Технологічна схема виробництва сірчаної кислоти контактним способом методом «ДК - ТАК»

Для дотримання санітарних норм для великих сірчанокислотних цехів необхідно досягати ступеня окиснення 99,5%. Такий ступінь досягається на системах, що працюють за схемою, що отримала назву «подвійне контактування – подвійна абсорбція» – ДК – ТАК. Суть її у тому, що у першої стадії контактування ступінь перетворення становить близько 90%. Перед тим як направити газ на другу стадію контактування, з газу в абсорбері абсорбується основна кількість SO3, що відповідно до принципу Ле Шательє зрушує рівновагу окислення у бік продукту реакції - триоксиду сірки і ступінь перетворення діоксиду, що залишився, досягає 0,95 - 0,97. Загальний ступінь перетворення становить 99,5 - 99,7%, а вміст SO2 у газах, що відходять, знижується до санітарної норми.

За схемою (див. додатки) випалювальний газ після грубого очищення від пилу в сухих електрофільтрах при температурі близько 300°С надходить на тонке очищення в порожнисту промивну вежу, яка зрошується холодною 75% сірчаною кислотою. При охолодженні газу триоксид сірки і пари води, що є в невеликій кількості, конденсуються у вигляді дрібних крапель. У цих краплях розчиняються оксиди миш'яку, і утворюється туман сірчаної кислоти і миш'яку, який частково уловлюється в вежі 1 і 2, заповненою насадкою з керамічних кілець Рашига. У цих вежах одночасно вловлюються залишки пилу, селен та інші домішки. При цьому утворюється забруднена сірчана кислота (близько 8% від загального виробітку), яку видають як нестандартну продукцію. Остаточне очищення газу від туману сірчаної кислоти і миш'яку здійснюється в мокрих електрофільтрах. тому для транспортування газу за сушильним відділенням встановлюють турбокомпресор 5, який просмоктує гази з пічного відділення через систему очищення та осушення газу та нагнітає його в контактне відділення цеху.

Контактне відділення складається з трубчастих теплообмінників 6 для підігріву реакційних газів та охолодження контактованого газу та контактного апарату 7. Охолоджений після контактного апарату газ надходить в абсорбційне відділення цеху.

Абсорбцію триоксиду сірки за рівнянням реакції

SO3 + Н2О > Н2SO4 + 92000 Дж

здійснюють у вежах з насадкою концентрованою сірчаною кислотою. Якщо абсорбцію проводити водою або розведеною сірчаною кислотою, то над абсорбентом через велику пружність водяної пари взаємодія SO3 і Н2О відбувається в газовій фазі з утворенням дрібних крапель туману сірчаної кислоти, який дуже важко вловлюється.

Найкращою за абсорбційною здатністю є 98,3% - ная сірчана кислота, що відрізняється нікчемною пружністю парів Н2О та SO3. Такою кислотою і зрошують абсорбційні вежі 8 і 9, отримуючи як продукцію моногідрат Н2SO4. Якщо необхідно отримувати олеум, то послідовно встановлюють дві вежі, і моногідрат, що отримується в одній вежі, концентрується до олеуму в другій.

Охолодження кислоти, розігрітої при абсорбції, здійснюється в холодильниках 11 кислоти. Далі з приймальних збірників 12 насосами 13 кислота подається на зрошення веж і частково відкачується на склад готової продукції.

Розрахункова частина

Складання матеріального балансу

4 FeS2 + 11 O2 = 2 Fe2O3 + 8 SO2

Розрахунок ведемо на 1т сірчаного колчедану

2 SO2 + O2 > 2 SO3 SO3 + Н2О > Н2SO4

1). Розраховуємо масу води в 1т сірчаного колчедану:

Сухого колчедану: 1000 – 46 = 954 (кг)

2). Розраховуємо обсяг повітря, необхідного для горіння колчедану:

а). Визначаємо вміст сірки в сухому колчедані:

б). Розраховуємо вихід недогарка на 1т сухого сірчаного колчедану:

160 - стехіометрична кількість недогарка, що виходить зі стехіометричної кількості колчедану.

в). Розраховуємо відсоток сірки, що вигоріла:

г). Розраховуємо обсяг повітря на 1т сухого колчедану:

де 700 та 7 - це коефіцієнти, виведені на підставі стехіометричних рівнянь горіння колчедану;

m - стехіометричне відношення числа молекул кисню до молекул діоксиду сірки.

Не враховуємо витрати повітря на окислення SO2 в SO3, оскільки похибка не перевищує 1%.

д). Розраховуємо витрату повітря на 1т вологого колчедану:

3). Розраховуємо обсяг і масу кисню та азоту, що надходять із повітрям. Виходимо з того, що в повітрі 21% кисню та 79% азоту:

1 моль = 22,4 л;

Аналогічно знаходимо азот:

Розраховуємо кількість вологи, що надходить з повітрям, приймаючи, що повітря надходить при температурі 20°С і рівень насичення його вологою дорівнює 0,5 (щ = 0,5).

За довідником при цих параметрах вміст водяної пари в повітрі дорівнює:

Розрахуємо кількість вологи, що приноситься з повітрям у піч:

1). Розраховуємо масу отриманого недогарка на 1т вологого колчедану:

2). Розраховуємо кількість сухого обпалювального газу, що утворився:

Це газ, що виходить із печі після випалу.

3). Розраховуємо вміст у газі основних компонентів:

Кількість компонента, що не прореагує

4). Розраховуємо загальну кількість вологи, що надходить з колчедану та повітря:

5). Розраховуємо об'єм та масу складових сухого пічного газу:

Складаємо матеріальний баланс випалу 1т вологого колчедану

FeS2 (сухий)			Fe2O3 (огарок)
Н2О з колчеданом			Випалювальний газ
Сухе повітря
H2O (з пов.)

Продуктивність складає 350т/добу

FeS2 (сухий)			Fe2O3 (огарок)
Н2О з колчеданом			Випалювальний газ
Сухе повітря
H2O (з пов.)

Розбіжність балансу за масою:

Складання теплового балансу печі для випалу сірчаного колчедану

Надходження теплоти:

1). Теплота, що надходить із сухим колчеданом:

• 2). Теплота із сухим повітрям:
• 3). Теплота, що надходить з вологою колчедану:

4). Теплота, що надходить з вологою повітря:

• 5). Тепловий ефект реакції горіння колчедану:
• 4 FeS2 + 11 О2 = 2 Fe2O3 + 8 SO2 + 13320 * CS вигор.
• 13320 * CS вигор. - кількість теплоти, що виділилася при спалюванні 1кг сухої сировини з урахуванням сірки, що вигоріла.

Витрата теплоти:

1). З недогарком

Необхідно враховувати, що тільки 10% недогарка йде з киплячого шару при температурі 748°С, а 90% недогарка забирається газом при температурі 835°С.

Согарка = 0,84 кДж/кг*град

• 2). З випалювальним газом:
• 3). Тепловтрати:

прийнятих рівними 3% від приходу теплоти

4). Розраховуємо кількість теплоти, яка піде

а) на нагрівання води в колчедані до температури від 24 до 100°С

б) на випаровування цієї води та нагрівання пари від 100°С до 835°С

в) на нагрівання парів води, що надходять у піч із повітрям від 24 до 835°С

кислота сірчаний виробництво

5). Розраховуємо кількість теплоти, яку необхідно відвести з печі за допомогою теплообмінників:

Тепловий баланс печі

• 2.3 Розрахунок параметрів печі
• 1). Визначаємо інтенсивність печі киплячого шару:

Показує, скільки тонн за добу сухої руди пропускається через 1м2 пода печі.

W - лінійна швидкість газу робочих умовах, м/с;

з - ступінь вигоряння сірки у частках;

ТОГ - температура випалювального газу До.

Практичну інтенсивність приймають для флотаційного колчедану від 9 до 10т, для подрібненого від 17 до 22 тонн.

2). Розраховуємо об'ємну інтенсивність печі киплячого шару:

Н1 - орієнтовна висота циліндричної частини печі м (8м).

3). Розраховуємо площу пода печі та її діаметр:

П - продуктивність, т/добу.

Приймаємо площу форкамери для завантаження колчедану: Fф = 3м2 і обчислюємо загальну площу пода печі:

4). Розраховуємо внутрішній об'єм печі:

Тоді фактична висота циліндричної частини дорівнюватиме:

5). Розраховуємо обсяг повітря, необхідного для спалювання 350 т/добу колчедану.

Для цього з попередніх розрахунків беремо об'єм повітря для спалювання 1т сухого колчедану (Vв(с) = 1789м3), тоді витрата повітря за годину з урахуванням продуктивності дорівнюватиме:

6). Розраховуємо обсяг випалювального газу з урахуванням продуктивності:

з попереднього розрахунку беремо обсяг випалювального газу на 1т сухого колчедану

VГ = 1595м3, тоді витрата газу при продуктивності 350 т/добу за 1ч буде дорівнює:

7). Розраховуємо фактичну швидкість газу в печі за робочих умов:

Це значення відповідає заданому за умови розрахунку (розбіжність допускається до 10%).

• 8). Визначаємо кількість та розміри дутьових пристроїв. Для цього приймаємо кількість дутьових грибків на 1м2 решітки = 30, тоді загальна кількість грибків дорівнюватиме:
• 9). Витрата повітря на решітку у форкамері приймаємо рівним 20% від загальної кількості повітря, тоді витрата повітря на один грибок буде дорівнює:

10). Розраховуємо площу перерізу центрального каналу грибка:

Для цього приймаємо швидкість повітря в ньому 12 м/с

Діаметр каналу грибка дорівнюватиме:

Під капелюшком грибка на центральному стрижні просвердлюють вісім отворів (n = 8). Швидкість повітря приймаємо 10 м/с (Wom = 10 м/с).

Тоді діаметр одного отвору дорівнюватиме:

Ґрати у форкамері виконують із труб. У трубах просвердлюють отвори, крізь які надходить повітря. Приймаємо діаметр одного отвору = 10мм, а швидкість повітря у них 10м/с. Тоді загальна площа отворів дорівнюватиме:

11). Розраховуємо кількість отворів:

Приймаємо nф = 1847 прим.

12). Розраховуємо площу перерізу газоходу для відведення випалювального газу з печі. Приймається швидкість газу Wг = 10м/с.

Найбільшу кількість установок з виробництва сірчаної кислоти використовує як сировину сірку. Сірка нижче побічним продуктом переробки природного газу та деяких інших промислових газів (генераторного, газон нафтопереробки). Такі гази завжди містять якусь кількість сірчистих сполук. Спалювання неочищеного від сірки газу призведе до забруднення довкілля оксидами сірки. Тому сірчисті сполуки зазвичай спочатку видаляють і вигляді сірководню, який потім частково спалюють до SO2, після чого суміш сірководню та діоксиду сірки взаємодіє на шарі бокситу при 270-300 єС, перетворюючись в результаті цієї взаємодії S і Н2O. Отримана таким чином сірка називається "газовою". Крім «газової», як сировина може використовуватися самородна сірка.

Сірка як сировина для виробництва сірчаної кислоти має низку переваг. По-перше, вона на відміну від сірчаного колчедану, майже не містить домішок, які могли б являти собою каталітичні отрути на стадії контактного окислення діоксиду сірки, наприклад сполук миш'яку. По-друге, при її спалюванні не утворюється твердих та інших відходів, які вимагали б складування чи пошуку методів їх подальшої переробки (при випалюванні колчедану на 1 т вихідного колчедану утворюється практично стільки ж твердого відходу - недогарка). По-третє, сірку значно дешевше транспортувати, ніж колчедан, оскільки це концентрована сировина.

Розглянемо "коротку" схему отримання сірчаної кислоти із сірки методом ДКДА (рис. 2).

Рис. 2.

1 - піч для спалювання сірки; 2 - котел-утилізатор; 3-економайзер 4 - пускова топка: 5. 6 - теплообмінники пускової топки. 7 - контактний апарат: 8 - теплообмінники 9 - сушильна вежа. 10, 11 - перший і другий моногідратні абсорбери. 12 - збірники кислоти: 13 - вихлопна труба.

Розплавлену сірку пропускають через сітчасті фільтри для очищення від можливих механічних домішок (сірка плавиться при температурі. трохи вище 100 єС, тому такий спосіб її очищення найбільш простий) і направляють у піч 1, в яку в якості окислювача подають повітря, попередньо осушений продукційною сірчаною кислотою в сушильній вежі 9. Випалювальний газ, що виходить з печі, охолоджують в котлі-утилізаторі 2 з 1100-1200 єС до 440-450 єС і направляють з цією температурою, що дорівнює температурі запалювання промислових каталізаторів на основі пентоксиду вана .

