Tehnološka šema za proizvodnju sumporne kiseline kontaktnom metodom po metodi "DK - DA"

Da bi se ispunili sanitarni standardi za velika postrojenja za proizvodnju sumporne kiseline, potrebno je postići oksidacijsko stanje od 99,5%. Ovaj stepen se postiže na sistemima koji rade po šemi koja se zove "dvostruki kontakt - dvostruka apsorpcija" - DC - DA. Njegova suština leži u činjenici da je u prvoj fazi kontaktiranja stepen konverzije oko 90%. Pre nego što se gas pošalje u drugu fazu kontakta, glavna količina SO3 se apsorbuje iz gasa u apsorberu, koji, u skladu sa Le Chatelierovim principom, pomera oksidacionu ravnotežu prema produktu reakcije - sumpor trioksidu i stepenu konverzija preostalog dioksida dostiže 0,95 - 0,97. Ukupan stepen konverzije je 99,5 - 99,7%, a sadržaj SO2 u izduvnim gasovima je sveden na sanitarni standard.

Prema shemi (vidi dodatke), plin za pečenje nakon grubog čišćenja od prašine u suhim elektrofilterima na temperaturi od oko 300°C ulazi na fino čišćenje u šuplji toranj za pranje, koji se navodnjava hladnom 75% sumpornom kiselinom. Kada se gas ohladi, sumpor trioksid prisutan u maloj količini i vodena para kondenzuju se u obliku sitnih kapljica. Oksidi arsena se rastvaraju u ovim kapima i stvara se maglica sumporne kiseline i arsena, koja je delimično zarobljena u kule 1 i 2, ispunjena pakovanjem keramičkih Rašigovih prstenova. U istim tornjevima istovremeno se zarobljavaju ostaci prašine, selen i druge nečistoće. Pri tome se proizvodi kontaminirana sumporna kiselina (oko 8% ukupne proizvodnje), koja se izdaje kao nestandardni proizvodi. Završno prečišćavanje gasa od magle sumporne kiseline i arsena vrši se u vlažnim elektrofilterima 3. Priprema gasa za oksidaciju završava se sušenjem od vodene pare sa vitriolom u tornjevima sa pakovanjem 4. Veliki broj opreme i gasa kanali stvaraju otpor u sistemu do 2*10-2 MPa, pa se za transport gasa iza sekcije za sušenje ugrađuje turbokompresor 5 koji usisava gasove iz sekcije peći kroz sistem za prečišćavanje i sušenje gasa i pumpa ih u kontakt odeljak prodavnice.

Kontaktni deo se sastoji od cevastih izmenjivača toplote 6 za zagrevanje reakcionih gasova i hlađenja kontaktiranog gasa i kontaktnog aparata 7. Gas ohlađen nakon kontaktnog aparata ulazi u apsorpcioni deo radionice.

Apsorpcija sumpor trioksida prema jednadžbi reakcije

SO3 + H2O > H2SO4 + 92000 J

izvode se u tornjevima punim koncentrovane sumporne kiseline. Ako se apsorpcija vrši vodom ili razrijeđenom sumpornom kiselinom, tada preko apsorbenta, zbog visoke elastičnosti vodene pare, dolazi do interakcije SO3 i H2O u plinovitoj fazi sa stvaranjem sitnih kapljica magle sumporne kiseline, koja se veoma teško uhvatiti.

Najbolja po kapacitetu apsorpcije je 98,3% sumporna kiselina, koju karakteriše zanemarljiv pritisak pare H2O i SO3. Apsorpcioni tornjevi 8 i 9 se navodnjavaju takvom kiselinom, čime se kao proizvod dobija H2SO4 monohidrat. Ako je potrebno nabaviti oleum, tada se ugrađuju dva tornja u nizu, a monohidrat dobijen u jednom tornju se koncentriše u oleum u drugom.

Hlađenje kiseline zagrijane tokom apsorpcije vrši se u hladnjačama za kiselinu 11. Dalje, iz prijemnih kolektora 12, kiselina se pumpama 13 napaja za navodnjavanje stubova i djelimično se ispumpava u skladište gotovih proizvoda.

Naseobinski dio

Izrada materijalnog bilansa

4 FeS2 + 11 O2 = 2 Fe2O3 + 8 SO2

Računamo za 1 tonu sumpornog pirita

2 SO2 + O2 > 2 SO3 SO3 + H2O > H2SO4

jedan). Izračunavamo masu vode u 1 toni sumpornog pirita:

Suvi pirit: 1000 - 46 = 954 (kg)

2). Izračunavamo količinu vazduha koja je potrebna za sagorevanje pirita:

a). Određujemo sadržaj sumpora u suhim piritima:

b). Računamo prinos pepela po 1 toni suvog pirita:

160 je stehiometrijska količina pepela dobijena iz stehiometrijske količine pirita.

in). Izračunavamo procenat spaljenog sumpora:

G). Izračunavamo zapreminu vazduha po 1 toni suvog pirita:

gdje su 700 i 7 koeficijenti izvedeni iz stehiometrijskih jednačina za sagorijevanje pirita;

m je stehiometrijski omjer broja molekula kisika i broja molekula sumpor-dioksida.

Ne uzimamo u obzir potrošnju zraka za oksidaciju SO2 u SO3, jer je greška manja od 1%.

e). Računamo potrošnju zraka po 1 toni vlažnog pirita:

3). Izračunavamo zapreminu i masu kiseonika i azota koji dolaze iz vazduha. Pretpostavljamo da vazduh sadrži 21% kiseonika i 79% azota:

1 mol = 22,4 l;

Slično, nalazimo dušik:

Izračunavamo količinu vlage koja se dovodi sa vazduhom, uz pretpostavku da vazduh ulazi na temperaturi od 20°C i da je stepen zasićenosti vlagom 0,5 (u = 0,5).

Prema priručniku, sa ovim parametrima sadržaj vodene pare u vazduhu je:

Izračunajte količinu vlage dovedene sa zrakom u peć:

jedan). Izračunavamo masu rezultirajućeg pepela po 1 toni vlažnog pirita:

2). Izračunavamo količinu stvorenog plina za suvo pečenje:

Ovo je gas koji izlazi iz peći nakon pečenja.

3). Izračunavamo sadržaj glavnih komponenti u gasu:

Količina komponente koja ne reaguje

4). Izračunavamo ukupnu količinu vlage koja dolazi iz pirita i zraka:

5). Izračunavamo zapreminu i masu komponenti suvog pećnog gasa:

Izrađujemo materijalni bilans pečenja 1 tone vlažnog pirita

FeS2 (suhi)			Fe2O3 (pegla)
H2O sa piritima			Gas za pečenje
suvi vazduh
H2O (sa vazduhom)

Produktivnost je 350t/dan

FeS2 (suhi)			Fe2O3 (pegla)
H2O sa piritima			Gas za pečenje
suvi vazduh
H2O (sa vazduhom)

Neslaganje ravnoteže težine:

Sastavljanje toplotnog bilansa peći za pečenje sumpornog pirita

Unos topline:

jedan). Toplota koja se isporučuje suhim piritima:

• 2). Zagrijati suhim zrakom:
• 3). Toplota opskrbljena piritnom vlagom:

4). Toplota dovedena vlagom zraka:

• 5). Toplotni efekat reakcije sagorevanja pirita:
• 4 FeS2 + 11 O2 = 2 Fe2O3 + 8 SO2 + 13320 * CS sagorijeva.
• 13320 * CS izgaranje - količina topline koja se oslobađa tokom sagorijevanja 1 kg suhih sirovina, uzimajući u obzir izgorjeli sumpor.

Potrošnja toplote:

jedan). Sa pepelom

Mora se uzeti u obzir da samo 10% šljunka napušta fluidizovani sloj na temperaturi od 748°C, a 90% pegla se odnosi gasom na temperaturi od 835°C.

Sogarka \u003d 0,84 kJ / kg * st

• 2). Sa gasom za paljenje:
• 3). Gubitak topline:

uzeto jednakim 3% uložene toplote

4). Izračunajte količinu toplote koja će otići

a) za zagrijavanje vode u piritima na temperaturu od 24 do 100 °C

b) da ispari ovu vodu i zagreje paru sa 100°C na 835°C

c) za zagrevanje vodene pare koja ulazi u peć sa vazduhom od 24 do 835 °C

proizvodnja sumporne kiseline

5). Izračunavamo količinu topline koja se mora ukloniti iz peći pomoću izmjenjivača topline:

Toplotna ravnoteža peći

• 2.3 Proračun parametara peći
• jedan). Odredite intenzitet peći s fluidiziranim slojem:

Pokazuje koliko tona suhe rude dnevno prođe kroz 1 m2 ložišta.

W je linearna brzina gasa u radnim uslovima, m/s;

h je stepen sagorijevanja sumpora u frakcijama;

TOG - temperatura plina za pečenje u K.

Praktični intenzitet uzet je za flotacijske pirite od 9 do 10 tona, za drobljeni pirite od 17 do 22 tone.

2). Izračunavamo volumetrijski intenzitet peći s fluidiziranim slojem:

H1 - približna visina cilindričnog dijela peći u m (8m).

3). Izračunavamo površinu ložišta peći i njegov prečnik:

P - produktivnost, t/dan.

Prihvatamo površinu predkomora za utovar pirita: Ff = 3m2 i izračunavamo ukupnu površinu ložišta peći:

4). Izračunavamo unutrašnju zapreminu peći:

Tada će stvarna visina cilindričnog dijela biti jednaka:

5). Izračunavamo količinu vazduha koja je potrebna za sagorevanje 350 tona pirita dnevno.

Da bismo to učinili, iz prethodnih proračuna uzimamo količinu zraka za sagorijevanje 1 tone suhog pirita (Vv (s) = 1789 m3), tada će potrošnja zraka po satu, uzimajući u obzir produktivnost, biti jednaka:

6). Izračunavamo zapreminu plina za pečenje, uzimajući u obzir performanse:

iz prethodnog proračuna uzimamo zapreminu plina za pečenje po 1 toni suhog pirita

VG = 1595 m3, tada će potrošnja plina pri kapacitetu od 350 tona / dan za 1 sat biti jednaka:

7). Izračunavamo stvarnu brzinu gasa u peći pod radnim uslovima:

Ova vrijednost odgovara onoj navedenoj u uslovu izračuna (odstupanje je dozvoljeno do 10%).

• osam). Određujemo broj i veličinu uređaja za puhanje. Da bismo to učinili, uzimamo broj gljivica na 1m2 rešetke = 30, tada će ukupan broj gljivica biti jednak:
• devet). Brzina protoka zraka na rešetki u predkomori uzima se jednaka 20% ukupne količine zraka, tada će brzina protoka zraka po jednoj gljivi biti jednaka:

deset). Izračunavamo površinu poprečnog presjeka ​​centralnog kanala gljive:

Da bismo to učinili, uzimamo brzinu zraka u njemu 12 m / s

Promjer kanala gljivice bit će jednak:

Ispod klobuka gljive izbušeno je osam rupa na središnjoj šipki (br = 8). Pretpostavlja se da je brzina zraka u njima 10 m/s (Wom = 10 m/s).

Tada će prečnik jedne rupe biti jednak:

Rešetka u predkomori je od cijevi. U cijevima kroz koje ulazi zrak izbušene su rupe. Prihvatamo prečnik jedne rupe = 10mm, a brzina vazduha u njima je 10m/s. Tada će ukupna površina rupa biti jednaka:

jedanaest). Izračunajte broj rupa:

Prihvatamo nf = 1847 kom.

12). Izračunavamo površinu poprečnog presjeka dimnjaka za uklanjanje plina za pečenje iz peći. Prihvatamo brzinu gasa Wg = 10m/s.

Većina postrojenja za proizvodnju sumporne kiseline koristi sumpor kao sirovinu. Sumpor je nusproizvod prerade prirodnog gasa i nekih drugih industrijskih gasova (generator, rafinerija). Takvi plinovi uvijek sadrže određenu količinu jedinjenja sumpora. Sagorijevanje sirovog prirodnog plina iz sumpora će dovesti do zagađenja okoliša sumpornim oksidima. Zbog toga se jedinjenja sumpora obično prvo uklanjaju u obliku sumporovodika, koji se zatim delimično sagoreva do SO2, nakon čega mešavina sumporovodika i sumpordioksida interaguje na sloju boksita na 270-300 ºC, pretvarajući se kao rezultat ovu interakciju u S i H2O. Sumpor dobijen na ovaj način naziva se "gas". Osim "gasa", kao sirovina se može koristiti samorodni sumpor.

Sumpor kao sirovina za proizvodnju sumporne kiseline ima niz prednosti. Prvo, za razliku od sumpornog pirita, gotovo da ne sadrži nečistoće koje bi mogle biti katalitički otrovi u fazi kontaktne oksidacije sumpor-dioksida, na primjer, jedinjenja arsena. Drugo, prilikom sagorevanja ne nastaje čvrsti i drugi otpad koji bi zahtevao skladištenje ili traženje metoda za njihovu dalju preradu (prilikom pečenja pirita nastaje skoro ista količina čvrstog otpada na 1 tonu početnog pirita - pepela) . Treće, sumpor je mnogo jeftiniji za transport od pirita, budući da je koncentrisana sirovina.

Razmotrimo "kratku" shemu za dobivanje sumporne kiseline iz sumpora DCDA metodom (slika 2).

Rice. 2.

1 -- peć za sagorevanje sumpora; 2 - kotao na otpadnu toplotu; 3 - ekonomajzer 4 - startna peć: 5. 6 - startni izmjenjivači topline peći. 7 - kontaktni uređaj: 8 - izmjenjivači topline 9 - toranj za sušenje. 10, 11 - prvi i drugi monohidratni apsorberi. 12 - kolektori kiseline: 13 - izduvna cijev.

Otopljeni sumpor se propušta kroz mrežaste filtere radi uklanjanja mogućih mehaničkih nečistoća (sumpor se topi na temperaturi nešto iznad 100 °C, pa je ovaj način prečišćavanja najjednostavniji) i šalje se u peć 1, u koju se vazduh, prethodno osušen proizvodnom sumpornom kiselinom, prenosi se isporučuje kao oksidant u tornju za sušenje 9. Gas za pečenje koji izlazi iz peći se hladi u kotlu otpadne toplote 2 sa 1100-1200 ºS na 440-450 ºS i šalje se sa ovom temperaturom, jednakom temperaturi paljenja industrijskih katalizatora. na bazi vanadijum pentoksida, do prvog sloja aparata za kontakt sa policama 7 .

