Tehnoloogiline skeem väävelhappe tootmiseks kontaktmeetodil vastavalt "DK - DA" meetodile

Suurte väävelhappetehaste sanitaarstandardite järgimiseks on vaja saavutada 99,5% oksüdatsiooniaste. See aste saavutatakse süsteemides, mis töötavad vastavalt skeemile, mida nimetatakse "topeltkontakt - topeltabsorptsioon" - DC - JAH. Selle olemus seisneb selles, et kontakteerumise esimeses etapis on konversiooniaste umbes 90%. Enne gaasi suunamist kontakti teise etappi neeldub neelduris olevast gaasist põhiline SO3 kogus, mis vastavalt Le Chatelieri põhimõttele nihutab oksüdatsiooni tasakaalu reaktsioonisaaduse - vääveltrioksiidi ja kraadi suunas. järelejäänud dioksiidi muundumine jõuab 0,95-0,97-ni. Üldine konversiooniaste on 99,5 - 99,7% ja SO2 sisaldus heitgaasides on vähendatud sanitaarstandardile.

Skeemi järgi (vt lisasid) siseneb röstigaas pärast jämedat puhastamist tolmust kuivades elektrostaatilistes filtrites temperatuuril umbes 300 ° C peenpuhastuseks õõnsasse pesutorni, mida niisutatakse külma 75% väävelhappega. Gaasi jahutamisel esineb väikeses koguses vääveltrioksiidi ja veeaur kondenseerub pisikeste tilkade kujul. Nendes tilkades lahustuvad arseenoksiidid ning moodustub väävelhappe ja arseeni udu, mis on osaliselt kinni jäänud tornidesse 1 ja 2, mis on täidetud keraamiliste Raschigi rõngaste pakendiga. Samades tornides on üheaegselt kinni tolmujäägid, seleen ja muud lisandid. See tekitab saastunud väävelhapet (umbes 8% kogutoodangust), mida väljastatakse mittestandardsete toodetena. Gaasi lõplik puhastamine väävelhappe ja arseeni udust toimub märgades elektrostaatilistes filtrites 3. Gaasi ettevalmistamine oksüdeerimiseks lõpeb selle kuivatamisega veeaurust vitriooliga tornides koos 4. Suur hulk seadmeid ja gaasi kanalid tekitavad süsteemis takistuse kuni 2 * 10-2 MPa, seetõttu paigaldatakse gaasi transportimiseks kuivatussektsiooni taha turbokompressor 5, mis imeb ahjusektsioonist gaasid läbi gaasipuhastus- ja kuivatussüsteemi ning pumpab need poe kontaktide sektsioon.

Kontaktsektsioon koosneb torukujulistest soojusvahetitest 6 reaktsioonigaaside soojendamiseks ja kontaktgaasi jahutamiseks ning kontaktaparaadist 7. Pärast kontaktaparaati jahutatud gaas siseneb töökoja absorptsioonisektsiooni.

Vääveltrioksiidi neeldumine vastavalt reaktsioonivõrrandile

SO3 + H2O > H2SO4 + 92000 J

viiakse läbi kontsentreeritud väävelhappega täidetud tornides. Kui absorptsioon toimub vee või lahjendatud väävelhappega, siis absorbendi kohal toimub veeauru suure elastsuse tõttu gaasifaasis SO3 ja H2O interaktsioon, mille käigus moodustuvad väikesed väävelhappe udu tilgad, mis on väga raske tabada.

Parim imamisvõime poolest on 98,3% väävelhape, mida iseloomustab tühine H2O ja SO3 aururõhk. Absorptsioonitorne 8 ja 9 niisutatakse sellise happega, saades tootena H2SO4 monohüdraadi. Kui on vaja saada oleum, siis paigaldatakse järjestikku kaks torni ja ühes tornis saadud monohüdraat kontsentreeritakse teises oleumiks.

Absorptsiooni käigus kuumutatud happe jahutamine toimub happekülmikutes 11. Lisaks tarnitakse hapet vastuvõtvatest kollektoritest 12 tornide niisutamiseks pumpade 13 abil ja pumbatakse see osaliselt välja valmistoote lattu.

Arveldusosa

Materjalibilansi koostamine

4 FeS2 + 11 O2 = 2 Fe2O3 + 8 SO2

Arvutame 1 tonni väävelpüriidi kohta

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

üks). Arvutame vee massi 1 tonnis väävelpüriidis:

Kuivad püriidid: 1000–46 = 954 (kg)

2). Arvutame püriitide põlemiseks vajaliku õhuhulga:

a). Määrame väävlisisalduse kuivades püriitides:

b). Arvutame tuha saagise 1 tonni kuiva püriidi kohta:

160 on püriitide stöhhiomeetrilisest kogusest saadud tuha stöhhiomeetriline kogus.

sisse). Arvutame põlenud väävli protsendi:

G). Arvutame õhu mahu 1 tonni kuivade püriitide kohta:

kus 700 ja 7 on püriidi põlemise stöhhiomeetrilistest võrranditest tuletatud koefitsiendid;

m on hapnikumolekulide arvu ja vääveldioksiidi molekulide arvu stöhhiomeetriline suhe.

Me ei võta arvesse õhukulu SO2 oksüdeerimiseks SO3-ks, kuna viga on alla 1%.

e). Arvutame õhukulu 1 tonni märgade püriitide kohta:

3). Arvutame õhust tuleva hapniku ja lämmastiku mahu ja massi. Eeldame, et õhk sisaldab 21% hapnikku ja 79% lämmastikku:

1 mol = 22,4 l;

Samamoodi leiame lämmastikku:

Arvutame õhuga tarnitava niiskuse koguse, eeldades, et õhk siseneb temperatuuril 20 ° C ja niiskusega küllastusaste on 0,5 (u = 0,5).

Teatmeteose järgi on nende parameetritega veeauru sisaldus õhus:

Arvutage õhuga ahju viidud niiskuse hulk:

üks). Arvutame saadud tuha massi 1 tonni niiske püriidi kohta:

2). Arvutame moodustunud kuiva röstgaasi koguse:

See on gaas, mis pärast põletamist ahjust välja tuleb.

3). Arvutame põhikomponentide sisalduse gaasis:

Mittereageeriva komponendi kogus

4). Arvutame püriidist ja õhust tuleva niiskuse koguhulga:

5). Arvutame kuiva ahjugaasi komponentide mahu ja massi:

Koostame 1 tonni märja püriidi põletamise materjalibilansi

FeS2 (kuiv)			Fe2O3 (tuhk)
H2O püriitidega			Röstigaas
kuiv õhk
H2O (õhuga)

Tootlikkus on 350 t/ööpäevas

FeS2 (kuiv)			Fe2O3 (tuhk)
H2O püriitidega			Röstigaas
kuiv õhk
H2O (õhuga)

Kaalu tasakaalu lahknevus:

Väävelpüriitide röstimise ahju soojusbilansi koostamine

Soojussisend:

üks). Kuivade püriitidega varustatud soojus:

• 2). Kuumutage kuiva õhuga:
• 3). Püriidi niiskusega varustatud soojus:

4). Õhuniiskusega varustatud soojus:

• 5). Püriidi põlemisreaktsiooni termiline mõju:
• 4 FeS2 + 11 O2 = 2 Fe2O3 + 8 SO2 + 13320 * CS põlemine.
• 13320 * CS läbipõlemine - 1 kg kuiva tooraine põletamisel vabanev soojushulk, arvestades põletatud väävlit.

Soojuse tarbimine:

üks). Tuhkusega

Arvestada tuleb sellega, et ainult 10% tuhast väljub keevkihist temperatuuril 748°C ja 90% tuhast kantakse gaasiga ära temperatuuril 835°C.

Sogarka \u003d 0,84 kJ / kg * deg

• 2). Põletava gaasiga:
• 3). Soojuskadu:

võrdub 3% soojussisendist

4). Arvutage ära kuluv soojushulk

a) vee soojendamiseks püriitides temperatuurini 24–100 ° C

b) selle vee aurustamiseks ja auru soojendamiseks 100 °C-lt 835 °C-ni

c) ahju õhuga siseneva veeauru soojendamiseks temperatuuril 24 kuni 835 ° C

väävelhappe tootmine

5). Arvutame soojusvahetite abil ahjust eemaldatava soojushulga:

Ahju termiline tasakaal

• 2.3 Ahju parameetrite arvutamine
• üks). Määrake keevkihtahju intensiivsus:

Näitab, mitu tonni kuiva maaki päevas lastakse läbi 1 m2 ahjukoldest.

W on gaasi lineaarkiirus töötingimustes, m/s;

h on väävli läbipõlemise aste murdosades;

TOG – röstimisgaasi temperatuur K.

Praktiline intensiivsus on võetud flotatsioonipüriitide puhul 9-10 tonni, purustatud püriitide puhul 17-22 tonni.

2). Arvutame keevkihtahju mahulise intensiivsuse:

H1 - ahju silindrilise osa ligikaudne kõrgus meetrites (8 m).

3). Arvutame ahju kolde pindala ja selle läbimõõdu:

П - tootlikkus, t/päevas.

Püriidi laadimiseks aktsepteerime esikambri pindala: Ff = 3m2 ja arvutame ahju kolde kogupindala:

4). Arvutame ahju sisemahu:

Siis on silindrilise osa tegelik kõrgus võrdne:

5). Arvutame õhuhulga, mis kulub 350 tonni püriitide põletamiseks päevas.

Selleks võtame eelmistest arvutustest õhu mahu 1 tonni kuiva püriidi põletamiseks (Vv (s) = 1789 m3), siis on õhukulu tunnis, võttes arvesse tootlikkust, võrdne:

6). Arvutame röstgaasi mahu, võttes arvesse jõudlust:

eelmisest arvutusest võtame röstgaasi mahu 1 tonni kuiva püriidi kohta

VG = 1595 m3, siis on gaasi tarbimine võimsusel 350 tonni päevas 1 tunni jooksul:

7). Arvutame gaasi tegeliku kiiruse ahjus töötingimustes:

See väärtus vastab arvutustingimuses määratule (lahknevus on lubatud kuni 10%).

• kaheksa). Määrame puhumisseadmete arvu ja suuruse. Selleks võtame lõhkeseente arvu 1 m2 resti kohta = 30, siis võrdub seente koguarv:
• üheksa). Eelkambri resti õhuvoolu kiirus võrdub 20% õhu koguhulgast, siis on õhuvoolu kiirus ühe seene kohta võrdne:

kümme). Arvutame seene keskkanali ristlõike pindala:

Selleks võtame õhu kiiruseks selles 12 m / s

Seenekanali läbimõõt on võrdne:

Seene mütsi alla puuritakse tsentraalsele vardale kaheksa auku (nr = 8). Õhukiiruseks neis eeldatakse 10 m/s (Wom = 10 m/s).

Siis on ühe augu läbimõõt võrdne:

Eeskambri rest on valmistatud torudest. Torudesse puuritakse augud, mille kaudu õhk siseneb. Aktsepteerime ühe augu läbimõõtu = 10 mm ja õhu kiirus neis on 10 m/s. Siis on aukude kogupindala võrdne:

üksteist). Arvutage aukude arv:

Aktsepteerime nf = 1847 tk.

12). Arvutame lõõri ristlõikepindala röstgaasi ahjust eemaldamiseks. Aktsepteerime gaasi kiirust Wg = 10m/s.

Enamik väävelhappetehaseid kasutab väävlit lähteainena. Väävel on maagaasi ja mõnede muude tööstusgaaside (generaator, rafineerimistehase muru) töötlemise kõrvalsaadus. Sellised gaasid sisaldavad alati teatud koguses väävliühendeid. Toormaagaasi põletamine väävlist põhjustab keskkonnareostust vääveloksiididega. Seetõttu eemaldatakse väävliühendid tavaliselt esmalt vesiniksulfiidi kujul, mis seejärel osaliselt põletatakse SO2-ks, misjärel vesiniksulfiidi ja vääveldioksiidi segu interakteerub temperatuuril 270-300 ºC boksiidikihil, muutudes see interaktsioon S-ks ja H2O-ks. Sel viisil saadud väävlit nimetatakse "gaasiks". Lisaks "gaasile" saab toorainena kasutada looduslikku väävlit.

Väävlil kui väävelhappe tootmise toorainel on mitmeid eeliseid. Esiteks, erinevalt väävelpüriitidest, ei sisalda see peaaegu mingeid lisandeid, mis võiksid olla vääveldioksiidi kontaktoksüdatsiooni etapis katalüütilised mürgid, näiteks arseeniühendid. Teiseks ei teki selle põletamisel tahkeid ja muid jäätmeid, mis vajaksid ladustamist või nende edasiseks töötlemiseks meetodite otsimist (püriitide põletamisel tekib 1 tonni esialgse püriidi - tuha kohta peaaegu sama palju tahkeid jäätmeid) . Kolmandaks on väävlit palju odavam transportida kui püriite, kuna see on kontsentreeritud tooraine.

Vaatleme "lühike" skeemi väävelhappe saamiseks väävlist DCDA meetodil (joonis 2).

Riis. 2.

1 -- ahi väävli põletamiseks; 2 - heitsoojuskatel; 3 - ökonomaiser 4 - ahju käivitamine: 5. 6 - ahju soojusvahetite käivitamine. 7 - kontaktseade: 8 - soojusvahetid 9 - kuivatustorn. 10, 11 - esimene ja teine ​​monohüdraadi absorbeerija. 12 - happekollektorid: 13 - väljalasketoru.

Sula väävel juhitakse läbi võrkfiltrite, et eemaldada võimalikud mehaanilised lisandid (väävel sulab temperatuuril veidi üle 100 °C, seega on see puhastusviis kõige lihtsam) ja suunatakse ahju 1, kuhu siseneb eelnevalt tootmisväävelhappega kuivatatud õhk, tarnitakse oksüdeeriva ainena kuivatustornis 9. Ahjust väljuv röstigaas jahutatakse heitsoojuskatlas 2 1100-1200 ºС temperatuurini 440-450 ºС ja saadetakse selle temperatuuriga, mis on võrdne tööstuslike katalüsaatorite süttimistemperatuuriga. vanaadiumpentoksiidi baasil riiulikontaktseadme 7 esimesele kihile.

