Проект организации производства серной кислоты

          МИНОБРНАУКИ РОССИИ

 

Федеральное государственное бюджетное  образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный

инженерно-экономический университет»

 

Кафедра экономики и менеджмента

в нефтегазохимическом комплексе

 

 

Курсовая работа по дисциплине: «Организация производства на предприятиях отрасли»

 

 

На тему: «Проект организации производства серной кислоты»

 

 

 

Выполнила: Кузнецова Анна Борисовна

Студентка:  курса 4 спец. ФЭУНКЭБ н/г

 

Группа  2692   № зачет.книжки 

 

Должность: к.э.н.,доцент

 

Преподаватель: Яковлев А.Н.

 

 

 

 

 

 

Санкт-Петербург

2012г

 

 

 

       Индивидуальное  задание на проектирование

Основные технико-экономические  характеристики

технологического оборудования

Вариант №4

 

Наименование	Тип оборудования	Производительность тонн/час	Продолжительность ремонта, час.			Период между ремонтами
			сред-ний	теку-щий	капитальный	сред-ний	теку-щий	капитальный
Контактный аппарат	К-39-4	2,92	96	8	600	17280	720	34560
	К-39-4	9,34	96	8	600	17280	720	34560
	К-85-5	14,00	96	8	600	17280	720	34560
Печь для сжигания серы	КС-200	5,79	300	12	720	17280	720	34560
	ДКСМ	3,76	300	12	720	17280	720	34560
Брызгоулавливатель	ПБ	3,45	240	12	720	8640	720	34560
Сушильная башня	СБ	3,45	96	8	360	8640	720	34560
Абсорбер для  технич. кислоты	АТ	3,45	120	8	600	17280	720	86400
Абсорбер для реакт. кислоты	АР	0,14	48	8	120	8640	2160	17280

 

 

 

Планируемая производственная программа

Наименование продукции	Ед.измерения	Плановый год.объем произ-ва продукции
Серная кислота, техническая	т	32500
Серная кислота, реактивная	т	22500

 

 

 

 

 

Содержание

Введение 4

Техническая и реактивная серная кислота 5

1.Назначение 5

2.Производство серной кислоты 7

3.Контактный способ производства серной кислоты. 9

4.Нитрозный способ производства серной кислоты. 15

5.Технические параметры серной кислоты 16

6.Применение Реактивной и Технической серной кислоты. 17

Выбор и расчет потребности в основном технологическом оборудовании для выполнения программы 19

Заключение……………………………………………………………………….37

Список литературы………………………………………………………………38

Приложение……………………………………………………………………39

 

 

 

 

 

Введение

Организация производства – это процесс создания предприятия определенной правовой формы и формы собственности  для выпуска продукции, выполнения работ, оказания услуг и получения  дохода. Организация производства –  это оптимальное объединение  элементов производства (средств  труда, предметов труда, рабочей  силы) во времени и пространстве.

Сера  принадлежит к числу элементов, которые в свободном состоянии  образуют несколько аллотропических  видоизменений. 
Чистая природная сера — твердое, кристаллическое вещество желтого цвета, плавящееся при 112,8 °С; плотность ее 2,07 г/см3. Сера нерастворима в воде, но довольно хорошо растворяется в сероуглероде, бензоле и некоторых других жидкостях. При испарении этих жидкостей сера выделяется из раствора в виде прозрачных желтых кристаллов ромбической системы, имеющих форму октаэдров, у которых обычно часть углов или ребер как бы срезана. Такая сера называется ромбической. Продажная черенковая сера состоит из таких же кристаллов, но только очень мелких и плохо образованных. 
Чистая серная кислота представляет собой бесцветную маслянистую жидкость, превращающуюся при 10,4 °С в твердую кристаллическую массу. При нагревании безводная серная кислота (так называемый «моногидрат») отщепляет SO3. Отщепление идет до тех пор, пока не получится раствор, содержащий 98,3% H2SO4 и кипящий без изменения своего состава при 338 °С..

