Tehnološka shema proizvodnje sumporne kiseline kontaktnom metodom po metodi "DK - DA"

Kako bi se zadovoljili sanitarni standardi za velika postrojenja sumporne kiseline, potrebno je postići stupanj oksidacije od 99,5%. Ovaj stupanj se postiže na sustavima koji rade prema shemi koja se zove "dvostruki kontakt - dvostruka apsorpcija" - DC - DA. Njegova bit leži u činjenici da je u prvoj fazi kontakta stupanj pretvorbe oko 90%. Prije nego što se plin pošalje u drugi stupanj kontakta, glavna količina SO3 se apsorbira iz plina u apsorberu, što, u skladu s Le Chatelierovim principom, pomiče oksidacijsku ravnotežu prema produktu reakcije - sumporovom trioksidu i stupnju pretvorbe preostalog dioksida dostiže 0,95 - 0,97. Ukupni stupanj konverzije je 99,5 - 99,7%, a sadržaj SO2 u ispušnim plinovima sveden je na sanitarnu normu.

Prema shemi (vidi priloge), plin za pečenje nakon grubog čišćenja od prašine u suhim elektrofilterima na temperaturi od oko 300 ° C ulazi za fino čišćenje u šuplji toranj za pranje, koji se navodnjava hladnom 75% sumpornom kiselinom. Kada se plin ohladi, sumporni trioksid prisutan u maloj količini i vodena para kondenziraju se u obliku sitnih kapljica. Oksidi arsena su otopljeni u tim kapima, te nastaje maglica sumporne kiseline i arsena, koja je djelomično zarobljena u tornjevima 1 i 2, ispunjenim pakiranjem keramičkih Raschigovih prstenova. U istim tornjevima istovremeno se zadržavaju ostaci prašine, selen i druge nečistoće. Pritom nastaje kontaminirana sumporna kiselina (oko 8% ukupne proizvodnje), koja se izdaje kao nestandardni proizvod. Konačno pročišćavanje plina od magle sumporne kiseline i arsena provodi se u mokrim elektrofilterima 3. Priprema plina za oksidaciju završava sušenjem iz vodene pare vitriolom u tornjevima s pakiranjem 4. Veliki broj opreme i plina kanali stvaraju otpor u sustavu do 2 * 10-2 MPa, stoga je za transport plina turbokompresor 5 ugrađen iza odjeljka za sušenje, koji usisava plinove iz odjeljka peći kroz sustav za pročišćavanje i sušenje plina i pumpa ga u kontaktni odjeljak trgovine.

Kontaktni dio sastoji se od cjevastih izmjenjivača topline 6 za zagrijavanje reakcijskih plinova i hlađenje kontaktiranog plina i kontaktnog aparata 7. Plin ohlađen nakon kontaktnog aparata ulazi u apsorpcijski dio radionice.

Apsorpcija sumporovog trioksida prema jednadžbi reakcije

SO3 + H2O > H2SO4 + 92000 J

provodi se u tornjevima napunjenim koncentriranom sumpornom kiselinom. Ako se apsorpcija provodi vodom ili razrijeđenom sumpornom kiselinom, tada preko apsorbensa, zbog velike elastičnosti vodene pare, dolazi do međudjelovanja SO3 i H2O u plinovitoj fazi uz stvaranje sitnih kapljica maglice sumporne kiseline, koja se vrlo teško uhvatiti.

Najbolja po sposobnosti upijanja je 98,3% sumporna kiselina, koju karakterizira zanemariv tlak pare H2O i SO3. Apsorpcijski tornjevi 8 i 9 se navodnjavaju takvom kiselinom, dobivajući H2SO4 monohidrat kao proizvod. Ako je potrebno dobiti oleum, tada se postavljaju dva tornja u nizu, a monohidrat dobiven u jednom tornju se koncentrira u oleum u drugom.

Hlađenje kiseline zagrijane tijekom apsorpcije provodi se u kiselim hladnjacima 11. Nadalje, iz prijemnih kolektora 12, pumpe 13 opskrbljuju kiselinu za navodnjavanje tornjeva i djelomično se ispumpavaju u skladište gotovog proizvoda.

Naseljski dio

Izrada materijalne bilance

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:

Suhi pirit: 1000 - 46 = 954 (kg)

2). Izračunavamo količinu zraka potrebnog za izgaranje pirita:

a). Određujemo sadržaj sumpora u suhom piritu:

b). Izračunavamo prinos pepela po 1 toni suhog pirita:

160 je stehiometrijska količina pepela dobivena iz stehiometrijske količine pirita.

u). Izračunavamo postotak izgorjelog sumpora:

G). Izračunavamo volumen zraka po 1 toni suhog pirita:

gdje su 700 i 7 koeficijenti izvedeni iz stehiometrijskih jednadžbi za izgaranje pirita;

m je stehiometrijski omjer broja molekula kisika prema broju molekula sumpornog dioksida.

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

e). Izračunavamo potrošnju zraka po 1 toni mokrog pirita:

3). Izračunavamo volumen i masu kisika i dušika koji dolaze iz zraka. Pretpostavljamo da zrak sadrži 21% kisika i 79% dušika:

1 mol = 22,4 1;

Slično, nalazimo dušik:

Izračunavamo količinu vlage koja se dovodi sa zrakom, pod pretpostavkom da zrak ulazi na temperaturi od 20 ° C i da je stupanj zasićenja vlagom 0,5 (u = 0,5).

Prema referentnoj knjizi, s ovim parametrima, sadržaj vodene pare u zraku je:

Izračunajte količinu vlage koju sa zrakom unesete u peć:

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

2). Izračunavamo količinu nastalog suhog plina za prženje:

To je plin koji izlazi iz peći nakon pečenja.

3). Izračunavamo sadržaj glavnih komponenti u plinu:

Količina komponente koja ne reagira

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

5). Izračunavamo volumen i masu komponenti suhog plina iz peći:

Izrađujemo materijalnu bilancu pečenja 1 tone mokrog pirita

FeS2 (suhi)			Fe2O3 (pepeljak)
H2O s piritima			Plin za pečenje
suhi zrak
H2O (sa zrakom)

Produktivnost je 350t/dan

FeS2 (suhi)			Fe2O3 (pepeljak)
H2O s piritima			Plin za pečenje
suhi zrak
H2O (sa zrakom)

Neusklađenost ravnoteže težine:

Sastavljanje toplinske bilance peći za pečenje sumpornih pirita

Unos topline:

jedan). Toplina opskrbljena suhim piritima:

• 2). Zagrijte suhim zrakom:
• 3). Toplina opskrbljena piritnom vlagom:

četiri). Toplina dovedena s vlagom iz zraka:

• 5). Toplinski učinak reakcije sagorijevanja pirita:
• 4 FeS2 + 11 O2 = 2 Fe2O3 + 8 SO2 + 13320 * CS spaljivanje.
• 13320 * CS burnout - količina topline koja se oslobađa tijekom izgaranja 1 kg suhe sirovine, uzimajući u obzir spaljeni sumpor.

Potrošnja topline:

jedan). S pepelom

Mora se uzeti u obzir da samo 10% pepela napušta fluidizirani sloj pri temperaturi od 748°C, a 90% gareži se odnosi plinom pri temperaturi od 835°C.

Sogarka \u003d 0,84 kJ / kg * deg

• 2). Sa paljenjem plina:
• 3). Gubitak topline:

uzeti jednak 3% dovedene topline

četiri). Izračunajte količinu topline koja će otići

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

b) ispariti ovu vodu i zagrijati paru od 100°C do 835°C

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

proizvodnja sumporne kiseline

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

Toplinska ravnoteža peći

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

Pokazuje koliko tona dnevno suhe rude prolazi kroz 1 m2 ložišta peći.

W je linearna brzina plina u radnim uvjetima, m/s;

h je stupanj izgaranja sumpora u frakcijama;

TOG - temperatura plina za pečenje u K.

Praktični intenzitet se uzima za flotacijske pirite od 9 do 10 tona, za drobljene 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 promjer:

P - produktivnost, t/dan.

Prihvaćamo površinu prednje komore za utovar pirita: Ff = 3m2 i izračunavamo ukupnu površinu ložišta peći:

četiri). Izračunavamo unutarnji volumen peći:

Tada će stvarna visina cilindričnog dijela biti jednaka:

5). Izračunavamo količinu zraka potrebnog za spaljivanje 350 tona pirita dnevno.

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

6). Izračunavamo volumen plina za pečenje, uzimajući u obzir učinak:

iz prethodnog izračuna uzimamo volumen 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 plina u peći u radnim uvjetima:

Ova vrijednost odgovara onoj navedenoj u uvjetu izračuna (odstupanje je dopušteno do 10%).

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

deset). Izračunavamo površinu poprečnog presjeka središnjeg kanala gljive:

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

Promjer kanala gljive 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 promjer jedne rupe biti jednak:

Rešetka u predprostoru je izrađena od cijevi. U cijevima se izbuše rupe kroz koje ulazi zrak. Prihvaćamo da je promjer jedne rupe = 10 mm, a brzina zraka u njima je 10 m/s. Tada će ukupna površina rupa biti jednaka:

jedanaest). Izračunajte broj rupa:

Prihvaćamo nf = 1847 kom.

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

Većina tvornica sumporne kiseline koristi sumpor kao sirovinu. Sumpor je nusprodukt prerade prirodnog plina i nekih drugih industrijskih plinova (generator, rafinerijski travnjak). Takvi plinovi uvijek sadrže određenu količinu sumpornih spojeva. Izgaranje sirovog prirodnog plina iz sumpora dovest će do onečišćenja okoliša sumpornim oksidima. Stoga se sumporni spojevi obično najprije uklanjaju u obliku sumporovodika, koji se zatim djelomično spali do SO2, nakon čega smjesa sumporvodika i sumpornog dioksida međudjeluje na sloju boksita na 270-300 ºC, pretvarajući se kao rezultat ovu interakciju u S i H2O. Ovako dobiveni sumpor naziva se "plin". Osim "plina", kao sirovina se može koristiti samorodni sumpor.

Sumpor kao sirovina za proizvodnju sumporne kiseline ima niz prednosti. Prvo, za razliku od sumpornih pirita, gotovo da ne sadrži nečistoće koje bi mogle biti katalitički otrovi u fazi kontaktne oksidacije sumpornog dioksida, na primjer, spojevi arsena. Drugo, prilikom njegovog spaljivanja ne nastaje kruti i drugi otpad koji bi zahtijevao skladištenje ili traženje načina za njegovu daljnju preradu (prilikom pečenja pirita nastaje skoro ista količina krutog otpada na 1 tonu početnog pirita – gareži) . Treće, sumpor je mnogo jeftiniji za transport od pirita, budući da je koncentrirana sirovina.

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

Riža. 2.

1 -- peć za spaljivanje sumpora; 2 - kotao otpadne topline; 3 - ekonomizator 4 - početna peć: 5. 6 - izmjenjivači topline početne peći. 7 - kontaktni uređaj: 8 - izmjenjivači topline 9 - toranj za sušenje. 10, 11 - prvi i drugi monohidratni apsorberi. 12 - kolektori kiseline: 13 - ispušna cijev.

Rastaljeni sumpor se propušta kroz mrežaste filtre radi uklanjanja mogućih mehaničkih nečistoća (sumpor se tali na temperaturi malo višoj od 100 °C pa je ovaj način pročišćavanja najjednostavniji) i šalje u peć 1 u koju ulazi zrak prethodno osušen proizvodnom sumpornom kiselinom. isporučuje se kao oksidacijsko sredstvo u toranj za sušenje 9. Plin za pečenje koji izlazi iz peći hladi se u kotlu za otpadnu toplinu 2 od 1100-1200 ºS do 440-450 ºS i šalje s tom temperaturom, jednakom temperaturi paljenja industrijskih katalizatora na bazi vanadijevog pentoksida, do prvog sloja aparata za kontakt s polici 7 .

