Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Пермский национальный исследовательский политехнический университет Химико-технологический факультет

Кафедра химической технологии топлива и углеродных материалов

Курсовой проект

«Получение сернистого ангидрида в производстве серной кислоты»

Выполнил: Борисов С.В.

группа ХТТУМ-10з

Проверил: доцент, К.Т.Н.

Федотова. О. А.

ПЕРМЬ 2015

Содержание

Введение 3

Производство серной кислоты 5

Материальный тепловой баланс печи для обжига колчедана 13

Система двойного контактирования и двойной абсорбции (ДК/ДА) 20

Заключение 22

Список литературы 23

ВВЕДЕНИЕ

Двуокись серы SO₂ — это бесцветный газ, в 2,3 раза тяжелее воздуха, с рез­ким запахом. Чистая (100% -ная) SO₂, при атмосферном давлении и — 10° С сжи­жается. При растворении S0₂ в воде образуется слабая и нестойкая сернистая кислота S0₂ + Н₂О H₂S0₃. Сырьем для производства двуокиси серы (а сле­довательно, и серной кислоты) может служить любое вещество, содержащее серу: как природные материалы, так и промышленные отходы. В природе сера встречается в основном в трех видах: 1) элементарная самородная сера, механи­чески смешанная с другими минералами; 2) сернистые металлы (сульфиды), такие, как пирит FeS₂, медный колчедан FeCuS₂, медный блеск Cu₂S, цинковая обманка ZnS, а также PbS, CoS, NiS и др ; 3) сульфаты: гипс CaS0₄-2H₂0, ангидрит CaS0₄, а также Na₂S0₄, MgS0₄ и др.

Свыше 40% серной кислоты производится из газа, полученного об­жигом серного колчедана, состоящего из минерала пирита и примесей. Чистый пи­рит FeS₂ содержит 53,5% S и 46,5% Fe. В серном колчедане содержание серы обычно колеблется от 35 до 50%, железа — от 30 до 40%, остальное составляют сульфи­ды цветных металлов, углекислые соли, песок, глина и др. Серный колчедан часто залегает в смеси с сульфидами цветных металлов, которые являются сырьем для производства меди, цинка, свин­ца, никеля, серебра и др. Для отделения сульфидов цветных металлов руду из­мельчают, разделяют флотацией на концентраты сульфидов цветных металлов и так называемые флотационные хвосты, которые состоят главным образом из пирита. Серный колчедан, содержащий мало цветных металлов, доставляется на заводы прямо после добычи в виде кусков различной величины. На сернокис­лотных заводах колчедан дробят на щековых и валковых дробилках, а затем обжигают для получения из него двуокиси серы.

При обжиге концентратов сульфидов меди, цинка и других цветных метал­лов на металлургических заводах тоже получается двуокись серы, которая используется для производства серной кислоты. Таким образом, производство цветных металлов из сернистых руд комбинируется с производством двуокиси серы. Свыше 25% серной кислоты получается из отходящих газов цветной метал­лургии. Значительная часть сернистых газов в цветной металлургии получается с содержанием S0₂ менее 3%. Для использования в производстве серной кислоты эти газы необходимо концентрировать. Однако на ряде заводов цветной металлур­гии концентрирование газов еще не производится и они выпускаются в атмосферу, настоящее время проектируется более полное использование сернистых газов цветной металлургии. Лучшим сырьем для производства двуокиси серы служит сера, которая выплавляется из природных пород, содержащих серу, а также по­лучается как побочный продукт в производстве меди, при очистке газов и т. п. Сера плавится при 113°С, легко воспламеняется и сгорает в простых по устройству печах. При сжигании серы в воздухе получается газ более высокой концентра­ции, чем при сжигании колчедана, с меньшим содержанием вредных примесей. Однако стоимость серы в несколько раз выше, чем колчедана, поэтому из нее вы­рабатывается лишь около 20% производимой серной кислоты в основном на заводах, удаленных от месторождений колчедана.

Каменный уголь всегда содержит около 1—3% серы. При сжиганни угля в топках сера сгорает и выделяется в виде S0₂ в атмосферу. Разработаны абсорб- ционно-десорбционные способы обезвреживания дымовых газов, при которых S0₂ извлекается из газа и может быть использована для производства серной кислоты. Однако себестоимость двуокиси серы, извлеченной из дымовых газов, в несколько раз выше, чем полученной обжигом колчедана, поэтому она используется лишь в ничтожной степени. Во всем мире выбрасывается в атмосферу двуокиси серы в 2 с лишним раза больше, чем используется в мировом производстве серной кислоты.- При коксовании каменного угля, а также при переработке нефти со­держащаяся в них сера частично переходит в газ в виде сероводорода. При очистке газа получают элементарную серу или газообразный сероводород, кото­рый сжигают, получая двуокись серы и из нее серную кислоту.

При травлении стали серная кислота превра­щается в сульфаты железа. При очистке нефтепродуктов остается кислый гудрон, содержащий серную кислоту. В ряде органических производств получается в виде отхода разбавленная серная кислота, сильно загрязненная органическими при­месями. Все эти и им подобные отходы производств, содержащие серную кислоту или ее соли, при нагревании в присутствии восстановителей дают двуокись серы, которую можно перерабатывать на серную кислоту. Рассмотрим производство двуокиси серы обжигом основного сырья — колчедана и затем сжиганием серы.