Исследование механизма и кинетики процесса окисления диоксида серы в триоксид серы для производства серной кислоты
Цена за работу 2000р
Цель дипломной работы заключается в исследовании механизма и кинетики процесса окисления диоксида серы в триоксид серы для производства серной кислоты.
В работе изложена история технологии серной кислоты контактным методом. Исследован механизм и кинетика процесса каталитического окисления диоксида серы в триоксид серы на различных катализаторах. Изучены статьи и материалы разных авторов по технологии производства серной кислоты. Проанализированы уравнения, описывающие кинетику окисления SO2. Выполнены экспериментальные исследования реакции окисления диоксида серы в триоксид серы на ванадиевом катализаторе.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1 Основы производства серной кислоты
1.2 Окисление диоксида серы
2 ПАТЕНТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
3 ОБОБЩЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ
3.1 Обоснование объекта исследования
3.2 Обзор уравнений реакции окисления SO2 на ванадиевых катализаторах
3.3 Описание установки и методика проведения эксперимента
3.4 Обработка экспериментальных данных
3.5 Обсуждение результатов
4 МЕТРОЛОГИЧЕСКАЯ ПРОРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТА
4.1 Цели и задачи работы
4.2 Приборы и средства измерения, применяемые в работе
4.3 Спецификация приборов и средств автоматизации
4.4 Методика определения оценки результата и погрешности измерений
4.5 Акт метрологической проработки
5 БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ РАБОТЫ
5.1 Характеристика объекта
5.2 Характеристика веществ, применяемых на объекте
5.3 Категорирование помещения по взрывопожароопасности
5.4 Перечень опасных и вредных факторов, присущих объекту
5.5 Разработка защитных мероприятий
5.6 Расчет освещения объекта
5.7 Шум и вибрации
5.8 Метеоусловия на рабочем месте
5.9 Экологичность объекта
6 ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАБОТЫ
6.1 Цель дипломной работы
6.2 Определение затрат на проведение эксперимента
6.3 Смета затрат на проведение исследований
6.4 Выводы по экономической части
6.5 Составление сетевого графика
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ВВЕДЕНИЕ
Одним из важнейших химических продуктов в химической отрасли промышленности является серная кислота. По объему выпускаемой серной кислоты судят не только о состоянии химической промышленности, но и оборонной мощи в стране.
Производство серной кислоты отличается от других химических производств особо большой величиной материалоемкости оборудования. Наиболее материалоемкими аппаратами являются контактные аппараты и абсорберы.
Известно, что в последние годы на нашей кафедре разработаны принципиально новые высокоэффективные и компактные аппараты для абсорбции газов, как для стадии осушки газов, так и для стадии абсорбции SO3. Материалоемкость абсорберов уменьшилась до 10 раз. В частности внедрение вихревых абсорберов в производстве серной кислоты в г. Кингисеппе на предприятии «ПГ Фосфорит» показало, что материалоемкость абсорберов уменьшилась до 50 тонн, включая аппараты улова тумана серной кислоты. Причем масса самого непосредственно абсорбера сократилась до 50 раз и составила всего 11 тонн.
Разработанное научно-техническое достижение оказалось лучшим из числа известных в отечественной и зарубежной практике.
Следует отметить, что вторым по материалоемкости является контактный аппарат, предназначенный для окисления диоксида серы в триоксид серы.
Данный аппарат является самым дорогим аппаратом в производстве серной кислоты. Его диаметр достигает 13,5 м, а высота 27 м.
Масса только катализатора внутри аппарата достигает 300 т. Прежде чем разрабатывать принципиально новый контактный аппарат, нужно раскрыть закономерности механизма и кинетики процесса окисления диоксида серы в триоксид и разработать на этой основе дальнейшие пути интенсификации процесса, дальнейшие пути совершенствования формы и состава катализатора и только потом - пути дальнейшего совершенствования конструкции контактного аппарата.
Катализатору предъявляется следующие важнейшие требования:
- эффективность;
- надежность;
- минимальная стоимость.
Передо мной поставлена задача изучить действующую современную технологию производства серной кислоты; раскрыть закономерности процесса каталитического окисления диоксида серы в триоксид (изучить статику, механизм и кинетику процесса окисления диоксида серы); провести экспериментальные исследования на ванадиевом катализаторе и обобщить экспериментальные данные большого числа ученых в данной области.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Исследования механизма и кинетических закономерностей процесса каталитического окисления диоксида серы в триоксид серы позволяют сделать следующие выводы:
1. Анализ литературных данных показал, что практически все известные ученые не пришли к единому выводу о механизме процесса, а полученные ими уравнения скорости процесса не согласуются с экспериментальными данными. До сих пор нет единого мнения ученых о том, в какой области протекает процесс – в диффузионной или кинетической.
2. Высокой эффективностью каталитического окисления SO2 в SO3 обладают простые оксиды железа, применение которых во много раз улучшит экономические показатели производства серной кислоты.
3. Выполненное нами экспериментальное исследование и обобщение экспериментальных данных большого числа ученых в данной области позволяет утверждать, что процесс преимущественно протекает в диффузионной области. Скорость газового потока существенно влияет на эффективность катализатора. Уравнение скорости процесса может быть представлено в виде уравнения массоотдачи в газовой фазе с быстрой химической реакцией на границе раздела фаз.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1 Амелин А.Г. Технология серной кислоты / А.Г. Амелин. - М.: Химия, 1983. - 360с.