Temperaturni režim neophodan da se radna linija procesa približi liniji optimalnih temperatura kontroliše se propuštanjem tokova delimično reagovanog gasa za pečenje kroz izmenjivače toplote 8, gde se hladi zagrejanim tokovima gasa nakon apsorpcije (ili osušenog vazduha). Nakon treće faze kontakta, plin za pečenje se hladi u izmjenjivačima topline 8 i šalje u intermedijarni monohidratni apsorber 10, raspršen sumpornom kiselinom koja cirkulira kroz kolektor kiseline 12 u koncentraciji blizu 98,3%. Nakon uklanjanja sumpor trioksida u apsorberu 10 i nastalog odstupanja od skoro postignute ravnoteže, gas se ponovo zagreva do temperature paljenja u izmenjivaču toplote 8 i šalje u četvrti kontaktni stepen.

U ovoj shemi, kako bi se plin ohladio nakon četvrte faze i dodatno pomiješao ravnotežu, u njega se dodaje dio osušenog zraka. Gasovi koji su reagovali u kontaktnom aparatu prolaze na hlađenje kroz ekonomajzer 3 i šalju se u završni 11 monohidratni apsorber 11, iz kojeg se gasovi koji ne sadrže okside sumpora emituju kroz izduvnu cev 13 u atmosferu.

Za pokretanje instalacije (dovođenje na zadatu tehnološku, posebno temperaturu, režim) predviđena je početna peć 4 i početna peći izmjenjivači topline 5 i 6. Ovi uređaji se isključuju nakon puštanja instalacije u rad.

1. Uvod

2. Opće karakteristike postrojenja sumporne kiseline

3. Sirovi izvori proizvodnje sumporne kiseline

4. Kratak opis industrijskih metoda za proizvodnju sumporne kiseline

5.Odabir katalizatora

6. Opravdanje načina proizvodnje

7. Faze i hemija procesa

8. Termodinamička analiza

9. Kinetika procesa oksidacije SO 2

10. Kondenzacija sumporne kiseline

11. Termodinamička analiza procesa kondenzacije

12. Opis tehnološke šeme procesa

13. Obračun materijalnog bilansa

14. Proračun toplotnog bilansa

15. Proračun kontaktnog uređaja

16. Sigurnosne mjere tokom rada proizvodnog pogona

17. Reference

1. Uvod

Sumporna kiselina je jedan od glavnih proizvoda velike tonaže u hemijskoj industriji. Koristi se u raznim sektorima nacionalne privrede, jer ima niz posebnih svojstava koja olakšavaju njegovu tehnološku upotrebu. Sumporna kiselina ne dimi, nema boju i miris, u tečnom je stanju na uobičajenim temperaturama, au koncentrovanom obliku ne korodira crne metale. Istovremeno, sumporna kiselina je jedna od jakih mineralnih kiselina, formira brojne stabilne soli i jeftina je.

U tehnologiji se pod sumpornom kiselinom podrazumijevaju sistemi koji se sastoje od oksida sumpora (VI) i vode različitog sastava: p SO 3 t H 2 O.

Monohidrat sumporne kiseline je bezbojna uljasta tečnost sa temperaturom kristalizacije od 10,37 o C, tačkom ključanja 296,2 o C i gustinom od 1,85 t/m 3 . Meša se sa vodom i oksidom sumpora (VI) u svakom pogledu, formirajući hidrate sastava H 2 SO 4 H 2 O, H 2 SO 4 2H 2 O, H 2 SO 4 4H 2 O i jedinjenja sa sumpornim oksidom H 2 SO 4 SO 3 i H 2 SO 4 2SO 3.

Ovi hidrati i spojevi oksida sumpora imaju različite temperature kristalizacije i formiraju niz eutektika. Neki od ovih eutektika imaju temperature kristalizacije ispod ili blizu nule. Ove karakteristike rastvora sumporne kiseline uzimaju se u obzir pri odabiru njegovih komercijalnih kvaliteta, koje prema uslovima proizvodnje i skladištenja moraju imati nisku temperaturu kristalizacije.

Tačka ključanja sumporne kiseline zavisi i od njene koncentracije, odnosno sastava sistema "sumpor oksid (VI) - voda". S povećanjem koncentracije vodene otopine sumporne kiseline, njegova točka ključanja se povećava i dostiže maksimalnu temperaturu od 336,5 ° C pri koncentraciji od 98,3%, što odgovara azeotropnom sastavu, a zatim se smanjuje. Tačka ključanja oleuma sa povećanjem sadržaja slobodnog sumpor-oksida (VI) opada sa 296,2 o C (tačka ključanja monohidrata) na 44,7 o C, što odgovara tački ključanja 100% sumpor-oksida (VI).

Kada se para sumporne kiseline zagrije iznad 400 ° C, ona prolazi kroz termičku disocijaciju prema shemi:

400 o C 700 o C

2 H 2 SO 4<=>2H 2 O + 2SO 3<=>2H 2 O + 2SO 2 + O 2.

Među mineralnim kiselinama, sumporna kiselina zauzima prvo mjesto po proizvodnji i potrošnji. Njegova svjetska proizvodnja se više nego utrostručila u posljednjih 25 godina i trenutno iznosi više od 160 miliona tona godišnje.

Područja primjene sumporne kiseline i oleuma su vrlo raznolika. Značajan deo se koristi u proizvodnji mineralnih đubriva (od 30 do 60%), kao i u proizvodnji boja (od 2 do 16%), hemijskih vlakana (od 5 do 15%) i metalurgiji (od 2 do 3%). Koristi se u različite tehnološke svrhe u tekstilnoj, prehrambenoj i drugim industrijama.

2. Opće karakteristike postrojenja sumporne kiseline

Uređaj je dizajniran za proizvodnju tehničke sumporne kiseline iz plina koji sadrži sumporovodik. Plin vodonik sulfid dolazi iz jedinica za hidrotretiranje, jedinice za odsumporavanje plina, jedinice za regeneraciju amina i uklanjanja kiselog otpada.

Puštanje u rad postrojenja - 1999

Postrojenje za proizvodnju sumporne kiseline projektovano je za preradu 24 hiljade tona gasa koji sadrži sumporovodonik godišnje.

Projektni kapacitet postrojenja za sumpornu kiselinu je 65 hiljada tona godišnje.

Projektovanje instalacije izvršilo je JSC "VNIPIneft" na bazi tehnologije danske kompanije "Haldor Topsoe AS" i JSC "NIUIF", Moskva.

Ruski deo bloka predstavlja deo za pripremu sirovine, kotlovi na otpadnu toplotu KU-A, V, S za sagorevanje gasa koji sadrži sumporovodik, blokovi za odzračivanje osoljene vode, neutralizaciju ispuštanja sumporne kiseline i opremanje jedinice instrumentacijom. zrak.

Danska strana je obezbijedila WSA blok koji se sastoji od:

Kontaktni aparati (konverter);

kondenzator

· sistem cirkulacije i ispumpavanja sumporne kiseline;

· sistem duvaljki za dovod vazduha za sagorevanje H 2 S, hlađenje i razblaživanje procesnog gasa;

· sistem za dovod silikonskog ulja (jedinica za kontrolu kiselih para) u procesni gas u cilju smanjenja emisije SO x u atmosferu.

3. Sirovi izvori proizvodnje sumporne kiseline

Sirovine u proizvodnji sumporne kiseline mogu biti elementarni sumpor i različita jedinjenja koja sadrže sumpor, iz kojih se može dobiti sumpor ili direktno sumpor-oksid (IV).

Prirodne naslage autohtonog sumpora su male, iako njegov klark iznosi 0,1%. Sumpor se najčešće nalazi u prirodi u obliku metalnih sulfida i metalnih sulfata, a također je dio nafte, uglja, prirodnih i pratećih plinova. Značajne količine sumpora sadržane su u obliku oksida sumpora u dimnim gasovima i gasovima obojene metalurgije iu obliku sumporovodika koji se oslobađa tokom prečišćavanja zapaljivih gasova.

Dakle, sirovine za proizvodnju sumporne kiseline su prilično raznolike, iako su se do sada kao sirovine uglavnom koristili elementarni sumpor i željezni pirit. Ograničena upotreba takvih sirovina kao što su dimni plinovi iz termoelektrana i plinovi iz topljenja bakra objašnjava se niskom koncentracijom sumpor-oksida (IV) u njima.

Istovremeno se smanjuje udio pirita u bilansu sirovina, a povećava udio sumpora.

U općoj shemi proizvodnje sumporne kiseline bitne su prve dvije faze - priprema sirovina i njihovo sagorijevanje ili prženje. Njihov sadržaj i instrumentacija značajno zavise od prirode sirovine, što u velikoj mjeri određuje složenost tehnološke proizvodnje sumporne kiseline.

4. Kratak opis industrijskih procesa za proizvodnju sumporne kiseline

Proizvodnja sumporne kiseline iz sirovina koje sadrže sumpor uključuje nekoliko hemijskih procesa u kojima se menja oksidaciono stanje sirovina i međuproizvoda. Ovo se može predstaviti kao sljedeći dijagram:

gdje je I faza proizvodnje plina iz peći (sumpor-oksid (IV)),

II - faza katalitičke oksidacije sumpor-oksida (IV) do sumpor-oksida (VI) i njegove apsorpcije (prerada u sumpornu kiselinu).

U stvarnoj proizvodnji, ovi hemijski procesi su dopunjeni procesima pripreme sirovina, čišćenjem pećnog gasa i drugim mehaničkim i fizičko-hemijskim operacijama.

Generalno, proizvodnja sumporne kiseline može se izraziti kao:

Sirovine Priprema sirovina Spaljivanje (pečenje) sirovina

apsorpcija kontakta za čišćenje dimnih plinova

kontaktni gas SUMPORNA KISELINA

Specifična tehnološka šema proizvodnje zavisi od vrste sirovine, karakteristika katalitičke oksidacije sumpor-oksida (IV), prisustva ili odsustva faze apsorpcije sumpor-oksida (VI).

Ovisno o tome kako se odvija proces oksidacije SO 2 u SO 3, postoje dvije glavne metode za proizvodnju sumporne kiseline.

U kontaktnoj metodi za dobijanje sumporne kiseline, proces oksidacije SO 2 u SO 3 izvodi se na čvrstim katalizatorima.

Sumpor trioksid se pretvara u sumpornu kiselinu u posljednjoj fazi procesa - apsorpciji sumpor trioksida, što se može pojednostaviti jednadžbom reakcije:

SO 3 + H 2 O H 2 SO 4

Prilikom izvođenja procesa po azotnoj (toranjskoj) metodi, dušikovi oksidi se koriste kao nosač kisika.

Oksidacija sumpor-dioksida se odvija u tečnoj fazi i krajnji proizvod je sumporna kiselina:

SO 3 + N 2 O 3 + H 2 O H 2 SO 4 + 2NO

Trenutno, industrija uglavnom koristi kontaktnu metodu za dobijanje sumporne kiseline, što omogućava upotrebu aparata većeg intenziteta.

1) Hemijska shema za dobivanje sumporne kiseline iz pirita uključuje tri uzastopne faze:

Oksidacija željeznog disulfida u koncentratu pirita sa atmosferskim kiseonikom:

4FeS 2 + 11O 2 \u003d 2Fe 2 S 3 + 8SO 2,

Katalitička oksidacija sumpor-oksida (IV) s viškom kisika iz peći:

2SO 2 + O 2 2SO 3

Apsorpcija sumpor-oksida (VI) sa stvaranjem sumporne kiseline:

SO 3 + H 2 O H 2 SO 4

U tehnološkom smislu, proizvodnja sumporne kiseline iz željeznog pirita je najsloženija i sastoji se od nekoliko uzastopnih faza.

2) Tehnološki proces proizvodnje sumporne kiseline iz elementarnog sumpora kontaktnom metodom razlikuje se od procesa proizvodnje pirita po nizu karakteristika. To uključuje:

- poseban dizajn peći za proizvodnju loživog gasa;

– povećan sadržaj sumpor-oksida (IV) u pećnom gasu;

– nema faze predtretmana pećnog gasa.

Naredne operacije kontakta sa sumpor oksidom (IV) u pogledu fizičke i hemijske baze i instrumentacije ne razlikuju se od onih za procese na bazi pirita i obično se izvode prema DKDA šemi. Kontrola temperature gasa u kontaktnom aparatu u ovoj metodi se obično vrši uvođenjem hladnog vazduha između slojeva katalizatora.

3) Postoji i metoda za proizvodnju sumporne kiseline iz sumporovodika, nazvana "mokra" kataliza, koja se sastoji u tome da se mešavina sumporovog oksida (IV) i vodene pare dobije sagorevanjem sumporovodika u struji vazduha. , isporučuje se bez razdvajanja u kontakt, gdje se sumporov oksid (IV) oksidira na čvrstom vanadijevom katalizatoru u sumporov oksid (VI). Smjesa plina se zatim hladi u kondenzatoru, gdje se pare nastale sumporne kiseline pretvaraju u tečni proizvod.

Dakle, za razliku od metoda proizvodnje sumporne kiseline iz pirita i sumpora, u procesu vlažne katalize ne postoji poseban stupanj apsorpcije sumpor-oksida (VI) i cijeli proces uključuje samo tri uzastopne faze:

1. Sagorijevanje vodonik sulfida:

H 2 S + 1,5O 2 \u003d SO 2 + H 2 O

sa stvaranjem mješavine sumpor-oksida (IV) i vodene pare ekvimolekularnog sastava (1:1).

2. Oksidacija sumpor-oksida (IV) u sumpor-oksid (VI):

SO 2 + 0,5O 2<=>SO 3

uz održavanje ekvimolekularnog sastava mješavine sumpor-oksida (IV) i vodene pare (1:1).

3. Kondenzacija pare i stvaranje sumporne kiseline:

SO 3 + H 2 O<=>H 2 SO 4

dakle, proces mokre katalize je opisan ukupnom jednadžbom:

H 2 S + 2O 2 \u003d H 2 SO 4

Postoji shema za proizvodnju sumporne kiseline pod povišenim pritiskom. Uticaj pritiska na brzinu procesa može se proceniti u kinetičkom području, gde praktično nema uticaja fizičkih faktora. Povećanje pritiska utiče i na brzinu procesa i na stanje ravnoteže. Brzina reakcije i prinos proizvoda rastu sa povećanjem pritiska povećanjem efektivnih koncentracija SO 2 i O 2 i povećanjem pokretačke sile procesa. Ali sa povećanjem pritiska povećavaju se i troškovi proizvodnje za kompresiju inertnog azota. Povećava se i temperatura u kontaktnom uređaju, jer. pri visokom pritisku i niskoj temperaturi, vrijednost konstante ravnoteže je mala u poređenju sa šemom pod atmosferskim pritiskom.

