Получение серной кислоты

∑Q_расх.=326,4+1494,8+27,832+102,62+2864m_воды=1951,65+2864m_воды

Составим тепловой баланс и получим массу воды:

∑Q_прих.=∑Q_расх.

3420,71+58,66m_воды=1951,65+2864m_воды ;

3420,71 - 1951,65=2864m_воды - 58,66m_воды ;

1469,058=2805,34m_воды ;

58,66*m_воды=0,524кг/с ;

Подставим значение m_воды и найдем Q_{охл.воды}, Q_{охл.пара}, ∑Q_прих. и ∑Q_расх.

Q_{охл.воды}=58,66m_воды=58,66*0,524=30,74кВт;

Q_{охл.пара}=2864m_воды=2864*0,524=1500,74кВт;

∑Q_прих.= 3420,71+58,66m_воды=3420,71+30,74=3451,45кВт;

∑Q_расх.= 1951,65+2864m_воды=1951,65+1500,74=3452,39кВт;

Составим таблицу  теплового баланса. 

Таблица 3.2.1- Тепловой баланс

Приход				Расход
№	Статьи прихода	кВт	%	№	Статьи расхода	кВт	%
1. 2. 3. 4.	Q(SO2) Q(O2+N2) Q(пыли) Qохл.воды	603,84 2765,38 51,49 30,74	17,5 80,1 1,5 0,9	1. 2. 3. 4. 5.	Q(SO2) Q(O2+N2) Q(пыли) Qпотерь Qохл.пара	326,4 1494,8 27,832 102,62 1500,74	9,5 43,3 0,8 2,9 43,5
Итого:		3451,45	100	Итого:		3452,39	100

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Контактный  аппарат

 

1. Материальный  расчет контактного  аппарата

 

     Материальный  расчет проводим по реакции с учетом состава поступающей газовой  смеси в аппарат, избытка воздуха  и степени окисления SO₂.

SO₂+1/2O₂ = SO₃

64 16  80   

1. m_SO2^н = 1,088кг/с;

Определим количество SO_2, вступающего в реакцию:

m_SO2=α*m_SO2^н =0,996*1,088=1,084кг/с;

m_{SO2ост .}= m_SO2^н –m_SO2  = 1,08 –1,084 = 0,004 кг/с;

2. определим количество воздуха, необходимого для окисления в следующем порядке:

а) найдем количество кислорода необходимое для проведения реакции с помощью пропорции

64 г (SO₂ )– 16 г (O₂)

1084 г (SO₂ )– Х г (O₂)

m_Х(O₂) = (16*1084)/64 = 271г/с  = 0,271кг/с;

б) определим количество кислорода с учетом его избытка

m_O2изб. =изб. окислителя* Х(O₂) = 1,1*0,271 =  0,298кг/с;

в) в исходной газовой смеси с SO₂, поступающей на окисление приходит некоторое количество кислорода m_O2(с SO₂) = 0,149кг/с;

Отсюда количество кислорода, которое следует подавать на окисление:

m_{O2свежий}  = m_O2изб. – m_O2(с SO₂) = 0,298 – 0,149 = 0,149кг/с;

г) отсюда определим количество воздуха и азота:

m_{воздуха} = 0,149*100/20 = 0,745кг/с;

m_N2 = m_{воздуха} – m_{O2свежий} = 0,745 – 0,149 = 0,596 кг/с;

m_{O2ост .}= m_O2изб. – m_Х(O₂) _.= 0,298 – 0,271 = 0,027кг/с; 

3. определим количество образующегося SO₃ из пропорции:

64 г SO₂ – 80 г SO₃

1084 г SO₂ – Х г SO₃

m_Х(SO₃) = (1084*80)/64 = 1355г/с = 1,355кг/c;

     Составим  таблицу материального баланса. 