Temperatuurirežiimi, mis on vajalik protsessi tööjoone optimaalsete temperatuuride joonele lähemale toomiseks, juhitakse osaliselt reageerinud röstgaasi voolude juhtimisega läbi soojusvahetite 8, kus see jahutatakse pärast absorptsiooni (või kuivatatud õhu) kuumutatud gaasivoogudega. Pärast kontakti viimise kolmandat etappi jahutatakse röstimisgaas soojusvahetites 8 ja suunatakse vahepealsesse monohüdraadi absorbeerijasse 10, pihustatakse happekollektori 12 kaudu ringleva väävelhappega, mille kontsentratsioon on ligi 98,3%. Pärast vääveltrioksiidi eemaldamist absorberis 10 ja sellest tulenevat kõrvalekallet peaaegu saavutatud tasakaalust kuumutatakse gaas uuesti soojusvahetites 8 süttimistemperatuurini ja suunatakse neljandasse kontaktfaasi.

Selles skeemis lisatakse gaasi jahutamiseks pärast neljandat etappi ja täiendavalt tasakaalu segamiseks osa kuivatatud õhust. Kontaktaparaadis reageerinud gaasid juhitakse jahutamiseks läbi ökonomaiseri 3 ja suunatakse lõplikku 11 monohüdraadi absorbeerijasse 11, kust vääveloksiide mittesisaldavad gaasid paisatakse läbi väljalasketoru 13 atmosfääri.

Paigaldamise käivitamiseks (viimiseks etteantud tehnoloogilisele, eelkõige temperatuurirežiimile) on ette nähtud käivitusahi 4 ja käivitusahju soojusvahetid 5 ja 6. Need seadmed lülitatakse pärast paigaldise kasutuselevõttu välja.

1. Sissejuhatus

2. Väävelhappetehase üldised omadused

3. Väävelhappe tootmise toorallikad

4. Väävelhappe tootmise tööstuslike meetodite lühikirjeldus

5.Katalüsaatori valik

6. Tootmismeetodi põhjendus

7. Protsessi etapid ja keemia

8. Termodünaamiline analüüs

9. SO 2 oksüdatsiooniprotsessi kineetika

10. Väävelhappe kondenseerumine

11. Kondensatsiooniprotsessi termodünaamiline analüüs

12. Protsessi tehnoloogilise skeemi kirjeldus

13. Materjalibilansi arvutamine

14. Soojusbilansi arvutamine

15. Kontaktseadme arvutamine

16. Ohutusmeetmed tootmisüksuse töö ajal

17. Viited

1. Sissejuhatus

Väävelhape on keemiatööstuse üks peamisi suures koguses tooteid. Seda kasutatakse erinevates rahvamajanduse sektorites, kuna sellel on hulk eriomadusi, mis hõlbustavad selle tehnoloogilist kasutamist. Väävelhape ei suitse, on värvitu ja lõhnatu, tavatemperatuuril vedelas olekus, kontsentreeritud kujul ei söövita mustmetalle. Samas on väävelhape üks tugevamaid mineraalhappeid, moodustab arvukalt stabiilseid sooli ja on odav.

Tehnoloogias mõistetakse väävelhappe all süsteeme, mis koosnevad vääveloksiidist (VI) ja erineva koostisega veest: p SO 3 t H 2 O.

Väävelhappe monohüdraat on värvitu õline vedelik, mille kristalliseerumistemperatuur on 10,37 o C, keemistemperatuur on 296,2 o C ja tihedus 1,85 t/m 3. See seguneb igas suhtes vee ja vääveloksiidiga (VI), moodustades hüdraate koostisega H 2 SO 4 H 2 O, H 2 SO 4 2H 2 O, H 2 SO 4 4H 2 O ja ühendeid vääveloksiidiga H 2 SO 4 SO 3 ja H 2 SO 4 2SO 3.

Nendel hüdraatidel ja vääveloksiidiühenditel on erinevad kristallisatsioonitemperatuurid ja need moodustavad eutektilisi aineid. Mõne sellise eutektika kristalliseerumistemperatuur on alla nulli või selle lähedal. Neid väävelhappelahuste omadusi võetakse arvesse nende kaubanduslike klasside valimisel, mis vastavalt tootmis- ja ladustamistingimustele peavad olema madala.

Väävelhappe keemistemperatuur sõltub ka selle kontsentratsioonist, see tähendab süsteemi "vääveloksiid (VI) - vesi" koostisest. Väävelhappe vesilahuse kontsentratsiooni suurenemisega tõuseb selle keemistemperatuur ja jõuab maksimaalselt 336,5 ° C-ni kontsentratsioonis 98,3%, mis vastab aseotroopsele koostisele, ja seejärel väheneb. Oleumi keemistemperatuur vaba vääveloksiidi (VI) sisalduse suurenemisega langeb 296,2 o C-lt (monohüdraadi keemistemperatuur) 44,7 o C-ni, mis vastab 100% vääveloksiidi (VI) keemistemperatuurile.

Kui väävelhappe auru kuumutatakse üle 400 ° C, toimub see termiline dissotsiatsioon vastavalt skeemile:

400 o C 700 o C

2 H2SO4<=>2H2O + 2SO3<=>2H 2O + 2SO 2 + O 2.

Mineraalhapete hulgas on väävelhape tootmise ja tarbimise poolest esikohal. Selle maailmatoodang on viimase 25 aasta jooksul enam kui kolmekordistunud ja on praegu üle 160 miljoni tonni aastas.

Väävelhappe ja oleumi kasutusvaldkonnad on väga mitmekesised. Märkimisväärne osa sellest kasutatakse mineraalväetiste tootmisel (30–60%), samuti värvainete (2–16%), keemiliste kiudude (5–15%) ja metallurgia (alates) tootmisel. 2 kuni 3%). Seda kasutatakse erinevatel tehnoloogilistel eesmärkidel tekstiili-, toiduaine- ja muudes tööstusharudes.

2. Väävelhappetehase üldised omadused

Seade on ette nähtud tehnilise väävelhappe tootmiseks vesiniksulfiidi sisaldavast gaasist. Gaasvesiniksulfiid pärineb hüdrotöötlusseadmetest, gaaside väävlitustamise seadmetest, amiinide regenereerimisseadmest ja happejäätmete eemaldamisest.

Tehase kasutuselevõtt - 1999. a

Väävelhappe tootmisüksus on ette nähtud 24 tuhande tonni vesiniksulfiidi sisaldava gaasi töötlemiseks aastas.

Väävelhappetehase projekteeritud võimsus on 65 tuhat tonni aastas.

Paigalduse projekteerimise viis läbi JSC "VNIPIneft" Taani firma "Haldor Topsoe AS" ja Moskva JSC "NIUIF" tehnoloogia alusel.

Seadme Venemaa osa on esindatud tooraine ettevalmistamise sektsiooniga, heitsoojuskatlad KU-A, V, S vesiniksulfiidi sisaldava gaasi põletamiseks, plokid soolatud vee õhu eemaldamiseks, väävelhappe väljaheidete neutraliseerimiseks ja seadme varustamiseks. instrumentide õhk.

Taani pool andis WSA ploki, mis koosnes:

kontaktseade (muundur);

kondensaator

· väävelhappe tsirkulatsiooni ja väljapumpamise süsteem;

· puhurite süsteem H 2 S põletamiseks õhuga varustamiseks, protsessigaasi jahutamiseks ja lahjendamiseks;

· süsteem silikoonõli (happeaurude kontrollseade) varustamiseks protsessigaasiga, et vähendada SOx heitkoguseid atmosfääri.

3. Väävelhappe tootmise toorallikad

Väävelhappe tootmise tooraineks võib olla elementaarne väävel ja erinevad väävlit sisaldavad ühendid, millest saab väävlit või otseselt vääveloksiidi (IV).

Loodusliku väävli lademed on väikesed, kuigi selle klaar on 0,1%. Kõige sagedamini leidub väävlit looduses metallisulfiidide ja metallsulfaatide kujul ning see on ka osa naftast, kivisöest, looduslikest ja nendega seotud gaasidest. Märkimisväärsed kogused väävlit sisalduvad vääveloksiidina suitsugaasides ja värvilistes metallurgiagaasides ning põlevgaaside puhastamisel eralduva vesiniksulfiidina.

Seega on väävelhappe tootmise toorained üsna mitmekesised, kuigi seni on toorainena kasutatud peamiselt elementaarset väävlit ja raudpüriite. Selliste toorainete, nagu soojuselektrijaamade suitsugaasid ja vasesulatusgaasid, piiratud kasutamine on seletatav vääveloksiidi (IV) madala kontsentratsiooniga neis.

Samal ajal väheneb püriitide osatähtsus tooraine bilansis ja suureneb väävli osakaal.

Väävelhappe tootmise üldises skeemis on olulised kaks esimest etappi - tooraine ettevalmistamine ja nende põletamine või röstimine. Nende sisaldus ja mõõteriistad sõltuvad oluliselt tooraine iseloomust, mis määrab suurel määral väävelhappe tehnoloogilise tootmise keerukuse.

4. Väävelhappe tootmise tööstuslike protsesside lühikirjeldus

Väävelhappe tootmine väävlit sisaldavatest toorainetest hõlmab mitmeid keemilisi protsesse, mille käigus muutub tooraine ja vaheproduktide oksüdatsiooniaste. Seda saab kujutada järgmise diagrammina:

kus I on ahjugaasi (vääveloksiid (IV)) tootmise etapp,

II - vääveloksiidi (IV) katalüütilise oksüdeerimise etapp vääveloksiidiks (VI) ja selle imendumine (töötlemine väävelhappeks).

Reaalses tootmises täiendavad neid keemilisi protsesse tooraine valmistamise protsessid, ahju gaasi puhastamine ning muud mehaanilised ja füüsikalis-keemilised toimingud.

Üldiselt võib väävelhappe tootmist väljendada järgmiselt:

Tooraine Tooraine valmistamine Tooraine põletamine (röstimine).

suitsugaaside puhastamise kontakti neeldumine

kontakti gaasiga VÄÄVELHAPE

Tootmise konkreetne tehnoloogiline skeem sõltub tooraine tüübist, vääveloksiidi (IV) katalüütilise oksüdatsiooni omadustest, vääveloksiidi (VI) absorptsiooniastme olemasolust või puudumisest.

Sõltuvalt sellest, kuidas SO 2 SO 3 -ks oksüdeerimine toimub, on väävelhappe tootmiseks kaks peamist meetodit.

Väävelhappe saamise kontaktmeetodis viiakse SO2 oksüdeerimine SO3-ks läbi tahketel katalüsaatoritel.

Vääveltrioksiid muundatakse väävelhappeks protsessi viimases etapis - vääveltrioksiidi absorptsioonis, mida saab lihtsustada reaktsioonivõrrandiga:

SO 3 + H 2 O H 2 SO 4

Protsessi läbiviimisel lämmastik (torn) meetodil kasutatakse hapnikukandjana lämmastikoksiide.

Vääveldioksiidi oksüdeerimine toimub vedelas faasis ja lõpptooteks on väävelhape:

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

Praegu kasutatakse tööstuses väävelhappe saamiseks peamiselt kontaktmeetodit, mis võimaldab kasutada suurema intensiivsusega aparaate.

1) Püriitidest väävelhappe saamise keemiline skeem sisaldab kolme järjestikust etappi:

Püriidikontsentraadi rauddisulfiidi oksüdeerimine atmosfäärihapnikuga:

4FeS 2 + 11O 2 \u003d 2Fe 2S3 + 8SO 2,

Vääveloksiidi (IV) katalüütiline oksüdeerimine ahjugaasi hapniku liiaga:

2SO 2 + O 2 2SO 3

Vääveloksiidi (VI) imendumine väävelhappe moodustumisega:

SO 3 + H 2 O H 2 SO 4

Tehnoloogilise disaini poolest on raudpüriitidest väävelhappe tootmine kõige keerulisem ja koosneb mitmest järjestikusest etapist.

2) Elementaarväävlist kontaktmeetodil väävelhappe tootmise tehnoloogiline protsess erineb püriidist tootmisprotsessist mitme tunnuse poolest. Need sisaldavad:

- ahjude spetsiaalne disain ahjugaasi tootmiseks;

– suurenenud vääveloksiidi (IV) sisaldus ahjugaasis;

– ahjugaasi eeltöötlusetapi puudumine.

Järgnevad vääveloksiidiga (IV) kontakti viimise toimingud füüsikaliste ja keemiliste põhimõtete ja mõõteriistade poolest ei erine püriitidel põhineva protsessi omadest ja need viiakse tavaliselt läbi vastavalt DKDA skeemile. Selle meetodi puhul toimub gaasi temperatuuri reguleerimine kontaktseadmes tavaliselt külma õhu sisseviimisega katalüsaatorikihtide vahele.

3) Samuti on olemas meetod väävelhappe tootmiseks vesiniksulfiidist, mida nimetatakse "märjaks" katalüüsiks ja mis seisneb selles, et vääveloksiidi (IV) ja veeauru segu saadakse vesiniksulfiidi põletamisel õhuvoolus. , tarnitakse eraldamata kontakti, kus vääveloksiid (IV) oksüdeeritakse tahkel vanaadiumkatalüsaatoril vääveloksiidiks (VI). Seejärel jahutatakse gaasisegu kondensaatoris, kus tekkiva väävelhappe aurud muudetakse vedelaks tooteks.

Seega, erinevalt väävelhappe püriitidest ja väävlist tootmise meetoditest, ei toimu märja katalüüsi protsessis erilist vääveloksiidi (VI) absorptsiooni etappi ja kogu protsess hõlmab ainult kolme järjestikust etappi:

1. Vesiniksulfiidi põletamine:

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

vääveloksiidi (IV) ja ekvimolekulaarse koostisega (1: 1) veeauru segu moodustumisega.

2. Vääveloksiidi (IV) oksüdeerimine vääveloksiidiks (VI):

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

säilitades samal ajal vääveloksiidi (IV) ja veeauru (1:1) segu ekvimolekulaarse koostise.