Температурний режим, необхідний для наближення робочої лінії процесу до лінії оптимальних температур, регулюється пропусканням потоків частково вступив у реакцію випалювального газу через теплообмінники 8, де відбувається його охолодження потоками газу, що нагріваються після абсорбції (або осушеного повітря). Після третього ступеня контактування випалювальний газ охолоджують у теплообмінниках 8 і направляють у проміжний моногідратний абсорбер 10, зрошуваний циркулюючою через збірник кислоти 12 сірчаною кислотою з концентрацією, близькою до 98,3%. Після вилучення в абсорбері 10 триоксиду сірки і досягнутого внаслідок цього відхилення майже досягнутого рівноваги газ знову нагрівають до температури запалення в теплообмінниках 8 і направляють на четвертий ступінь контактування.

У цій схемі для охолодження газу після четвертого ступеня та додаткового змішування рівноваги до нього додають частину осушеного повітря. Гази, що прореагували в контактному апараті, пропускають для охолодження через економайзер 3 і направляють в заключний 11 моногідратний абсорбер 11, з якого не містять оксидів сірки гази викидають через вихлопну трубу 13 в атмосферу.

Для пуску установки (виведення її на заданий технологічний, зокрема температурний режим) передбачені пускова топка 4 і теплообмінники пускової топки 5 і 6. Ці апарати відключаються після виведення установки в робочий режим.

1. Введення

2. Загальна характеристика установки виробництва сірчаної кислоти

3. Сировинні джерела одержання сірчаної кислоти

4.Короткий опис промислових способів отримання сірчаної кислоти

5.Вибір каталізатора

6. Обґрунтування способу виробництва

7. Стадії та хімізм процесу

8. Термодинамічний аналіз

9. Кінетика процесу окиснення SO 2

10. Конденсація сірчаної кислоти

11. Термодинамічний аналіз процесу конденсації

12. Опис технологічної схеми процесу

13. Розрахунок матеріального балансу

14. Розрахунок теплового балансу

15. Розрахунок контактного апарату

16. Заходи безпеки під час експлуатації виробничого об'єкта

17. Список літератури

1. Введення

Сірчана кислота – один з основних багатотоннажних продуктів хімічної промисловості. Її застосовують у різних галузях народного господарства, оскільки вона має комплекс особливих властивостей, що полегшують її технологічне використання. Сірчана кислота не димить, немає кольору і запаху, за нормальної температури перебуває у рідкому стані, у концентрованому вигляді не корродирует чорні метали. У той же час, сірчана кислота відноситься до сильних мінеральних кислот, утворює численні стійкі солі і дешева.

У техніці під сірчаною кислотою розуміють системи, що складаються з оксиду сірки (VI) та води різного складу: п SО 3 · т Н 2 О.

Моногідрат сірчаної кислоти - безбарвна масляниста рідина з температурою кристалізації 10,37 про З, температурою кипіння 296,2 про З та щільністю 1,85 т/м 3 . З водою і оксидом сірки (VI) він змішується в усіх відношеннях, утворюючи гідрати складу Н 2 SО 4 · Н 2 О, Н 2 SО 4 · 2Н 2 О, Н 2 SО 4 · 4Н 2 Про з'єднання з оксидом сірки Н 2 SО 4 · SО 3 і Н 2 SО 4 · 2SО 3 .

Ці гідрати та сполуки з оксидом сірки мають різні температури кристалізації та утворюють ряд евтектик. Деякі з цих евтектик мають температуру кристалізації нижче за нуль або близькі до нуля. Ці особливості розчинів сірчаної кислоти враховуються при виборі її товарних сортів, які за умовами виробництва та зберігання повинні мати низьку температуру кристалізації.

Температура кипіння сірчаної кислоти залежить також від її концентрації, тобто складу системи "оксид сірки (VI) - вода". З підвищенням концентрації водної сірчаної кислоти температура її кипіння зростає і досягає максимуму 336,5 про З концентрації 98,3 %, що відповідає азеотропному складу, а потім знижується. Температура кипіння олеуму зі збільшенням вмісту вільного оксиду сірки (VI) знижується від 296,2 про С (температура кипіння моногідрату) до 44,7 про С, що відповідає температурі кипіння 100% оксиду сірки (VI).

При нагріванні парів сірчаної кислоти вище 400 о С вона піддається термічній дисоціації за схемою:

400 про З 700 про З

2 Н 2 SО 4<=>2Н 2 Про + 2SО 3<=>2Н 2 Про + 2SО 2 + О 2 .

Серед мінеральних кислот сірчана кислота за обсягом виробництва та споживання посідає перше місце. Світове виробництво її за останні 25 років зросло більш ніж утричі і становить нині понад 160 млн. т на рік.

Області застосування сірчаної кислоти та олеуму дуже різноманітні. Значна частина її використовується у виробництві мінеральних добрив (від 30 до 60 %), а також у виробництві барвників (від 2 до 16 %), хімічних волокон (від 5 до 15 %) та металургії (від 2 до 3 %). Вона застосовується для різних технологічних цілей у текстильній, харчовій та інших галузях промисловості.

2. Загальна характеристика установки виробництва сірчаної кислоти

Установка призначена для отримання технічної сірчаної кислоти із сірководневмісного газу. Сірководневий газ надходить з установок гідроочищення, блоку сіркоочищення газів, установки регенерації аміну та відпарювання кислих стоків.

Введення установки в експлуатацію – 1999 р.

Установка виробництва сірчаної кислоти розрахована на переробку 24 тис. тонн на рік сірководневмісного газу.

Проектна продуктивність установки за сірчаною кислотою становить 65 тис. тонн на рік.

Проект установки виконаний ВАТ "ВНДПІнафта" на основі технології датської фірми "Хальдор Топсе АС" та ВАТ "НДУІФ" м. Москва.

Російська частина установки представлена ​​секцією підготовки сировини, котлами-утилізаторами КУ-А, В, З спалювання сірководневмісного газу, блоками деаерації знесоленої води, нейтралізації сірчанокислотних скидів та забезпечення установки повітрям КВП.

Датською стороною надано блок WSA у складі:

· Контактного апарату (конвертера);

· конденсатора;

· Системою циркуляції та відкачування сірчаної кислоти;

· Системою повітродувок подачі повітря на спалювання H 2 S, охолодження та розведення технологічного газу;

· Системою подачі силіконової олії (блок управління кислотними парами) в технологічний газ з метою зниження викидів SO x в атмосферу.

3. Сировинні джерела одержання сірчаної кислоти

Сировиною у виробництві сірчаної кислоти можуть бути елементарна сірка та різні сірковмісні сполуки, з яких може бути отримана сірка або безпосередньо оксид сірки (IV).

Природні поклади самородної сірки невеликі, хоча її кларк дорівнює 0,1 %. Найчастіше сірка знаходиться у природі у формі сульфідів металів та сульфатів метало, а також входить до складу нафти, кам'яного вугілля, природного та попутного газів. Значні кількості сірки містяться у вигляді оксиду сірки у топкових газах та газах кольорової металургії та у вигляді сірководню, що виділяється при очищенні горючих газів.

Таким чином, сировинні джерела виробництва сірчаної кислоти досить різноманітні, хоча досі як сировина використовують переважно елементарну сірку та залізний колчедан. Обмежене використання таких видів сировини, як топкові гази теплових електростанцій та гази мідеплавильного виробництва, пояснюється низькою концентрацією в них оксиду сірки (IV).

У цьому частка колчедана у балансі сировини зменшується, а частка сірки зростає.

У загальній схемі сірчанокислотного виробництва істотне значення мають дві перші стадії – підготовка сировини та її спалювання чи випалення. Їх зміст та апаратурне оформлення істотно залежать від природи сировини, яка значною мірою визначає складність технологічного виробництва сірчаної кислоти.

4. Короткий опис промислових способів одержання сірчаної кислоти

Виробництво сірчаної кислоти з сировини, що містить сировину, включає кілька хімічних процесів, в яких відбувається зміна ступеня окислення сировини і проміжних продуктів. Це може бути представлено у вигляді наступної схеми:

де I – стадія одержання пічного газу (оксиду сірки (IV)),

II – стадія каталітичного окислення оксиду сірки (IV) до оксиду сірки (VI) та абсорбції його (переробка на сірчану кислоту).

У реальному виробництві до цих хімічних процесів додаються процеси підготовки сировини, очищення пічного газу та інші механічні та фізико-хімічні операції.

У загальному випадку виробництво сірчаної кислоти може бути виражене у такому вигляді:

Сировина підготовка сировини спалювання (випалювання) сировини

очищення пічного газу контактування абсорбція

контактованого газу СЕРНА КИСЛОТА

Конкретна технологічна схема виробництва залежить від виду сировини, особливостей каталітичного окиснення оксиду сірки (IV), наявності чи відсутності стадії абсорбції оксиду сірки (VI).

Залежно від того, як здійснюється процес окислення SО 2 вSО 3 розрізняють два основних методи отримання сірчаної кислоти.

У контактному методі отримання сірчаної кислоти процес окислення SО 2 вSO 3 проводять на твердих каталізаторах.

Триоксид сірки переводять у сірчану кислоту на останній стадії процесу – абсорбції триоксиду сірки, яку спрощено можна уявити рівнянням реакції:

SО 3 + Н 2 О Н 2 SО 4

При проведенні процесу за нітрозним (баштовим) методом як переносник кисню використовують оксиди азоту.

Окислення діоксиду сірки здійснюється в рідкій фазі і кінцевим продуктом є сірчана кислота:

SО 3 + N 2 О 3 + Н 2 О Н 2 SО 4 + 2NО

Нині у промисловості переважно застосовують контактний метод отримання сірчаної кислоти, що дозволяє використовувати апарати з більшою інтенсивністю.

1) Хімічна схема отримання сірчаної кислоти з колчедану включає три послідовні стадії:

Окислення дисульфіду заліза піритного концентрату киснем повітря:

4FеS 2 + 11О 2 = 2Fе 2 S 3 + 8SО 2 ,

Каталітичне окиснення оксиду сірки (IV) надлишком кисню пічного газу:

2SО 2 + О 2 2SО 3

Абсорбція оксиду сірки (VI) з утворенням сірчаної кислоти:

SО 3 + Н 2 О Н 2 SО 4

За технологічним оформленням виробництво сірчаної кислоти із залізного колчедану є найбільш складним і складається з кількох послідовно проведених стадій.

2) Технологічний процес виробництва сірчаної кислоти з елементарної сірки контактним способом відрізняється від процесу виробництва колчедана рядом особливостей. До них відносяться:

– особлива конструкція печей для одержання пічного газу;

- Підвищений вміст оксиду сірки (IV) у пічному газі;

- Відсутність стадії попереднього очищення пічного газу.

Наступні операції контактування оксиду сірки (IV) за фізико-хімічними основами та апаратурним оформленням не відрізняються від таких для процесу на основі колчедану і оформляються зазвичай за схемою ДКДА. Термостатування газу контактному апараті у цьому методі здійснюється зазвичай шляхом введення холодного повітря між шарами каталізатора

3) Існує також спосіб виробництва сірчаної кислоти із сірководню, який отримав назву "мокрого" каталізу, полягає в тому, що суміш оксиду сірки (IV) і парів води, отримана спалюванням сірководню в струмі повітря, подається без поділу на контактування, де оксид сірки ( IV) окислюється на твердому ванадієвому каталізаторі до оксиду сірки (VI). Потім газова суміш охолоджується в конденсаторі, де пари сірчаної кислоти, що утворюється, перетворюються на рідкий продукт.

Таким чином, на відміну від методів виробництва сірчаної кислоти з колчедану та сірки, у процесі мокрого каталізу відсутня спеціальна стадія абсорбції оксиду сірки (VI) і весь процес включає лише три послідовні стадії:

1. Спалювання сірководню:

Н 2 S + 1,5О 2 = SО 2 + Н 2 О

з утворенням суміші оксиду сірки (IV) та пари води еквімолекулярного складу (1: 1).

2. Окислення оксиду сірки (IV) до оксиду сірки (VI):

SО 2 + 0,5О 2<=>SО 3

із збереженням еквімолекулярності складу суміші оксиду сірки (IV) та пари води (1: 1).

