обугливает., отнимая от них
элементы воды[7]. При этом образуются гидраты серной кислоты. Обугливание
сахара можно описать уравнением
Во взаимодействие с кислотой вступает частично образовавшийся
уголь
Поэтому кислота, которая идет в продажу, имеет бурый цвет от
случайно попавших и обуглившихся в ней пыли и органических веществ.
На поглощении (отнятии) воды серной кислотой основана осушка
газов.
Как сильная нелетучая кислота H 2 SO 4 вытесняет другие кислоты
из сухих солей:
При добавлении H 2 SO 4 к растворам солей вытеснения кислот не
происходит.
При взаимодействии концентрированной серной кислоты с
различными металлами, как правило, происходит ее восстановление до SO 2 :
Концентрированная H 2 SO 4 окисляет медь, серебро, углерод, фосфор:
Разбавленная серная кислота окисляет только металлы, стоящие
в ряду напряжений левее водорода, за счет ионов Н + :
Из всех сульфатов наименьшей растворимостью обладает сульфат
бария - именно поэтому его образование в виде белого осадка используют как
качественную реакцию на сульфат-ион:
Элементарную серу получают из: а) самородных руд; б)
сероводорода природного газа, газов нефтепереработки, коксовых газов и т.д.; в)
сульфидных руд.
Это один из самых лучших видов сырья:
При сжигании образуется газ с большим содержанием SO 2 и О 2 , что
особенно важно при получении контактной серной кислоты.
Сера проявляет многообразие физ. химических свойств, что
связано с ее способностью менять валентность от -2 до +6. Кроме того твердая
сера существует в двух аллотропных формах:
Многоклинная S β Тпл=119,3 0 С
(наиболее устойчивая)
Сера обладает малой электро- и тепло-проводностью, в воде не
растворима, хорошо растворима в сероуглероде, хуже в бензине, ацетоне, толуоле.
При плавлении увеличивается в объеме на 15%.
Расплавленная сера - желтая легкоподвижная жидкость.
Ткип=444,6 0 С
Обжигу целесообразно подвергать руды с содержанием серы 20% и
более, есть месторождения с содержанием серы до 90%. Обычно серу не выжигают, а
выплавляют: в автоклавах, в печах, или непосредственно из подземных залежей.
Последний метод наиболее выгоден и называется подземная выплавка серы, впервые
был осуществлен в США. Суть метода: серу расплавляют перегретой водой,
закачиваемой в скважину, а затем выдавливают сжатым воздухом. Температура
поддерживается в интервале 120-159 0 С (т.к. при дальнейшем увеличении
Т повышается вязкость серы) [8]. Этот способ полностью исключил необходимость
добычи руды и ее обогащение. Однако метод применим к залежам, удовлетворяющим
следующим требованиям:
покрывающие и подстилающие породы должны быть
водонепроницаемыми,
оптимальная глубина залегания 120-500 метров,
Автоклавный метод применяют с флотацией. Суть: руда из
карьера дробится и измельчается в шаровых мельницах, затем направляется на
флотацию. Концентрат обезвоживают до 10-15% влаги и направляют во флотационный
автоклав, сюда же подают водный раствор флотореагентов улучшающих отделение
породы от серы[9]. При перемешивании в автоклаве вода диспергируется с паром,
капли ее адсорбируются на поверхности частиц породы и вместе с ними всплывают
на поверхность, а жидкая чистая сера собирается на дне автоклава.
При выплавке серы в печах используют тепло горения самой
серы, которую частично сжигают. Применяют 2, 4 и 6-ти камерные печи. Суть
метода использование тепла огарка предыдущей камеры, для плавления серы в
последующей. В настоящее время таким методом не пользуются.
Диоксид серы при обычной температуре бесцветный газ с
характерным резким запахом, сильно раздражающий слизистые оболочки. При
атмосферном давлении и температуре -10,1 0 С превращается в жидкость.
