Производство серной кислоты

 

 

3.3 Контактный аппарат 

 

Рисунок 1.8 – Контактный аппарат

; 

3.3.1 Материальный расчет 

1. по условию в реакцию вступает 99,2 % сернистого ангидрида.

2. Определим  количество кислорода

64г.SO₂ – 16г. O₂

2629,77 г. SO₂ – Х г. О₂

G_О2= г/с;

С учетом избытка окислителя 40%

G_O2=657,44·1,4 = 920,41 г/с;

Известно, что поступает 365,98 г/с кислорода, тогда недостаток для реакции будет 920,41 – 365,98 = 554,44 г/с;

3. Определим количество азота поступающего вместе с дополнительным воздухом :

554,44 · ;

3)  определим  отходящий серный ангидрид: 

64г.  SO₂ – 80 г. SO₃

2629,77 г. SO₂ – Х г. SO₃

Gso₃= г/с; 

Таблица 3.6 - Материальный баланс[3] 

 

3.3.2Тепловой расчёт 

     Задача - определить массу подаваемого хладагента в аппарат. 

 

 

     Определим количество выделяющегося тепла  при реакции: 

64г.  SO₂ – 95 кДж/моль 

2,629кг/с – Q реакции

 

 

Определим количество хладагента:

4116,13+22,16+20M+2,09+3902,42=11,67+1201,39+410M+3,05

4116,13+22,16+2,09+3902,42-11,67-1201,39-3,05=410M-20M

6826,69 = 390М

m_хлад.=17,5 кВт;

 
 
 
 
 
 
 

Табл. 3.4 Тепловой баланс[3] 

 
 

3.3.3 Конструктивный расчет

Задача  конструктивного расчёта определить диаметр и высоту аппарата.

 возьмём из расчётов контактного  аппарата.

;

1. Определим  объемный расход воздуха для реакции

R_в= ;

;

;

2. Определим  избыточные газы (O₂+N₂) в составе SO₂ при ст. условиях

;

;

V_(O2+N2) = ;

3. Определим  объемный расход SO2 при ст. условиях

;

4. Определим  объемный расход воздуха по  усл. Реакции

;

5. Определим  объемный расход изб. газов по условию реакции

;

6. Определим  объемный расход SO₂ по усл. реакции

;

7. Определим  газов

м³/с;

8. Определим  диаметр аппарата 

;

W=2м/с

N=5 тар.

; 

      Глава 4. Техника безопасности

     Концентрированные кислоты вызывают обезвоживание  кожи и других тканей.По быстроте действия и по скорости разрушения тканей тела кислоты располагаются в следующем  порядке, начиная с наиболее сильных: царская водка (смесь азотной  и соляной кислот). Азотная кислота, уксусная кислота (90 – 100%), молочная кислота, щавелевая кислота и т.д. очень опасны ожоги хромой смесью. Сильное раздражающее действие на слизистые оболочки дыхательных путей и глаз оказывают дымящие кислоты (концентрированные соляная и азотная кислоты). Кислоты вызывают локальный химический ожог. Исключение составляет циановодород HCN и некоторые другие, обладающие общеядовитым действием. Степень тяжести химического ожога зависит от силы и концентрации кислоты. Даже уксусная и щавелевая кислоты способны вызывать некроз кожи при концентрации 60 – 70 % и выше. Наиболее сильные, долго не заживающие ожоги происходят от : царской водки, соляной и азотной кислот в отдельности, хромой, серной, плавиковой, хлорной кислот. Концентрированные кислот опасны еще и тем, что могут выделять едкие пары. Например, азотная кислота с концентрацией выше 63% выделяет физиологически активные оксиды азота. От концентрированной серной кислоты воздух загрязняет оксидами серы. Ледяная уксусная и муравьиная кислоты сильно раздражают дыхательные пути и слизистые оболочки глаз, являются легковоспламеняющимися жидкостями. Концентрированные кислоты хранят под тягой. Переливают их также под тягой, пользуясь индивидуальными средствами защиты (очки или защитная маска, резиновые перчатки, халат, резиновый фартук). При пользовании склянкой с кислотой необходимо следить, чтобы на каждой склянке было четкое название кислоты. Наливать кислоту надо так, чтобы при наклоне склянки этикетка, во избежание ее порчи оказывалась наверху. При разбавлении или укреплении растворов кислот льют кислоту большей концентрации; при изготовлении смеси кислот необходимо вливать жидкость большей плотности в жидкость с меньшей плотностью. При разбавлении кислот нужно помнить правило: кислоту следует приливать тонкой струей при перемешивании в холодную воду, а не наоборот, и только в жаростойких и фарфоровых стаканах, так как при этом происходит значительное выделение тепла. Переливать крепкие HNO₃, H₂SO₄ и HCl можно только при включенной тяге в вытяжном шкафу. Дверцы шкафа должны быть, по возможности, прикрыты. Наливая раствор, следует снимать пробиркой со склянки последнюю каплю реактива во избежание попадания жидкости на халат (одежду) или обувь. При работе с крепкими кислотами необходимо одевать защитные очки, а при работе с дымящими серной и соляной кислотой, кроме очков, надевать длинный резиновый фартук и противогаз (или по крайней мере марлевую повязку, респиратор). Налив определенную порцию кислоты, размешивают содержимое сосуда, в котором готовят раствор. Первые порции обычно делают небольшими. Во время растворения следят за температурой жидкости и не допускают перегрева, иначе сосуд может лопнуть. Не наклоняться над сосудом, в котором нагревается жидкость, особенно с осадком, во избежание попадания брызг в лицо и глаза. Для ознакомления с запахом веществ нельзя нюхать вещество прямо у горлышка пробирки, а нужно ладонью руки сделать движение от отверстия сосуда к носу. В случае пролива кислоты ее необходимо убрать. Лучший способ уборки – засыпать лужу сухим кварцевым песком. Его перемешивают на месте разлива, а затем, собрав в совок, выбрасывают или зарывают в землю. После уборки песка место разлива обрабатывают 10 – 15 %-ым раствором соды, а затем моют водой. Только в крайних случаях можно воспользоваться тряпками для уборки, т.к. некоторые кислоты (хлорная, азотная) активно взаимодействуют с органическими веществами, и в процессе реакции выделяется такое количество теплоты, что возможно воспламенение. Необходимо быть предельно внимательными при транспортировке сосудов с кислотами. Склянку с кислотой нельзя прижимать руками к груди. Т.к. возможно расплескивание и ожоги. Наливать кислоту нужно в сосуды объемом не более 1л. [5]

