Реконструкция основного оборудования отделения абсорбции (стр. 1 из 10)
АННОТАЦИЯ
Дипломный проект посвящён реконструкции основного оборудования отделения абсорбции производства олеума. Замена морально устаревшего оборудования на новое. В ходе проектирования предложено осуществить замену насадочного олеумного абсорбера на скруббер Вентури более высокой производительности.
Спроектирован олеумный абсорбер, так же плёночный теплообменник.
В ходе проектирования выполнены технологические и прочностные расчеты основного оборудования.
Разработаны мероприятия по охране труда и гражданской обороне. Выполнены технологические и прочностные расчёты основного оборудования.
Разработаны мероприятия по охране труда и гражданской обороне. Выполнены технико-экономические расчёты. В результате предложенных решений предполагается получить годовый экономический эффект рублей в год.
Введение
Производство серной кислоты - одно из важнейших и крупномасштабных производств как в химической промышленности, так и в народном хозяйстве. Это определяется той ролью, которую играет серная кислота во многих отраслях народного хозяйства - в производстве практически всех видов минеральных удобрений, которая является одним из наиболее крупных потребителей серной кислоты (40%), в промышленности органического синтеза (30%), в качестве электролита почти во всех процессах электролиза цветных металлов, в нефтяной, текстильной и других отраслях промышленности.
В большинстве производств серная кислота является основным компонентом. Она самая дешёвая и самая сильная кислота.
Серная кислота является одним из основных продуктов химической промышленности и широко применяется в различных отраслях народного хозяйства. Трудно назвать какое-либо производство, в котором не употреблялась бы серная кислота.
Серная кислота применяется в производстве минеральных удобрений, разнообразных минеральных солей и кислот, всевозможных органических продуктов, красителей, дымообразующих и взрывчатых веществ и т.д. Она находит широкое применение в нефтяной, металлургической и металлообрабатывающей промышленности, используется в качестве водо-отнимающего и осушающего средства, применяется в процессах нейтрализации, травления металлов и для многих других целей.
За последние годы в процесс производства серной кислоты внесены существенные улучшения.
Мощность агрегатов, применяемых в производстве серной кислоты возросла более чем в 30 раз, а само производство – в 5 раз. С дальнейшим развитием сельского хозяйства в стране потребление минеральных удобрений с каждым годом растёт, что ведёт к увеличению объёма производства серной кислоты. Масштабы производства серной кислоты во всём мире также возрастают. Одновременно с общим увеличением объёма производства серной кислоты расширяется ассортимент продукции сернокислотных заводов, организуется выпуск особо чистой кислоты, 100% серного ангидрида, высококонцентрированных олеума и кислоты, а также увеличивается производство новых продуктов на основе серного ангидрида.
Коренные усовершенствования внесены в производство контактной серной кислоты. В настоящее время строятся мощные сернокислые заводы производительностью для одной системы более 1000 тонн серной кислоты в сутки, оснащенные современной аппаратурой и оборудованные приборами автоматического контроля и регулирования технологического процесса. В качестве катализаторов используется термически стойкая ванадиевая контактная масса в виде гранул и колец , характеризующаяся пониженной температурой зажигания. Основаны новые более простые способы очистки обжигового газа и абсорбции серного ангидрида. Разработаны новые схемы производства серной кислоты из серы, сероводорода, из отработанных кислот различных производств; внедряются способы использования серы топочных и других газов и т.д.
Важнейшей задачей сернокислотной промышленности является непрерывное совершенствование производства путём использования новейших достижений науки и техники, распространения передового опыта внедрения новых приемов и методов работы.
1. Обзор литературных и производственных данных. Технико-экономическое обоснование проекта
Химический состав серной кислоты выражается формулой H2SO4. Относительная молекулярная масса серной кислоты 98,08. Молекула безводной серной кислоты (моногидрит) представляет собой соединение одной молекулы серного ангидрида с одной молекулой воды. Если в смеси на 1 моль SO3 приходится больше 1 моля воды, то такая смесь называется водным раствором серной кислоты. Если на 1 моль воды приходится больше чем 1 моль SO3, то такая смесь называется олеумом. Она содержит свободный серный ангидрид. Безводная серная кислота содержит 100% H2SO4 или 81,63% SO3 – 18,37% H2O. Это бесцветная маслянистая жидкость не имеющая запаха, с температурой кристаллизации 10,37°С. Плотность при 20°С составляет 1,8305
.Исходным веществом для производства серной кислоты является сернистый ангидрид, который образуется в результате сжигания серосодержащего сырья: серы, колчедана, отходящих газов цветной металлургии /2/.