В одном объеме воды растворяется около 40 объемов SO 2 , с повышением
температуры растворимость уменьшается. Растворимость SO 2 в серной кислоте меньше,
чем в воде.
Соединяясь с водой SO 2 образует сернистую кислоту, которая может
существовать только в растворе:
В химических реакциях сернистый ангидрид может быть как
окислителем, так и восстановителем.
Серный ангидрид в обычных условиях
бесцветный газ. На воздухе с парами воды образует туман серной кислоты.
Сжижается при 44,75 0 С с образованием бесцветной жидкости. Твердый
существует в нескольких формах:
Формы отличаются друг от друга кристаллической решеткой, химической
активностью и другими свойствами. Твердые формы серного ангидрида образуются за
счет процессов полимеризации, при хранении. При полимеризации выделяется
различное количество теплоты[10].
α-SO 3 (тв) ↔β-SO 3 (тв)+3,48 кДж/моль
α-SO 3 (тв) ↔ γ-SO 3 (тв)+14,33 кДж/моль
Твердые формы при нагревании диссоциируют.
С водой SO 3 реагирует энергично с образованием серной кислоты
и выделением большого количества тепла:
Являясь сильным окислителем, вызывает обугливание
растительных и животных тканей. [10].
Жидкий SO 3 смешивается с сернистым ангидридом во всех
отношениях, твердый растворяется в жидком SO 2 не реагируя химически.
Промышленность выпускает несколько сортов серной кислоты,
различающихся содержанием Н 2 SO 4 и SO 3 (своб.), а также
количеством и составом примесей. Все требования, предъявляемые к сортам серной
кислоты, регламентируются стандартами и систематически пересматриваются в
соответствии с изменениями техники производства кислоты и нужд ее потребителей.
Нитрозным методом получают сравнительно
низкоконцентрированную кислоту, содержащую 75% H 2 SO 4 . контактным методом
может быть получена серная кислота практически любой концентрации[12].
Чтобы уменьшить возможность кристаллизации серной кислоты при
перевозке и хранении, установлены такие концентрации товарных сортов серной
кислоты, которые соответствуют низким температурам кристаллизации.
Сырьем служит элементарная сера или серосодержащие вещества,
из которых может быть выделена сера или получен сернистый ангидрид.
сернистые соединения природных горючих газов, нефти, угля
серосодержащие отходы различных производств.
Содержание серы в земной коре составляет меньше 0,1%. Сера
встречается в виде самородных серных руд, в виде сернистых металлов(FeS 2 , ZnS, PbS) в виде сернокислых
солей (CaSO 4 , BaSO 4 , MgSO 4 ). При извержении вулканов выделяется сернистый газ, при гниении
животных отходов - сероводород. Сера также содержится в клетках животных и
растений, в нефти, в каменном угле.
Основным сырьем для производства элементарной серы,
сернистого ангидрида, серной кислоты служат самородные серные руды и сульфиды.
Некоторые сульфиды, например пирит FeS 2 или специально добываются из-зи содержания
серы или попутно, при извлечении других сульфидов, применяемых при производстве
цветных металлов.
Основные технологические стадии процесса:
Рассмотрим каждую из них в отдельности.
Как видно из схема необходимым шагом является получение SO 2, его получают различными
способами, наиболее распространенный - обжиг железного колчедана при доступе
воздуха[13].
Вместо пирита обжигу подвергают флотационный колчедан,
продукт флотации медных руд с низким содержанием меди и углистый колчедан,
получаемый при обогащении каменных углей с высоким содержанием серы.
Диоксид серы также получают сжиганием серы. В этом случае
образуется газ, свободный от примесей, поэтому его не надо очищать, что
значительно удешевляет производство.
Важным источником диоксида серы являются отходящие газы
заводов цветной металлургии, при выплавке одной тонны меди образуется 7, 5 тонн
SO 2, из которого можно получить
более 10 тонн серной кислоты.