     Техника безопасности при  работе с соляной  кислотой

     Соляная кислота, является одним из компонентов желудочного сока, вырабатываемого в желудке человека и большинства животных, врачи ее применяют для лечения некоторых заболеваний желудка. Несмотря на это, кислота очень сильный реактив, ее концентрация в желудке составляет десятые доли процента, а у вас в руках, скорее всего, окажется 10% и более кислота. Такая кислота опасна не только для здоровья человека, но и для его жизни.[5]

     Первая  помощь

     При попадании кислоты внутрь, ее необходимо как можно быстрее оттуда удалить, самый простой способ – вызвать рвотный рефлекс, вставив два пальца в рот и нажать на язык как можно дальше в горле, если это не получается, быстро выпить как можно больше воды и попытаться еще раз. После того как кислота удалена, надо выпить как можно больше воды и повторить рвотный рефлекс, чтобы смыть остатки кислоты с желудка и пищевода. После всех этих процедур необходимо срочно показаться врачу в травмопункте. Если вам все это удастся проделать, то считайте, что вам повезло, и концентрация кислоты была не большая, потому что сильно концентрированная кислота превратит содержимое вашего живота в кровавую кашу. При попадании 10% и более концентрированной кислоты на кожу рук, кислоту надо быстро смыть, потом обмыть руки теплой водой и промокнуть туалетной бумагой. Вафельное или махровое полотенце очень грубый материал и при вытирании ими поврежденной кожи, истонченная кислотой кожа может порваться или сняться вообще. Если кислота успела разъесть кожу и появилась рана, рану необходимо намазать антисептиком или заживляющим составом, для этого могут подойти, например, левомеколь, синтомецин, актовегин гель и т.д., не в коем случае не следует мазать поврежденные места йодом или зеленкой. Концентрированная соляная кислота имеет желтый цвет и относится к классу дымящих кислот. На воздухе концентрированная соляная кислота дымит белым удушающим дымом. Люди, страдающие астмой, могут получить повреждения при первом же вдохе. Пострадавшего от паров соляной кислоты необходимо вывести из зоны задымления на чистый воздух, дать отдышаться, если необходимо сделать искусственное дыхание, после приведения в чувства следует показаться врачу. Кислоту же необходимо закрыть для устранения дальнейшего дымления. Поражение дыхательных путей парами соляной кислоты самое вероятное поражение, однако, в особо тяжелых случаях могут быть поражены глаза и открытые участки кожи. Поражение глаз выражается в рези глаз, для ее устранения необходимо промыть глаза водой, а поражение кожи в покалываниях кожи, как будто бы вам натыкали иголок. При поражении кожи рецепт такой же, смыть водой. На этом козни соляной кислоты при работе с ней не заканчиваются. Есть строгое правило, по которому следует разбавлять концентрированную соляную кислоту. Концентрированную кислоту наливают тонкой струйкой в воду при постоянном помешивании. Если сделать наоборот, кислота может вскипеть и произойти резкие выбросы пара и капель, которые могут попасть вам на кожу рук, лица и глаза. Пораженный участок кожи промывают сильно скользящей струей холодной воды в течение 10 – 15 мин. после промывки на обожженное место накладывают пропитанную водным 2%-м раствором питьевой соды марлевую повязку или ватный тампон. Через 10 мин. повязку снимают, кожу обмывают, осторожно удаляют влагу фильтровальной бумагой или мягкой тканью и смазывают глицерином для уменьшения болевых ощущений. При попадании капель кислоты в глаза их промывают проточной водой в течение 15 мин. и после этого – 2%-м водным раствором питьевой соды. После этого пострадавшего отправляют в лечебное учреждение[2,5].

 

      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 серного колчедана, степени реагирования 98% , состав пирита FeS₂ – 92% мас.,SiO₂ – 5% мас., состав окислителя N₂ – 80% мас., О₂ – 20% мас. Произведен расчет материального и теплового баланса при заданных тепловых потерях. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Литература. 

     1. Кутепов А. М. Бондарева Т.  И., Беренгартен М. Г. Общая химическая  технология. М. Высш. школа. 1990.

     2. Соколов Р. С. Химическая технология. – М: Гуманит. изд. Центр  БЛАДОС, 2000.

     3. Расчеты химико-технологических процессов // Под общ. ред. И. П. Мухленова. - Л.: Химия, 1976

     4. Бесков В. С., Сафронов В. С.  Общая химическая технология  и основы промышленной экологии. - М.: Химия, 1999.

     5. Общая химическая технология  и основы промышленной экологии.// под ред. В. И. Ксензенко. - М.: «КолосС», 2003.