Temperaturni režim potreban da se radna linija procesa približi liniji optimalnih temperatura kontrolira se prolaskom strujanja djelomično izreagiranog plina za pečenje kroz izmjenjivače topline 8, gdje se hladi strujama zagrijanog plina nakon apsorpcije (ili osušenog zraka). Nakon trećeg stupnja kontakta, plin za pečenje se hladi u izmjenjivačima topline 8 i šalje u međuapsorber monohidrata 10, raspršen sumpornom kiselinom koja cirkulira kroz kolektor kiseline 12 s koncentracijom blizu 98,3%. Nakon uklanjanja sumporovog trioksida u apsorberu 10 i posljedičnog odstupanja od gotovo postignute ravnoteže, plin se ponovno zagrijava do temperature paljenja u izmjenjivačima topline 8 i šalje u četvrti kontaktni stupanj.

U ovoj shemi, kako bi se ohladio plin nakon četvrtog stupnja i dodatno pomiješao ravnotežu, dodaje mu se dio osušenog zraka. Plinovi koji su reagirali u kontaktnom aparatu prolaze na hlađenje kroz ekonomizator 3 i šalju se u završni 11 monohidratni apsorber 11, iz kojeg se plinovi koji ne sadrže sumporne okside ispuštaju kroz ispušnu cijev 13 u atmosferu.

Za pokretanje instalacije (dovođenje na zadani tehnološki, posebno temperaturni način rada) predviđena je početna peć 4 i izmjenjivači topline 5 i 6 početne peći, koji se nakon puštanja instalacije u rad isključuju.

1. Uvod

2. Opće karakteristike postrojenja sumporne kiseline

3. Sirovine za proizvodnju sumporne kiseline

4. Kratak opis industrijskih metoda dobivanja sumporne kiseline

5.Odabir katalizatora

6. Opravdanost načina proizvodnje

7. Faze i kemija procesa

8. Termodinamička analiza

9. Kinetika procesa oksidacije SO 2

10. Kondenzacija sumporne kiseline

11. Termodinamička analiza procesa kondenzacije

12. Opis tehnološke sheme procesa

13. Izračun materijalne bilance

14. Izračun toplinske bilance

15. Proračun kontaktnog uređaja

16. Sigurnosne mjere tijekom rada proizvodnog pogona

17. Literatura

1. Uvod

Sumporna kiselina jedan je od glavnih proizvoda velike tonaže kemijske industrije. Koristi se u različitim sektorima nacionalnog gospodarstva, jer ima skup posebnih svojstava koja olakšavaju njegovu tehnološku upotrebu. Sumporna kiselina ne dimi, nema boju i miris, na normalnoj je temperaturi u tekućem stanju, a u koncentriranom obliku ne nagriza željezne metale. U isto vrijeme, sumporna kiselina je jedna od jakih mineralnih kiselina, stvara brojne stabilne soli i jeftina je.

Sumporna kiselina se u tehnici razumijeva kao sustavi koji se sastoje od sumpornog oksida (VI) i vode različitog sastava: p SO 3 t H 2 O.

Sumporna kiselina monohidrat je bezbojna uljasta tekućina s temperaturom kristalizacije 10,37 o C, vrelištem 296,2 o C i gustoćom 1,85 t/m 3 . Miješa se s vodom i sumporovim oksidom (VI) u svim aspektima, tvoreći hidrate sastava H 2 SO 4 H 2 O, H 2 SO 4 2H 2 O, H 2 SO 4 4H 2 O i spojeve sa sumpornim oksidom H 2 SO 4 SO 3 i H 2 SO 4 2SO 3.

Ovi hidrati i spojevi sumpornog oksida imaju različite temperature kristalizacije i tvore niz eutektika. Neki od ovih eutektika imaju temperature kristalizacije ispod ili blizu nule. Ove značajke otopina sumporne kiseline uzimaju se u obzir pri odabiru komercijalnih vrsta, koje bi, prema uvjetima proizvodnje i skladištenja, trebale imati nisku temperaturu kristalizacije.

Vrelište sumporne kiseline ovisi i o njezinoj koncentraciji, odnosno sastavu sustava "sumporov oksid (VI) - voda". S povećanjem koncentracije vodene otopine sumporne kiseline, njezino vrelište raste i doseže najviše 336,5 ° C pri koncentraciji od 98,3%, što odgovara azeotropnom sastavu, a zatim se smanjuje. Vrelište oleuma s povećanjem udjela slobodnog sumpornog oksida (VI) opada s 296,2 o C (vrelište monohidrata) na 44,7 o C, što odgovara vrelištu 100% sumpornog oksida (VI).

Kada se para sumporne kiseline zagrije iznad 400 ° C, podvrgava se toplinskoj disocijaciji prema shemi:

400 o C 700 o C

2H2SO4<=>2H20 + 2SO3<=>2H 2 O + 2SO 2 + O 2.

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

Područja primjene sumporne kiseline i oleuma vrlo su raznolika. Značajan dio koristi se u proizvodnji mineralnih gnojiva (od 30 do 60%), kao iu proizvodnji bojila (od 2 do 16%), kemijskih vlakana (od 5 do 15%) i metalurgiji (od 2 do 3%). Koristi se u razne tehnološke svrhe u tekstilnoj, prehrambenoj i drugim industrijama.

2. Opće karakteristike postrojenja sumporne kiseline

Jedinica je dizajnirana za proizvodnju tehničke sumporne kiseline iz plina koji sadrži sumporovodik. Sumporovodik dolazi iz jedinica za obradu vodom, jedinice za odsumporavanje plina, jedinice za regeneraciju amina i uklanjanja kiselog otpada.

Puštanje u rad postrojenja - 1999

Postrojenje za proizvodnju sumporne kiseline projektirano je za preradu 24 tisuće tona plina koji sadrži sumporovodik godišnje.

Projektirani kapacitet postrojenja za sumpornu kiselinu je 65 tisuća tona godišnje.

Projektiranje instalacije proveo je JSC "VNIPIneft" na temelju tehnologije danske tvrtke "Haldor Topsoe AS" i JSC "NIUIF", Moskva.

Ruski dio postrojenja predstavljen je odjelom za pripremu sirovine, kotlovima otpadne topline KU-A, V, S za spaljivanje plina koji sadrži sumporovodik, blokovima za deaeraciju odsoljene vode, neutralizaciju ispusta sumporne kiseline i opskrbu postrojenja instrumentacijom zrak.

Danska strana je osigurala WSA blok koji se sastoji od:

kontaktni uređaj (pretvarač);

kondenzator

· sustav cirkulacije i ispumpavanja sumporne kiseline;

· sustav puhala za dovod zraka za izgaranje H 2 S, hlađenje i razrjeđivanje procesnog plina;

· sustav za opskrbu procesnog plina silikonskim uljem (jedinica za kontrolu kiselih para) u cilju smanjenja emisije SOx u atmosferu.

3. Sirovine za proizvodnju sumporne kiseline

Sirovina u proizvodnji sumporne kiseline može biti elementarni sumpor i različiti spojevi koji sadrže sumpor, iz kojih se može dobiti sumpor ili izravno sumporni oksid (IV).

Prirodna nalazišta samorodnog sumpora su mala, iako njegov klark iznosi 0,1%. Sumpor se u prirodi najčešće nalazi u obliku metalnih sulfida i metalnih sulfata, a također je dio nafte, ugljena, prirodnih i pratećih plinova. Značajne količine sumpora sadržane su u obliku sumpornog oksida u dimnim plinovima i plinovima obojene metalurgije te u obliku sumporovodika koji se oslobađa tijekom pročišćavanja zapaljivih plinova.

Dakle, sirovine za proizvodnju sumporne kiseline su vrlo raznolike, iako su se do sada kao sirovine uglavnom koristili elementarni sumpor i željezni pirit. Ograničeno korištenje takvih sirovina kao što su dimni plinovi iz termoelektrana i plinovi iz taljenja bakra objašnjava se niskom koncentracijom sumpornog oksida (IV) u njima.

Pritom se smanjuje udio pirita u bilanci sirovina, a povećava udio sumpora.

U općoj shemi proizvodnje sumporne kiseline bitne su prve dvije faze - priprema sirovina i njihovo izgaranje ili prženje. Njihov sadržaj i instrumentacija bitno ovise o prirodi sirovine, što umnogome 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 kemijskih procesa u kojima se mijenja oksidacijsko stanje sirovina i međuproizvoda. Ovo se može prikazati kao sljedeći dijagram:

gdje je I stupanj proizvodnje ložišnog plina (sumporov oksid (IV)),

II - stupanj katalitičke oksidacije sumporovog oksida (IV) u sumporni oksid (VI) i njegove apsorpcije (prerada u sumpornu kiselinu).

U stvarnoj proizvodnji ti se kemijski procesi dopunjuju procesima pripreme sirovina, čišćenja ložišnog plina i drugim mehaničkim i fizikalno-kemijskim operacijama.

Općenito, proizvodnja sumporne kiseline može se izraziti kao:

Sirovine Priprema sirovina Spaljivanje (prženje) sirovina

čišćenje dimnih plinova kontaktna apsorpcija

kontaktni plin SUMPORNA KISELINA

Konkretna tehnološka shema proizvodnje ovisi o vrsti sirovine, karakteristikama katalitičke oksidacije sumpornog oksida (IV), prisutnosti ili odsutnosti stupnja apsorpcije sumpornog oksida (VI).

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

Kod kontaktne metode dobivanja sumporne kiseline proces oksidacije SO 2 u SO 3 provodi se na krutim katalizatorima.

Sumporov trioksid se pretvara u sumpornu kiselinu u posljednjoj fazi procesa - apsorpciji sumporovog trioksida, što se može pojednostaviti reakcijskom jednadžbom:

SO3 + H2O H2SO4

Kod izvođenja postupka dušikovom (toranjskom) metodom kao nosač kisika koriste se dušikovi oksidi.

Oksidacija sumpornog dioksida odvija se u tekućoj fazi, a krajnji proizvod je sumporna kiselina:

SO3 + N2O3 + H2O H2SO4 + 2NO

Trenutno se u industriji uglavnom koristi kontaktna metoda za dobivanje sumporne kiseline, što omogućuje korištenje aparata većeg intenziteta.

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

Oksidacija željeznog disulfida piritnog koncentrata atmosferskim kisikom:

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

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

2SO 2 + O 2 2SO 3

Apsorpcija sumpornog oksida (VI) uz stvaranje sumporne kiseline:

SO3 + H2O H2SO4

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

2) Tehnološki postupak proizvodnje sumporne kiseline iz elementarnog sumpora kontaktnom metodom razlikuje se od procesa proizvodnje iz pirita nizom značajki. To uključuje:

- posebna izvedba peći za proizvodnju ložišnog plina;

– povećan sadržaj sumpornog oksida (IV) u ložišnom plinu;

– nema stupnja predobrade plina iz peći.

Naknadne operacije dovođenja u kontakt sa sumpornim oksidom (IV) u smislu fizikalno-kemijskih principa i instrumentacije ne razlikuju se od onih za proces na bazi pirita i obično se izvode prema DKDA shemi. Kontrola temperature plina u kontaktnom aparatu kod ove metode obično se provodi uvođenjem hladnog zraka između slojeva katalizatora.

3) Postoji također metoda za proizvodnju sumporne kiseline iz sumporovodika, nazvana "mokra" kataliza, koja se sastoji u činjenici da se smjesa sumpornog oksida (IV) i vodene pare, dobivena spaljivanjem sumporvodika u struji zraka , bez odvajanja se dovodi u kontakt, gdje se sumporov oksid (IV) oksidira na krutom vanadijevom katalizatoru u sumporov oksid (VI). Zatim se plinska smjesa hladi u kondenzatoru, gdje se pare nastale sumporne kiseline pretvaraju u tekući proizvod.