Также диоксид серы получают из топочных газов печей на
каменном угле с высоким содержанием серы[4].
Более подробно рассмотрим получения диоксида путем сжигания
серы, т.к. этот способ используется в рассматриваемом цеху.
Горение серы представляет собой сложный процесс, в связи с
тем, что сера имеет молекулы с различным числом атомов в различных аллотропных
состояниях и большой зависимостью ее физико-химических свойств от температуры.
Механизм горения серы меняется в зависимости от температуры и давления
кислорода.
Окисление серы начинается еще до ее загорания. При давлении
8,0-22,6 кПа (0,6-170 мм рт. Ст.) и температуре 55-150 0 С процесс
протекает по цепной реакции. Для каждой температуры имеются свои минимальные и
максимальные давления кислорода, за пределами которых реакция не идет. При
160-260 0 С и нормальном давлении бывает так называемое
холоднопламенное горение, характеризующееся очень малой скоростью реакции.
Процесс горения серы представляет собой испарение жидкой серы
и горение паров в газовой фазе. На интенсивность испарения серы значительное
влияние оказывает температура. Так при повышении температуры от 120 до 180
интенсивность испарения возрастает в 5-10 раз, а от 180 до 440 0 С -
300-500 раз.
При высоких температурах скорость химической реакции
окисления серы больше скорости физических процессов, поэтому скорость процесса
горения определяется процессами тепло- и массо-отдачи (протекает в диффузионном
режиме). Чтобы увеличить скорость процесса необходимо уменьшить размер капель,
при этом сократится время их испарения[14]. Мелкое распыление частиц и
равномерное их распределение в воздушном потоке увеличивает поверхность
контакта, облегчает нагрев и испарение частиц.
Исследование горения капель серы с применением метода следа
(фиксация на фотопленку) привело к разработке теории горения - связанной со
«взрывным» характером горения серы и изучение его основных закономерностей.
Сжигание серы происходит в печи, которые делятся на:
. Наиболее распространены горизонтальные форсуночные печи,
оборудованные распыливающими форсунками. Обычно это стальной футерованный
барабан диаметром от 3,4 до 7 м, длинной 10-15 м. производительность по сере
300 т/сутки и более.
Одной из главных задач при конструировании серосжигающих
установок является получение газа заданной концентрации с минимальным
содержанием примесей. Это не только вещества, поступающие с не достаточно
чистым сырьем, но также триоксид серы, оксиды азота, продукты неполного
сгорания серы, не успевшая окислится сера. Присутствие примесей в газе зависит
от технологического режима работы серосжигающих установок.
Более концентрированный газ по SO 2 получают при
меньшем суммарном объеме газа и более высокой температуре.
Нижний предел температуры печи для сжигания серы в кислороде
в зависимости от содержания SO 3 в печном газе установлен следующим
образом:
При Т=350-4000 содержание SO 3 составляет 35%;
При 9000 и выше SO 3 отсутствует, поскольку при
высоких температурах происходит термическая диссоциация.
При высоких температурах более 1300 0 С кислород
воздуха реагирует с азотом с образованием оксидов азота. Содержание оксидов
азота по ГОСТу не должно превышать 0,0005% (2 мг/м 3 ). Для достижения
норм вводят дорогостоящий денитратор - гидразинсульфат.
Также для сжигания серы успешно применяются циклонные печи,
которые представляют собой полую камеру с тангенциональным вводом жидкой серы и
воздуха[15].
Скорость потока 100-120 м/с, Т=1200-1300 0 С,
содержание SO 2 =16-18% об. Объем аппарата в 30-40 раз меньше
форсуночной печи при такой же производительности.
уменьшение объема конструкции и эксплуатационных расходов.
меньшее образование оксидов азота из-за высоких скоростей
. В процессе сжигания твердой серы исключаются ее
предварительное плавление и операции отстаивания и очистки.
Сжигание твердой серы - это двухстадийный процесс:
испарение ее и взаимодействие паров с кислородом воздуха.
