Материал: Проект организации производства серной кислоты

Проект организации производства серной кислоты

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный экономический университет»

Факультет экономики и управления в нефтегазохимическом комплексе и экологической безопасности

Кафедра экономики и менеджмента в нефтегазохимическом комплексе

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине

Организация производства на предприятиях химической промышленности

на тему

«Проект организации производства серной кислоты»

Выполнил: Абдуллаев И.Б.

студент IV курса 5лет 10мес. спец. 080502/н

Преподаватель: Неклюдова М.А

Санкт-Петербург 2012

Введение

Организация производства, комплекс мероприятий, направленных на рациональное сочетание процессов труда с вещественными элементами производства в пространстве и во времени с целью повышения эффективности, т. е. достижения поставленных задач в кратчайшие сроки, при наилучшем использовании производственных ресурсов.

Основные требования, предъявляемые к организации производства: достижение непрерывности процессов, пропорциональности всех звеньев и ритмичности выпуска продукции. Непрерывность включает использование средств труда с минимальными потерями времени, безостановочное продвижение предметов труда через все стадии производства. Пропорциональность - это взаимное соответствие пропускной способности смежных участков, позволяющее полностью использовать их производственной мощности. Ритмичность означает равномерный выпуск продукции и выполнение одинакового объёма работ в равные периоды времени. Организация производства охватывает основное, вспомогательное и обслуживающее производство и процессы управления как гармонически увязанные звенья единого процесса изготовления продукции.

Основной задачей организации производства как науки является изучение закономерности форм и принципов создания и функционирования производственных систем, исследование оптимального сочетания элементов производственного процесса с учетом особенностей химической технологии и аппаратурного оформления химических производств.

1. Характеристика рассматриваемой продукции

фасовка нитрозный кислота серный

Серная кислота - один из важнейших продуктов основной химической промышленности. Очень сильная двухосновная кислота, отвечает высшей степени окисления серы (+6). Безводная серная кислота - вязкая, малообразная, бесцветная жидкость (плотность - 1,84 г/см3, темп. плавления - 10,45 гр. С, темп. кипения - 296,2 гр. С). Смешивается с водой и SO3 во всех соотношениях. Если молярное отношение SO3:H2O < 1, то это водный раствор серной кислоты, если > 1,- раствор SO3 в серной кислоте (олеум).

Серная кислота - наиболее сильная и самая дешевая кислота. Она является одним из важнейших компонентов в производстве многих товаров: минеральных удобрений, химических волокон, красителей, цветных металлов, резинотехнических изделий и пластмасс, всевозможных химикатов и бумажно-целлюлозных изделий, а так же используется в нефтяной промышленности.

О важном месте серной кислоты в мировой экономике говорит тот факт, что за четверть столетия ее производство выросло более чем в три раза и в настоящее время составляет более 200 млн. тонн в год.

Потребление серной кислоты, наряду с потреблением нефти, черных и цветных металлов, является важнейшим индикатором, характеризующим экономическую мощь государства. Неслучайно крупнейшими потребителями серной кислоты являются США и Китай с долями, соответственно, 21% и 19%.

В настоящее время в России насчитываются 37 предприятий химической, нефтехимической и металлургической промышленности, производящих серную кислоту. Суммарная их мощность составляет 11, 67 млн. тонн.

Как показывает статистика, крупнейшими производителями серной кислоты являются предприятия по производству фосфорных удобрений, так как именно для производства такой продукции требуется максимальное количество серной кислоты. Так, например, чтобы получить одну тонну оксида фосфора, необходимо 2,4-3,4 т серной кислоты, а для производства аммиачной селитры - всего 0,75 тонн.

Серная кислота и олеум - чрезвычайно агрессивные вещества, поражают дыхательные пути, кожу, слизистые оболочки, вызывают затруднение дыхания, кашель, нередко-ларингит, трахеит, бронхит и т. д. ПДК аэрозоля серной кислоты в воздухе рабочей зоны 1,0 мг/м3, в атм. воздухе 0,3 мг/м3 (макс. разовая) и 0,1 мг/м3 (среднесуточная). Поражающая концентрация паров серной кислоты 0,008 мг/л (экспозиция 60 мин), смертельная 0,18 мг/л (60 мин). Класс опасности 2. Аэрозоль серной кислоты может образовываться в атмосфере в результате выбросов химических и металлургических производств, содержащих оксиды S, и выпадать в виде кислотных дождей.

