Проект комплекса по переработке самородной серы

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ 

ГОУ ВПО  «Омский государственный технический  университет» 

     Кафедра: “Химическая технология органических веществ” 

     Специальность: “Химическая технология и биотехнология” 
 
 
 
 

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ 

     на  тему: Проект комплекса по переработке самородной серы 

     по  дисциплине: Общая химическая технология 

        

Пояснительная записка

Шифр  проекта: КП-

Направление: 240100.62 «Химическая технология и биотехнология» 
 
 
 
 
 

                                                                Руководитель проекта                                                                 

                                                                                  Давидан Геннадий Михайлович 

                                                                                  ____________________________

                                                                                                                                                              ^{(Подпись, дата)}

                                                             Разработал студент

                                                      группы ХТ-418

                                                                           Белоусов Александр Евгеньевич 

                                                                                   ___________________________

                                                                                                                                                              ^{(Подпись, дата)} 
 
 
 
 
 
 

Омск 2011 
 

СОДЕРЖАНИЕ 
 

Задание…………………………………………..………….……….………………… 

Введение.………………………………………..………….……….…………………. 

     1. Аналитический обзор………..……………………………………………… 
 

     2. Материально-потоковый граф движения  продуктов переработки серы………………………………………..……………….………….......…………… 
 

     3.Расчетная  часть………………………………………...……………………… 
 

Вывод……………………….…………………………..………..…………………….. 
 

Библиографический список…………………………….…………………..……........ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Задание

      Исходные  данные. Из руды флотацией получают флотационный колчедан. Его обжигают в печах кипящего слоя (ПКС). Полученный печной газ разбавляют воздухом до заданного содержания оксида серы (IV). Приготовленный таким образом скорректированный по составу газ направляют на контактирование в реактор с неподвижным слоем катализатора по схеме двойного контактирования ДК-ДА и после последующей абсорбции полученного оксида серы (VI) получают серную кислоту.

      Требуется:

      - составить материально-потоковый граф движущихся в производстве продуктов.

        Рассчитать:

      - материальный баланс печи обжига колчедана и свести его в таблицу. В таблице указать массовые количества реагентов и их массовые доли в %. При расчете баланса принять выход оксида серы (IV), который указан в задании для всего процесса.

      - массу полученной серной кислоты;

      - степень обогащения при флотации  руды;

      - число необходимых печей ПКС  для обжига колчедана; 

      - расход воздуха на 1 т колчедана при получении печного газа и состав печного газа, считая обжиг полным;

      - число контактных аппаратов окисления  оксида серы (IV);

      - объем воздуха, добавляемый к  печному газу при его корректировке, и состав скорректированного газа;

      - состав газа, выходящего из контактного  аппарата.

      В табл. 1 приведены дополнительные данные для расчета. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Таблица 1

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

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.