बेलारूस गणराज्य के शिक्षा मंत्रालय

बेलारूसी स्टेट यूनिवर्सिटी ऑफ़ इकोनॉमी

प्रौद्योगिकी विभाग

विषय पर व्यक्तिगत कार्य:

"संपर्क विधि द्वारा सल्फ्यूरिक एसिड का उत्पादन"।

एफबीडी के प्रथम वर्ष के छात्र द्वारा पूरा किया गया: क्लिमेनोक एम.ए.

शिक्षक द्वारा जाँच की गई: तारासेविच वी.ए.

मिन्स्क 2002

· सार

सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन के लिए संपर्क विधि का विवरण

· संपर्क विधि द्वारा सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन का योजनाबद्ध आरेख

तकनीकी प्रक्रिया के विकास में श्रम लागत की गतिशीलता

प्रौद्योगिकी के स्तर की गणना, उन आयुध और जीवित श्रम की उत्पादकता

· निष्कर्ष

साहित्य और स्रोत

यह कार्य 12 पृष्ठों का है।

मुख्य शब्द: सल्फ्यूरिक एसिड, संपर्क विधि, प्रतिक्रिया, उत्पादन तकनीक, श्रम लागत की गतिशीलता, तकनीकी प्रक्रिया।

इस पत्र में संपर्क विधि द्वारा सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन की तकनीक का अध्ययन और वर्णन किया गया है। तकनीकी प्रक्रिया के सार को दर्शाने वाले चित्र, आरेख, रेखांकन और तालिकाएँ दी गई हैं। संपर्क विधि द्वारा सल्फ्यूरिक एसिड उत्पादन के विकास में सबसे महत्वपूर्ण प्रवृत्तियों पर प्रकाश डाला गया है।

जीवन और पिछले श्रम की श्रम लागत की गतिशीलता का विश्लेषण, साथ ही तकनीकी प्रक्रिया के विकास के दौरान श्रम लागत की गतिशीलता का विश्लेषण किया गया था। प्रौद्योगिकी के स्तर, उन आयुधों और जीवित श्रम की उत्पादकता की गणना की जाती है। उपयुक्त निष्कर्ष और निष्कर्ष निकाले जाते हैं।

सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन के लिए संपर्क विधि का विवरण

संपर्क विधि द्वारा बड़ी संख्या में सल्फ्यूरिक एसिड का उत्पादन किया जाता है, जिसमें ओलियम 20% मुक्त SO3, विट्रियल (92.5% H 2 SO 4 और 7.5% H 2 O), बैटरी एसिड, समान सांद्रता के बारे में शामिल है। विट्रियल तेल, लेकिन अधिक शुद्ध।

सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन के लिए संपर्क विधि में तीन चरण शामिल हैं: उत्प्रेरक के लिए हानिकारक अशुद्धियों से गैस शुद्धिकरण; सल्फर डाइऑक्साइड के सल्फ्यूरिक एनहाइड्राइड से संपर्क ऑक्सीकरण; सल्फ्यूरिक एसिड द्वारा सल्फ्यूरिक एनहाइड्राइड का अवशोषण। मुख्य चरण SO 2 से SO 3 का संपर्क ऑक्सीकरण है; इस ऑपरेशन के नाम को पूरी विधि भी कहा जाता है।

सल्फर डाइऑक्साइड का संपर्क ऑक्सीकरण विषम ऑक्सीडेटिव एक्ज़ोथिर्मिक कटैलिसीस का एक विशिष्ट उदाहरण है। यह सबसे अधिक अध्ययन किए गए उत्प्रेरक संश्लेषणों में से एक है।

प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया संतुलन
2SO 2 + O 2 >< 2 SO 3 + 2 x 96,7 кдж (500 оС) (а)
ले चेटेलियर सिद्धांत के अनुसार, यह तापमान में कमी और दबाव में वृद्धि के साथ SO 3 के गठन की ओर बढ़ता है; तदनुसार, SO 2 से SO 3 के रूपांतरण की संतुलन डिग्री बढ़ जाती है

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि दबाव में वृद्धि स्वाभाविक रूप से प्रतिक्रिया की दर को बढ़ाती है (ए)। हालांकि, इस प्रक्रिया में बढ़े हुए दबाव का उपयोग करना तर्कहीन है, क्योंकि प्रतिक्रियाशील गैसों के अलावा, गिट्टी नाइट्रोजन को संपीड़ित करना आवश्यक होगा, जो आमतौर पर पूरे मिश्रण का 80% हिस्सा होता है, और इसलिए उत्प्रेरक सक्रिय रूप से उपयोग किए जाते हैं। उत्पादन चक्र।

