На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


курсовая работа Проект комплекса по переработке самородной серы

Информация:

Тип работы: курсовая работа. Добавлен: 28.10.2012. Сдан: 2011. Страниц: 11. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ 

ГОУ ВПО  «Омский государственный технический  университет» 

     Кафедра: “Химическая технология органических веществ” 

     Специальность: “Химическая технология и биотехнология” 
 
 
 
 

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ 

     на  тему: Проект комплекса по переработке самородной серы 

     по  дисциплине: Общая химическая технология 

        
Пояснительная записка
Шифр  проекта: КП-
Направление: 240100.62 «Химическая технология и биотехнология» 
 
 
 
 
 

                                                                Руководитель проекта                                                                 
                                                                                  Давидан Геннадий Михайлович 

                                                                                  ____________________________
                                                                                                                                                              (Подпись, дата)
                                                             Разработал студент
                                                      группы ХТ-418
                                                                           Белоусов Александр Евгеньевич 

                                                                                   ___________________________
                                                                                                                                                              (Подпись, дата) 
 
 
 
 
 
 

Омск 2011 
 

СОДЕРЖАНИЕ 
 

Задание…………………………………………..………….……….………………… 

Введение.………………………………………..………….……….…………………. 

     1. Аналитический обзор………..……………………………………………… 
 

     2. Материально-потоковый граф движения  продуктов переработки серы………………………………………..……………….………….......…………… 
 

     3.Расчетная  часть………………………………………...……………………… 
 

Вывод……………………….…………………………..………..…………………….. 
 

Библиографический список…………………………….…………………..……........ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Задание
      Исходные  данные. Из руды флотацией получают флотационный колчедан. Его обжигают в печах кипящего слоя (ПКС). Полученный печной газ разбавляют воздухом до заданного содержания оксида серы (IV). Приготовленный таким образом скорректированный по составу газ направляют на контактирование в реактор с неподвижным слоем катализатора по схеме двойного контактирования ДК-ДА и после последующей абсорбции полученного оксида серы (VI) получают серную кислоту.
      Требуется:
      - составить материально-потоковый граф движущихся в производстве продуктов.
        Рассчитать:
      - материальный баланс печи обжига колчедана и свести его в таблицу. В таблице указать массовые количества реагентов и их массовые доли в %. При расчете баланса принять выход оксида серы (IV), который указан в задании для всего процесса.
      - массу полученной серной кислоты;
      - степень обогащения при флотации  руды;
      - число необходимых печей ПКС  для обжига колчедана; 
      - расход воздуха на 1 т колчедана при получении печного газа и состав печного газа, считая обжиг полным;
      - число контактных аппаратов окисления  оксида серы (IV);
      - объем воздуха, добавляемый к  печному газу при его корректировке, и состав скорректированного газа;
      - состав газа, выходящего из контактного  аппарата.
      В табл. 1 приведены дополнительные данные для расчета. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Таблица 1
Показатели Размерность Вариант № 2
Массы руды т/г 2*105
Доля  серы в руде % масс. 39
Доля  серы в колчедане % масс. 49
Выход колчедана из руды % масс 61
Степень извлечения колчедана % масс. 89
Интенсивность печи ПКС по колчедану кг/м3·ч 39
Размер  печи ПКС:                              а) высота;
б) диаметр;
м  
8.5 3.75
Степень контакта: а) на первой ступени;
б) на второй ступени;
% масс.  
93 97
Концентрация  серной кислоты % масс. 93
Степень абсорбции оксида серы (VI) % масс. 99.7
Выход SO2 % масс. 94
Коэффициент избытка воздуха   1.5
Доля  SO2 газе % обьемн. 8
Размеры контактора: а) диаметр
б) высота катализаторных слоев:
- первого;
- второго;
- третьего;
- четвёртого;
м  
3.3 
0.35
0.47
0.45
0.55
Интенсивность катализатора по SO3 кг/м3·ч 380
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Введение
   Серная  кислота – наиболее сильная и  самая дешевая кислота. Среди  минеральных кислот, производимых химической промышленностью, серная кислота по объему производства и потребления  занимает первое место. 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*С) находится  в жидком состоянии. Она широко используется в производстве минеральных удобрений, различных солей и кислот, всевозможных органических продуктов, красителей, дымообразующих и взрывчатых веществ и т.д. Серная кислота находит разнообразное  применение в нефтяной, металлургической, металлообрабатывающей, текстильной, кожевенной и других отраслях промышленности, используется в качестве водоотталкивающего и осушающего средства, применяется  в процессах нейтрализации, травления  и т.д. Наиболее важные области применения серной кислоты отражены на схеме.

