ФЕДЕРАЛЬНОЕ  АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ 

«Белгородский государственный   технологический  университет 

им. В.Г.Шухова»

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине «Экономические основы технологического развития»

Тема:  Технология приготовления серной кислоты.

                                                                                      Студент:

                                                                                      Группа:

                                                                                     Руководитель:                                                                 
 
 
 
 
 
 

Валуйки  2011 г. 

Содержание. 

1. Задание 1                    3
1. Введение                   3
2. История серной кислоты                4
3. Свойства серной кислоты                6
4. Сырье для серной кислоты и методы ее получения            8
5. Контактный метод получения серной кислоты из колчедана         10
6. Использование серной кислоты в производстве            13
7. Новейшие технологии в приготовлении серной кислоты          15
1. Новые технологии компании BAYER получения серной кислоты       15
2. Современные энергосберегающие технологии в сернокислотном               производстве                 16
8. Заключение                 18
2. Задание 2                   19
1. Полное фирменное наименование с указанием организационно-правовой         формы                  19
2. Сокращенное фирменное наименование             19
3. Характер собственности               19
4. Почтовый адрес                 19
5. Адрес страницы в сети «Интернет»              19
6. Основные направления деятельности             19
7. Характеристика производимой продукции, предоставляемых услуг,                    выполняемых   работ                19
8. Производственная структура               19
9. География экспорта                19
10. Основные конкуренты                19
11. Структура управления                20
12. Рисунок «Структура управления»              21
13. Основные этапы развития предприятия             22
3. Задание 3                   25
1. Схема приготовления серной кислоты             25
4. Список используемой литературы               26

Задание 1. 

Введение. 

     Химическое  производство представляет собой сложную  химико-технологическую систему (ХТС), сложность которой определяется как наличием большого количества связей, элементов и подсистем, так и разнообразием решаемых задач. Основной целью химического производства является получение химического (целевого) продукта заданного качества при минимальных затратах и возможно меньшим количестве отходов. Для анализа ХТС и возможности их оптимизации необходима модель процесса, отражающая, в первую очередь, связи между элементами и их взаимное влияние друг на друга. Основой такой модели служит баланс масс в системе.

     Расчет  материального баланса является основным этапом в проектной работе инженеров химиков-технологов. На основе материальных балансов определяется целый ряд важнейших технико-экономических показателей и характеристик основных аппаратов. Из данных материальных балансов определяют: расход сырья и вспомогательных материалов для обеспечения заданной производительности; тепловой баланс и, соответственно, расход энергии и теплообменную аппаратуру; экономический баланс производства, себестоимость продукции и, следовательно, рентабельность производства. Материальный баланс позволяет оценить степень совершенства производства (комплексность использования сырья, номенклатуру и количество отходов), а также проанализировать причины потерь. При расчете баланса задаются величиной механических потерь, которая, как правило, не должна превышать 5%. Эти потери определяются не столько несовершенством технологии или дефектами оборудования, сколько культурой производства в целом. 
 
 
 
 
 
 
 

История серной кислоты. 

     Пирит в природе под действием кислорода и воды постепенно окисляется и образует сульфаты двух- и трехвалентного железа и серную кислоту. Эти процессы в природе идут медленно. Но за ее многомиллионную историю нашей планеты накопилось довольно много различных солей серной кислоты.

     Наши  предки научились применять эти  соли в быту. Так, из сернокислого железа готовили чернила, использовали его при крашении тканей. Применяли эти соли в иконописи, при золочении, обработке кожи и в медицине. Упоминаются они в различных лечебниках XVI и XVII вв. и в делах "Аптекарского приказа". Эти соли обладали вяжущим кислым вкусом и потому их называли квасцами, что, по-видимому, происходит от старинных русских слов "квас", "квасить", "квашение".

     В XVII в. квасцы в значительном количестве ввозились из-за границы. Первые заводы по производству квасцов были построены на Руси в XVIII веке. Первое современное промышленное производство серной кислоты "контактным методом" было создано в России на Тентелевском химическом заводе в Санкт-Петербурге в 1903 году (теперь завод называется "Красный химик"). "В 1671 г. через Архангельский порт к нам было ввезено 100 бочек немецких квасцов".