सबसे सक्रिय उत्प्रेरक प्लेटिनम है, लेकिन यह उच्च लागत और रोस्टिंग गैस, विशेष रूप से आर्सेनिक में अशुद्धियों द्वारा आसान विषाक्तता के कारण अनुपयोगी हो गया है। आयरन ऑक्साइड सस्ता है, लेकिन सामान्य गैस संरचना के साथ - 7% SO2 और 11% O2, यह केवल 625 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर उत्प्रेरक गतिविधि प्रदर्शित करता है, अर्थात। जब xp 70%, और इसलिए केवल SO2 के प्रारंभिक ऑक्सीकरण के लिए xp 50-60% तक पहुंचने तक उपयोग किया जाता है। वैनेडियम उत्प्रेरक प्लैटिनम की तुलना में कम सक्रिय है, लेकिन यह सस्ता है और प्लैटिनम की तुलना में कई हजार गुना कम आर्सेनिक यौगिकों द्वारा जहर है; यह सबसे तर्कसंगत निकला और यह सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन में उपयोग किया जाने वाला एकमात्र है। वैनेडियम संपर्क द्रव्यमान में औसतन 7% V2O5 होता है; उत्प्रेरक क्षार धातुओं के ऑक्साइड होते हैं, आमतौर पर K2O उत्प्रेरक का उपयोग किया जाता है; वाहक झरझरा aluminosilicates है। फिलहाल, उत्प्रेरक का उपयोग यौगिक SiO2, K . के रूप में किया जाता है और/या सीएस, वी विभिन्न अनुपातों में। ऐसा यौगिक अम्ल के लिए सबसे अधिक प्रतिरोधी और सबसे स्थिर निकला। पूरी दुनिया में इसका अधिक सही नाम "वैनेडियम युक्त" है। इस तरह के उत्प्रेरक को विशेष रूप से कम तापमान पर संचालित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिसके परिणामस्वरूप वातावरण में कम उत्सर्जन होता है। इसके अलावा, ऐसा कटैलिसीस पोटेशियम / वैनेडियम से सस्ता है। पारंपरिक वैनेडियम संपर्क यौगिक झरझरा दाने, गोलियां या छल्ले हैं (चित्र 1)।

कटैलिसीस की शर्तों के तहत, पोटेशियम ऑक्साइड K2S2O7 में परिवर्तित हो जाता है, और संपर्क द्रव्यमान आम तौर पर एक झरझरा वाहक होता है, जिसकी सतह और छिद्र तरल पोटेशियम पाइरोसल्फेट में वैनेडियम पेंटोक्साइड के एक समाधान की एक फिल्म के साथ सिक्त होते हैं।
वैनेडियम संपर्क द्रव्यमान 400 से 600 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर संचालित होता है। 600 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान में वृद्धि के साथ, उत्प्रेरक की गतिविधि में अपरिवर्तनीय कमी पोटेशियम पाइरोसल्फेट में अघुलनशील निष्क्रिय यौगिकों के गठन के साथ घटकों के सिंटरिंग के कारण शुरू होती है। जैसे-जैसे तापमान घटता है, कम-गतिविधि वाले वैनेडिल VOSO4 के गठन के साथ पेंटावैलेंट वैनेडियम को टेट्रावैलेंट वैनेडियम में बदलने के कारण उत्प्रेरक की गतिविधि तेजी से कम हो जाती है।

कटैलिसीस प्रक्रिया में निम्नलिखित चरण होते हैं: 1) गैस प्रवाह के कोर से कणिकाओं तक प्रतिक्रियाशील घटकों का प्रसार, और फिर संपर्क द्रव्यमान के छिद्रों में; 2) उत्प्रेरक द्वारा ऑक्सीजन सोखना (उत्प्रेरक से ऑक्सीजन परमाणुओं में इलेक्ट्रॉनों का स्थानांतरण); 3) जटिल SO2 * O * उत्प्रेरक के गठन के साथ SO2 अणुओं का सोखना; 4) जटिल SO2 * उत्प्रेरक के गठन के साथ इलेक्ट्रॉनों की पुनर्व्यवस्था; 5) संपर्क द्रव्यमान के छिद्रों से और अनाज की सतह से SO3 का अवशोषण।

