Производство серной кислоты контактным способом

режим ступенчато приближался к кривой оптимальных  температур.

Полочные контактные аппараты  -  один  из  наиболее  распространненых  типов

контактных аппаратов. Принцип их действия состоит  в  том,  что  подогрев  и

охлаждение газа между слоями катализатора, лежащими на полках,  производится

в самом контактном аппарате с использованием  различных  теплоносителей  или

способов охлаждения .В аппаратах такого  типа  высота  каждого  нижележащего

слоя катализатора выше, чем расположенного над ним,  т.е.  увеличивается  по

ходу  газа,  а  высота  теплообменников  уменьшается,  так   как   по   мере

возрастания  общей  степени  превращения  скорость   реакции   снижается   и

соответственно  уменьшается  количество  выделившегося  тепла.  В  межтрубном

пространстве теплообменников  последовательно  снизу  вверх  проходит  свежий

газ, охлаждая продукты реакции и нагреваясь до тепмпературы начала реакции

      Производительность  контактных  аппаратов  в  пересчете   на  H2SO4   в

зависимости от их размеров  составляет  от  50  до  500  т  в  сутки  H2SO4.

Разработаны конструкции  контактных аппаратов  мощностью  1000  и  2000  т  в

сутки. В аппарат  загружают 200-300  л  контактной  массы  на  1  т  суточной

выработки. Трубчатые  контактные  аппараты  применяются  для  окисления  SO2

реже, чем полочные. Для окисления сернистого  газа  повышенной  концентрации

рационально применять  контактные аппараты с кипящими слоями катализатора.

      Абсорбцию серного ангидрида  по реакции SO3+H2O = H2SO4+9200 Дж  обычно

проводят в башнях с насадкой (Рис. 3: 9,10), так как  барботажные или пенные

абсорберы   при   большой   интенсивности   работы    обладают    повышенным

гидравлическим  сопротивлением. Если парциальное давление водяных  паров  над

поглощающей кислотой значительно, то SO3 соединяется с H2O в газовой фазе  и

образует  мельчайшие  капельки   трудноуловимого   сернокислотного   тумана.

Поэтому  абсорбцию  ведут   концентрированными   кислотами.   Наилучшей   по

абсорбционной  способности  является  кислота,  содержащая  98,3%  Н2SO4   и

обладающая ничтожно малой упругостью как водяного пара, так и SO3.  Однако

за один цикл в  башне невозможно закрепление кислоты  с 98,3% до  стандартного

олеума, содержащего 18,5-20% свободного серного  ангидрида.  Ввиду  большого

теплового эффекта  абсорбции при  адиабатическом  процессе  в  башне  кислота

разогревается  и  абсорбция  прекращается.  Поэтому  для  получения   олеума

абсорбцию ведут  в двух  последовательно  установленных  башнях  с  насадкой:

первая из них  орошается олеумом, а вторая - 98,3%-ной  серной  кислотой.  Для

улучшения  абсорбции  охлаждают  как  газ,  так  и  кислоту,  поступающую  в

абсорбер, при этом увеличивается движущая сила процесса.

      Во  всех  башнях  контактного   производства,  включая   и   абсорберы,

количество орошающей  кислоты во много раз больше, чем  нужно  для  поглощения

компонентов  газа  (Н2О,  SO3)  и  определяется   тепловым   балансом.   Для

охлаждения  циркулирующих   кислот   устанавливаются   обычно   оросительные

холодильники, в  трубах которых, орошаемых снаружи  холодной водой,  протекает

охлаждаемая кислота.

      Производство серной кислоты   значительно  упрощается  при   переработке

газа, получаемого  сжиганием предварительно расплавленной и профильтрованной

природной серы, почти  не содержащей  мышьяка.  В  этом  случае  чистую  серу

сжигают в воздухе, который предварительно высушен  серной кислотой в башне  с

насадкой. Получается газ 9% SO2 и 12% О2 при температуре 1000  оС,  который

сначала направляется под паровой котел, а затем  без  очистки  в  контактный

аппарат. Интенсивность  работы аппарата  больше,  чем  на  колчеданном  газе,

вследствие   повышенной   концентрации   SO2   и   О2.   В   аппарате    нет

теплообменников, так как  температура  газов  снижается  добавкой  холодного

воздуха  между  слоями.  Абсорбция  SO3  производится  так  же,  как   и   в

технологической схеме. 

      Важнейшие тенденции развития  производства  серной  кислоты   контактным

способом:

      1)  интенсификация  процессов   проведением  их  во  взвешенном   слое,

      применением кислорода, производством  и переработкой концентрированного

      газа, применением активных катализаторов;

      2) упрощение способов очистки  газа от пыли и  контактных  ядов  (более

      короткая технологическая схема);

      3) увеличение мощности аппаратуры;

      4) комплексная автоматизация производства;

      5)  снижение  расходных  коэффициентов   по  сырью  и  использование   в

      качестве сырья серосодержащих отходов различных производств;

      6) обезвреживание отходящих газов. 
 