Таблица 3.3.1- Таблица материального баланса

Приход				Расход
№	Статьи прихода	г/с	%	№	Статьи расхода	г/с	%
1.	SO2 с примесями: SO2 O2 N2	1088 149 3588	19,53 2,68 64,41	1.	Газовые продукты: SO3 SO2ост. O2ост. N2	1355 3 27 596+3588	24,32 0,05 0,48 75,15
2.	Воздух: O2 N2	149 596	2,68 10,7
Итого:		5570	100	Итого:		5570	100

 
 

2. Тепловой  расчет

     Целью теплового расчета является определение  расхода воздуха на охлаждение и  составление теплового баланса.

∑Q_прих.=∑Q_расх.

Приход:

∑Q_прих.=Q_газа+Q_хлад.+Q_р-ии+Q_возд.

Q_газа = m_газа*C_газа*t_газа^н=(1,088+3,588+0,149)*0,85*350=1435,44кВт;

Q_хлад.^н= m_хлад.*C_хлад.*t_хлад.^н=20*1*m_хлад.=20m_хлад. ;

Q_возд.=m_возд*C_возд*t_возд^н;

Q_возд.= (0,149+0,596)*1*20=14,9кВт;

Определим Q_р-ии из пропорции:

64 г SO2 – 95кВт

1088 г SO2 – X кВт

Q _р-ии =(1088*95)/64=1615кВт;

∑Q_прих.=1435,44+14,9+1615+20m_хлад.=3065,34+20m_хлад.;

Расход:

∑Q_расх.= Q_газа+Q_хлад.

Q_газа = m_газа*C_газа*t_газа^к;

Q_газа = (1,355+0,004+0,027+0,596+3,588)*0,85*370=1751,765кВт;

Q_хлад.^к = m_хлад.*C_хлад.*t_хлад.^к= m_хлад.*1*350=350m_хлад.;

∑Q_расх.=1751,765+350m_хлад.;

Составим  тепловой баланс и получим массу  хладагента:

∑Q_прих.=∑Q_расх.

3065,34+20m_хлад. = 1751,765+350m_хлад.;

3065,34 – 1751,765 = 350m_хлад. – 20m_хлад.;

1313,575 = 330m_хлад.;

m_хлад. = 3,98кг/с;

Подставим значение m_хлад. и найдем Q_хлад.^н, Q_хлад.^к, ∑Q_прих. и ∑Q_расх.:

Q_хлад.^н = 20m_хлад. = 20*3,98=79,6кВт;

Q_хлад.^к = 350m_хлад. = 350*3,98 = 1393кВт;

∑Q_прих. = 3065,34+20*3,98 = 3144,95кВт;

∑Q_расх. = 1751,765+350*3,98 = 3144,77кВт;

Составим таблицу  теплового баланса. 
 
 
 
 

Таблица 3.3.2 - Таблица теплового баланса

Приход				Расход
№	Статьи прихода	кВт	%	№	Статьи расхода	кВт	%
1. 2. 3. 4.	Qгаза Qхлад.н Qр-ии Qвозд.	1435,44 79,6 1615 14,9	45,65 2,53 51,35 0,47	1. 2.	Qгаза Qхлад.к	1751,77 1393	55,7 44,3
Итого:		3144,94	100	Итого:		3144,77	100

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Глава 4 Техника безопасности 

     Основным  требованием безопасности при пуске  и остановке технологического оборудования является строгое соблюдение процедуры  пуска и остановки установки, изложенной в разделе 6 настоящего регламента.

     Пуск  в работу или вывод в резерв технологических систем производится по письменному распоряжению главного инженера ПГПН, в котором указывается  лицо, ответственное за безопасное проведение работ и порядок организации  пусковых работ или работ по выводу технологической системы в резерв. Пуск в работу или вывод в резерв единичного оборудования производится по распоряжению начальника установки.