संपर्क द्रव्यमान के बड़े कणिकाओं के साथ, प्रक्रिया की कुल दर अभिकर्मकों (प्रथम और 6 वें चरण) के प्रसार द्वारा निर्धारित की जाती है। आमतौर पर 5 मिमी से अधिक व्यास के दानों को प्राप्त करने का प्रयास नहीं करते हैं; इस मामले में, प्रक्रिया प्रसार क्षेत्र में ऑक्सीकरण के पहले चरणों में और गतिज क्षेत्र में अंतिम (x 80% पर) पर आगे बढ़ती है।

कणिकाओं के विनाश और पकने के कारण, परत का संदूषण, आर्सेनिक यौगिकों के साथ उत्प्रेरक का जहर और शासन के आकस्मिक उल्लंघन के मामले में इसके तापमान की क्षति, वैनेडियम संपर्क द्रव्यमान को औसतन 4 साल बाद बदल दिया जाता है। यदि पाइराइट को भूनने से प्राप्त गैस शुद्धिकरण में गड़बड़ी होती है, तो कुछ दिनों के बाद संपर्क द्रव्यमान की पहली परत के जहर के कारण संपर्क तंत्र का संचालन बाधित हो जाता है। उत्प्रेरक की गतिविधि को संरक्षित करने के लिए, गीली विधि द्वारा महीन गैस की सफाई का उपयोग किया जाता है।

संपर्क विधि द्वारा सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन का योजनाबद्ध आरेख

सल्फर डाइऑक्साइड के उत्पादन के लिए सबसे अच्छा कच्चा माल सल्फर है, जिसे सल्फर युक्त प्राकृतिक चट्टानों से गलाया जाता है, और तांबे के उत्पादन, गैस शोधन आदि में उप-उत्पाद के रूप में भी प्राप्त किया जाता है। सल्फर 113 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर पिघलता है, सरल भट्टियों में आसानी से प्रज्वलित और जलता है (चित्र 2)। यह हानिकारक अशुद्धियों की एक छोटी सामग्री के साथ उच्च सांद्रता की गैस निकलती है।

सल्फर दहन प्रतिक्रिया एस + ओ 2> एसओ 2 + 296 केजे के अनुसार होता है। वास्तव में, सल्फर पिघलता है और दहन से पहले वाष्पित हो जाता है (बीपी ~ 444 डिग्री सेल्सियस) और गैस चरण में जलता है। इस प्रकार, दहन प्रक्रिया ही सजातीय है।

कंप्रेसर और दहन कक्ष

असिंचित सल्फर
सल्फर के दहन और बाद में जलने के लिए वायु
तरल सल्फर
संपीड़ित हवा
उत्पाद - बरस रही गैस

सल्फ्यूरिक एसिड उत्पादन का प्रवाह चार्ट

1 - पहला वाशिंग टॉवर; 2 - नोजल के साथ दूसरा वाशिंग टॉवर; 3 - गीला इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर; 4 - नोजल के साथ सुखाने वाला टॉवर; 5 - टर्बोचार्जर; 6 - ट्यूबलर हीट एक्सचेंजर; 7 - संपर्क डिवाइस; 8 - ट्यूबलर गैस कूलर; 9 और 10 - एक नोजल के साथ अवशोषण टॉवर; 11 - केन्द्रापसारक पंप; 12 - एसिड कलेक्टर; 13 - एसिड रेफ्रिजरेटर

लगभग 300 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर सिंडर इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर्स में धूल से मोटे सफाई के बाद रोस्टिंग गैस खोखले वाशिंग टॉवर (चित्र 3: 1.2) में प्रवेश करती है, जहां ठंडे सल्फ्यूरिक एसिड (75% एच 2 एसओ 4) का छिड़काव किया जाता है। जब गैस को ठंडा किया जाता है तो उसमें मौजूद सल्फ्यूरिक एनहाइड्राइड और जलवाष्प छोटी बूंदों के रूप में संघनित हो जाते हैं। इन बूंदों में आर्सेनिक ऑक्साइड घुल जाता है। एक आर्सेनिक एसिड धुंध बनता है, जिसे आंशिक रूप से पहले टॉवर में और दूसरे टॉवर में सिरेमिक नोजल के साथ कब्जा कर लिया जाता है। इसी समय, धूल के अवशेष, सेलेनियम और अन्य अशुद्धियों पर कब्जा कर लिया जाता है। गंदा सल्फ्यूरिक एसिड बनता है (कुल उत्पादन का 8% तक), जिसे गैर-मानक उत्पादों के रूप में जारी किया जाता है। मायावी आर्सेनिक एसिड धुंध से गैस की अंतिम सफाई गीले फिल्टर (चित्र 3: 3) में की जाती है, जो श्रृंखला (दो या तीन) में स्थापित होते हैं। गीले फिल्टर सूखे फिल्टर की तरह ही काम करते हैं। कोहरे की बूंदों को सीसा या एटीएम प्लास्टिक से बने ट्यूबलर कलेक्टिंग इलेक्ट्रोड पर जमा किया जाता है और नीचे प्रवाहित किया जाता है। एक पैकिंग के साथ एक टॉवर में विट्रियल तेल के साथ जल वाष्प से इसे सुखाकर गैस की सफाई पूरी की जाती है (चित्र 3: 4)। आमतौर पर दो सुखाने वाले टॉवर लगाए जाते हैं। उपचार खंड में टावर, गैस नलिकाएं और एसिड कलेक्टर आमतौर पर स्टील होते हैं, जो एसिड प्रतिरोधी ईंटों या डायबेस टाइलों के साथ पंक्तिबद्ध होते हैं। शुष्क सल्फर डाइऑक्साइड और सल्फ्यूरिक एनहाइड्राइड संक्षारक नहीं होते हैं, इसलिए मोनोहाइड्रेट अवशोषक तक के बाद के सभी उपकरण बिना जंग संरक्षण के साधारण कार्बन स्टील से लगाए जा सकते हैं।

