Серная кислота

Технология серной кислоты. Сырье для серной кислоты и методы ее получения.

ВНИМАНИЕ! Работа на этой странице представлена для Вашего ознакомления в текстовом (сокращенном) виде. Для того, чтобы получить полностью оформленную работу в формате Word, со всеми сносками, таблицами, рисунками (вместо pic), графиками, приложениями, списком литературы и т.д., необходимо скачать работу.

Серная кислота


     Химическое
производство представляет собой сложную химико-технологическую систему (ХТС),
сложность которой определяется как наличием большого количества связей,
элементов и подсистем, так и разнообразием решаемых задач. Основной целью
химического производства является получение химического (целевого) продукта
заданного качества при минимальных затратах и возможно меньшим количестве
отходов. Для анализа ХТС и возможности их оптимизации необходима модель
процесса, отражающая, в первую очередь, связи между элементами и их взаимное
влияние друг на друга. Основой такой модели служит баланс масс в системе.


     Расчет материального
баланса является основным этапом в проектной работе инженеров
химиков-технологов. На основе материальных балансов определяется целый ряд
важнейших техно-экономических показателей и характеристик основных аппаратов.
Из данных материальных балансов определяют: расход сырья и вспомогательных
материалов для обеспечения заданной производительности; тепловой баланс и,
соответственно, расход энергии и теплообменную аппаратуру; экономический баланс
производства, себестоимость продукции и, следовательно, рентабельность
производства. Материальный баланс позволяет оценить степень совершенства
производства (комплексность использования сырья, номенклатуру и количество
отходов), а также проанализировать причины потерь. При расчете баланса задаются
величиной механических потерь, которая, как правило, не должна превышать 5%.
Эти потери определяются не столько несовершенством технологии или дефектами
оборудования, сколько культурой производства в целом.


  
Технология серной кислоты.


     Среди минеральных
кислот, производимых химической промышленностью, серная кислота по объему
производства и потребления занимает первое место. Объясняется это и тем, что
она самая дешевая из всех кислот, а также ее свойствами. Серная кислота не
дымит, в концентрированном виде не разрушает черные металлы, в то же время
является одной из самых сильных кислот, в широком диапазоне температур (от
–40…-20 до 260-336,5 ºС) находится в жидком состоянии.


     Области применения
серной кислоты чрезвычайно обширны. Существенная ее часть используется как
полупродукт в различных отраслях химической промышленности, прежде всего для
получения минеральных удобрений, а также солей, кислот, взрывчатых веществ.
Серная кислота применяется и при производстве красителей, химических волокон, в
металлургической, текстильной, пищевой промышленности и т. д.


     Серная кислота
может существовать как самостоятельное химическое соединение H2SO4, а также в виде соединений с водой


H2SO4*2H2O,
H2SO4*H2O, H2SO4 *4H2O и с триоксидом серы H2SO4 *SO3
, H2SO4*2SO3.


     В технике серной кислотой называют
и безводную H2SO4 и ее водные растворы (по
сути дела, это смесь H2O, H2SO4  и соединений H2SO4*nH2O), и
растворы триоксида серы в безводной H2SO4 –
олеум (смесь H2SO4 и соединений H2SO4*nSO3)


     Безводная серная
кислота – тяжелая маслянистая бесцветная жидкость, смешивающаяся с водой и
триоксидом серы в любом соотношении. Физические свойства серной кислоты, такие,
как плотность, температура кристаллизации, температура кипения, зависят от ее
состава.


     Безводная 100%-ная
серная кислота имеет сравнительно высокую температуру кристаллизации
10,7ºC. Чтобы уменьшить возможность замерзания товарного продукта при
перевозке и хранении, концентрацию технической серной кислоты выбирают такой,
чтобы она имела достаточно низкую температуру кристаллизации. Промышленность
выпускает три вида товарной серной кислоты (башенная кислота, контактная
кислота и олеум).


          Рассмотренные
свойства серной кислоты необходимо учитывать как при выборе технологического
режима процесса, так и при проектировании отдельных аппаратов, трубопроводов и
т. д. Например, при размещении цеха на открытой площадке необходимо
предусмотреть теплоизоляцию трубопроводов, по которым циркулируют растворы
серной кислоты, имеющие достаточно высокие температуры кристаллизации. Учет
диаграммы фазового равновесия паров и жидкости позволяет правильно выбрать
условия проведения стадии абсорбции триоксида серы, обеспечивающие высокую
степень абсорбции и предупреждающие побочные явления, такие, например, как
образование сернокислотного тумана.


         Сырье для серной кислоты и методы ее  получения.


     Исходными
реагентами для получения серной кислоты могут быть элементная сера и
серосодержащие соединения, из которых можно получить либо серу, либо диоксид
серы


     Традиционно
основными источниками сырья являются сера и железный (серный) колчедан. Около
половины серной кислоты получают из серы, треть – из колчедана. Значительное
место в сырьевом балансе занимают отходящие газы цветной металлургии,
содержащие диоксид серы.


     В то же время
отходящие газы – наиболее дешевое сырье, низки оптовые цены и на колчедан,
наиболее же дорогостоящим сырьем является серы. Следовательно, для того чтобы
производство серной кислоты из серы было экономически целесообразно, должна
быть разработана схема, в которой стоимость ее переработки будет существенно
ниже стоимости переработки колчедана 
или отходящих газов.


      Получение серной
кислоты включает несколько этапов. Первым этапом является получение диоксида
серы окислением (обжигом) серосодержащего сырья (необходимость в этой стадии
отпадает при использовании в качестве сырья отходящих газов, так как в этом
случае обжиг сульфидов является одной из стадий других технологических
процессов). Следующий этап – превращение оксида серы (IV) в оксид серы (VI). Этот окислительный процесс
характеризуется очень высоким значением энергии активации, для понижения
которой необходимо, как правило применение катализаторов. В зависимости от
того, как осуществляется процесс окисления SO2 в SO3,
различают два основных метода получения серной кислоты.


     В контактном
методе получения серной кислоты процесс окисления SO2 в SO3 проводят на твердых катализаторах.


     Триоксид серы
переводят в серную кислоту на последней стадии процесса – абсорбции триоксида
серы, которую упрощенно можно представить уравнением реакции:


                     SO3 + H2Oà
H2SO4


         При проведение
процесса по нитрозному (башенному) методу в качестве переносчика
кислорода используют оксиды азота.


     Окисление диоксида
серы осуществляется в жидкой фазе и конечным продуктом является серная кислота:


                      SO2 + N2O3 + H2O à H2SO4 + 2NO


     В настоящее время в промышленности
в основном применяют контактный метод получения серной кислоты, позволяющий
использовать аппараты с большей интенсивностью.


При подготовке данной работы были использованы материалы с
сайта http://www.studentu.ru



Скачиваний: 1
Просмотров: 1
Скачать реферат Заказать реферат