 

 

 

 

Техническая и реактивная серная кислота

1.Назначение

Серная кислота представляет собой  прозрачную маслянистую жидкость с  характерным резким запахом. В чистом виде она бесцветна, а появление  желтовато-бурого оттенка говорит  о наличии в ней примесей. Легко  смешивается с любым количеством  воды, при этом выделяя большое  количество теплоты. Сырьём для получения  серной кислоты могут служить  сера, сероводород, сульфиды металлов, сульфаты кальция, железа и другие серосодержащие руды.

Что же касается непосредственно процесса производства, то здесь можно выделить три основных этапа, а именно обжиг, окисление с применением контактного  либо башенного метода и абсорбцию, в результате которой и получается серная кислота. Сегодня производится несколько сортов серной кислоты, среди  которых техническая, гловерная, аккумуляторная, олеум (нордгаузеновская), медный купорос  и химически чистая (концентрированная) кислота.

Являясь одним из сильнейших окислителей, серная кислота широко применяется  в различных отраслях промышленности. Так, её применяют при производстве минеральных удобрений, различных  минеральных кислот, солей, химических волокон, дымообразующих и взрывчатых веществ, красителей, используют как  электролит в свинцовых аккумуляторах. Кроме того, в ней нуждаются  металлообрабатывающая, нефтяная, кожевенная, текстильная и многие другие отрасли. Даже в пищевой промышленности её используют в качестве эмульгатора, т. е. пищевой добавки Е513.  
Несмотря на такую «популярность» серной кислоты, следует отметить её агрессивность, которая заключается в разрушающем действии на органические вещества. В частности, она вызывает раздражение глаз, которое даже иногда заканчивается слепотой, и разъедает кожу, оставляя глубокие язвы и ожоги. Кроме того, разбавленная серная кислота может свободно растворять многие металлы, а концентрированная - привести к самовоспламенению горючих веществ.

Поэтому, учитывая подобные небезопасные свойства, серная кислота нуждается  в специальных условиях хранения и транспортировки, а также требует  соблюдения мер предосторожности при  работе с ней. Так, хранение серной кислоты  должно производиться в емкостях из нержавеющей стали, футерованных кислотоупорной плиткой, и в стеклянных бутылях, которые при транспортировке  дополнительно упаковывают в  плотные деревянные ящики, наполненные  опилками или стружкой, либо помещают в ящики из пенопласта. Для работы с серной кислотой необходимо хорошо проветриваемое помещение и наличие  специальной одежды, обуви и средств  индивидуальной защиты глаз и органов  дыхания.

Таблица 1

Показатель	Норма
	Контактная		Олеум технический
Масс. доля, %	сорт I	сорт II
1. Н2SO4 Моногидрат	92,5	92,5	не нормируется
2. SO3 Свободный серный ангидрид, не  мен.	-	-	19
3. Fe Железо, не бол.	0,02	0,1	не нормируется
4. Остаток после прокаливания, не  бол.	0,05	не нормируется	не нормируется
5. Цвет, куб. см раствора сравнения	6	не нормируется	не нормируется

2.Производство серной кислоты

В качестве сырья для получения серной кислоты  используют серу, сульфид металлов, сероводород, отходящий газ от теплоэлектростанций, сульфаты металлов.

Серу  производят в несколько этапов:

• на первом этапе происходит обжиг сырья и получают SO2;
• на втором этапе осуществляют окисление SO2 в SO3
• на последнем этапе абсорбируют SO3
• Серу вырабатывают контактным и нитрозным методами.

Концентрированная Серная кислота — сильный окислитель. Она окисляет HI и НВг до свободных галогенов; при нагревании окисляет все металлы, кроме Au и платиновых металлов (за исключением Pd). На холоде концентрированная Серная кислота пассивирует многие металлы, в том числе РЬ, Cr, Ni, сталь, чугун. Разбавленная Серная кислота реагирует со всеми металлами (кроме РЬ), предшествующими водороду в ряду напряжении, например: Zn + H₂SO₄= ZnSO₄ + Н₂.