बड़ी संख्या में उपकरण गैस प्रवाह (2 m w.c. तक) के लिए महत्वपूर्ण प्रतिरोध पैदा करते हैं, इसलिए गैस के परिवहन के लिए एक टर्बोचार्जर स्थापित किया जाता है (चित्र 3: 5)। कंप्रेसर, सभी उपकरणों के माध्यम से भट्टियों से गैस चूसता है, इसे संपर्क असेंबली में पंप करता है।

संपर्क असेंबली (चित्र। 3: 6,7,8) में एक संपर्क उपकरण, एक शेल-एंड-ट्यूब हीट एक्सचेंजर होता है और आरेख में नहीं दिखाया जाता है (चित्र 4)। आग शुरू करने वाला गैस हीटर। स्टार्टिंग हीटर के हीट एक्सचेंजर में, स्टार्ट-अप के दौरान या जब उपकरण में तापमान सामान्य से नीचे चला जाता है, तो गैस को उपकरण में प्रवेश करने से पहले गर्म किया जाता है।
शेल्फ संपर्क उपकरणों का आमतौर पर उपयोग किया जाता है। इस तरह के उपकरण में एक बेलनाकार शरीर होता है जिसमें व्यास 3 से 10 और ऊंचाई 10-20 मीटर होती है। शरीर के अंदर चार या पांच ग्रिड स्थापित होते हैं जिनमें से प्रत्येक पर संपर्क द्रव्यमान ग्रैन्यूल की परत होती है। इंटरमीडिएट ट्यूबलर या बॉक्स के आकार के हीट एक्सचेंजर्स संपर्क द्रव्यमान की परतों के बीच स्थापित होते हैं। आरेख एक चार-परत संपर्क उपकरण दिखाता है, हालांकि पांच-परत उपकरण अधिक बार उपयोग किए जाते हैं, लेकिन उनके संचालन का सिद्धांत पूरी तरह से समान है, अंतर केवल उत्प्रेरक की एक और परत में है। ताजा गैस को पहले बाहरी ताप विनिमायक में अभिक्रिया वाली गर्म गैस की गर्मी से गर्म किया जाता है, फिर यह आंशिक रूप से या पूरी तरह से क्रमिक रूप से गर्म करने के लिए तीन या चार आंतरिक ताप विनिमायकों से गुजरता है, 440-450 डिग्री सेल्सियस पर यह पहली परत में प्रवेश करता है संपर्क द्रव्यमान। इस तापमान को वाल्व खोलकर नियंत्रित किया जाता है। आंतरिक हीट एक्सचेंजर्स का मुख्य उद्देश्य उत्प्रेरक बिस्तर में आंशिक रूप से ऑक्सीकृत और गर्म गैस को ठंडा करना है, ताकि शासन धीरे-धीरे इष्टतम तापमान वक्र तक पहुंच सके।

