В. В. Курилкин основы химической технологии и лесопереработки конспект

Вид материала

Конспект

Содержание Товарные сорта серной кислоты Совершенствование сернокислотного производства Производство аммиака

Подобный материал:

• Рабочая программа по дисциплине Ф. 13 «Системный анализ процессов химической технологии», 148.25kb.
• Основные вопросы рабочей программы по химической технологии, 282.59kb.
• Конспект лекций по курсу «Введение в специальность» направление, 941.35kb.
• М. В. Ломоносова Кафедра экономики и организации производства И. А. Назарова Основы, 599.04kb.
• Рабочая программа дисциплины компьютерные моделирующие системы в химической технологии, 239.63kb.
• Аннотации программ дисциплин Аннотация дисциплины, 62.94kb.
• Рабочая программа дисциплины инновационное развитие химической технологии модуль, 388.84kb.
• Московская государственная академия тонкой химической технологии им. М. В. Ломоносова, 319.7kb.
• Рабочая программа дисциплины системный анализ процессов химической технологии направление, 349.07kb.
• Физико-химические основы разделения биазеотропных смесей 05. 17. 04 Технология органических, 285.92kb.

Товарные сорта серной кислоты

Современная промышленность выпускает несколько сортов серной кислоты и олеума, различающихся концентрацией и чистотой (табл. 2). Чтобы уменьшить возможность кристаллизации продуктов при перевозке и хранении, а также в самом производстве, установлены стандарты (ГОСТ 2184-77) на товарные сорта их, концентрации которых отвечают эвтектическим составам с наиболее низкими температурами кристаллизации.

При определении технико-экономических показателей сернокислотного производства расчеты производимой продукции ведутся, обычно, на 100%-ную серную кислоту (моногидрат).

Совершенствование сернокислотного производства

Большие масштабы производства серной кислоты особенно остро ставят проблему его совершенствования. Здесь можно выделить следующие основные направления:

1. Расширение сырьевой базы за счет использования отходящих газов котельных теплоэлектроцентралей и различных производств.
   
2. Повышение единичной мощности установок. Увеличение мощности в два-три раза снижает себестоимость продукции на 25 – 30%.
   
3. Интенсификация процесса обжига сырья путем использования кислорода или воздуха, обогащенного кислородомю Это уменьшает объем газа, проходящего через аппаратуру и повышает ее производительность.
   
4. Повышение давления в процессе, что способствует увеличению интенсивности работы основной аппаратуры.
   
5. Применение новых катализаторов с повышенной активностью и низкой температурой зажигания.
   
6. Повышение концентрации оксида серы (IV) в печном газе, подаваемом на контактирование.
   
7. Внедрение реакторов кипящего слоя на стадиях обжига сырья и контактирования.
   
8. Использование тепловых эффектов химических реакций на всех стадиях производства, в том числе, для выработки энергетического пара.
   

Особое значение для сернокислотного производства имеет создание энерготехнологических схем, в которых комбинируются технологические (получение серной кислоты) и энергетические (выработка электроэнергии) процессы переработки одного и того же сырья. Подобные схемы разработаны для производства серной кислоты из серы. Высокая теплота сгорания серы (10⁴ кДж/кг) делает возможным использование ее в качестве топлива в тепловых машинах, например в газовых турбинах для выработки энергии, направляя отходящие газы, содержащие оксид серы (IV) на производство серной кислоты. Применение энерготехнологических схем в производстве серной кислоты позволяет повысить эффективность использования сырья и существенно интенсифицировать весь цикл производства.


Контрольные вопросы

1. Укажите основные области использования серной кислоты и олеума?
   
2. Почему в настоящее время в качестве серосодержащего сырья используется преимущественно сера, а не колчедан?
   
3. Чем отличаются технологические схемы производства серной кислоты из серы и из колчедана? Дайте объяснение.
   
4. С какой целью печной газ перед контактированием разбавляют воздухом?
   
5. В чем заключается специальная очистка печного газа, полученного обжигом колчедана?
   

ПРОИЗВОДСТВО АММИАКА


Проблема «связанного» азота. Потребности народного хозяйства в соединениях азота.


Соединения азота имеют исключительное значение для различных отраслей промышленности и сельского хозяйства. Их потребляют производства азотной кислоты, разнообразных минеральных удобрений, полимерных материалов, взрывчатых веществ и ракетных топлив, красителей, фармацевтических препаратов

Азот принадлежит к числу достаточно распространенных химических элементов, но его содержание в различных сферах Земли колеблется в широких пределах. Так, если кларк азота (% масс.) для планеты в целом составляет 0,01, для земной коры равен 0,04, то для атмосферы он составляет 75,5. Формы существования азота в земной коре весьма разнообразны. Он входит в состав различных минералов, содержится в каменном угле, нефти и других видах ископаемого топлива. Важнейшее значение имеет азот для жизни на Земле, являясь одним из элементов, входящих в состав белковых структур, без которых невозможно существование живой клетки.

Основным природным источником азота является атмосфера. Масса азота в ней составляет 4·10¹⁵ тонн, что соответствует 8·10⁴ тонн на каждый гектар суши. Однако, газообразный молекулярный азот представляет одно из самых устойчивых химических веществ. Энергия связи в молекуле азота равна 940,5 кДж/моль. В расчете на атом азот обладает одной из самых высоких энтропий, именно поэтому элементарный азот нереакционноспособен. В естественных условиях лишь незначительное количество атмосферного азота переходит в биологически усвояемую форму в результате грозовых разрядов по реакции: N₂ + O₂ = 2NO, или непосредственно фиксируется ограниченными видами растений в форме аминокислот в ходе фотосинтеза, катализируемого ферментами:

N₂(атм)  N(бакт)  N(связан.).

Большинство организмов (высшие растения и животные) усваивают азот в виде его соединений со степенью окисления -3 и не могут использовать азот атмосферы. Тоже относится и к использованию соединений азота в промышленности.

Скорость перевода атмосферного азота в состояние, в котором он может быть усвоен или реализован, в природных процессах весьма мала. В среднем половина необходимого для жизни азота возвращается через атмосферу за 10⁸ лет, тогда как для кислорода этот период составляет 3000 лет, а для углерода всего 100 лет. В то же время, организация современного культурного земледелия связана с непрерывным уносом «усвояемого» азота с посевных площадей, достигающим 88 млн. тонн в год, а это 90% азота, необходимого для питания растений. Поэтому первоочередная задача – непрерывное пополнение запасов азота в почве в усвояемой растениями форме, то есть в виде его соединений. До конца XIX столетия источником подобного «связанного» азота служили естественные удобрения и лишь в незначительной степени природные соли – нитраты натрия и калия, запасы которых в природе весьма ограничены. Увеличение масштабов культурного земледелия и потребностей промышленности в разнообразных соединениях азота потребовали разработки промышленных способов получения этих соединений, то есть способов «связывания» атмосферного азота.