Реферат: Серная кислота

     Химическое производство представляет собой сложнуюхимико-технологическую систему (ХТС), сложность которой определяется какналичием большого количества связей, элементов и подсистем, так и разнообразиемрешаемых задач. Основной целью химического производства является получениехимического (целевого) продукта заданного качества при минимальных затратах ивозможно меньшим количестве отходов. Для анализа ХТС и возможности ихоптимизации необходима модель процесса, отражающая, в первую очередь, связимежду элементами и их взаимное влияние друг на друга. Основой такой моделислужит баланс масс в системе.

     Расчет материального баланса является основным этапом впроектной работе инженеров химиков-технологов. На основе материальных балансовопределяется целый ряд важнейших техно-экономических показателей ихарактеристик основных аппаратов. Из данных материальных балансов определяют:расход сырья и вспомогательных материалов для обеспечения заданнойпроизводительности; тепловой баланс и, соответственно, расход энергии итеплообменную аппаратуру; экономический баланс производства, себестоимостьпродукции и, следовательно, рентабельность производства. Материальный баланспозволяет оценить степень совершенства производства (комплексностьиспользования сырья, номенклатуру и количество отходов), а такжепроанализировать причины потерь. При расчете баланса задаются величиноймеханических потерь, которая, как правило, не должна превышать 5%. Эти потериопределяются не столько несовершенством технологии или дефектами оборудования,сколько культурой производства в целом.

   Технология сернойкислоты.

 

     Среди минеральных кислот, производимых химическойпромышленностью, серная кислота по объему производства и потребления занимаетпервое место. Объясняется это и тем, что она самая дешевая из всех кислот, атакже ее свойствами. Серная кислота не дымит, в концентрированном виде неразрушает 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 вжидком состоянии.

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

     Серная кислота может существовать как самостоятельноехимическое соединение H2SO4, атакже в виде соединений с водой

H2SO4*2H2O, H2SO4*H2O, H2SO4 *4H2O и стриоксидом серы H2SO4 *SO3, H2SO4*2SO3.

     В технике серной кислотойназывают и безводную H2SO4 и ееводные растворы (по сути дела, это смесь H2O, H2SO4  исоединений H2SO4*nH2O), и растворы триоксида серы вбезводной H2SO4 – олеум (смесь H2SO4 и соединений H2SO4*nSO3)

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

     Безводная 100%-ная серная кислота имеет сравнительновысокую температуру кристаллизации 10,7ºC. Чтобы уменьшить возможностьзамерзания товарного продукта при перевозке и хранении, концентрациютехнической серной кислоты выбирают такой, чтобы она имела достаточно низкуютемпературу кристаллизации. Промышленность выпускает три вида товарной сернойкислоты (башенная кислота, контактная кислота и олеум).

          Рассмотренные свойства серной кислоты необходимоучитывать как при выборе технологического режима процесса, так и при проектированииотдельных аппаратов, трубопроводов и т. д. Например, при размещении цеха наоткрытой площадке необходимо предусмотреть теплоизоляцию трубопроводов, покоторым циркулируют растворы серной кислоты, имеющие достаточно высокиетемпературы кристаллизации. Учет диаграммы фазового равновесия паров и жидкостипозволяет правильно выбрать условия проведения стадии абсорбции триоксида серы,обеспечивающие высокую степень абсорбции и предупреждающие побочные явления,такие, например, как образование сернокислотного тумана.

         Сырье для сернойкислоты и методы ее  получения.

     Исходными реагентами для получения серной кислоты могутбыть элементная сера и серосодержащие соединения, из которых можно получитьлибо серу, либо диоксид серы

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

     В то же время отходящие газы – наиболее дешевое сырье,низки оптовые цены и на колчедан, наиболее же дорогостоящим сырьем являетсясеры. Следовательно, для того чтобы производство серной кислоты из серы былоэкономически целесообразно, должна быть разработана схема, в которой стоимостьее переработки будет существенно ниже стоимости переработки колчедана  илиотходящих газов.

      Получение серной кислоты включает несколько этапов.Первым этапом является получение диоксида серы окислением (обжигом) серосодержащегосырья (необходимость в этой стадии отпадает при использовании в качестве сырьяотходящих газов, так как в этом случае обжиг сульфидов является одной из стадийдругих технологических процессов). Следующий этап – превращение оксида серы (IV) в оксид серы (VI). Этотокислительный процесс характеризуется очень высоким значением энергииактивации, для понижения которой необходимо, как правило применениекатализаторов. В зависимости от того, как осуществляется процесс окисления SO2 в SO3, различают два основныхметода получения серной кислоты.

     Вконтактном методе получения серной кислотыпроцесс окисления SO2 в SO3проводят на твердых катализаторах.

     Триоксид серы переводят в серную кислоту на последнейстадии процесса – абсорбции триоксида серы, которую упрощенно можно представитьуравнением реакции:

                     SO3 + H2OàH2SO4

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

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

                      SO2 + N2O3 + H2O à H2SO4 + 2NO

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

При подготовке данной работы были использованы материалы ссайта www.studentu.ru

еще рефераты
Еще работы по биологии и химии