Б) С псевдоожиженным (кипящим) слоем
А) Футерованная ванна с расплавленной серой через слой
которой барботирует первичный воздух. Частицы серы за счет турбулизации
плавятся при Т=300-380. на границе раздела фаз Т=450 0 сера
испаряется. Для сжигания паров серы над уровнем барботажного слоя по
касательной вводится вторичный воздух. Верхний слой над расплавом серы
представляет собой шлак, через который фильтруются пары серы. Концентрация SO 2
в газе 14-15%.
Б) С псевдоожиженным (кипящим) слоем, ее достоинство - можно
сжигать серу с высоким содержанием примесей (мышьяк, селен и т.д.). Т.к.
температура кипения этих примесей ниже Тпл. серы они остаются в шламе. Шлам
содержит песок и шамотную крошку, которые специально вводят для создания
кипящего слоя.
В) Печь ПГС (предварительной газификации серы). Основные
достоинства: хорошая утилизация тепла горения серы, очистка печного газа от
паров воды и летучих примесей. Т. в зоне испарения 350-400 0 , в зоне
обжига 600-1100 0 конц. SO 2 в газе13-14%.
SO 2 + O 2 2SO 3 + 99 кДж/моль ((500ºС)
Равновесие обратимой реакции в соответствии с принципом
Ле-Шателье сдвигается в сторону образования SO 3 при понижении
температуры и повышении давления; соответственно увеличивается равновесная
степень превращения SO 2 в SO 3
- парциальные давления SO 2 , SO 3 , O 2 .
Для не слишком высоких давлений К 1 зависит только
от температуры[16].
Для расчета равновесных состояний удобно преобразовать
уравнение, извлекая из обеих частей квадратный корень.
Зависимость К от температуры определяется уравнением
Ван-Гоффа:
где Q - теплота реакции, отнесенная к одному молю сернистого газа;
Зависимость теплоты реакции от температуры может быть
выражена для ограниченного интервала температур простым уравнением
Подставляя (4) в (3), интегрируя и переходя к десятичным
логарифмам, получаем не которое уравнение, подставив в него экспериментально
рассчитанные константы равновесия в интервале температур 400-600ºС имеем следующее уравнение:
Значения К, рассчитанные с помощью этого уравнения приведены
на рисунке 1.5.
Рисунок 1.5 - Константы равновесия 2SO 2 + O 2 2SO 3
С учетом вышестоящего уравнения получаем выражение
молекулярной теплоты реакции
Степенью контактирования называют отношение парциального
давления SO 3 в данной смеси к сумме парциальных давлений SO 3 и SO 2.
где - парциальные давления в состоянии
равновесия
а - начальный объемный процент SO 2 в газовой смеси (до
начала образования триоксида);
b - начальный объемный процент кислорода.
Объединяя вышеуказанные уравнения получим окончательное
выражение для х.
В состоянии равновесия достигается максимальное значение
степени контактирования. [17].
В таблице 1.2 приведены значения х Т при различных
температурах, давление газа составило 1 атм., состав газовой смеси: 7% SO 2 , 11% О2, 82% N 2 .
Таблица 1.2 - Зависимость х Т от температуры
Из уравнения 10 видно, при постоянных температурах и давлении
теоритическая степень контактирования тем выше, чем больше b - начальная концентрация
кислорода и меньше а - начальная концентрация диоксида серы. В реальном
производстве невозможно менять начальное содержание диоксида серы, поэтому
увеличивать степень контактирования можно, изменяя концентрацию кислорода.
Таблица 1.3 - Зависимость х Т от разбавления
воздухом обжиговых газов
С повышением давления член уравнения 9 уменьшается, а так как
он обратно пропорционален с хT, следовательно степень контактирования
возрастает. В литературе имеются данные зависимости степени контактирования от
давления, которые были получены для газа состава: 7% SO 2 , 11% О2, 82% N 2 .