शेल्फ संपर्क उपकरण - सबसे सामान्य प्रकार के संपर्क उपकरणों में से एक। उनके संचालन का सिद्धांत यह है कि अलमारियों पर पड़ी उत्प्रेरक परतों के बीच गैस का ताप और शीतलन विभिन्न ताप वाहक या शीतलन विधियों का उपयोग करके संपर्क तंत्र में ही किया जाता है। इस प्रकार के उपकरणों में, प्रत्येक अंतर्निहित उत्प्रेरक की ऊंचाई परत इसके ऊपर स्थित से अधिक है, अर्थात। गैस प्रवाह के साथ बढ़ता है, और ताप विनिमायकों की ऊंचाई कम हो जाती है, क्योंकि जैसे-जैसे रूपांतरण की कुल डिग्री बढ़ती है, प्रतिक्रिया दर कम हो जाती है और तदनुसार, जारी गर्मी की मात्रा कम हो जाती है। हीट एक्सचेंजर्स के वलय में, ताजा गैस नीचे से ऊपर की ओर क्रमिक रूप से गुजरती है, प्रतिक्रिया उत्पादों को ठंडा करती है और प्रतिक्रिया की शुरुआत के तापमान तक गर्म करती है।

एच 2 एसओ 4 के संदर्भ में संपर्क उपकरणों की उत्पादकता, उनके आकार के आधार पर, एच 2 एसओ 4 के प्रति दिन 50 से 500 टन तक होती है। प्रति दिन 1000 और 2000 टन की क्षमता वाले संपर्क उपकरणों के डिजाइन विकसित किए गए हैं। प्रति 1 टन दैनिक उत्पादन में 200-300 लीटर संपर्क द्रव्यमान तंत्र में लोड किया जाता है। ट्यूबलर संपर्क उपकरण का उपयोग शेल्फ वाले की तुलना में SO 2 ऑक्सीकरण के लिए कम बार किया जाता है। उच्च सांद्रता वाले सल्फर डाइऑक्साइड के ऑक्सीकरण के लिए, द्रवित उत्प्रेरक बेड के साथ संपर्क उपकरण का उपयोग करना तर्कसंगत है।

प्रतिक्रिया के अनुसार सल्फ्यूरिक एनहाइड्राइड का अवशोषण एसओ 3 + एच 2 ओ = एच 2 एसओ 4 +9200 जे आमतौर पर एक पैकिंग (छवि 3: 9.10) के साथ टावरों में किया जाता है, क्योंकि उच्च कार्य तीव्रता वाले बुलबुले या फोम अवशोषक होते हैं हाइड्रोलिक प्रतिरोध में वृद्धि। यदि अवशोषित एसिड पर जल वाष्प का आंशिक दबाव महत्वपूर्ण है, तो SO 3 गैस चरण में H 2 O के साथ मिलकर एक मायावी सल्फ्यूरिक एसिड धुंध की छोटी बूंदें बनाता है। इसलिए, अवशोषण केंद्रित एसिड के साथ किया जाता है। अवशोषण क्षमता के मामले में सबसे अच्छा एक एसिड होता है जिसमें 98.3% एच 2 एसओ 4 होता है और जल वाष्प और एसओ 3 दोनों की नगण्य लोच होती है। हालांकि, टावर में एक चक्र में एसिड को 98.3% से मानक ओलियम में स्थिर करना असंभव है जिसमें 18.5-20% मुक्त सल्फ्यूरिक एनहाइड्राइड होता है। टावर में रुद्धोष्म प्रक्रिया के दौरान अवशोषण के बड़े ऊष्मीय प्रभाव के कारण, एसिड गर्म हो जाता है और अवशोषण बंद हो जाता है। इसलिए, ओलियम प्राप्त करने के लिए, नोजल के साथ दो क्रमिक रूप से स्थापित टावरों में अवशोषण किया जाता है: उनमें से पहला ओलियम से सिंचित होता है, और दूसरा 98.3% सल्फ्यूरिक एसिड के साथ। अवशोषण में सुधार करने के लिए, अवशोषक में प्रवेश करने वाली गैस और एसिड दोनों को ठंडा किया जाता है, जिससे प्रक्रिया की प्रेरक शक्ति बढ़ जाती है।

अवशोषक सहित संपर्क उत्पादन के सभी टावरों में, रिफ्लक्सिंग एसिड की मात्रा गैस घटकों (एच 2 ओ, एसओ 3) को अवशोषित करने के लिए आवश्यक से कई गुना अधिक है और गर्मी संतुलन द्वारा निर्धारित की जाती है। परिसंचारी एसिड को ठंडा करने के लिए, सिंचाई रेफ्रिजरेटर आमतौर पर स्थापित किए जाते हैं, जिनमें से पाइपों में, ठंडे पानी से बाहर से सिंचित किया जाता है, ठंडा एसिड बहता है।