3. Aurude kondenseerumine ja väävelhappe moodustumine:

SO3 + H2O<=>H2SO4

seega kirjeldatakse märja katalüüsi protsessi üldvõrrandiga:

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

Väävelhappe tootmiseks kõrgendatud rõhul on skeem. Rõhu mõju protsessi kiirusele saab hinnata kineetilises piirkonnas, kus füüsikaliste tegurite mõju praktiliselt puudub. Rõhu tõus mõjutab nii protsessi kiirust kui ka tasakaaluseisundit. Reaktsiooni kiirus ja produkti saagis suurenevad rõhu tõustes, suurendades SO 2 ja O 2 efektiivseid kontsentratsioone ning suurendades protsessi liikumapanevat jõudu. Kuid rõhu suurenemisega suurenevad ka inertse lämmastiku kokkupressimise tootmiskulud. Samuti tõuseb temperatuur kontaktseadmes, kuna. kõrgel rõhul ja madalal temperatuuril on tasakaalukonstandi väärtus väike võrreldes atmosfäärirõhu all oleva skeemiga.

Väävelhappe suur tootmine tekitab eriti terava probleemi selle parandamisel. Siin saab eristada järgmisi põhivaldkondi:

1. Toorainebaasi laiendamine soojuse ja elektri koostootmisjaamade katlamajade ja erinevate tööstusharude heitgaaside kasutamise kaudu.

2. Käitiste ühikuvõimsuse suurendamine. Võimsuse suurendamine kaks või kolm korda vähendab tootmiskulusid 25–30%.

3. Toorainete põlemisprotsessi intensiivistamine hapniku või hapnikuga rikastatud õhu kasutamisega. See vähendab seadet läbiva gaasi mahtu ja parandab selle jõudlust.

4. Rõhu suurendamine protsessis, mis aitab kaasa põhiseadmete intensiivsuse suurenemisele.

5. Uute kõrgendatud aktiivsusega ja madala süttimistemperatuuriga katalüsaatorite kasutamine.

6. Vääveloksiidi (IV) kontsentratsiooni suurendamine kontaktile juhitavas ahjugaasis.

7. Keevkihtreaktorite kasutuselevõtt tooraine põletamise ja kontakteerumise etappides.

8. Keemiliste reaktsioonide termiliste mõjude kasutamine tootmise kõikides etappides, sealhulgas elektriauru tootmiseks.

Väävelhappe tootmisel on kõige olulisem ülesanne suurendada SO 2 muundumist SO 3 -ks. Selle ülesande täitmine võimaldab lisaks väävelhappe tootlikkuse tõstmisele lahendada ka keskkonnaprobleeme - vähendada kahjuliku komponendi SO 2 keskkonda sattumist.

Selle probleemi lahendamiseks on erinevates valdkondades tehtud palju erinevaid uuringuid: SO 2 neeldumine, adsorptsioon, uuringud kontaktaparaadi konstruktsiooni muutmisel.

Kontaktseadmeid on erineva kujundusega:

Ühekontaktiline seade: seda seadet iseloomustab vääveldioksiidi madal konversiooniaste trioksiidiks. Selle seadme puuduseks on see, et kontaktseadmest väljuvas gaasis on kõrge vääveldioksiidi sisaldus, millel on keskkonna seisukohast negatiivne mõju. Seda seadet kasutades tuleb heitgaasid puhastada SO 2 -st. SO 2 kõrvaldamiseks on palju erinevaid viise: absorptsioon, adsorptsioon jne. See muidugi vähendab SO 2 emissiooni atmosfääri, kuid see omakorda suurendab protsessis olevate seadmete arvu, kõrge SO 2 sisaldus gaasis pärast kontaktseadet näitab madalat SO astet. 2 kasutamist, mistõttu neid seadmeid väävelhappe tootmisel ei kasutata.

Topeltkontaktiga kontaktseade: DK võimaldab saavutada heitgaasides sama minimaalse SO 2 sisalduse kui pärast keemilist puhastust. Meetod põhineb üldtuntud Le Chatelier põhimõttel, mille kohaselt reaktsioonisegu ühe komponendi eemaldamine nihutab tasakaalu selle komponendi moodustumise suunas. Meetodi olemus seisneb vääveldioksiidi oksüdatsiooni protsessi läbiviimises koos vääveltrioksiidi vabastamisega täiendavas absorberis. Alalisvoolu meetod võimaldab töödelda kontsentreeritud gaase.

Vahejahutusega kontaktseade. Meetodi olemus seisneb selles, et kontaktseadmesse sisenev gaas, mis on läbinud katalüsaatorikihi, siseneb soojusvahetisse, kus gaas jahutatakse, seejärel siseneb järgmisse katalüsaatorikihti. See meetod suurendab ka SO 2 kasutamist ja selle sisaldust heitgaasides.

5 . Katalüsaatori valik

Kõige aktiivsem katalüsaator on plaatina, kuid see on kõrge hinna ja röstimisgaasi lisanditega, eriti arseeniga kergesti mürgitatava, tõttu kasutusest langenud. Raudoksiid on odav, kuid tavapärase gaasi koostisega - 7% SO2 ja 11% O2 - näitab see katalüütilist aktiivsust ainult temperatuuril üle 625 ° C, s.o. kui xp 70% ja seetõttu kasutatakse seda ainult SO2 esialgseks oksüdeerimiseks kuni xp 50-60% saavutamiseni. Vanaadiumkatalüsaator on vähem aktiivne kui plaatina, kuid see on odavam ja mürgitatud arseeniühenditega mitu tuhat korda vähem kui plaatina; see osutus kõige ratsionaalsemaks ja seda kasutatakse ainsana väävelhappe tootmisel. Vanaadium kontaktmass sisaldab keskmiselt 7% V2O5; aktivaatorid on leelismetallide oksiidid, tavaliselt kasutatakse K2O aktivaatorit; kandjaks on poorsed alumosilikaadid. Praegu kasutatakse katalüsaatorit SiO2, K ja/või Cs, V ühendi kujul erinevates vahekordades. Selline ühend osutus kõige happekindlamaks ja kõige stabiilsemaks. Kogu maailmas on selle õigem nimetus "vanaadiumi sisaldav". Selline katalüsaator on spetsiaalselt loodud töötama madalatel temperatuuridel, mille tulemuseks on väiksemad heitkogused atmosfääri. Lisaks on selline katalüüs odavam kui kaalium/vanaadium. Tavalised vanaadiumi kontaktmassid on poorsed graanulid, tabletid või rõngad.

6. Tootmismeetodi põhjendus

Väävelhappe tootmine vesiniksulfiidist (märg katalüüs) Permi naftatöötlemistehases on väiketootmine (65 tuhat tonni aastas). Põhimõtteliselt loodi see tootmine selleks, et vähendada väävlit sisaldavate gaaside emissiooni ja maksimeerida tooraine töötlemist, mis antud juhul on nafta hüdrotöötlusprotsessi jäätmed.

Lisaks vesiniksulfiidi kasutamisele toimub väävelhappe saamise protsessis 3 reaktsiooni:

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

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

SO3 + H2O<=>H2SO4

Need kolm reaktsiooni kulgevad märkimisväärse koguse soojuse vabanemisega, mida kasutatakse väävelhappetehase erinevatel vajadustel ja ettevõtte erinevatel eesmärkidel: auru saamine, mida kasutatakse selles tootmises, kõrgsurveauru saamine, mis kasutatakse teistes paigaldistes ja kateldesse siseneva õhu soojendamiseks vesiniksulfiidi põletamiseks ja kontaktseadmesse.

Väävelvesinikust väävelhappe saamise eeliseks on see, et selles protsessis kasutatakse maksimaalselt ära nii vesiniksulfiidi kui ka vääveldioksiidi, mis vähendab oluliselt emissioone atmosfääri, 3-reaktsiooni protsessis kasutatakse madalaid temperatuure ja atmosfäärirõhku, mis vähendab oluliselt energiakulu võrreldes vooluringile, mis rakendab kõrget rõhku. Arvestades asjaolu, et tehnoloogilise protsessi tulemusena eraldub suur hulk soojust, kulgeb protsess tänu sellele autotermiliselt.

7. Protsessi etapid ja keemia

Väävelhappe saamise protsess "märja" katalüüsi meetodil koosneb järgmistest põhietappidest.

1. Vääveldioksiidi (SO 2) saamine vesiniksulfiidi sisaldava gaasi põletamisel vastavalt järgmisele reaktsioonile:

2H 2S+ 3O 2 = 2SO 2 + 2 H2O

2. Suitsugaaside jahutamine ja vesiniksulfiidi põlemise reaktsioonisoojuse ärakasutamine heitsoojuskatlas auru tootmiseks.

3. Väävelanhüdriidi oksüdeerimine väävelanhüdriidiks (SO 3) vanaadiumkatalüsaatoril kontaktseadmes (konverteris) R-104 vastavalt järgmisele reaktsioonile:

2SO 2 + O 3 \u003d 2 SO 3

4. Väävelhappe (H 2 SO 4) saamine kondensatsiooni teel WSA U-109 kondensaatoris vastavalt reaktsioonile:

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

5. Täiustatud väävelhappe saamiseks (lämmastikoksiidide N 2 O 3 sisaldus on alla 0,5 ppm) on ette nähtud skeem hüdrasiinhüdraadi varustamiseks väävelhappe kontsentratsiooni sektsiooni sisenevasse väävelhappe voolu.

Hüdrasiinsulfaat, mis saadakse hüdrasiini lisamisel väävelhappele, interakteerub nitrosüülväävelhappega, mis määrab N 2 O 3 sisalduse toote happes:

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

Hüdrasiini liig oksüdeeritakse, moodustades elementaarse lämmastiku:

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

Väävelhappe keemilist koostist väljendatakse valemiga H 2 SO 4 . Väävelhappe struktuurvalem on järgmine:

Väävelhappe suhteline molekulmass on 98,08 kg/kmol.

Veevaba väävelhape sisaldab 100% H2SO4 või 81,63% SO 3 ja 18,37% massist. H 2 O. See on värvitu lõhnatu õline vedelik, mille kristalliseerumistemperatuur on 10,37 ºС. Veevaba väävelhappe keemistemperatuur rõhul 1,01 10 5 Pa (760 mm Hg) on ​​298,2 ºС. Tihedus 20 ºС juures on 1830,5 kg/m 3 .

Väävelhape seguneb vee ja vääveldioksiidiga mis tahes vahekorras.

Väävelhappe tootmisel kasutatakse vääveldioksiidi oksüdeerimiseks vääveldioksiidiks vanaadiumkatalüsaatorit. See on poorne aine, mis on kaetud aktiivse kompleksühendiga, mis sisaldab vanaadiumpentoksiidi V 2 O 5.

Sel juhul kasutatakse Haldor Topsoe VK-WSA katalüsaatorit.

Katalüsaatori süttimistemperatuur on 400-430 ºС. Temperatuuridel üle 620 ºС väheneb katalüsaatori aktiivsus kiiresti, kuna sel juhul laguneb vanaadiumpentoksiidi (V 2 O 5) sisaldav aktiivne kompleks, samuti hävib tugistruktuur, mis viib katalüsaatori hävimiseni ja tolmu tekkeni.

Katalüsaatori kasutusiga on vähemalt 4 aastat.

8. Termodünaamiline analüüs

Oksüdatsioonireaktsiooni termilise efekti arvutamine NII 2 sisse NII 3 :

2SO 2 + O 2 \u003d 2 SO 3

Q=-ΔН=196,6 kJ

Reaktsioon on eksotermiline - see kulgeb soojuse vabanemisega.

ΔG=ΔH-TΔS=-196,6-298*17,66=-5459,28

NII 3 :

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

Q = -ΔH = 174,26 kJ

Gibbsi energia on palju väiksem kui null. See tähendab, et reaktsioon on termodünaamiliselt võimalik.

Tabel 1

Järeldus: SO 2 oksüdatsioonireaktsioon kulgeb kõige paremini madalatel temperatuuridel. Sellest järeldub, et SO 2 oksüdatsioonireaktsioon on otstarbekas läbi viia madalatel temperatuuridel. Surve suurenemine Le Chatelier' põhimõtte kohaselt avaldab positiivset mõju.

9. Vääveldioksiidi oksüdatsiooni protsessi kineetika

Reaktsioonikiiruse konstant: määratakse Arrheniuse võrrandist.

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

Ea - aktiveerimisenergia (79000 J / mol)

R on gaasikonstant (8,31)

E- temperatuur

K 0 – eksponentsiaalne kordaja (9,3 * 10 5 sek)

Konversiooni tasakaaluastme arvutamine

Tabel 3

Tasakaalu konversiooniväärtused erinevatel temperatuuridel

Tabelites 3 ja 4 saadud andmete põhjal võib teha järgmise järelduse: konversiooni tasakaaluastme seisukohalt tuleb vääveldioksiidi oksüdatsiooniprotsess läbi viia gaasi madala SO 2 sisalduse juures. segus ja madalatel temperatuuridel.

Gaasisegu kokkupuuteaja arvutamine kontaktaparaadis

Tabel 5

Gaasi kokkupuuteaeg esimesel katalüsaatorikihil

τ = ∑Δτ =3,188 sek

Katalüsaatori esimese kihi kogukontaktiaeg τ = 3,188 sek.

Tabel 5

Gaasi kokkupuuteaeg teisel katalüsaatorikihil

τ = ∑Δτ = 6,38 sek

Temperatuuri tõusu arvutamine

T k \u003d Tn + λΔx \u003d 787,26 K

T n, T k - alg- ja lõpptemperatuur, K

λ on gaasi temperatuuri tõusu koefitsient, kui konversiooniaste muutub adiabaatilistes tingimustes 1%.

Δx - teisendusastme suurenemine

10. Väävelhappe kondenseerumine

Kondensatsioon paari väävelhappega. Mõnel juhul ei sisalda väävelhappe tootmiseks kasutatav gaas kahjulikke lisandeid (arseen, fluor). Siis on majanduslikult otstarbekas sellist gaasi mitte spetsiaalsetes seadmetes pesta, vaid viia see kohe kontakti saamiseks üle. Tavaliselt seda ka ei kuivatata, seetõttu nimetatakse seda protsessi märgkatalüüsiks (näiteks väävelhappe saamine vesiniksulfiidist). Väävelhappe tootmisetappi sisenev gaas sisaldab SO 3 ja H 2 0 ning väävelhappe moodustumine ei toimu mitte väävelhappe anhüdriidi imendumise tulemusena happelahustes, vaid H2SO4 aurude moodustumisel ja nende kondenseerumisel happelahustes. torn koos düüsi või muu selleks protsessiks mõeldud seadmega.

