ОХТ МУ Серная кислота

де mприб. і mвитр. – маси прибуткової і витратної частин МБ, відповідно. Для контактного відділення лабораторної установки РМБ має вигляд:

частині МБ, відповідно.

Критерієм правильності складання матеріального балансу є однаковість мас його прибуткової і витратної частин.

При складанні матеріального балансу контактного відділення використовуються дані з табл. 8.2 і 8.3.

Матеріальний баланс оформляється в табличній формі (табл. 8.6).

8.4.1. Складання прибуткової частини матеріального балансу

Масу SO2 в прибутку розраховують як суму маси SO2, який поглинувся в абсорберах з розчином йоду 6 (табл. 8.2) і маси SO2, який окислився до SO3 (табл. 8.3) за формулою, г:

Так як у схемі лабораторної установки не передбачений пристрій для вимірювання кількості повітря, що подається в процес, коефіцієнт надлишку кисню приймається рівним 1,2 від загальної теоретичної потреби. Так як кисень витрачається на спалювання наважки колчедану та окислення SO2, з урахуванням коефіцієнта надлишку повітря, масу кисню в прибутку розраховують за формулою, г:

ся на спалювання наважки колчедану, г; MO2 − молярна маса О2, г/моль.

Масу кисню, що витратився на спалювання колчедану, розраховують за формулою, г:

Масу N2 в прибутку, з огляду на визначену масу кисню і відомий склад повітря, визначають за формулою, г:

20

де g N2 і gO2 − масовий вміст азоту і кисню в повітрі (76,7% і 23,3% відповідно).

8.4.2. Складання витратної частини матеріального балансу

Маса SO3 у витратах розрахована раніше − див. табл. 8.3.

Маса SO2 у витратах розрахована раніше − див. табл. 8.2.

Масу O2 у витратах розраховують як різницю між масою кисню, що надійшов до контактного відділення і масою кисню, що витратився на окислення SO2. З урахуванням (8.18) цю масу обчислюють за формулою, г

Так як з N2 в даному процесі не відбувається ніяких хімічних перетворень, то маса азоту у витратній частині матеріального балансу буде дорівнювати його масі в прибутковій частині.

Після складання матеріального балансу розраховують так названу його нев’язку, %:

Нев’язка матеріального балансу, %:

21

8.5. Складання матеріального балансу лабораторної установки

Для лабораторної роботи в цілому РМБ має вигляд:

кислоти до та після досліду, відповідно; mпов. − маса повітря, що подавалося в

і SO3.

При складанні матеріального балансу лабораторної установки використовуються дані з табл. 7.1 і 8.1–8.6.

Матеріальний баланс оформляється в табличній формі (табл. 8.7).

8.5.1. Складання прибуткової частини матеріального балансу

Маса FeS2 в сірчаному колчедані розрахована раніше за формулою (8.3). Масу домішок в сірчаному колчедані розраховують за формулою, г:

Склад розчину сірчаної кислоти для поглинання SO3 до досліду визначають за даними табл. 7.1 і 8.3.

Масу H2SO4 в розчині кислоти розраховують за формулою, г:

розчину кислоти до досліду, г.

Масу H2O в розчині сірчаної кислоти до досліду розраховують за формулою, г:

Масу O2 в повітрі, що подається в процес, розраховують за формулою, аналогічною (8.16) без віднімання маси кисню, що витрачається на спалювання наважки колчедану, г:

22

Маса N2 у складі повітря розрахована раніше – див. табл. 8.6.

8.5.2. Складання витратної частини матеріального балансу

Склад сірчаної кислоти після досліду розраховують за формулами, аналогічними (8.25) і (8.26), з використанням відповідних даних табл. 8.3 і 8.5.

Маси SO2, O2, N2 у витратах розраховані раніше (див. табл. 8.6). Маса недогарка розрахована раніше (див. табл. 8.4).

Масу втрат з невловленими SO2 і SO3 розраховують як різницю між загальною масою прибуткової частини балансу і сумою мас всіх вище розрахованих статей витратної його частини.

