Курсовой проект производство серной кислоты вариант 2 Студент Горбунова Анна Группа мт43 Преподаватель Чабан Н. Г

• Название: Курсовой проект производство серной кислоты вариант 2 Студент Горбунова Анна Группа мт43 Преподаватель Чабан Н. Г
• Дата: 28.09.2021
• Размер: 227.91 Kb.
• Имя файла: 203615-57178.docx
• Тип: Курсовой проект; #238165
• страница: 2 из 5

Физико-химическое обоснование основных процессов производства серной кислоты

Производство серной кислоты включает в себя несколько эта­пов. На первом этапе получают диоксид серы окислением (обжи­гом) серосодержащего сырья. 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 — контактный и нитрозный.

При получении серной кислоты по контактному методу 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 + H₂O → H₂SO₄.

При проведении 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 + Н₂O → H₂SO₄ + 2NO.

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

Контактный метод получения серной кислоты.

Рассмотрим про­цесс получения серной кислоты контактным методом из серы. Первой стадией процесса является окисление сырья с получением обжигового газа, содержащего диоксид серы:

S + О₂ → SO₂

(простой, необратимый, экзотермический, гомогенный процесс)

На второй стадии протекает простая обратимая экзотермическая гетерокаталитическая хими­ческая реакция контактного окисления диоксида серы:
SO₂ + 0,5О₂ ↔ SO₃

Последняя стадия процесса — абсорбция триоксида серы кон­центрированной серной кислотой или олеумом.

SO₃ + H₂O + mH₂SO₄ ↔ (m+1) H₂SO₄

^{(простой, обратимый, экзотермический, гетерогенный процесс)}

Отдельные этапы получения серной кислоты могут быть по-раз­ному скомбинированы в технологическом процессе.



Рис. 2. Функциональные схемы производства серной кислоты из серы методом двойного контактирования (а) и циклическим методом из серы (б).

Получение обжигового газа из серы.

При сжигании серы проте­кает необратимая экзотермическая реакция с выделением очень большого количества теплоты ΔН = —362,4 кДж/моль, или в пересче­те на единицу массы 11 325 кДж/кг серы.

Расплавленная жидкая сера, подаваемая на сжигание, испаряется (кипит) при температуре 444,6^оС; теплота испарения составляет 288 кДж/кг. Как видно из приведенных данных, теплоты реакции горения серы вполне достаточно для испарения исходного сырья, поэтому взаимодействие серы и кислорода происходит в газовой фазе (гомогенная реакция).

Концентрация диоксида серы в обжиговом газе зависит от соотношения серы и воздуха, подаваемых на сжигание. Если воз­дух берут в стехиометрическом количестве, т.е. на каждый моль серы пподают моль кислорода, то при полном сгорании серы концентра­ция будет равна объемной доле кислорода в воздухе Сso₂mах = 21 %. Однако обычно воздух берут в избытке, так как в противном слу­чае в печи будет слишком высокая температура.

При адиабатическом сжигании серы температура обжига для реакционной смеси стехиометрического состава составит пример­но 1500 °С. В практических условиях возможности повышения тем­пературы в печи ограничены тем, что выше 1300^оС быстро разру­шается футеровка печи и газоходов. Обычно при сжигании серы получают обжиговый газ, содержащий 13—14% SО₂.

Подготовка обжигового газа к контактному окислению.

Подготовка к контактному окислению газа, полученного при сжигании серы, довольно проста. Сера не содержит примесей, которые при ее сжигании могли бы стать каталитическими ядами. Поэтому очистка газа заключается лишь в его осушке. Так как осушка концентрированной серной кислотой происходит при низ­ких температурах, целесообразно подвергать осушке не обжиго­вый газ, который пришлось бы специально охлаждать, а холодный воздух, подаваемый на сжигание серы. Обжиговый газ в этом слу­чае будет содержать лишь минимальное (допустимое) количество паров воды и для проведения контактного окисления его нужно лишь охладить в котлах-утилизаторах до температуры зажигания катализатора.

В связи с отсутствием громоздкой очистной аппаратуры схемы производства серной кислоты из серы называют «короткими».