   Еще в XIII веке серную кислоту получали в незначительных количествах термическим разложением железного купороса FeSO4 , поэтому и сейчас один из сортов серной кислоты называется купоросным маслом, хотя уже давно серная кислота не производится из купороса.

   В настоящее время серная кислота  производится двумя способами: нитрозным, существующим более 200 лет, и контактным, освоенным в промышленности в  конце ХIХ и начале ХХ века. Контактный способ вытесняет нитрозный (башенный). Первой стадией сернокислотного производства по любому методу является получение диоксида серы при сжигании сернистого сырья. После очистки диоксида серы (особенно в контактном методе) ее окисляют до триоксида серы, который соединяют с водой с получением серной кислоты. Окисление SO2 в SO3 в обычных условиях протекает крайне медленно. Для ускорения процесса применяют катализаторы.
   В настоящее время контактным методом  получают концентрированную серную кислоту, олеум и 100% серный ангидрид.
   Одновременно  с увеличением объема производства серной кислоты расширяется ассортимент  продукции сернокислотных заводов, организуется выпуск особо чистой кислоты, 100% SO2, высококачественного олеума и кислоты, а также увеличивается производство новых продуктов на основе SO2. Кроме олеума, концентрированной серной кислоты и аккумуляторной кислоты, отечественные заводы выпускают также более чистую контактную кислоту улучшенного качества (для производства искусственного волокна, титановых белил и др.), чистый олеум, химически чистую и реактивную серную кислоту.
   За  последние годы в процессе производства серной кислоты внесены существенные улучшения. Широко применяется обжиг  колчедана в кипящем слое и  сжигание серы в циклонной печи, значительно увеличивается использование  тепла, выделяющегося при обжиге сырья, и на других стадиях производства серной кислоты. Непрерывно повышается производительность башенных сернокислотных систем в результате поддержания  оптимального технологического режима, разработанного на основе исследований; интенсивность башенных систем достигает 250 кг/м3 в сутки. Освоен контактно-башенный процесс производства серной кислоты, при котором расход HNO3 составляет 6 – 7 кг на 1 тонну H2SO4.
   В контактном методе производства серной кислоты окисление диоксида серы в триоксид осуществляется на твердых контактных массах. Благодаря усовершенствованию контактного способа производства, себестоимость более чистой и высококонцентрированной контактной серной кислоты лишь незначительно выше, чем башенной. В настоящее время свыше 90% всей кислоты производится контактным способом.
   В качестве катализаторов контактного  процесса теперь применяется термически стойкая ванадиевая контактная масса (в виде гранул и колец) с пониженной температурой зажигания. Проведены  работы по освоению процесса окисления  SO2 в кипящем слое катализатора. Важным усовершенствованием является двойное контактирование, при котором обеспечивается высокая степень окисления SO2 на катализаторе (до 99,8%) и потому исключается необходимость в дополнительной санитарной очистке отходящих газов.
   Внедряется  процесс конденсации H2SO4, заменяющий абсорбцию серного ангидрида.
   Также для производства серной кислоты  используют ангидрид или безводный  сульфат кальция CaSO4, гипс или двуводную соль CaSO4*2H2O и фосфогипс, представляющий собой отход производства концентрированных фосфорных удобрений (смесь гипса, соединений фтора, окислов фосфора, SO2 и других примесей).
   В нитрозном  способе катализатором служат оксиды азота. Окисление SO2 происходит в основном в жидкой фазе и осуществляется в башнях с насадкой. Поэтому нитрозный способ по аппаратурному признаку называют башенным. Сущность нитрозного метода состоит в том, что обжиговый газ обрабатывается серной кислотой, в которой растворены окислы азота. Сернистый ангидрид обжигового газа поглощается нитрозой, и затем окисляется окислами азота по реакции: SO2 + N2O3 + H2O = H2SO4 + 2NO. Образующийся NO плохо растворим в нитрозе и выделяется, а затем частично окисляется кислородом до NO2. Смесь NO и NO2 вновь поглощается H2SO4. 

