Определение путей модернизации стадии окисления установки производства серной кислоты на ООО "ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез"

Введение………………………………………………………………………. 6
1 Анализ известных в промышленности, научно-технической и патентной литературе технологий……………………………………..
8
2 Обоснование необходимости производства серной кислоты. Обоснование объема производства и его типа. Обоснование и выбор географической точки строительства с точки зрения привязки технологии, сырьевых, энергетических и кадровых ресурсов, а также экологической нагрузки на окружающую природную среду………………………………………………………..




22
3 Термодинамический и кинетический анализы и физико-химическая оптимизация основного химико-технологического процесса ……….
33
4 Материальный и энергетический балансы отделения (цеха) на часовую производительность………………………………………….
43
5 Математическое моделирование процесса на основе результатов теоретического анализа и промышленного эксперимента, оптимизация технологического режима………………………………

47
6 Расчет основного аппарата с использованием ЭВМ. Выявление резервов увеличения производительности аппарата и интенсификации процесса……………………………………………...

52
7 Выбор, обоснование и расчет вспомогательных аппаратов, определение их количества…………………………………………….
61
8 Обоснование, описание и технико-экономическая оценка введенного в проект улучшения……………………………………...
64
9 Анализ экологической безопасности проектируемого производства……...............................................................................
73
10 Описание технологической схемы с рекомендациями параметров контроля и регулирования основного процесса………………………
76
11 Безопасность жизнедеятельности. Характеристика веществ с точки зрения токсичности и взрыво- и пожароопасности. Мероприятия по технике безопасности при эксплуатации, пуске и остановке аппаратов………………………………………………………………..


80
Заключение…………………………………………………………………… 90
Список использованной литературы………………………………………. 91