3. Конденсація парів та утворення сірчаної кислоти:

SО 3 + Н 2 О<=>Н 2 SО 4

таким чином, процес мокрого каталізу описується сумарним рівнянням:

Н 2 S + 2О 2 = Н 2 SО 4

Існує схема одержання сірчаної кислоти при підвищеному тиску. Вплив тиску на швидкість процесу можна оцінити в кінетичній області, де практично немає впливу фізичних факторів. Підвищення тиску впливає як швидкість процесу, і стан рівноваги. Швидкість реакції та вихід продукту з підвищенням тиску збільшуються за рахунок підвищення діючих концентрацій SO 2 і 2 і збільшення рушійної сили процесу. Але зі збільшенням тиску як і зростають виробничі витрати на стиск інертного азоту. Також збільшується температура в контактному апараті, т.к. при високому тиску та невисокій температурі значення константи рівноваги мало, порівняно зі схемою під атмосферним тиском.

Великі масштаби виробництва сірчаної кислоти особливо гостро ставлять проблему вдосконалення. Тут можна виділити такі основні напрямки:

1. Розширення сировинної бази за рахунок використання газів, що відходять, котелень теплоелектроцентралей і різних виробництв.

2. Підвищення одиничної потужності установок. Збільшення потужності вдвічі-втричі знижує собівартість продукції на 25 – 30%.

3. Інтенсифікація процесу випалу сировини шляхом використання кисню чи повітря, збагаченого киснем. Це зменшує обсяг газу, що проходить через апаратуру, та підвищує її продуктивність.

4. Підвищення тиску у процесі, що сприяє підвищенню інтенсивності роботи основний апаратури.

5. Застосування нових каталізаторів з підвищеною активністю та низькою температурою запалювання.

6. Підвищення концентрації оксиду сірки (IV) у пічному газі, що подається на контактування.

7. Впровадження реакторів киплячого шару на стадіях випалу сировини та контактування.

8. Використання теплових ефектів хімічних реакцій усім стадіях виробництва, зокрема, для вироблення енергетичної пари.

Найважливішим завданням у виробництві сірчаної кислоти є підвищення ступеня перетворення SО 2 SО 3 . Окрім збільшення продуктивності по сірчаній кислоті виконання цього завдання дозволяє вирішити й екологічні проблеми – знизити викиди у навколишнє середовище шкідливого компонента SО 2 .

Для вирішення цієї проблеми велося багато різних досліджень у різних галузях: абсорбція SO2, адсорбція, дослідження у зміні конструкції контактного апарату.

Існують різні конструкції контактних апаратів:

Контактний апарат з одинарним контактуванням: такий апарат характеризується невисоким ступенем перетворення діоксиду сірки на триоксид. Недоліком цього апарату є те, що газ, що виходить з контактного апарату, має високий вміст діоксиду сірки, що негативно позначається з екологічної точки зору. Використовуючи цей апарат, гази, що відходять, необхідно очистити від SO 2 . Для утилізації SO 2 є багато різних способів: абсорбція, адсорбція,…. Це, звичайно, знижує кількість викидів SO 2 в атмосферу, але це збільшує, у свою чергу, кількість апаратів у технологічному процесі, високий вміст SO 2 в газі після контактного апарату показує низький ступінь використання SO 2 тому дані апарати у виробництві сірчаної кислоти не використовуються.

Контактний апарат з подвійним контактуванням: ДК дозволяє досягти того ж мінімального вмісту SO 2 у вихлопних газах, що й після хімічного очищення. Метод заснований на відомому принципі Ле-Шательє, за яким видалення одного з компонентів реакційної суміші зсуває рівновагу у бік утворення цього компонента. Сутність методу полягає у проведенні процесу окислення діоксиду сірки з виділенням триоксиду сірки у додатковому абсорбері. Метод ПК дозволяє переробляти концентровані гази.

Контактний апарат із проміжним охолодженням. Сутність методу полягає в тому, що газ, що надходить в контактний апарат, пройшовши через шар каталізатора, потрапляє в теплообмінник, там охолоджується газ, потім надходить на наступний шар каталізатора. Цей метод також збільшує ступінь використання SO 2 і вміст їх у вихлопних газах.

5 . Вибір каталізатора

Найбільш активним каталізатором є платина, проте вона вийшла з вживання внаслідок дорожнечі та легкої отруюваності домішками випалювального газу, особливо миш'яком. Окис заліза дешева, але за звичайному складі газу - 7% SO2 і 11% О2 вона виявляє каталітичну активність лише за температурах вище 625 оС, тобто. коли хр 70% і тому застосовувалася лише для початкового окислення SO2 до досягнення хр 50-60%. Ванадієвий каталізатор менш активний, ніж платиновий, але дешевше і отруюється сполуками миш'яку в кілька тисяч разів менше, ніж платина; він виявився найбільш раціональним і тільки він застосовується у виробництві сірчаної кислоти. Ванадієва контактна маса містить у середньому 7% V2O5; активаторами є оксиди лужних металів, зазвичай застосовують активатор К2О; носієм служать пористі алюмосилікати. На даний момент каталізатор застосовуються у вигляді сполуки SiO2, K та/або Cs, V у різних пропорціях. Така сполука виявилася найбільш стійкою до кислоти і найбільш стабільною. У всьому світі його коректніше назви "ванадій - містить". Такий каталізатор розроблений спеціально для роботи з невисокими температурами, що призводить до менших викидів в атмосферу. Крім того - такий каталіз дешевше ніж калій/ванадієвий. Звичайні ванадієві контактні маси є пористими гранулами, таблетками або кільцями.

6. Обґрунтування способу виробництва

Одержання сірчаної кислоти із сірководню (мокрий каталіз) на Пермському нафтопереробному заводі є малотоннажним виробництвом (65тис. тонн на рік). В основному, це виробництво створено для того, щоб знизити викиди газів, що містять сірки, і максимально переробляти сировину, яка в даному випадку є відходом процесу гідроочищення нафти.

Крім використання сірководню, в процесі отримання сірчаної кислоти протікають 3 реакції:

Н 2 S + 1,5О 2 = SО 2 + Н 2 О

SО 2 + 0,5О 2<=>SО 3

SО 3 + Н 2 О<=>Н 2 SО 4

Ці три реакції протікають з виділенням значної кількості тепла, яка використовується для різних потреб цеху виробництва сірчаної кислоти та в різних цілях підприємства: отримання пари, яка використовується в даному виробництві, отримання пари високого тиску, який використовують інші установки, підігрів повітря, що надходить у котли для спалювання сірководню та в контактний апарат.

Перевага отримання сірчаної кислоти із сірководню полягає в тому, що даний процес максимально використовує і сірководень, і діоксид сірки, що значною мірою знижує викиди в атмосферу, при проведенні процесу, що складається з 3 реакцій, використовуються невисокі температури та атмосферний тиск, що значно знижує енерговитрати в порівнянні зі схемою, що застосовує високий тиск. З урахуванням того, що в результаті технологічного процесу виділяється велика кількість тепла, процес завдяки цьому протікає автотермічно.

7. Стадії та хімізм процесу

Процес отримання сірчаної кислоти методом "мокрого" каталізу складається з наступних основних стадій.

1. Отримання сірчистого ангідриду (SO 2) шляхом спалювання сірководневмісного газу за наступною реакції:

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

2. Охолодження димових газів та утилізація тепла реакції горіння сірководню в котлі-утилізаторі з одержанням водяної пари.

3. Окислення сірчистого ангідриду до сірчаного ангідриду (SO 3) на ванадієвому каталізаторі в контактному апараті (конвертері) R-104 за наступною реакцією:

2SO 2 + O 3 = 2 SO 3

4. Одержання сірчаної кислоти (H 2 SO 4) шляхом конденсації в конденсаторі WSA У-109 за реакцією:

SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4

5. Для отримання покращеної сірчаної кислоти (зміст оксидів азоту N 2 O 3 менше 0,5 ppm) передбачена схема подачі гідразингідрату в потік сірчаної кислоти, що надходить на ділянку концентрування сірчаної кислоти.

Гідразинсульфат, отриманий при додаванні гідразину до сірчаної кислоти, взаємодіє з нітрозилсернистою кислотою, що зумовлює вміст N 2 Про 3 у продуктовій кислоті:

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

Надлишок гідразину окислюється з утворенням елементарного азоту:

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

Хімічний склад сірчаної кислоти виражається формулою H 2 SO 4 . Структурна формула сірчаної кислоти виглядає так:

Відносна молекулярна маса сірчаної кислоти – 98,08 кг/кмоль.

Безводна сірчана кислота містить 100% H2SO4 або 81,63%SO3 і 18,37% мас. H 2 O. Це безбарвна масляниста рідина, що не має запаху з температурою кристалізації 10,37 ºС. Температура кипіння безводної сірчаної кислоти при тиску 1,01 10 5 Па (760 мм рт.ст.) становить 298,2 ºС. Щільність при 20 С становить 1830,5 кг/м 3 .

З водою і сірчистим ангідридом сірчана кислота поєднується в будь-яких пропорціях.

У процесі виробництва сірчаної кислоти для окислення сірчистого ангідриду в сірчаному застосовуються ванадієвий каталізатор. Він являє собою пористу речовину, на яку нанесено активну комплексну сполуку, що містить п'ятиокис ванадію V 2 O 5 .

У разі застосовується каталізатор марки VK-WSA фірми " Хальдор Топсе " .

Температура запалення каталізатора 400-430 ºС. При температурі вище 620 С активність каталізатора швидко знижується, т.к. при цьому розпадається активний комплекс, що містить п'ятиокис ванадію (V 2 O 5), а також руйнується структура носія, що призводить до руйнування каталізатора та утворення пилу.

Термін служби каталізатора щонайменше 4 років.

8. Термодинамічний аналіз

Розрахунок теплового ефекту реакції окиснення SO 2 в SO 3 :

2SO 2 + O 2 = 2 SO 3

Q=-ΔН=196,6 кДж

Реакція екзотермічна протікає з виділенням тепла.

ΔG=ΔH-TΔS=-196,6-298*17,66=-5459,28

SO 3 :

SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4

Q=-ΔН=174,26 кДж

Енергія Гіббса значно менша за нуль. Це означає, що реакція термодинамічно можлива.

Таблиця 1

Висновок: реакція окислення SO 2 найповніше протікає за невисоких температур. З цього випливає реакцію окислення SO 2 доцільно проводити при невисоких температурах. Підвищення тиску, за принципом Ле-Шательє, впливає позитивно.

9. Кінетика процесу окиснення діоксиду сірки

Константа швидкості реакції: визначається з рівняння Арреніуса.

К=К 0 *е (-Еа/RT) =9,3 *10 5 *е (-79000/430 * 8,31) = 0,13

Еа-енергія активації (79000Дж/моль)

R- газова постійна (8,31)

Е-температура

К 0 - передекспоненційний множник (9,3 * 10 5 сек)

Розрахунок рівноважного ступеня перетворення

Таблиця 3

Значення рівноважного ступеня перетворення за різних температур

Виходячи з отриманих даних таблиць 3 і 4, можна зробити наступний висновок: з точки зору рівноважного ступеня перетворення процес окислення діоксиду сірки потрібно вести при низькому вмісті SO 2 в газовій суміші і при низьких температурах.

Розрахунок часу контактування газової суміші у контактному апараті

Таблиця 5

Час контактування газу першому шарі каталізатора

τ = ∑Δτ =3,188 сек

Загальний час контактування першому шарі котализатораτ =3,188 сек.

Таблиця 5

Час контактування газу на другому шарі каталізатора

τ = ∑Δτ =6,38 сек

Розрахунок підвищення температури

Т к = Тн + λΔх = 787,26 К

Т н, Т до -початкова і кінцева температури, К

λ-коефіцієнт підвищення температури газу при зміні ступеня перетворення на 1% в адіабатичних умовах

Δх - підвищення ступеня перетворення

10. Конденсація сірчаної кислоти

Конденсація парою сірчаної кислоти. У деяких випадках газ, який використовується для отримання сірчаної кислоти, не містить шкідливих домішок (миш'яку, фтору). Тоді економічно доцільно не піддавати такий газ промиванню у спеціальній апаратурі, а передавати одразу на контактування. Зазвичай його не піддають також осушуванню, тому такий процес називають мокрим каталізом (наприклад, одержання сірчаної кислоти із сірководню). Газ, що надходить на стадію отримання сірчаної кислоти, містить SO 3 і Н 2 0, і утворення сірчаної кислоти відбувається не в результаті абсорбції сірчаного ангідриду розчинами кислоти, а внаслідок утворення парів H2SO4 та конденсації їх у вежі з насадкою або іншою апаратурою, призначеною для цього процесу.