Поэтому, учитывая подобные небезопасные свойства, серная кислота нуждается в специальных условиях хранения и транспортировки, а также требует соблюдения мер предосторожности при работе с ней.

1.1 Кислота серная техническая

Стандарт качества - ГОСТ 2184-77

Описание

Серная кислота - бесцветная, непахучая, негорючая, вязко маслянистая жидкость. Кислота растворима в воде, обладает повышенной активностью при взаимодействии с восстанавливающими агентами, органическими материалами, металлами, щелочами, является агрессивной средой для цветных металлов и легких сталей (при концентрации 90%). При нагревании выше 296°C начинает разлагаться на SO3 и воду.

Применение

Техническая серная кислота предназначается для производства удобрений, искусственного волокна, капролактама, двуокиси титана, этилового спирта, анилиновых красителей и целого ряда других производств.

Серную кислоту применяют:

в производстве минеральных удобрений;

как электролит в свинцовых аккумуляторах;

для получения различных минеральных кислот и солей;

в производстве химических волокон, красителей, дымообразующих веществ и взрывчатых веществ;

в нефтяной, металлообрабатывающей, текстильной, кожевенной и др. отраслях промышленности;

в пищевой промышленности - зарегистрирована в качестве пищевой добавки E513 (эмульгатор);

в промышленном органическом синтезе в реакциях: дегидратации (получение диэтилового эфира, сложных эфиров);

гидратации (этанол из этилена);

сульфирования (синтетические моющие средства и промежуточные продукты в производстве красителей);

алкилирования (получение изооктана, полиэтиленгликоля, капролактама) и др.

Химически чистая кислота применяется для производства продукции специальной и тонкой химии.

Особо чистая кислота применяется для производства высокотехнологичных продуктов и аналитических материалов.

Аккумуляторная кислота применяется для производства электролита в свинцовых аккумуляторных батареях.

Марка К применяется для производства продукции промышленной и специальной химии.

Упаковка

Химически чистую кислоту упаковывают в кварцевые или стеклянные ёмкости в зависимости от марки кислоты.

Транспортировка

Техническую серную кислоту 1-го и 2-го сортов, башенную и регенерированную кислоты транспортируют в железнодорожных сернокислотных цистернах, а также в стальных контейнерах, стальных бочках по ГОСТ 6247 или поставляют потребителю перекачкой по кислотопроводу из стали марки Ст3 по ГОСТ 380.

В качестве транспортной тары особо чистой кислоты используют обрешётки из полимерных материалов.

Аккумуляторную кислоту транспортируют в ж/д цистернах, предназначенных для H2SO4, а также в стеклянных бутылках. Допускается перевозка автотранспортом.

Марка К транспортируется в цистернах из кислостойкой стали СтЗ с установкой фторопластовой прокладки или другого коррозиестойкого материала по отношению к кислоте.

Технические характеристики

Серная кислота должна быть изготовлена в соответствии с требованиями настоящего стандарта по технологическому регламенту, утвержденному в установленном порядке.

По физико-химическим показателям серная кислота должна соответствовать нормам, указанным в таблице:

Безопасность

Серная кислота пожаро- и взрывоопасна. При соприкосновении с водой происходит бурная реакция с большим выделением тепла, паров и газов.

Кислота токсична. По степени воздействия на организм человека относится к веществам второго класса опасности по ГОСТ 12.1.007-76.

Предельно допустимая концентрация паров в воздухе рабочей зоны производственных помещений 1 мг/м3.

Работающие с кислотой люди должны быть обеспечены специальной одеждой и обувью, а так же средствами индивидуальной защиты.