Kondensatsiooniprotsess on intensiivsem (läheb suurel kiirusel) kui absorptsiooniprotsess. Lisaks toimub kondenseerumine kõrgel temperatuuril, mis hõlbustab soojuse eemaldamist ja kasutamist.

SO3 ja H 2 O sisaldava gaasi aeglasel jahutamisel on võimalik väävelhappe aurude kondenseerumisprotsess läbi viia ilma udu tekketa. Protsessi kiirus on aga väike ja sageli on ökonoomsem jahutada suurema kiirusega, võimaldades moodustuda veidi udu ja seejärel eraldada see udu gaasisegust. Udu lihtsamaks settimiseks filtrites viiakse protsess läbi tingimustes, kus tekivad suured tilgad. See vastab vähesele esinevale üleküllastumisele ja tagasijooksuhappe kõrgemale temperatuurile kui tavapärases absorptsiooniprotsessis ("kuum" absorptsioon).

Happe kondenseerumine toimub klaastorudes, millesse siseneb happeauru sisaldav protsessigaas. Klaastorude sees on spiraalid, mis toimivad väävelhappe sadestamise keskustena. Iga toru otsas on kassettfilter (tilkade eemaldaja), mis on ette nähtud väävelhappeudu püüdmiseks. Torude välispind (rõngas) jahutatakse atmosfääriõhuga. Korstnasse juhitakse puhastatud gaas, mille väävelhappe jääkkontsentratsioon on alla 20 ppm ja mille temperatuur ei ületa 120 kraadi Celsiuse järgi.

Umbes 35% (massi järgi) väävelhappest kondenseerub mahult, samal ajal kui aurud muutuvad vedelikupiiskadeks, muutuvad uduks ja viiakse gaasivooluga minema.

Aururõhk heitsoojuskatlas hoitakse piisavalt kõrge, et hoida soojusvahetuspindade temperatuuri. boiler oli üle väävelhappe kastepunkti (275 °C).

Kondensaatoritornist vooderdatud gaasikanali kaudu läbi hüdraulilise tihendi siseneb kondenseerimata gaas märgadesse elektrostaatilistesse filtritesse. Viimased on mõeldud väävelhappe udu püüdmiseks gaasidest, mille kontsentratsioon on 93–94% (mass). Hüdrauliline tihend võib toimida ka udupüüdjana. Puhastatud gaas lastakse atmosfääri. Katalüsaatori esmaseks soojendamiseks kontaktaparaadis kasutatakse käivitussoojendit, milles õhku soojendatakse küttegaasi põletamisega.

Kondensaatoritorni kasutamine väävelhappe tootmisel võimaldab vähendada etappide arvu: 4 etapi asemel kulgeb protsess 3-s.

1. etapp on vesiniksulfiidi põletamine heitsoojuskateldes;

2. etapp on vääveldioksiidi oksüdeerimine kontaktaparaadis

3. etapp on väävelhappe aurude kondenseerumine kondensaatoris.

See seade väldib neeldumisprotsessi, mis omakorda vähendab seadmete arvu

11. Kondensatsiooniprotsessi termodünaamiline analüüs

Kondensatsioonireaktsiooni termilise efekti arvutamine NII 3 :

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

Q = -ΔH = 174,26 kJ

Reaktsioon on eksotermiline - kulgeb soojuse vabanemisega.

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

Gibbsi energia on palju väiksem kui null. See tähendab, et reaktsioon on termodünaamiliselt võimalik.

H 2 O g \u003d H 2 O f

Tabel 3

Termodünaamiliste suuruste väärtused

Standardtingimustes on vee kondenseerumisreaktsioon termodünaamiliselt võimalik.

Väävelhappe kondensatsioonireaktsioon on termodünaamiliselt võimalik.

Tasakaalukostandi arvutamine

D G =- R * T * lnKp

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

Kp =10 - D G /19.113*T

Tabel 5

Tasakaalukonstantide väärtused sõltuvalt temperatuurist

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

Tabel 5 näitab, et kondensatsioonireaktsiooni temperatuuri tõusuga tasakaalukonstant Kp väheneb.

Seetõttu on otstarbekas kondensatsiooniprotsess läbi viia kõrgendatud temperatuuridel.

12. Protsessi tehnoloogilise skeemi kirjeldus

Tooraine siseneb tehasesse kahes voolus:

Vesiniksulfiid gaas L-24-6, L-24-7, L-24-9, HFC ühikutest rõhu all 0,35 kuni 0,6 kg/cm 2;

Hapugaas RAiOKS üksuse amiinide regenereerimisüksusest (tiiter 520) rõhul 0,6 kg/cm 2.

Paigalduse sisselaskeava juures ühendatakse voolud ja suunatakse separaatorisse, et eraldada sellest vedel faas. Vesiniksulfiidgaasitorustikule enne separaatorit paigaldatakse demineraliseeritud vee sissepritse mikser ammoniaagi ja MEA absorbeerimiseks. Demineraliseeritud vee tarbimist juhib FI-211 rotameeter.

Vedelfaas tasemeseparaatorist LISA-320 pumbatakse R-207A, C pumba abil HFC väävlitustamise seadmesse või amiini regenereerimise ja happelise heitvee eemaldamise seadmesse.

Vesiniksulfiidi rõhku seadmel reguleerib rõhuregulaator pos.PIC-165, mille ventiil on paigaldatud H 2 S väljalasketorustikule lõõri.

Vesiniksulfiidi tarbimist paigalduseks registreerib seade pos.FIQ-210, temperatuuri - seade pos.TI-039.

Separaatori nivoo on varustatud madala ja kõrge taseme häiretega pos.LISA-320.

Separaatorist suunatakse vesiniksulfiid põletamiseks heitsoojuskateldesse KU-A, V, S läbi vooluregulaatorite pos FIC-404 (KU-A), FIC-405 (KU-V), FIC-406 (KU- S) ventiilidega - väljalülitused USY-401 (KU-A), USY-402 (KU-B), USY-403 (KU-S).

Vesiniksulfiidi rõhku heitsoojuskateldele reguleerivad seadmed pos PISA-401 (KU-A), pos PICA-402 (KU-V), pos PICA-403 (KU-S) alarmiga ja blokeeringuga minimaalse rõhuga vesiniksulfiidi torustikus heitsoojuskatla sisselaskeava juures.

Vesiniksulfiidi põlemine heitsoojuskatelde KU-A, V, S ahjus vääveldioksiidiks (SO 2) toimub puhurist K-131 toidetavas õhuvoolus.

Heitsoojuskatelde süütamine, kütmine ja kasutuselevõtt toimub küttegaasi abil.

Paigalduse küttegaasi kogukulu registreerib seade pos.FIQ-632, kütusegaasi rõhk - seadmega pos.PI-622, temperatuur - pos.TI-603.

Küttegaas tehasevõrgust läbi MO-019 elektriventiili siseneb kütusegaasi separaatorisse, kus gaas eraldatakse kondensaadist.

Kondensaadi taset separaatoris B-211 registreerib seade pos.LISA-999 madala ja kõrge taseme häiretega pos.LISA-999 ning blokeerimisega minimaalse taseme võrra.

V-211 kondensaat pumbatakse automaatselt välja pumba R-211A, B abil vastavalt maksimaalsele tasemele LISA-999 (pump peatub minimaalsel tasemel) gaasikondensaadi torusse, mis väljub põletusseadmest AT-6-sse. .

Pärast separaatorit kuumutatakse küttegaas auruküttekehas ja juhitakse heitsoojuskateldesse KU-A, V, C.

Küttegaasitorustiku rõhku reguleerib seade PICA-176, mille ventiil paigaldatakse kütusegaasitorustikule pärast.

Küttegaasi voolu igasse heitsoojuskatlasse reguleerivad seadmed pos.

Küttegaasi sisselaskeavasse on paigaldatud heitsoojuskatla blokeerimissüsteemi osaks olevad sulgeventiilid USY-416 (KU-A), USY-417 (KU-V), USY-418 (KU-S). iga heitsoojuskatel.

Blokeerimine on ette nähtud küttegaasi minimaalse rõhu jaoks heitsoojuskatla pihustite gaasivarustusel - pos PSA-416 (KU-A), PSA-417 (KU-B), PSA-418 (KU-S) ).

Skeem näeb ette lämmastiku tarnimise kütusegaasitorustikule, et süsteem tühjendada enne katla süütamist ja remondiks valmistudes.

Jääksoojuskatel KU-A, B, C koosneb tsüklonahjust, kus põletatakse H 2 S, jahutuskambrist, gaaside põlemissoojust ära kasutades auru genereerimise süsteemist, mis sisaldab: topelttrumlit (ülemine ja madalam) boiler, konvektiivkimp ja ülekuumendi.

Tsüklonahi koosneb kahekordsest metallkestast, mis on moodustatud kahest kontsentrilisest lehtterasest silindrist. Kestadevahelises õõnsuses ringleb kuum õhk, mis tuleb katla kestade vahelisest ruumist.

Kuum vesiniksulfiidi ja õhu segu juhitakse tangentsiaalselt läbi tsükloni esiotsa düüsiseadme. Düüsiseade on õhukanal, mis läbib katla vooderdust horisontaaltelje suhtes 40º nurga all.

Vesiniksulfiid siseneb õhukanalisse kanali ülemises seinas olevate aukude kaudu õhurõhust suurema rõhuga ja seguneb sellega.

Segu süttimine toimub kanali lõikes, põlemine toimub tsükloni sees gaasivoolu pöörleva liikumise ajal.

Vesiniksulfiidi mittetäieliku põlemise välistamiseks juhitakse tsüklonahju pigistusalasse väike kogus sekundaarset õhku.

Vesiniksulfiidi süütamine toimub süüteseadme kaudu ahju siseneva kütusegaasi abil.

Jahutuskamber moodustatud vasak- ja parempoolsest ekraanist ning tagaseinast. Sellel on kolm membraani tüüpi plahvatusohtlikku kaitseklappi.

Ülekuumendi serpentiintüüp asub konvektiivtala taga.

Ülemine trummel koos trumlisisese seadmega on ette nähtud auru-vee segu eraldamiseks küllastunud auruks ja katlaveeks, alumise trumli veega varustamiseks ja küllastunud auru eemaldamiseks.

Alumine trummel on ette nähtud vee varustamiseks katla kõikidesse tõstetorudesse.

Katla korpus on kahekordne. Põlemisõhk liigub sisemise ja välimise kesta vahel. Katla kõigi režiimide voodrilehtede vaheline õhurõhk on suurem kui gaasirõhk katlas, mis tagab katla gaasitiheduse.

Esiseina vooder, katlaploki lagi ja tsüklonahju vooder on tulekindlast betoonist.

Õhuvoolu heitsoojuskatla KU-A, B, C ahju reguleerivad vastavalt seadmed pos FIC-422, mille klapid on paigaldatud heitsoojuskatla õhuvarustusele. Õhuvoolu juhtimine sisaldub vesiniksulfiidi põletamise kaskaadjuhtimisskeemis ja hoiab õhu-vesiniksulfiidi suhte vahemikus (10-12):1.

Õhurõhk heitsoojuskatla KU-A, V, C sisselaskeava juures registreeritakse seadmega vastavalt pos PISA-420, PISA-421, PISA-422. Iga heitsoojuskatla sisselaskeava minimaalse rõhu jaoks on häire ja blokeering.

Olemas on blokeeriv "leegi olemasolu kontroll" pos.BSA-401 (KU-A), pos.BSA-402 (KU-B), pos.BSA-403 (KU-S), käivitamisel jääksoojusboiler seiskub .

Jääksoojuskatla KU-A,V,S süütamine küttegaasil ja soojendamine enne vesiniksulfiidi põlemisele üleminekut toimub suitsugaaside eemaldamisega atmosfääri protsessigaasi väljalaskeava juures oleva küünla kaudu. boiler väravani MO-22 (KU-A), MO-23 (KU-V), MO-24 (KU-S).

Protsessigaasi temperatuuri KU-A, B, C väljalaskeava juures juhib seade pos. TICSA-407,408,409, muutes õhuvoolu kiirust vesiniksulfiidi põletamiseks, säilitades kindlaksmääratud õhu/gaasi suhte. Kui õhu/gaasi suhet ei säilitata ja temperatuur ületab ettenähtud temperatuurivahemikku, siis väheneb (temperatuuri tõusuga) ja suureneb (temperatuuri langusega) vesiniksulfiidi vool jäätmetesse. soojuskatel.

Pumpadest R-201A, B, C tuleva toitevee sisestamine veealusel perforeeritud lehel oleva jaotustoru abil viiakse katla ülemisse trumlisse.

Toitevee taset heitsoojuskatla ülemises trumlis reguleerivad seadmed pos heitsoojuskatel.

Toitevee tarbimist heitsoojuskateldes KU-A, B, C kajastavad vastavalt heitsoojuskatelde toitevee toitetorustikule paigaldatud seadmed pos FI-214 215 216.

Toitevee rõhk heitsoojuskatelde sisselaskeava juures registreeritakse seadmetega pos.PI-115,116,117; temperatuur - seadmetega pos.TI-016,019,026, mis on paigaldatud katla toitevee sisselaskeavale.

Rõhku heitsoojuskatla trumlis salvestab madal- ja kõrgrõhualarmidega seade pos PIA-155 (KU-A), PIA-157 (KU-V), PIA-159 (KU-C).

Katla ülemise trumli veetase on varustatud madala ja kõrge häirega; blokeerimine minimaalsel ja maksimaalsel veetasemel poz.LSA-306, LSA-307 (KU-A); LSA-310, LSA-311 (KU-V); LSA-314, LSA-315 (KU-S).