Veliki obim proizvodnje sumporne kiseline predstavlja posebno akutan problem njenog unapređenja. Ovdje se mogu izdvojiti sljedeća glavna područja:

1. Proširenje sirovinske baze korištenjem otpadnih plinova iz kotlarnica termoelektrana i raznih industrija.

2. Povećanje jediničnog kapaciteta instalacija. Povećanje snage za dva ili tri puta smanjuje troškove proizvodnje za 25 - 30%.

3. Intenziviranje procesa sagorevanja sirovina korišćenjem kiseonika ili vazduha obogaćenog kiseonikom. Ovo smanjuje zapreminu gasa koji prolazi kroz aparat i poboljšava njegove performanse.

4. Povećanje pritiska u procesu, što doprinosi povećanju intenziteta glavne opreme.

5. Primjena novih katalizatora sa povećanom aktivnošću i niskom temperaturom paljenja.

6. Povećanje koncentracije sumpor-oksida (IV) u pećnom gasu koji se dovodi u kontakt.

7. Uvođenje reaktora sa fluidizovanim slojem u fazama sagorevanja sirovina i kontakta.

8. Upotreba toplotnih efekata hemijskih reakcija u svim fazama proizvodnje, uključujući i za proizvodnju električne pare.

Najvažniji zadatak u proizvodnji sumporne kiseline je povećanje stepena konverzije SO 2 u SO 3. Osim povećanja produktivnosti sumporne kiseline, ispunjenje ovog zadatka omogućava i rješavanje ekoloških problema – smanjenje emisije štetne komponente SO 2 u okoliš.

Da bi se riješio ovaj problem, provedena su mnoga različita istraživanja u različitim oblastima: apsorpcija SO 2, adsorpcija, studije promjene dizajna kontaktnog aparata.

Postoje različiti dizajni kontaktnih uređaja:

Aparat sa jednim kontaktom: Ovaj aparat karakteriše nizak stepen konverzije sumpor-dioksida u trioksid. Nedostatak ovog aparata je što gas koji izlazi iz kontaktnog aparata ima visok sadržaj sumpor dioksida, što negativno utiče na životnu sredinu. Koristeći ovaj aparat, izduvni gasovi moraju biti prečišćeni od SO 2 . Postoji mnogo različitih načina za odlaganje SO 2: apsorpcija, adsorpcija,…. Ovo, naravno, smanjuje količinu emisije SO 2 u atmosferu, ali ovo, zauzvrat, povećava broj uređaja u procesu, visok sadržaj SO 2 u gasu nakon kontaktnog uređaja pokazuje nizak stepen SO 2 upotrebe, stoga se ovi uređaji u proizvodnji sumporne kiseline ne koriste.

Kontaktni uređaj sa dvostrukim kontaktom: DK omogućava postizanje istog minimalnog sadržaja SO 2 u izduvnim gasovima kao i nakon hemijskog čišćenja. Metoda se zasniva na dobro poznatom Le Chatelierovom principu, prema kojem uklanjanje jedne od komponenti reakcione smjese pomjera ravnotežu prema formiranju ove komponente. Suština metode je u provođenju procesa oksidacije sumpor-dioksida uz oslobađanje sumpor-trioksida u dodatnom apsorberu. DC metoda omogućava obradu koncentriranih plinova.

Kontaktni uređaj sa srednjim hlađenjem. Suština metode leži u činjenici da plin koji ulazi u kontaktni aparat, prošavši kroz sloj katalizatora, ulazi u izmjenjivač topline, gdje se plin hladi, zatim ulazi u sljedeći sloj katalizatora. Ova metoda takođe povećava iskorišćenje SO 2 i njegov sadržaj u izduvnim gasovima.

5 . Izbor katalizatora

Najaktivniji katalizator je platina, ali je prestala koristiti zbog visoke cijene i lakog trovanja nečistoćama u plinu za pečenje, posebno arsenom. Gvozdeni oksid je jeftin, ali sa uobičajenim sastavom gasa - 7% SO2 i 11% O2, ispoljava katalitičku aktivnost samo na temperaturama iznad 625°C, tj. kada je xp 70%, pa se stoga koristi samo za početnu oksidaciju SO2 do postizanja xp 50-60%. Vanadijumski katalizator je manje aktivan od platinskog, ali je jeftiniji i otrovan je jedinjenjima arsena nekoliko hiljada puta manje od platine; pokazalo se da je najracionalnije i jedino se koristi u proizvodnji sumporne kiseline. Vanadijumska kontaktna masa sadrži u proseku 7% V2O5; aktivatori su oksidi alkalnih metala, obično se koristi aktivator K2O; Nosač su porozni aluminosilikati. Trenutno se katalizator koristi u obliku jedinjenja SiO2, K i/ili Cs, V u različitim omjerima. Takav spoj se pokazao najotpornijim na kiselinu i najstabilnijim. Širom svijeta njegov ispravniji naziv je "sadrži vanadijum". Takav katalizator je posebno dizajniran za rad na niskim temperaturama, što rezultira nižim emisijama u atmosferu. Osim toga, takva kataliza je jeftinija od kalija/vanadijuma. Konvencionalne kontaktne mase vanadijuma su porozne granule, tablete ili prstenovi.

6. Opravdanje načina proizvodnje

Proizvodnja sumporne kiseline iz vodonik-sulfida (mokra kataliza) u Rafineriji nafte Perm je mala proizvodnja (65 hiljada tona godišnje). U osnovi, ova proizvodnja je nastala kako bi se smanjila emisija plinova koji sadrže sumpor i maksimizirala prerada sirovina, koje su u ovom slučaju otpad iz procesa hidrotretiranja nafte.

Pored upotrebe sumporovodika, u procesu dobijanja sumporne kiseline javljaju se 3 reakcije:

H 2 S + 1,5O 2 \u003d SO 2 + H 2 O

SO 2 + 0,5O 2<=>SO 3

SO 3 + H 2 O<=>H 2 SO 4

Ove tri reakcije odvijaju se oslobađanjem značajne količine toplote koja se koristi za različite potrebe fabrike sumporne kiseline i za različite namene preduzeća: dobijanje pare koja se koristi u ovoj proizvodnji, dobijanje pare visokog pritiska, koja koristi se u drugim instalacijama, a grijanje zraka koji ulazi u kotlove za sagorijevanje sumporovodika i u kontaktni aparat.

Prednost dobivanja sumporne kiseline iz sumporovodika je u tome što se ovim procesom maksimalno iskorištava i sumporovodik i sumpordioksid, što uvelike smanjuje emisije u atmosferu, 3-reakcioni proces koristi niske temperature i atmosferski tlak, što značajno smanjuje troškove energije u odnosu na u krug koji primjenjuje visok pritisak. Uzimajući u obzir činjenicu da se kao rezultat tehnološkog procesa oslobađa velika količina topline, proces se zbog toga odvija autotermalno.

7. Faze i hemija procesa

Proces dobivanja sumporne kiseline metodom "mokre" katalize sastoji se od sljedećih glavnih faza.

1. Dobivanje sumpordioksida (SO 2) spaljivanjem plina koji sadrži sumporovodik prema sljedećoj reakciji:

2H 2 S+ 3O 2 = 2SO 2 + 2 H 2 O

2. Hlađenje dimnih gasova i iskorišćenje reakcione toplote sagorevanja vodonik sulfida u kotlu otpadne toplote za proizvodnju pare.

3. Oksidacija sumpornog anhidrida u sumporni anhidrid (SO 3) na vanadijevom katalizatoru u kontaktnom aparatu (konvertoru) R-104 prema sljedećoj reakciji:

2SO 2 + O 3 \u003d 2 SO 3

4. Dobivanje sumporne kiseline (H 2 SO 4) kondenzacijom u WSA U-109 kondenzatoru prema reakciji:

SO 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4

5. Za dobijanje poboljšane sumporne kiseline (sadržaj azotnih oksida N 2 O 3 je manji od 0,5 ppm), predviđena je šema za dovod hidrazin hidrata u struju sumporne kiseline koja ulazi u sekciju koncentracije sumporne kiseline.

Hidrazin sulfat, dobijen dodavanjem hidrazina sumpornoj kiselini, stupa u interakciju sa nitrozil sumpornom kiselinom, što određuje sadržaj N 2 O 3 u kiselini proizvoda:

4NOSO 3 H+ N 2 H 4 H 2 SO 4 3N2 + 5H 2 SO 4

Višak hidrazina se oksidira u elementarni dušik:

N 2 H 4 H 2 SO 4 + O 2 N2 + 2H 2 O + H 2 SO 4

Hemijski sastav sumporne kiseline izražava se formulom H 2 SO 4 . Strukturna formula sumporne kiseline je sljedeća:

Relativna molekulska težina sumporne kiseline je 98,08 kg/kmol.

Bezvodna sumporna kiselina sadrži 100 % H 2 SO 4 ili 81,63 % SO 3 i 18,37 % mas. H 2 O. To je bezbojna uljasta tečnost bez mirisa sa temperaturom kristalizacije od 10,37 ºS. Tačka ključanja bezvodne sumporne kiseline pri pritisku od 1,01 10 5 Pa (760 mm Hg) je 298,2 ºS. Gustina na 20 ºS je 1830,5 kg/m 3 .

Sumporna kiselina se miješa s vodom i sumpordioksidom u bilo kojem omjeru.

U proizvodnji sumporne kiseline koristi se vanadijev katalizator za oksidaciju sumpor-dioksida u sumpor-dioksid. To je porozna supstanca obložena aktivnim kompleksnim spojem koji sadrži vanadijev pentoksid V 2 O 5 .

U ovom slučaju se koristi VK-WSA katalizator iz Haldor Topsoe.

Temperatura paljenja katalizatora je 400-430 ºS. Na temperaturama iznad 620 ºS, aktivnost katalizatora brzo opada, jer u ovom slučaju se aktivni kompleks koji sadrži vanadijev pentoksid (V 2 O 5) razgrađuje, a dolazi i do uništenja noseće strukture, što dovodi do uništenja katalizatora i stvaranja prašine.

Vijek trajanja katalizatora je najmanje 4 godine.

8. Termodinamička analiza

Proračun termičkog efekta reakcije oksidacije SO 2 in SO 3 :

2SO 2 + O 2 \u003d 2 SO 3

Q=-ΔN=196,6 kJ

Reakcija je egzotermna - odvija se oslobađanjem topline.

ΔG=ΔH-TΔS=-196,6-298*17,66=-5459,28

SO 3 :

SO 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4

Q=-ΔH=174,26 kJ

Gibbsova energija je mnogo manja od nule. To znači da je reakcija termodinamički moguća.

Tabela 1

Zaključak: reakcija oksidacije SO 2 se najpotpunije odvija na niskim temperaturama. Iz ovoga slijedi da je reakciju oksidacije SO 2 svrsishodno provesti na niskim temperaturama. Povećanje pritiska, po principu Le Chatelier-a, ima pozitivan efekat.

9. Kinetika procesa oksidacije sumpor dioksida

Konstanta brzine reakcije: određena iz Arrheniusove jednadžbe.

K \u003d K 0 * e (-Ea / RT) \u003d 9,3 *10 5 *e (-79000 / 430 * 8,31) \u003d 0,13

Ea - energija aktivacije (79000 J/mol)

R je plinska konstanta (8.31)

E-temperatura

K 0 - predeksponencijalni množitelj (9,3 * 10 5 sek)

Proračun ravnotežnog stepena konverzije

Tabela 3

Vrijednosti ravnotežne konverzije na različitim temperaturama

Na osnovu podataka dobijenih u tabelama 3 i 4, može se izvesti sledeći zaključak: sa stanovišta ravnotežnog stepena konverzije, proces oksidacije sumpordioksida mora se odvijati pri niskom sadržaju SO 2 u gasu. smjese i na niskim temperaturama.

Proračun vremena kontakta gasne mešavine u kontaktnom aparatu

Tabela 5

Vrijeme kontakta s plinom na prvom sloju katalizatora

τ = ∑Δτ =3,188 sek

Ukupno vrijeme kontakta na prvom sloju katalizatora τ = 3,188 sec.

Tabela 5

Vrijeme kontakta s plinom na drugom sloju katalizatora

τ = ∑Δτ = 6,38 sek

Proračun povećanja temperature

T k = Tn + λΔx = 787,26 K

T n, T k - početna i krajnja temperatura, K

λ je koeficijent povećanja temperature gasa kada se stepen konverzije promeni za 1% u adijabatskim uslovima

Δx - povećanje stepena konverzije

10. Kondenzacija sumporne kiseline

Kondenzacija sa parom sumporne kiseline. U nekim slučajevima, plin koji se koristi za proizvodnju sumporne kiseline ne sadrži štetne nečistoće (arsen, fluor). Tada je ekonomski isplativo takav plin ne podvrgnuti pranju u posebnoj opremi, već ga odmah prenijeti na kontakt. Obično se također ne podvrgava sušenju, pa se ovaj proces naziva mokra kataliza (na primjer, dobivanje sumporne kiseline iz sumporovodika). Plin koji ulazi u fazu proizvodnje sumporne kiseline sadrži SO 3 i H 2 0, a stvaranje sumporne kiseline ne nastaje kao rezultat apsorpcije sumpornog anhidrida u kiselim otopinama, već zbog stvaranja pare H2SO4 i njihove kondenzacije u toranj sa mlaznicom ili drugom opremom dizajniranom za ovaj proces.

Proces kondenzacije je intenzivniji (teče velikom brzinom) od procesa apsorpcije. Osim toga, kondenzacija se odvija na visokoj temperaturi, što olakšava uklanjanje i korištenje topline.

Uz sporo hlađenje gasa koji sadrži SO3 i H 2 O, moguće je izvršiti proces kondenzacije para sumporne kiseline bez stvaranja magle. Međutim, brzina procesa je niska i često je ekonomičnije hladiti se većom brzinom, dopuštajući formiranje neke magle, a zatim odvojiti ovu maglu od mješavine plina. Da bi se magla lakše taložila u filterima, postupak se provodi u uslovima u kojima se formiraju velike kapljice. Ovo odgovara niskoj prezasićenosti koja se javlja i višoj temperaturi refluksne kiseline nego u konvencionalnom procesu apsorpcije ("vruća" apsorpcija).