   Промышленность  выпускает три вида товарной серной кислоты:
   Башенная  кислота:   С=75%, tкрист= -29,5*С
   Контактная  кислота: С=92,5%, tкрист= -22,0*С
   Олеум:                       С=20% своб. SO3, tкрист= +2*С 
 
 
 
 

 
 
 

    Аналитический обзор
   Традиционно основными источниками сырья  являются сера и железный (серный) колчедан. Около половины серной кислоты в  СССР получали из серы, треть – из колчедана. Значительное место в  сырьевом балансе занимают отходящие  газы цветной металлургии, содержащие диоксид серы.
   В целях защиты окружающей среды во всем мире принимаются меры по использованию  отходов промышленности, содержащих серу. В атмосферу с отходящими газами тепловых электростанций и металлургических заводов выбрасывается диоксида серы значительно больше, чем употребляется  для производства серной кислоты. Из-за низкой концентрации SO2 в таких отходящих газах их переработка пока еще не всегда осуществима.
   В то же время отходящие газы –  наиболее дешевое сырье, низки оптовые  цены и на колчедан, наиболее же дорогостоящим  сырьем является сера. 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. 

        Концентрация    Температура кристаллизации, *С
   Башенная  кислота    75%    -29*C
   Контактная  кислота    92,5%    -22*C
   Олеум    20% своб.SO3    +2*C
   Серная  кислота и вода образуют азеотропную  смесь состава 98,3% H2SO4 и 1,7% H2O с максимальной температурой кипения (336,5*С). Состав находящихся в равновесии жидкой и паровой фаз для кислоты азеотропной концентрации одинаков; у более разбавленных растворов кислоты в паровой фазе преобладают пары воды, в паровой фазе над олеумом высока равновесная концентрация SO3.
   Серная  кислота весьма активна. Она растворяет оксиды металлов и большинство чистых металлов, вытесняет при повышенной температуре все другие кислоты  из солей. Особенно жадно серная кислота  соединяется с водой благодаря  способности давать гидраты. Она  отнимает воду у других кислот, от кристаллогидратов  солей и даже кислородных производных  углеводородов, которые содержат не воду как таковую, а водород и  кислород в сочетании Н:О=2. Дерево и другие растительные и животные ткани, содержащие целлюлозу (С6Н10О5), крахмал и сахар, разрушаются в концентрированной серной кислоте; вода связывается с кислотой и от ткани остается лишь мелкодисперсный углерод. В разбавленной кислоте целлюлоза и крахмал распадаются с образованием сахаров. При попадании на кожу человека концентрированная серная кислота вызывает ожоги.
 

   
   Характеристика  целевого продукта.
Серная  кислота может существовать как  самостоятельное химическое соединение H2SO4, а также в виде соединений с водой H2SO4*2H2O, H2SO4*H2O, H2SO4*4H2O и с триоксидом серы H2SO4*SO3, H2SO4*2SO3.
   В технике серной кислотой называют и  безводную H2SO4 и ее водные растворы (по сути дела, это смесь H2O, SO2 и соединений   H2SO4 *nH2O) и растворы триоксида серы в безводной H2SO4 – олеум (смесь H2SOи соединений  H2SO4*nSO3).
   Безводная серная кислота – тяжелая маслянистая  бесцветная жидкость, смешивающаяся  с водой и триоксидом серы в любом соотношении. Физические свойства серной кислоты, такие, как плотность, температура кристаллизации, температура кипения, зависят от ее состава.
   Безводная 100%-ная кислота имеет сравнительно высокую температуру кристаллизации 10,7 *С. Чтобы уменьшить возможность замерзания товарного продукта при перевозке и хранении, концентрацию технической серной кислоты выбирают такой, чтобы она имела достаточно низкую температуру кристаллизации. Промышленность выпускает три вида товарной серной кислоты.