Процес конденсації інтенсивніший (йде з великою швидкістю), ніж процес абсорбції. Крім того, конденсація протікає при високій температурі, що полегшує відведення та використання тепла.

При повільному охолодженні газу, що містить SO3 і Н 2 Про можна провести процес конденсації парів сірчаної кислоти без утворення туману. Однак швидкість процесу при цьому мала і часто економічно вигідніше вести охолодження з більшою швидкістю, допускаючи утворення деякої кількості туману, а потім виділити туман з газової суміші. Щоб туман легше осідав у фільтрах, процес ведуть за таких умов, у яких утворюються великі краплі. Цьому відповідає невисоке значення пересичення і більш висока температура зрошуючої кислоти, ніж при звичайному процесі абсорбції ("гаряча" абсорбція).

Конденсація кислоти йде всередині скляних трубок, які надходить технологічний газ, що містить пари кислоти. Усередині скляних трубок розташовані спіралі, що є центрами для осадження сірчаної кислоти. На кінці кожної трубки встановлено патронний фільтр (каплевідбійник), призначений для уловлювання туману сірчаної кислоти. Зовнішня поверхня труб (міжтрубний простір) охолоджується атмосферним повітрям. Очищений газ із залишковою концентрацією сірчаної кислоти менше 20 ррм та температурою не більше 120 градусів цельсія скидається в димову трубу.

Близько 35 % (мас.) сірчаної кислоти конденсується обсягом, у своїй пари перетворюються на краплі рідини, переходять у туман і несуть потоком газу.

Тиск пари в утилізаторі котла підтримується досить високим, щоб температура теплообмінних поверхонь. котла була вищою за точку роси сірчаної кислоти (275 °С).

Несконденсований газ із башти-конденсатора по футерованому газоходу через гідравлічний затвор надходить у мокрі електрофільтри. Останні призначені для уловлювання ізгазів туману сірчаної кислоти концентрацією 93-94% (мас.). Гідравлічний затвор може також служити бризкоуловлювачем. Очищений газ виводиться в атмосферу. Для початкового прогріву каталізатора контактному апараті використовують пусковий підігрівач, в якому повітря нагрівається за рахунок спалювання паливного газу.

Використання вежі-конденсатора у виробництві сірчаної кислоти дозволяє знизити кількість стадій: на місце 4 стадій процес протікає в 3.

1 стадія – це спалювання сірководню в котлах-утилізаторах;

2 стадія – це окислення діоксиду сірки у контактному апараті

3 стадія – це конденсація парів сірчаної кислоти у конденсаторі.

Даний апарат дозволяє уникнути процесу абсорбції, що, у свою чергу, знижує кількість апаратів

11. Термодинамічний аналіз процесу конденсації

Розрахунок теплового ефекту реакції конденсації SO 3 :

SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4

Q=-ΔН=174,26 кДж

Реакція екзотермічна-протікає з виділенням тепла.

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

Енергія Гіббса значно менша за нуль. Це означає, що реакція термодинамічно можлива.

Н 2 О г = Н 2 Про ж

Таблиця 3

Значення термодинамічних величин

За стандартних умов реакція конденсації води термодинамічно можлива.

Реакція конденсації сірчаної кислоти термодинамічно можлива.

Розрахунок константи рівноваги

D G =- R * T * lnKp

lgKp =- D G /2,3*8,31*Т

Kp =10 - D G / 19,113 * Т

Таблиця 5

Значення констант рівноваги в залежності від температури

Т, 0 С	Т,К	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

З таблиці 5 видно, що зі збільшенням температури реакції конденсації константа рівноваги Кр падає.

Тому процес конденсації доцільно вести за підвищених температур.

12. Опис технологічної схеми процесу

Сировина на установку надходить двома потоками:

Сірководневий газ установок Л-24-6, Л-24-7, Л-24-9, ДФУ під тиском від 0,35 до 0,6 кг/см 2 ;

Кислий газ з блоку регенерації аміну установки РАіОКС (тит.520) під тиском 0,6 кг/см 2 .

На вході установки потоки об'єднуються і направляються в сепаратор виділення з нього рідкої фази. На трубопроводі сірководневого газу перед сепаратором встановлений змішувач для упорскування демінералізованої води для абсорбції аміаку та МЕА. Витрата демінералізованої води контролюється ротаметром FI-211.

Рідка фаза із сепаратора за рівнем поз.LISA-320 насосом Р-207А,С відкачується на блок сіроочищення ГФУ або встановлення регенерації аміну та відпарювання кислих стоків.

Тиск сірководню на установку регулюється регулятором тиску поз.PIC-165, клапан якого встановлений на трубопроводі скидання H 2 S факел.

Витрата сірководню на установку реєструється приладом поз.FIQ-210, температура - приладом поз.TI-039.

Рівень у сепараторі обладнаний сигналізацією за низьким та високим рівнем поз.LISA-320.

З сепаратора сірководень надходить на спалювання в котли-утилізатори КУ-А, В, С через регулятори витрати поз. -відсікачі USY-401 (КУ-А), USY-402 (КУ-В), USY-403 (КУ-С).

Тиск сірководню до котлів-утилізаторів регулюється приладами поз. PISA-401 (КУ-А), поз. PISA-402 (КУ-В), поз. на вході в котел-утилізатор.

Спалювання сірководню в топці котлів-утилізаторів КУ-А,В,С до двоокису сірки (SO 2) відбувається в струмі повітря, що подається від повітродувки К-131.

Розпалювання, розігрів та виведення на режим котлів-утилізаторів здійснюється на паливному газі.

Загальна витрата паливного газу на установку реєструється приладом поз.FIQ-632, тиск паливного газу приладом поз.PI-622, температура - поз.TI-603.

Паливний газ із заводської мережі через електрозасувку МО-019 надходить у сепаратор паливного газу, де відбувається відокремлення газу від конденсату.

Рівень конденсату в сепараторі В-211 реєструється приладом поз.LISA-999 з сигналізацією по низькому та високому рівням поз.LISA-999 та блокуванням за мінімальним рівнем.

Конденсат з В-211 насосом Р-211А, автоматично за максимальним рівнем поз.LISA-999 (по мінімальному насос зупиняється) відкачується в лінію газового конденсату з факельного господарства на АТ-6.

Після сепаратора паливний газ підігрівається в паровому підігрівачі та подається до котлів-утилізаторів КУ-А,В,С.

Тиск лінії паливного газу регулюється приладом поз.PICА-176, клапан якого встановлений на лінії паливного газу після.

Витрата паливного газу до кожного котла-утилізатора регулюється приладами поз. утилізаторам.

На вході паливного газу кожен котел-утилізатор змонтовані клапани-відсікачі USY-416 (КУ-А), USY-417 (КУ-В), USY-418 (КУ-С), що входять в систему блокувань котла-утилізатора.

Передбачено блокування мінімального тиску паливного газу на подачі газу до форсунок котла-утилізатора – поз.PSA-416 (КУ-А), PSA-417 (КУ-В), PSA-418 (КУ-С).

Схемою передбачено подачу азоту в лінію паливного газу для продування системи перед розпалом котла та при підготовці його до ремонту.

Котел-утилізатор КУ-А,В,С складається з циклонної топки, де відбувається спалювання H 2 S, камери охолодження, системи вироблення пари за рахунок утилізації тепла згоряння газів, до якої входять: двобарабанний (верхній та нижній) котел, конвективний пучок і пароперегрівач.

Циклонна топкаскладається з подвійної металевої обшивки, утвореної двома концентрично розташованими циліндрами з листової сталі. У порожнині між обшивками циркулює гаряче повітря, що надходить із міжобшивного простору котла.

Підведення гарячої суміші із сірководню та повітря здійснюється тангенціально через сопловий пристрій у переднього торця циклону. Сопловий пристрій є повітряним каналом, що проходить через обмуровку котла під кутом 40 º до горизонтальної осі.

Сірководень надходить у повітряний канал через отвори у верхній стінці каналу з тиском, більшим, ніж тиск повітря, і поєднується з ним.

Запалення суміші відбувається на зрізі каналу, горіння - усередині циклону при обертальному русі газового потоку.

Для усунення неповного спалювання сірководню в район перетискання циклонної топки подається невелика кількість вторинного повітря.

Розпалювання сірководню здійснюється за допомогою паливного газу, що надходить у топку через запальний пристрій.

Камера охолодженняутворена лівим та правим бічними екранами та задньою стінкою. У ній змонтовано три вибухові запобіжні клапани мембранного типу.

Пароперегрівачзмійникового типу розташований за конвективним пучком.

Верхній барабан із внутрішньобарабанним пристроєм призначений для поділу пароводяної суміші на насичену пару та котлову воду, живлення водою нижнього барабана та відведення насиченої пари.

Нижній барабан призначений для живлення водою всіх підйомних труб казана.

Обшивка казана подвійна. Між внутрішніми та зовнішніми листами обшивки проходить повітря, що надходить для горіння. Тиск повітря між листами обшивки при всіх режимах котла вищий за тиск газу в котлі, ніж забезпечується газова щільність котла.

Обмуровка фронтальної стінки, стелі блоку котла та обмурівка циклонної топки виконана з вогнетривкого бетону.

Витрата повітря в топку котла утилізатора КУ-А,В,С регулюється приладами поз.FIC-422 відповідно, клапани яких встановлені на подачі повітря котел-утилізатор. Регулювання витрати повітря входить у каскадну схему управління спалювання сірководню та підтримує співвідношення повітря-сірководень в інтервалі (10-12):1.

Тиск повітря на вході в котел-утилізатор КУ-А,В,С реєструється приладом поз.PISА-420, PISА-421, PISА-422 відповідно. Передбачено сигналізацію та блокування за мінімальним тиском на вході в кожен котел-утилізатор.

Передбачено блокування "контроль наявності полум'я" поз. BSA-401 (КУ-А), поз. BSA-402 (КУ-В), поз. BSA-403 (КУ-С), при спрацьовуванні якої відбувається зупинка утилізатора котла.

Розпалювання котла-утилізатора КУ-А,В,С на паливному газі та розігрів до переходу на спалювання сірководню проводиться з виведенням димових газів в атмосферу через свічку на виході технологічного газу з котла до шиберу МО-22 (КУ-А), МО-23 (КУ-В), МО-24 (КУ-С).

Температура технологічного газу на виході КУ-А,В,С регулюється приладом поз.TICSA-407,408,409 шляхом зміни витрати повітря на спалювання сірководню, витримуючи задане співвідношення повітря/газ. Якщо не витримується співвідношення повітря/газ і температура виходить за межі заданого діапазону температур, відбувається зниження (при збільшенні температури) і збільшення (при зменшенні температури) витрати сірководню в котел-утилізатор.

Введення живильної води, що надходить від насосів Р-201А,В,С, здійснюється у верхній барабан котла за допомогою розподільної труби на занурений дірчастий лист.

Рівень поживної води у верхній барабан котла-утилізатора регулюється приладами поз. котел-утилізатор.

Витрата поживної води котли-утилізатори КУ-А,В,С реєструється приладами поз.FI-214,215,216, встановленими на лінії подачі поживної води в котли-утилізатори відповідно.

Тиск живильної води на вході в котли-утилізатори реєструється приладами поз. PI-115116117; температура – ​​приладами поз.TI-016,019,026, встановленими на вході живильної води у котел.

Тиск у барабані котла-утилізатора реєструється приладом поз.PIА-155 (КУ-А), PIА-157 (КУ-В), PIА-159 (КУ-C) з сигналізацією низького та високого тиску.

Рівень води у верхньому барабані котла обладнаний сигналізацією за низьким та високим значенням; блокуванням за мінімальним та максимальним рівнем води поз.LSA-306, LSA-307 (КУ-А); LSA-310, LSA-311 (КУ-В); LSA-314, LSA-315 (КВ-С).

Вода з верхнього барабана котла опускається в нижній по п'яти трубах, що не обігріваються (чотири з чистого і одна з сольового відсіків), на виході яких встановлені решітки для запобігання захопленню пари в опускні труби. Потім котлова вода з нижнього барабана надходить у випарні трубки радіантного екрану та конвекційного пучка. Пароводяна суміш із випарних трубок надходить до відбійних щитків верхнього барабана, які забезпечують відокремлення пари від крапель води. Насичена пара з верхньої частини барабана, пройшовши сепараційний пристрій, надходить у пароперегрівач, де нагрівається до температури 354 ºС. Пар з пароперегрівача надходить у пристрій для редукції РОУ-40/15 для зниження тиску з 34,0-38,5 кгс/см 2 до 15 кгс/см 2 .