Vesi katla ülemisest trumlist laskub alumisse läbi viie kütmata toru (neli puhtast ja üks soolakambrist), mille väljalaskeavasse on paigaldatud restid, et vältida auru kinnijäämist vihmatorudesse. Seejärel siseneb alumisest trumlist katlavesi kiirgusekraani aurusti torudesse ja konvektsioonikiiresse. Aurusti torudest tulev auru-vee segu siseneb ülemise trumli deflektoritesse, mis tagavad auru eraldumise veepiiskadest. Küllastunud aur trumli ülemisest osast, mis läbib eraldusseadet, siseneb ülekuumendisse, kus see kuumutatakse temperatuurini 354 ºС. Ülekuumendist tulev aur siseneb redutseerimisseadmesse ROU-40/15, et vähendada rõhku 34,0-38,5 kgf / cm 2-lt 15 kgf / cm 2 -ni.

Rõhku heitsoojuskatelde KU-A, V, C aurusüsteemis reguleerib seade pos PIKA-160, mille regulaatorventiil on paigaldatud auru väljalasketorustikule ROU-40/15.

Katla ülemise trumli soolakambritest tulev pidev puhumisvesi siseneb läbipuhumispaakidesse.

Perioodiline puhumisvesi katla äravoolu ajal siseneb ka perioodiliste puhumiste barbater-laiendisse.

Paakidest siseneb paaki vesi, mis on jahtunud soojusvahetis, kus see soojendab B-201 deaeraatori toitevett. Vesi pumbatakse paagist ELOU paigaldusse.

Katlavee proovide võtmine pideva läbipuhumistorustiku kaudu toimub proovivõtujahuti kaudu.

Protsessi gaas heitsoojuskatlast KU-A, V, S temperatuuriga 530-650 ºС SO 2 mahuosaga vahemikus 7,5-8,5% siseneb segistisse X-103, kus see seguneb õhuga ja ülekuumutatud aur.

Protsessigaasi lahjendamiseks kasutatakse õhku, mis väljub pärast kondensaatori jahtumist ja puhuri poolt surutud õhku. Protsessigaasi lahjendamine õhuga viiakse läbi SO 2 mahuosani 3,5–4,5%, mis on vajalik selles sisalduva happe kastepunkti alandamiseks ja SO 2 oksüdatsiooniastme tõstmiseks SO 3 -ks.

Aur juhitakse protsessigaasile keskmise rõhuga aurusüsteemist, mis on eelsoojendatud E-163 elektrikerises temperatuurini 250-300 ºС ja mille ülesandeks on protsessigaasi niiskuse säilitamine, et tagada väävelhappe piisav kondenseerumine. kondensaatoris WSA E-109.

Protsessigaasi kogukulu enne õhu ja auruga segamist registreeritakse seadmega pos.FI-702, temperatuuri - seadmega pos.TIА-1103, SO 2 mahuosa - automaatse gaasianalüsaatoriga AIA-501. .

Aurukulu segamisel reguleerib FIC-701 seade, mille regulaatorventiil on paigaldatud elektrikerises olevale aurutorule.

Auru temperatuuri pärast elektrisoojendit salvestab seade pos.TICA-1101 ja seda reguleerib elektrikerise kütteelementide juhtimissüsteem.

Õhukulu segamisel reguleerib FIC-703 seade, mille klapp juhib puhuri sisselaskeava labasid.

Õhu- ja auruvoolu seadmed on ühendatud kaskaadahelas temperatuuri reguleerimiseks pos.TICA-1105 protsessigaasi sisselaskeava juures kontaktaparaadiga (muunduriga), et hoida temperatuuri vahemikus 385-430 ºС.

Segistist tulenev protsessigaas temperatuuril 400-430 ºС suunatakse kontaktaparatuuri (konverterisse), kus VK-WSA vanaadiumikatalüsaatori kahel kihil toimub vääveldioksiidi (väävelanhüdriidi) katalüütiline muundamine väävelanhüdriidiks. kontaktgaasi kihtidevahelise jahutamisega.

kontaktseade on roostevabast terasest silindriline seade, millel on kaks katalüsaatorikihti vastavalt 820 mm ja 1640 mm kõrgused.

Esimesel katalüsaatorikihil muundatakse ligikaudu 90-93% SO 2 -st SO 3 -ks, samal ajal kui temperatuur esimese kihi väljalaskeava juures tõuseb 500-550 ºС-ni. Reaktsioonisoojuse eemaldamiseks jahutatakse 1. kihi gaas reboiler-gaasijahutis E-105 temperatuurini 380–410 ºС, kus tekib auru 62 kgf/cm2, seejärel siseneb see segistisse ja sealt teise katalüsaatorikihti c. Teisel kihil toimub SO 2 lõplik muundumine SO 3-ks, kusjuures väljalasketemperatuur tõuseb 410–430 ºС-ni.

Gaasitemperatuuri gaasijahuti väljalaskeava juures juhib seade TICA-1107, mille regulaatorventiil juhib gaasijahuti torukimbu gaasi möödaviigu väravaid.

Blokeerimine on ette nähtud maksimaalse gaasitemperatuuri jaoks kontaktseadme sisselaskeava juures - pos.TISa-1104; kõrge gaasitemperatuuri alarm esimese kihi väljapääsu juures - pos.TIА-1106; madala ja kõrge temperatuuri häire gaasijahuti väljalaskeava juures - element TICA-1107, madala ja kõrge temperatuuri häire E-108 sisselaskeava juures - toode TIA-1109.

Pärast kontaktaparaati olev gaas, mis on eelnevalt jahutatud riboiler-gaasijahutis, suunatakse WSA kondensaatorisse, et kondenseerida gaasist väävelhape.

Kondensaatori sisselaskeava koguvoolu temperatuuri registreerib seade pos.TIА-1111 madala ja kõrge temperatuuri häiretega. Gaasi maksimaalne temperatuur asendis TISA-1110 blokeeritakse kondensaatori sissepääsul.

Et vähendada SO 3 emissiooni atmosfääri koos heitgaasidega, on WSA kondensaatori väljalaskeava juures happeauru juhtseade. SO 3 heitkoguste vähendamine saavutatakse silikoonõli auru juhtimisega gaasivoogu katla sisselaskeava juures, mis toimib gaasis oleva väävelhappe kondensatsioonikeskustena ja suurendab seeläbi happe kondenseerumist WSA kondensaatoris.

Katlavee varustamine riboileritesse-gaasijahutitesse on tagatud vee loomuliku tsirkulatsiooniga trummel-aurukollektorist

Kasutades ära gaasivoolu soojust reboilerites, tekib aur rõhuga 62 kgf/cm 2, mis juhitakse trummel-aurukollektorist rõhuregulaatori pos.PICSA-902 kaudu ROU-40/15-sse.

Toitevett varustab R-161A, B pump deaeraatorist.

Veetaset reguleerib seade pos.LICA-801, mille regulaatorventiil on paigaldatud toiteveetorustikule pumbast R-161A, B, kõrge ja madala taseme alarmidega. Trummel-aurukollektoris B-162 on minimaalsel tasemel poz.LSA-802 lukk.

Aurukollektori töökindluse suurendamiseks paigaldati täiendav tasememõõtur pos.LIА-803.

Katlavee keemilise koostise säilitamiseks (soolsuse vähendamiseks) näeb süsteem ette automaatse puhastamise kõige madalamatest punktidest läbi ventiilide:

· HIC-753 tüüp "НЗ" - В-162;

· HV-791 - E-105;

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

V-162, E-105, E-108 puhumisvesi siseneb B-206A läbipuhumispaaki, kust see koos heitsoojuskatelde KU-A, V, C läbipuhumisveega juhitakse välja läbi E-202. soojusvaheti B-203 paaki ja pump Р-203А,В pumbatakse välja CDU sõlme.

E-109 gaasi tarnitakse kahe voolu kaudu.

Gaasi sisendtorustike pinnatemperatuuri registreerivad seadmed pos.TIА-1112, TIA-1113, mis on paigaldatud iga E-109 voolu sisselaskeavale, mille näitude vähenemine määrab väävelhappe taseme E-109-s. 109 ja aparaadi torude võimalik ummistus.

WSA E-109 kondensaator on vertikaalne seade, mis koosneb 5 moodulist, millest igaüks sisaldab 720 klaastoru, pikkusega 6,8 m ja läbimõõduga 40 mm. Klaastorude sees on metallspiraalid, mis toimivad väävelhappe sadestamise keskustena. Iga toru otsas on kassettfilter (tilkade eemaldaja), mis on ette nähtud väävelhappeudu püüdmiseks. Happekollektor asub WSA kondensaatori põhjas. E-109 korpus on vooderdatud happekindlate telliste ja plaatidega.

Kondensaatoris E-109 tõuseb gaas üles klaastorude sees, mille sisepindadele kondenseerub väävelhape torude vahel olevast K-130A, B puhurist tuleva õhu toimel jahutamisel.

Korstnasse juhitakse puhastatud gaas, mille SO 3 jääkmassiosa on alla 20 ppm ja mille temperatuur ei ületa 120 ºС.

SO 3 massiosa puhastatud gaasis mõõdetakse kõrge SO 3 sisalduse häirega seadmega AIA-652.

Puhastatud gaasi temperatuuri reguleerib seade pos.TICA-1115, mille ventiil-regulaator on paigaldatud jahutusõhutorustikule POOL-küttekehale E-133 (väljalaskeõhu lisaks E-109-le).

Blokeerimine on ette nähtud maksimaalse gaasitemperatuuri jaoks E-109 pos.TISA-1116 väljalaskeava juures.

Kondensaatori E-109 gaasi sisse- ja väljalaskeava erinevust mõõdetakse seadmega pos.PDI-903.

WSA E-109 kondensaatori jahutamiseks mõeldud õhk võetakse atmosfäärist läbi õhufiltri A-133A, B puhuri K-130A, B abil ja juhitakse puhastatud gaasile rõngastoru E-109 vastuvoolu.

Pärast E-109 kondensaatorit jagatakse jahutusõhk vooludeks:

· üks vool läheb puhuri K-131 sisselaskeavasse, mis varustab õhku protsessigaasi lahjendamiseks pärast KU-A, B, C;

· teine ​​vool - puhur K-132 juhitakse heitsoojuskatelde KU-A, V, C ahju vesiniksulfiidi põletamiseks;

· osa voolust juhitakse puhuri K-130A, B sisselaskeavasse, et hoida õhutemperatuuri puhuri väljalaske juures vahemikus 20–35 ºС;

· Liigne õhk juhitakse süüteküünlasse läbi kütteseadme HOV E-133, mis kasutab ära jahutusõhu soojuse.

Õhutemperatuuri E-109 sisselaskeava juures juhib seade pos.TIC-1117, puhuri K-130A, B sisselasketorule on paigaldatud pneumaatiliselt juhitav siiber.

Õhutemperatuuri pärast filtrit A-133A, B mõõdetakse seadmega pos.TIA-1123.

Häire on ette nähtud madala õhurõhu korral vastavalt puhurite K-130A, B - pos PIA-911,912 sisselaskeavale.

Vältimaks protsessigaasi lekkimist jahutusõhku, hoitakse jahutusõhu ja protsessigaasisüsteemi rõhkude erinevus 10–41 mm w.c. seade pos.PDICSA-904, mis juhib puhurite K-130A, B sisselaskeväravaid. Jahutusõhu ja kondensaatori protsessigaasisüsteemi E-109 vahel on madalrõhualarm ja madala diferentsiaalrõhu lukustus.

Kondenseeritud väävelhape WSA E-109 kondensaatorist voolab mööda seadet alla ja suunatakse happepaaki B-120.

E-109-st tuleva happe temperatuuri alandamiseks 270-lt 65 ºС-le lisatakse kuuma happevoogu pumbast Р-121А,В ringleva happe külmvool.

Hape mahutist V-120 pumbatakse pumba R-121A, B abil läbi plaathappejahuti E-122, kus seda jahutatakse ringleva veega. ja saadeti aadressile:

põhiosa - retsirkulatsioonina segamiseks E-109 kuuma happega,

· tehasest pumbatakse välja bilansiline kogus väävelhappepumpasid R-123A, B.

Väävelhappe temperatuuri pumpade R-121A, B sisselaskeava juures registreerib seade pos.TIA-1119 kõrge temperatuuri häirega. Pakutakse pumpade R-121A, B vastuvõtmisel saabuva väävelhappe maksimaalsel temperatuuril pos.TISA-1120 blokeerimine.

Happe taset paagis B-120 reguleerivad seadmed pos.LICA-804, LISA-805 , klapp paigaldatakse happepumpamisliinile R-123A, B pumpade abil seadmest väävelhappe kontsentratsiooni sektsiooni tit.75-11 ja keemilise veepuhastussõlme tit.517 PGPN. Väävelhappe pumpamiseks Park 75-11 on kaks torustikku, millest üks on reservis.

Paagi V-120 madala ja kõrge taseme alarm on ette nähtud - pos.LICA-804 ja blokeerimine minimaalse ja maksimaalse taseme järgi - pos.LISA-805.

Väävelhappe retsirkulatsioonitorustikus on ette nähtud madalrõhualarm ja minimaalse rõhu blokeerimine - pos.PICSА-906.

Ringleva happe massiosa vahemikus 93–98% juhitakse analüsaatoriga pos AICA-653 ja seda hoitakse automaatse veevarustusega B-150 paagist happe tsirkulatsioonitorusse, kasutades USV 1207 sulgeventiili. .

Veetaset B-150 paagis hoiab seade LIA-803, mille regulaatorventiil on paigaldatud B-150 mahutini viiva veetorustikule. Paagis B-150 on madala ja kõrge taseme häire pos.LIА-803.

Tehase väävelhappe kulu registreerib seade pos.FIQ-635.

Rõhk väävelhappe pumpamisliinis registreeritakse PISA-907 seadmega. Rõhulanguse korral liinis alla 0,2 kgf / cm 2 lülitub ootepump R-123A, B sisse vastavalt seadme positsioonile PICSА-906 .PbiS-is on kirjas, et BCA plokk peatub.

Lämmastikoksiidide (N 2 O 3) sisalduse vähendamiseks kaubanduslikus väävelhappes (alla 0,5 ppm) juhitakse doseerimispumbaga R-124 paagist V-160 torujuhtmesse hüdrasiinhüdraadi 64% vesilahust. väävelhappega varustamiseks kasvukoha kontsentratsioon tit.75-11. Valmis hüdrasiinhüdraadi 64% vesilahus tarnitakse tehasesse 200-liitrises mahutis, millest see pneumaatilise ajamiga pumba abil V-160 mahutisse pumbatakse.

