Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный университет тонких химических технологий имени М.В.Ломоносова.
Кафедра Общей химической техологии
курсовая работа
по дисциплине «Общая химическая технология»
на тему: «Производство серной кислоты »
Проверил : Шварц
Выполнил: студент гр ЭС-53
Мальцев К.В.
Москва 2012
Оглавление
Введение 3
Исходное сырье 5
Сера 5
Серный колчедан 6
Отходящие газы 6
Характеристика целевого продукта. 7
Физико-химическое обоснование основных процессов производства целевого продукта и экологической безопасности производства. 11
Описание технологической схемы процесса. 17
Операторная схема 20
Структурная блок-схема 20
Соблюдение технологических принципов. 21
ООО «Балаковские минеральные удобрения» 24
Список литературы: 26
Введение
Задачей данной курсовой работы является анализ (качественный и количественный) технологии производства серной кислоты из элементарной серы. Необходимо провести возможную оптимизацию процесса с учетом анализа действующих систем, для этого нужно составить материальный баланс, который поможет оценить степень совершенства производства. При расчете балансов будут использованы 2 группы методов: дифференциальный и интегральный. На основе материального баланса определяется ряд важнейшие техно-экономические показатели. Базисом расчета будет являться количество целевого продукта, в данном случае – 2000 кг H2SO4.
Серная кислота по объемам производства и применения занимает одно из первых мест среди химических веществ. Она применяется во многих отраслях промышленности для получения широкого ассортимента важнейших продуктов. Объем производства серной кислоты в любой стране может рассматриваться как показатель, который в определенной мере отражает уровень промышленного развития страны.
Серную кислоту применяют в производстве минеральных удобрений, как электролит в свинцовых аккумуляторах, для получения различных минеральных кислот и солей, химических волокон, красителей, дымообразующих веществ и взрывчатых веществ, в нефтяной, металлообрабатывающей, текстильной, кожевенной и др. отраслях промышленности.
Серная кислота не дымит, в концентрированном виде не разрушает черные металлы, в то же время является одной из самых сильных кислот, в широком диапазоне температур (от –40…-20 до 260-336,5 ᵒС) находится в жидком состоянии.
Области применения серной кислоты, более наглядно, можно рассмотреть на рис.1
О важном месте серной кислоты в мировой экономике говорит тот факт, что за четверть столетия ее производство выросло более чем в три раза и в настоящее время составляет более 200 млн. тонн в год.
Исходное сырье
Исходными реагентами для получения серной кислоты могут быть элементная сера и серосодержащие соединения, из которых можно получить либо серу, либо диоксид серы. Такими соединениями являются сульфиды железа, сульфиды цветных металлов (меди, цинка и др.), сульфаты, сероводород и другие сернистые соединения. Природные залежи самородной серы сравнительно невелики. Общее содержание серы в земной коре составляет 0,1 %.
Традиционно основными источниками сырья являются сера и железный (серный) колчедан. Значительное место в сырьевом балансе занимают отходящие газы цветной металлургии, содержащие диоксид серы. В атмосферу с отходящими газами тепловых электростанций и металлургических заводов выбрасывается значительно больше SО2, чем употребляется для производства серной кислоты, но его переработка не всегда осуществима.
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.
Сера
Элементарную серу получают из самородных руд, а также из газов, содержащих диоксид серы или сероводород (газовая сера). Элементарная сера – один из лучших видов сырья для производства серной кислоты. При ее сжигании образуется газ с большим содержанием SO2 и кислорода, не остается огарка, удаление которого связано с большими затратами.
Получение серы из самородных руд. Месторождения самородных серных руд встречаются в виде залежей осадочного или вулканического происхождения и в шляпах соляных куполов. В таких рудах содержится от 15 до 30 % серы.
Многие самородные серные руды, содержащие 20 % серы и более, можно непосредственно подвергать обжигу и получать SO2. Однако обычно серные руды не обжигают, а выплавляют из них серу в печах, в автоклавах или непосредственно в подземных залежах.
Получение газовой серы. Газовую серу извлекают из отходящих газов цветной металлургии, газов нефтепереработки, попутных нефтяных и природных газов. В газовой сере, получаемой из газов цветной металлургии, содержится большое количество мышьяка и других вредных примесей, поэтому SO2, образующийся при сжигании газовой серы, следует тщательно очищать перед подачей его на катализатор в производстве контактной серной кислоты.
Большое количество газовой серы получают из сероводорода, удаляемого в процессах очистки горючих и технологических газов. Этот сероводород используется для производства серной кислоты методом мокрого катализа или перерабатывается в элементарную серу.