Kondenzacija kiseline se odvija unutar staklenih cijevi u koje ulazi procesni plin koji sadrži kiselu paru. Unutar staklenih cijevi nalaze se spirale koje služe kao centri za taloženje sumporne kiseline. Na kraju svake cijevi nalazi se patronski filter (eliminator kapanja) dizajniran da uhvati maglu sumporne kiseline. Vanjska površina cijevi (anulus) se hladi atmosferskim zrakom. Pročišćeni plin sa zaostalom koncentracijom sumporne kiseline manjom od 20 ppm i temperaturom koja ne prelazi 120 stepeni Celzijusa ispušta se u dimnjak.

Oko 35% (tež.) sumporne kiseline se kondenzira u zapremini, dok se pare pretvaraju u tečne kapljice, pretvaraju se u maglu i odnose ih strujanjem plina.

Tlak pare u kotlu za otpadnu toplinu održava se dovoljno visokim da održava temperaturu površina za izmjenu topline. bojler je bio iznad tačke rose sumporne kiseline (275 °C).

Nekondenzirani plin iz tornja kondenzatora kroz obloženi plinski kanal kroz hidrauličku zaptivku ulazi u vlažne elektrostatičke filtre. Potonji su dizajnirani da hvataju maglu sumporne kiseline iz plinova s ​​koncentracijom od 93-94% (mas.). Hidraulična zaptivka može poslužiti i kao hvatač magle. Pročišćeni plin se ispušta u atmosferu. Za početno zagrijavanje katalizatora u kontaktnom aparatu koristi se startni grijač u kojem se zrak zagrijava sagorijevanjem gorivnog plina.

Upotreba kondenzatorskog tornja u proizvodnji sumporne kiseline omogućava smanjenje broja faza: umjesto 4 faze, proces se odvija u 3.

Faza 1 je sagorijevanje sumporovodika u kotlovima na otpadnu toplinu;

Faza 2 je oksidacija sumpor-dioksida u kontaktnom aparatu

Faza 3 je kondenzacija para sumporne kiseline u kondenzatoru.

Ovaj uređaj izbjegava proces apsorpcije, što zauzvrat smanjuje broj uređaja

11. Termodinamička analiza procesa kondenzacije

Proračun toplotnog efekta reakcije kondenzacije SO 3 :

SO 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4

Q=-ΔH=174,26 kJ

Reakcija je egzotermna - nastavlja se oslobađanjem topline.

ΔG=ΔH-TΔS=-174,26-298*-288,07=-86019,12

Gibbsova energija je mnogo manja od nule. To znači da je reakcija termodinamički moguća.

H 2 O g \u003d H 2 O f

Tabela 3

Vrijednosti termodinamičkih veličina

U standardnim uslovima, reakcija kondenzacije vode je termodinamički moguća.

Reakcija kondenzacije sumporne kiseline je termodinamički moguća.

Proračun konstante ravnoteže

D G =- R * T * lnKp

lgKp =- D G /2,3*8,31*T

Kp =10 - D G /19.113*T

Tabela 5

Vrijednosti konstanti ravnoteže u zavisnosti od temperature

T, 0 C	T,K	DG	Kp
100	373	-84989,9	5,8*10 -4
200	473	-61056,9	0,528
300	573	-49090,4	45,43
400	673	-37123,9	1,043*10 3

Tabela 5 pokazuje da s porastom temperature reakcije kondenzacije, konstanta ravnoteže Kp opada.

Stoga je svrsishodno da se proces kondenzacije provodi na povišenim temperaturama.

12. Opis tehnološke šeme procesa

Sirovina ulazi u postrojenje u dva toka:

Gas vodonik sulfid iz L-24-6, L-24-7, L-24-9, HFC jedinica pod pritiskom od 0,35 do 0,6 kg/cm 2 ;

Kiseli gas iz jedinice za regeneraciju amina jedinice RAiOKS (titar 520) pod pritiskom od 0,6 kg/cm 2 .

Na ulazu u instalaciju, tokovi se kombinuju i šalju u separator kako bi se od njega odvojila tečna faza. Mješalica za ubrizgavanje demineralizirane vode za apsorpciju amonijaka i MEA ugrađena je na plinovod vodonik sulfida prije separatora. Potrošnja demineralizovane vode kontroliše se rotametrom FI-211.

Tečna faza iz separatora nivoa, poz. LISA-320, ispumpava se pomoću pumpe R-207A, C u jedinicu za odsumporavanje HFC-a ili jedinicu za regeneraciju amina i uklanjanje kiselog efluenta.

Pritisak vodonik sulfida na agregatu reguliše se regulatorom pritiska poz.PIC-165, čiji je ventil ugrađen na ispusnom cevovodu H 2 S do baklje.

Potrošnja sumporovodika za instalaciju bilježi se uređajem poz.FIQ-210, temperatura - uređajem poz.TI-039.

Nivo u separatoru je opremljen alarmima niskog i visokog nivoa poz.LISA-320.

Iz separatora se sumporovodik napaja za sagorevanje u kotlove otpadne toplote KU-A, V, S preko regulatora protoka poz. FIC-404 (KU-A), FIC-405 (KU-V), FIC-406 (KU- S) sa ventilima - odsjecima USY-401 (KU-A), USY-402 (KU-B), USY-403 (KU-S).

Pritisak sumporovodika na kotlove otpadne toplote regulišu uređaji poz.PISA-401 (KU-A), poz.PICA-402 (KU-V), poz.PICA-403 (KU-S) sa alarmom i blokadom po minimumu pritisak u liniji vodonik sulfida na ulazu u kotao za otpadnu toplotu.

Sagorevanje sumporovodika u peći kotlova otpadne toplote KU-A, V, S do sumpordioksida (SO 2) se dešava u struji vazduha koji se dovodi iz duvaljke K-131.

Paljenje, grijanje i puštanje u rad kotlova na otpadnu toplinu vrši se korištenjem loživog plina.

Ukupna potrošnja loživog gasa za instalaciju evidentira se uređajem poz.FIQ-632, pritisak loživog gasa - uređajem poz.PI-622, temperatura - poz.TI-603.

Gorivni gas iz fabričke mreže preko elektroventila MO-019 ulazi u separator loživog gasa, gde se gas odvaja od kondenzata.

Nivo kondenzata u separatoru B-211 bilježi uređaj poz.LISA-999 sa alarmima niskog i visokog nivoa poz.LISA-999 i blokadom minimalnog nivoa.

Kondenzat iz V-211 se automatski ispumpava pumpom R-211A, B prema maksimalnom nivou poz.LISA-999 (pumpa se zaustavlja na minimalnom nivou) u vod gasnog kondenzata od postrojenja baklje do AT-6 .

Nakon separatora, gorivni gas se zagrijava u parnom grijaču i dovodi u kotlove otpadne topline KU-A, V, C.

Pritisak u cjevovodu gorivog gasa reguliše se uređajem PICA-176, čiji je ventil naknadno ugrađen na cev za gorivo.

Protok loživog gasa do svakog kotla na otpadnu toplotu se reguliše pomoću uređaja poz.reciklera.

Zaporni ventili USY-416 (KU-A), USY-417 (KU-V), USY-418 (KU-S), koji su deo sistema za blokiranje kotlova otpadne toplote, postavljaju se na ulazu loživog gasa do svaki kotao na otpadnu toplotu.

Predviđena je blokada za minimalni pritisak loživog gasa na dovodu gasa do injektora kotla otpadne toplote - poz. PSA-416 (KU-A), PSA-417 (KU-B), PSA-418 (KU-S) ).

Shema predviđa dovod dušika u cijev za gorivo za pročišćavanje sistema prije paljenja kotla iu pripremi za popravku.

Kotao otpadne toplote KU-A, B, C sastoji se od ciklonske peći u kojoj se sagoreva H 2 S, rashladne komore, sistema za proizvodnju pare iskorišćenjem toplote sagorevanja gasova koji uključuje: dupli bubanj (gornji i donji) kotao, konvektivni snop i pregrijač.

Ciklonska peć sastoji se od dvostruke metalne opne koju čine dva koncentrična cilindra od čeličnog lima. U šupljini između kora kruži vrući zrak koji dolazi iz prostora između kora kotla.

Vruća mješavina sumporovodika i zraka dovodi se tangencijalno kroz mlaznicu na prednjem kraju ciklona. Uređaj mlaznice je zračni kanal koji prolazi kroz oblogu kotla pod uglom od 40 º prema horizontalnoj osi.

Vodonik sulfid ulazi u vazdušni kanal kroz rupe u gornjem zidu kanala pod pritiskom većim od pritiska vazduha i meša se sa njim.

Paljenje smjese se događa na rezu kanala, sagorijevanje se događa unutar ciklona tokom rotacionog kretanja toka plina.

Kako bi se eliminiralo nepotpuno sagorijevanje sumporovodika, mala količina sekundarnog zraka se dovodi u područje štipanja ciklonske peći.

Paljenje sumporovodika vrši se uz pomoć gorivnog gasa koji ulazi u peć kroz uređaj za paljenje.

Rashladna komora formiran od lijevog i desnog bočnog zaslona i stražnjeg zida. Ima tri eksplozivna sigurnosna ventila tipa membrane.

Pregrijač serpentinasti tip se nalazi iza konvektivne grede.

Gornji bubanj s uređajem unutar bubnja je dizajniran za razdvajanje mješavine pare i vode na zasićenu paru i vodu iz kotla, donji bubanj napaja vodom i uklanja zasićenu paru.

Donji bubanj je dizajniran za dovod vode u sve podizne cijevi kotla.

Kućište kotla je duplo. Vazduh za sagorevanje prolazi između unutrašnje i spoljašnje kože. Pritisak vazduha između obložnih ploča u svim režimima rada kotla je veći od pritiska gasa u kotlu, čime se obezbeđuje gustina gasa kotla.

Obloga prednjeg zida, plafon kotlovskog bloka i obloga ciklonske peći su od vatrostalnog betona.

Protok vazduha u peć kotla za otpadnu toplotu KU-A, B, C regulišu uređaji poz. FIC-422, odnosno ventili čiji su ventili ugrađeni na dovod vazduha u kotao za otpadnu toplotu. Regulacija protoka vazduha je uključena u šemu kaskadne kontrole sagorevanja vodonik sulfida i održava odnos vazduh-vodonik sulfid u opsegu (10-12):1.

Pritisak vazduha na ulazu u kotao otpadne toplote KU-A, V, C snima uređaj poz. PISA-420, PISA-421, PISA-422. Predviđen je alarm i blokada za minimalni pritisak na ulazu u svaki kotao otpadne toplote.

Postoji blokada "kontrole prisutnosti plamena" poz.BSA-401 (KU-A), poz.BSA-402 (KU-B), poz.BSA-403 (KU-S), kada se aktivira, kotao otpadne toplote se zaustavlja .

Paljenje kotla otpadne toplote KU-A,V,S na loživi gas i zagrevanje pre prelaska na sagorevanje vodonik sulfida vrši se odvođenjem dimnih gasova u atmosferu preko sveće na izlazu procesnog gasa iz kotao do kapije MO-22 (KU-A), MO-23 (KU-V), MO-24 (KU-S).

Temperaturu procesnog gasa na izlazu iz KU-A,B,C kontroliše uređaj poz.TICSA-407,408,409 promenom protoka vazduha za sagorevanje vodonik sulfida, održavajući navedeni odnos vazduh/gas. Ako se omjer zrak/plin ne održava i temperatura prelazi specificirani temperaturni raspon, tada dolazi do smanjenja (sa povećanjem temperature) i povećanja (sa smanjenjem temperature) protoka sumporovodika u otpad. toplotni kotao.

Ulaz napojne vode koja dolazi iz pumpi R-201A, B, C se vrši u gornji bubanj kotla pomoću razvodne cijevi na potopljenom perforiranom limu.

Nivo napojne vode u gornjem bubnju kotla za otpadnu toplotu se reguliše pomoću uređaja posle kotla za otpadnu toplotu.

Potrošnja napojne vode u kotlovima na otpadnu toplotu KU-A, B, C evidentiraju uređaji poz.FI-214,215,216 instalirani na dovodu napojne vode do kotlova otpadne toplote, respektivno.

Pritisak napojne vode na ulazu u kotlove otpadne toplote evidentiraju uređaji poz.PI-115,116,117; temperatura - sa uređajima poz.TI-016,019,026 ugrađenim na ulazu napojne vode u kotao.

Pritisak u bubnju kotla za otpadnu toplotu beleži uređaj poz. PIA-155 (KU-A), PIA-157 (KU-V), PIA-159 (KU-C) sa alarmima niskog i visokog pritiska.

Nivo vode u gornjem bubnju kotla opremljen je niskim i visokim alarmima; blokada na minimalnom i maksimalnom vodostaju poz.LSA-306, LSA-307 (KU-A); LSA-310, LSA-311 (KU-V); LSA-314, LSA-315 (KU-S).

Voda iz gornjeg bubnja kotla spušta se u donji kroz pet negrijanih cijevi (četiri iz čiste i jedna iz odjeljka za sol), na čijem su izlazu postavljene rešetke kako bi se spriječilo zadržavanje pare u odvodnim cijevima. Tada kotlovska voda iz donjeg bubnja ulazi u cijevi isparivača zračećeg zaslona i konvekcijske zrake. Mješavina pare i vode iz cijevi isparivača ulazi u pregrade gornjeg bubnja, koje osiguravaju odvajanje pare od kapljica vode. Zasićena para iz gornjeg dijela bubnja, prolazeći kroz uređaj za odvajanje, ulazi u pregrijač, gdje se zagrijava na temperaturu od 354 ºS. Para iz pregrejača ulazi u redukcioni uređaj ROU-40/15 da smanji pritisak sa 34,0-38,5 kgf/cm 2 na 15 kgf/cm 2 .

Pritisak u parnom sistemu kotlova otpadne toplote KU-A, V, C reguliše se uređajem poz.PIKA-160, čiji je regulatorni ventil ugrađen na izlaznom vodu pare u ROU-40/15.

Kontinuirana voda za ispuhivanje iz odjeljka za sol gornjeg bubnja kotla ulazi u rezervoare za ispuhivanje.

Periodično ispuhivanje vode tokom drenaže iz kotla takođe ulazi u barbater ekspander periodičnih ispuhivanja.

