Курсовые химико-технологических процессов

1. Начертить технологическую схему и кратко описать производство серной кислоты из Н₂S.
2. Выполнить расчет и составить таблицу материального баланса процесса окисления SO₂ кислородом воздуха.
3. Рассчитать выход SO₂ по поданному Н₂S, расходные коэффициенты реагентов.

В печи протекает реакция

2Н₂S + 3O₂ = 2SO₂ + 2H₂O + Q

Содержание для выполнения контрольной работы

Введение

Среди минеральных кислот, производимых химической промышленностью, серная кислота по объему производства и потребления занимает первое место. Объясняется это и тем, что она самая дешевая из всех кислот, а также ее свойствами. Серная кислота не дымит, в концентрированном виде не разрушает черные металлы, в то же время является одной из самых сильных кислот, в широком диапазоне температур (от - 40...-20 до 260-336,5 ^оС) находится в жидком состоянии.

1. Теоретическая часть
1.1. Актуальность изучаемой проблемы

В настоящее время большую часть серной кислоты в мире вырабатывают контактным методом. Рост производства серной кислоты контактным методом определяется более высоким тех¬ническим уровнем, обусловлен потребностью в чистой и концент¬рированной кислоте, возможностью автоматизации процесса, а также снижения содержания оксидов серы в выхлопных газах до предельно допустимых концентраций. (ПДК).

1.2. Сырье, полуфабрикаты, вспомогательный материалы

Колчедан рядовой находится в виде пирита, реже - марказита, их плотность 4,9-5,1 и 4,3-4,9 г/см³ соответственно.
Чистый сульфид железа FeS₂ содержит 53,46 масс.% 5 и 46,54 масс.% Fе. Практически содержание серы

1.3. Краткая историческая справка

Серная кислота – один из основных крупнотоннажных продуктов химической промышленности, необходимый для производства минеральных удобрений, диоксида титана, искусственных волокон, взрывчатых веществ, неорганических кислот и множества других химических соединений. 
Мировое производство серной кислоты...

1.4. Параметры, влияющие на процесс

Обжиг колчеданов - довольно сложный процесс. Сложность обусловлена содержанием в исходном сырье большого количества примесей. К ним относятся: оксиды кремния и алюминия, сульфиды мышьяка, селена, теллура и других рассеянных элементов (индия, рения, таллия, сурьмы, писмута и др.), флюорит, карбонаты и сульфаты магния, кальция, сульфиды цветных металлов (меди, цинка и свинца).

1.5. Технологическая схема производства

Колчедан поступает в обжиговую печь, куда подают воздух. Образовавшийся SО₂ - содержащий (сернистый) газ охлаждают в котле-утилизаторе, очищают от пыли в циклоне и сухом электрофильтре и направляют в промывное отделение. Мокрую очистку газа от остатков пыли и вредных для ванадиевых катализаторов примесей ведут в промывных башнях: первой...

1.6. Основной аппарат технологической схемы (реактор)

Печи КС бывают с одним и двумя кипящими слоями. На рис. 1. показана печь с одним кипящим слоем. Она представляет собой стальной корпус, футерованный изнутри огнеупорным кирпичом. В нижней части печи расположена решетка, которая может быть провальной или колпачковой. Колчедан со склада подается по ленточному транспортеру или с помощью элеватора в бункер, откуда через тарельчатый питатель и загрузочную камеру поступает в печь.

2. Технологический расчет
2.1.Материальный баланс 
2.2. Технико-экономические показатели
3. Пути снижения себестоимости готового продукта

В качестве реакторов для обжига колчедана могут применяться печи различной конструкции: механические, пылевидного обжига, кипящего слоя. Печи кипящего слоя отличаются высокой интенсивностью [до 10000 кг/(м²/сут)], обеспечивают более полное выгорание дисульфида железа (массовая доля серы в огарке не превышает 0,5 %), позволяют осуществлять контроль температуры, облегчают процесс утилизации теплоты

4. Повышение качества готового продукта

Продукты окислительного обжига колчедана - обжиговый (печной) газ и огарок, состоящий из оксида железа (III), пустой породы и остатка невыгоревшего дисульфида железа.
Состав обжигового газа зависит от природы сырья, состава и избытка воздуха при его обжиге. В него входят оксид серы (IV), кислород, азот и незначительное количество оксида серы (VI), образовавшегося в результате каталитического действия оксида железа (III).