.2 Кислота серная реактивная

Применение

Значительные объёмы серной кислоты расходуются на производство фосфорной кислоты из природных фосфатов. В дальнейшем полученная фосфорная кислота расходуется на производство удобрений и моющих средств (например, тринатрийфосфат);

для улавливания аммиака из отходящих газов коксохимических производств с целью получения сульфата аммония, используемого в качестве удобрения;

для производства сульфата алюминия - исходного соединения для получения коагулянтов для очистки питьевой и промышленной воды - по реакции серной кислоты с природным бокситом;

при промышленном получении взрычатых веществ - как компонент нитрующих смесей;

в промышленном органическом синтезе как дегидратирующий агент при получении диэтилового эфира, в реакциях этерификации и прочих процессах;

в реакциях сульфирования органических соединений, используемых в дальнейшем в качестве фармацевтических препаратов, исходных соединений для получения синтетических красителей и прочих органических интермедиатов;

как катализатор в синтетическом и индустриальном органическом синтезе, в том числе в реакциях алкилирования, например, получения изооктана из изобутилена и изобутана, а также превращении циклогексаноноксима в капролактам;

в нефтехимической промышленности для очистки масел;

как электролит в свинцовых аккумуляторах;

как осушающий агент для газов в промышленности и в лабораторных условиях;

в металлообработке для очистки металлических поверхностей от оксидов, а также в процессах электролиза.

Технические характеристики

2. Производство серной кислоты

Серную кислоту в промышленности производят двумя способами: контактным и нитрозным.

.1 Контактный способ производства серной кислоты

Серную кислоту контактным способом производят в больших количествах на сернокислотных заводах.

Сырьё, используемое для производства серной кислоты:

·        Самородная сера S

·        Пирит (серный колчедан) FeS2

·        Сероводород H2S

·        Сульфиды цветных металлов ZnS, Cu2S

Подготовка сырья. Разберём производство серной кислоты из пирита FeS2.

) Измельчение пирита. Перед использованием большие куски пирита измельчают в дробильных машинах. Вы знаете, что при измельчении вещества скорость реакции увеличивается, т.к. увеличивается площадь поверхности соприкосновения реагирующих веществ.

) Очистка пирита. После измельчения пирита, его очищают от примесей (пустой породы и земли) методом флотации. Для этого 1й измельчённый пирит опускают в огромные чаны с водой, перемешивают, пустая порода всплывает наверх, затем пустую породу удаляют.

Химизм производства. Производство серной кислоты из пирита состоит из трёх стадий.

)        Первая стадия - обжиг пирита в печи для обжига в "кипящем слое".

Уравнение реакции первой стадии:

t = 800°C

4FeS2 + 11O2  2Fe2O3 + 8SO2 + Q

Измельчённый очищенный влажный (после флотации) пирит сверху засыпают в печь для обжига в "кипящем слое". Снизу (принцип противотока) пропускают воздух, обогащённый кислородом, для более полного обжига пирита. Температура в печи для обжига достигает 800°С. Пирит раскаляется до красна и находится в "подвешенном состоянии" из-за продуваемого снизу воздуха. Похоже это всё на кипящую жидкость раскалённо-красного цвета.

За счёт выделяющейся теплоты в результате реакции поддерживается температура в печи. Избыточное количество теплоты отводят: по периметру печи проходят трубы с водой, которая нагревается. Горячую воду используют дальше для центрального отопления рядом стоящих помещений.

Образовавшийся оксид железа Fe2O3 (огарок) в производстве серной кислоты не используют. Но его собирают и отправляют на металлургический комбинат, на котором из оксида железа получают металл железо и его сплавы с углеродом - сталь (2% углерода С в сплаве) и чугун (4% углерода С в сплаве).

Таким образом выполняется принцип химического производства - безотходность производства.

Из печи выходит печной газ, состав которого: SO2, O2, пары воды (пирит был влажный!) и мельчайшие частицы огарка (оксида железа). Такой печной газ необходимо очистить от примесей твёрдых частиц огарка и паров воды.

Очистка печного газа от твёрдых частичек огарка проводят в два этапа в циклоне (используется центробежная сила, твёрдые частички огарка ударяются о стенки циклона и ссыпаются вниз) и в электрофильтрах (используется электростатическое притяжение, частицы огарка прилипают к наэлектризованным пластинам электрофильтра, при достаточном накоплении под собственной тяжестью они ссыпаются вниз), для удаления паров воды в печном газе (осушка печного газа) используют серную концентрированную кислоту, которая является очень хорошим осушителем, поскольку поглощает воду.