     Для приготовления квасцов из колчедана  часто применяли следующий метод: руду измельчали и раскладывали на ровном месте в виде усеченного конуса; сверху руду закрывали крышей так, чтобы не падали косые лучи солнца. Куче руды "...так долго дают лежать под кровлей, пока (она) не разгорячится насквозь.... При этом она от себя такой испускает пар и запах, что почти можно задохнуться". Следовательно, в это время идет процесс окисления железного колчедана, образование сернистого газа, затем и серной кислоты, дающей с окислами железа и алюминия сернокислые соли. Вокруг кучи делали канаву, выложенную камнем и непроницаемую для раствора квасцов. Время от времени руду поливали водой, которая стекала в канаву, потом в сборник раствора квасцов. Затем этот раствор выпаривали на свинцовых или чугунных сковородках и получали сухие соли. В описанном способе, повторяющем природный процесс, создавались благоприятные условия для окисления колчедана. Поэтому окисление шло довольно "быстро", примерно в течение одного года.  
 

     Серный  ангидрид и серная кислота были известны средневековым алхимикам. На Руси серная кислота появилась в XVII в. называли ее купоросным маслом, так как она образуется при прокаливании "купороса". Мировые потребности серной кислоты в средние века ограничивались десятками килограммов в год. Она производилась для нужд аптек и алхимических лабораторий. Некоторое количество концентрированной кислоты шло для производства особых спичек, содержащих бертолетову соль. В небольших количествах серная кислота с 1767 г. стала применяться на "Московском суконном дворе" при крашении тканей. Использовали её и для получения азотной и соляной кислот.

     Впервые разрешение на производство серной кислоты  и "духа купоросного", т.е. серного ангидрида, было дано Петром I в 1718 г. гражданам Савелову и братьям Томилиным. В разрешении сказано: "... позволение делать купорос, краску мумию, масло и дух купоросный и крепкую водку и иные вещи, которые из купоросной руды произведены быть могут..." В конце XVIII в. отдельные заводы изготовляли в год по 1-2т. Развитие производства долгое время тормозилось вследствие указа, изданного Анной Иоанновной в 1733 г., в котором запрещалось производить, продавать и покупать различные ядовитые вещества, в том числе и "купоросное масло", т.е. серную кислоту. Но потребности в серной кислоте заставили ограничить действие этого указа, особенно в XIX веке. В то время в России было уже 17 "купоросно-масляных" заводов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Свойства  серной кислоты. 

     Неразбавленная  серная кислота представляет собой  ковалентное соединение. Её молекулы имеют тетраэдрическое строение. Серная кислота - бесцветная едкая тяжелая маслообразная жидкость без запаха, плотность 1,84г/см³, смешивается с водой в любых соотношениях. Концентрированная серная кислота очень бурно реагирует с водой. По этой причине следует всегда разбавлять серную кислоту, наливая её в воду, а не наоборот.

     Эта кислота гигроскопична, то есть способна поглощать влагу из воздуха. Поэтому её используют для осушения газов, не реагирующих с нею, пропуская их через серную кислоту. Безводная серная кислота растворяет до 70% оксида серы. При обычной температуре она не летуча и не имеет запаха. Температура кипения и температура замерзания серной кислоты зависит от ее состава, т.е. от количества воды. С водой она образует три соединения, которые называются кристаллогидратами. Их можно выделить при охлаждении кислоты соответствующей концентрации.

     Кристаллогидраты  выпадают в виде прозрачных кристалликов, похожих на лед. Стопроцентная кислота замерзает около +10^оC. Поэтому перевозить такую кислоту зимой нельзя - она переходит в твёрдое состояние. Нельзя её перевозить даже осенью или весной. От небольших количеств воды её температура плавления резко снижается. Серная кислота, содержащая всего 6.4% чистой воды, замерзает уже при -37.9^oC. Такую кислоту можно перевозить в любое время года. При дальнейшем увеличении содержания воды до 15% серная кислота начинает замерзать около +8^oC. Если же содержание воды увеличить до 25%, то кислота опять начинает замерзать при низкой температуре -41.0o. Таким образом, башенная кислота, содержащая 75% чистой серной кислоты, не боится самых сильных морозов, и её можно перевозить даже в самые холодные районы страны. Все кислоты в водных растворах диссоциируют на ионы.