 

Динамика трудозатрат  при развитии технологического процесса 

В  общем  виде  весь  вышеизложенный  материал  можно  изобразить  следующим

образом: 

[pic] 
 

Известно  что данный  технологический процесс   и   динамику   трудозатрат

харрактеризуют следующие формулы: 
 

                1250

      Тж = ---------------------- Тп = 0,004 * t2 +0,3        Тс  = Тж  + Тп

             21 * t2 +1575 

Взаимосвязь между  этими формулами выглядит так: 

                      59,5238                             1250

      Тп = 0,004 *                   - 75  +0,3   и     Тж = 21 *   Тп-0,3

+1575

                         Тж                         0,004 

      Основываясь на вышеизложенных  формулах проведём расчёты и сведём их в

общую таблицу (Таб. 1): 

|(Таб. 1): Динамика  трудозатрат на производстве  серной кислоты на 15 лет    | 
 

 t  (Время, года) |1 |2 |3 |4 |5 |6 |7 |8 |9 |10 |11 |12 |13 |14 |15 |

   |Затраты живого труда |0,78 |0,75 |0,71 |0,654 |0,595 |0,54 |0,48 |0,43

  |0,38 |0,34 |0,3 |0,27 |0,24 |0,22 |0,198 | |Затраты прошлого труда |0,3

   |0,32 |0,34 |0,364 |0,4 |0,44 |0,496 |0,56 |0,62 |0,7 |0,78 |0,88 |0,98

   |1,08 |1,2 | |Совокупные затраты |1,09 |1,07 |1,04 |1,018 |0,995 |0,98

|0,976 |0,98 |1,01 |1,04 |1,09 |1,15 |1,22 |1,3 |1,398 | |

На основании  таблицы построим графики зависимостей Тж, Тп, Тс от времени

(Рис. 7)  и зависимости  Тж от Тп (Рис. 6)  и Тп от Тж (Рис. 8). 

   Из данного  графика видно, что  данный  технологический  процесс   является

ограниченным в своём развитии.

   Экономический  предел накопления прошлого труда  наступит через семь лет. 
 
 

[pic][pic]

Из графиков  7  и  8   видно  что вид технологического  процесса  является

трудосберегающим. 
 
 

Расчёт уровня технологии,  тех  вооруженности  и  производительности  живого

труда. 
 

      Уровень технологии рассчитывается  по формуле: 

           Утех = 1/Тж  *  1/ ТП 

      Производительность живого труда: 

           L =     У тех * В 

      Техническая вооружённость рассчитывается: 

           В = Тп / Тж 

      Относительный уровень технологии: 

            Уотнос = Утех / L 
 

Проведём расчёты используя приведёные  выше  формулы и данные  занесём в

таблицу (Таб. 2): 

T Время (года) |1 |2 |3 |4 |5 |6 |7 |8 |9 |10 |11 |12 |13 | |Затраты живого

  труда |0,78 |0,75 |0,71 |0,654 |0,595 |0,54 |0,48 |0,43 |0,38 |0,34 |0,3

  |0,27 |0,24 | |Затраты прошлого труда |0,3 |0,32 |0,34 |0,364 |0,4 |0,44

|0,496 |0,56 |0,62 |0,7 |0,78 |0,88 |0,98 | |Совокупные затраты |1,09 |1,07

|1,04 |1,018 |0,995 |0,98 |0,976 |0,98 |1,01 |1,04 |1,09 |1,15 |1,22 |

 |Уровень технологии |4,2 |4,2 |4,2 |4,2 |4,2 |4,2 |4,2 |4,2 |4,2 |4,2 |4,2

    |4,2 |4,2 | |Тех. вооруженность |0,39 |0,42 |0,47 |0,556 |0,672 |0,83

   |1,033 |1,3 |1,64 |2,058 |2,58 |3,22 |4 | |Производительность Тж |1,28

|1,33 |1,41 |1,529 |1,68 |1,86 |2,083 |2,34 |2,62 |2,94 |3,29 |3,68 |4,1 |

  |Относ уровень технологии |3,29 |3,16 |2,98 |2,747 |2,5 |2,25 |2,016 |1,8

|1,6 |1,429 |1,28 |1,14 |1,02 | | 

      Из данной таблицы видно что рационалистическое развитие  целесообразно

только в течении семи лет поскольку в этот  период  времени относительный

уровень технологии больше производительности живого труда. 
 
 

      Заключение 

      В данной работе  изучена   и  описана  технология  производства  серной

кислоты контактным способом, проведён анализ динамики трудозатрат  живого  и

прошлого труда а также динамика трудозатрат при развитии  технологического

процесса.  На  основании  проделанной  работы  получены  следующие   выводы:

Развитие тех процесса ограничено,  экономический предел накопления  прошлого

труда  равен   семи   годам,   данный   технологический   процесс   является

трудосберегающим и рационалистическое развитие целесообразно в течении  семи

лет. 
 
 

      Литература и источники: 
 

   1. ПРОИЗВОДСТВО  СЕРНОЙ КИСЛОТЫ  /Бараненко Д.

      http://service.sch239.spb.ru:8101/infoteka/root/chemistry/room1/baran/c

      hem.htm 

   2. Технология  важнейших отраслей промышленности: Учеб. Для эк. Спец.

      Вузов / А.М. Гинберг, Б.А. Хохлов. – М.: Высшая школа, 1985.