Juhusliku happelekke kogumiseks on tehas varustatud maetud raudbetoonmahutiga V-209, milles väävelhape neutraliseeritakse 15% NaOH lahusega pH väärtuseni 7,0–8,0 vastavalt analüsaatorile AA-505. .

Leeliseline lahus neutraliseerimisel V-209-s tarnitakse gravitatsiooni abil leelisepaagist V-208, millesse pumbatakse perioodiliselt leelist reaktiiviseadmetest.

Enne leelise tarnimist E-209-sse lülitatakse pump R-209 sisse, et see paagi kaudu ringleks, ja väävelhape neutraliseeritakse, suunates aeglaselt leelist B-209 paaki.

B-209 väävelhappe neutraliseerimine soodaga on ette nähtud. Vastavalt analüsaatori näitudele ja lakmustestiga kontrollimisel pH = 7 pumbatakse neutraliseeritud lahus R-209 pumba abil kooskõlas UVKiOSV-ga PLC-sse.

13. Materjalibilansi arvutamine

2H 2S + 3O 2 \u003d 2SO 2 + 2 H2O

Gaasi võimsus 1749,8 m 3 /h H 2 S konversiooniaste = 99,9

Tulemas						Tarbimine
härra	kg	massiprotsent	m3	% umbes	kmol	härra	kg	massiprotsent	m3	% umbes	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 + 0,5 O 2<=>SO 3

Konversiooni aste SO2 = 98,5

Tulemas						Tarbimine
härra	kg	massiprotsent	m3	% umbes	kmol	härra	kg	massiprotsent	m3	% umbes	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 konversioon = 99,5%

Tulemas						Tarbimine
härra	kg	massiprotsent	m3	% umbes	kmol	härra	kg	massiprotsent	m3	% umbes	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. Soojusbilansi arvutamine

Standardne moodustumise entalpia ΔH (298 K, kJ/mol)	Standardne molaarne soojusmaht Cp (298 K, J/mol K)	Erisoojus 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

Vääveldioksiidi oksüdatsioonireaktsiooni soojusbilanss

NII 2 +1/2 O 2 = NII 3

Väävelhappe kondensatsioonireaktsiooni soojusbilanss

NII 3 + H 2 O = H 2 NII 4

Vääveldioksiidi oksüdeerumise ja väävelhappe kondenseerumise reaktsioonide soojusbilansi arvutustest on näha, et nende reaktsioonide käigus eraldub märkimisväärne kogus soojust, mis tuleb eemaldada, mida tehakse reaalses tehnoloogilises protsessis. suurendada nende reaktsioonide konversiooniastet ja soojust kasutatakse erinevatel eesmärkidel protsessina ja ettevõttena.

15. Kontaktseadme arvutamine

Kokkupuuteaja arvutamine (antud vääveldioksiidi oksüdatsiooni kineetikas)

τ 1 \u003d ∑Δτ \u003d 3,188 sek

τ 2 \u003d ∑Δτ \u003d 6,38 sek

Gaasi kontakti koguaeg kontaktseadmes on

τ = 3,188 + 6,38 = 9,568

m 2

Kontaktseadme läbimõõdu arvutamine

Kontaktseadme läbimõõt on 8 m

16. Ohutusmeetmed tootmisüksuse töö ajal

Ohutusnõuded tehnoloogiliste süsteemide ja teatud tüüpi seadmete käivitamisel ja seiskamisel, reservi paigutamisel, reservis olemisel ja reservist kasutuselevõtul

Peamine ohutusnõue tehnoloogiliste seadmete käivitamisel ja seiskamisel on käesoleva eeskirja punktis 6 sätestatud käitise käivitamise ja seiskamise korra täpne järgimine.

Tehnoloogiliste süsteemide käivitamine või dekomisjoneerimine toimub PPGN-i peainseneri kirjaliku korralduse alusel, milles on märgitud tööde ohutu läbiviimise eest vastutav isik ja tehnoloogilise käivitamise või dekomisjoneerimise korraldamise kord. süsteem.

Üksikute seadmete käivitamine või dekomisjoneerimine toimub käitise juhi korraldusel.

Seade loetakse ooteseisundiks, kui see on heas seisukorras, täielikult varustatud juhtimis- ja mõõteriistade, signaalseadmete ja ESD-ga, testitud töötingimustes, on olemas paigalduse või töökoja mehaaniku järeldus selle töövalmiduse kohta.

Talvel tuleb kogu varuvarustus soojendada.

Reservis olevatele seadmetele tuleb teha igapäevane visuaalne kontroll ning dünaamilistele seadmetele kontroll ja sissesõit ettenähtud sagedusega, kuid vähemalt kord kuus. Tsentrifugaalpumpade puhul tuleb võlli igal vahetusel käsitsi pöörata.

Enne kasutuselevõttu tuleb tehnoloogiline süsteem läbi puhuda lämmastikuga jääkhapnikusisalduse kontrolliga mitte rohkem kui 0,5 mahuprotsenti. Tehnoloogilise süsteemi väljund tavatehnoloogilisele režiimile toimub vastavalt käesoleva määruse punktile 6.

Enne varupumpade igakordset käivitamist kontrollige nende töökõlblikkust ja sulgeventiilide asendit pumba imi- ja tühjendustorustikul.

Reservi eraldatud kuumpumba remonti tuleks alustada alles siis, kui selle korpuse temperatuur ei ületa 45 ºС.

Kontaktseade R-104 puhutakse väävelhappe aurud kuuma õhuga läbi WSA E-109 kondensaatori ja edasi korstnasse. R-104 sees töö tegemiseks seiskamise ajal jahutatakse katalüsaatorit ja kontaktseadet K-132 puhuri õhuga vastavalt protsessigaasi skeemile. Kui katalüsaatorit seadmest välja ei laadita, survestatakse R-104 õhuga, mis juhitakse seadmesse läbi vooliku hüppaja, et vältida katalüsaatori kokkupuudet atmosfääriõhuga.

Nõuded tehnoloogilise protsessi plahvatusohutuse tagamiseks: tehnoloogiliste plokkide aktsepteeritud piirid, energianäitajate väärtused ja plokkide plahvatusohu kategooriad, võimalike plahvatuskahjustuste piirid, ettenähtud ohutus- ja hädakaitsemeetmed

Ohutuse suurendamiseks ja õnnetuste tagajärjel keskkonda lekkida võivate toodete massi piiramiseks on tehas varustatud: kiired sulgeventiilid pumpade ees olevatel liinidel, 100% varu pumbad, pumpade isekäivituvad süsteemid ja ATS; soojusvahetite torustikus on möödaviigud ja sulgeventiilid.

Seade on varustatud hajutatud protsessijuhtimissüsteemiga (DCS) ja hädakaitsesüsteemiga (ESD). Valgus- ja helisignaalid käivituvad tehnoloogiliste parameetrite maksimaalsetel lubatud väärtustel.

Tehases on üks plahvatusohtlik tehnoloogiline plokk - eraldusplokk.

Tehnoloogilise ploki plahvatusohu hindamine viidi läbi keemia-, naftakeemia- ja naftatöötlemistööstuse plahvatusohtlikkuse üldeeskirja "(PB 09-540-03) nõuete kohaselt. Samas tehnoloogilised plokid sisaldavad peamise tehnoloogilise protsessi teostamiseks vajalikke aparaate.Plokiplokki kuuluvad aparaatidevahelised torustikud, samuti liitmikud ja mõõteriistad.

Tehnoloogilise protsessi käigus rutiinsete toimingute tegemisel võetavad ohutusmeetmed peavad vastama regulatiivse ja tehnilise dokumentatsiooni nõuetele, mis määrab kindlaks tootmisprotsessi ohutu läbiviimise korra ja tingimused, personali tegevuse eriolukordades ja remonditööde teostamine. Määratud tehnilise dokumentatsiooni loetelu peab kinnitama PPGN-i peainsener.

Protsessi ohutuse tagamiseks võeti järgmised meetmed:

Kõik välistingimustes olevad seadmed ja torustikud, mille seinatemperatuur on üle 60 ºС, ja ruumides üle 45 ºС, on soojusisolatsiooniga;

Kõik staatilise elektri eest kaitsvad seadmed ja torustikud on maandatud. Paigaldusel on piksekaitse;

Kõik mehhanismide liikuvad osad on kaitstud;

Paak B-120 on varustatud ülemise ja alumise taseme alarmidega.

Käitise oleku ja tööparameetrite perioodilise jälgimise kohustuslik personalist möödaminek, samuti selle hooldus hõlmab:

· temperatuuride ja rõhkude juhtimine seadmetes kohapeal paigaldatud instrumentidega;

Tsentrifugaalpumpade kontrollimine vibratsiooni ja kõrvalise müra puudumise suhtes (töötavuse osas);

· tsentrifugaalpumpade äärikühenduste, sulgeventiilide tihendite ja esitihendite tiheduse kontroll;

· visuaalne kontroll tehnoloogiliste torustike vibratsiooni puudumise üle, eriti pumpade tühjendamisel;

Standardsete mõõteriistade saadavuse ja töökorrasoleku kontrollimine;

visuaalne kontroll mehhanismide, teenindusplatvormide liikuvate osade kaitsekatete olemasolu ja heas seisukorras;

Ventilatsioonisüsteemide korraliku seisukorra visuaalne kontroll;

tõsteseadmete töökorra visuaalne kontroll;

Proovivõtuseadmete kontrollimine toote lekke suhtes.

Talvel tuleb teha järgmised lisatoimingud:

· aparaatide, tehnoloogiliste torustike, mõõteriistade ja juhtimisseadmete madalsurveaurukütte töötamise kontroll;

· mõõteriistade ja juhtimisseadmete, sissepuhkeventilatsiooni õhusoojendite ja tehnoloogiliste torustike kütteveega kütte toimimise kontroll;

kontroll tsentrifugaalpumpade jahutussüsteemide üle, tagades pideva veevoolu;

äravoolude ja drenaažitrasside läbilaskvuse kontroll;

Kontroll kondensaadi äravoolude töö üle.

Automaatsetes protsessijuhtimissüsteemides on blokeeringute eemaldamine keelatud.

Hädaolukordade korral, mis on põhjustatud tehase tööparameetrite kõrvalekaldumisest käesoleva eeskirja punktis 4 sätestatud tehnoloogilise režiimi standardite nõuetest, tegutseda vastavalt „Hädaolukorra lokaliseerimise plaanile“ (PLAS).

Igat liiki remonditööd tuleb teha vastavalt iga-aastasele ja igakuisele "Praanilise ennetava hoolduse ajakavadele". Remonditööd tuleb teha ettevõtte peainseneri poolt kinnitatud juhendi nõuete kohaselt:

OOO LUKOIL-PNOS ohutute remonditööde korra juhend (IB-025-003-2005);

Tuletööde ohutu läbiviimise korra juhend OOO LUKOIL-PNOS objektides (PB-0001-1-2005);

OOO LUKOIL-PNOS objektide gaasiohtlike tööde ohutu läbiviimise korra juhend (B-025-002-2005);

Ohutu pinnasetööde korra juhend OOO LUKOIL-PNOS territooriumil (IB-255-004-2005).

Vesiniksulfiidi proovide võtmine ning separaatorite ja mahutite drenaaž tuleks läbi viia gaasimaskis, seistes seljaga vastu tuult, ja gaasimaski all olevas õppejõus.

Ohutusmeetmed tehnoloogilise protsessi läbiviimisel, rutiinsete toimingute tegemisel

Seadme ohutu töö sõltub operatiivpersonali kvalifikatsioonist, ohutusnõuete täitmisest, tule- ja gaasiohutusest, seadmete ja kommunikatsioonide tehnilise töö reeglitest ning tehnoloogiliste eeskirjade normide täitmisest.

Isikud, kes on saanud 18-aastaseks, saanud tööohutuse ja töökaitse, ohutute töövõtete ja -meetodite teoreetilise ja praktilise väljaõppe ning sooritanud iseseisvale tööle lubamise eksami, kellel ei ole meditsiinilisi vastunäidustusi. , on lubatud töötada.

Kogu vajalik regulatiivne ja tehniline dokumentatsioon, mis määrab kindlaks tootmisprotsessi ohutu läbiviimise korra ja tingimused, personali tegevuse hädaolukordades ja remonditööde teostamise vastavalt PPGN-i peainseneri kinnitatud nimekirjale, peab olema. olema objektil kättesaadav, selle tundmine ja järgimine personali poolt on kohustuslik.

Töötada saab ainult töövahenditega. Jälgige pidevalt juhtimis- ja automaatikaseadmete, signalisatsioonisüsteemide ja blokeeringute tööd. Järgige rangelt kõiki tehnoloogilise režiimi parameetreid.

Gaasi saastumise vältimiseks tööstusruumides tekitatakse õhu ülerõhk operaatoris, pumpamises, trafoalajaamas, jaotuskilpides õhuvahetuskursiga 5.

Pumbad on varustatud mehaaniliste tihenditega.

Kõik rõhu all olevad seadmed on varustatud kaitseklappidega. Põlevgaasid juhitakse kaitseklappidest põlemistorusse; laiendustoru ventiil peab seadme töötamise ajal olema avatud.

Paigalduse valgustus on tehtud vastavalt kehtivale regulatsioonile, valgustid on plahvatuskindlad.

Meetmed tuleohutuse tagamiseks tehnoloogilise protsessi käigus

Käitise tuleohutus saavutatakse põlevkeskkonna tekke vältimise, põlevkeskkonnas süüteallikate tekke vältimise, tehnoloogilise protsessi maksimaalse automatiseerimise, tulekustutusseadmete ja tulekahjusignalisatsiooni kasutamise, kasutamisega. reguleeritud tulepüsivuspiiride ja tulejaotuse piirnormidega ehituspõhikonstruktsioonidest, juhiste ja tuleohutuseeskirjade järgimisest ehitiste, rajatiste ja seadmete käitamisel.

Tootmisüksuse territoorium, samuti tootmisruumid ja seadmed peavad olema kogu aeg puhas ja korras.

Suitsetamine paigaldusel keelatud. Suitsetamine on lubatud selleks ettenähtud kohas (kokkuleppel tuletõrjega), mis on varustatud sigaretikonteinerite ja tulekustutiga.