सल्फ्यूरिक एसिड का उत्पादन पहले से पिघले और फ़िल्टर किए गए प्राकृतिक सल्फर को जलाने से प्राप्त गैस के प्रसंस्करण से बहुत सरल होता है, जिसमें लगभग कोई आर्सेनिक नहीं होता है। इस मामले में, शुद्ध सल्फर को हवा में जलाया जाता है जिसे पहले एक भरे हुए टॉवर में सल्फ्यूरिक एसिड के साथ सुखाया गया था। यह 1000 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर 9% SO2 और 12% O2 की गैस निकलती है, जिसे पहले स्टीम बॉयलर के नीचे निर्देशित किया जाता है, और फिर संपर्क तंत्र में शुद्धिकरण के बिना। SO2 और O2 की बढ़ी हुई सांद्रता के कारण, उपकरण की तीव्रता पाइराइट गैस की तुलना में अधिक होती है। तंत्र में कोई ताप विनिमायक नहीं है, क्योंकि परतों के बीच ठंडी हवा जोड़ने से गैसों का तापमान कम हो जाता है। SO3 अवशोषण उसी तरह से किया जाता है जैसे फ्लो चार्ट में होता है।

संपर्क विधि द्वारा सल्फ्यूरिक एसिड उत्पादन के विकास में सबसे महत्वपूर्ण रुझान:

1) एक निलंबित परत में प्रक्रियाओं को तेज करना, ऑक्सीजन का उपयोग, केंद्रित गैस का उत्पादन और प्रसंस्करण, सक्रिय उत्प्रेरक का उपयोग;

2) धूल और संपर्क जहर (छोटी तकनीकी योजना) से गैस शोधन विधियों का सरलीकरण;

3) उपकरण शक्ति में वृद्धि;

4) उत्पादन का जटिल स्वचालन;

5) कच्चे माल के लिए खपत गुणांक में कमी और विभिन्न उद्योगों से कच्चे माल के रूप में सल्फर युक्त कचरे का उपयोग;

6) अपशिष्ट गैसों का निष्प्रभावीकरण।

तकनीकी प्रक्रिया के विकास के दौरान श्रम लागत की गतिशीलता

सामान्य शब्दों में, उपरोक्त सभी सामग्री को निम्नानुसार दर्शाया जा सकता है:

यह ज्ञात है कि इस तकनीकी प्रक्रिया और श्रम लागत की गतिशीलता निम्नलिखित सूत्रों द्वारा विशेषता है:

टीएफ = ---------------------- टीपी = 0.004 * टी 2 +0.3 टीसी = टीएफ + टीपी

इन सूत्रों के बीच संबंध इस तरह दिखता है:

टीपी \u003d 0.004 * - 75 +0.3 और टीएफ \u003d 21 * टीपी-0.3 +1575

उपरोक्त सूत्रों के आधार पर, हम गणना करेंगे और उन्हें एक सामान्य तालिका (तालिका 1) में सारांशित करेंगे:

(तालिका 1): 15 वर्षों के लिए सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन में श्रम लागत की गतिशीलता
टी (समय, वर्ष)	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
जीवित श्रम लागत	0,78	0,75	0,71	0,654	0,595	0,54	0,48	0,43	0,38	0,34	0,3	0,27	0,24	0,22	0,198
पिछले श्रम लागत	0,3	0,32	0,34	0,364	0,4	0,44	0,496	0,56	0,62	0,7	0,78	0,88	0,98	1,08	1,2
कुल लागत	1,09	1,07	1,04	1,018	0,995	0,98	0,976	0,98	1,01	1,04	1,09	1,15	1,22	1,3	1,398

तालिका के आधार पर, हम समय पर Tf, Tp, Ts की निर्भरता (चित्र 7) और Tp पर Tf की निर्भरता (चित्र 6) और Tp पर Tl (चित्र। 8) की साजिश रचेंगे।

इस ग्राफ से यह देखा जा सकता है कि यह तकनीकी प्रक्रिया अपने विकास में सीमित है।

पिछले श्रम के संचय की आर्थिक सीमा सात साल में आ जाएगी।

ग्राफ 7 और 8 से यह देखा जा सकता है कि तकनीकी प्रक्रिया का प्रकार श्रम-बचत है।

प्रौद्योगिकी के स्तर की गणना, उन आयुध और जीवित श्रम की उत्पादकता।

प्रौद्योगिकी स्तर की गणना सूत्र का उपयोग करके की जाती है:

आराम \u003d 1 / Tzh * 1 / TP

जीवित श्रम की उत्पादकता:

एल = वाई वो * बी

तकनीकी उपकरणों की गणना की जाती है:

बी \u003d टीपी / Tzh

सापेक्ष प्रौद्योगिकी स्तर:

वाटनोस = आराम / एल

आइए उपरोक्त सूत्रों का उपयोग करके गणना करें और तालिका में डेटा दर्ज करें (तालिका 2):

टी समय (वर्ष)	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
जीवित श्रम लागत	0,78	0,75	0,71	0,654	0,595	0,54	0,48	0,43	0,38	0,34	0,3	0,27	0,24
पिछले श्रम लागत	0,3	0,32	0,34	0,364	0,4	0,44	0,496	0,56	0,62	0,7	0,78	0,88	0,98
कुल लागत	1,09	1,07	1,04	1,018	0,995	0,98	0,976	0,98	1,01	1,04	1,09	1,15	1,22
प्रौद्योगिकी स्तर	4,2	4,2	4,2	4,2	4,2	4,2	4,2	4,2	4,2	4,2	4,2	4,2	4,2
वे। अस्त्र - शस्त्र	0,39	0,42	0,47	0,556	0,672	0,83	1,033	1,3	1,64	2,058	2,58	3,22	4
उत्पादकता	1,28	1,33	1,41	1,529	1,68	1,86	2,083	2,34	2,62	2,94	3,29	3,68	4,1
सापेक्ष प्रौद्योगिकी स्तर	3,29	3,16	2,98	2,747	2,5	2,25	2,016	1,8	1,6	1,429	1,28	1,14	1,02

इस तालिका से यह देखा जा सकता है कि तर्कसंगत विकास केवल सात वर्षों के लिए समीचीन है, क्योंकि इस अवधि के दौरान प्रौद्योगिकी का सापेक्ष स्तर जीवित श्रम की उत्पादकता से अधिक है।

निष्कर्ष

इस पत्र में, संपर्क विधि द्वारा सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन की तकनीक का अध्ययन और वर्णन किया गया है, एक विश्लेषण जीवन और पिछले श्रम की श्रम लागत की गतिशीलता के साथ-साथ विकास के दौरान श्रम लागत की गतिशीलता का विश्लेषण किया जाता है। तकनीकी प्रक्रिया। किए गए कार्य के आधार पर, निम्नलिखित निष्कर्ष प्राप्त हुए: उन प्रक्रियाओं का विकास सीमित है, पिछले श्रम के संचय की आर्थिक सीमा सात वर्ष है, यह तकनीकी प्रक्रिया श्रम-बचत है और तर्कसंगत विकास सात वर्षों के लिए समीचीन है।

साहित्य और स्रोत:

1. सल्फ्यूरिक एसिड का उत्पादन / बारानेंको डी। http://service.sch239.spb.ru:8101/infoteka/root/chemistry/room1/baran/chem.htm

2. सबसे महत्वपूर्ण उद्योगों की प्रौद्योगिकी: प्रोक। ईक के लिए विशेषज्ञ। विश्वविद्यालय / ए.एम. गिनबर्ग, बी.ए. खोखलोव. - एम।: हायर स्कूल, 1985।

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स्वचालित नियंत्रण के लिए, विभिन्न रासायनिक-तकनीकी प्रक्रियाओं की आवश्यकताओं को यथासंभव जानना आवश्यक है। 1. मुख्य भाग 1.1 सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन में सल्फ्यूरिक एनहाइड्राइड प्राप्त करने की तकनीकी प्रक्रिया। संपर्क विधि द्वारा सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन में निम्नलिखित चरण होते हैं: 1. कच्चे माल की उतराई, भंडारण और तैयारी...

नाइट्रिक एसिड बनता है: NO(HSO4) + H2O®H2SO4 + HNO2 यह समीकरण के अनुसार SO2 का ऑक्सीकरण करता है: SO2 + 2HNO2®H2SO4 + 2NO टावरों 1 और 2 के तल पर, 75% सल्फ्यूरिक एसिड स्वाभाविक रूप से, एक बड़े में जमा होता है नाइट्रोस की तैयारी पर खर्च की गई राशि (आखिरकार, "नवजात शिशु" सल्फ्यूरिक एसिड जोड़ा जाता है)। नाइट्रिक ऑक्साइड NO को पुनः ऑक्सीकरण के लिए वापस कर दिया जाता है। क्योंकि कुछ...