Dakle, za razliku od metoda proizvodnje sumporne kiseline iz pirita i sumpora, u procesu mokre katalize ne postoji poseban stupanj apsorpcije sumpornog oksida (VI) i cijeli proces uključuje samo tri uzastopna stupnja:

1. Izgaranje sumporovodika:

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

pri čemu nastaje smjesa sumporovog oksida (IV) i vodene pare ekvimolekulskog sastava (1:1).

2. Oksidacija sumporovog oksida (IV) u sumporni oksid (VI):

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

uz zadržavanje ekvimolekularnog sastava smjese sumporovog oksida (IV) i vodene pare (1:1).

3. Kondenzacija pare i stvaranje sumporne kiseline:

SO3 + H20<=>H2SO4

stoga je proces mokre katalize opisan ukupnom jednadžbom:

H2S + 2O2 \u003d H2SO4

Postoji shema za proizvodnju sumporne kiseline pri povišenom tlaku. Utjecaj tlaka na brzinu procesa može se procijeniti u kinetičkom području, gdje praktički nema utjecaja fizikalnih čimbenika. Povećanje tlaka utječe i na brzinu procesa i na stanje ravnoteže. Brzina reakcije i prinos produkta rastu s povećanjem tlaka povećanjem efektivnih koncentracija SO 2 i O 2 i povećanjem pokretačke snage procesa. Ali s povećanjem tlaka, troškovi proizvodnje za komprimiranje inertnog dušika također rastu. Temperatura u kontaktnom uređaju također se povećava, jer. pri visokom tlaku i niskoj temperaturi, vrijednost konstante ravnoteže je mala u usporedbi sa shemom pod atmosferskim tlakom.

Veliki opseg proizvodnje sumporne kiseline predstavlja posebno akutan problem njezina poboljšanja. Ovdje se mogu razlikovati sljedeća glavna područja:

1. Proširenje sirovinske baze korištenjem otpadnih plinova iz kotlovnica 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 spaljivanja sirovina korištenjem kisika ili zraka obogaćenog kisikom. To smanjuje volumen plina koji prolazi kroz uređaj i poboljšava njegovu izvedbu.

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

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

6. Povećanje koncentracije sumpornog oksida (IV) u pećnom plinu koji se dovodi u kontakt.

7. Uvođenje reaktora s fluidiziranim slojem u fazama spaljivanja sirovina i kontaktiranja.

8. Korištenje toplinskih učinaka kemijskih reakcija u svim fazama proizvodnje, uključujući i proizvodnju energetske pare.

Najvažniji zadatak u proizvodnji sumporne kiseline je povećanje stupnja konverzije SO 2 u SO 3 . Osim povećanja produktivnosti sumporne kiseline, ispunjenje ove zadaće omogućuje i rješavanje ekoloških problema - smanjenje emisije štetne komponente SO 2 u okoliš.

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

Postoje različiti dizajni kontaktnih uređaja:

Aparat s jednim kontaktom: Ovaj aparat karakterizira nizak stupanj konverzije sumpornog dioksida u trioksid. Nedostatak ovog uređaja je što plin koji izlazi iz kontaktnog uređaja ima visok sadržaj sumpornog dioksida, što ima negativan utjecaj s ekološkog gledišta. Pomoću ovog uređaja ispušni plinovi moraju se pročistiti od SO 2 . Postoji mnogo različitih načina zbrinjavanja SO 2: apsorpcija, adsorpcija,…. Time se, naravno, smanjuje količina emisije SO 2 u atmosferu, ali se time povećava i broj uređaja u procesu, visok sadržaj SO 2 u plinu nakon što kontaktni uređaj pokazuje nizak stupanj SO 2 iskorištenja, stoga se ovi uređaji u proizvodnji sumporne kiseline ne koriste.

Kontaktni uređaj s dvostrukim kontaktom: DK omogućuje postizanje istog minimalnog sadržaja SO 2 u ispušnim plinovima kao nakon kemijskog čišćenja. Metoda se temelji na dobro poznatom Le Chatelierovom principu, prema kojem uklanjanje jedne od komponenti reakcijske smjese pomiče ravnotežu prema stvaranju te komponente. Bit metode leži u provođenju procesa oksidacije sumporovog dioksida uz oslobađanje sumpornog trioksida u dodatnom apsorberu. DC metoda omogućuje obradu koncentriranih plinova.

Kontaktni uređaj s međuhlađenjem. Bit metode leži u činjenici da plin koji ulazi u kontaktni aparat, prolazeći kroz sloj katalizatora, ulazi u izmjenjivač topline, gdje se plin hladi, a zatim ulazi u sljedeći sloj katalizatora. Ova metoda također povećava iskoristivost SO 2 i njegov sadržaj u ispušnim plinovima.

5 . Izbor katalizatora

Najaktivniji katalizator je platina, ali se više ne koristi zbog visoke cijene i lakog trovanja nečistoćama u plinu za pečenje, osobito arsenom. Željezni oksid je jeftin, ali s uobičajenim sastavom plina - 7% SO2 i 11% O2, pokazuje katalitičku aktivnost samo na temperaturama iznad 625 ° C, tj. kada je xp 70%, te se stoga koristi samo za početnu oksidaciju SO2 do postizanja xp 50-60%. Vanadijski katalizator je manje aktivan od platinskog, ali je jeftiniji i zatrovan je spojevima arsena nekoliko tisuća puta manje od platine; pokazao se najracionalnijim i jedini se koristi u proizvodnji sumporne kiseline. Kontaktna masa vanadija sadrži prosječno 7% V2O5; aktivatori su oksidi alkalnih metala, obično se koristi aktivator K2O; nosač su porozni alumosilikati. Trenutno se katalizator koristi u obliku spoja SiO2, K i/ili Cs, V u različitim omjerima. Pokazalo se da je takav spoj najotporniji na kiselinu i najstabilniji. U cijelom svijetu točniji naziv je "sadrži vanadij". Takav katalizator dizajniran je posebno za rad na niskim temperaturama, što rezultira manjim emisijama u atmosferu. Osim toga, takva kataliza je jeftinija od kalij/vanadija. Uobičajene vanadijeve kontaktne mase su porozne granule, tablete ili prstenovi.

6. Opravdanost načina proizvodnje

Proizvodnja sumporne kiseline iz sumporovodika (mokra kataliza) u Rafineriji nafte u Permu je mala proizvodnja (65 tisuća tona godišnje). Uglavnom, ova proizvodnja je stvorena kako bi se smanjila emisija plinova koji sadrže sumpor i maksimizirala prerada sirovine, koja je u ovom slučaju otpad iz procesa hidrotretmana nafte.

Osim korištenja sumporovodika, u procesu dobivanja sumporne kiseline odvijaju se 3 reakcije:

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

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

SO3 + H20<=>H2SO4

Ove tri reakcije odvijaju se uz oslobađanje značajne količine topline, koja se koristi za različite potrebe tvornice sumporne kiseline i za različite svrhe poduzeća: dobivanje pare, koja se koristi u ovoj proizvodnji, dobivanje pare pod visokim pritiskom, koristi druge instalacije, te zagrijavanje zraka koji ulazi u kotlove za spaljivanje sumporovodika iu kontaktne aparate.

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

7. Faze i kemija procesa

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

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

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

2. Hlađenje dimnih plinova i iskorištavanje reakcijske topline izgaranja sumporovodika u kotlu otpadne topline za proizvodnju pare.

3. Oksidacija sumpornog anhidrida u sumporni anhidrid (SO 3) na vanadijevom katalizatoru u kontaktnom aparatu (konverteru) 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 dobivanje poboljšane sumporne kiseline (sadržaj dušikovih oksida N 2 O 3 manji je od 0,5 ppm), predviđena je shema za dovod hidrazin hidrata u struju sumporne kiseline koja ulazi u odjeljak koncentracije sumporne kiseline.

Hidrazin sulfat, dobiven dodavanjem hidrazina sumpornoj kiselini, stupa u interakciju s nitrozil sumpornom kiselinom, koja određuje sadržaj N 2 O 3 u proizvodnoj kiselini:

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 + 2 H 2 O + H 2 SO 4

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

Relativna molekulska masa 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 tekućina bez mirisa s temperaturom kristalizacije od 10,37 ºS. Vrelište bezvodne sumporne kiseline pri tlaku od 1,01 10 5 Pa (760 mm Hg) je 298,2 ºS. Gustoća na 20 ºS je 1830,5 kg/m 3 .

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

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

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

Temperatura paljenja katalizatora je 400-430 ºS. Na temperaturama iznad 620 ºS, aktivnost katalizatora brzo opada, jer u tom slučaju dolazi do razgradnje aktivnog kompleksa koji sadrži vanadij pentoksid (V 2 O 5), a također dolazi do razaranja nosive strukture, što dovodi do razaranja katalizatora i stvaranja prašine.

Vijek trajanja katalizatora je najmanje 4 godine.

8. Termodinamička analiza

Proračun toplinskog učinka reakcije oksidacije TAKO 2 u TAKO 3 :

2SO 2 + O 2 \u003d 2 SO 3

Q=-ΔN=196,6 kJ

Reakcija je egzotermna – odvija se uz oslobađanje topline.

ΔG=ΔH-TΔS=-196,6-298*17,66=-5459,28

TAKO 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.

stol 1

Zaključak: reakcija oksidacije SO 2 najpotpunije se odvija na niskim temperaturama. Iz ovoga slijedi da je reakciju oksidacije SO 2 svrsishodno provoditi pri niskim temperaturama. Povećanje tlaka, prema principu Le Chatelier-a, ima pozitivan učinak.

9. Kinetika procesa oksidacije sumporovog 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 s)

Izračun ravnotežnog stupnja konverzije

Tablica 3

Vrijednosti pretvorbe ravnoteže na različitim temperaturama

Na temelju podataka dobivenih u tablicama 3 i 4 može se izvući sljedeći zaključak: sa stajališta ravnotežnog stupnja pretvorbe, proces oksidacije sumporovog dioksida mora se odvijati pri niskom sadržaju SO 2 u plinu. smjese i na niskim temperaturama.

Proračun vremena kontakta plinske smjese u kontaktnom aparatu

Tablica 5

Vrijeme kontakta plina na prvom sloju katalizatora

τ = ∑Δτ =3,188 sek

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

Tablica 5

Vrijeme kontakta plina na drugom sloju katalizatora

τ = ∑Δτ = 6,38 sek

Proračun povećanja temperature

T k \u003d Tn + λΔx \u003d 787,26 K

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

λ je koeficijent porasta temperature plina kada se stupanj pretvorbe promijeni za 1% u adijabatskim uvjetima

Δx - povećanje stupnja pretvorbe

10. Kondenzacija sumporne kiseline

Kondenzacija s parom sumporne kiseline. U nekim slučajevima plin koji se koristi za proizvodnju sumporne kiseline ne sadrži štetne nečistoće (arsen, fluor). Tada je ekonomski isplativo ne podvrgavati takav plin 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 kiselim otopinama, već zbog stvaranja para H2SO4 i njihove kondenzacije u toranj s mlaznicom ili druga oprema namijenjena za ovaj proces.

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

Polaganim hlađenjem plina koji sadrži SO3 i H 2 O moguće je provesti proces kondenzacije para sumporne kiseline bez stvaranja magle. Međutim, brzina procesa je niska, a često je ekonomski povoljno provoditi hlađenje višom brzinom, dopuštajući stvaranje maglice, a zatim odvajanje te maglice od plinske smjese. Kako bi se magla lakše taložila u filtrima, proces se provodi u uvjetima u kojima nastaju velike kapljice. To odgovara niskoj prezasićenosti koja se javlja i višoj temperaturi refluksne kiseline nego u konvencionalnom procesu apsorpcije ("vruća" apsorpcija).