Весь текст будет доступен после покупки

Серная кислота - важнейший продукт основой химической промышленности. Среди минеральных кислот, производимых химической промышленностью, серная кислота по объему производства и потребления занимает первое место. Объясняется это двумя причинами: ее дешевизной по сравнению со всеми другими кислотами, и ее свойствами.
Серную кислоту применяют в различных отраслях народного хозяйства, поскольку она обладает комплексом особых свойств, облегчающих ее технологическое использование.
Серная кислота не дымит, в концентрированном виде не корродирует черные металлы, способна образовывать многочисленные устойчивые соли и является дешевым сырьем для различных производств.
Крупнейшим потребителем серной кислоты в настоящее время является промышленность фосфорных и азотных минеральных удобрений, таких как сульфат аммония, аммофос, суперфосфат и др. Простой суперфосфат получают обработкой апатитов и фосфоритов серной кислотой. Применение минеральных удобрений способствует повышению урожайности сельскохозяйственных культур и содержания в них полезных веществ. Кроме того, серная кислота применяется для производства некоторых кислот (фосфорной, соляной, уксусной), сульфатов, искусственных волокон, лаков, красок, пластмасс, моющих средств, взрывчатых веществ, лекарственных препаратов, ядохимикатов, а также при производстве цветных и редких металлов, спиртов, эфиров. Она расходуется на очистку нефтепродуктов, в качестве электролита в кислотных аккумуляторах, в машиностроении - на подготовку поверхности металлов при нанесении гальванических покрытий. В металлообрабатывающей промышленности серная кислота и ее соли применяют для травления стальных изделий.
Целью выпускной квалификационной работы является определение путей модернизации стадии окисления установки производства серной кислоты на ООО «ЛУКОЙЛ – Пермнефтеоргсинтез».
Задачи работы:
• Рассмотреть способы получения серной кислоты;
• Обосновать оптимальные параметры процесса;
• Рассчитать материальный и тепловой баланс;
• Ознакомится со схемой технологического процесса и аппаратурным оформлением;
• Провести математическое моделирование процесса;
• Предложить пути модернизации технологического процесса;
• Дать экологическую оценку производства.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Анализ известных в промышленности, научно-технической и патентной литературе технологий
В настоящее время существует несколько способов производства серной кислоты.
Цель раздела: определить самый перспективный метод производства серной кислоты.
Задачи раздела:
1. Выяснить, какое сырье возможно использовать при производстве серной кислоты;
2. Рассмотреть способы производства серной кислоты;
3. Проанализировать патенты РФ и США;
Выбор источников сырья
В качестве сырья для производства серной кислоты используют: серный колчедан, самородную серу, отходящие сернистые газы, сероводород, природные сульфиды (железа, цинка, меди, свинца). Все виды серосодержащего сырья, кроме рядового колчедана и природной серы, являются продуктом комплексной переработки руд цветных металлов, угля, нефти и природного газа. Важнейшей народнохозяйственной задачей является наиболее полное использование сырья.
Серный колчедан
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 FеS2 содержит 53,46 масс.% 5 и 46,54 масс.% Fе. Практически содержание серы в колчедане составляет от 40 до 47 масс.%; остальное так называемая пустая порода, состоящая из SO2, сульфидов цветных металлов (цинка, меди, никеля и др.), сульфатов Са, Ва, небольших количеств Sе, Rh, Аu, Аg, Аs, Р и др.
Углистый колчедан содержит от 35 до 40 масс.% 5 и от 10 до 20 масс.% угля. Углистый колчедан получают в качестве отхода при обогащении каменных углей. Наличие углерода повышает температуру горения колчедана и уменьшает содержание кислорода в обжиговом газе.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Технологический регламент установки серной кислоты
2. Б.Т.Васильев, М.И.Отвагина Технология серной кислоты. Москва: Химия, 2005г. 386 с.
3. А.М.Кутепов Общая химическая технология. Москва: Высшая школа, 2009 г. 520 с.
4. Суровяткина Д.Г., Семёнова И.В. Энергосберегающий процесс компании «Хальдор Топсе» («Haldor Topsoe», Дания) по получению серной кислоты из сероводорода // химическая промышленность, 2014. С.138
5. Саулин Д.В. Теоретические основы энерготехнологии. химических производств: Конспект лекций /Перм.гос.техн.ун-т. Пермь, 1999.
6. Амелин А. Г. Технология серной кислоты. 3-е изд., испр. М. : Химия, 1967. 472 с
7. Сахабутдинов Р.З. Жидкофазный окислительный процесс очистки газов от сероводорода Институт ТатНИПИнефть ОАО«Татнефть» // Химическая промышленность, 2017. № 1. С. 17-22.
8. Малинин К. М. Справочник сернокислотчика. Издательство: Химия, М., 2001 г. 744
9. Катализаторы «Haldor Topsoe» https://www.topsoe.com/ru/products/catalysts?mixquery=mix (дата обращения 25.09.2021)