Химическая  схема процесса

1. Обжиг колчедана
Процесс горения  колчедана складывается из стадий:
- термического разложения . Процесс описывается уравнением 

(1) 

- горения серы. Процесс можно описать уравнением реакции 

(2) 

- окисления , которое суммарно может быть описано уравнениями: 

(3) 

Окончательно  горение колчедана представляют общими уравнениями:
- при образовании окиси железа процесс описывается уравнением реакции
(4) 

- при образовании процесс описывается уравнением реакции 

(5) 

Реакция горения  колчедана простая, необратимая, число  фаз – 2, реакция гетерогенная, некаталитическая, экзотермическая, тепловой эффект высокий.  
 

Скорость реакции  заметна при t = 400 . Если t не отводить, то t начнет повышаться, что может привести к спеканию частиц. Поэтому оптимальная температура t = 800 . Для повышения скорости необходимо увеличивать концентрацию кислорода, для этого используется воздух, обогащенный кислородом. Пористость слоя оксида железа такова, что реакция может дойти до конца. Уменьшение размеров частиц при обжиге благоприятно влияет на скорость реакции, но если частицы очень малы, то слой становится плотным и кислороду трудно проникать в сферу реакции, скорость реакции будет падать. Поэтому обжиг целесообразно вести в «кипящем» слое.
При окислении  сульфида образуется пленка оксидов  железа, и дальнейшее выгорание серы лимитируется обычно скоростью диффузии кислорода воздуха к неокисленному ядру FeS и обратной диффузией диоксида серы из глубины частицы. Именно этот процесс внутренней диффузии и лимитирует общую скорость обжига колчедана. До 5% всей серы колчедана переходит в газ в виде . Триоксид серы получается вследствие окисления при каталитическом действии огарка, а также за счет разложения сульфатов, которые могут содержаться в колчедане или образуются при окислении пирита. [7] При высоких температурах выходящего из печи огарка и при малом избытке кислорода, например в печах кипящего слоя, суммарный процесс обжига пирита характеризуется уравнением 

(6) 

При обжиге окисляются также сульфиды других металлов, содержащихся в колчедане, разлагаются карбонаты, в газовую фазу из сырья поступают также и вся влага колчедана. Оксиды железа, сульфаты и оксиды других металлов, кварц и алюмосиликаты, а также неокисленный FeS составляют огарок. В огарке остается от 0,5 до 2% серы.
Продуктом обжига является сернистый газ, состоящий  из диоксида серы, кислорода, азота и примесей.
Выходящие из печей  обжига колчедана газы содержат от десяти до пятнадцати процентов (об.) и примерно 0,5% (об.) . Сера выгорает из колчедана не полностью и в огарке остается небольшое количество неразложившегося колчедана. В огарок переходят также сопровождающие колчедан примеси ( и др.). [7]
Газ, полученный обжигом колчедана, подвергают тонкой очистке от вредных примесей – соединений мышьяка, селена, тумана серной кислоты и остатков огарковой пыли. Вначале газ очищают от механических примесей в циклонах и электрофильтрах, а затем в процессе тонкой очистки газ охлаждают, увлажняют и пропускают через мокрые электрофильтры, где улавливают частички мышьяково-сернокислотного тумана.
Из последнего мокрого электрофильтра газ поступает  в сушильные башни, затем, пройдя брызгоуловители, поступает в турбокомпрессор.
Содержание влаги  в обжиговом газе зависит от влажности  колчедана и воздуха, подаваемого на обжиг.
Обычно принимают, что из промывного отделения газ  выход насыщенным водяным паром  при температуре, средней между  температурой орошающей кислоты  и выходящего газа.
Окисления сернистого газа 
 