Kondenzacija kiseline odvija se unutar staklenih cijevi u koje ulazi procesni plin koji sadrži kisele pare. Unutar staklenih cijevi nalaze se spirale koje služe kao centri za taloženje sumporne kiseline. Na kraju svake cijevi nalazi se uložak filtra (eliminator kapljica) dizajniran za hvatanje maglice sumporne kiseline. Vanjska površina cijevi (annulus) hladi se atmosferskim zrakom. Pročišćeni plin s rezidualnom koncentracijom sumporne kiseline manjim od 20 ppm i temperaturom ne višom od 120 stupnjeva Celzijusa ispušta se u dimnjak.

Oko 35% (tež.) sumporne kiseline se kondenzira u volumenu, dok se pare pretvaraju u kapljice tekućine, pretvaraju se u maglu i odnose strujanje plina.

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

Nekondenzirani plin iz kondenzatorskog tornja kroz obloženi plinski kanal kroz hidrauličku brtvu ulazi u mokre elektrofiltere. Potonji su dizajnirani za hvatanje magle sumporne kiseline iz plinova s ​​koncentracijom od 93-94% (maseni). Hidraulička brtva također može poslužiti kao hvatač magle. Pročišćeni plin ispušta se u atmosferu. Za početno zagrijavanje katalizatora u kontaktnom aparatu koristi se startni grijač, u kojem se zrak zagrijava izgaranjem plina za gorivo.

Korištenje kondenzatorskog tornja u proizvodnji sumporne kiseline omogućuje smanjenje broja stupnjeva: umjesto 4 stupnja, proces se odvija u 3.

Faza 1 je izgaranje sumporovodika u kotlovima za otpadnu toplinu;

Faza 2 je oksidacija sumpornog 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 toplinskog učinka reakcije kondenzacije TAKO 3 :

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

Q=-ΔH=174,26 kJ

Reakcija je egzotermna - odvija se uz oslobađanje 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

Tablica 3

Vrijednosti termodinamičkih veličina

U standardnim uvjetima, reakcija kondenzacije vode je termodinamički moguća.

Reakcija kondenzacije sumporne kiseline je termodinamički moguća.

Izračunavanje konstante ravnoteže

D G =- R * T * lnKp

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

Kp =10 - D G /19.113*T

Tablica 5

Vrijednosti konstanti ravnoteže ovisno o temperaturi

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

Iz tablice 5. vidljivo je da s porastom temperature reakcije kondenzacije opada konstanta ravnoteže Kp.

Stoga je proces kondenzacije svrsishodno provoditi na povišenim temperaturama.

12. Opis tehnološke sheme procesa

Sirovina ulazi u postrojenje u dva toka:

Sumporovodik iz jedinica L-24-6, L-24-7, L-24-9, HFC pod tlakom od 0,35 do 0,6 kg/cm 2 ;

Kiseli plin iz jedinice za regeneraciju amina jedinice RAiOKS (titar 520) pri tlaku od 0,6 kg/cm 2 .

Na ulazu u instalaciju, tokovi se spajaju i šalju u separator kako bi se iz njega odvojila tekuća faza. Na plinovodu sumporovodika prije separatora ugrađena je mješalica za utiskivanje demineralizirane vode za apsorpciju amonijaka i MEA. Potrošnja demineralizirane vode kontrolira se rotametrom FI-211.

Tekuću fazu iz separatora razine poz. LISA-320 ispumpava crpka R-207A, C u jedinicu za odsumporavanje HFC-a ili jedinicu za regeneraciju amina i jedinicu za uklanjanje efluenta kiseline.

Tlak sumporovodika na jedinici reguliran je regulatorom tlaka poz.PIC-165, čiji je ventil ugrađen na odvodni cjevovod H 2 S do baklje.

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

Razina u separatoru opremljena je alarmima niske i visoke razine poz.LISA-320.

Sumporovodik se iz separatora dovodi za izgaranje u kotlove otpadne topline KU-A, V, S preko regulatora protoka poz. FIC-404 (KU-A), FIC-405 (KU-V), FIC-406 (KU- S) s ventilima - graničnici USY-401 (KU-A), USY-402 (KU-B), USY-403 (KU-S).

Tlak sumporovodika u kotlovima otpadne topline reguliran je uređajima poz. PISA-401 (KU-A), poz. PICA-402 (KU-V), poz. PICA-403 (KU-S) s alarmom i blokadom na minimum. tlak u vodu sumporovodika na ulazu u kotao otpadne topline.

Izgaranje sumporovodika u ložištu kotlova otpadne topline KU-A, V, S u sumporov dioksid (SO 2) događa se u struji zraka koja se dovodi iz puhala K-131.

Paljenje, zagrijavanje i puštanje u rad kotlova za otpadnu toplinu provodi se pomoću loživog plina.

Ukupna potrošnja loživog plina za instalaciju bilježi se uređajem poz.FIQ-632, tlak loživog plina - uređajem poz.PI-622, temperatura - poz.TI-603.

Gorivi plin iz tvorničke mreže preko elektroventila MO-019 ulazi u separator gorivih plinova, gdje se plin odvaja od kondenzata.

Nivo kondenzata u separatoru B-211 snima uređaj pos.LISA-999 sa alarmom niske i visoke razine poz.LISA-999 i blokadom minimalne razine.

Kondenzat iz V-211 automatski se pumpa pumpom R-211A, B prema maksimalnoj razini poz. LISA-999 (crpka se zaustavlja na minimalnoj razini) u vod plinskog kondenzata od baklje do AT-6 .

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

Tlak u cjevovodu gorivog plina regulira se uređajem PICA-176, čiji se ventil ugrađuje na cjevovod gorivog plina nakon.

Protok gorivog plina do svakog kotla otpadne topline reguliran je uređajima poz.reciklatori.

Zaporni ventili USY-416 (KU-A), USY-417 (KU-V), USY-418 (KU-S), koji su dio sustava blokade kotla otpadne topline, ugrađeni su na ulazu gorivog plina u svaki kotao otpadne topline.

Blokada je predviđena za minimalni tlak loživog plina na dovodu plina do injektora kotla otpadne topline - poz. PSA-416 (KU-A), PSA-417 (KU-B), PSA-418 (KU-S) ).

Shema predviđa dovod dušika u cjevovod gorivog plina za pročišćavanje sustava prije paljenja kotla i u pripremi za popravak.

Kotao otpadne topline KU-A, V, C sastoji se od ciklonskog ložišta u kojem se izgara H 2 S, rashladne komore, sustava za proizvodnju pare iskorištavanjem topline plinova izgaranja koji uključuje: dvostruki bubanj (gornji i donji ) kotao, konvektivni snop i pregrijač.

Ciklonska peć sastoji se od dvostruke metalne obloge koju čine dva koncentrična cilindra od čeličnog lima. U šupljini između ovoja cirkulira vrući zrak koji dolazi iz prostora između obloga kotla.

Vruća smjesa sumporovodika i zraka dovodi se tangencijalno kroz mlaznicu na prednjem kraju ciklona. Mlaznica je zračni kanal koji prolazi kroz oblogu kotla pod kutom od 40º u odnosu na vodoravnu os.

Vodikov sulfid ulazi u zračni kanal kroz rupe na gornjoj stijenci kanala s tlakom većim od tlaka zraka i miješa se s njim.

Paljenje smjese događa se na rezu kanala, izgaranje se događa unutar ciklona tijekom rotacijskog kretanja protoka plina.

Kako bi se uklonilo nepotpuno izgaranje sumporovodika, mala količina sekundarnog zraka dovodi se u područje stiskanja ciklonske peći.

Paljenje sumporovodika provodi se uz pomoć gorivog plina koji ulazi u peć kroz uređaj za paljenje.

Rashladna komora formiran od lijevog i desnog bočnog zaslona i stražnje stijenke. Ima tri eksplozivna sigurnosna ventila tipa dijafragme.

Pregrijač serpentinastog tipa nalazi se iza konvektivne grede.

Gornji bubanj s uređajem unutar bubnja dizajniran je za razdvajanje smjese pare i vode na zasićenu paru i kotlovsku vodu, dovod vode u donji bubanj i uklanjanje zasićene pare.

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

Kućište kotla je dvostruko. Zrak za izgaranje prolazi između unutarnje i vanjske opne. Tlak zraka između obložnih ploča u svim režimima rada kotla veći je od tlaka plina u kotlu, što osigurava gustoću plina kotla.

Obloga prednjeg zida, strop kotlovskog bloka i obloga ciklonskog ložišta izrađeni su od vatrostalnog betona.

Protok zraka u ložište kotla otpadne topline KU-A, B, C reguliran je uređajima poz. FIC-422, čiji su ventili ugrađeni na dovod zraka u kotao otpadne topline. Regulacija protoka zraka uključena je u shemu kaskadne regulacije izgaranja sumporovodika i održava omjer zrak-sulfid u rasponu (10-12):1.

Tlak zraka na ulazu u kotao otpadne topline KU-A, V, C bilježi uređaj poz.PISA-420, PISA-421, odnosno PISA-422. Za minimalni tlak na ulazu u svaki kotao otpadne topline predviđen je alarm i blokada.

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

Paljenje kotla otpadne topline KU-A,V,S na loživi plin i zagrijavanje prije prelaska na izgaranje sumporovodika provodi se uz odvođenje dimnih plinova u atmosferu kroz svijeću na izlazu procesnog plina iz kotla u vrata MO-22 (KU-A), MO-23 (KU-V), MO-24 (KU-S).

Temperatura procesnog plina na izlazu iz KU-A, B, C kontrolira se uređajem poz. TICSA-407,408,409 mijenjanjem brzine protoka zraka za izgaranje sumporovodika, održavajući zadani omjer zrak/plin. Ako se omjer zrak/plin ne održava i temperatura izlazi izvan navedenog temperaturnog raspona, tada dolazi do smanjenja (s porastom temperature) i povećanja (s padom temperature) dotoka sumporovodika u otpad. toplinski kotao.

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

Razina napojne vode u gornjem bubnju kotla otpadne topline regulirana je uređajima poz.kotao otpadne topline.

Potrošnja napojne vode u kotlovima otpadne topline KU-A, B, C evidentirana je uređajima poz.FI-214,215,216 ugrađenim na dovodu napojne vode u kotlove otpadne topline, odnosno.

Tlak napojne vode na ulazu u kotlove otpadne topline bilježe uređaji pos.PI-115,116,117; temperatura - s uređajima poz.TI-016,019,026 ugrađenim na ulazu napojne vode u kotao.

Tlak u bubnju kotla otpadne topline bilježi uređaj poz.: PIA-155 (KU-A), PIA-157 (KU-V), PIA-159 (KU-C) s alarmom niskog i visokog tlaka.

Razina vode u gornjem bubnju kotla opremljena je niskim i visokim alarmima; blokada na minimalnoj i maksimalnoj razini vode 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 čistog i jedna iz odjeljka salamure), na čijem su izlazu ugrađene rešetke koje sprječavaju zadržavanje pare u odvodnim cijevima. Zatim kotlovska voda iz donjeg bubnja ulazi u cijevi isparivača zračećeg zaslona i konvekcijske zrake. Smjesa 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 do temperature od 354 ºS. Para iz pregrijača ulazi u redukcijski uređaj ROU-40/15 za smanjenje tlaka s 34,0-38,5 kgf/cm 2 na 15 kgf/cm 2 .

Tlak u parnom sustavu kotlova otpadne topline KU-A, V, C regulira se uređajem poz.PIKA-160, čiji je regulacijski ventil ugrađen na izlazu pare u ROU-40/15.

Kontinuirana voda za ispuhivanje iz odjeljaka soli gornjeg bubnja kotla ulazi u spremnike za ispuhivanje.

Periodična voda za ispuhivanje tijekom drenaže kotla također ulazi u barbater ekspander povremenih propuhivanja.

