Смекни!
smekni.com

Понятие химического реактора (стр. 1 из 11)

Федеральное агентство по образованию

Тверской государственный технический университет

Кафедра технологии полимерных материалов

«Химические реакторы»

Выполнила: Степаненко Ю.В., ФАС, БТ-0709

Принял: ст. преп. кафедры ТПМ

Смирнов Ю. Н.

Тверь 2009

СОДЕРЖАНИЕ

С.

Содержание. 2

Задание. 4

Введение. 5

1 Литературный обзор. 6

1.1 Свойста веществ, принимающих участие в реакции. 7

1.1.1 Сернистый ангидрид. 7

1.1.2 Серный ангидрид. 8

1.2 Источники сырья. 8

1.2.1 Серный колчедан. 9

1.2.2 Газы цветной металлургии. 9

1.2.3 Элементарная сера. 10

1.2.4 Сероводород. 11

1.3 Два основных способа окисления диоксида серы.. 11

2 Физико-химические основы процесса нитрозного способа. 12

2.1 Описание основных реакций с точки зрения физической химии. 12

2.2 Сведение всех результатов в общее теоретическое обоснование процесса. 13

3. Физико-химические основы процесса окисления сернистого ангидрида при получении серной кислоты контактным способом.. 14

3.1 Влияние основных параметров на скорость процесса. 14

3.1.1 Влияние температуры. 17

3.1.2 Влияние давления. 18

3.1.3 Влияние начального состава газов. 18

3.2 Катализаторы для окисления

в
...... 19

3.2.1 Виды ванадиевого катализатора. 20

3.2.2 Отравление катализатора. 22

3.2.3 Температура зажигания. 23

3.2.4 Регенерация катализатора. 23

3.2.5 Условия для ведения процесса контактного окисления

в S03. 24

4 Технологическая часть. 28

4.1 Подготовка обжигового газа к контактному окислению (очистное отделение)….....…..28

4.2 Двойное контактирование…………..…………………………………………………........….30

4.3 Окисление 2 на катализаторе в кипящем слое...................................................................31

4.4 Контактное отделение сернокислотного завода………………………..…………………….32

4.5 Термодинамика реакции окисления сернистого газа……………...………………………..36

4.6 Материальный баланс……………………………………..…………………………………….37

4.6.1 Материальный расчет 1-ого слоя……………………………………...…………………37

4.6.2 Материальный расчет 2-ого слоя………………………………………………………...40

4.6.3 Материальный расчет 3-ого слоя…………………………...……………………………41

4.6.4 Материальный расчет 4-ого слоя……………………….………………………………..42

4.7 Тепловой баланс…………………………….…………………………………………………….43

4.7.1 Тепловой баланс 1-ого слоя…………………………………...…………….……………..43

4.7.2 Тепловой баланс 2-ого слоя……………………………………….……………………….44

4.7.3 Тепловой баланс 3-ого слоя………………………………………….…………………….44

4.7.4 Тепловой баланс 4-ого слоя………………………………………………….…………….45

5 Техника безопасности, промсанитария и противопожарные мероприятия………..…………46

5.1 Техника безопасности и промсанитария…………………………………………………...46

5.2 Противопожарные мероприятия……………………………………………………………48

Список использованных источников…………………………………………….….……………….50


ЗАДАНИЕ

Курсовая работа 50 с., 9 рисунков, 17 таблиц, 6 источников.

Вариант №3

1) Производительность м3/ч обжигового газа – 22000;

2) Состав газа на входе в 1 слой катализатора:

- 7%;
- 11%;
- 82%;

3) Степень окисления

- 83%;

4) Температура на входе – 460°С;

5) Температура на выходе – 600 °С.


Введение

Целью курсовой работы является изучение процессов окисления сернистого газа, как одной из самостоятельных этапов производства серной кислоты, а так же составление материального и теплового балансов этого процесса.

Окисление сернистого газа до трёхокиси серы является важнейшей стадией промышленного производства серной кислоты. Именно способ окисления сернистого газа определяет общий ход получения серной кислоты.