Таблица 1.4 - Зависимость степени контактирования от давления
Однако при высоких давлениях уравнение 9 перестает быть
точным из-за большого отклонения от закона идеальных газов, анализ рисунка 8
показывает, что при увеличении давления и достижения высоких значений могут
быть достигнуты высокие показатели контактирования.
Следующим шагом производства серной кислоты является
абсорбция триоксида серы.
Скорость реакции оказывает определяющее влияние на количество
окисляющегося SO 2 в единицу времени на единице поверхности катализатора и технико-экономические
показатели процесса. Процесс стремятся проводить так, чтобы скорость окисления SO 2 , а также степень его
превращения были максимальны.
Механизм процесса каталитического окисления описывается
уравнениями
[C] + O 2 [A]+ SO 3
[B] + SO 2 [C]
[C] V 2 4+ + SO 3
где [A], [B], [C] - комплексы пятивалентного ванадия, ([A]
соответствует V 2 5+ O 2 2- , [B] - V 2 5+ O 2- ,
[C] - V 2 5+ SO 3 2- ).
Следует отметить, что повышение давления естественно
увеличивает и скорость реакции. Однако повышенное давление в этом процессе
применять нерационально, так как кроме реагирующих газов пришлось бы сжимать
балластный азот, составляющий обычно 80% от всей смеси.
Механизм каталитической реакции окисления строится на
изучение кинетики представлении об активном центре. Современные промышленные
ванадиевые катализаторы имеют разнообразный и сложный состав: основной
каталитически активный компонент - V 2 O 5 , структурообразующую основу и промоторы,
различающиеся по назначению. Каталитическая активность промотированных ванадиевых
катализаторов в несколько сотен раз выше активности чистого пентоксида ванадия.
В настоящее время в промышленности используются ванадиевые
катализаторы, промотированные калием. Результаты рентгено-структурного анализа
и исследований плавкости системы показали, что активным комплексным соединением
здесь является V 2 O 5 ∙K 2 S 2 O 7 , которое при температуре процесса (больше 380°C) находится в виде тонкой
пленки расплава на поверхности пористого носителя.
Ванадиевые контактные массы в промышленных условиях эксплуатируются
при температурах 400-600°С. Это обусловлено оптимальным сочетанием высокой
скорости процесса с максимальной равновесной степенью превращения.
На общую скорость процесса окисления SO 2 в SO 3 на катализаторе
оказывают влияние внешне- и внутреннедиффузионные торможения. Влияние внешней
диффузии незначительно ~3%. Внутренняя диффузия приобретает решающее влияние
при высококонцентрированном сернистом газе. Уменьшить суммарное диффузное
влияние позволяет:
уменьшение размера зерна катализатора.
Но это приводит к увеличению гидравлического сопротивления
слоя. Его можно уменьшить применяя специальную форму гранул КМ, например кольца
для стационарного слоя катализатора.
Давление с точки зрения термодинамики и кинетики положительно
влияет на скорость процесса и выход.
Для проведения процесса чаще всего используют ванадиевый
катализатор, о котором в литературе имеется достаточно много информации,
рассмотрим альтернативный катализатор на основе олова [5].
Последней стадией процесса производства серной кислоты
контактным методом является извлечение SO 3 из газовой смеси и
превращение его в серную кислоту. В зависимости от того, подвергается ли газ
осушке перед контактным аппаратом, различают два механизма процесса выделения SO 3 :
. Газ подвергается осушке - SO 3 абсорбируют серной
кислотой. Метод наиболее распространенный, осуществляется в башнях абсорберах. SO 3 растворяется в кислоте,
а затем взаимодействует с содержащейся в ней водой:
Б) если n<1 образуется разбавленная серная кислота
Для получения олеума газ содержащий SO 3 вначале пропускают через
олеумный абсорбер. Здесь поглощается часть SO 3 (в соответствии с равновесием
процесса абсорбции). Окончательное поглощение SO 3 происходит в
моногидратном абсорбере. По мере повышения концентрации олеума к нему добавляют
кислоту из моногидратного абсорбера (разбавляют до товарного состава) и избыток
подают на склад.