10. Способ производства серной кислоты из отходящих газов металлургических производств, содержащих диоксид серы: пат. 92001206А Российская Федерация, МПК С01В 17/76/ Живайкин А.Л., Живайкин Л.Я., Квасенков О.И.; заявитель и патентообладатель Московский институт повышения квалификации руководящих работников и специалистов химической промышленности № 92001206/26; заявл. 20.10.1992; опубл. 27.10.1995
11. Способ производства серной кислоты: пат. 2015152111А Российская Федерация, МПК С01В 9/00/ Паникаровских Л. С., Паникаровских К. С.; заявитель и патентообладатель Паникаровских К. С. №2015152111; заявл. 04.12.2015; опубл. 08.06.2017 Бюл. №16.
12. Способ производства серной кислоты: пат. 2458857С9 Российская Федерация, МПК С01В 17/775/Шубю Петер; заявитель и патентообладатель Хальдор Топсеэ А/С №2007135268/05; заявл. 24.09.2007; опубл. 27.03.2009 Бюл.№9.
13. Способ производства серной кислоты и/или олеума: пат. 2009134062А Российская Федерация, МПК С01В 17/00/Скоубю Петер; заявитель и патентообладатель Хальдор Топсе А/С №2009134062/05; заявл. 11.09.2009; опубл. 20.03.2011 Бюл. №8.
14. Материалы и способ биологического производства серной кислоты: пат. 2002130205А Российская Федерация, МПК С01В 17/69, В09В 3/00/ Янг Томм Л., Грин Майкл Дж., Райс Деннис Р., Карлейдж Келли Л., Премо Шон П., Кассель Джанет М.; заявитель и патентообладатель Филлипс Петролеум компани №2002130205/15; заявл. 02.03.2001; опубл. 27.03.2004.
15. Method for preparing sulfuric acid by using hydrogen sulfide пат. 9108846 США, МПК F28, C01B 17/76/ Чжоу, Жэнь, Хуан, Руи; №20140205534 заявл. 29.06.2012; опубл. 25.03.2014
16. Process for production of sulfuric acid пат. 10829376 США, МПК C01B 17/79, C01B 17/7655, B01D 53/8609, C01B 17/54, C01B 17/78, C01B 17/765/HALDOR TOPSOE A/S; №20180127271; заявл. 29.06.2016; опубл. 10.05.2018
17. Production of sulphuric acid from a feed gas with varying concentration of sulphur dioxide пат. 7033565 США, МПК C01B 17/76, C01B 17/90/ Haldor Topsoe A/S; № 20050036936; заявл. 06.08.2004; опубл. 17.02.2005.
18. Process for the preparation of sulfuric acid пат. 4 348 373 США, МПК C01B 17/00, C01B 17/80, C01B 017/88/ HALDOR TOPSOE A/S;№ 1282/80; заявл. 25.03.1980; опубл. 12.03.1981.
19. Process for producing concentrated sulfuric acid пат. 4212855 США, МПК C01B 17/ Davy Powergas GmbH; № 2725432; заявл. 4.06.1977; опубл. 5.06.1978.
20. Contact method of producing sulphuric acid пат.4009250 США, МПК C01B 17/ Novozhilov; № 452467; заявл. 18.03.1974; опубл. 21.05.1975.
21. Process and device for the preparation of sulfuric acid пат. 10858251 США, МПК C01B 17/775,C01B 17/765, C01B 17/80/ THYSSENKRUPP INDUSTRIAL SOLUTIONS AG; № 20200290876; заявл. 02.03.2017; опубл. 17.09.2020.
22. Process and plant for improved energy-efficient production of sulfuric acid пат. 10150671 США, МПК C01B 17/74, C01B 17/80, C01B 17/76, C01B 17/765, C01B 17/775, B01D 53/14, Б01Д 53/50/ Outotec; № 20170349437; заявл. 15.12.2015; опубл. 7.12.2017.
23. Process of producing concentrated sulfuric acid пат. 4368183 США, МПК C01B 17/775, C01B 17/00, C01B 017/82, C01B 017/76/ Metallgesellschaft Aktiengesellschaft; № 2945021; заявл. 8.11.1979; опубл. 3.11.1980.
24. Producing sulphuric acid пат. 4139596 США, МПК C01B 17/00, C01B 17/775, C01B 017/74, C01B 017/68, B01K 001/00/ Vaseen; Vesper A.; № 25366283; заявл. 6.02.1978; опубл. 13.02.1979.
25. Process for producing sulfuric acid пат. 4029751 США, МПК C01B 17/00, C01B 17/775, C01B 017/76, B01D 053/00/ Metallgesellschaft Aktiengesellschaft; № 5945789; заявл. 29.12.1975; опубл. 14.06.1977.
26. Method and device for producing sulfuric acid пат. 10647577 США, МПК C01B 17/765, C01B 17/79, B01J 19/24/ THYSSENKRUPP INDUSTRIAL SOLUTIONS AG; № 20180244522; заявл. 9.03.2017; опубл. 12.05.2020.
27. Process for the production of sulfuric acid пат. 7361326 США, МПК C01B 17/74, C01B 17/765/ Haldor Topsoe A/S; № 20070110663; заявл. 15.11.2008; опубл. 22.04.2008.
28. Method and apparatus for making sulphuric acid пат. 4591495 США, МПК C01B 17/00, C01B 17/765, C01B 017/98, C01B 017/74, C01B 017/48/C-I-L Inc.; № 25089330; заявл. 29.08.1985; опубл. 27.05.1986.
29. Process of producing sulfuric acid пат. 4333917 США, МПК C01B 17, C01B 017/48, B01D 003/00/ Dorr; Karl H, Helmut, Grimm; Hugo, Ulrich, Tacke, Michael, Weber; № 2905083; заявл. 17.10.1979; опубл. 7.02.1980.
30. Contact sulfuric acid process employing double conversion/double absorption пат. 4088742 США, МПК C01B 17/765, C01B 17/00, C01B 017/72, C01B 017/68/ Allied Chemical Corporation; № 25094252; заявл. 25.02.1977; опубл. 9.05.1978.
31. Method and device for producing sulfuric acid пат 10435299 США, МПК C01B 17/54, B01D 53/14, C01B 17/74, B01D 53/50, C01B 17/79, C01B 17/02, B01D 53/52, B01J 19/24/ THYSSENKRUPP INDUSTRIAL SOLUTIONS AG; № 20180237299; заявл. 9.03.2017; опубл. 8.10.2019.
32. Process and plant for the manufacture of sulphuric acid from gases rich in sulphur dioxide пат. 7691360 США, МПК C01B 17/69, C01B 17/74/ Outotec Oyj; № 20060245997; заявл. 21.10.2003; опубл. 6.04.2010
33. Method for production of sulfur and sulfuric acid пат. 10 981 788 США, МПК C01B 17/04, C01B 17/80, C01B 17/79, B01J 21/06, B01J 21/04/ HALDOR TOPSOE A/S; № 20200317519; заявл. 28.11.2018; опубл. 20.04.2021.

Весь текст будет доступен после покупки