Тиск у паровій системі котлів-утилізаторів КУ-А,В,С регулюється приладом поз.PICА-160, клапан-регулятор якого встановлений на лінії виведення пари в РОУ-40/15.

Вода безперервного продування з сольових відсіків верхнього барабана котла надходить у ємності продувок.

Вода періодичного продування при дренуванні котлів також надходить у барбатер-розширювач періодичних продувок.

З ємностей вода, охолодившись у теплообміннику, де підігріває живильну воду деаератора B-201, надходить у ємність. З ємності насосом вода відкачується на монтаж ЕЛОУ.

Відбір проб котлової води з безперервної лінії продування здійснюється через холодильник відбору проб.

Технологічний газ з котла-утилізатора КУ-А,В,З температурою 530-650 ºС з об'ємною часткою SO 2 в межах 7,5-8,5 % надходить у змішувач Х-103, де змішується з повітрям і перегрітою парою.

Для розведення технологічного газу використовується повітря, що виходить після охолодження конденсатора і нагнітається повітродувкою. Розведення технологічного газу повітрям здійснюється до об'ємної частки SO 2 3,5-4,5 %, що необхідно для зниження точки роси кислоти, що міститься в ньому, і для підвищення ступеня окислення SO 2 SO 3 .

Пара в технологічний газ подається із системи пари середнього тиску, попередньо підігріта в електропідігрівачі Е-163 до температури 250-300 ºС, і служить для підтримки вологості технологічного газу з метою забезпечення достатньої конденсації сірчаної кислоти в конденсаторі WSA E-109.

Загальна витрата технологічного газу перед змішуванням з повітрям та парою реєструється приладом поз.FI-702, температура – ​​приладом поз.TIА-1103, об'ємна частка SO2 – автоматичним газоаналізатором AIА-501.

Витрата пари на змішування регулюється приладом поз FIC-701, клапан-регулятор якого встановлений на лінії пари в електропідігрівачі.

Температура пари після електропідігрівача реєструється приладом поз.TICА-1101 і регулюється системою керування ТЕНами електропідігрівача.

Витрата повітря на змішування регулюється приладом поз.FIC-703, клапан якого керує лопатками приймального шибера повітродувки.

Прилади витрати повітря та пари пов'язані в каскадну схему регулювання температури поз.TICА-1105 технологічного газу на вході в контактний апарат (конвертер) для підтримки температури в межах 385-430 ºС.

Технологічний газ із змішувача з температурою 400-430 ºС направляється в контактний апарат (конвертер), де відбувається каталітичне перетворення двоокису сірки (сірчистий ангідрид) на сірчаний ангідрид на двох шарах ванадієвого каталізатора VK-WSA з міжшаровим охолодженням контактного газу.

Контактний апаратявляє собою циліндричний апарат з нержавіючої сталі, з двома шарами каталізатора висотою 820 мм та 1640 мм відповідно.

На першому шарі каталізатора приблизно 90-93% SO 2 перетворюється на SO 3 при цьому температура на виході 1-го шару підвищується до 500-550 ºС. Для зняття тепла реакції газ з 1-го шару охолоджується в рибойлер-газоохолоджувачі Е-105 до температури 380-410 ºС, де виробляється пара 62 кгс/см 2 потім надходить в змішувач, а звідти - на другий шар каталізатора ст. На другому шарі відбувається остаточне перетворення SO 2 в SO 3 при цьому температура на виході підвищується до 410-430 ºС.

Температура газу на виході з газоохолоджувача регулюється приладом поз.TICА-1107, клапан-регулятор якого керує шиберами на байпас газу трубного пучка газоохолоджувача.

Передбачено блокування максимальної температури газу на вході в контактний апарат – поз.TISA-1104; сигналізація високої температури газу на виході першого шару – поз. ТІА-1106; сигналізація низької та високої температури на виході з газоохолоджувача – поз.TICА-1107, сигналізація низької та високої температури на вході в E-108 – поз.TIА-1109.

Газ після контактного апарату, попередньо охолодившись в рибойлер-газоохолоджувачі, направляється в конденсатор WSA для конденсації сірчаної кислоти з газу.

Температура загального потоку на вході в конденсаторі реєструється приладом поз.TIА-1111 із сигналізацією за низькою та високою температурою. Передбачено блокування максимальної температури поз.TISA-1110 газу на вході в конденсатор.

Для зниження викидів SO 3 в атмосферу разом з відпрацьованим газом на виході WSA конденсатора передбачений блок управління кислими парами. Зниження викидів SO 3 досягається за рахунок подачі в газовий потік на вхід у рибойлер парів силіконової олії, яка служить центрами конденсації сірчаної кислоти в газі і тим самим посилює конденсацію кислоти в конденсаторі WSA.

Надходження котлової води в рибойлери-газоохолоджувачі забезпечується за рахунок природної циркуляції води з барабана-парозбірника.

За рахунок утилізації тепла газового потоку в рибойлерах, виробляється пара з тиском 62 кгс/см 2 який з барабана-парозбірника виводиться до РОУ-40/15 через регулятор тиску поз.PICSА-902.

Подача поживної води здійснюється насосом Р-161А з деаератора.

Рівень води регулюється приладом поз. LICА-801, клапан-регулятор якого встановлений на лінії живильної води від насоса Р-161А, з сигналізацією за високим і низьким рівнем. Передбачено блокування за мінімальним рівнем поз.LSA-802 у барабані-парозбірнику В-162.

Для підвищення надійності роботи паросбірника змонтовано додатковий рівнемір поз.LIА-803.

Для підтримки хімічного складу котлової води (зменшення солевмісту) в системі передбачено автоматичне продування з нижніх точок по клапанах:

· HIC-753 тип "НЗ" - В-162;

· HV-791 - E-105;

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

Продувна вода з В-162, Е-105, Е-108 надходить у ємність продувок В-206А, звідки спільно з продувною водою котлів-утилізаторів КУ-А, В, С через теплообмінник Е-202 скидається в ємність В-203 і насосом Р-203А, відкачується на установку ЕЛОУ.

Газ у Е-109 надходить двома потоками.

Температура поверхні трубопроводів входу газу реєструється приладами поз.TIА-1112, TIА-1113, встановленими на вході кожного потоку в Е-109, зниження показань яких визначає рівень сірчаної кислоти в Е-109 та можливе забиття труб апарату.

Конденсатор WSA Е-109 є вертикальним апаратом, що складається з 5-ти модулів, кожен з яких містить 720 скляних трубок, довжиною 6,8 м і діаметром 40 мм. Усередині скляних трубок розташовані металеві спіралі, що є центрами для осадження сірчаної кислоти. На кінці кожної трубки встановлено патронний фільтр (каплевідбійник), призначений для уловлювання туману сірчаної кислоти. Збірник кислоти розташований у нижній частині конденсатора WSA. Корпус Е-109 футерований кислотостійкою цеглою та плиткою.

У конденсаторі Е-109 газ піднімається вгору всередині скляних труб, на внутрішніх поверхнях яких відбувається конденсація сірчаної кислоти за рахунок охолодження повітрям, що надходить від повітродувки К-130А між трубками.

Очищений газ із залишковою масовою часткою SO 3 менше 20 ррм і температурою не більше 120 ºС скидається в димову трубу.

Масова частка SO 3 в очищеному газі вимірюється приладом АІА-652 з сигналізацією високого вмісту SO 3 .

Температура очищеного газу регулюється приладом поз.TICА-1115, клапан-регулятор якого встановлений на лінії охолоджуючого повітря в підігрівач ХОВ Е-133 (скидання повітря крім Е-109).

Передбачено блокування максимальної температури газу на виході з Е-109 поз.TISA-1116.

Перепад між входом та виходом газу конденсатора Е-109 вимірюється приладом поз.PDI-903.

Повітря на охолодження конденсатора WSA Е-109 з атмосфери через повітряний фільтр А-133А, забирається повітродувкою К-130А, і подається в міжтрубний простір Е-109 протиструмом очищеному газу.

Після конденсатора Е-109 повітря, що охолоджує, розділяється на потоки:

· Один потік надходить на прийом повітродувки К-131, яка подає повітря на розведення технологічного газу після КУ-А, В, С;

· Другий потік - повітродувкою К-132 подається в топку котлів-утилізаторів КУ-А, В, С на спалювання сірководню;

· частина потоку виводиться на прийом повітродувки К-130А для підтримки температури повітря на нагнітанні повітродувки в межах 20-35 ºС;

· Надлишок повітря скидається на свічку через підігрівач ХОВ Е-133, що утилізує тепло охолоджуючого повітря.

Температура повітря на вході в Е-109 регулюється приладом поз.TIC-1117, шибер з пневмоприводом встановлений на лінії подачі частини гарячого повітря на прийом повітродувки К-130А,В.

Температура повітря після фільтра А-133А,В вимірюється приладом поз.TIА-1123.

Передбачено сигналізацію щодо низького тиску повітря на прийомі повітродувок К-130А,В - поз.PIA-911,912 відповідно.

Для запобігання витоку технологічного газу в повітря, що охолоджує, підтримується перепад тиску між системою охолоджуючого повітря і технологічного газу в межах 10-41 мм вод.ст. приладом поз.PDICSA-904, який керує приймальними шиберами повітродувок К-130А,В. Передбачено сигналізацію по низькому та блокування за мінімальним перепадом тиску між системою охолоджуючого повітря та технологічного газу конденсатора Е-109.

Сконденсована сірчана кислота з конденсатора WSA Е-109 стікає вниз апарата і прямує в ємність кислоти-120.

Для зниження температури кислоти, що надходить з Е-109, з 270 до 65 ºС гарячий потік кислоти додається холодний потік циркулюючої кислоти від насоса Р-121А,В.

Кислота з ємності В-120 насосом Р-121А прокачується через пластинчастий холодильник кислоти Е-122, де охолоджується оборотною водою. і прямує:

· основна частина – як рециркулят на змішування з гарячою кислотою з Е-109,

· балансова кількість сірчаної кислоти насосами Р-123А, відкачується з установки.

Температура сірчаної кислоти на прийомі насосів Р-121А, реєструється приладом поз.TIА-1119 з сигналізацією за високою температурою. Передбачено блокування за максимальною температурою поз.TISA-1120 сірчаної кислоти, що надходить прийом насосів Р-121А,В.

Рівень кислоти в ємності В-120 регулюється приладами поз. LICA-804, LISA-805 , клапан встановлений на лінії відкачування кислоти насосами Р-123А, з установки на ділянку концентрування сірчаної кислоти тит.75-11 і на установку хімводопідготовки тит.517 ПГПН. Існує два трубопроводи відкачування сірчаної кислоти до парку 75-11, один з яких знаходиться в резерві.

Передбачено сигналізацію за низькому та високому рівню – поз.LICA-804 та блокування за мінімальним та максимальним рівнем – поз.LISA-805 ємності В-120.

Передбачено сигналізацію по низькому та блокування за мінімальним тиском – поз.PICSА-906 у лінії рециркуляції сірчаної кислоти.

Масова частка циркулюючої кислоти в межах 93–98 % контролюється аналізатором поз.AICA-653 і підтримується автоматичною подачею води з ємності В-150 у лінію циркуляції кислоти за допомогою відсічного клапана USV 1207.

Рівень води в ємності В-150 підтримується приладом поз.LIA-803 клапан-регулятор якого встановлений на лінії води в ємність В-150. Передбачена сигналізація за низьким і високим рівнем поз.LIA-803 в ємності В-150.

Витрата сірчаної кислоти з установки реєструється приладом поз. FIQ-635.

Тиск лінії відкачування сірчаної кислоти реєструється приладом поз.PISA-907. У разі зниження тиску в лінії менше 0,2 кгс/см 2 за приладом поз. PICS-906 включається резервний насос Р-123А .У ПБІС написано, що зупиняється блок ВСА.

Для зниження вмісту оксидів азоту (N 2 O 3) у товарній сірчаній кислоті (менше 0,5 ppm) передбачено подачу 64 %-ного водного розчину гідразин-гідрату дозувальним насосом Р-124 з ємності В-160 у трубопровід подачі сірчаної кислоти на ділянку концентрування тит.75-11. Готовий 64% водний розчин гідразин-гідрату надходить на установку в тарі об'ємом 200 літрів, з якої насосом з пневмоприводом закачується в ємність В-160.

Для збору аварійних розливів кислоти на установці передбачена заглиблена залізобетонна ємність В-209, в якій відбувається нейтралізація сірчаної кислоти 15% розчином NaOH до значення рН в інтервалі 7,0-8,0 за аналізатором AA-505.