. Газ не подвергается осушке Если газ, выходящий из
контактного отделения, содержит больше воды чем необходимо для образования
кислоты, происходит не абсорбция SO 3 , а конденсация паров серной кислоты, при
охлаждении такого газа в башне. Одновременно с конденсацией паров на
поверхности башни наблюдается конденсация паров с образованием тумана,
выделяемого затем в электрофильтрах. Если продукция сернокислотного цеха
выдается в виде серной кислоты концентрацией ниже 95%, выделение триоксида серы
желательно вести путем конденсации паров кислоты, которая протекает с большей
скоростью чем абсорбция SO 3. Кроме того конденсация происходит при высокой
температуре, что облегчает отвод тепла и его использование.
%-ный SO 3 обладает высокой химической активностью и
поэтому широко применяется в различных химико-технологических процессах вместо
серной кислоты и олеума. Основные способы получения 100% SO 3 :
1. Окисление 100% SO 2 в среде чистого
кислорода на ванадиевом катализаторе. Этот метод связан с использованием
дорогостоящего сырья.
2. Отгонка SO 3 из олеума концентрацией более 20% в аппаратах,
обогреваемых топочными газами. Способ применяют на заводах органического
синтеза.
3. Отгонка SO 3 из олеума циркулирующего в абсорбционном
отделении сернокислотного производства с использованием тепла газов,
поступающих из контактного отделения, или топочных газов.
Сжижается 100%-ный SO 3 при 44,75 0 С, кристаллизуется при 16,8 0 С.
После замерзания триоксид серы полимеризуется, перевести в жидкое состояние
нагреванием при атмосферном давлении невозможно, поскольку SO 3 часто возгоняется со
взрывом. Чтобы сохранить серный ангидрид в жидком состоянии к нему добавляют
стабилизаторы (борсодержащие соединения BF 3 , B 2 O 3 и др.). Концентрация
стабилизатора составляет от 0,01 до 2% (в расчете на SO 3 ) в зависимости от его
состава и температуры. Например, SO 3 при добавке В 2 О 3 в
количестве 0,7-1,0% не полимеризуется даже при температуре -30 0 С.
Т.к. получение и перевозка серного ангидрида связаны с
большими трудностями, вместо него в некоторых случаях применяют
высокопроцентный олеум, содержащий 65% SO 3 (св.).
Высококонцентрированный олеум применяется в производстве
анилиновых красителей и некоторых др. производств. Температура кристаллизации
такого олеума равна -35 0 С, в связи с этим он удобен для перевозок.
Приготавливают его насыщением олеума или моногидрата газообразным или жидким SO 3 , получаемым при
термическом разложении 20-25%-ого олеума за счет тепла топочных газов или тепла
контактного узла.
В данном разделе рассмотрены вопросы механизма и кинетики
процессов окисления серы, диоксида серы, абсорбции триоксида серы. По анализу
литературных данных окисления диоксида серы в триоксид контактным методом
установлено, что температура (до 400ºС), давление сдвигают
равновесие в сторону образования продуктов, к тому же при работе в области
высоких давлений (выше 100 атм.) возможно получение достаточно высоких значений
степени контактирования, т.е. выхода реакции.
Процесс получения серной кислоты из элемента серы по короткой
схеме методом двойного контактирования с промежуточной абсорбцией газов состоит
из следующих стадий:
1) Разгрузка и складирование жидкой серы;
2) Осушка атмосферного воздуха концентрированной
серной кислотой;
3) Сжигание жидкой серы в атмосфере сухого воздуха и
утилизация тепла с получением перегретого пара;
4) Окисление диоксида серы в триоксид серы в
четырехслойном контактном аппарате;
6) Складирование и отгрузка готовой продукции.