Iz rezervoara voda, nakon hlađenja u izmenjivaču toplote, gde zagreva napojnu vodu deaeratora B-201, ulazi u rezervoar. Voda se pumpa iz rezervoara do ELOU instalacije.

Uzimanje uzoraka kotlovske vode iz kontinuirane linije za ispuhivanje vrši se kroz hladnjak za uzorkovanje.

Procesni gas iz kotla za otpadnu toplotu KU-A, V, S temperature 530-650 ºS sa zapreminskim udelom SO 2 u rasponu od 7,5-8,5% ulazi u mešalicu X-103, gde se meša sa vazduhom i pregrijana para.

Za razrjeđivanje procesnog plina koristi se zrak koji izlazi nakon što se kondenzator ohladi i potisnut od strane ventilatora. Razrjeđivanje procesnog plina zrakom vrši se do volumnog udjela SO 2 3,5-4,5%, što je neophodno za smanjenje tačke rose kiseline koja se u njemu nalazi i za povećanje stepena oksidacije SO 2 u SO 3.

Para se dovodi u procesni gas iz parnog sistema srednjeg pritiska, prethodno zagrejanog u električnom grejaču E-163 na temperaturu od 250-300 ºS, i služi za održavanje vlažnosti procesnog gasa kako bi se obezbedila dovoljna kondenzacija sumporne kiseline. u kondenzatoru WSA E-109.

Ukupnu potrošnju procesnog gasa pre mešanja sa vazduhom i parom beleži uređaj poz.FI-702, temperaturu - uređaj poz.TIA-1103, zapreminski udeo SO2 - automatski gasni analizator AIA-501 .

Potrošnja pare za miješanje regulirana je uređajem FIC-701, čiji je regulatorni ventil ugrađen na parovod u električnom grijaču.

Temperaturu pare nakon električnog grijača bilježi uređaj poz.TICA-1101 i reguliše je upravljački sistem grijaćih elemenata električnog grijača.

Potrošnja zraka za miješanje regulirana je uređajem FIC-703, čiji ventil kontrolira lopatice usisne kapije ventilatora.

Uređaji za protok vazduha i pare su povezani u kaskadno kolo za kontrolu temperature poz.TICA-1105 procesnog gasa na ulazu u kontaktni aparat (konvertor) za održavanje temperature u granicama od 385-430 ºS.

Procesni gas iz miksera na temperaturi od 400-430 ºS šalje se u kontaktni aparat (konvertor), gde se katalitička konverzija sumpordioksida (sumpornog anhidrida) u sumporni anhidrid odvija na dva sloja vanadijevog katalizatora VK-WSA. sa međuslojnim hlađenjem kontaktnog gasa.

kontakt uređaj je cilindrični aparat od nerđajućeg čelika, sa dva sloja katalizatora visine 820 mm, odnosno 1640 mm.

Na prvom sloju katalizatora otprilike 90-93% SO 2 se pretvara u SO 3, dok se temperatura na izlazu iz 1. sloja penje na 500-550 ºS. Da bi se uklonila toplota reakcije, gas iz 1. sloja se hladi u reboiler-gas hladnjaku E-105 na temperaturu od 380–410 ºS, pri čemu nastaje para od 62 kgf/cm2, zatim ulazi u mešalicu i odatle do drugog sloja katalizatora c. Na drugom sloju se odvija konačna transformacija SO 2 u SO 3, a izlazna temperatura raste na 410–430 ºS.

Temperaturu plina na izlazu iz hladnjaka plina kontrolira uređaj TICA-1107, čiji regulatorni ventil kontrolira kapije na obilaznici plina snopa cijevi hladnjaka plina.

Predviđena je blokada za maksimalnu temperaturu gasa na ulazu u kontaktni aparat - poz.TISA-1104; alarm visoke temperature gasa na izlazu iz prvog sloja - poz.TIA-1106; Alarm niske i visoke temperature na izlazu iz hladnjaka gasa - art. TICA-1107, alarm niske i visoke temperature na ulazu u E-108 - artikl TIA-1109.

Gas nakon kontaktnog aparata, nakon što je prethodno hlađen u hladnjaku riboiler-gasa, šalje se u kondenzator WSA da kondenzira sumpornu kiselinu iz plina.

Temperaturu ukupnog protoka na ulazu u kondenzator bilježi uređaj poz.TIA-1111 sa alarmima niske i visoke temperature. Predviđena je blokada na maksimalnoj temperaturi poz.TISA-1110 gasa na ulazu u kondenzator.

Da bi se smanjila emisija SO 3 u atmosferu zajedno sa izduvnim gasom, na izlazu iz WSA kondenzatora je obezbeđena jedinica za kontrolu kiselih para. Smanjenje emisije SO 3 postiže se uvođenjem pare silikonskog ulja u struju plina na ulazu u reboiler, koji služi kao kondenzacijski centri za sumpornu kiselinu u plinu i na taj način pojačava kondenzaciju kiseline u WSA kondenzatoru.

Snabdijevanje kotlovske vode riboillerima-hladnjacima plina osigurano je prirodnom cirkulacijom vode iz bubanj-parnog kolektora

Iskorištavanjem topline toka plina u rebojlerima nastaje para pod pritiskom od 62 kgf/cm 2 koja se iz bubanj-parnog kolektora ispušta u ROU-40/15 preko regulatora pritiska poz.PICSA-902.

Napojnu vodu dovodi pumpa R-161A, B iz deaeratora.

Nivo vode se reguliše pomoću uređaja pos.LICA-801, čiji je regulatorni ventil ugrađen na liniji napojne vode iz pumpe R-161A, B, sa alarmima visokog i niskog nivoa. Postoji brava na minimalnom nivou poz.LSA-802 u bubanj-parni kolektor B-162.

Da bi se povećala pouzdanost parnog kolektora, ugrađen je dodatni mjerač nivoa poz.LIA-803.

Za održavanje hemijskog sastava kotlovske vode (smanjenje saliniteta), sistem omogućava automatsko pročišćavanje od najnižih tačaka kroz ventile:

· HIC-753 tip "NZ" - V-162;

· HV-791 - E-105;

· HV-792, HV-793, HV-794, HV-795 - E-108.

Produvna voda iz V-162, E-105, E-108 ulazi u rezervoar za ispuhivanje B-206A, odakle se zajedno sa otpadnom vodom kotlova otpadne toplote KU-A, V, C ispušta kroz E-202. izmenjivač toplote u rezervoar B-203 i pumpa R-203A,V se ispumpava u CDU jedinicu.

Gas u E-109 se napaja iz dva toka.

Temperaturu površine ulaznih cevovoda za gas beleže uređaji poz.TIA-1112, TIA-1113 instalirani na ulazu svakog toka u E-109, čije smanjenje očitavanja određuje nivo sumporne kiseline u E- 109 i moguće začepljenje cijevi aparata.

WSA E-109 kondenzator je vertikalni aparat koji se sastoji od 5 modula, od kojih svaki sadrži 720 staklenih cijevi, dužine 6,8 m i prečnika 40 mm. Unutar staklenih cijevi nalaze se metalne spirale koje služe kao centri za taloženje sumporne kiseline. Na kraju svake cijevi nalazi se patronski filter (eliminator kapanja) dizajniran da uhvati maglu sumporne kiseline. Kolektor kiseline nalazi se na dnu WSA kondenzatora. Kućište E-109 je obloženo ciglama i pločicama otpornim na kiseline.

U kondenzatoru E-109, plin se diže unutar staklenih cijevi, na čijim se unutrašnjim površinama kondenzira sumporna kiselina uslijed hlađenja zrakom koji dolazi iz duvaljke K-130A, B između cijevi.

Pročišćeni plin sa zaostalim masenim udjelom SO 3 manjim od 20 ppm i temperaturom ne većom od 120 ºS ispušta se u dimnjak.

Maseni udio SO 3 u pročišćenom plinu mjeri se instrumentom AIA-652 sa alarmom visokog sadržaja SO 3 .

Temperatura pročišćenog gasa se reguliše pomoću uređaja poz.TICA-1115 čiji je ventil-regulator ugrađen na vod rashladnog vazduha do grejača HOB E-133 (odzračivanje vazduha pored E-109).

Predviđena je blokada za maksimalnu temperaturu gasa na izlazu E-109 poz.TISA-1116.

Razlika između ulaza i izlaza gasa kondenzatora E-109 se meri instrumentom poz.PDI-903.

Vazduh za hlađenje kondenzatora WSA E-109 uzima se iz atmosfere kroz vazdušni filter A-133A, B pomoću duvaljke K-130A, B i dovodi se u prsten E-109 protivtoka prečišćenom gasu.

Nakon kondenzatora E-109, rashladni zrak se dijeli na tokove:

· jedan tok ide na dovod duvaljke K-131, koji dovodi vazduh za razblaživanje procesnog gasa nakon KU-A, B, C;

· drugi tok - puhalo K-132 se dovodi u ložište kotlova otpadne toplote KU-A, V, C za sagorevanje vodonik sulfida;

· deo protoka se ispušta na dovod ventilatora K-130A, B radi održavanja temperature vazduha na izlazu duvaljke u granicama od 20–35 ºS;

· Višak vazduha se ispušta do svjećice kroz HOV E-133 grijač, koji koristi toplinu rashladnog zraka.

Temperaturu vazduha na ulazu u E-109 kontroliše uredjaj poz.TIC-1117, na liniji za dovod dela toplog vazduha na dovod duvaljke K-130A,B postavljena je klapna sa pneumatskim pogonom. .

Temperaturu vazduha posle filtera A-133A, B meri uređaj poz.TIA-1123.

Predviđen je alarm za nizak pritisak vazduha na ulazu duvaljki K-130A, B - poz.PIA-911,912, respektivno.

Da bi se sprečilo curenje procesnog gasa u rashladni vazduh, diferencijalni pritisak između rashladnog vazduha i sistema procesnog gasa se održava u granicama od 10-41 mm w.c. uređaj poz.PDICSA-904, koji kontroliše usisne kapije duvaljki K-130A, B. Obezbeđen je alarm niskog pritiska i blokada niskog diferencijalnog pritiska između sistema za hlađenje vazduha i procesnog gasa kondenzatora E-109.

Kondenzovana sumporna kiselina iz kondenzatora WSA E-109 teče niz aparat i usmerava se u rezervoar za kiselinu B-120.

Da bi se temperatura kiseline koja dolazi iz E-109 smanjila sa 270 na 65 ºS, u struju vruće kiseline dodaje se hladan tok cirkulirajuće kiseline iz pumpe R-121A,V.

Kiselina iz rezervoara V-120 pumpa se pumpom R-121A, B kroz pločasti hladnjak kiseline E-122, gde se hladi cirkulišućom vodom. i poslano na:

glavni dio - kao recirkulacija za miješanje sa vrućom kiselinom iz E-109,

· balansna količina pumpi sumporne kiseline R-123A, B ispumpava se iz postrojenja.

Temperaturu sumporne kiseline na ulazu pumpi R-121A, B bilježi uređaj poz.TIA-1119 sa alarmom visoke temperature. Predviđeno je blokiranje na maksimalnoj temperaturi pos.TISA-1120 sumporne kiseline koja pristiže na prijem pumpi R-121A, B.

Nivo kiseline u rezervoaru B-120 reguliše se uređajima poz.LICA-804, LISA-805 , ventil se ugrađuje na vod za pumpanje kiseline sa pumpama R-123A, B od bloka do sekcije koncentracije sumporne kiseline tit.75-11 i do jedinice za hemijsku obradu vode tit.517 PGPN. Do Parka 75-11 postoje dva cjevovoda za pumpanje sumporne kiseline, od kojih je jedan u rezervi.

Obezbeđen je niski i visoki alarm - poz.LICA-804 i blokada po minimalnim i maksimalnim nivoima - poz.LISA-805 rezervoara V-120.

Alarm niskog pritiska i blokada minimalnog pritiska su obezbeđeni - poz. PICSA-906 u liniji recirkulacije sumporne kiseline.

Maseni udio cirkulirajuće kiseline u rasponu od 93-98% kontroliše analizator pozicije AICA-653 i održava se automatskim dovodom vode iz rezervoara B-150 u vod za cirkulaciju kiseline pomoću zapornog ventila USV 1207 .

Nivo vode u rezervoaru B-150 održava se pomoću uređaja LIA-803, čiji je regulatorni ventil postavljen na vodu do rezervoara B-150. Obezbeđen je alarm niskog i visokog nivoa poz.LIA-803 u rezervoaru B-150.

Potrošnja sumporne kiseline iz postrojenja evidentira se uređajem poz.FIQ-635.

Pritisak u liniji za pumpanje sumporne kiseline bilježi se instrumentom PISA-907. U slučaju smanjenja pritiska u liniji za manje od 0,2 kgf / cm 2, rezervna pumpa P-123A, B se uključuje prema uređaju PICSA-906 .U PbiS-u piše da se BCA blok zaustavlja.

Da bi se smanjio sadržaj dušikovih oksida (N 2 O 3) u komercijalnoj sumpornoj kiselini (manje od 0,5 ppm), 64% vodeni rastvor hidrazin hidrata se dovodi dozirnom pumpom R-124 iz rezervoara V-160 u cevovod. za dovod sumporne kiseline na lokaciju koncentracije tit.75-11. Gotova 64% vodena otopina hidrazin hidrata se doprema u postrojenje u kontejneru zapremine 200 litara, iz koje se pumpom na pneumatski pogon pumpa u rezervoar V-160.

Za prikupljanje slučajnih izlivanja kiseline postrojenje je opremljeno ukopanim armirano-betonskim rezervoarom V-209, u kojem se sumporna kiselina neutralizira 15% otopinom NaOH do pH vrijednosti u rasponu od 7,0-8,0 prema analizatoru AA-505. .

Alkalni rastvor tokom neutralizacije u V-209 se napaja gravitacijom iz alkalnog rezervoara V-208, u koji se alkalija periodično pumpa iz reagensnih postrojenja.

Pre nego što se alkalija dovede u E-209, pumpa R-209 se uključuje za cirkulaciju kroz rezervoar, a sumporna kiselina se neutrališe polaganim dovođenjem lužine u rezervoar B-209.

Obezbeđena je neutralizacija sumporne kiseline u B-209 soda pepelom. Prema očitanjima analizatora i pri provjeri lakmus testom pH = 7, neutralizirani rastvor se pumpom R-209 ispumpava u PLC u dogovoru sa UVKiOSV.

