2.5 Промышленные химические производства

2.5.1 Производство серной кислоты. Виды серосодержащего сырья и методы производства серной кислоты. Химическая и структурная схемы производства серной кислоты.

Получение сернистого газа из флотационного колчедана. Физико-химические основы обжига флотационного колчедана. Кинетика горения пирита. Очистка обжигового газа от пыли.

Очистка обжигового газа от примесей (специальная очистка). Окисление диоксида серы. Физико-химические основы каталитического окисления диоксида серы. Принципиальная схема контактного аппарата. Катализаторы процесса.

Абсорбция серного ангидрида. Контактное и абсорбционное отделения. Аппаратурное оформление процессов. Расходные коэффициенты на 1 тонну серной кислоты.

2.5.2 Синтез аммиака. Технология связанного азота. Современное состояние и перспективы развития азотной промышленности. Сырье в азотной промышленности. Технологический путь получения аммиака и азотной кислоты из углеводородного сырья. Методы фиксации азота.

Химические методы производства водорода и водородсодержащих газов. Газификация жидкого и твердого топлива.

Методы конверсии углеводородных газов. Физико-химические основы конверсии. Технологическая схема конверсии метана.

Конверсия окиси углерода. Методы очистки конвертируемого газа от окиси и двуокиси углерода.

Синтез аммиака. Общая характеристика сырья. Химическая и принципиальная схемы производства аммиака. Физико-химические основы синтеза аммиака

Технологические схемы производства аммиака. Агрегат синтеза аммиака при среднем давлении. Аппаратурное оформление. Режим работы. Регулирование процесса. Хранение и транспортирование аммиака.

2.5.3 Производство азотной кислоты. Химическая и структурная схема. Физико-химические основы контактного окисления аммиака. Окисление окиси азота. Абсорбция двуокиси азота и его димера.

Технологическая схема производства разбавленной азотной кислоты под давлением 8 атм. Аппаратурное оформление процесса.

Расходные коэффициенты для производства 60% азотной кислоты. Методы концентрирования азотной кислоты.

2.5.4 Технология соединений фосфора. Сырье фосфорной промышленности. Природные фосфаты на территории Казахстана. Значение соединений фосфора в народном хозяйстве.

Производство фосфорной кислоты. Сравнение экстракционного и экзотермического способов производства фосфорной кислоты. Технологические схемы экстракционного и экзотермического способов производства. Аппаратурное оформление.

3 Контрольные задания

3.1 Методика выбора варианта для выполнения задания

Вариант контрольной работы выбирается студентами по последним цифрам номера зачетной книжки с 1 по 21 вариант. Если последние цифры номера зачетной книжки больше 21, то вариант выбирается по сумме двух последних цифр. Например, последние цифры номера зачетной книжки 44, это соответствует 8 варианту контрольного задания.

3.2 Методические рекомендации по выполнению заданий с примерами

3.2.1 Технические показатели. Технико-экономический уровень химического производства определяется совокупностью технико-экономических показателей. К ним относят: расходные коэффициенты по сырью и энергии, выход готового продукта и степень превращения сырья, селективность процесса, производительность, интенсивность работы аппарата, качество продукции, производительность труда, себестоимость продукции.

3.2.1.1 Выход готового продукта. Определяется как отношение массы полученного продукта к массе сырья, затраченного на его производство. Для одностадийного процесса, протекающего по схеме , выход определяется по формуле (1)

(1)

Если в основе процесса лежит химическая реакция, описываемая конкретным уравнением, то для многостадийного процесса по схеме суммарный выход всего процесса равен произведению выходов каждой стадии (2)

(2)

3.2.1.2 Степень превращения (конверсии) сырья. Степенью превращения называется отношение массы сырья, вступившего в химическое превращение за время , к исходной массе его ( ). Степень превращения рассчитывается по формуле

, (3)

где - количество сырья, не вступившего в реакцию

превращения за время .

Выход продукта и степень превращения сырья выражаются в долях единицы или процентах.

3.2.1.3 Селективность - это отношение массы целевого продукта к общей массе продуктов, полученных в данном процессе, или к массе превращенного сырья за время . Селективность характеризует преобладание одного из направлений процесса, если превращение сырья приводит к образованию нескольких конечных продуктов.

Выход продукта, степень превращения сырья и селективность характеризуют глубину протекания химико-технологического процесса, его полноту и направленность в сторону образования целевого продукта.

3.2.1.4 Производительность. Производительностью называется количество целевого продукта или переработанного для его получения сырья в единицу времени. Производительность может быть отнесена к отдельному аппарату, технологической линии, цеху, предприятию в целом. Максимально возможная в данных условиях производительность называется мощностью. Производительность и мощность выражаются в кг/ч, т/ч, т/год и так далее в зависимости от масштабов производства.

3.2.1.5 Интенсивность. Интенсивностью аппарата называется его производительность, отнесенная к единице величины, характеризующей размеры рабочей части аппарата – его реакционного объема V или площади сечения S.

Интенсивность – это критерий эффективности работы аппарата. Она позволяет сравнивать по эффективности аппараты различной мощности. Выражается интенсивность, соответственно в кг/м³ и кг/м².

3.2.1.6 Качество продукции. Качеством продукции называется совокупность технических, эксплуатационных, экономических и других свойств, обуславливающих пригодность для производственных потребностей в соответствии с ее назначением.

3.2.1.7 Расходные коэффициенты. Расходными коэффициентами называется количество сырья или энергии каждого вида, затрачиваемое на производство единицы массы или объема готовой продукции. Единицы измерения расходных коэффициентов по энергии кВт∙ч/т, кВт∙ч/нм³, по сырью кг/кг, т/кг, т/т и так далее.

Для расчета расходных коэффициентов необходимо знать все стадии производства в результате которых происходит превращение исходного сырья в готовой продукт. Теоретические расходные коэффициенты учитывает стехиометрическое соотношение, по которому происходит превращение (по реакции). Практические расходные коэффициенты кроме стехиометрических соотношений учитывают производственные потери на всех стадиях процесса, а также возможность побочных реакций.

Расходные коэффициенты для одного и того же продукта зависят от состава исходного материала и могут сильно отличаться.