Iz spremnika voda, ohlađena u izmjenjivaču topline, gdje zagrijava napojnu vodu odzračivača B-201, ulazi u spremnik. Voda se pumpa iz cisterne u ELOU instalaciju.

Uzimanje uzoraka kotlovske vode iz kontinuiranog voda za otpuhivanje vrši se preko hladnjaka za uzorkovanje.

Procesni plin iz kotla otpadne topline KU-A, V, S s ​​temperaturom od 530-650 ºS s volumnim udjelom SO 2 u rasponu od 7,5-8,5% ulazi u miješalicu X-103, gdje se miješa sa zrakom i pregrijana para.

Za razrjeđivanje procesnog plina koristi se zrak koji izlazi nakon što se kondenzator ohladi i potiskuje ga puhalo. Razrjeđivanje procesnog plina zrakom provodi se do volumnog udjela SO 2 3,5-4,5%, što je potrebno za smanjenje rosišta kiseline koja se nalazi u njemu i povećanje stupnja oksidacije SO 2 u SO 3.

Para se u procesni plin dovodi iz srednjetlačnog parnog sustava, prethodno zagrijanog u električnom grijaču E-163 na temperaturu od 250-300 ºS, a služi za održavanje vlažnosti procesnog plina kako bi se osigurala dovoljna kondenzacija sumporne kiseline u WSA E-109 kondenzatoru.

Ukupna potrošnja procesnog plina prije miješanja sa zrakom i parom bilježi se uređajem pos.FI-702, temperatura - uređajem pos.TIA-1103, volumni udio SO 2 - automatskim analizatorom plina AIA-501 .

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

Temperatura pare nakon električnog grijača bilježi se uređajem poz.TICA-1101 i regulira se sustavom upravljanja grijaćim elementima električnog grijača.

Potrošnja zraka za miješanje regulirana je uređajem FIC-703, čiji ventil upravlja lopaticama usisnog otvora puhala.

Uređaji za protok zraka i pare povezani su u kaskadni krug za kontrolu temperature pos.TICA-1105 procesnog plina na ulazu u kontaktni aparat (pretvarač) za održavanje temperature unutar 385-430 ºS.

Procesni plin iz miješalice na temperaturi od 400-430 ºS šalje se u kontaktni aparat (konverter), gdje se na dva sloja VK-WSA vanadijevog katalizatora odvija katalitička konverzija sumpornog dioksida (sumporni anhidrid) u sumporni anhidrid. s međuslojnim hlađenjem kontaktnog plina.

kontaktni uređaj je cilindrični aparat izrađen od nehrđajućeg čelika, s dva sloja katalizatora visine 820 mm odnosno 1640 mm.

Na prvom sloju katalizatora približno 90-93% SO 2 se pretvara u SO 3, dok temperatura na izlazu iz 1. sloja raste na 500-550 ºS. Da bi se uklonila toplina reakcije, plin iz 1. sloja se hladi u E-105 reboiler-hladnjaču plina na temperaturu od 380–410 ºS, gdje se proizvodi para od 62 kgf/cm2, zatim ulazi u miješalicu i odatle do drugog sloja katalizatora c. Na drugom sloju se odvija konačna transformacija SO 2 u SO 3, dok izlazna temperatura raste na 410–430 ºS.

Temperatura plina na izlazu iz hladnjaka plina kontrolira se pomoću uređaja TICA-1107, čiji regulacijski ventil upravlja zasunima na obilaznici plina snopa cijevi hladnjaka plina.

Blokada je predviđena za maksimalnu temperaturu plina na ulazu u kontaktni aparat - pos.TISA-1104; alarm visoke temperature plina na izlazu iz prvog sloja - pos.TIA-1106; alarm niske i visoke temperature na izlazu iz hladnjaka plina - stavka TICA-1107, alarm niske i visoke temperature na ulazu u E-108 - stavka TIA-1109.

Plin nakon kontaktnog aparata, koji je prethodno ohlađen u riboiler-hladnjaču plina, šalje se u WSA kondenzator za kondenzaciju sumporne kiseline iz plina.

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

Kako bi se smanjile emisije SO 3 u atmosferu zajedno s ispušnim plinovima, na izlazu iz WSA kondenzatora nalazi se 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 centar za sumpornu kiselinu u plinu i time pojačava kondenzaciju kiseline u WSA kondenzatoru.

Opskrba kotlovske vode ribolerima-rashladnicima plina osigurava se prirodnom cirkulacijom vode iz bubanj-parnog kolektora

Iskorištavanjem topline strujanja plina u rebojlerima stvara se para tlaka od 62 kgf/cm 2 , koja se preko regulatora tlaka pos.PICSA-902 odvodi iz bubanj-kolektora pare u ROU-40/15.

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

Razina vode regulirana je uređajem pos.LICA-801, čiji je regulacijski ventil instaliran na liniji napojne vode iz crpke R-161A, B, s alarmima visoke i niske razine. Postoji brava na minimalnoj razini poz.LSA-802 u kolektoru bubnja pare B-162.

Kako bi se povećala pouzdanost kolektora pare, ugrađen je dodatni mjerač razine pos.LIA-803.

Za održavanje kemijskog sastava kotlovske vode (smanjenje saliniteta), sustav predviđa automatsko pročišćavanje od najnižih točaka kroz ventile:

· HIC-753 tip "NZ" - V-162;

· HV-791 - E-105;

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

Voda za propuhivanje iz V-162, E-105, E-108 ulazi u spremnik za propuhivanje B-206A, odakle se zajedno sa vodom za propuhivanje kotlova otpadne topline KU-A, V, C ispušta kroz E-202. izmjenjivač topline u spremnik B-203 i pumpa R-203A,V se ispumpava u jedinicu CDU.

Plin u E-109 dolazi iz dva toka.

Površinska temperatura ulaznih cjevovoda plina bilježi se uređajima pos.TIA-1112, TIA-1113, instaliranim na ulazu svakog protoka u E-109, čije smanjenje očitanja određuje razinu sumporne kiseline u E-109 te moguće začepljenje cijevi aparata.

WSA E-109 kondenzator je vertikalni aparat koji se sastoji od 5 modula, od kojih svaki sadrži 720 staklenih cijevi, duljine 6,8 m i promjera 40 mm. Unutar staklenih cijevi nalaze se metalne spirale koje služe kao centri za taloženje sumporne kiseline. Na kraju svake cijevi nalazi se uložak filtra (eliminator kapljica) dizajniran za hvatanje maglice sumporne kiseline. Sakupljač kiseline nalazi se na dnu WSA kondenzatora. Tijelo E-109 obloženo je ciglama i pločicama otpornim na kiseline.

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

Pročišćeni plin s preostalim masenim udjelom SO 3 manjim od 20 ppm i temperaturom ne višom od 120 ºS ispušta se u dimnjak.

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

Temperatura pročišćenog plina regulirana je uređajem poz.TICA-1115 čiji je ventil-regulator ugrađen na vodu rashladnog zraka do grijača HOB E-133 (odzračivanje zraka uz E-109).

Blokada je predviđena za maksimalnu temperaturu plina na izlazu E-109 pos.TISA-1116.

Razlika između ulaza i izlaza plina iz kondenzatora E-109 mjeri se instrumentom poz.PDI-903.

Zrak za hlađenje kondenzatora WSA E-109 uzima se iz atmosfere preko zračnog filtra A-133A, B pomoću puhala K-130A, B i dovodi u prstenasti prostor E-109 protutok pročišćenom plinu.

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

· jedan tok ide na usis puhala K-131 koji dovodi zrak za razrjeđivanje procesnog plina iza KU-A, B, C;

· drugi tok - puhalo K-132 dovodi se u ložište kotlova otpadne topline KU-A, V, C za izgaranje sumporovodika;

· dio protoka ispušta se na ulaz puhala K-130A, B kako bi se održala temperatura zraka na ispustu puhala unutar 20–35 ºS;

· Višak zraka se ispušta u svjećicu kroz HOV E-133 grijač, koji koristi toplinu zraka za hlađenje.

Temperatura zraka na ulazu E-109 kontrolira se uređajem pos.TIC-1117, na dovodu vrućeg zraka do ulaza puhala K-130A, B ugrađena je pneumatski aktivirana zaklopka.

Temperatura zraka iza filtra A-133A, B mjeri se uređajem pos.TIA-1123.

Predviđen je alarm za nizak tlak zraka na ulazu puhala K-130A, B - poz. PIA-911,912, redom.

Kako bi se spriječilo istjecanje procesnog plina u rashladni zrak, diferencijalni tlak između rashladnog zraka i sustava procesnog plina održava se unutar 10–41 mm w.c. uređaj pos.PDICSA-904, koji upravlja usisnim vratima puhala K-130A, B. Omogućen je alarm niskog tlaka i blokada niskog diferencijalnog tlaka između rashladnog zraka i sustava procesnog plina kondenzatora E-109.

Kondenzirana sumporna kiselina iz kondenzatora WSA E-109 teče niz aparat i usmjerava se u spremnik kiseline B-120.

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

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

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

· bilančna količina sumporne kiseline pumpama R-123A, B se ispumpava iz postrojenja.

Temperatura sumporne kiseline na ulazu u crpke R-121A, B bilježi se uređajem pos.TIA-1119 s alarmom visoke temperature. Predviđeno je blokiranje maksimalne temperature pos.TISA-1120 sumporne kiseline koja dolazi na prijem crpki R-121A, B.

Nivo kiseline u spremniku B-120 reguliran je uređajima pos.LICA-804, LISA-805 , ventil je instaliran na liniji za crpljenje kiseline pumpama R-123A, B iz jedinice u odjeljak koncentracije sumporne kiseline tit.75-11 i u jedinicu za kemijsku obradu vode tit.517 PGPN. Za prepumpavanje sumporne kiseline u Park 75-11 postoje dva cjevovoda od kojih je jedan rezervni.

Predviđen je alarm niske i visoke razine - poz.LICA-804 i blokada minimalnom i maksimalnom razinom - poz.LISA-805 spremnika V-120.

Predviđen je alarm niskog tlaka i blokada minimalnog tlaka - poz.PICSA-906 u recirkulacijskom vodu sumporne kiseline.

Maseni udio cirkulirajuće kiseline u rasponu od 93–98% kontrolira analizator poz. AICA-653 i održava se automatskim dovodom vode iz spremnika B-150 u cirkulacijski vod kiseline pomoću zapornog ventila USV 1207 .

Razinu vode u spremniku B-150 održava uređaj LIA-803, čiji je regulacijski ventil ugrađen na vodu do spremnika B-150. Predviđen je alarm niske i visoke razine poz.LIA-803 u spremniku B-150.

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

Tlak u cjevovodu sumporne kiseline snima se uređajem PISA-907. U slučaju pada tlaka u cjevovodu manjem od 0,2 kgf / cm 2, uključuje se rezervna pumpa R-123A, B prema položaju uređaja PICSA-906 .U PbiS piše da se BCA blok zaustavlja.

Za smanjenje sadržaja dušikovih oksida (N 2 O 3) u komercijalnoj sumpornoj kiselini (manje od 0,5 ppm), 64% vodena otopina hidrazin hidrata dovodi se pumpom za doziranje P-124 iz spremnika V-160 u cjevovod. za dovod sumporne kiseline na mjesto koncentracije tit.75-11. Gotova 64% vodena otopina hidrazin hidrata dovodi se u postrojenje u spremniku zapremine 200 litara, iz kojeg se pumpom na pneumatski pogon pumpa u spremnik V-160.

Za prikupljanje slučajno prolivene kiseline jedinica je opremljena ukopanim armiranobetonskim spremnikom 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. .

Alkalna otopina se tijekom neutralizacije u V-209 dovodi gravitacijom iz spremnika za lužinu V-208, u koji se povremeno pumpa lužina iz postrojenja za reagens.

Prije nego što se lužina dovede u E-209, pumpa R-209 uključuje se za cirkulaciju kroz spremnik, a sumporna kiselina se neutralizira polaganim dovođenjem lužine u spremnik B-209.