5. Совершенствование процесса

Большие масштабы производство 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...

Заключение

В данной курсовой работе был рассмотрена химико-технологическая система в производстве серной кислоты обжигом колчедана.
В теоретической части рассмотрена актуальность изучаемой проблемы. Описано сырье, полуфабрикаты, вспомогательные...

Список литературы

Едкий натр NaOH – каустическую соду получают химическим (известковый и ферритный) и электрохимическим способами. Процесс производства NaOH складывается из стадий получения разбавленных растворов NaOH, их концентрирования и плавки.

         При ферритном способе кальцинированную соду спекают с окисью железа и полученный спек (феррит натрия) выщелачивают водой. Спекание соды с окисью железа производят во вращающихся барабанных печах при температуре 1000-1200 ˚С.

         При известковом способе 10-12%-ный раствор Na₂CO₃ обрабатывается известковым молоком или негашеной известью

Na₂CO₃ + Ca(OH)₂ → 2NaOH + CaCO₃

Na₂CO₃ + CaO + H₂O → 2NaOH + CaCO₃

         Образование едкого натра зависит от концентрации реагирующих компонентов и температуры. С увеличением концентрации соды в растворе степень превращения ее в едкий натр понижается, что связанно с совместной растворимостью  CaCO₃ и Ca(OH)₂, но лучше ввести её при 100˚С, так как при повышенной температуре возрастают скорость реакции и скорость осаждения CaCO₃.

         Более совершенным способом получения едкого натра является электролиз раствора поваренной соли.

         Едкий натр применяется в больших количествах для очистки нефтепродуктов, в бумажной и текстильной промышленности (производство искусственного шелка), при производстве мыла и искусственных волокон, для изготовления полупроводников, глинозема, фенола, органических красителей.

Производство описывается следующей реакцией:

С₆Н₅СН₂СН₃  → С₆Н₅СН=СН₂ + Н₂ – 124 кДж/моль.          (1)

Катализаторами процесса служат многокомпонентные системы на ос­нове оксидов цинка или железа. Еще недавно основным катализато­ром дегидрирования этилбензола был стирол-контакт (8 % ZnO, 5 % CaO, 3 % K₂CrO₄, 5 % K₂ СO₃, 2 % KOH). В последнее время применяют в основном железооксидные катализаторы. Катализатор К-22 имеет состав, % масс.: Fe₂O₃ – 55–80; Cr₂O₃ – 2–2,5; K₂CO₃ – 15–35. Катализатор К-24 содержит компоненты, % масс.: Fe₂O₃ – 66–70;  Cr₂O₃ – 7–8; K₂CO₃ – 19–20; ZnO – 2,4–3,0; К₂SiO₃ – 2,0–2,6. Значительное содержание K₂СO₃ в  каталитической си­стеме связано с тем, что это вещество способствует дополнительной само­регенерации катализатора за счет конверсии углеродных от­ложений водяным паром. Катализатор К-24 может работать непрерывно в течение двух меся­цев, после чего его регенерируют путем выжигания коксовых отложений воздухом. Общий срок работы катализатора без замены составляет 2 года. Дегидрирование этилбензола протекает с образованием ряда побочных про­дуктов, из которых в наибольших количествах получают бензол и толуол, а также метан и этан. Их образо­вание происходит в результате частичного гид­рокрекинга этилбензола по реакциям:

С₆Н₅СН₂СН₃ + Н₂ = С₆Н₆ + С₂Н₆; (2)

  С₆Н₅СН₂СН₃ + Н₂ = С₆Н₅СН₃ +СН₄ . (3) 

Этилбензол дегидрируют в адиабатическом или трубчатом реакторе с введением в него перегретого до 700–750 ^оС водяного пара, который позво­ляет снижать парциальное давление этилбензола, что благоприятно влияет на смещение равновесия в сторону протекания прямой реакции. Пар играет так­же роль теплоносителя и тормозит побочные реакции. Соотношение этил­бензол : пар = 1:15 (мольное).