Лужний розчин під час нейтралізації В-209 подається самопливом з ємності лугу В-208, в яку періодично закачується луг з реагентного господарства.

Перед подачею лугу Е-209 включається насос Р-209 на циркуляцію по ємності, і сірчана кислота нейтралізується повільною подачею лугу в ємність В-209.

Передбачена нейтралізація сірчаної кислоти В-209 кальцинованої содою. Згідно з показаннями аналізатора і при перевірці за лакмусовим папірцем рН=7 нейтралізований розчин насосом Р-209 відкачується в ПЛК за погодженням з УВКіОСВ.

13. Розрахунок матеріального балансу

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

Продуктивність газу 1749,8 м 3 /год ступінь перетворення H 2 S = 99.9

Парафія						Витрата
Mr	кг	% мас	м3	% про	кмоль	Mr	кг	% мас	м3	% про	кмоль
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

SО 2 + 0,5О 2<=>SО 3

Ступінь перетворення SО 2 = 98,5

Парафія						Витрата
Mr	кг	% мас	м3	% про	кмоль	Mr	кг	% мас	м3	% про	кмоль
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 = H 2 SO 4

Ступінь перетворення SO3 = 99,5%

Парафія						Витрата
Mr	кг	% мас	м3	% про	кмоль	Mr	кг	% мас	м3	% про	кмоль
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. Розрахунок теплового балансу

Стандартна ентальпія освіти ΔH (298 К, ​​кДж/моль)	Стандартна мольна теплоємність Cp (298 К, ​​Дж/моль K)	Питома теплоємність C (кДж/кг)
			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

Тепловий баланс реакції окислення діоксиду сірки

SO 2 +1/2 O 2 = SO 3

Тепловий баланс реакції конденсації сірчаної кислоти

SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4

З розрахунків теплового балансу реакцій окислення діоксиду сірки і конденсації сірчаної кислоти видно, що в ході цих реакцій виділяється значна кількість тепла, яке необхідно відводити, що і робиться в реальному технологічному процесі, для збільшення ступеня перетворення цих реакцій, а тепло утилізують у різних цілях як процесу, і підприємства.

15. Розрахунок контактного апарату

Розрахунок часу контактування (наведено в кінетиці процесу окислення діоксиду сірки)

τ 1 = ∑Δτ =3,188 сек

τ 2 = ∑Δτ =6,38 сек

Сумарний час контактування газу контактному апараті становить

τ = 3,188 + 6,38 = 9,568

м 2

Розрахунок діаметра контактного апарату

Діаметр контактного апарату становить 8 м

16. Заходи безпеки під час експлуатації виробничого об'єкта

Вимоги безпеки під час пуску та зупинення технологічних систем та окремих видів обладнання, виведення їх у резерв, знаходження у резерві та при виведенні з резерву в роботу

Основною вимогою безпеки під час пуску та зупинки технологічного обладнання є суворе дотримання процедури пуску та зупинки установки, викладеної у розділі 6 цього регламенту.

Пуск у роботу чи виведення в резерв технологічних систем провадиться за письмовим розпорядженням головного інженера ПДПН, у якому зазначається особа, відповідальна за безпечне проведення робіт та порядок організації пускових робіт або робіт із виведення технологічної системи в резерв.

Пуск у роботу або виведення в резерв одиничного обладнання провадиться за розпорядженням начальника установки.

Обладнання вважається резервним, коли воно знаходиться у справному стані, повністю укомплектоване контрольно-вимірювальними приладами, засобами сигналізації та ПАЗ, випробувано у робочих умовах, є висновок механіка установки або цеху про його готовність до експлуатації.

У зимовий час все резервне обладнання має перебувати на прогріві.

Обладнання, що знаходиться в резерві, має піддаватися щоденному візуальному огляду, а динамічне обладнання – огляду та обкатці з установленою періодичністю, але не рідше 1 разу на місяць. У відцентрових насосів необхідно щозмінно провертати вал від руки.

Перед пуском у роботу технологічна система має бути продута азотом з контролем залишкового вмісту кисню не більше 0,5 %об. Виведення технологічної системи на нормальний технологічний режим здійснюється згідно з розділом 6 цього регламенту.

Перед кожним пуском резервних насосів перевірити їхню справність та положення запірної арматури на всмоктуванні та викиді насоса.

Ремонт гарячого насоса, виділеного в резерв, слід розпочинати лише після того, як температура корпусу його не перевищуватиме 45 ºС.

Контактний апарат R-104 віддувається від пари сірчаної кислоти гарячим повітрям через конденсатор WSA Е-109 і далі в димову трубу. Для проведення робіт усередині R-104 під час зупинки каталізатор та контактний апарат охолоджується повітрям від повітродувки К-132 за схемою технологічного газу. Якщо каталізатор не вивантажується з апарата, R-104 підтримується надлишковий тиск повітря, що подається в апарат по шланговій перемичці, для виключення контакту каталізатора з атмосферним повітрям.

Вимоги до забезпечення вибухобезпеки технологічного процесу: прийняті межі технологічних блоків, значення енергетичних показників та категорії вибухонебезпечності блоків, межі можливих руйнувань під час вибухів, передбачені заходи безпеки та протиаварійного захисту

З метою підвищення безпеки та обмеження маси продуктів, які можуть закінчитися в навколишнє середовище внаслідок аварій, на установці передбачені: швидкодіюча арматура, що відсікає, на лініях перед насосами, стовідсотковий резерв по насосах, системи самозапуску насосів та АВР; обв'язка теплообмінних апаратів має байпаси та відключаючу запірну арматуру.

Установка оснащена розподіленою системою управління технологічним процесом (РСУ) та системою протиаварійного захисту (ПАЗ). Світлова та звукова сигналізація спрацьовує за гранично допустимих значень технологічних параметрів.

На установці виділено один вибухонебезпечний технологічний блок – блок сепарації.

Оцінку вибухонебезпечності технологічного блоку здійснено відповідно до вимог Загальних правил вибухонебезпечності хімічних, нафтохімічних та нафтопереробних виробництв" (ПБ 09-540-03). При цьому до технологічних блоків включено апарати, необхідні для здійснення основного технологічного процесу. До складу блоків включені трубопроводи між апаратами блоку, а також арматура та прилади КВП.

Заходи безпеки, які вживаються під час технологічного процесу з виконанням регламентних операцій, повинні відповідати вимогам нормативно-технічної документації, що визначає порядок та умови безпечного ведення виробничого процесу, дій персоналу в аварійних ситуаціях та здійснення ремонтних робіт. Перелік зазначеної технічної документації має бути затверджений головним інженером ПДПН.

З метою безпеки ведення процесу виконано такі заходи:

Вся апаратура та трубопроводи поза приміщенням, що мають температуру стінки понад 60 ºС, а в приміщеннях понад 45 ºС, теплоізолюється;

Усі обладнання та трубопроводи для захисту від статичної електрики заземлюються. Установка має блискавкозахист;

Огороджені всі рухомі частини механізмів;

Резервуар В-120 забезпечений сигналізаторами верхнього та нижнього рівня.

Обов'язковий обсяг періодичного контролю стану та параметрів роботи установки шляхом обходу персоналом, а також її обслуговування включає:

· Контроль температур і тисків в апаратах по приладах, встановлених на місцях;

· Перевірку відцентрових насосів на відсутність вібрації та стороннього шуму (на справність);

· Перевірку герметичності фланцевих з'єднань, сальникових ущільнень запірної арматури та торцевих ущільнень відцентрових насосів;

· Візуальний контроль за відсутністю вібрації технологічних трубопроводів, особливо на викиді насосів;

· Перевірку наявності та справності штатних контрольно-вимірювальних приладів;

· візуальний контроль за наявністю та справним станом огорож рухомих частин механізмів, майданчиків обслуговування;

· Візуальний контроль за справним станом вентиляційних систем;

· Візуальний контроль за справним станом вантажопідіймального обладнання;

· Перевірку пробовідбірних пристроїв на відсутність витоку товарів.

У зимовий період додатково необхідно виконувати такі операції:

· Контроль за функціонуванням обігріву парою низького тиску апаратів, технологічних трубопроводів, приладів КВП;

· Контроль за функціонуванням обігріву теплофікаційною водою приладів КВП, калориферів припливної вентиляції та технологічних трубопроводів;

· Контроль за системами охолодження відцентрових насосів, забезпечуючи постійну протоку води;

· Контроль на прохідність дренажів та дренажних ліній;

· Контроль за роботою конденсатовідвідників.

Забороняється зняття блокувань у системах автоматичного керування процесом.

У разі виникнення аварійних ситуацій, викликаних відхиленнями параметрів роботи установки від вимог норм технологічного режиму, викладених у розділі 4 цього регламенту, діяти згідно з "Планом локалізації аварійних ситуацій" (ПЛАС).

Усі види ремонтних робіт повинні виконуватись відповідно до річних та місячних "Графіків проведення планово-попереджувального ремонту". Ремонтні роботи повинні здійснюватись відповідно до вимог інструкцій, затверджених Головним інженером Товариства:

Інструкція про порядок безпечного проведення ремонтних робіт у ТОВ "ЛУКОЙЛ-ПНОС" (ІБ-025-003-2005);

Інструкція щодо порядку безпечного проведення вогневих робіт на об'єктах ТОВ "ЛУКОЙЛ-ПНОС" (ПБ-0001-1-2005);

Інструкція щодо порядку безпечного проведення газонебезпечних робіт на об'єктах ТОВ "ЛУКОЙЛ-ПНОС" (Б-025-002-2005);

Інструкція щодо порядку безпечного проведення земляних робіт на території ТОВ "ЛУКОЙЛ-ПНОС" (ІБ-255-004-2005).

Відбір проб сірководню та дренування сепараторів та ємностей проводити у протигазі стоячи спиною до вітру з дублером у протигазі.

Заходи безпеки під час технологічного процесу, виконання регламентних операцій

Безпечна робота установки залежить від кваліфікації обслуговуючого персоналу, дотримання правил техніки безпеки, пожежної та газової безпеки, правил технічної експлуатації обладнання та комунікацій, дотримання норм технологічного регламенту.

До роботи допускаються особи, які досягли 18-річного віку, пройшли інструктаж з промислової безпеки та охорони праці, теоретичне та практичне навчання безпечним прийомам та методам роботи та склали іспит на допуск до самостійної роботи, що не мають медичних протипоказань.

Вся необхідна нормативно-технічна документація, що визначає порядок та умови безпечного ведення виробничого процесу, дій персоналу в аварійних ситуаціях та здійснення ремонтних робіт, згідно з переліком, затвердженим головним інженером ПДПН, повинна бути в наявності на установці, її знання та дотримання персоналом є обов'язковим.

Працювати можна лише на справному обладнанні. Постійно стежити за роботою приладів контролю та автоматики, систем сигналізації та блокувань. Суворо витримувати всі параметри технологічного режиму.

Щоб уникнути загазованості у виробничих приміщеннях створюється надмірна підпора повітря в операторній, насосній, трансформаторній підстанції, електрощитових з кратністю повітрообміну 5.

Насоси обладнані торцевими ущільненнями.

Усі апарати, що працюють під тиском, забезпечені запобіжними клапанами. Скидання горючих газів від запобіжних клапанів здійснюється у факельну лінію; засувка на факельній лінії при роботі установки повинна бути відкрита.

Висвітлення установки виконано відповідно до чинних нормативів, освітлювальна арматура прийнята вибухозахищеного виконання.

Заходи щодо забезпечення пожежної безпеки під час проведення технологічного процесу

Пожежна безпека установки досягається системою запобігання утворенню пального середовища, запобіганням утворенню в паливному середовищі джерел запалювання, максимальною автоматизацією технологічного процесу, застосуванням засобів пожежогасіння та пожежної сигналізації, застосуванням основних будівельних конструкцій з регламентованими межами вогнестійкості та межами розподілу. експлуатації будівель, споруд та обладнання.

Територія виробничого об'єкта, а також виробничі приміщення та обладнання повинні постійно утримуватись у чистоті та порядку.

Куріння на установці заборонено. Куріння допускається у спеціально відведеному місці (за погодженням із пожежною охороною), обладнаному урною для недопалків та вогнегасником.

За герметичністю обладнання, особливо фланцевих з'єднань та сальників, з боку обслуговуючого персоналу необхідний суворий контроль. У разі виявлення пропуску, необхідно негайно подати водяну пару до місця пропуску та вжити заходів щодо відключення аварійної ділянки або апарату з роботи.