Seadmete, eriti äärikühenduste ja tihendikarpide tihedus nõuab operatiivpersonali ranget kontrolli. Läbipääsu tuvastamisel on vaja viivitamatult varustada veeauru läbipääsupunkti ja võtta kasutusele meetmed avariiosa või -aparaadi töötamise keelamiseks.

Talvistel tingimustel on lubatud külmunud seadmeid, torustikke, ventiile soojendada ainult auru või kuuma veega. Lahtise tule kasutamine on keelatud.

Tulekahju korral tootmisruumides on tagatud inimeste ohutu evakueerimise võimalus.

Käitises tulekahju või õnnetuse korral evakueeritakse objekti territooriumilt tulekahju või eriolukorra likvideerimisega mitteseotud personal.

Seadmete ja hoonete asukoht näeb ette vastavate tulekahjupauside järgimise.

Seade on varustatud järgmiste tulekustutitega:

5 paigaldisega tulemonitori, mis kaitsevad seadmeid välispaigaldise juures;

Tulekustutusvesi tarnitakse tuletõrjemonitoridesse ettevõtte tulekustutusveevärgist;

Tootmisruumides ja välispaigaldises on ette nähtud aurupüstikud tuleallika lokaalseks kustutamiseks;

Seade on varustatud kummivoolikutega auru või lämmastiku varustamiseks võimaliku tulekahju kohtadesse;

Paigaldamisel on ettenähtud kohtades ette nähtud vaht- ja pulberkustutid, kastid liiva, vildi, asbestkangaga;

Ruumide kaitse automaatse tulekahjusignalisatsiooniga;

Tulekahjuhäirete jaoks on ette nähtud käsitsi teavituspunktid, mis asuvad väljaspool hoonet ja piki paigaldise perimeetrit;

Konstruktsioonide, seadmete, seadmete, evakuatsiooniteede ja väljapääsude paigutamisel võetakse arvesse tuleohutuse norme ja reegleid ning tagatakse inimeste evakueerimine hoonetest ja ruumidest enne ohtlike tuletegurite maksimaalseid lubatud väärtusi.

Ohutud meetodid pürofoorsete lademete käsitlemiseks

Seadmeid ja torustikke pärast seadmete tööst kõrvaldamist ja nende toodetest vabastamist tuleks aurutada veeauruga.

Pärast aparaadi kondensaadist vabastamist tuleb avada alumine liitmik või luuk ja võtta õhuproov, et analüüsida tooteaurude ohtlikku kontsentratsiooni selles (ei tohi olla üle 20% leegi leviku alumisest kontsentratsioonipiirist NKRP ).

Seadme puhastamisel on vaja niisutada seadme seintel olevaid sadestusi. Seadme puhastamisel kasutatakse sädemekindlaid tööriistu. Nende tööde tegemiseks väljastatakse tööluba kehtestatud korras.

Seadmetelt eemaldatud pürofoorseid sadestusi tuleb hoida kuni hävitamiseni niiskena. Eemaldage pürofoorsed ladestused UVKiOSV mudaakumulaatorisse ladustamiseks.

Tootmistoodete neutraliseerimise meetodid lekete ja õnnetuste korral

Kui pumbaruumi satub väävelhapet, korraldage koheselt liivatamm, et vältida toote edasist levikut. Enne mahaläinud toote puhastamist neutraliseerida sooda või lubjaga.

Väävelhappe eemaldamine filtrite vabastamisel, happepumpade R-121A, B, R-123A, B remont või proovide võtmine toimub maetud konteineris ja neutraliseeritakse 10% leeliselahusega.

Mahavalgunud väävelhappe neutraliseerimisel töötage kombinesoonis ja kasutage gaasimaski.

Ohutu meetod tootmistoodete eemaldamiseks tehnoloogilistest süsteemidest ja teatud tüüpi seadmetest

Kui paigaldamine remondiks peatatakse, suunatakse vesiniksulfiid gaas põletile.

Kontaktaparaat (konverter) R-104 puhutakse algul väävelhappe aurude suitsugaasidega läbi WSA E-109 kondensaatori, seejärel kuuma õhuga tavapärasel viisil korstnasse.

Väävelhape pumbatakse kaubaparki 75-11. Happejäägid tühjendatakse maetud mahutisse B-209 ja neutraliseeritakse 10% leeliselahusega või täidetakse soodaga (kuni pH = 7), seejärel pumbatakse kooskõlas UVKiOSV-ga PLC-sse.

Kasutatavate seadmete ja torustike peamised võimalikud ohud, nende kriitilised komponendid ja meetmed tehnoloogiliste süsteemide avariisurve vähendamiseks

Kasutatavate protsessiseadmete ja torustike, nende kriitiliste sõlmede peamised potentsiaalsed ohud tehases on:

· Tehases töödeldav vesiniksulfiidi sisaldav gaas on plahvatusohtlik, tuleohtlik ja mürgine;

· vesiniksulfiid veeauru juuresolekul on tugev söövitav aine, mis mõjutab metalli, mille tulemuseks on protsessiseadmete rõhu langus;

· ülerõhu (kuni 15 kgf/cm 2 - keskmise rõhuga aur) ja kõrgete temperatuuride olemasolu seadmetes ja torustikes tekitab nende purunemise ohu;

· seadme töörežiimide rikkumisel või selle mehaanilise või söövitava kulumise korral on rõhu alandamine võimalik plahvatusohtlike ja toksiliste gaaside kontsentratsioonide ilmnemisel, mis võib põhjustada plahvatusi ja/või tulekahjusid, samuti mürgistust personalist;

elektrilöök seadme voolu juhtivate osade maanduse rikke või elektriisolatsiooni rikke korral;

· hoolduspersonali kukkumise võimalus üle ühe meetri kõrgusel asuvate seadmete ja torustike hooldamisel piirdeaia puudumisel või selle rikke korral;

· termilise põletuse saamise võimalus kaitsmata kehaosade kokkupuutel purunenud isolatsiooniga aparaatide ja torustike kuumutatud pindadega;

Pöörlevate mehhanismide olemasolu tekitab nende vigastuste ohu;

· seadmete ja torustike rõhu alandamise või hävimise võimalus väliste jõutegurite mõjul.

Meetmed tehnoloogiliste süsteemide hädaolukorra rõhu vähendamiseks on järgmised:

· peamiste tehnoloogiliste seadmete ja torustike keevitatud lõikude kuumtöötlemine korrosioonipragusid tekitavas keskkonnas;

· Torustiku seadmete, sulgeventiilide, turvaseadmete, kaitseautomaatikasüsteemide, signalisatsioonisüsteemide vastavuse tagamine kehtiva NTD nõuetele;

seadmete, seadmete, torustike ja muude käitise elementide tehnilise seisukorra hindamine;

ainult töökorras seadmete kasutamine ja plaanilise ennetava hoolduse õigeaegne teostamine;

seadmete õigeaegne ülevaatus;

Seadmete, torustike kvaliteetse remondi ja puhastamise tagamine;

· tehnoloogilise protsessi läbiviimine käesoleva tehnoloogilise määruse norme rikkumata, välistades aparatuuri ja seadmete parameetrite väljundi kriitilistele väärtustele.

17. Kasutatud kirjanduse loetelu

1. Väävelhappetehase tehnoloogilised eeskirjad

2. B.T.Vasiljev, M.I.Otvagina; Väävelhappe tehnoloogia. Moskva: keemia 1985. 386 lehekülge

3. A.M.Kutepov; Üldine keemiatehnoloogia. Moskva: Kõrgkool, 1990. 520 lk.

4. Amelin A.G. Väävelhappe tootmine. Moskva 1983

“Vaevalt pole ühtegi teist kunstlikult toodetud ainet, mida tehnikas nii sageli kasutatakse, nagu väävelhapet.

Seal, kus selle kaevandamiseks pole tehaseid, on mõeldamatu paljude teiste suure tehnilise tähtsusega ainete tulus tootmine.

DI. Mendelejev

Väävelhapet kasutatakse erinevates keemiatööstuses:

• mineraalväetised, plastid, värvained, tehiskiud, mineraalhapped, pesuained;
• nafta- ja naftakeemiatööstuses:

nafta rafineerimiseks, parafiinide saamiseks;

• värvilises metallurgias:

värviliste metallide tootmiseks - tsink, vask, nikkel jne.

• mustmetallurgias:

metallide peitsimiseks;

• tselluloosi- ja paberi-, toiduaine- ja kergetööstuses (tärklise, melassi tootmiseks, kangaste pleegitamiseks) jne.

Väävelhappe tootmine

Väävelhapet toodetakse tööstuses kahel viisil: kontakt- ja lämmastikhape.

Kontaktmeetod väävelhappe tootmiseks

Väävelhapet toodetakse väävelhappetehastes suurtes kogustes kontaktmeetodil.

Praegu on väävelhappe tootmise peamine meetod kontakt, kuna. Sellel meetodil on teiste ees eelised:

Toote saamine puhta kontsentreeritud happe kujul, mis on vastuvõetav kõigile tarbijatele;

- kahjulike ainete atmosfääri eraldumise vähendamine heitgaasidega

I. Väävelhappe tootmiseks kasutatud tooraine.

Peamine tooraine

väävel - S

väävelpüriit (püriit) - FeS 2

värviliste metallide sulfiidid - Cu2S, ZnS, PbS

vesiniksulfiid - H2S

Abimaterjal

Katalüsaator - vanaadiumoksiid - V 2 O 5

II. Tooraine valmistamine.

Analüüsime väävelhappe tootmist püriidist FeS 2.

1) Püriidi lihvimine. Enne kasutamist purustatakse purustites suured püriiditükid. Teate, et kui ainet purustatakse, suureneb reaktsioonikiirus, kuna. suureneb reagentide kokkupuutepind.

2) Püriidi puhastamine. Pärast püriidi purustamist puhastatakse see lisanditest (jääkkivim ja muld) flotatsiooni teel. Selleks lastakse purustatud püriit tohututesse veevannidesse, segatakse, aheraine ujub üles, seejärel eemaldatakse aheraine.

III. Peamised keemilised protsessid:

4 FeS 2 + 11 O 2 t = 800°C→ 2 Fe 2 O 3 + 8 SO 2 + Q või väävli põletamine S+O2 t ° C→ SO2

2SO2 + O2 400-500° Koos,V2O5 , lk↔ 2SO 3 + Q

SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4 + Q

IV . Tehnoloogilised põhimõtted:

Järjepidevuse põhimõte;

Tooraine integreeritud kasutamise põhimõte,muust tootmisest tekkinud jäätmete kasutamine;

Jäätmevaba tootmise põhimõte;

Soojusülekande põhimõte;

vastuvoolu põhimõte ("keevkiht");

Tootmisprotsesside automatiseerimise ja mehhaniseerimise põhimõte.

V . Tehnoloogilised protsessid:

Järjepidevuse põhimõte: püriidi röstimine ahjus → vääveloksiidi tarnimine ( IV ) ja hapnikku puhastussüsteemi → kontaktaparaati → vääveloksiidi juurdevoolu ( VI ) absorptsioonitorni.

VI . Keskkonnakaitse:

1) torustike ja seadmete tihedus

2) gaasipuhastusfiltrid

VII. Tootmiskeemia :

ESIMENE ASTE - püriidi röstimine ahjus "keevkihis" röstimiseks.

Peamiselt kasutatakse väävelhapet flotatsioonipüriidid- vase ja raua väävliühendite segusid sisaldavad vasemaakide rikastamise käigus tekkinud tootmisjäätmed. Nende maakide rikastamise protsess toimub Norilski ja Talnakhi rikastamistehastes, mis on peamised tooraine tarnijad. See tooraine on tulusam, kuna. väävelpüriiti kaevandatakse peamiselt Uuralites ja loomulikult võib selle kohaletoimetamine olla väga kulukas. Võimalik kasutus väävel, mis tekib samuti kaevandustes kaevandatavate värviliste metallide maakide rikastamisel. Väävlit tarnivad ka Vaikse ookeani laevastik ja NOF. (kontsentreerivad tehased).

Esimese etapi reaktsioonivõrrand

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

Purustatud, puhastatud, märg (pärast flotatsiooni) püriit valatakse ülalt ahju põletamiseks "keevkihis". Altpoolt (vastuvoolu põhimõte) juhitakse läbi hapnikuga rikastatud õhku püriidi täielikumaks põletamiseks. Temperatuur ahjus ulatub 800°C-ni. Püriit kuumeneb punaseks ja on altpoolt puhutava õhu tõttu "suspendeeritud olekus". See kõik näeb välja nagu keev punane kuum vedelik. Isegi väikseimad püriidi osakesed ei paakne "keevkihis". Seetõttu on põletamisprotsess väga kiire. Kui varem kulus püriidi põletamiseks 5-6 tundi, siis nüüd kulub selleks vaid paar sekundit. Veelgi enam, "keevkihis" on võimalik hoida temperatuuri 800°C.

Reaktsiooni tulemusena eralduva soojuse tõttu säilib ahjus temperatuur. Liigne soojus eemaldatakse: piki ahju perimeetrit jooksevad torud veega, mida kuumutatakse. Sooja vett kasutatakse edaspidi kõrvalruumide keskkütteks.

Saadud raudoksiidi Fe 2 O 3 (tuhk) väävelhappe tootmisel ei kasutata. Kuid see kogutakse kokku ja saadetakse metallurgiatehasesse, kus raudmetallist ja selle sulamid süsinikuga saadakse raudoksiidist - terasest (sulamis süsinikusisaldus 2%) ja malmist (sulamis süsinikusisaldus 4%).

Seega keemilise tootmise põhimõte- mittejäätmete tootmine.

Ahjust välja tulemas ahju gaas , mille koostis: SO 2, O 2, veeaur (püriit oli märg!) Ja väikseimad tuhaosakesed (raudoksiid). Selline ahjugaas tuleb puhastada tuha ja veeauru tahkete osakeste lisanditest.