Predviđena je neutralizacija sumporne kiseline u B-209 sodom. Prema očitanjima analizatora i pri provjeri lakmus testom pH = 7, neutralizirana otopina se ispumpava pumpom R-209 u PLC u dogovoru s UVKiOSV.

13. Izračun materijalne bilance

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

Kapacitet plina 1749,8 m 3 /h stupanj pretvorbe H 2 S = 99,9

Dolazak						Potrošnja
gosp	kg	% mase	m3	% oko	kmol	gosp	kg	% mase	m3	% oko	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

Stupanj pretvorbe S02 = 98,5

Dolazak						Potrošnja
gosp	kg	% mase	m3	% oko	kmol	gosp	kg	% mase	m3	% oko	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%

Dolazak						Potrošnja
gosp	kg	% mase	m3	% oko	kmol	gosp	kg	% mase	m3	% oko	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. Izračun toplinske bilance

Standardna entalpija stvaranja ΔH (298 K, kJ/mol)	Standardni molarni toplinski kapacitet Cp (298 K, J/mol K)	Specifična toplina 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

Toplinska bilanca reakcije oksidacije sumporovog dioksida

TAKO 2 +1/2 O 2 = TAKO 3

Toplinska ravnoteža reakcije kondenzacije sumporne kiseline

TAKO 3 + H 2 O = H 2 TAKO 4

Iz proračuna toplinske bilance reakcija oksidacije sumporovog dioksida i kondenzacije sumporne kiseline vidljivo je da se tijekom ovih reakcija oslobađa značajna količina topline koju je potrebno odvesti, što se i čini u realnom tehnološkom procesu u kako bi se povećao stupanj pretvorbe ovih reakcija, a toplina se koristi u razne svrhe kao procesne tako i poslovne.

15. Proračun kontaktnog uređaja

Izračun vremena kontakta (dato u kinetici oksidacije sumpor dioksida)

τ 1 \u003d ∑Δτ \u003d 3,188 sek

τ 2 \u003d ∑Δτ \u003d 6,38 s

Ukupno vrijeme kontakta plina u kontaktnom aparatu je

τ = 3,188 + 6,38 = 9,568

m 2

Proračun promjera kontaktnog uređaja

Promjer kontaktnog uređaja je 8 m

16. Sigurnosne mjere tijekom rada proizvodnog pogona

Sigurnosni zahtjevi pri pokretanju i zaustavljanju tehnoloških sustava i pojedinih vrsta opreme, stavljanju u pričuvu, u pričuvi i pri stavljanju u rad iz pričuve

Glavni sigurnosni zahtjev pri pokretanju i zaustavljanju tehnološke opreme je strogo pridržavanje postupka pokretanja i zaustavljanja instalacije, navedenog u odjeljku 6. ovog pravilnika.

Puštanje u pogon ili razgradnja tehnoloških sustava provodi se prema pisanom nalogu glavnog inženjera PPGN-a u kojem se navodi osoba odgovorna za sigurno izvođenje radova i postupak organiziranja pokretanja ili razgradnje tehnološkog sustava u pričuva.

Puštanje u rad ili isključivanje pojedine opreme provodi se po nalogu voditelja postrojenja.

Oprema se smatra pripravnom kada je u dobrom stanju, potpuno opremljena kontrolnim i mjernim uređajima, signalnim uređajima i ESD-om, ispitana u radnim uvjetima, postoji zaključak mehaničara instalacije ili radionice o spremnosti za rad.

Zimi se sva pomoćna oprema mora zagrijati.

Oprema koja je u rezervi treba biti podvrgnuta svakodnevnom vizualnom pregledu, a dinamička oprema - pregledu i uhodavanju s utvrđenom učestalošću, ali najmanje jednom mjesečno. Kod centrifugalnih pumpi, osovina se mora okretati rukom svake smjene.

Prije puštanja u rad tehnološki sustav mora biti pročišćen dušikom uz kontrolu sadržaja zaostalog kisika najviše 0,5 % vol. Izlaz tehnološkog sustava u uobičajeni tehnološki način rada provodi se u skladu s odjeljkom 6. ovog Propisa.

Prije svakog pokretanja rezervnih crpki provjerite njihovu ispravnost i položaj zapornih ventila na usisu i ispustu crpke.

Popravak tople crpke dodijeljene rezervi treba započeti tek nakon što temperatura kućišta ne prijeđe 45 ºS.

Kontaktni uređaj R-104 otpuhuje se vrućim zrakom kroz WSA E-109 kondenzator pare sumporne kiseline i dalje u dimnjak. Za izvođenje radova unutar R-104 tijekom gašenja, katalizator i kontaktni uređaj hlade se zrakom iz puhala K-132 prema shemi procesnog plina. Ako se katalizator ne isprazni iz aparata, R-104 se stlači sa zrakom koji se dovodi u aparat kroz premosnik crijeva kako bi se spriječio kontakt katalizatora s atmosferskim zrakom.

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

Kako bi se poboljšala sigurnost i ograničila masa proizvoda koji mogu iscuriti u okoliš kao posljedica nesreća, postrojenje je opremljeno: brzohodnim zapornim ventilima na vodovima ispred crpki, 100% rezervom za pumpe, samopokretni sustavi za pumpe i ATS; cjevovod izmjenjivača topline ima premosnice i zaporne ventile.

Jedinica je opremljena distribuiranim sustavom upravljanja procesima (DCS) i sustavom zaštite u slučaju opasnosti (ESD). Svjetlosni i zvučni alarmi aktiviraju se pri maksimalno dopuštenim vrijednostima tehnoloških parametara.

U postrojenju postoji jedan eksplozivno-tehnološki blok - blok separacije.

Procjena opasnosti od eksplozije tehnološkog bloka provedena je u skladu sa zahtjevima Općih pravila za eksplozivnost kemijske, petrokemijske i naftno-prerađivačke industrije "(PB 09-540-03). Istodobno, tehnološki blokovi obuhvaćaju uređaje potrebne za izvođenje glavnog tehnološkog procesa.Blokove čine cjevovodi između blokova uređaja te armatura i instrumentacija.

Sigurnosne mjere koje se poduzimaju tijekom tehnološkog procesa uz izvođenje rutinskih operacija moraju ispunjavati zahtjeve regulatorne i tehničke dokumentacije koja utvrđuje postupak i uvjete za sigurno odvijanje proizvodnog procesa, postupanje osoblja u izvanrednim situacijama i provedba popravnih radova. Popis navedene tehničke dokumentacije mora odobriti glavni inženjer PPGN-a.

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

Sva oprema i cjevovodi na otvorenom, s temperaturom zida većom od 60 ºS, au prostorijama većom od 45 ºS, toplinski su izolirani;

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

Svi pokretni dijelovi mehanizama su zaštićeni;

Tenk B-120 opremljen je alarmom gornje i donje razine.

Obvezni opseg periodičkog nadzora stanja i radnih parametara postrojenja zaobilaženjem osoblja, kao i njegovo održavanje uključuje:

· kontrolu temperature i tlaka u aparatima pomoću instrumenata instaliranih na licu mjesta;

Provjera centrifugalnih crpki na odsutnost vibracija i vanjske buke (radi ispravnosti);

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

· vizualni nadzor nad odsutnošću vibracija tehnoloških cjevovoda, posebno na ispuštanju crpki;

Provjera dostupnosti i ispravnosti standardne instrumentacije;

vizualni nadzor nad prisutnošću i dobrim stanjem štitnika pokretnih dijelova mehanizama, servisnih platformi;

Vizualna kontrola ispravnosti ventilacijskih sustava;

vizualna kontrola ispravnosti opreme za dizanje;

Provjera uređaja za uzorkovanje na curenje proizvoda.

Zimi je potrebno izvršiti sljedeće dodatne radnje:

· nadzor nad radom niskotlačnog parnog grijanja aparata, tehnoloških cjevovoda, instrumentacije i upravljačkih uređaja;

· nadzor nad radom grijanja ogrjevnom vodom instrumentacije i upravljačke opreme, grijača zraka za dovodnu ventilaciju i tehnoloških cjevovoda;

kontrola nad rashladnim sustavima centrifugalnih pumpi, osiguravajući stalan protok vode;

kontrola prohodnosti odvoda i odvodnih vodova;

Kontrola rada odvoda kondenzata.

Zabranjeno je uklanjanje blokada u sustavima za automatsko upravljanje procesima.

U slučaju izvanrednih događaja uzrokovanih odstupanjem parametara pogona postrojenja od zahtjeva standarda načina rada navedenih u odjeljku 4. ovog pravilnika, postupiti u skladu s "Planom lokalizacije hitnih slučajeva" (PLAS).

Sve vrste popravaka moraju se izvoditi u skladu s godišnjim i mjesečnim "Rasporedima planiranog preventivnog održavanja". Radovi na popravcima moraju se izvoditi u skladu sa zahtjevima uputa koje je odobrio glavni inženjer Društva:

Uputa o postupku sigurnog popravka u OOO LUKOIL-PNOS (IB-025-003-2005);

Uputa o postupku sigurnog izvođenja vrućih radova u objektima OOO LUKOIL-PNOS (PB-0001-1-2005);

Uputa o postupku za sigurno obavljanje poslova opasnih po plinu u objektima OOO LUKOIL-PNOS (B-025-002-2005);

Upute o postupku sigurnih zemljanih radova na području OOO LUKOIL-PNOS (IB-255-004-2005).

Uzimanje uzoraka sumporovodika i drenažu separatora i spremnika treba provesti u plinskoj maski stojeći leđima okrenutim vjetru s zamenom u plinskoj maski.

Sigurnosne mjere u vođenju tehnološkog procesa, obavljanje rutinskih operacija

Siguran rad jedinice ovisi o kvalifikacijama operativnog osoblja, poštivanju sigurnosnih propisa, zaštite od požara i plina, pravila za tehnički rad opreme i komunikacija te poštivanje normi tehnoloških propisa.

Osobe s navršenih 18 godina života, koje su prošle poduku iz industrijske sigurnosti i zaštite na radu, teoretsku i praktičnu obuku o sigurnim metodama i metodama rada, te imaju položen ispit za pristup samostalnom radu, koje nemaju zdravstvenih kontraindikacija. , smiju raditi.

Sva potrebna regulatorna i tehnička dokumentacija koja određuje postupak i uvjete za sigurno odvijanje proizvodnog procesa, radnje osoblja u izvanrednim situacijama i provedbu popravnih radova, prema popisu koji je odobrio glavni inženjer PPGN-a, mora biti dostupan u postrojenju, njegovo poznavanje i poštivanje od strane osoblja je obavezno.

Možete raditi samo na radnoj opremi. Konstantno nadzirati rad uređaja za upravljanje i automatizaciju, alarmnih sustava i blokada. Strogo se pridržavajte svih parametara tehnološkog načina rada.

Kako bi se izbjegla kontaminacija plinom u industrijskim prostorijama, stvara se prekomjerni nadtlak zraka u pogonu, crpki, trafostanici, razvodnim pločama s omjerom izmjene zraka od 5.

Pumpe su opremljene mehaničkim brtvama.

Svi uređaji pod tlakom opremljeni su sigurnosnim ventilima. Zapaljivi plinovi ispuštaju se iz sigurnosnih ventila u baklje; ventil na bakljnoj liniji mora biti otvoren tijekom rada jedinice.

Rasvjeta instalacije je izvedena prema važećim propisima, rasvjetna tijela su protueksplozijska.

Mjere za osiguranje zaštite od požara tijekom tehnološkog procesa

Protupožarna sigurnost postrojenja postiže se sustavom za sprječavanje stvaranja zapaljivog okoliša, sprječavanje stvaranja izvora paljenja u zapaljivom okolišu, maksimalnom automatizacijom tehnološkog procesa, uporabom opreme za gašenje požara i vatrodojave, korištenje osnovnih građevinskih konstrukcija s reguliranim granicama otpornosti na požar i granicama širenja požara, poštivanje uputa i pravila zaštite od požara pri radu zgrada, građevina i opreme.