Процесс описывается уравнением реакции 

(7) 

Реакция простая, обратимая, гетерогенно – каталитическая, экзотермическая, с неблагоприятным смещением равновесия.
При повышении  t равновесие смещается в сторону исходных веществ. При t = 400 равновесие практически полностью смещено в сторону продукта.
При повышении  давления равновесие смещается в  сторону продукта, т.к. реакция протекает с уменьшением объема.
Повышение концентрации исходных веществ смещает равновесие в сторону образования .
Поэтому обжиговый  газ перед окислением дополнительно  насыщают воздухом и доводят газовую смесь до следующего состава: 7 % , 11 % и 82 % N.
Катализаторы: опытными данными подтверждено, что реакция  протекает с достаточной скоростью на платине при t = 350 , на при t = 550 , на при t = 400 – 450 [2]. Оксид ванадия легко отщепляет кислород , сорбируется на катализаторе, окисляется кислородом. Получившейся легко десорбируется.
Для увеличения скорости имеет значение размер частиц катализатора. При
t = 400 скорость реакции ничтожно мала, поэтому требуется увеличение температуры.
Оптимальные условия: нагреть до 620 – 670 , а затем доводить до 400 – 450 , катализатор , атмосферное давление, необходим отвод тепла.
В современных  контактных аппаратах с целью  приближения температуры к оптимальной, газовая смесь проходит последовательно  несколько слоев контактной массы, между которыми в специальных  теплообменниках газ охлаждается. Используют и аппараты, в которых после контакта в отдельных слоях газ охлаждается вводимым холодным воздухом или печным газом.
Контактное окисление  диоксида серы является типичным примером гетерогенного окислительного экзотермического катализа.
Поглощение серного  ангидрида и образование 
Процесс описывается  уравнением реакции 

(8) 

Последней стадией  процесса производства серной кислоты  контактным методом является извлечение триоксида серы из газовой смеси и превращение его в серную кислоту. В зависимости от того, подвергается газ осушки перед контактным аппаратом или нет, механизм процесса выделении различен. В первом случае он абсорбируется серной кислотой, во втором происходит конденсация серной кислоты.
Реакция (3.2.8) гетерогенная, экзотермическая, простая, при повышении  температуры обратима.
В зависимости  от количественного соотношения  воды и  получают серную кислоту различной концентрации. При n > 1 образуется олеум, при n = 1 – моногидрид  

(100% серная кислота), а при n < 1 – водный раствор серной кислоты, т.е. разбавленная серная кислота.
Осуществление данной реакции наряду с водой имеет недостатки: реагирует не только с водой, но и с водяным паром, находящимся над ней. Температура конденсации высока, поэтому образующейся пар немедленно превращается в мельчайшие капли (образуется туман ). Для реакции используется 98 %
Серный ангидрид абсорбируется в двух аппаратах  – олеумном и моногидратном абсорберах. В первом поглощается до 70% серного ангидрида, а окончательно он улавливается в моногидратном абсорбере. Таким путем удается достичь весьма полной абсорбции и одновременно получить в качестве продукта олеум. За счет циркуляции кислот между моногидратным и олеумным абсорберами вся продукция из контактной системы выводится в виде олеума. Воду, необходимую для образования продукта, добавляют в сборник моногидратного абсорбера. Ее вводят обычно в моногидратный абсорбер в составе сушильной кислоты.
Весьма важно  соблюдать температурный режим  процесса. При определенной температуре поглощение прекращается. Например, для обеспечения выпуска продукции в виде двадцати процентного олеума при переработке газа, содержащего семь процентов (об.) , необходимо, чтобы температура в абсорбере была не выше 70
 

Материально-потоковый  граф движения продуктов  переработки серы

 
 
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     

    Расчетная часть
 
    Найти массу  флотационного колчедана:
    А) Масса колчедана в руде: 

    Б) Масса колчедана извлекается из руды флотацией: 
     

    Найти массу  серы:
    А) Масса серы в руде: 

    Б) Масса серы в колчедане: 

    В) Масса пирита в колчедане
    и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.