Для предотвращения реакций полимеризации процесс ведут при разре­жении 0,4 кПа (при этом температура кипения стирола равна 54 ^оС). В сис­тему также вводят ингибитор полимеризации (гидрохинон). Выход стирола при этом равен 90 %.

Энергия активации реакции синтеза стирола составляет 152 кДж/моль. По этой причине скорость реакции в большой степени зависит от температу­ры. Лимитирующей стадией процесса является реакция разложения этилбензола. Таким образом, процесс протекает в кинетической области.

Поскольку реакция идет с поглощением тепла, то ее протеканию спо­собствует повышение температуры процесса. Чем ниже давление в системе, тем ниже требуется температура в реакторе. Для катализатора К-22 опти­маль­ная температура равна 600 ^оС при атмосферном давлении. При данных условиях парциальное давление стирола составляет 10 кПа. Водяной пар, вводимый в процесс для поддержания низкого парциального давления этил­бензола, подают при соотношении к этилбензолу 2,5:1.

1. Начертить технологическую схему и кратко описать производство мочевины (карбамида).
2. Выполнить расчет и составить таблицу материального баланса.
3. Рассчитать: конверсию СО₂ выход мочевины на поданный NH₃, расходные коэффициенты реагентов.

В реакторе протекают реакции:

1) 2NH₃ + CO₂ = NH₂CO₂NH₄ + Q1

2) NH₂CO₂NH₄ = (NH₂)₂CO + H2O – Q2

Итого 2NH₃ + CO₂ = (NH₂)₂CO + H2O

Содержание для выполнения контрольной работы

Введение
1. Теоретическая часть
1.1. Актуальность изучаемой проблемы
1.2. Сырье, полуфабрикаты, вспомогательный материалы
1.3. Краткая историческая справка
1.4. Параметры, влияющие на процесс 
1.5. Технологическая схема производства 
1.6. Основной аппарат технологической схемы (реактор)
2. Технологический расчет
2.1.Материальный баланс 
2.2. Технико-экономические показатели
3. Пути снижения себестоимости готового продукта
4. Повышение качества готового продукта
5. Совершенствование процесса 
Заключение
Список литературы

1. Начертить технологическую схему и кратко описать процесс термического крекинга (пиролиза) природного газа.
2. Выполнить расчет и составить таблицу материального баланса процесса пиролиза.
3. Рассчитать выход С₂H₂ по поданному СH₄, расходные коэффициенты СH₄.

В реакторе протекают реакции:
2CH₄ = С₂H₂ + 3H₂ – Q1
C₂H₆ = С₂H₄ + H₂ – Q2
C₃H₈ = С₃H₆ + H₂ – Q3

Содержание для выполнения контрольной работы

Введение
1. Теоретическая часть
1.1. Актуальность изучаемой проблемы
1.2. Сырье, полуфабрикаты, вспомогательный материалы
1.3. Краткая историческая справка
1.4. Параметры, влияющие на процесс 
1.5. Технологическая схема производства 
1.6. Основной аппарат технологической схемы (реактор)
2. Технологический расчет
2.1.Материальный баланс 
2.2. Технико-экономические показатели
3. Пути снижения себестоимости готового продукта
4. Повышение качества готового продукта
5. Совершенствование процесса 
Заключение
Список литературы

1. Начертить технологическую схему и кратко описать производство аммиачной селитры.
2. Выполнить расчет и составить таблицу материального баланса.
3. Рассчитать: выход готового продукта по поданному NH₃, расходные коэффициенты реагентов.

В реакторе протекают реакция
1) HNO₃ + NH₃ = NH₄NO₃ + Q

Содержание для выполнения контрольной работы

Введение
1. Теоретическая часть
1.1. Актуальность изучаемой проблемы
1.2. Сырье, полуфабрикаты, вспомогательный материалы
1.3. Краткая историческая справка
1.4. Параметры, влияющие на процесс 
1.5. Технологическая схема производства 
1.6. Основной аппарат технологической схемы (реактор)
2. Технологический расчет
2.1.Материальный баланс 
2.2. Технико-экономические показатели
3. Пути снижения себестоимости готового продукта
4. Повышение качества готового продукта
5. Совершенствование процесса 
Заключение
Список литературы

1. Начертить технологическую схему и кратко описать производство синтеза метилового спирта (метанола).
2. Выполнить расчет и составить таблицу материального баланса.
3. Рассчитать: общую избирательную конверсию СO₂ и Н₂ выход CH₃OH по поданному H₂, расходные коэффициенты реагентов.