Составной частью серного колчедана является сульфид железа FeS2, содержащий 53,5% S и 46,5% Fe. Плотность его около 5 г/см3
Флотационный колчедан, удовлетворяющий ГОСТу 444-51 по следующим показателям :
1) Содержание серы в пересчёте на сухой колчедан в %% не менее 45
2) Содержание свинца и цинка (в сумме ) в %% , не более - 1.0
3) Содержание влаги в %% , не более - 3.5
Флотационный колчедан получается как отход при флотационном обогащении сернистых руд содержащих медь. Главной составной частью серного колчедана является двусернистое железо.
Переработка сернистого ангидрида в серную кислоту включает его окисление и последующее присоединение воды:
SO2+ 
O2+H2O=H2SO4
Скорость взаимодействия сернистого ангидрида с кислородом при обычных условиях очень мала. Поэтому в промышленности эту реакцию проводят на катализаторе (контактный метод производства серной кислоты) или с помощью передатчиков кислорода (нитрозный метод). Сущность нитрозного метода состоит в том, что обжиговый газ после очистки обрабатывается серной кислотой, в которой растворены окислы азота – так называемые нитрозы.
Сернистый ангидрид из обжигового газа поглощается нитрозой, а затем окисляется окислами азота:
SO2+N2O3+H2O=H2SO4+2NO
Недостатки нитрозного метода:
· С его помощью невозможно получить олеум и затруднено получение кислоты с концентрацией выше 75%;
· Кислота загрязнена окислами азота, которые резко изменяют её коррозионные свойства;
· Из-за отсутствия системы очистки, кислота загрязнена окислами Asи Se.
В нашей стране широко используют контактный метод получения серной кислоты.
Суть контактного метода состоит в том, что газообразный сернистый ангидрид, проходя вместе с воздухом через катализатор окисляется до серного ангидрида по реакции:
SO2+ O2=SO3+Q
Образовавшийся серный ангидрид далее поглощается водой с образованием серной кислоты:
SO3+H2O=H2SO4
Горячий обжиговый газ после выделения пыли обрабатывают сравнительно малоконцентрированной и холодной H2SO4. В этих условиях газ охлаждается и основные нежелательные примеси(серный, мышьяковистый и сернистый ангидриды) образуют туман который затем удаляется в специальных фильтрах. Полнота очистки от тумана легко контролируется по прозрачности газа /2,4/.
После удаления вредных примесей газ освобождается от влаги в сушильных башнях, далее подогревается и поступает в контактный аппарат, где сернистый ангидрид окисляется в серный ангидрид. Выходящий из контактного аппарата газ, обрабатывается серной кислотой, которая абсорбирует серный ангидрид. Отходящие газы удаляются в атмосферу. Таким образом схема производства контактной H2SO4 из колчедана включает в себя четыре основных стадии:
· Получение сернистого газа;
· Очистка газов от примесей;
· Окисление сернистого ангидрида в серный ангидрид на катализаторе;
· Абсорбция серного ангидрида.
Эту схему производства серной кислоты можно назвать классической. Достоинства классической схемы производства контактной серной кислоты – абсолютная надёжность.
Недостатки:
· Громозкость схемы;
· Большие материальные затраты на строительство в целом и очистного отделения в частности.
На установках большой производительности невозможно достичь 100% степени переработки сернистого ангидрида в серный. Это связано с тем, что полученный серный ангидрид продолжает оставаться в зоне реакции, что смещает равновесие реакции, окисление в сторону исходных веществ. В данном проекте рассмотрено отделение абсорбции олеума. Это завершающая стадия процесса получения серной кислоты. Для проведения процесса абсорбции применяют абсорбционные установки, основным элементом которых являются абсорбционные аппараты. Которые классифицируются в зависимости от технологического назначения, давления и вида внутреннего устройства, обеспечивающего контакт газа (пара) и жидкости.
По технологическому назначению абсорбционные аппараты подразделяются на аппараты установок осушки, очистки газа, газораспределения и т.д. В зависимости от внутреннего устройства различают тарельчатые, насадочные аппараты, а так же появившиеся в последнее время скруббер Вентури.
В зависимости от применяемого давления аппараты подразделяются на вакуумные, атмосферные и работающие под давлением выше атмосферного. При выборе аппарата следует учитывать технологические требования к процессу и его экономические показатели.