13. Obračun materijalnog bilansa

2H 2 S + 3O 2 \u003d 2SO 2 + 2 H 2 O

Kapacitet gasa 1749,8 m 3 /h stepen konverzije H 2 S = 99,9

Dolazim						Potrošnja
gospodin	kg	% mase	m3	% o	kmol	gospodin	kg	% mase	m3	% o	kmol
58,00	45,31	0,23	17,50	0,12	0,78	SO2	64,00	4944,48	25,64	1730,57	12,53	77,26
34,00	2629,39	13,63	1732,30	11,82	77,33	H2O	18,00	1460,94	7,57	1818,06	13,16	81,16
32,00	3870,85	20,07	2709,59	18,49	120,96	N2	28,00	12741,53	66,06	10193,23	73,79	455,05
28,00	12741,53	66,06	10193,23	69,57	455,05	H2S	34,00	2,63	0,01	1,73	0,01	0,08
-	19287,07	100,00	14652,62	100,00	654,13	CO2	44,00	137,48	0,71	69,99	0,51	3,12
∑	-	19287,07	100,00	13813,58	100,00	616,68

SO 2 + 0,5O 2<=>SO 3

Stepen konverzije SO 2 = 98,5

Dolazim						Potrošnja
gospodin	kg	% mase	m3	% o	kmol	gospodin	kg	% mase	m3	% o	kmol
64,00	4944,48	46,03	1730,57	27,70	77,26	SO3	80,00	6087,90	56,67	1704,61	31,60	76,10
32,00	1217,58	11,33	852,31	13,64	38,05	SO2	64,00	74,17	0,69	25,96	0,48	1,16
28,00	4580,42	42,64	3664,33	58,66	163,59	N2	28,00	4580,42	42,64	3664,33	67,92	163,59
-	10742,48	100,00	6247,21	100,00	278,89	∑	-	10742,48	100,00	5394,90	100,00	240,84

SO 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4

SO 3 konverzija = 99,5%

Dolazim						Potrošnja
gospodin	kg	% mase	m3	% o	kmol	gospodin	kg	% mase	m3	% o	kmol
SO3	80,00	6087,90	80,90	1704,61	49,75	76,10	H2SO4	98,00	7420,39	98,61	1696,09	98,06	75,72
H2O	18,00	1362,93	18,11	1696,09	49,50	75,72	SO3	90,00	30,44	0,40	7,58	0,44	0,34
SO2	64,00	74,17	0,99	25,96	0,76	1,16	SO2	64,00	74,17	0,99	25,96	1,50	1,16
∑	7524,99	100,00	3426,66	100,00	152,98	∑	7524,99	100,00	1729,62	100,00	77,22

14. Proračun toplotnog bilansa

Standardna entalpija formiranja ΔH (298 K, kJ/mol)	Standardni molarni toplotni kapacitet Cp (298 K, J/mol K)	Specifična toplota C (kJ/kg K)
			SO2	-296,90	39,90	0,62
O2	0,00	29,35	0,92
N2	0,00	29,10	1,04
SO3	-439,00	180,00	2,25
H2O	-241,82	33,58	1,87
H2SO4	-814,20	138,90	1,42
C4H10	-124,70	97,78	1,69
CO2	-393,51	37,11

Toplotna ravnoteža reakcije oksidacije sumpor-dioksida

SO 2 +1/2 O 2 = SO 3

Toplotni bilans reakcije kondenzacije sumporne kiseline

SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4

Iz proračuna toplotnog bilansa reakcija oksidacije sumpordioksida i kondenzacije sumporne kiseline vidi se da se tokom ovih reakcija oslobađa značajna količina toplote koja se mora odvojiti, što se u realnom tehnološkom procesu radi kako bi se povećavaju stepen konverzije ovih reakcija, a toplota se koristi u različite svrhe kako procesa tako i preduzeća.

15. Proračun kontaktnog uređaja

Proračun kontaktnog vremena (dato u kinetici oksidacije sumpor-dioksida)

τ 1 = ∑Δτ \u003d 3,188 sek

τ 2 = ∑Δτ = 6,38 sek

Ukupno vrijeme kontakta gasa u kontaktnom aparatu je

τ = 3,188 + 6,38 = 9,568

m 2

Proračun prečnika kontaktnog uređaja

Prečnik kontaktnog uređaja je 8 m

16. Mjere sigurnosti tokom rada proizvodnog pogona

Sigurnosni zahtjevi pri pokretanju i zaustavljanju tehnoloških sistema i određenih vrsta opreme, stavljanju u rezervu, u rezervi i pri puštanju u pogon iz rezerve

Glavni sigurnosni zahtjev pri pokretanju i zaustavljanju procesne opreme je striktno pridržavanje procedure za pokretanje i zaustavljanje instalacije, utvrđene u tački 6. ovog pravilnika.

Puštanje u rad ili stavljanje u pogon tehnoloških sistema vrši se na osnovu pismene naredbe glavnog inženjera PPGN-a, u kojoj se navodi lice odgovorno za bezbedno izvođenje radova i postupak organizovanja puštanja u rad ili stavljanja u pogon tehnološkog sistema. sistem.

Puštanje u rad ili stavljanje van pogona pojedine opreme vrši se po nalogu šefa instalacije.

Oprema se smatra pripravnom kada je u ispravnom stanju, potpuno opremljena kontrolno-mjernim instrumentima, signalnim uređajima i ESD, ispitana u radnim uslovima, postoji zaključak mehaničara instalacije ili radionice o njenoj spremnosti za rad.

Zimi se sva rezervna oprema mora zagrijati.

Oprema koja se nalazi u rezervi treba podvrgnuti svakodnevnom vizuelnom pregledu, a dinamička oprema pregledu i uhodavanju sa utvrđenom učestalošću, a najmanje jednom mesečno. Za centrifugalne pumpe, vratilo se mora rotirati ručno u svakoj smjeni.

Pre puštanja u rad, tehnološki sistem mora biti pročišćen azotom uz kontrolu sadržaja zaostalog kiseonika ne više od 0,5% vol. Prelazak tehnološkog sistema u uobičajeni tehnološki režim vrši se u skladu sa tačkom 6. ovog pravilnika.

Prije svakog puštanja u rad rezervnih pumpi provjerite njihovu ispravnost i položaj zapornih ventila na usisu i pražnjenju pumpe.

Popravak tople pumpe dodijeljene rezervi treba započeti tek nakon što temperatura njenog kućišta ne pređe 45 ºS.

Kontaktni uređaj R-104 ispuhuje se vrućim zrakom pare sumporne kiseline kroz kondenzator WSA E-109 i dalje u dimnjak. Za obavljanje radova unutar R-104 tokom gašenja, katalizator i kontaktni aparat se hlade zrakom iz ventilatora K-132 prema shemi procesnog plina. Ako se katalizator ne isprazni iz aparata, R-104 se stavlja pod tlak zrakom koji se dovodi u aparat kroz kratkospojnik za crijevo kako bi se spriječio kontakt katalizatora sa atmosferskim zrakom.

Zahtjevi za osiguranje protueksplozijske sigurnosti tehnološkog procesa: prihvaćene granice tehnoloških blokova, vrijednosti energetskih indikatora i kategorije opasnosti od eksplozije blokova, granice mogućih oštećenja pri eksplozijama, predviđene sigurnosne i hitne mjere zaštite

U cilju povećanja sigurnosti i ograničavanja mase proizvoda koji mogu iscuriti u okolinu kao posljedica akcidenta, postrojenje je opremljeno: brzim zapornim ventilima na vodovima ispred pumpi, 100% rezervom za pumpe, samopokrećući sistemi za pumpe i ATS; Cjevovodi izmjenjivača topline imaju premosnice i zaporne ventile.

Jedinica je opremljena distribuiranim sistemom upravljanja procesom (DCS) i sistemom zaštite u slučaju nužde (ESD). Svjetlosni i zvučni alarmi se aktiviraju na maksimalno dozvoljenim vrijednostima tehnoloških parametara.

U fabrici postoji jedan eksplozivni tehnološki blok - blok za odvajanje.

Procjena opasnosti od eksplozije tehnološkog bloka izvršena je u skladu sa zahtjevima Opštih pravila o eksplozivnosti hemijske, petrohemijske i naftne industrije" (PB 09-540-03). Istovremeno, tehnološka blokovi obuhvataju aparaturu neophodnu za realizaciju glavnog tehnološkog procesa.U blok blokova ulaze cjevovodi između aparata, kao i armatura i instrumentacija.

Sigurnosne mjere koje se preduzimaju u toku tehnološkog procesa uz izvođenje rutinskih operacija moraju ispunjavati zahtjeve regulatorno-tehničke dokumentacije koja utvrđuje postupak i uslove za bezbedno odvijanje proizvodnog procesa, postupanje osoblja u vanrednim situacijama i izvođenje remontnih radova. Listu navedene tehničke dokumentacije mora odobriti glavni inženjer PPGN.

Kako bi se osigurala sigurnost procesa, poduzete su sljedeće mjere:

Sva oprema i cjevovodi na otvorenom, čija je temperatura zida veća od 60 ºS, au prostorijama iznad 45 ºS, su toplinski izolovani;

Sva oprema i cjevovodi za zaštitu od statičkog elektriciteta su uzemljeni. Instalacija ima zaštitu od groma;

Svi pokretni dijelovi mehanizama su zaštićeni;

Rezervoar B-120 je opremljen alarmima gornjeg i donjeg nivoa.

Obavezni obim periodičnog praćenja stanja i parametara rada instalacije od strane zaobilaznog osoblja, kao i njenog održavanja uključuje:

· kontrola temperatura i pritisaka u aparatima instrumentima postavljenim na licu mesta;

Provjera centrifugalnih pumpi na odsustvo vibracija i strane buke (upotrebljivost);

· provjera nepropusnosti prirubničkih spojeva, omentalnih zaptivki zapornih ventila i čeonih zaptivki centrifugalnih pumpi;

· vizuelna kontrola odsustva vibracija tehnoloških cevovoda, posebno pri pražnjenju pumpi;

Provjera dostupnosti i upotrebljivosti standardne instrumentacije;

vizuelna kontrola prisutnosti i dobrog stanja štitnika pokretnih dijelova mehanizama, servisnih platformi;

Vizuelna kontrola ispravnog stanja ventilacionih sistema;

vizuelna kontrola ispravnog stanja opreme za dizanje;

Provjera uređaja za uzorkovanje na curenje proizvoda.

Zimi se moraju obaviti sljedeće dodatne operacije:

· kontrola funkcionisanja niskotlačnog parnog grijanja aparata, tehnoloških cjevovoda, instrumentacije i upravljačkih uređaja;

· kontrola funkcionisanja grijanja ogrjevnom vodom instrumentacione i kontrolne opreme, grijača zraka za dovodnu ventilaciju i tehnoloških cjevovoda;

kontrola rashladnih sistema centrifugalnih pumpi, obezbeđivanje konstantnog protoka vode;

kontrola prohodnosti odvoda i drenažnih vodova;

Kontrola rada odvoda kondenzata.

Zabranjeno je uklanjanje blokada u sistemima za automatsku kontrolu procesa.

U slučaju vanrednih situacija uzrokovanih odstupanjem parametara rada postrojenja od zahtjeva standarda tehnološkog režima utvrđenih u tački 4. ovog pravilnika, postupiti u skladu sa „Planom lokalizacije u vanrednim situacijama“ (PLAS).

Sve vrste remontnih radova moraju se izvoditi u skladu sa godišnjim i mjesečnim "Rasporedima planiranog preventivnog održavanja". Radovi na popravci moraju se izvoditi u skladu sa zahtjevima uputstava odobrenih od strane glavnog inženjera kompanije:

Uputstvo o postupku bezbednih popravki u OOO LUKOIL-PNOS (IB-025-003-2005);

Uputstvo o postupku bezbednog izvođenja toplog rada u objektima OOO LUKOIL-PNOS (PB-0001-1-2005);

Uputstvo o postupku bezbednog obavljanja gasno opasnih radova na objektima OOO LUKOIL-PNOS (B-025-002-2005);

Uputstvo o postupku bezbednih zemljanih radova na teritoriji OOO LUKOIL-PNOS (IB-255-004-2005).

Uzorkovanje sumporovodika i drenaža separatora i kontejnera treba da se obavlja u gas maski koja stoji leđima okrenuta vetru sa podupiračem u gas maski.

Mjere sigurnosti u vođenju tehnološkog procesa, izvođenju rutinskih operacija

Bezbedan rad jedinice zavisi od kvalifikacije operativnog osoblja, poštivanja sigurnosnih propisa, zaštite od požara i gasa, pravila za tehnički rad opreme i komunikacija i usklađenosti sa normama tehnoloških propisa.

Lica koja su navršila 18 godina života, koja su obučena za industrijsku sigurnost i zaštitu na radu, teorijsku i praktičnu obuku iz sigurnih metoda i metoda rada i koja su položila ispit za prijem u samostalan rad, koja nemaju medicinske kontraindikacije , dozvoljeno je da rade.

Sva potrebna regulatorna i tehnička dokumentacija koja utvrđuje postupak i uslove za sigurno odvijanje procesa proizvodnje, postupanje osoblja u vanrednim situacijama i izvođenje remontnih radova, prema listi koju je odobrio glavni inženjer PPGN, mora biti dostupan u objektu, njegovo poznavanje i poštovanje od strane osoblja je obavezno.

Možete raditi samo na radnoj opremi. Stalno nadgledati rad uređaja za kontrolu i automatizaciju, alarmnih sistema i blokada. Strogo se pridržavajte svih parametara tehnološkog načina rada.

Kako bi se izbjegla kontaminacija plinom u industrijskim prostorijama, stvara se višak nadpritiska zraka u operateru, pumpi, trafostanici, razvodnim pločama sa stopom izmjene zraka od 5.

Pumpe su opremljene mehaničkim zaptivačima.

Svi uređaji pod pritiskom su opremljeni sigurnosnim ventilima. Zapaljivi gasovi se ispuštaju iz sigurnosnih ventila u baklji; ventil na liniji baklje mora biti otvoren za vrijeme rada jedinice.

Rasvjeta instalacije je urađena u skladu sa važećim propisima, rasvjetna armatura je protueksplozivna.