В реакторе протекают реакция
1) СО + 2H₂ = СН₃OH + Q1- основная
2) 2СН₃OH = (CH₃)₂О + H₂О – Q2 – побочная

Содержание для выполнения контрольной работы

Введение
1. Теоретическая часть
1.1. Актуальность изучаемой проблемы
1.2. Сырье, полуфабрикаты, вспомогательный материалы
1.3. Краткая историческая справка
1.4. Параметры, влияющие на процесс 
1.5. Технологическая схема производства 
1.6. Основной аппарат технологической схемы (реактор)
2. Технологический расчет
2.1.Материальный баланс 
2.2. Технико-экономические показатели
3. Пути снижения себестоимости готового продукта
4. Повышение качества готового продукта
5. Совершенствование процесса 
Заключение

1. Начертить технологическую схему и кратко описать производство синтеза этилового спирта сернокислотной гидратацией этилена.
2. Выполнить расчет и составить таблицу материального баланса.
3. Рассчитать: общую избирательную конверсию С₂Н₄ выход C₂H₅OH по поданному С₂H₄, расходные коэффициенты реагентов.

В реакторе протекают реакция
1) С₂H₄ + H₂SO₄ = С₂Н₅OSO₃H + Q1
2) 2С₂H₄ + H₂SO₄ = (С₂Н₅O)₂SO₂ + Q2
3) С₂Н₅OSO₃H + H₂O = C₂H₅OH + H₂SO₄ – Q3
4) (С₂Н₅O)₂SO₂ + 2H₂O = 2C₂H₅OH + H₂SO₄ – Q4
Итого
1) С₂H₄ + H₂О = C₂H₅OH – основная
2) 2C₂H₅OH = (С₂Н₅O)₂O + H₂О – побочная

Содержание для выполнения контрольной работы

Введение
1. Теоретическая часть
1.1. Актуальность изучаемой проблемы
1.2. Сырье, полуфабрикаты, вспомогательный материалы
1.3. Краткая историческая справка
1.4. Параметры, влияющие на процесс 
1.5. Технологическая схема производства 
1.6. Основной аппарат технологической схемы (реактор)
2. Технологический расчет
2.1.Материальный баланс 
2.2. Технико-экономические показатели
3. Пути снижения себестоимости готового продукта
4. Повышение качества готового продукта
5. Совершенствование процесса 
Заключение
Список литературы

1. Начертить технологическую схему и кратко описать производство ацетилена из карбида кальция
2. Выполнить расчет и составить таблицу материального баланса генератора
3. Рассчитать: конверсию СaC₂ выход C₂H₂ по поданному СaC₂, расходные коэффициенты реагентов.

В генераторе протекают реакция

СaC₂ + 2H₂O = С₂Н₂ + Сa(OH)₂ +Q

Содержание для выполнения контрольной работы

Введение

В послевоенные годы произошло существенное изменение сырьевой базы химической промышленности. Если ранее основным поставщиком сырья для органических синтезов являлись коксохимическая промышленность и сельское хозяйство, то в настоящее время ведущую роль играют неисчерпаемые и более дешевые ресурсы нефти и природного газа. На основе переработки простейших углеводородов нефти и природного газа современная промышленность органического синтеза способна производить полимерные материалы, азотные удобрения, химические средства защиты растений, моющие средства и другие химикаты, количественным выпуском которых определяется уровень индустриализации любого промышленно развитого государства...