Как сильная  кислота, Серная кислота вытесняет более слабые кислоты из их солей, например борную кислоту из буры:

Na₂B₄O₇ + H₂SO₄ + 5H₂O = Na₂SO₄ + 4H₂BO₃, а при нагревании вытесняет более летучие кислоты, например:

NaNO₃ + H₂SO₄ = NaHSO₄ + HNO₃.

Сырьём  для получения Серной кислоты могут служить: сера, серный колчедан FeS₂, отходящие газы печей окислительного обжига сульфидных руд Си, РЬ, Zn и других металлов, содержащие SO₂. В СССР основное количество Серной кислоты получают из серного колчедана. Сжигают FeS₂ в печах, где он находится в состоянии кипящего слоя. Это достигается быстрым продуванием воздуха через слой тонко измельченного колчедана. Получаемая газовая смесь содержит SO₂, O₂, N₂, примеси SO₃, паров Н₂О, As₂O₃, SiO₂ и др. и несёт много огарковой пыли, от которой газы очищаются в электрофильтрах.

Сернаую кислоту получают из SO₂ двумя способами: нитрозным (башенным) и контактным. Переработка SO₂ в Серной кислоте по нитрозному способу осуществляется в продукционных башнях — цилиндрических резервуарах (высотой 15 м и более), заполненных насадкой из керамических колец. Сверху, навстречу газовому потоку разбрызгивается «нитроза» — разбавленная Серная кислота, содержащая нитрозилсерную кислоту NOOSO₃H, получаемую по реакции:

N₂O₃ + 2H₂SO₄ = 2 NOOSO₃H + H₂O. 
Окисление SO₂ окислами азота происходит в растворе после его абсорбции нитрозой. Водою нитроза гидролизуется:

NOOSO₃H + H₂O = H₂SO₄ + HNO₂.

Сернистый газ, поступивший в башни, с водой  образует сернистую кислоту: SO₂ + H₂O = H₂SO₃.

Взаимодействие HNO₂ и H₂SO₃ приводит к получению Серной кислоты:

2 HNO₂ + H₂SO₃ = H₂SO₄ + 2 NO + H₂O.

Основными производителями серной кислоты в России, как, впрочем, и  потребителями, являются предприятия  промышленности фосфатных удобрений. Более половины российской серной кислоты  производится и потребляется именно этими предприятиями. Следует отметить, что российский рынок серной кислоты  имеет ряд особенностей. Хотя это  одно из самых крупнотоннажных производств, основная часть продукта направляется на внутреннее потребление и поэтому  не влияет на совокупное предложение.

 

3.Контактный способ производства серной кислоты.

I. Сырьё, используемое для производства  серной кислоты:

 

Самородная сера S

Пирит (серный колчедан) FeS2

Сероводород H2S

Сульфиды цветных металлов ZnS, Cu2S

 

В промышленности используется два  основных метода получения - контактный и башенный.

1)  Контактный способ. В этом методе серу окисляют воздухом до диоксида серы SO₂, который затем окисляется в присутствии ванадиевых катализаторов до SO₃. Триоксид серы адсорбируют 98% серной кислотой, в результате чего образуется олеум. Олеум доводят до концентрации товарной серной кислоты путем разбавления водой.

2)  Башенный способ. Основное отличие от контактного метода - способ окисления диоксида серы SO₂ до триоксида SO₃. В этом методе окисление осуществляется растворенными в серной кислоте оксидами азота. Другое название этого способа - нитрозный метод. Серная кислота, полученная таким образом, несколько дешевле контактной, однако есть ряд недостатков: концентрация башенной кислоты не превышает 78%, кроме того, она содержит примеси оксидов азота и железа.