Mjere za osiguranje zaštite od požara u toku tehnološkog procesa

Protivpožarna sigurnost instalacije postiže se sistemom za sprečavanje stvaranja zapaljivog okruženja, sprečavanjem nastanka izvora paljenja u zapaljivoj sredini, maksimalnom automatizacijom tehnološkog procesa, upotrebom opreme za gašenje požara i požarnih alarma, upotrebom osnovnih građevinskih konstrukcija sa propisanim granicama otpornosti na vatru i granicama rasprostranjenosti požara, poštovanje uputstava i pravila zaštite od požara pri radu zgrada, objekata i opreme.

Teritorija proizvodnog pogona, kao i proizvodni objekti i oprema, moraju se stalno održavati čistim i urednim.

Pušenje na instalaciji zabranjeno. Pušenje je dozvoljeno u posebno određenom prostoru (u dogovoru sa vatrogasnom ekipom), opremljenom kantom za opuške i aparatom za gašenje požara.

Nepropusnost opreme, posebno prirubničkih spojeva i kutija za punjenje, zahtijeva strogu kontrolu od strane operativnog osoblja. Ako se otkrije prolaz, potrebno je odmah dovesti vodenu paru u prolaz i preduzeti mjere da se dežurni dio ili aparat onemogući iz rada.

U zimskim uslovima dozvoljeno je zagrijavanje smrznute opreme, cjevovoda, ventila samo parom ili toplom vodom. Zabranjena je upotreba otvorene vatre.

U slučaju požara u proizvodnim prostorijama, obezbjeđena je mogućnost sigurne evakuacije ljudi.

U slučaju požara ili nezgode na objektu, osoblje koje nije uključeno u otklanjanje požara ili vanredne situacije evakuiše se sa teritorije objekta.

Lokacija opreme i zgrada omogućava poštovanje odgovarajućih protupožarnih prekida.

Jedinica je opremljena sa sljedećim aparatima za gašenje požara:

5 fiksnih protupožarnih monitora koji štite opremu na vanjskoj instalaciji;

Voda za gašenje požara se snabdeva vatrogasnim monitorima iz vodovodne mreže preduzeća za gašenje požara;

Za lokalno gašenje izvora požara u industrijskim prostorijama i na vanjskoj instalaciji predviđeni su parni podizači;

Jedinica je opremljena gumenim crijevima za dovod pare ili dušika do mjesta mogućeg požara;

Aparati za gašenje požara zračnom pjenom i prahom, kutije sa pijeskom, filcom, azbestnom tkaninom obezbjeđuju se na ugradnji na utvrđenim mjestima;

Zaštita prostora automatskim dojavom požara;

Predviđeni su ručni javljači za požarne alarme, koji se nalaze izvan zgrade i duž perimetra instalacije;

Postavljanje objekata, opreme, aparata, evakuacionih puteva i izlaza vrši se uzimajući u obzir norme i pravila zaštite od požara i osigurava evakuaciju ljudi iz zgrada i prostorija prije maksimalno dozvoljenih vrijednosti opasnih faktora požara.

Sigurne metode za rukovanje pirofornim naslagama

Aparati i cjevovodi nakon povlačenja opreme iz pogona i njihovog oslobađanja od proizvoda treba popariti vodenom parom.

Nakon što se aparat oslobodi od kondenzata, mora se otvoriti donji spoj ili otvor i uzeti uzorak zraka za analizu sadržaja opasnih koncentracija para proizvoda u njemu (ne smije biti više od 20% donje granice koncentracije širenja plamena NKRP ).

Prilikom čišćenja aparata potrebno je navlažiti naslage na zidovima aparata. Prilikom čišćenja aparata koriste se alati otporni na varnice. Za izvođenje ovih radova izdaje se radna dozvola u skladu sa utvrđenom procedurom.

Piroforne naslage uklonjene sa opreme moraju se održavati vlažnima dok se ne unište. Uklonite piroforne naslage za skladištenje u UVKiOSV akumulatoru mulja.

Metode za neutralizaciju proizvodnih proizvoda u slučaju izlivanja i nesreća

U slučaju izlijevanja sumporne kiseline u prostoriju za pumpanje, odmah urediti nasip od pijeska kako bi se spriječilo dalje širenje proizvoda. Prije čišćenja prosuti proizvod, neutralizirajte ga sodom ili vapnom.

Uklanjanje sumporne kiseline prilikom otpuštanja filtera, popravke kiselinskih pumpi R-121A, B, R-123A, B ili uzorkovanje se odvija u zatrpanom rezervoaru i neutrališe se 10% rastvorom alkalije.

Prilikom neutralizacije prolivene sumporne kiseline, radite u kombinezonu i koristite gas masku.

Sigurna metoda za uklanjanje proizvodnih proizvoda iz tehnoloških sistema i određenih vrsta opreme

Kada se instalacija zaustavi radi popravke, gas sumporovodik se šalje u baklju.

Kontaktni aparat (konverter) R-104 se u početku upuhuje dimnim gasovima iz para sumporne kiseline kroz kondenzator WSA E-109, zatim vrućim vazduhom na normalan način u dimnjak.

Sumporna kiselina se pumpa u robni park 75-11. Kiseli ostaci se odvode u ukopani rezervoar V-209 i neutrališu sa 10% alkalnom otopinom, ili se pune soda pepelom (do pH = 7), zatim ispumpavaju u PLC, u dogovoru sa UVKiOSV.

Glavne potencijalne opasnosti od opreme i cevovoda koji se koriste, njihove kritične komponente i mere za sprečavanje hitnog smanjenja pritiska u tehnološkim sistemima

Glavne potencijalne opasnosti od procesne opreme i cevovoda koji se koriste, njihove kritične jedinice u postrojenju su:

· Gas koji sadrži vodonik sulfid koji se prerađuje u postrojenju je eksplozivan, zapaljiv i toksičan;

· sumporovodik u prisustvu vodene pare je jaka korozivna supstanca koja utiče na metal, što rezultira smanjenjem pritiska u procesnoj opremi;

· prisustvo viška pritiska (do 15 kgf/cm 2 - para srednjeg pritiska) i visokih temperatura u aparatima i cevovodima stvara opasnost od njihovog pucanja;

· u slučaju kršenja režima rada opreme ili u slučajevima njenog mehaničkog ili korozivnog habanja, moguć je smanjenje pritiska uz pojavu eksplozivnih i toksičnih koncentracija gasova, što može dovesti do eksplozije i/ili požara, kao i trovanja osoblja;

strujni udar u slučaju kvara uzemljenja strujnih dijelova opreme ili kvara električne izolacije;

· mogućnost pada servisera pri servisiranju aparata i cjevovoda koji se nalaze na visini većoj od jednog metra, u nedostatku ograde ili njenom kvaru;

· mogućnost dobijanja termičke opekotine u slučaju kontakta nezaštićenih delova tela sa zagrejanim površinama aparata i cevovoda sa oštećenom izolacijom;

Prisutnost rotirajućih mehanizama stvara opasnost od povreda;

· mogućnost smanjenja pritiska ili uništenja uređaja i cjevovoda pod utjecajem vanjskih faktora sile.

Mjere za sprečavanje hitnog smanjenja pritiska u tehnološkim sistemima su:

· termička obrada glavne tehnološke opreme i zavarenih delova cevovoda u medijima koji izazivaju koroziono pucanje;

· Osiguravanje usklađenosti opreme cjevovoda, zaporne armature, sigurnosnih uređaja, sistema zaštitne automatike, alarmnih sistema sa zahtjevima važećeg NTD;

ocjenu tehničkog stanja uređaja, opreme, cjevovoda i drugih elemenata instalacije;

rad samo ispravne opreme i blagovremeno provođenje planiranog preventivnog održavanja;

Pravovremena inspekcija opreme;

Osiguravanje kvalitetne popravke i čišćenja uređaja, cjevovoda;

· izvođenje tehnološkog procesa bez kršenja normi ovog tehnološkog propisa, isključujući izlaz parametara aparata i opreme za kritične vrijednosti.

17. Spisak korišćene literature

1. Tehnološki propisi postrojenja za proizvodnju sumporne kiseline

2. B.T.Vasiliev, M.I.Otvagina; Tehnologija sumporne kiseline. Moskva: Hemija 1985. 386 strana

3. A.M. Kutepov; Opća hemijska tehnologija. Moskva: Viša škola, 1990. 520 pp.

4. Amelin A.G. Proizvodnja sumporne kiseline. Moskva 1983

“Jedva da postoji neka druga, umjetno proizvedena supstanca, tako često korištena u tehnologiji, kao sumporna kiselina.

Tamo gdje nema tvornica za njegovu ekstrakciju, nezamisliva je isplativa proizvodnja mnogih drugih supstanci od velikog tehničkog značaja.”

DI. Mendeljejev

Sumporna kiselina se koristi u raznim hemijskim industrijama:

• mineralna gnojiva, plastika, boje, umjetna vlakna, mineralne kiseline, deterdženti;
• u naftnoj i petrohemijskoj industriji:

za preradu nafte, dobivanje parafina;

• u obojenoj metalurgiji:

za proizvodnju obojenih metala - cink, bakar, nikl itd.

• u crnoj metalurgiji:

za kiseljenje metala;

• u industriji celuloze i papira, prehrambenoj i lakoj industriji (za proizvodnju škroba, melase, izbjeljivanje tkanina) itd.

Proizvodnja sumporne kiseline

Sumporna kiselina se u industriji proizvodi na dva načina: kontaktni i azotni.

Kontaktna metoda za proizvodnju sumporne kiseline

Sumporna kiselina se proizvodi kontaktnom metodom u velikim količinama u postrojenjima za proizvodnju sumporne kiseline.

Trenutno je glavna metoda za proizvodnju sumporne kiseline kontakt, jer. ova metoda ima prednosti u odnosu na druge:

Dobivanje proizvoda u obliku čiste koncentrovane kiseline prihvatljive za sve potrošače;

- smanjenje emisije štetnih materija u atmosferu sa izduvnim gasovima

I. Sirovine koje se koriste za proizvodnju sumporne kiseline.

Glavna sirovina

sumpor - S

sumporni pirit (pirit) - FeS 2

sulfidi obojenih metala - Cu2S, ZnS, PbS

vodonik sulfid - H 2 S

Pomoćni materijal

Katalizator - vanadijev oksid - V 2 O 5

II. Priprema sirovina.

Analizirajmo proizvodnju sumporne kiseline iz pirita FeS 2.

1) Mljevenje pirita. Prije upotrebe, veliki komadi pirita se drobe u drobilicama. Znate da kada se supstanca drobi, brzina reakcije se povećava, jer. površina kontakta reaktanata se povećava.

2) Prečišćavanje pirita. Nakon drobljenja pirita se flotacijom pročišćava od nečistoća (otpadne stijene i zemlje). Da bi se to učinilo, zdrobljeni pirit se spušta u ogromne kace s vodom, miješa, otpadna stijena ispliva, a zatim se otpadna stijena uklanja.

III. Osnovni hemijski procesi:

4 FeS 2 + 11 O 2 t = 800°C→ 2 Fe 2 O 3 + 8 SO 2 + Q ili sagorevanje sumpora S+O2 t ° C→ SO2

2SO2 + O2 400-500° With,V2O5 , str↔ 2SO 3 + Q

SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4 + Q

IV . Tehnološki principi:

Princip kontinuiteta;

Princip integrisane upotrebe sirovina,korištenje otpada iz druge proizvodnje;

Princip neotpadne proizvodnje;

Princip prenosa toplote;

Princip protivtoka („fluidizirani sloj“);

Princip automatizacije i mehanizacije proizvodnih procesa.

V . Tehnološki procesi:

Princip kontinuiteta: pečenje pirita u peći → nabavka sumpornog oksida ( IV ) i kiseonik u sistem za prečišćavanje → u kontaktni aparat → dovod sumpor oksida ( VI ) u apsorpcioni toranj.

VI . Zaštite okoliša:

1) nepropusnost cjevovoda i opreme

2) filteri za čišćenje gasa

VII. Hemija proizvodnje :

PRVA FAZA - pečenje pirita u peći za pečenje u "fluidiziranom sloju".

Uglavnom se koristi sumporna kiselina flotacijski pirit- proizvodni otpad pri obogaćivanju ruda bakra koji sadrže mješavine sumpornih jedinjenja bakra i željeza. Proces obogaćivanja ovih ruda odvija se u postrojenjima za obogaćivanje Norilsk i Talnakh, koji su glavni dobavljači sirovina. Ova sirovina je isplativija, jer. sumporni pirit se vadi uglavnom na Uralu i, naravno, njegova isporuka može biti vrlo skupa. Moguća upotreba sumpor, koji nastaje i prilikom obogaćivanja ruda obojenih metala iskopanih u rudnicima. Sumpor također isporučuju Pacifička flota i NOF. (tvornice za koncentraciju).

Jednačina reakcije prve faze

4FeS2 + 11O2 t = 800°C → 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 + Q

Zdrobljeni, očišćeni, mokri (nakon flotacije) pirit se sipaju odozgo u peć za pečenje u "fluidiziranom sloju". Odozdo (princip protivtoka) prolazi vazduh obogaćen kiseonikom za potpunije pečenje pirita. Temperatura u peći dostiže 800°C. Pirit se zagrije do crvene boje i nalazi se u "suspendiranom stanju" zbog zraka koji se upuhuje odozdo. Sve to izgleda kao uzavrela vrela tečnost. Čak i najsitnije čestice pirita se ne slažu u „fluidiziranom sloju“. Stoga je proces pečenja veoma brz. Ako je ranije za sagorevanje pirita trebalo 5-6 sati, sada je potrebno samo nekoliko sekundi. Štaviše, u "fluidiziranom sloju" moguće je održavati temperaturu od 800°C.

Zbog topline koja se oslobađa kao rezultat reakcije, održava se temperatura u peći. Višak topline se uklanja: cijevi s vodom prolaze duž perimetra peći koja se zagrijava. Topla voda se dalje koristi za centralno grijanje susjednih prostorija.

Nastali željezni oksid Fe 2 O 3 (pekuljica) se ne koristi u proizvodnji sumporne kiseline. Ali se skuplja i šalje u metalurško postrojenje, gdje se metal željeza i njegove legure sa ugljikom dobivaju od željeznog oksida - čelika (2% ugljika C u leguri) i livenog željeza (4% ugljika C u leguri).

dakle, princip hemijske proizvodnje- neotpadnu proizvodnju.

Izlazi iz rerne pećni gas , čiji je sastav: SO 2, O 2, vodena para (pirit je bio mokar!) I najsitnije čestice pepela (gvozdeni oksid). Takav plin iz peći mora se očistiti od nečistoća čvrstih čestica šljunka i vodene pare.