У зимових умовах відігрівати замерзлу апаратуру, трубопроводи, засувки дозволяється лише парою або гарячою водою. Використання відкритого вогню забороняється.

На випадок виникнення пожежі у виробничих приміщеннях передбачено можливість безпечної евакуації людей.

Під час пожежі або аварії на установці персонал, який не бере участі у ліквідації пожежі чи аварійної ситуації, евакуюється з території об'єкта.

Розташування обладнання та будівель передбачає дотримання відповідних протипожежних розривів.

На установці передбачені такі засоби пожежогасіння:

5 стаціонарних лафетних стволів, що захищають обладнання на зовнішній установці;

Протипожежна вода подається до лафетних стволів від мережі протипожежного водопроводу підприємства;

Для локального гасіння вогнища займання у виробничих приміщеннях та на зовнішній установці передбачені парові стояки;

Установка забезпечена гумовими шлангами для подачі пари чи азоту до місць можливого загоряння;

На установці у встановлених місцях передбачені повітряно-пінні та порошкові вогнегасники, ящики з піском, повсть, азбополотно;

Захист приміщень автоматичною пожежною сигналізацією;

Передбачені ручні сповіщувачі пожежної сигналізації, розташовані зовні будівлі та по периметру установки;

Розміщення споруд, обладнання, апаратів, евакуаційні шляхи та виїзди виконані з урахуванням норм та правил пожежної безпеки та забезпечують евакуацію людей із будівель та приміщень до настання гранично допустимих значень небезпечних факторів пожежі.

Безпечні методи поводження з пірофорними відкладеннями

Апарати та трубопроводи після виведення обладнання з роботи та їх звільнення від продуктів слід пропарити водяною парою.

Після звільнення апарата від конденсату повинен бути розкритий нижній штуцер або люк і взята проба повітря для аналізу на вміст у ньому небезпечних концентрацій парів продукту (має бути не більше 20% від нижньої концентраційної межі поширення полум'я НКРП).

Під час чищення апаратів необхідно змочувати відкладення на стінках апарата. При чищенні апаратів використовуються іскробезпечні інструменти. На виконання цих робіт оформляється вбрання-допуск в установленому порядку.

Пірофорні відкладення, витягнуті з устаткування, необхідно підтримувати у вологому стані до знищення. Пірофорні відкладення вивезти на зберігання до шламонакопичувачів УВКіОСВ.

Способи знешкодження продуктів виробництва при розливах та аваріях

При розливі сірчаної кислоти в насосній негайно влаштувати обвалування з піску для запобігання подальшому розтіканню продукту. Перед збиранням розлитого продукту та нейтралізувати його содою або вапном.

Видалення сірчаної кислоти при звільненні фільтрів, ремонт кислотних насосів Р-121А, В, Р-123А, або відборі проб відбувається в заглиблену ємність і нейтралізується 10%-ним розчином лугу.

При нейтралізації розлитої сірчаної кислоти роботи проводити у спецодязі та користуватися протигазом.

Безпечний метод видалення продуктів виробництва з технологічних систем та окремих видів обладнання

При зупинці установки на ремонт сірководневий газ спрямовується на смолоскип.

Контактний апарат (конвертер) R-104 спочатку продувається димовими газами від парів сірчаної кислоти через конденсатор WSA Е-109, потім гарячим повітрям за нормальною схемою в димову трубу.

Сірчана кислота відкачується до товарного парку 75-11. Залишки кислоти зливаються в заглиблену ємність В-209 і нейтралізується 10% розчином лугу, або засипаються кальцинованою содою, (до рН=7), потім відкачуються в ПЛК, за погодженням з УВКіОСВ.

Основні потенційні небезпеки обладнання та трубопроводів, їх відповідальних вузлів та заходи щодо попередження аварійної розгерметизації технологічних систем

Основними потенційними небезпеками технологічного обладнання та трубопроводів, що їх застосовують, їх відповідальних вузлів на установці є:

· Сірководневмісний газ, що переробляється на установці, є вибухонебезпечним, пожежонебезпечним і токсичним;

· сірководень у присутності водяної пари є сильною корозійною речовиною, що впливає на метал, наслідком чого може бути розгерметизація технологічного обладнання;

· Наявність надлишкового тиску (до 15 кгс/см 2 - пар середнього тиску) і високих температур в апаратах і трубопроводах створює загрозу їх розриву;

· при порушенні режимів роботи обладнання або у випадках його механічного чи корозійного зношування можлива розгерметизація з виникненням вибухопожежонебезпечних та токсичних концентрацій газів, що може призвести до вибухів та/або загорянь, а також отруєння персоналу;

· Поразка електричним струмом у разі виходу з ладу заземлення струмопровідних частин обладнання або пробою електроізоляції;

· можливість падіння обслуговуючого персоналу при обслуговуванні апаратів та трубопроводів, розташованих на висоті більше одного метра, у разі відсутності огорожі або її несправності;

· Можливість отримання термічного опіку у разі контакту незахищених частин тіла з нагрітими поверхнями апаратів та трубопроводів з порушеною ізоляцією;

· Наявність обертових механізмів створює загрозу отримання від них травм;

· Можливість розгерметизації або руйнування апаратів та трубопроводів під впливом зовнішніх силових факторів.

Заходами щодо запобігання аварійній розгерметизації технологічних систем є:

· Термообробка основного технологічного обладнання та зварних ділянок трубопроводів на середовищах, що викликають корозійне розтріскування;

· Забезпечення відповідності обладнання трубопроводів, запірної арматури, запобіжних пристроїв, систем захисної автоматики, сигналізації вимогам НТД, що діють;

· Оцінка технічного стану апаратів, обладнання, трубопроводів та інших елементів установки;

· Експлуатація тільки справного обладнання та своєчасне виконання планово-попереджувального ремонту;

· Своєчасне огляд обладнання;

· Забезпечення якісного ремонту та чищення апаратів, трубопроводів;

· Ведення технологічного процесу без порушення норм цього технологічного регламенту, що виключають вихід параметрів роботи апаратів та обладнання за критичні значення.

17. Список використаної література

1. Технологічний регламент встановлення сірчаної кислоти

2. Б.Т.Васильєв, М.І.Отвагіна; Технологія сірчаної кислоти. Москва: Хімія 1985р. 386 стор.

3. А.М.Кутепов; Загальна хімічна розробка. Москва: Вища школа, 1990р. 520 стор.

4. Амелін А.Г. Виробництво сірчаної кислоти. Москва 1983 р.

Чи навряд чи знайдеться інша, штучно добувана речовина, яка так часто застосовується в техніці, як сірчана кислота.

Де немає заводів для її добування - неймовірно вигідне виробництво багатьох інших речовин, які мають важливе технічні значення”

Д.І. Менделєєв

Сірчана кислота застосовується у різноманітних виробництвах хімічної промисловості:

• мінеральних добрив, пластмас, барвників, штучних волокон, мінеральних кислот, миючих засобів;
• у нафтовій та нафтохімічній промисловості:

для очищення нафти, одержання парафінів;

• у кольоровій металургії:

для отримання кольорових металів - цинку, міді, нікелю та ін.

• у чорній металургії:

для травлення металів;

• у целюлозно-паперовій, харчовій та легкій промисловості (для отримання крохмалю, патоки, відбілювання тканин) тощо.

Виробництво сірчаної кислоти

Сірчану кислоту в промисловості виробляють двома способами: контактним та нітрозним.

Контактний спосіб виробництва сірчаної кислоти

Сірчану кислоту контактним способом виробляють у великих кількостях на сірчанокислотних заводах.

Нині основним способом виробництва сірчаної кислоти є контактний, т.к. цей метод має переваги перед іншими:

Одержання продукту у вигляді чистої концентрованої кислоти, прийнятної всім споживачів;

- Зменшення викидів шкідливих речовин в атмосферу з вихлопними газами

I. Сировина, що використовується для виробництва сірчаної кислоти.

Основна сировина

сірка - S

сірчаний колчедан (пірит) - FeS 2

сульфіди кольорових металів - Cu 2 S , ZnS , PbS

сірководень – H 2 S

Допоміжний матеріал

Каталізатор - оксид ванадію – V 2 O 5

ІІ. Підготовка сировини

Розберемо виробництво сірчаної кислоти з піриту FeS2.

1) Подрібнення піриту. Перед використанням великі шматки піриту подрібнюють у подрібнювальних машинах. Ви знаєте, що з подрібненні речовини швидкість реакції збільшується, т.к. збільшується площа поверхні зіткнення реагуючих речовин.

2) Очищення піриту. Після подрібнення піриту його очищають від домішок (порожньої породи і землі) методом флотації. Для цього подрібнений пірит опускають у величезні чани з водою, перемішують, порожня порода спливає нагору, потім видаляють порожню породу.

III. Основні хімічні процеси:

4 FeS 2 + 11 O 2 t = 800 °C→ 2 Fe 2 O 3 + 8 SO 2 + Q або спалювання сірки S + O 2 t ° C→ SO 2

2SO 2 + O 2 400-500 ° З,V2O5 , p↔ 2SO 3 + Q

SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4 + Q

IV . Технологічні принципи:

принцип безперервності;

Принцип комплексного використання сировинивикористання відходів іншого виробництва;

принцип безвідходного виробництва;

принцип теплообміну;

Принцип протитечії (“киплячий шар”);

Принцип автоматизації та механізації виробничих процесів.

V . Технологічні процеси:

Принцип безперервності: випал піриту в печі → надходження оксиду сірки ( IV ) та кисню в очисну систему →в контактний апарат →подача оксиду сірки ( VI ) у поглинальну вежу.

VI . Охорона навколишнього середовища:

1) герметичність трубопроводів та апаратури

2) газоочисні фільтри

VII. Хімізм виробництва :

ПЕРША СТАДІЯ - випалення піриту в печі для випалу в "киплячому шарі".

Для отримання сірчаної кислоти використовують, переважно, флотаційний колчедан- відхід виробництва при збагаченні мідних руд, що містять суміші сірчистих сполук міді та заліза. Процес збагачення цих руд відбувається на Норильській та Талнахській збагачувальних фабриках, які є основними постачальниками сировини. Ця сировина є більш вигідною, т.к. сірчаний колчедан видобувають, в основному, на Уралі, і, природно, його доставка може бути дуже дорогою. Можливе використання сірки, яка також утворюється при збагаченні руд кольорових металів, що видобуваються на рудниках.Постачальниками сірки є також ТОФ та НОФ. (Збагачувальні фабрики).

Рівняння реакції першої стадії

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

Подрібнений очищений вологий (після флотації) пірит зверху засипають у піч для випалу в киплячому шарі. Знизу (принцип протитечії) пропускають повітря, збагачене киснем, для повнішого випалу піриту. Температура печі для випалу досягає 800°С. Пірит розжарюється до червона і знаходиться в "підвішеному стані" через повітря, що продувається знизу. Схоже це все на киплячу рідину розпечено-червоного кольору. У “киплячому шарі” не злежуються навіть найдрібніші частинки піриту. Тому процес випалу відбувається дуже швидко. Якщо раніше для випалу піриту потрібно 5-6 годин, то тепер – лише кілька секунд. Причому, в киплячому шарі можна підтримувати температуру 800°С.

За рахунок теплоти, що виділяється, в результаті реакції підтримується температура в печі. Надмірна кількість теплоти відводять: по периметру печі проходять труби з водою, що нагрівається. Гарячу воду використовують далі для центрального опалення поруч приміщень, що стоять.

Оксид заліза Fe 2 O 3 (огарок), що утворився, у виробництві сірчаної кислоти не використовують. Але його збирають і відправляють на металургійний комбінат, на якому з оксиду заліза отримують метал залізо та його сплави з вуглецем - сталь (2% вуглецю в сплаві) і чавун (4% вуглецю в сплаві).

Таким чином, виконується принцип хімічного виробництва- Безвідходність виробництва.

З печі виходить пічний газ , Склад якого: SO 2 , O 2 , пари води (пірит був вологий!) і дрібні частинки недогарка (оксиду заліза).Такий пічний газ необхідно очистити від домішок твердих частинок недогарка та водяної пари.

Очищення пічного газу від твердих частинок недогарка проводять у два етапи - у циклоні (використовується відцентрова сила, тверді частинки недогарка ударяються об стінки циклону і зсипаються вниз). Для видалення дрібних частинок суміш направляємо в електрофільтри, де йде очищення під дією струму високої напруги ~ 60000 В (використовується електростатичне тяжіння, частки недогарка прилипають до наелектризованих пластин електрофільтра, при достатньому накопиченні під власним вагою вони зсипаються вниз), для видалення парів води в печі газ (осушення пічного газу) використовують сірчану концентровану кислоту, яка є дуже хорошим осушувачем, оскільки поглинає воду.