Таблиця 8.7

Матеріальний баланс лабораторної установки виробництва H2SO4 контактним методом

9. ВИМОГИ ДО УПОРЯДКУВАННЯ ЗВІТУ

Звіт про роботу повинен бути написаний охайно і грамотно, містити дані усіх вимірів, розрахунки, схему лабораторної установки.

Рекомендований план звіту:

–мета роботи;

–стислий опис фізико-хімічних основ отримання сірчаної кислоти контактним методом з сірчаного колчедану і сірководню (отримання та окислення SO2, абсорбція SO3);

–стислий опис лабораторної експериментальної установки;

23

–порядок проведення роботи;

–методики і результати аналізів (визначення початкової концентрації сірчаної кислоти та кількість залишкового йоду);

–розрахунки по роботі (визначення кількості 0,5 н. розчину йоду для аб-

сорбції SO2, що не окислився на каталізаторі, визначення фактичної кількості SO2, поглинутого 0,5 н. розчином йоду, визначення фактичного ступеня контактування, коефіцієнта використання сірки сировини, кінцевої концентрації сірчаної кислоти й та ін.);

–усі експериментальні дані і результати розрахунків повинні бути оформлені у вигляді відповідних таблиць;

–матеріальний баланс контактного вузла окислення SO2;

–матеріальний баланс процесу отримання сірчаної кислоти;

–висновки по роботі.

10.ПЕРЕЛІК ПИТАНЬ ДО ЗАХИСТУ ЛАБОРАТОРНОЇ РОБОТИ

1.Властивості сірчаної кислоти, області її застосування.

2.Сировина для виробництва H2SО4.

3.Хімічні схеми виробництва H2SО4 з сірчаного колчедану та H2S.

4.Технологічні схеми виробництва H2SО4 з сірчаного колчедану та H2S.

5.Укажіть хімічні реактори на технологічних схемах виробництва H2SO4 з сірчаного колчедану і H2S.

6.Типи реакторів для випалу колчедану у виробництві H2SО4.

7.На вибір викладача вкажіть тип ХТП за характером хімічного перетворення

та за фазовим станом реагентів: випал колчедану, окислення SО2 до SО3, абсорбція SО3.

8.Дайте визначення ступеня перетворення ХА (наведіть приклад з лабораторної роботи).

9.Дайте визначення виходу продукту ФR (наведіть приклад з лабораторної роботи).

10.Дайте визначення видатковим коефіцієнтам ХТП (наведіть приклади з лабораторної роботи).

11.Наведіть і обґрунтуйте параметри технологічного режиму у запропонованій викладачем частині лабораторної установки.

12.Для зазначеної викладачем стадії виробництва поясніть вплив на ХА*: зміни температури, зміни тиску, зміни концентрації другого реагенту, зміни концентрації продуктів реакції.

13.Чим може лімітуватись загальна швидкість гетерогенного ХТП випалу колчедану?

14.Пояснити механізм утворення ЛОТ в процесі окислення SО2 до SО3.

15.Особливості кінетики гетерогенного ХТП на прикладі випалу колчедану.

16.Загальний вид рівняння швидкості процесу випалу колчедану, способи її підвищення.

17.Вкажіть послідовність стадій протікання процесу випалу колчедану.

24

18.Вкажіть послідовність стадій протікання процесу окислення SО2 до SО3.

19.Поясніть суть каталізу на прикладі процесу окислення SО2 до SО3.

20.Що таке активність каталізатора, контактні отрути, температура запалювання каталізатора?

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1.Амелин А.Г. Технология серной кислоты. – М.: Химия, 1983. – 360 с.

2.Васильев Б.Т., Отвагина М.М. Технология серной кислоты. – М.: Химия, 1985. – 384 с.

3.Клюшенкова М.И., Николайкина Н.Е. Оборудование контактного отделения производства серной кислоты /Под ред. О.С. Чехова – М.: Изд-во МИХМ, 1989. – 79 с.

4.Кутепов А.М. и др. Общая химическая технология. – М.: Высш. шк., 1990. – 520 с.

5.Бесков В.С., Сафронов В.С. Общая химическая технология и основы промышленной экологии. – М.: Химия, 1999. – 470 с.

25

26