Pročišćavanje plina iz peći od čvrstih čestica ciklona vrši se u dvije faze - u ciklonu (koristi se centrifugalna sila, čvrste čestice šljunka udaraju u zidove ciklona i padaju). Za uklanjanje sitnih čestica, smjesa se šalje u elektrofiltere, gdje se čisti pod djelovanjem struje visokog napona od ~ 60.000 V (koristi se elektrostatička privlačnost, čestice šljunka se lijepe na elektrificirane ploče elektrofiltera, uz dovoljno akumulacije pod vlastitom težinom padaju), za uklanjanje vodene pare iz pećnog plina (sušnog pećnog plina) koristite koncentriranu sumpornu kiselinu, koja je vrlo dobar desikant jer upija vodu.

Sušenje pećnog plina vrši se u tornju za sušenje - pećni plin se diže odozdo prema gore, a koncentrirana sumporna kiselina teče odozgo prema dolje. Da bi se povećala kontaktna površina gasa i tečnosti, toranj je ispunjen keramičkim prstenovima.

Na izlazu iz tornja za sušenje, plin iz peći više ne sadrži čestice pepela ili vodenu paru. Plin iz peći je sada mješavina oksida sumpora SO 2 i kisika O 2 .

DRUGA FAZA - katalitička oksidacija SO 2 u SO 3 kiseonikom u kontakt uređaju.

Jednačina reakcije za ovu fazu je:

2SO2 + O2 400-500°S, V 2 O 5 ,str ↔ 2 SO 3 + Q

Složenost druge faze leži u činjenici da je proces oksidacije jednog oksida u drugi reverzibilan. Stoga je potrebno odabrati optimalne uslove za tok direktne reakcije (dobivanje SO 3).

Iz jednačine proizilazi da je reakcija reverzibilna, što znači da je u ovoj fazi potrebno održavati takve uslove da se ravnoteža pomjeri prema izlazu SO 3 inače će cijeli proces biti prekinut. Jer reakcija se nastavlja sa smanjenjem volumena (3 V↔2V ), potreban je povećani pritisak. Povećajte pritisak na 7-12 atmosfera. Reakcija je egzotermna, stoga, uzimajući u obzir Le Chatelierov princip, ovaj proces se ne može izvoditi na visokoj temperaturi, jer. ravnoteža će se pomjeriti ulijevo. Reakcija počinje na temperaturi = 420 stepeni, ali zbog višeslojnog katalizatora (5 slojeva) možemo je povećati na 550 stepeni, što uveliko ubrzava proces. Katalizator koji se koristi je vanadijum (V 2 O 5). Jeftin je i traje dugo (5-6 godina). najotporniji na djelovanje toksičnih nečistoća. Osim toga, doprinosi pomjeranju ravnoteže udesno.

Smjesa (SO 2 i O 2) se zagrijava u izmjenjivaču topline i kreće se kroz cijevi, između kojih u suprotnom smjeru prolazi hladna smjesa koja se mora zagrijati. Kao rezultat, tamo izmjena toplote: početni materijali se zagrijavaju, a produkti reakcije se hlade na željene temperature.

TREĆA FAZA - apsorpcija SO 3 sumpornom kiselinom u apsorpcionom tornju.

Zašto sumpor oksid SO 3 ne upijaju vodu? Na kraju krajeva, bilo bi moguće rastvoriti sumporov oksid u vodi: SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4 . Ali činjenica je da ako se voda koristi za apsorpciju sumpornog oksida, nastaje sumporna kiselina u obliku magle koja se sastoji od sitnih kapljica sumporne kiseline (sumporni oksid se otapa u vodi uz oslobađanje velike količine toplote, sumporna kiselina se toliko vruće da ključa i pretvara se u paru). Kako biste izbjegli stvaranje magle sumporne kiseline, koristite 98% koncentriranu sumpornu kiselinu. Dva posto vode je toliko malo da će zagrevanje tečnosti biti slabo i bezopasno. Sumporov oksid se vrlo dobro rastvara u takvoj kiselini, formirajući oleum: H 2 SO 4 nSO 3 .

Jednačina reakcije za ovaj proces je:

NSO 3 + H 2 SO 4 → H 2 SO 4 nSO 3

Dobiveni oleum se sipa u metalne rezervoare i šalje u skladište. Zatim se rezervoari pune oleumom, formiraju se vozovi i šalju potrošaču.

1. Uvod

2. Opće karakteristike postrojenja sumporne kiseline

3. Sirovi izvori proizvodnje sumporne kiseline

4. Kratak opis industrijskih metoda za proizvodnju sumporne kiseline

5.Odabir katalizatora

6. Opravdanje načina proizvodnje

7. Faze i hemija procesa

8. Termodinamička analiza

9. Kinetika procesa oksidacije SO 2

10. Kondenzacija sumporne kiseline

11. Termodinamička analiza procesa kondenzacije

12. Opis tehnološke šeme procesa

13. Obračun materijalnog bilansa

14. Proračun toplotnog bilansa

15. Proračun kontaktnog uređaja

16. Sigurnosne mjere tokom rada proizvodnog pogona

17. Reference

1. Uvod

Sumporna kiselina je jedan od glavnih proizvoda velike tonaže u hemijskoj industriji. Koristi se u raznim sektorima nacionalne privrede, jer ima niz posebnih svojstava koja olakšavaju njegovu tehnološku upotrebu. Sumporna kiselina ne dimi, nema boju i miris, u tečnom je stanju na uobičajenim temperaturama, au koncentrovanom obliku ne korodira crne metale. Istovremeno, sumporna kiselina je jedna od jakih mineralnih kiselina, formira brojne stabilne soli i jeftina je.

U tehnologiji se pod sumpornom kiselinom podrazumijevaju sistemi koji se sastoje od oksida sumpora (VI) i vode različitog sastava: p SO 3 t H 2 O.

Monohidrat sumporne kiseline je bezbojna uljasta tečnost sa temperaturom kristalizacije od 10,37 o C, tačkom ključanja 296,2 o C i gustinom od 1,85 t/m 3 . Meša se sa vodom i oksidom sumpora (VI) u svakom pogledu, formirajući hidrate sastava H 2 SO 4 H 2 O, H 2 SO 4 2H 2 O, H 2 SO 4 4H 2 O i jedinjenja sa sumpornim oksidom H 2 SO 4 SO 3 i H 2 SO 4 2SO 3.

Ovi hidrati i spojevi oksida sumpora imaju različite temperature kristalizacije i formiraju niz eutektika. Neki od ovih eutektika imaju temperature kristalizacije ispod ili blizu nule. Ove karakteristike rastvora sumporne kiseline uzimaju se u obzir pri odabiru njegovih komercijalnih kvaliteta, koje prema uslovima proizvodnje i skladištenja moraju imati nisku temperaturu kristalizacije.

Tačka ključanja sumporne kiseline zavisi i od njene koncentracije, odnosno sastava sistema "sumpor oksid (VI) - voda". S povećanjem koncentracije vodene otopine sumporne kiseline, njegova točka ključanja se povećava i dostiže maksimalnu temperaturu od 336,5 ° C pri koncentraciji od 98,3%, što odgovara azeotropnom sastavu, a zatim se smanjuje. Tačka ključanja oleuma sa povećanjem sadržaja slobodnog sumpor-oksida (VI) opada sa 296,2 o C (tačka ključanja monohidrata) na 44,7 o C, što odgovara tački ključanja 100% sumpor-oksida (VI).

Kada se para sumporne kiseline zagrije iznad 400 ° C, ona prolazi kroz termičku disocijaciju prema shemi:

400 o C 700 o C

2 H 2 SO 4<=>2H 2 O + 2SO 3<=>2H 2 O + 2SO 2 + O 2.

Među mineralnim kiselinama, sumporna kiselina zauzima prvo mjesto po proizvodnji i potrošnji. Njegova svjetska proizvodnja se više nego utrostručila u posljednjih 25 godina i trenutno iznosi više od 160 miliona tona godišnje.

Područja primjene sumporne kiseline i oleuma su vrlo raznolika. Značajan deo se koristi u proizvodnji mineralnih đubriva (od 30 do 60%), kao i u proizvodnji boja (od 2 do 16%), hemijskih vlakana (od 5 do 15%) i metalurgiji (od 2 do 3%). Koristi se u različite tehnološke svrhe u tekstilnoj, prehrambenoj i drugim industrijama.

2. Opće karakteristike postrojenja sumporne kiseline

Uređaj je dizajniran za proizvodnju tehničke sumporne kiseline iz plina koji sadrži sumporovodik. Plin vodonik sulfid dolazi iz jedinica za hidrotretiranje, jedinice za odsumporavanje plina, jedinice za regeneraciju amina i uklanjanja kiselog otpada.

Puštanje u rad postrojenja - 1999

Postrojenje za proizvodnju sumporne kiseline projektovano je za preradu 24 hiljade tona gasa koji sadrži sumporovodonik godišnje.

Projektni kapacitet postrojenja za sumpornu kiselinu je 65 hiljada tona godišnje.

Projektovanje instalacije izvršilo je JSC "VNIPIneft" na bazi tehnologije danske kompanije "Haldor Topsoe AS" i JSC "NIUIF", Moskva.

Ruski deo bloka predstavlja deo za pripremu sirovine, kotlovi na otpadnu toplotu KU-A, V, S za sagorevanje gasa koji sadrži sumporovodik, blokovi za odzračivanje osoljene vode, neutralizaciju ispuštanja sumporne kiseline i opremanje jedinice instrumentacijom. zrak.

Danska strana je obezbijedila WSA blok koji se sastoji od:

Kontaktni aparati (konverter);

kondenzator

· sistem cirkulacije i ispumpavanja sumporne kiseline;

· sistem duvaljki za dovod vazduha za sagorevanje H 2 S, hlađenje i razblaživanje procesnog gasa;

· sistem za dovod silikonskog ulja (jedinica za kontrolu kiselih para) u procesni gas u cilju smanjenja emisije SO x u atmosferu.

3. Sirovi izvori proizvodnje sumporne kiseline

Sirovine u proizvodnji sumporne kiseline mogu biti elementarni sumpor i različita jedinjenja koja sadrže sumpor, iz kojih se može dobiti sumpor ili direktno sumpor-oksid (IV).

Prirodne naslage autohtonog sumpora su male, iako njegov klark iznosi 0,1%. Sumpor se najčešće nalazi u prirodi u obliku metalnih sulfida i metalnih sulfata, a također je dio nafte, uglja, prirodnih i pratećih plinova. Značajne količine sumpora sadržane su u obliku oksida sumpora u dimnim gasovima i gasovima obojene metalurgije iu obliku sumporovodika koji se oslobađa tokom prečišćavanja zapaljivih gasova.

Dakle, sirovine za proizvodnju sumporne kiseline su prilično raznolike, iako su se do sada kao sirovine uglavnom koristili elementarni sumpor i željezni pirit. Ograničena upotreba takvih sirovina kao što su dimni plinovi iz termoelektrana i plinovi iz topljenja bakra objašnjava se niskom koncentracijom sumpor-oksida (IV) u njima.

Istovremeno se smanjuje udio pirita u bilansu sirovina, a povećava udio sumpora.

U općoj shemi proizvodnje sumporne kiseline bitne su prve dvije faze - priprema sirovina i njihovo sagorijevanje ili prženje. Njihov sadržaj i instrumentacija značajno zavise od prirode sirovine, što u velikoj mjeri određuje složenost tehnološke proizvodnje sumporne kiseline.

4. Kratak opis industrijskih procesa za proizvodnju sumporne kiseline

Proizvodnja sumporne kiseline iz sirovina koje sadrže sumpor uključuje nekoliko hemijskih procesa u kojima se menja oksidaciono stanje sirovina i međuproizvoda. Ovo se može predstaviti kao sljedeći dijagram:

gdje je I faza proizvodnje plina iz peći (sumpor-oksid (IV)),

II - faza katalitičke oksidacije sumpor-oksida (IV) do sumpor-oksida (VI) i njegove apsorpcije (prerada u sumpornu kiselinu).

U stvarnoj proizvodnji, ovi hemijski procesi su dopunjeni procesima pripreme sirovina, čišćenjem pećnog gasa i drugim mehaničkim i fizičko-hemijskim operacijama.

Generalno, proizvodnja sumporne kiseline može se izraziti kao:

priprema sirovina sagorevanje (pečenje) sirovina čišćenje peći gas u kontaktu apsorpcija

kontaktirani gas

SUMPORNA KISELINA

Specifična tehnološka šema proizvodnje zavisi od vrste sirovine, karakteristika katalitičke oksidacije sumpor-oksida (IV), prisustva ili odsustva faze apsorpcije sumpor-oksida (VI).

Ovisno o tome kako se odvija proces oksidacije SO 2 u SO 3, postoje dvije glavne metode za proizvodnju sumporne kiseline.

U kontaktnoj metodi za dobijanje sumporne kiseline, proces oksidacije SO 2 u SO 3 izvodi se na čvrstim katalizatorima.

Sumpor trioksid se pretvara u sumpornu kiselinu u posljednjoj fazi procesa - apsorpciji sumpor trioksida, što se može pojednostaviti jednadžbom reakcije:

SO 3 + H 2 O

H 2 SO 4

Prilikom izvođenja procesa po azotnoj (toranjskoj) metodi, dušikovi oksidi se koriste kao nosač kisika.

Oksidacija sumpor-dioksida se odvija u tečnoj fazi i krajnji proizvod je sumporna kiselina:

SO 3 + N 2 O 3 + H 2 O

H 2 SO 4 + 2NO

Trenutno, industrija uglavnom koristi kontaktnu metodu za dobijanje sumporne kiseline, što omogućava upotrebu aparata većeg intenziteta.

1) Hemijska shema za dobivanje sumporne kiseline iz pirita uključuje tri uzastopne faze:

Oksidacija željeznog disulfida u koncentratu pirita sa atmosferskim kiseonikom:

4FeS 2 + 11O 2 \u003d 2Fe 2 S 3 + 8SO 2,

Katalitička oksidacija sumpor-oksida (IV) s viškom kisika iz peći:

2SO 3

Apsorpcija sumpor-oksida (VI) sa stvaranjem sumporne kiseline:

SO 3 + H 2 O

H 2 SO 4

U tehnološkom smislu, proizvodnja sumporne kiseline iz željeznog pirita je najsloženija i sastoji se od nekoliko uzastopnih faza.