     Оборудование  считается резервным, когда оно  находится в исправном состоянии, укомплектовано контрольно-измерительными приборами, средствами сигнализации и  ПАЗ, испытано в рабочих условиях, имеется заключение механика установки  или цеха о его готовности к  эксплуатации. В зимнее время все  резервное оборудование должно находиться на прогреве.

     Находящееся в резерве оборудование должно подвергаться ежедневному визуальному осмотру, а динамическое оборудование – осмотру  и обкатке с установленной  периодичностью, но не реже 1 раза в  месяц. У центробежных насосов необходимо ежемесячно проворачивать вал от руки. Перед пуском в работу технологическая система должна быть продута азотом с контролем остаточного содержания кислорода не более 0,5 % об. Вывод технологической системы на нормальный технологический режим производится согласно раздела 6 настоящего регламента.

     Ремонт  горячего насоса, выделенного в резерв, следует начинать только после того, как температура корпуса его  не будет превышать 45 ºС. При остановке  установки на ремонт сероводородный газ направляется на факел.

     Безопасная  работа установки зависит от квалификации обслуживающего персонала, соблюдения правил техники безопасности, пожарной и газовой безопасности, правил технической  эксплуатации оборудования и коммуникаций, соблюдения норм технологического регламента.

     К работе допускаются лица достигшие, 18-и летнего возраста, прошедшие инструктаж по промышленной безопасности и охране труда, теоретическое и практическое обучение безопасным приемам и методам работы и сдавшие экзамен на допуск к самостоятельной работе, не имеющих медицинских противопоказаний.

       Вся необходимая нормативно-техническая  документация, определяющая порядок  и условия безопасного ведения  производственного процесса, действий  персонала в аварийных ситуациях  и осуществления ремонтных работ,  согласно перечню, утвержденному  главным инженером ПГПН, должна быть в наличии на установке, ее знание и соблюдение персоналом обязательно. Работать можно только на исправном оборудовании. Постоянно следить за работой приборов контроля и автоматики, систем сигнализации и блокировок. Строго выдерживать все параметры технологического режима.

  Во избежание загазованности в производственных помещениях создается избыточный подпор воздуха в операторной, насосной, трансформаторной подстанции, электрощитовых с кратностью воздухообмена 5. Насосы оборудованы торцевыми уплотнениями.

Все аппараты, работающие под давлением, снабжены предохранительными клапанами. Сброс  горючих газов от предохранительных  клапанов осуществляется в факельную  линию; задвижка на факельной линии  при работе установки должна быть открыта.

     Освещение установки выполнено в соответствии с действующими норматива ми, осветительная  арматура принята взрывозащищенного  исполнения. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Заключение

     В курсовом проекте рассмотрены теоретические  аспекты производства серной кислоты  из различного сырья. Описаны технологические  схемы и процессы, протекающие  на каждой стадии.

     Рассчитан процесс контактирования при  производстве серной кислоты из колчедана, степени реагирования 98%, состав пирита: FeS₂ – 90%мас., SiO₂ – 9%мас., состав окислителя: N₂ – 80%мас., O₂ – 20%мас.,  температура поступающих в печь продуктов 15⁰С, пирит содержит 1% – Al₂O₃, избыток воздуха составляет 20% от стехиометрии, температура отходящих из печи продуктов – 750⁰С.

     Так же рассчитали тепловой баланс котла  – утилизатора: температура газовой  смеси: поступающей – 740⁰С, отходящей – 400⁰С, хладагент (вода): t_н – 14⁰С, t_к – 200⁰С. Тепловые потери, % от поступающего тепла равен 3. Котел утилизатор служит для использования тепла реакционных газов.

     Провели расчет материального и теплового  баланса контактного аппарата: степень  окисления SO₂ в %мас. – 99,6, избыток окислителя воздуха в %мас. – 10, начальная температура газов – 320⁰С, конечная – 370⁰С, хладагент (воздух) t_н = 20⁰С, t_к = 350⁰С.