Расчет ХТС производства серной кислоты из элементарной серы одинарным контактированием

Автор: Пользователь скрыл имя, 10 Января 2013 в 05:49, курсовая работа

Краткое описание

Нарисовать технологическую схему производства серной кислоты из серы («короткая схема»), дать ее функциональную, структурную, операторную и расчетную формы. Описать функционирование схемы и ее технологические параметры с учетом рассчитанного материального баланса.
Определить:
- количество серы, воздуха и воды для обеспечения зад

Оглавление

1 . З а д а н и е … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . . . 3
2 . С и с т е м ы Х Т С … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . . . . 4
2.1. Химическая система ХТС.
2.2. Функциональная система ХТС.
2.3. Структурная система ХТС.
2.4. Расчетная система ХТС.
3 . О п и с а н и е т е х н о л о г и ч е с к о й с х е м ы Х Т С с у ч е т о м р а с с ч и т а н н о г о м а т е р и а л ь н о г о б а л а н с а … … … … … … … … … … … … … … … … … … . . . 7
3.1. Технологическая схема ХТС.
3.2. Расчетная схема ХТС.
4 . М а т е м а т и ч е с к о е о п и с а н и е р а с ч е т н ы х э л е м е н т о в … … … … … . . . … 1 0
5 . М а т е м а т и ч е с к о е о п и с а н и е п р о ц е с с а в с л о е к а т а л и з а т о р а … … … 1 1
6 . М е т о д р е ш е н и я м а т е м а т и ч е с к о г о о п и с а н и я Х Т С … … … … … . . . … 1 2
7 . О ц е н к а к о л и ч е с т в и с х о д н ы х в е щ е с т в д л я о б е с п е ч е н и я з а д а н н о й п р о и з в о д и т е л ь н о с т и Н 2 S O 4 … … … … … … … … … … … … … … … … . . 1 3
8 . Т а б л и ц а с м а т е р и а л ь н ы м б а л а н с о м Х Т С … … … … … … … … … … . . 1 3
9 . Р а с ч е т к о н т а к т н о г о а п п а р а т а в с х е м е … … … … … … … … … … … . . . 1 5
9.1 Расчет равновесной степени превращения диоксида серы.
9.2 Расчет значений для линии оптимальных температур.
9.3 Оптимизация многослойного реактора с вводом холодного газа после первого слоя.
9.4 Оптимальный режим действующего реактора с вводом холодного газа после первого слоя.
9.5Расчет объема катализатора на каждом слое.
1 0 . Р е к о м е н д а ц и и п о э к о л о г и и … … … … … … … … … … … … … … … . . … 1 8
1 1 . В ы в о д ы … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . 1 9
1 2 . С п и с о к и с п о л ь з о в а н н о й л и т е р а т у р ы … … … … … … … … … … … … . 2 0

Скачать в ZIP (228.99 Кб) Сколько стоит заказать работу?
Файлы: 1 файл

Расчет производства серной кислоты - Вкин - Никишина - 20051.docx

— 239.68 Кб (Скачать)

 

 

 

X

Tопт, К

0,6

793

0,62

793

0,64

793

0,66

793

0,68

793

0,7

793

0,72

793

0,74

793


 

 

0,76

793

0,78

793

0,8

793

0,82

793

0,84

792,5

0,86

783,5

0,88

773,7

0,9

762,7

0,92

750

0,94

734,7

0,96

714,6

0,98

693


9.3. Оптимизация многослойного реактора с вводом холодного газа

после первого слоя.

 

 

Вводим необходимые данные для расчета:  концентрации SO2  и O2  в поступающей газовой смеси (объемные доли) – 0,0923 и  0,1176, соответственно, давление в аппарате – 1,2ата, величина адиабатического разогрева ∆Tад=254,337   К, число слоев  катализатора n=5, степень превращения на входе в реактор xн=0, температура на входе в реактор Тн=693К, степень превращения после реактора xк=0,985, температура холодного газа Тх.г.=473К.

 

 

 

Слой

xн

xк

Тн

Тк

Тау

V

1

0

0,6124

693

648,8

0,321

0,728

2

0,446

0,7878

746,6

833,6

0,413

1

3

0,7878

0,9180

741,3

774,4

0,623

1

4

0,918

0,9668

710,4

722,9

1,041

1

5

0,9668

0,985

687,9

692,6

1,644

1


4,042

 

 

 

 

 

9.4. Оптимальный режим действующего реактора с вводом холодного газа после первого слоя.

 

 

Вводим необходимые данные для расчета:  концентрации SO2  и O2  в поступающей газовой смеси (объемные доли) – 0,0923 и 0,1176, соответственно, давление в аппарате – 1,2ата, величина адиабатического разогрева ∆Tад=254,337, степень превращения на входе в реактор  xн=0, температура холодного газа Тх.г.=473К, число слоев катализатора n=5, значения Тау из предыдущего расчета.