Ahjugaasi puhastamine tuha tahketest osakestest toimub kahes etapis - tsüklonis (kasutatakse tsentrifugaaljõudu, tuha tahked osakesed löövad vastu tsükloni seinu ja kukuvad alla). Väikeste osakeste eemaldamiseks suunatakse segu elektrostaatilistesse filtritesse, kus see puhastatakse ~ 60 000 V kõrgepingevoolu mõjul (kasutatakse elektrostaatilist külgetõmmet, tuhaosakesed kleepuvad piisava akumulatsiooniga elektrostaatilise filtri elektrifitseeritud plaatidele oma raskuse all kukuvad maha), veeauru eemaldamiseks ahjugaasis (kuivatusahjugaas) kasutada kontsentreeritud väävelhapet, mis on väga hea kuivatusaine, kuna imab vett.

Ahjugaasi kuivatamine toimub kuivatustornis - ahjugaas tõuseb alt üles ja kontsentreeritud väävelhape voolab ülevalt alla. Gaasi ja vedeliku kokkupuutepinna suurendamiseks täidetakse torn keraamiliste rõngastega.

Kuivatustorni väljalaskeava juures ei sisalda ahjugaas enam tuhaosakesi ega veeauru. Ahjugaas on nüüd vääveloksiidi SO 2 ja hapniku O 2 segu.

TEINE ETAPP - SO 2 katalüütiline oksüdeerimine hapnikuga SO 3-ks kontaktseadmes.

Selle etapi reaktsioonivõrrand on järgmine:

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

Teise etapi keerukus seisneb selles, et ühe oksiidi oksüdeerumisprotsess teiseks on pöörduv. Seetõttu on vaja valida optimaalsed tingimused otsereaktsiooni kulgemiseks (SO 3 saamine).

Võrrandist järeldub, et reaktsioon on pöörduv, mis tähendab, et selles etapis on vaja säilitada sellised tingimused, et tasakaal nihkuks väljapääsu suunas. SO 3 vastasel juhul katkeb kogu protsess. Sest reaktsioon kulgeb mahu vähenemisega (3 V↔2V ), on vajalik kõrgem rõhk. Suurendage rõhku 7-12 atmosfäärini. Reaktsioon on eksotermiline, seetõttu ei saa Le Chatelier' põhimõtet arvesse võttes seda protsessi läbi viia kõrgel temperatuuril, kuna. tasakaal nihkub vasakule. Reaktsioon algab temperatuuril = 420 kraadi, kuid tänu mitmekihilisele katalüsaatorile (5 kihti) saame selle tõsta 550 kraadini, mis kiirendab oluliselt protsessi. Kasutatav katalüsaator on vanaadium (V 2 O 5). See on odav ja kestab kaua (5-6 aastat). kõige vastupidavam toksiliste lisandite toimele. Lisaks aitab see kaasa tasakaalu nihkumisele paremale.

Segu (SO 2 ja O 2) kuumutatakse soojusvahetis ja see liigub läbi torude, mille vahelt liigub vastassuunas külm segu, mida tuleb soojendada. Selle tulemusena seal soojusvahetus: lähteaineid kuumutatakse ja reaktsiooniproduktid jahutatakse soovitud temperatuurini.

KOLMAS ETAPP – SO 3 neeldumine väävelhappega neeldumistornis.

Miks vääveloksiid SO 3 ei ima vett? Vääveloksiidi oleks ju võimalik vees lahustada: SO 3 + H2O → H2SO4 . Kuid fakt on see, et kui vääveloksiidi absorbeerimiseks kasutatakse vett, tekib väävelhape udu kujul, mis koosneb väikestest väävelhappepiiskadest (vääveloksiid lahustub vees suure soojushulga eraldumisega, väävelhape on nii kuum, et see keeb ja muutub auruks). Väävelhappeudu tekkimise vältimiseks kasutage 98% kontsentreeritud väävelhapet. Kaks protsenti vett on nii väike, et vedeliku kuumutamine on nõrk ja kahjutu. Vääveloksiid lahustub sellises happes väga hästi, moodustades oleumi: H 2 SO 4 nSO 3 .

Selle protsessi reaktsioonivõrrand on järgmine:

NSO 3 + H 2 SO 4 → H 2 SO 4 nSO 3

Saadud oleum valatakse metallmahutitesse ja saadetakse lattu. Seejärel täidetakse paagid oleumiga, moodustatakse rongid ja saadetakse tarbijale.

1. Sissejuhatus

2. Väävelhappetehase üldised omadused

3. Väävelhappe tootmise toorallikad

4. Väävelhappe tootmise tööstuslike meetodite lühikirjeldus

5.Katalüsaatori valik

6. Tootmismeetodi põhjendus

7. Protsessi etapid ja keemia

8. Termodünaamiline analüüs

9. SO 2 oksüdatsiooniprotsessi kineetika

10. Väävelhappe kondenseerumine

11. Kondensatsiooniprotsessi termodünaamiline analüüs

12. Protsessi tehnoloogilise skeemi kirjeldus

13. Materjalibilansi arvutamine

14. Soojusbilansi arvutamine

15. Kontaktseadme arvutamine

16. Ohutusmeetmed tootmisüksuse töö ajal

17. Viited

1. Sissejuhatus

Väävelhape on keemiatööstuse üks peamisi suures koguses tooteid. Seda kasutatakse erinevates rahvamajanduse sektorites, kuna sellel on hulk eriomadusi, mis hõlbustavad selle tehnoloogilist kasutamist. Väävelhape ei suitse, on värvitu ja lõhnatu, tavatemperatuuril vedelas olekus, kontsentreeritud kujul ei söövita mustmetalle. Samas on väävelhape üks tugevamaid mineraalhappeid, moodustab arvukalt stabiilseid sooli ja on odav.

Tehnoloogias mõistetakse väävelhappe all süsteeme, mis koosnevad vääveloksiidist (VI) ja erineva koostisega veest: p SO 3 t H 2 O.

Väävelhappe monohüdraat on värvitu õline vedelik, mille kristalliseerumistemperatuur on 10,37 o C, keemistemperatuur on 296,2 o C ja tihedus 1,85 t/m 3. See seguneb igas suhtes vee ja vääveloksiidiga (VI), moodustades hüdraate koostisega H 2 SO 4 H 2 O, H 2 SO 4 2H 2 O, H 2 SO 4 4H 2 O ja ühendeid vääveloksiidiga H 2 SO 4 SO 3 ja H 2 SO 4 2SO 3.

Nendel hüdraatidel ja vääveloksiidiühenditel on erinevad kristallisatsioonitemperatuurid ja need moodustavad eutektilisi aineid. Mõne sellise eutektika kristalliseerumistemperatuur on alla nulli või selle lähedal. Neid väävelhappelahuste omadusi võetakse arvesse nende kaubanduslike klasside valimisel, mis vastavalt tootmis- ja ladustamistingimustele peavad olema madala.

Väävelhappe keemistemperatuur sõltub ka selle kontsentratsioonist, see tähendab süsteemi "vääveloksiid (VI) - vesi" koostisest. Väävelhappe vesilahuse kontsentratsiooni suurenemisega tõuseb selle keemistemperatuur ja jõuab maksimaalselt 336,5 ° C-ni kontsentratsioonis 98,3%, mis vastab aseotroopsele koostisele, ja seejärel väheneb. Oleumi keemistemperatuur vaba vääveloksiidi (VI) sisalduse suurenemisega langeb 296,2 o C-lt (monohüdraadi keemistemperatuur) 44,7 o C-ni, mis vastab 100% vääveloksiidi (VI) keemistemperatuurile.

Kui väävelhappe auru kuumutatakse üle 400 ° C, toimub see termiline dissotsiatsioon vastavalt skeemile:

400 o C 700 o C

2 H2SO4<=>2H2O + 2SO3<=>2H 2O + 2SO 2 + O 2.

Mineraalhapete hulgas on väävelhape tootmise ja tarbimise poolest esikohal. Selle maailmatoodang on viimase 25 aasta jooksul enam kui kolmekordistunud ja on praegu üle 160 miljoni tonni aastas.

Väävelhappe ja oleumi kasutusvaldkonnad on väga mitmekesised. Märkimisväärne osa sellest kasutatakse mineraalväetiste tootmisel (30–60%), samuti värvainete (2–16%), keemiliste kiudude (5–15%) ja metallurgia (alates) tootmisel. 2 kuni 3%). Seda kasutatakse erinevatel tehnoloogilistel eesmärkidel tekstiili-, toiduaine- ja muudes tööstusharudes.

2. Väävelhappetehase üldised omadused

Seade on ette nähtud tehnilise väävelhappe tootmiseks vesiniksulfiidi sisaldavast gaasist. Gaasvesiniksulfiid pärineb hüdrotöötlusseadmetest, gaaside väävlitustamise seadmetest, amiinide regenereerimisseadmest ja happejäätmete eemaldamisest.

Tehase kasutuselevõtt - 1999. a

Väävelhappe tootmisüksus on ette nähtud 24 tuhande tonni vesiniksulfiidi sisaldava gaasi töötlemiseks aastas.

Väävelhappetehase projekteeritud võimsus on 65 tuhat tonni aastas.

Paigalduse projekteerimise viis läbi JSC "VNIPIneft" Taani firma "Haldor Topsoe AS" ja Moskva JSC "NIUIF" tehnoloogia alusel.

Seadme Venemaa osa on esindatud tooraine ettevalmistamise sektsiooniga, heitsoojuskatlad KU-A, V, S vesiniksulfiidi sisaldava gaasi põletamiseks, plokid soolatud vee õhu eemaldamiseks, väävelhappe väljaheidete neutraliseerimiseks ja seadme varustamiseks. instrumentide õhk.

Taani pool andis WSA ploki, mis koosnes:

kontaktseade (muundur);

kondensaator

· väävelhappe tsirkulatsiooni ja väljapumpamise süsteem;

· puhurite süsteem H 2 S põletamiseks õhuga varustamiseks, protsessigaasi jahutamiseks ja lahjendamiseks;

· süsteem silikoonõli (happeaurude kontrollseade) varustamiseks protsessigaasiga, et vähendada SOx heitkoguseid atmosfääri.

3. Väävelhappe tootmise toorallikad

Väävelhappe tootmise tooraineks võib olla elementaarne väävel ja erinevad väävlit sisaldavad ühendid, millest saab väävlit või otseselt vääveloksiidi (IV).

Loodusliku väävli lademed on väikesed, kuigi selle klaar on 0,1%. Kõige sagedamini leidub väävlit looduses metallisulfiidide ja metallsulfaatide kujul ning see on ka osa naftast, kivisöest, looduslikest ja nendega seotud gaasidest. Märkimisväärsed kogused väävlit sisalduvad vääveloksiidina suitsugaasides ja värvilistes metallurgiagaasides ning põlevgaaside puhastamisel eralduva vesiniksulfiidina.

Seega on väävelhappe tootmise toorained üsna mitmekesised, kuigi seni on toorainena kasutatud peamiselt elementaarset väävlit ja raudpüriite. Selliste toorainete, nagu soojuselektrijaamade suitsugaasid ja vasesulatusgaasid, piiratud kasutamine on seletatav vääveloksiidi (IV) madala kontsentratsiooniga neis.

Samal ajal väheneb püriitide osatähtsus tooraine bilansis ja suureneb väävli osakaal.

Väävelhappe tootmise üldises skeemis on olulised kaks esimest etappi - tooraine ettevalmistamine ja nende põletamine või röstimine. Nende sisaldus ja mõõteriistad sõltuvad oluliselt tooraine iseloomust, mis määrab suurel määral väävelhappe tehnoloogilise tootmise keerukuse.

4. Väävelhappe tootmise tööstuslike protsesside lühikirjeldus

Väävelhappe tootmine väävlit sisaldavatest toorainetest hõlmab mitmeid keemilisi protsesse, mille käigus muutub tooraine ja vaheproduktide oksüdatsiooniaste. Seda saab kujutada järgmise diagrammina:

kus I on ahjugaasi (vääveloksiid (IV)) tootmise etapp,

II - vääveloksiidi (IV) katalüütilise oksüdeerimise etapp vääveloksiidiks (VI) ja selle imendumine (töötlemine väävelhappeks).

Reaalses tootmises täiendavad neid keemilisi protsesse tooraine valmistamise protsessid, ahju gaasi puhastamine ning muud mehaanilised ja füüsikalis-keemilised toimingud.

Üldiselt võib väävelhappe tootmist väljendada järgmiselt:

tooraine ettevalmistamine toorme põletamine (röstimine) ahju gaasi puhastamine kontakti absorptsioon

gaasiga kokku puutunud

VÄÄVELHAPE

Tootmise konkreetne tehnoloogiline skeem sõltub tooraine tüübist, vääveloksiidi (IV) katalüütilise oksüdatsiooni omadustest, vääveloksiidi (VI) absorptsiooniastme olemasolust või puudumisest.

Sõltuvalt sellest, kuidas SO 2 SO 3 -ks oksüdeerimine toimub, on väävelhappe tootmiseks kaks peamist meetodit.

Väävelhappe saamise kontaktmeetodis viiakse SO2 oksüdeerimine SO3-ks läbi tahketel katalüsaatoritel.

Vääveltrioksiid muundatakse väävelhappeks protsessi viimases etapis - vääveltrioksiidi absorptsioonis, mida saab lihtsustada reaktsioonivõrrandiga:

SO3 + H2O

H2SO4

Protsessi läbiviimisel lämmastik (torn) meetodil kasutatakse hapnikukandjana lämmastikoksiide.

Vääveldioksiidi oksüdeerimine toimub vedelas faasis ja lõpptooteks on väävelhape:

SO 3 + N 2 O 3 + H 2 O

H2SO4 + 2NO

Praegu kasutatakse tööstuses väävelhappe saamiseks peamiselt kontaktmeetodit, mis võimaldab kasutada suurema intensiivsusega aparaate.

1) Püriitidest väävelhappe saamise keemiline skeem sisaldab kolme järjestikust etappi:

Püriidikontsentraadi rauddisulfiidi oksüdeerimine atmosfäärihapnikuga:

4FeS 2 + 11O 2 \u003d 2Fe 2S3 + 8SO 2,

Vääveloksiidi (IV) katalüütiline oksüdeerimine ahjugaasi hapniku liiaga:

2SO 3

Vääveloksiidi (VI) imendumine väävelhappe moodustumisega:

SO3 + H2O

H2SO4

Tehnoloogilise disaini poolest on raudpüriitidest väävelhappe tootmine kõige keerulisem ja koosneb mitmest järjestikusest etapist.