Područje proizvodnog pogona, kao i proizvodni pogoni i oprema moraju se održavati čistim i urednim u svakom trenutku.

Dimljenje na instalaciji zabranjeno. Pušenje je dopušteno u posebno određenom prostoru (u dogovoru s vatrogasnom postrojbom), opremljenom spremnikom za opuške i aparatom za gašenje požara.

Nepropusnost opreme, posebno prirubničkih spojeva i kutija za brtvljenje, zahtijeva strogu kontrolu od strane operativnog osoblja. Ako se otkrije prolaz, potrebno je odmah dovesti vodenu paru do mjesta prolaza i poduzeti mjere za onesposobljavanje hitnog dijela ili aparata iz rada.

U zimskim uvjetima dopušteno je zagrijavanje smrznute opreme, cjevovoda, ventila samo parom ili toplom vodom. Zabranjena je uporaba otvorene vatre.

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

U slučaju požara ili nesreće u objektu, osoblje koje nije uključeno u uklanjanje požara ili hitne situacije evakuira se s područja objekta.

Položaj opreme i zgrada osigurava poštivanje odgovarajućih protupožarnih prekida.

Jedinica je opremljena sljedećim aparatima za gašenje požara:

5 fiksnih protupožarnih monitora koji štite opremu na vanjskoj instalaciji;

Protupožarna voda se opskrbljuje vatrogasnim motrilama iz vatrogasne vodovodne mreže poduzeća;

Za lokalno gašenje izvora požara u proizvodnim prostorijama i na vanjskoj instalaciji predviđeni su parni vodovi;

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

Aparati za gašenje požara zračnom pjenom i prahom, kutije s pijeskom, filcom, azbestnom tkaninom nalaze se na instalaciji na utvrđenim mjestima;

Zaštita prostorija automatskim protupožarnim alarmom;

Predviđeni su ručni javljači požara koji se nalaze izvan zgrade i duž perimetra instalacije;

Postavljanje konstrukcija, opreme, uređaja, evakuacijskih putova i izlaza provodi se uzimajući u obzir norme i pravila zaštite od požara i osigurava evakuaciju ljudi iz zgrada i prostora prije maksimalnih dopuštenih vrijednosti opasnih čimbenika požara.

Sigurne metode za rukovanje pirofornim naslagama

Aparate i cjevovode nakon povlačenja opreme iz rada i njihovog oslobađanja od proizvoda treba pariti vodenom parom.

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

Prilikom čišćenja aparata potrebno je navlažiti naslage na stjenkama aparata. Pri čišćenju uređaja koriste se alati otporni na iskrenje. Za izvođenje ovih radova izdaje se radna dozvola po utvrđenom postupku.

Piroforne naslage uklonjene s opreme moraju se održavati vlažnima dok se ne unište. Ukloniti piroforne naslage za skladištenje u UVKiOSV akumulator mulja.

Metode neutralizacije proizvodnih proizvoda u slučaju izlijevanja i nesreća

U slučaju izlijevanja sumporne kiseline u crpnoj prostoriji, odmah uredite nasip od pijeska kako biste spriječili daljnje širenje proizvoda. Prije čišćenja proliveni proizvod neutralizirajte sodom ili kamencem.

Uklanjanje sumporne kiseline tijekom ispuštanja filtara, popravka kiselinskih pumpi R-121A, B, R-123A, B ili uzorkovanje odvija se u zakopanom spremniku i neutralizira se 10% otopinom lužine.

Prilikom neutralizacije prolivene sumporne kiseline raditi u kombinezonu i koristiti gas masku.

Sigurna metoda uklanjanja proizvodnih proizvoda iz tehnoloških sustava i određenih vrsta opreme

Kada se postrojenje zaustavi radi popravka, plin vodikov sulfid šalje se u baklju.

Kontaktni uređaj (konvertor) R-104 se prvo upuhuje dimnim plinovima iz para sumporne kiseline kroz kondenzator WSA E-109, zatim vrućim zrakom na normalan način u dimnjak.

Sumporna kiselina se pumpa u robni park 75-11. Ostaci kiseline se odvode u ukopani spremnik B-209 i neutraliziraju 10%-tnom otopinom lužine ili pune sodom (do pH = 7), te ispumpavaju u PLC, u dogovoru s UVKiOSV.

Glavne potencijalne opasnosti od korištene opreme i cjevovoda, njihove kritične komponente i mjere za sprječavanje hitne depresurizacije tehnoloških sustava

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

· Plin koji sadrži sumporovodik koji se obrađuje u postrojenju je eksplozivan, zapaljiv i otrovan;

· sumporovodik u prisutnosti vodene pare je jaka korozivna tvar koja utječe na metal, što rezultira depresurizacijom procesne opreme;

· prisutnost prekomjernog tlaka (do 15 kgf / cm 2 - para srednjeg tlaka) i visoke temperature u aparatima i cjevovodima stvara prijetnju njihovog pucanja;

U slučaju kršenja načina rada opreme ili u slučaju njezinog mehaničkog ili korozivnog trošenja, moguća je depresurizacija s pojavom koncentracija eksplozivnih i otrovnih plinova, što može dovesti do eksplozija i / ili požara, kao i trovanja osoblja ;

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

· mogućnost pada servisnog osoblja pri servisiranju uređaja i cjevovoda koji se nalaze na visini većoj od jednog metra, u nedostatku ograde ili njezinog kvara;

· mogućnost dobivanja toplinske opekline u slučaju kontakta nezaštićenih dijelova tijela s zagrijanim površinama aparata i cjevovoda s oštećenom izolacijom;

Prisutnost rotirajućih mehanizama stvara opasnost od ozljeda od njih;

· mogućnost depresurizacije ili uništenja uređaja i cjevovoda pod utjecajem vanjskih čimbenika sile.

Mjere za sprječavanje hitne depresurizacije tehnoloških sustava su:

· toplinska obrada glavne tehnološke opreme i zavarenih dijelova cjevovoda u medijima koji uzrokuju korozijsko pucanje;

· Osiguravanje usklađenosti cjevovodne opreme, zapornih ventila, sigurnosnih uređaja, zaštitnih automatiziranih sustava, alarmnih sustava sa zahtjevima važećeg NTD-a;

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

rad samo servisne opreme i pravovremena provedba planiranog preventivnog održavanja;

Pravovremeni pregled opreme;

Osiguravanje kvalitetnog popravka i čišćenja uređaja, cjevovoda;

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

17. Popis korištene literature

1. Tehnološki propisi postrojenja sumporne kiseline

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

3. A.M.Kutepov; Opća kemijska tehnologija. Moskva: Viša škola, 1990. 520 str.

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

“Teško da postoji neka druga, umjetno proizvedena tvar, tako često korištena u tehnici, kao što je sumporna kiselina.

Gdje nema tvornica za njegovu ekstrakciju, nezamisliva je isplativa proizvodnja mnogih drugih tvari od velike tehničke važnosti.”

DI. Mendeljejev

Sumporna kiselina se koristi u raznim kemijskim industrijama:

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

za preradu nafte, dobivanje parafina;

• u obojenoj metalurgiji:

za proizvodnju obojenih metala - cinka, bakra, nikla itd.

• u crnoj metalurgiji:

za dekapiranje metala;

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

Proizvodnja sumporne kiseline

Sumporna kiselina se u industriji proizvodi na dva načina: kontaktnim i dušikovim.

Kontaktna metoda za proizvodnju sumporne kiseline

Sumporna kiselina se proizvodi kontaktnom metodom u velikim količinama u postrojenjima 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 koncentrirane kiseline prihvatljive svim potrošačima;

- smanjenje emisije štetnih tvari u atmosferu ispušnim plinovima

I. Sirovine za proizvodnju sumporne kiseline.

Glavna sirovina

sumpor - S

sumporni pirit (pirit) - FeS 2

sulfidi obojenih metala - Cu2S, ZnS, PbS

vodikov sulfid - H2S

Pomoćni materijal

Katalizator - vanadij oksid - V 2 O 5

II. Priprema sirovina.

Analizirajmo proizvodnju sumporne kiseline iz pirita FeS 2.

1) Mljevenje pirita. Prije upotrebe veliki komadi pirita usitnjavaju se u drobilicama. Znate da kada se tvar zdrobi, brzina reakcije se povećava, jer. povećava se površina kontakta reaktanata.

2) Pročišćavanje pirita. Nakon usitnjavanja pirit se flotacijom pročišćava od nečistoća (jalovina i zemlja). Da biste to učinili, zdrobljeni pirit se spusti u ogromne bačve s vodom, pomiješa, otpadni kamen ispliva, a zatim se otpadni kamen ukloni.

III. Osnovni kemijski procesi:

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

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

SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4 + Q

IV . Tehnološki principi:

Načelo kontinuiteta;

Načelo integriranog korištenja sirovina,korištenje otpada iz druge proizvodnje;

Načelo proizvodnje bez otpada;

Princip prijenosa topline;

Princip protutoka (“fluidizirani sloj”);

Princip automatizacije i mehanizacije proizvodnih procesa.

V . Tehnološki procesi:

Princip kontinuiteta: prženje pirita u peći → opskrba sumpornim oksidom ( IV ) i kisika u sustav za pročišćavanje → u kontaktni aparat → dovod sumpornog oksida ( VI ) u apsorpcijski toranj.

VI . Zaštita okoliša:

1) nepropusnost cjevovoda i opreme

2) filteri za čišćenje plina

VII. Kemija proizvodnje :

PRVA RAZINA - prženje pirita u peći za prženje u "fluidiziranom sloju".

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

Jednadžba reakcije prvog stupnja

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

Zdrobljeni, očišćeni, mokri (nakon flotacije) pirit se odozgo ulijeva u peć za pečenje u "fluidiziranom sloju". Odozdo (princip protustruje) prolazi zrak obogaćen kisikom za potpunije pečenje pirita. Temperatura u peći doseže 800°C. Pirit je zagrijan do crvene boje i nalazi se u "visećem stanju" zbog zraka koji upuhuje odozdo. Sve izgleda kao kipuća užarena tekućina. Čak se ni najmanje čestice pirita ne zgušnjavaju u "fluidiziranom sloju". Stoga je proces pečenja vrlo brz. Ako je prije bilo potrebno 5-6 sati za spaljivanje pirita, sada je potrebno samo nekoliko sekundi. Štoviše, 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.

Dobiveni željezov oksid Fe 2 O 3 (pepeljak) ne koristi se u proizvodnji sumporne kiseline. Ali skuplja se i šalje u metalurško postrojenje, gdje se metalno željezo i njegove legure s ugljikom dobivaju iz željeznog oksida - čelika (2% ugljika C u leguri) i lijevanog željeza (4% ugljika C u leguri).

Tako, princip kemijske proizvodnje- proizvodnja bez otpada.

Izlazi iz pećnice pećni plin , čiji sastav: SO 2, O 2, vodena para (pirit je bio mokar!) I najsitnije čestice pepela (željezni oksid). Takav ložišni plin potrebno je očistiti od nečistoća krutih čestica pepela i vodene pare.

Pročišćavanje ložišnog plina od krutih čestica pepela provodi se u dva stupnja - u ciklonu (koristi se centrifugalna sila, krute čestice pepela udaraju o stijenke ciklona i padaju). Da bi se uklonile sitne čestice, smjesa se usmjerava u elektrofiltere, gdje se čisti pod djelovanjem struje visokog napona od ~ 60 000 V (koristi se elektrostatsko privlačenje, čestice pepela lijepe se za elektrificirane ploče elektrofiltera, uz dovoljnu akumulaciju pod vlastitom težinom padaju), za uklanjanje vodene pare u plinu iz peći (sušilni plin iz peći) koristite koncentriranu sumpornu kiselinu, koja je vrlo dobro sredstvo za sušenje jer upija vodu.