2 Васильев Б.Т. Технология серной кислоты / Б.Т. Васильев. - М.: Химия, 1985. - 384с.
3 Шварцштейн В.В. Получение сернистого газа из элементарной серы / В.В. Шварцштейн, Г.А. Кузьмин. - М.: Химия, 1972. - 241с.
4 Справочник сернокислотчика / под ред. К.М. Малина. - М.: Химия, 1971. - 487с.
5 Карапетьянц М.Х. Введение в теорию химических процессов / М.Х. Карапетьянц. - М: Высшая школа, 1970. - 288с.
6 Буянов Р.А. Общая химическая технология / Р.Я. Буянов. - Новосибирск: Наука, 1982. - 223с.
7 Боресков Г.К. Катализ в производстве серной кислоты / Г.К. Боресков. - М.: Госхимиздат, 1954. - 175с.
8 Боресков Г.К. Исследование кинетики окисления двуокиси серы на ванадиевых катализаторах / Г.К. Боресков, Р.А. Буянов, А.А. Иванов // Кинетика и катализ. - 1953. - Вып. 8. - 153с.
9 Иоффе И.И. Инженерная химия гетерогенного катализа / И.И. Иоффе, Л.М. Иисьмен. - М.: Химия, 1972. - 452с.
10 Бенсон С. Основы химической кинетики / С. Бенсон: пер. с англ. - М.: Мир, 1964. - 603с.
11 Технология катализаторов / И.П. Мухленов [и др.]. - Л.: Химия, 1979. - 328с.
12 Илларионов В.В. Ванадиевые катализаторы для контактного производства серной кислоты / В.В. Илларионов, Е.В. Гербург. - М.: Госхимиздат, 1963. - 453с.
13 Об изменениях активности катализаторов в процессе эксплуатации / А.А.Самахов [и др.]. - Новосибирск.: Наука, 1976. - 108с.
14 Патент № 1828636 РФ, МПК C01B17/76. Способ получения триоксида серы и реактор для его осуществления / В.Н. Новожилов; заявитель и патентообладатель В.Н. Новожилов; заявлено 1988.12.06; опубликовано 2003.09.20.
15 Слинько М.Г. К истории производства серной кислоты контактным способом в России // Катализ в промышленности. - 2003. - Вып. 5. - 75с.
16 Руководство к практическим занятиям по технологии неорганических веществ: учебное пособие для вузов / под ред. проф. М.Е. Позина. - 4-е изд., перераб. и доп. - Л.: Химия, 1980. - 368с.
17 ГОСТ 8.207 - 76. Государственная система обеспечения единства измерений. Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений. Основные положения - Введ. 1977.01.01. - - М.: Изд-во стандартов, 1976. - 13с.
18 Лазарев А.А. Вредные вещества в промышленности / А.А.Лазарев. - М.: Химия, 1977. - 608с.
19 Ведяник В.И. Взрывозащита технологического оборудования / В.И. Ведяник. - Киев: Техника, 1979. - 102с.
20 Боратов А.Н. Пожаро - и взрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения / А.Н. Боратов, А.Я. Коральченко. - М.: Химия, 1990. - 496с.
21 Справочник по технологической безопасности / под ред. П.А. Долина. - М.: Энергоиздат, 1982. - 800с.
22 Рысин С.А. Вентиляционные установки машиностроительных заводов / C.А. Рысин. - М.: Машиностроение, 1964. - 704с.
23 СанПин 22.04.05.-91. Нормы проектирования отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха: утвержден постановлением Госстроя СССР от 25,11,91: Введ. в действие с 03.05.92. - М.: Минстрой России, ГПУПП, 1994. - 66с.
24 ПУЭ-96. Правила устройства электроустановок: утвержден постановлением Госстроя СССР от 12.10.96. - Введ. в действие с 28.12.97. - М.: Минстрой России, ГПУПП, 1996. - 35с.
25 Долин П.А. Основы технологической безопасности в электроустановках / А.П. Долин. - М.: Энергия, 1986. - 408с.
26 ГОСТ 12.1.018 - 93. Пожарная безопасность. Электростатическая искробезопасность. Общие требования. - Введ. В действие с 1987. - М.: Изд-во стандартов, 1986. - 47с.
27 СН 305-77. Инструкция по проектированию и устройству молниезащиты зданий и сооружений: утвержден постановлением Госстроя СССР от 15.05.77. - Введ. в действие с 26.03.78. - М.: Стройиздат, 1978. - 48с.
28 Макаров С.А. Охрана труда в химической промышленности / С.А. Макаров. - М.: Химия, 1977. - 568с.
29 СНиП 23-05-95. Нормы проектирования естественного и искусственного освещения: утвержден постановлением Госстроя СССР от 28.11.95. - Введ. в действие с 26.06.96. – М.: Минстрой России, ГПУПП, 1995. - 35с.
30 Справочник для проектирования электроосвещения / под ред. Г.М. Кнорринга - Л.: Энергия, 1968. - 392с.
31 ГОСТ 12.1.003 - 88. Санитарные нормы допустимых уровней шума на рабочих местах. - Введ. в действие с 1988. - М.: Издательство стандартов, 1988. – 8с.
32 Злобинский Б.М. Производственная санитария / Б.М. Злобинский. - М.: Металлургия, 1969. - 688с.
33 Экономическое обоснование научно-исследовательских работ: методические указания для технико-экономических расчетов / сост. Г.Р. Стрекалова, О.В. Газизова, Г.И. Рахимова; Казан. гос. технол. ун-т. - Казань, 2004. - 36с.