     Серная  кислота относится к двухосновным кислотам, и её молекулы диссоциируют ступенчато. В концентрированных растворах отщепляется один ион водорода. Сила кислот характеризуется степенью диссоциации, которая показывает, насколько хорошо молекулы диссоциируют в водном растворе на ионы водорода и кислотные остатки. С этой точки зрения серная кислота является сильной. В разбавленных растворах сильные кислоты диссоциируют на ионы практически полностью, и простых молекул в растворе нет. 

     Серная  кислота взаимодействует почти  со всеми металлами. Скорость этого  взаимодействия зависит от природы металла, концентрации кислоты и температуры. Концентрированная серная кислота обугливает органические вещества - сахар, бумагу, дерево, волокна и т.д., отнимая от них элементы воды. При этом образуются гидраты серной кислоты. Образовавшийся уголь частично вступает во взаимодействие с кислотой. Поэтому кислота, которая идет в продажу, имеет бурый цвет от случайно попавших и обуглившихся в ней пыли и органических веществ. На поглощении воды серной кислотой основана осушка газов.

     Серную  кислоту выпускают нескольких сортов. Они отличаются концентрацией и  количеством примесей. Для производства медицинских препаратов, особо чистых реактивов, для заливки аккумуляторов требуется чистая кислота. При травлении металлов, в производстве суперфосфата можно воспользоваться кислотой, имеющей некоторые загрязнения. Экономически это выгодно. Такая кислота более дешевая.

     Наиболее  распространенный сорт серной кислоты - купоросное масло. Купоросное масло, получаемое башенным способом, содержит 92,2% чистой кислоты, а купоросное масло, получаемое контактным методом, - 92,5% кислоты. Особо чистой можно назвать аккумуляторную кислоту, содержащую 92-92% кислоты. При выпаривании такой кислоты сухой остаток (примеси) должен составлять не более 0,003%. Вредное влияние на работу аккумуляторов оказывает примесь солей железа, при наличии которых аккумуляторы быстро разряжаются. Поэтому в аккумуляторной кислоте солей железа должно быть минимальное количество, считается, что не более 0,006%.

     Обычная башенная кислота содержит 75% чистой кислоты.

     Сернокислотная  промышленность выпускает так называемый олеум, используемый при производстве некоторых органических препаратов, взрывчатых веществ. Олеум представляет собой раствор серного ангидрида в серной кислоте. Сорта олеума различаются по концентрации серного ангидрида в серной кислоте. Для некоторых особых целей выпускают олеум, содержащий серного ангидрида до 60%. Так, кислота серная техническая и олеум технический (ГОСТ 2184-77) применяются в производстве различных солей, кислот, всевозможных органических продуктов, красителей, взрывчатых веществ, минеральных удобрений, в качестве водоотнимающего и осушающего средства, в процессах нейтрализации, травления и многих других. Эти продукты не горючи и относятся к веществам 2-го класса токсичности. 
 

Сырье для серной кислоты  и методы ее получения.  

     Исходными реагентами для получения серной кислоты могут быть элементная сера и серосодержащие соединения, из которых можно получить либо серу, либо диоксид серы.

     Традиционно основными источниками сырья  являются сера и железный (серный) колчедан. Около половины серной кислоты получают из серы, треть – из колчедана. Значительное место в сырьевом балансе занимают отходящие газы цветной металлургии, содержащие диоксид серы.

     В то же время отходящие газы –  наиболее дешевое сырье, низки оптовые  цены и на колчедан, наиболее же дорогостоящим сырьем является серы. Следовательно, для того чтобы производство серной кислоты из серы было экономически целесообразно, должна быть разработана схема, в которой стоимость ее переработки будет существенно ниже стоимости переработки колчедана  или отходящих газов.