Осушування пічного газу проводять у сушильній вежі - знизу вгору піднімається пічний газ, а зверху вниз ллється концентрована сірчана кислота. Для збільшення поверхні зіткнення газу та рідини башту заповнюють керамічними кільцями.

На виході із сушильної вежі пічний газ уже не містить ані частинок недогарка, ані пари води. Пічний газ тепер є сумішшю оксиду сірки SO 2 і кисню О 2 .

ДРУГА СТАДІЯ – каталітичне окислення SO 2 в SO 3 киснем у контактному апараті.

Рівняння реакції цієї стадії:

2 SO 2 + O 2 400-500°С, V 2 O 5 , p ↔ 2 SO 3 + Q

Складність другої стадії полягає в тому, що окислення одного оксиду в інший є оборотним. Тому необхідно вибрати оптимальні умови протікання прямої реакції (отримання SO 3).

З рівняння випливає, що реакція оборотна, а отже, на цій стадії необхідно підтримувати такі умови, щоб рівновага зміщувалась у бік виходу SO 3 , інакше порушиться весь процес Т.к. реакція йде із зменшенням обсягу (3 V ↔2 V ), то необхідний підвищений тиск. Підвищують тиск до 7-12 атмосфер. Реакція екзотермічна, тому, враховуючи принцип Ле-Шательє, за високої температури цей процес вести не можна, т.к. рівновага зрушить вліво. Починається реакція при температурі = 420 градусів, але завдяки багатошаровості каталізатора (5 шарів) ми можемо її підвищувати до 550 градусів, що значно прискорює процес. Каталізатор використовують ванадієвий (V 2 O 5). Він дешевий, довго слугує (5-6 років), т.к. найбільш стійкий до дії отруйних домішок. Крім того, він сприяє зсуву рівноваги праворуч.

Суміш (SO 2 і O 2) нагрівається в теплообміннику і рухається трубами, між якими в протилежному напрямку проходить холодна суміш, яку треба нагріти. В результаті відбувається теплообмін: вихідні речовини нагріваються, а продукти реакції охолоджуються до потрібних температур.

ТРЕТЯ СТАДІЯ - поглинання SO 3 сірчаною кислотою у поглинальній вежі.

А чому оксид сірки SO 3 не поглинають водою? Адже можна було б оксид сірки розчинити у воді: SO 3 + H 2 O →H 2 SO 4 . Але справа в тому, що якщо для поглинання оксиду сірки використовувати воду, утворюється сірчана кислота у вигляді туману, що складається з дрібних крапельок сірчаної кислоти (оксид сірки розчиняється у воді з виділенням великої кількості теплоти, сірчана кислота настільки розігрівається, що закипає і перетворюється на пару ). Для того, щоб не утворювалося сірчанокислотного туману, використовують 98% концентровану сірчану кислоту. Два відсотки води - це так мало, що нагрівання рідини буде слабким та безпечним. Оксид сірки дуже добре розчиняється у такій кислоті, утворюючи олеум: H 2 SO 4 ·nSO 3 .

Рівняння реакції цього процесу:

NSO 3 + H 2 SO 4 → H 2 SO 4 ·nSO 3

Олеум, що утворився, зливають у металеві резервуари і відправляють на склад. Потім олеумом заповнюють цистерни, формують залізничні потяги і відправляють споживачеві.

1. Введення

2. Загальна характеристика установки виробництва сірчаної кислоти

3. Сировинні джерела одержання сірчаної кислоти

4.Короткий опис промислових способів отримання сірчаної кислоти

5.Вибір каталізатора

6. Обґрунтування способу виробництва

7. Стадії та хімізм процесу

8. Термодинамічний аналіз

9. Кінетика процесу окиснення SO 2

10. Конденсація сірчаної кислоти

11. Термодинамічний аналіз процесу конденсації

12. Опис технологічної схеми процесу

13. Розрахунок матеріального балансу

14. Розрахунок теплового балансу

15. Розрахунок контактного апарату

16. Заходи безпеки під час експлуатації виробничого об'єкта

17. Список літератури

1. Введення

Сірчана кислота – один з основних багатотоннажних продуктів хімічної промисловості. Її застосовують у різних галузях народного господарства, оскільки вона має комплекс особливих властивостей, що полегшують її технологічне використання. Сірчана кислота не димить, немає кольору і запаху, за нормальної температури перебуває у рідкому стані, у концентрованому вигляді не корродирует чорні метали. У той же час, сірчана кислота відноситься до сильних мінеральних кислот, утворює численні стійкі солі і дешева.

У техніці під сірчаною кислотою розуміють системи, що складаються з оксиду сірки (VI) та води різного складу: п SО 3 · т Н 2 О.

Моногідрат сірчаної кислоти - безбарвна масляниста рідина з температурою кристалізації 10,37 про З, температурою кипіння 296,2 про З та щільністю 1,85 т/м 3 . З водою і оксидом сірки (VI) він змішується в усіх відношеннях, утворюючи гідрати складу Н 2 SО 4 · Н 2 О, Н 2 SО 4 · 2Н 2 О, Н 2 SО 4 · 4Н 2 Про з'єднання з оксидом сірки Н 2 SО 4 · SО 3 і Н 2 SО 4 · 2SО 3 .

Ці гідрати та сполуки з оксидом сірки мають різні температури кристалізації та утворюють ряд евтектик. Деякі з цих евтектик мають температуру кристалізації нижче за нуль або близькі до нуля. Ці особливості розчинів сірчаної кислоти враховуються при виборі її товарних сортів, які за умовами виробництва та зберігання повинні мати низьку температуру кристалізації.

Температура кипіння сірчаної кислоти залежить також від її концентрації, тобто складу системи "оксид сірки (VI) - вода". З підвищенням концентрації водної сірчаної кислоти температура її кипіння зростає і досягає максимуму 336,5 про З концентрації 98,3 %, що відповідає азеотропному складу, а потім знижується. Температура кипіння олеуму зі збільшенням вмісту вільного оксиду сірки (VI) знижується від 296,2 про С (температура кипіння моногідрату) до 44,7 про С, що відповідає температурі кипіння 100% оксиду сірки (VI).

При нагріванні парів сірчаної кислоти вище 400 о С вона піддається термічній дисоціації за схемою:

400 про З 700 про З

2 Н 2 SО 4<=>2Н 2 Про + 2SО 3<=>2Н 2 Про + 2SО 2 + О 2 .

Серед мінеральних кислот сірчана кислота за обсягом виробництва та споживання посідає перше місце. Світове виробництво її за останні 25 років зросло більш ніж утричі і становить нині понад 160 млн. т на рік.

Області застосування сірчаної кислоти та олеуму дуже різноманітні. Значна частина її використовується у виробництві мінеральних добрив (від 30 до 60 %), а також у виробництві барвників (від 2 до 16 %), хімічних волокон (від 5 до 15 %) та металургії (від 2 до 3 %). Вона застосовується для різних технологічних цілей у текстильній, харчовій та інших галузях промисловості.

2. Загальна характеристика установки виробництва сірчаної кислоти

Установка призначена для отримання технічної сірчаної кислоти із сірководневмісного газу. Сірководневий газ надходить з установок гідроочищення, блоку сіркоочищення газів, установки регенерації аміну та відпарювання кислих стоків.

Введення установки в експлуатацію – 1999 р.

Установка виробництва сірчаної кислоти розрахована на переробку 24 тис. тонн на рік сірководневмісного газу.

Проектна продуктивність установки за сірчаною кислотою становить 65 тис. тонн на рік.

Проект установки виконаний ВАТ "ВНДПІнафта" на основі технології датської фірми "Хальдор Топсе АС" та ВАТ "НДУІФ" м. Москва.

Російська частина установки представлена ​​секцією підготовки сировини, котлами-утилізаторами КУ-А, В, З спалювання сірководневмісного газу, блоками деаерації знесоленої води, нейтралізації сірчанокислотних скидів та забезпечення установки повітрям КВП.

Датською стороною надано блок WSA у складі:

· Контактного апарату (конвертера);

· конденсатора;

· Системою циркуляції та відкачування сірчаної кислоти;

· Системою повітродувок подачі повітря на спалювання H 2 S, охолодження та розведення технологічного газу;

· Системою подачі силіконової олії (блок управління кислотними парами) в технологічний газ з метою зниження викидів SO x в атмосферу.

3. Сировинні джерела одержання сірчаної кислоти

Сировиною у виробництві сірчаної кислоти можуть бути елементарна сірка та різні сірковмісні сполуки, з яких може бути отримана сірка або безпосередньо оксид сірки (IV).

Природні поклади самородної сірки невеликі, хоча її кларк дорівнює 0,1 %. Найчастіше сірка знаходиться у природі у формі сульфідів металів та сульфатів метало, а також входить до складу нафти, кам'яного вугілля, природного та попутного газів. Значні кількості сірки містяться у вигляді оксиду сірки у топкових газах та газах кольорової металургії та у вигляді сірководню, що виділяється при очищенні горючих газів.

Таким чином, сировинні джерела виробництва сірчаної кислоти досить різноманітні, хоча досі як сировина використовують переважно елементарну сірку та залізний колчедан. Обмежене використання таких видів сировини, як топкові гази теплових електростанцій та гази мідеплавильного виробництва, пояснюється низькою концентрацією в них оксиду сірки (IV).

У цьому частка колчедана у балансі сировини зменшується, а частка сірки зростає.

У загальній схемі сірчанокислотного виробництва істотне значення мають дві перші стадії – підготовка сировини та її спалювання чи випалення. Їх зміст та апаратурне оформлення істотно залежать від природи сировини, яка значною мірою визначає складність технологічного виробництва сірчаної кислоти.

4. Короткий опис промислових способів одержання сірчаної кислоти

Виробництво сірчаної кислоти з сировини, що містить сировину, включає кілька хімічних процесів, в яких відбувається зміна ступеня окислення сировини і проміжних продуктів. Це може бути представлено у вигляді наступної схеми:

де I – стадія одержання пічного газу (оксиду сірки (IV)),

II – стадія каталітичного окислення оксиду сірки (IV) до оксиду сірки (VI) та абсорбції його (переробка на сірчану кислоту).

У реальному виробництві до цих хімічних процесів додаються процеси підготовки сировини, очищення пічного газу та інші механічні та фізико-хімічні операції.

У загальному випадку виробництво сірчаної кислоти може бути виражене у такому вигляді:

підготовка сировини спалювання (випалювання) сировини очищення пічного газу контактування абсорбція

контактованого газу

СІРЧАНА КИСЛОТА

Конкретна технологічна схема виробництва залежить від виду сировини, особливостей каталітичного окиснення оксиду сірки (IV), наявності чи відсутності стадії абсорбції оксиду сірки (VI).

Залежно від того, як здійснюється процес окислення SО 2 вSО 3 розрізняють два основних методи отримання сірчаної кислоти.

У контактному методі отримання сірчаної кислоти процес окислення SО 2 вSO 3 проводять на твердих каталізаторах.

Триоксид сірки переводять у сірчану кислоту на останній стадії процесу – абсорбції триоксиду сірки, яку спрощено можна уявити рівнянням реакції:

SО 3 + Н 2 О

Н 2 SО 4

При проведенні процесу за нітрозним (баштовим) методом як переносник кисню використовують оксиди азоту.

Окислення діоксиду сірки здійснюється в рідкій фазі і кінцевим продуктом є сірчана кислота:

SО 3 + N 2 Про 3 + Н 2 Про

Н 2 SО 4 + 2NО

Нині у промисловості переважно застосовують контактний метод отримання сірчаної кислоти, що дозволяє використовувати апарати з більшою інтенсивністю.

1) Хімічна схема отримання сірчаної кислоти з колчедану включає три послідовні стадії:

Окислення дисульфіду заліза піритного концентрату киснем повітря:

4FеS 2 + 11О 2 = 2Fе 2 S 3 + 8SО 2 ,

Каталітичне окиснення оксиду сірки (IV) надлишком кисню пічного газу:

2SО 3

Абсорбція оксиду сірки (VI) з утворенням сірчаної кислоти:

SО 3 + Н 2 О

Н 2 SО 4

За технологічним оформленням виробництво сірчаної кислоти із залізного колчедану є найбільш складним і складається з кількох послідовно проведених стадій.