 

 

 

Слой

xн

xк

Тн

Тк

Тау

V


 

 

1

0

0,5817

748,4

896,3

0,321

0,662

2

0,3849

0,765

753,1

849,8

0,413

1

3

0,765

0,9127

741,7

779,3

0,623

1

4

0,9127

0,9655

711,7

725,1

1,041

1

5

0,9655

0,9848

688,7

693,6

1,644

1


4,042

 

 

 

 

 

9.5. Расчет объема катализатора на каждом слое.

 

 

Vкат=V0* Тау=5,7322 * Тау

 

 

Слой

1

2

3

4

5

Тау

0,321

0,413

0,623

1,041

1,644

Vкат

1,84

2,367

3,571

5,967

9,424


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 0 . Р е к о м е н д а ц и и п о э к о л о г и и .

При производстве серной кислоты в системе содержится SO2 и SO3, а также некоторое количество брызг серной кислоты. После выделения брызг, отходящие газы, содержащие примеси, могут быть отведены в атмосферу через трубу, высоту которой рассчитывают. Если эта рассчитанная высота трубы

 

получиться слишком большой, отходящие газы следует сначала отчищать, а затем удалять в атмосферу.

Для выделения брызг кислоты из газа после абсорберов устанавливают брызгоуловители различного устройства. Брызги кислоты задерживаются насадкой и  стекают  в  нижнюю часть башни,  откуда  кислота отводится в сборник при моногидратном абсорбере.

На некоторых  заводах брызгоуловителем служит слой волокнистого материала или дополнительный неорошаемый слой насадки в верхней части моногидратного абсорбера. Для уменьшения скорости газа в слое насадки увеличивают диаметр верхней части абсорбера. Очистка отходящих газов от SO2 производится в башне с насадкой, орошаемой раствором соды. Обычно устанавливают последовательно две такие башни с отдельными сборниками и насосами для перекачивания жидкости.

В качестве абсорбента SO2 применяют водный раствор аммиака (аммиачную воду) и проводят очистку в аппарате распыляющего типа, где жидкость распыливается потоком очищаемого газа, выходящего из конусов со скоростью 20 – 25 м/с. В результате поглощения SO2 образуется раствор сульфита аммония, который  выводят из цикла и обрабатывают  серной кислотой. Выделяющийся SO2 возвращают в процесс (добавляют газу перед сушильной башней) или компримируют и выдают потребителю, как готовый продукт. Раствор сульфита аммония упаривают и получают кристаллический продукт, используемый в качестве удобрения.

В кислотно – каталическом методе очистке отходящих газов  абсорбента является 20 -30 %-ная серная кислота, содержащая около 0,3% окиси марганца. Сернистый ангидрит окисляется кислородом, поглощаемым из газа раствором серной кислоты . находящиеся в растворе ионы марганца выполняют функцию катализатора и способствуют окислению SO2 (при этом трех валентный марганец восстанавливается до двух валентного).

Особенность озоно – каталитического метода состоит в том, что окисление SO2 производится не только кислородом, поглощаемого из газа, но и озона, который вводится в состав газа и также поглощается серной кислотой. Количество добавляемого озона составляет 0,002 – 0,005 %об.

Введение озона в газовую фазу значительно интенсифицирует реакцию окисления SO2, поэтому необходимые скорость процесса и степень поглощения SO2 достигаются при более низкой концентрации ионов марганца в растворе (до 0,1 %) использование меньшей поверхности абсорбции. Концентрация получаемой кислоты может быть повышена до 40 – 50 %

 

 

 

 

 

11. Выводы.

В ходе работы  был рассчитан материальный  баланс ХТС производства серной кислоты при определенных условиях. На основании которого описаны схемы и технологические параметры. Для обеспечения заданной производительности определили необходимое количество серы, воздуха  и воды.  Определили количество  оксидов серы выбрасываемых  в атмосферу и количество твердых отходов на 1 тонну продуктов, а также дали рекомендацию

 

по уменьшению выбросов в окружающую среду. Провели расчет контактного аппарата, необходимого количества катализатора и оптимальное распределение его по слоям. Построили диаграмму, ЛОТ и профили температур по слоям катализатора.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12. Список литературы.

 

 

1. А.Г.Амелин, Технология серной кислоты, М., Химия, 1971

3. Б.Т. Васильев., М.И. Отважная., Технология серной кислоты, М,Химия,

1985,стр.385.

3. В.С.Бесков, Ю.Л.Вяткин, Н.З.Павлова, А.М.Каращук, Г.М.Семенов, Автоматизированный расчет материальных балансов химико- технологических систем, уч. пособие №3985, М.,1999

4. В.С.Бесков, М.Г.Давидханова, В.И.Царев, Автоматизированная система расчетных работ в общеинженерных курсах по химической технологии, уч. пособие №4261, М., 2003

5. Справочник сернокислотчика, под ред. К.М. Малинина, М, 1971.




Информация о работе Расчет ХТС производства серной кислоты из элементарной серы одинарным контактированием