1. Теоретическая часть
1.1. Актуальность изучаемой проблемы

Среди многочисленных газообразных углеводородов ацетилену принадлежит особое место. Практическое применение и использование ацетилена исключительно велико и многообразно. Так как ацетилен-соединение ненасыщенное, то его молекулы легко вступают в самые различные химические реакции и получаемые при этом многочисленные производные дают начало большому количеству важных для народного хозяйства веществ. В настоящее время ацетилен получают из карбида кальция и углеводородного сырья...

1.2. Сырье, полуфабрикаты, вспомогательный материалы

Несмотря на высокий уровень технологического оформления используемых промышленных процессов производства ацетилена, во многих странах появляются все новые предложения по совершенствованию оборудования и технологии, что свидетельствует о большом интересе к этой проблеме. Освоение новых способов позволило накопить огромный опыт безопасной работы со взрывоопасными газами, что само по себе явилось большим стимулом для развития химической промышленности. Однако производство карбида кальция и в настоящее время не утрачивает своего значения...

1.3. Краткая историческая справка

Первые попытки получения карбида кальция сплавлением обожженной извести и угля в электрической дуге были сделаны еще в 1839 г., однако лишь в 1892 г. Муассан (Франция) и Вильсон (Канада) предложили конструкцию электродуговой печи, пригодной для промышленного использования. Сначала во Франции и Канаде в 1896 г., а вскоре и в других странах этот способ получил широкое распространение...

1.4. Параметры, влияющие на процесс

Теоретически при полном разложении 1 кг химически чистого карбида кальция при 20°С и 760 мм рт. ст. образуется 347 л сухого ацетилена или 380,9 л ацетилена, насыщенного парами воды. Однако практически выход ацетилена всегда ниже теоретического, так как  в техническом карбиде кальция содержится в среднем лишь 70% СаС₂; обычными примесями являются СаО (24,%), свободный углерод, сернистые соединения кальция и алюминия, фосфористый кальций, железо-кремниевые сплавы (ферросилид), окись железа, алюминия, кремния и др...

1.5. Технологическая схема производства

В «сухом» генераторе карбид кальция через секторный питатель и горизонтальный шнек непрерывно поступает на верхнюю полку генератора, куда разбрызгивающими устройствами подается ода. Карбид кальция взаимодействует с водой на полках генератора; одни из них имеют отверстия в центральной части и периферии (попеременно через одну полку). При полном числе полок (10 штук) достигается почти полное разложение карбида (93%-ное). Сухая известь выводится из генератора через конусную часть и попадает в нижний цилиндр. Чтобы предотвратить «зависание» извести, конусная часть снабжена механическими ворошителями.

1.6. Основной аппарат технологической схемы (реактор)

Аппараты, в которых производится разложение карбида кальция водой, называют ацетиленовыми генераторами. Производительность их может быть очень различной - от 0,3 до 2000 м³/ч и более ацетилена. Передвижные генераторы, очень удобные для обучения ацетилена непосредственно на месте производства сварочных работ, имеют производительность до 3 м³/ч ацетилена; недвижные аппараты большей производительности используются сравнительно редко...

2. Технологический расчет
2.1.Материальный баланс 
2.2. Технико-экономические показатели
3. Пути снижения себестоимости готового продукта

В производстве ацетилена из карбида кальция можно снизить себестоимость, за счет следующих мероприятий:
- возможно использование тех схемы с использованием высокого давления
- реакция получения ацетилена протекает с поглощением теплоты, поэтому температуру необходимо увеличить до 130°С (максимальная растворимость карбида в воде).

4. Повышение качества готового продукта

Примеси могут вызвать загрязнение получаемых из ацетилена продуктов и отравление применяемых катализаторов, поэтому очистка ацетилена от примесей особенно важна, он направляется на химическую переработку.

5. Совершенствование процесса

Основным направлением в развитии производства карбида кальция является создание крупных карбидных заводов. В 1954 г. в СССР были введены в эксплуатацию механизированные пересыпные шахтные печи для обжига известняка производительностью 100-130 т обожженной извести в сутки

Заключение

 В данной курсовой работе был рассмотрена химико-технологическая система в производстве ацетилена карбидным способом.
В теоретической части рассмотрена актуальность изучаемой проблемы. Описано сырье, полуфабрикаты, вспомогательные материалы, а также параметры, влияющие на процесс

 Cписок литературы