Схема получения начинается с приемки серы из железнодорожных
цистерн 1 в емкости хранилища А-3, А-4. При поступлении жидкой серы в
железнодорожных цистернах предусмотрен узел разогрева цистерн. Разогрев цистерн
осуществляется посредством электрообогревателя или с помощью насыщенного пара
для достижения и поддержания температуры серы 135-145°С.
Жидкая сера из цистерны 1 с помощью сжатого воздуха сливается
в промежуточные сборники серы А -1, А-2 из которых погружными насосами подается
в хранилища А-3, А-4. Уровень в складских сборниках А-3, А-4 поддерживается в
интервале 0,9-7,2 м, обеспечивается сигнализация при превышении максимального и
минимального уровней.
Прежде, чем подать воздух в печь для сжигания серы его нужно
осушить, так как влага воздуха взаимодействует с триоксидом серы, образуя туман
серной кислоты, который плохо улавливается в абсорбционном отделении, и это
приводит к потере продукции и загрязнению атмосферы, так как туман серной
кислоты вместе с выхлопными газами выбрасывается в атмосферу. Кроме того, при
плохой осушке воздуха в теплообменной аппаратуре будет происходить конденсация
паров серной кислоты, что вызовет коррозию оборудования.
Осушка воздуха проводится кислотой с массовой долей
моногидрата (H 2 SO 4 ) 98,6±0,3%. При осушке воздуха
кислота нагревается за счет поглощения влаги, поэтому кислоту необходимо
охладить.
Процесс поглощения влаги воздуха кислотой является
абсорбционным процессом, в котором участвуют две фазы - жидкая и газовая,
происходит переход вещества из газовой фазы в жидкую.
Скорость поглощения воды определяется скоростью диффузии их
через газовую пленку. Количества паров воды (кг/т), диффундирующих через
пленку, то есть поглощенных серной кислотой определяется по уравнению:
где Q - количество паров воды, кг/т;
К - коэффициент абсорбции, кг/(м 2 ×ч×Па);
D Р - среднелогарифмическая разность
давлений паров воды в начале и конце процесса (движущая сила абсорбции, Па);-
поверхность соприкосновения фаз (поверхность насадки), м 2 .
Воздух подается в сушильную башню А-5 из компрессорного
отделения воздуходувками.
Атмосферный воздух подается на осушку в нижнюю часть противоточной
сушильной башни А-5 насадочного типа, в верхней части башни установлены
осадители тумана патронного типа, предназначенные для очистки осушенного
воздуха от брыз
Дипломная (ВКР). Химия.
Реферат: Человеческий капитал в инновационной экономике
Сочинение Егэ По Русскому Рэй Брэдбери
Реферат: Hamlet Essay Research Paper Hamlet In Lesson
Развитие вокальных способностей детей и подростков
Курсовая работа по теме Преступления против экономических интересов государства. Состав преступления, ответственность
Реферат: 6Выбор коммутационно защитной аппаратуры
Реферат по теме Федеральные земли Германии и их правовое положение
Как Оформить Эссе По Истории
Дипломная Технология Проектов
Литературные Произведения Для Итогового Сочинения
Реклама Культура Реферат
Реферат: Конституційний суд України 9
Изложение: Антоний и Клеопатра. Уильям Шекспир
Реферат по теме Государство и регионы в Японии
Доклад: Гавриил
Курсовая работа: Учет процессов снабжения производства и реализации продукции
Курсовая Работа На Тему Тюркизмы В Русском Языке Жителей Салаватского Района Республики Башкортостан
Реферат: Business In Computers Essay Research Paper Business
Курсовая Работа Педагогика Дополнительного Образования
Курсовая работа по теме АТЭС как механизм диалога и согласования позиций государств по ключевым вопросам экономики, торговли...
Курсовая работа: Техника как социокультурное явление
Контрольная работа: Мониторинг и охрана городских земель
Реферат: Philosophy Essay Research Paper Philosophy Philosophy is