Sušenje plina iz peći provodi se u tornju za sušenje - plin iz peći se diže odozdo prema gore, a koncentrirana sumporna kiselina teče odozgo prema dolje. Za povećanje kontaktne površine plina i tekućine, 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 sada je mješavina sumporovog oksida SO 2 i kisika O 2 .

DRUGA FAZA - katalitička oksidacija SO 2 u SO 3 s kisikom u kontaktnom uređaju.

Jednadžba 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 uvjete za odvijanje izravne reakcije (dobivanje SO 3).

Iz jednadžbe proizlazi da je reakcija reverzibilna, što znači da je u ovoj fazi potrebno održavati takve uvjete da se ravnoteža pomiče prema izlazu SO 3 inače će cijeli proces biti prekinut. Jer reakcija se odvija uz smanjenje volumena (3 V↔2V ), potreban je povećani tlak. Povećajte tlak na 7-12 atmosfera. Reakcija je egzotermna, stoga, uzimajući u obzir Le Chatelierovo načelo, ovaj se proces ne može provesti na visokoj temperaturi, jer. ravnoteža će se pomaknuti ulijevo. Reakcija počinje na temperaturi = 420 stupnjeva, ali zbog višeslojnog katalizatora (5 slojeva), možemo je povećati na 550 stupnjeva, što uvelike ubrzava proces. Kao katalizator se koristi vanadij (V 2 O 5). Jeftin je i dugo traje (5-6 godina). najotporniji na djelovanje otrovnih nečistoća. Osim toga, doprinosi pomaku 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 toga, postoji izmjena topline: početni materijali se zagrijavaju, a produkti reakcije se hlade na željene temperature.

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

Zašto sumporni oksid SO 3 ne upija vodu? Uostalom, bilo bi moguće otopiti sumporni oksid u vodi: SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4 . Ali činjenica je da ako se voda koristi za apsorpciju sumpornog oksida, sumporna kiselina nastaje u obliku maglice koja se sastoji od sitnih kapljica sumporne kiseline (sumporov oksid se otapa u vodi uz oslobađanje velike količine topline, sumporna kiselina se toliko zagrijano da provrije i pretvori se u paru ). Kako biste izbjegli stvaranje maglice sumporne kiseline, koristite 98% koncentriranu sumpornu kiselinu. Dva posto vode je toliko malo da će zagrijavanje tekućine biti slabo i bezopasno. Sumporni oksid se vrlo dobro otapa u takvoj kiselini, stvarajući oleum: H 2 SO 4 nSO 3 .

Jednadžba reakcije za ovaj proces je:

NSO 3 + H 2 SO 4 → H 2 SO 4 nSO 3

Dobiveni oleum se ulijeva u metalne spremnike i šalje u skladište. Zatim se spremnici pune oleumom, formiraju se vlakovi i šalju potrošaču.

1. Uvod

2. Opće karakteristike postrojenja sumporne kiseline

3. Sirovine za proizvodnju sumporne kiseline

4. Kratak opis industrijskih metoda dobivanja sumporne kiseline

5.Odabir katalizatora

6. Opravdanost načina proizvodnje

7. Faze i kemija procesa

8. Termodinamička analiza

9. Kinetika procesa oksidacije SO 2

10. Kondenzacija sumporne kiseline

11. Termodinamička analiza procesa kondenzacije

12. Opis tehnološke sheme procesa

13. Izračun materijalne bilance

14. Izračun toplinske bilance

15. Proračun kontaktnog uređaja

16. Sigurnosne mjere tijekom rada proizvodnog pogona

17. Literatura

1. Uvod

Sumporna kiselina jedan je od glavnih proizvoda velike tonaže kemijske industrije. Koristi se u različitim sektorima nacionalnog gospodarstva, jer ima skup posebnih svojstava koja olakšavaju njegovu tehnološku upotrebu. Sumporna kiselina ne dimi, nema boju i miris, na normalnoj je temperaturi u tekućem stanju, a u koncentriranom obliku ne nagriza željezne metale. U isto vrijeme, sumporna kiselina je jedna od jakih mineralnih kiselina, stvara brojne stabilne soli i jeftina je.

Sumporna kiselina se u tehnici razumijeva kao sustavi koji se sastoje od sumpornog oksida (VI) i vode različitog sastava: p SO 3 t H 2 O.

Sumporna kiselina monohidrat je bezbojna uljasta tekućina s temperaturom kristalizacije 10,37 o C, vrelištem 296,2 o C i gustoćom 1,85 t/m 3 . Miješa se s vodom i sumporovim oksidom (VI) u svim aspektima, tvoreći hidrate sastava H 2 SO 4 H 2 O, H 2 SO 4 2H 2 O, H 2 SO 4 4H 2 O i spojeve sa sumpornim oksidom H 2 SO 4 SO 3 i H 2 SO 4 2SO 3.

Ovi hidrati i spojevi sumpornog oksida imaju različite temperature kristalizacije i tvore niz eutektika. Neki od ovih eutektika imaju temperature kristalizacije ispod ili blizu nule. Ove značajke otopina sumporne kiseline uzimaju se u obzir pri odabiru komercijalnih vrsta, koje bi, prema uvjetima proizvodnje i skladištenja, trebale imati nisku temperaturu kristalizacije.

Vrelište sumporne kiseline ovisi i o njezinoj koncentraciji, odnosno sastavu sustava "sumporov oksid (VI) - voda". S povećanjem koncentracije vodene otopine sumporne kiseline, njezino vrelište raste i doseže najviše 336,5 ° C pri koncentraciji od 98,3%, što odgovara azeotropnom sastavu, a zatim se smanjuje. Vrelište oleuma s povećanjem udjela slobodnog sumpornog oksida (VI) opada s 296,2 o C (vrelište monohidrata) na 44,7 o C, što odgovara vrelištu 100% sumpornog oksida (VI).

Kada se para sumporne kiseline zagrije iznad 400 ° C, podvrgava se toplinskoj disocijaciji prema shemi:

400 o C 700 o C

2H2SO4<=>2H20 + 2SO3<=>2H 2 O + 2SO 2 + O 2.

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

Područja primjene sumporne kiseline i oleuma vrlo su raznolika. Značajan dio koristi se u proizvodnji mineralnih gnojiva (od 30 do 60%), kao iu proizvodnji bojila (od 2 do 16%), kemijskih vlakana (od 5 do 15%) i metalurgiji (od 2 do 3%). Koristi se u razne tehnološke svrhe u tekstilnoj, prehrambenoj i drugim industrijama.

2. Opće karakteristike postrojenja sumporne kiseline

Jedinica je dizajnirana za proizvodnju tehničke sumporne kiseline iz plina koji sadrži sumporovodik. Sumporovodik dolazi iz jedinica za obradu vodom, jedinice za odsumporavanje plina, jedinice za regeneraciju amina i uklanjanja kiselog otpada.

Puštanje u rad postrojenja - 1999

Postrojenje za proizvodnju sumporne kiseline projektirano je za preradu 24 tisuće tona plina koji sadrži sumporovodik godišnje.

Projektirani kapacitet postrojenja za sumpornu kiselinu je 65 tisuća tona godišnje.

Projektiranje instalacije proveo je JSC "VNIPIneft" na temelju tehnologije danske tvrtke "Haldor Topsoe AS" i JSC "NIUIF", Moskva.

Ruski dio postrojenja predstavljen je odjelom za pripremu sirovine, kotlovima otpadne topline KU-A, V, S za spaljivanje plina koji sadrži sumporovodik, blokovima za deaeraciju odsoljene vode, neutralizaciju ispusta sumporne kiseline i opskrbu postrojenja instrumentacijom zrak.

Danska strana je osigurala WSA blok koji se sastoji od:

kontaktni uređaj (pretvarač);

kondenzator

· sustav cirkulacije i ispumpavanja sumporne kiseline;

· sustav puhala za dovod zraka za izgaranje H 2 S, hlađenje i razrjeđivanje procesnog plina;

· sustav za opskrbu procesnog plina silikonskim uljem (jedinica za kontrolu kiselih para) u cilju smanjenja emisije SOx u atmosferu.

3. Sirovine za proizvodnju sumporne kiseline

Sirovina u proizvodnji sumporne kiseline može biti elementarni sumpor i različiti spojevi koji sadrže sumpor, iz kojih se može dobiti sumpor ili izravno sumporni oksid (IV).

Prirodna nalazišta samorodnog sumpora su mala, iako njegov klark iznosi 0,1%. Sumpor se u prirodi najčešće nalazi u obliku metalnih sulfida i metalnih sulfata, a također je dio nafte, ugljena, prirodnih i pratećih plinova. Značajne količine sumpora sadržane su u obliku sumpornog oksida u dimnim plinovima i plinovima obojene metalurgije te u obliku sumporovodika koji se oslobađa tijekom pročišćavanja zapaljivih plinova.

Dakle, sirovine za proizvodnju sumporne kiseline su vrlo raznolike, iako su se do sada kao sirovine uglavnom koristili elementarni sumpor i željezni pirit. Ograničeno korištenje takvih sirovina kao što su dimni plinovi iz termoelektrana i plinovi iz taljenja bakra objašnjava se niskom koncentracijom sumpornog oksida (IV) u njima.

Pritom se smanjuje udio pirita u bilanci sirovina, a povećava udio sumpora.

U općoj shemi proizvodnje sumporne kiseline bitne su prve dvije faze - priprema sirovina i njihovo izgaranje ili prženje. Njihov sadržaj i instrumentacija bitno ovise o prirodi sirovine, što umnogome 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 kemijskih procesa u kojima se mijenja oksidacijsko stanje sirovina i međuproizvoda. Ovo se može prikazati kao sljedeći dijagram:

gdje je I stupanj proizvodnje ložišnog plina (sumporov oksid (IV)),

II - stupanj katalitičke oksidacije sumporovog oksida (IV) u sumporni oksid (VI) i njegove apsorpcije (prerada u sumpornu kiselinu).

U stvarnoj proizvodnji ti se kemijski procesi dopunjuju procesima pripreme sirovina, čišćenja ložišnog plina i drugim mehaničkim i fizikalno-kemijskim operacijama.

Općenito, proizvodnja sumporne kiseline može se izraziti kao:

priprema sirovina izgaranje (prženje) sirovina čišćenje pećnog plina u kontaktu apsorpcija

plin u kontaktu

SUMPORNA KISELINA

Konkretna tehnološka shema proizvodnje ovisi o vrsti sirovine, karakteristikama katalitičke oksidacije sumpornog oksida (IV), prisutnosti ili odsutnosti stupnja apsorpcije sumpornog oksida (VI).

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

Kod kontaktne metode dobivanja sumporne kiseline proces oksidacije SO 2 u SO 3 provodi se na krutim katalizatorima.

Sumporov trioksid se pretvara u sumpornu kiselinu u posljednjoj fazi procesa - apsorpciji sumporovog trioksida, što se može pojednostaviti reakcijskom jednadžbom:

SO3 + H20

H2SO4

Kod izvođenja postupka dušikovom (toranjskom) metodom kao nosač kisika koriste se dušikovi oksidi.

Oksidacija sumpornog dioksida odvija se u tekućoj fazi, a krajnji proizvod je sumporna kiselina:

SO3 + N2O3 + H2O

H2SO4 + 2NO

Trenutno se u industriji uglavnom koristi kontaktna metoda za dobivanje sumporne kiseline, što omogućuje korištenje aparata većeg intenziteta.

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

Oksidacija željeznog disulfida piritnog koncentrata atmosferskim kisikom:

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

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

2SO 3

Apsorpcija sumpornog oksida (VI) uz stvaranje sumporne kiseline:

SO3 + H20

H2SO4

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