Серная кислота является важнейшим продуктом основной химической промышленности, занимающейся производством неорганических кислот, щелочей, солей, минеральных удобрений и хлора.

По разнообразию применения серная кислота занимает первое место среди кислот. Наибольшее ее количество расходуется для получения фосфорных и азотных удобрений. Будучи нелетучей кислотой, серная кислота используется для получения других кислот – соляной, плавиковой, фосфорной, уксусной и т. д. Много её идет для очистки нефтепродуктов – бензина, керосина и смазочных масел – от вредных примесей. В машиностроении серной кислотой очищают поверхность металла от оксидов перед покрытием (никелированием, хромированием и др.). Серная кислота применяется в производстве взрывчатых веществ, искусственного волокна, красителей, пластмасс и многого другого. Её употребляют для заливки аккумуляторов. В сельском хозяйстве она используется для борьбы с сорняками (гербицид).


1 Литературный обзор

В настоящее время серная кислота производится двумя спосо­бами: нитрозным, существующим более 200 лет, и контактным, освоенным в промышленности в конце XIX и начале XX в. Контактный способ вытесняет нитрозный (башенный). Первой стадией сернокислотного производства по любому методу является получение двуокиси серы при сжигании сернистого сырья. После очистки двуокиси серы (особенно в контактном методе) ее окисляют до трехокиси серы, которая соединяется с водой с получением серной кислоты. Реакция окисления

в
хорошо изучена и идет по следующему уравнению:

(1)

Окисление SO2 в SO3 в обычных условиях протекает крайне медленно. Для ускорения процесса применяют катализаторы.

В контактном методе производства серной кислоты окисление двуокиси серы в трехокись осуществляется на твердых контактных массах. Благодаря усовершенствованию контактного способа производства себестоимость более чистой и высококонцентри­рованной контактной серной кислоты лишь незначительно выше, чем башенной. Поэтому в СССР строятся лишь контактные цехи. В настоящее время свыше 80% всей кислоты производится контакт­ным способом.

В нитрозном способе катализатором служат окислы азота. Окисление SO2 происходит в основном в жидкой фазе и осуществляется в башнях с насадкой. Поэтому нитрозный способ по аппаратурному признаку называют башенным. Сущность башенного способа заключается в том, что полученная при сжигании сернистого сырья двуокись серы, содержащая примерно 9% SO2 и 9—10% O2 очищается от частиц колчеданного огарка и поступает в башенную систему, состоящую из нескольких (четырех — семи) башен с насадкой. Башни с насадкой работают по принципу идеального вытеснения при политермическом режиме. Температура газа на входе в первую башню около 350° С. В башнях протекает ряд абсорбционно-десорбционных процессов, осложненных химиче­скими превращениями. В первых двух-трех башнях насадка орошается нитрозой, в которой растворенные окислы азота химически связаны в виде нитрозилсерной кислоты NOHSO4. При высокой температуре нитрозилсерная кислота гидролизуется по уравнению:

(2)

Двуокись серы абсорбируется водой и образует сернистую кислоту:

(3)

последняя реагирует с окислами азота в жидкой фазе:

(4)

Частично

может окисляться в газовой фазе:

(5)

, абсорбируясь водой, также дает серную кислоту:

(6)

Окись азота десорбируется в газовую фазу и окисляется до двуокиси азота кислородом воздуха:

(7)

Окислы азота

поглощаются серной кислотой в последующих трех-четырех башнях по реакции, обратной уравнению (2). Для этого в башни подают охлажденную серную кислоту с малым содержанием нитрозы, вытекающую из первых башен. При абсорбции окислов получается нитрозилсерная кислота, участвующая в процессе. Таким образом, окислы азота совершают кругооборот и теоретически не должны расходоваться, На практике же из-за неполноты абсорбции имеются потери окислов азота. Расход окислов азота в пересчете на HNO3 составляет 10—20 кг на тонну моногидрата H2SO4. Нитрозным способом получают загрязненную примесями и разбавленную 75—77%-ную серную кислоту, которая используется в основном для производства минеральных удобрений [1].