संपर्क सल्फ्यूरिक एसिड तकनीकी योजना में परिलक्षित होता है, जिसमें पाइराइट फीडस्टॉक (क्लासिक योजना) (चित्र। 34) के रूप में काम करते हैं। इस योजना में चार मुख्य चरण शामिल हैं: 1) सल्फ्यूरस एनहाइड्राइड प्राप्त करना, 2) अशुद्धियों से सल्फरस एनहाइड्राइड युक्त गैस का शुद्धिकरण, 3) सल्फ्यूरिक एनहाइड्राइड का सल्फ्यूरिक एनहाइड्राइड का ऑक्सीकरण (उत्प्रेरक पर), 4) सल्फ्यूरिक एनहाइड्राइड का अवशोषण।

प्रक्रिया के पहले चरण के उपकरण में एक भट्ठा 2 शामिल है, जिसमें सल्फर डाइऑक्साइड का उत्पादन होता है, और एक सूखा इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर 5, जिसमें भट्ठा गैस धूल से साफ होती है। प्रक्रिया के दूसरे चरण में - उत्प्रेरक के लिए विषाक्त अशुद्धियों से भुना हुआ गैस का शुद्धिकरण, गैस 300-400 डिग्री सेल्सियस पर प्रवेश करती है। गैस को सल्फ्यूरिक एसिड से धोकर साफ किया जाता है जो गैस से ही ठंडा होता है। ऐसा करने के लिए, गैस को क्रमिक रूप से निम्नलिखित उपकरणों के माध्यम से पारित किया जाता है: वाशिंग टावर 6 और 7, पहला गीला इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर 8, ह्यूमिडिफाइंग टॉवर 9 और दूसरा गीला इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर 8। इन एपेरेट्स में, गैस को आर्सेनिक से शुद्ध किया जाता है, सल्फ्यूरिक और सेलेनियम एनहाइड्राइड, साथ ही धूल के अवशेषों से। इसके बाद, गैस को सुखाने वाले टॉवर 10 में नमी से और सल्फ्यूरिक एसिड के छींटे से छोड़ा जाता है

छिड़काव 11. 6 और 7 की धुलाई, 9 को आर्द्र करना और 10 टावरों को सुखाना, दोनों को परिसंचारी सल्फ्यूरिक एसिड से सिंचित किया जाता है। सिंचाई चक्र में 20 संग्राहक होते हैं, जिनसे सल्फ्यूरिक एसिड को सिंचाई टावरों में पंप किया जाता है। इस मामले में, एसिड को रेफ्रिजरेटर 18 में प्री-कूल्ड किया जाता है, जहां रोस्टिंग गैस की भौतिक गर्मी मुख्य रूप से वाशिंग टावरों से हटा दी जाती है, और पानी के साथ सुखाने वाले सल्फ्यूरिक एसिड के कमजोर पड़ने की गर्मी को सुखाने वाले टॉवर से हटा दिया जाता है।

इस योजना में सुपरचार्जर 12 को लगभग सिस्टम के बीच में रखा गया है; उसके सामने स्थित सभी उपकरण निर्वात में हैं, उसके बाद - उसने दबाव में गाया। इस प्रकार, उपकरण सल्फर डाइऑक्साइड के सल्फर डाइऑक्साइड के ऑक्सीकरण और सल्फर डाइऑक्साइड के अवशोषण को सुनिश्चित करने के लिए दबाव में काम करते हैं।

जब सल्फ्यूरस एनहाइड्राइड को माध्यम में ऑक्सीकृत किया जाता है, तो बड़ी मात्रा में गर्मी निकलती है, जिसका उपयोग शुद्ध रोस्टिंग गैस को संपर्क तंत्र में प्रवेश करने के लिए किया जाता है। 14. पाइप की दीवारों के माध्यम से गर्म सल्फ्यूरिक एनहाइड्राइड जिसके माध्यम से यह हीट एक्सचेंजर में गुजरता है 13 स्थानान्तरण एनहाइड्राइड रेफ्रिजरेटर (अर्थशास्त्री) 15 में ओलियम 16 ​​और मोनोहाइड्रेट 17 अवशोषक में अवशोषण से पहले सल्फ्यूरिक एनहाइड्राइड को और ठंडा करने से पहले सल्फ्यूरिक एनहाइड्राइड को ठंडा करने के लिए हीट एक्सचेंजर 13 के एनलस में गुजरता है और संपर्क तंत्र में प्रवेश करता है। 15.

जब सल्फ्यूरिक एनहाइड्राइड को अवशोषण डिब्बे में अवशोषित किया जाता है, तो बड़ी मात्रा में हेप्ल जारी किया जाता है, जो परिसंचारी एसिड में स्थानांतरित हो जाता है, जो ओलियम 16 ​​और मोनोहाइड्रेट 17 अवशोषक को सिंचित करता है, और रेफ्रिजरेटर 19 और 18 में हटा दिया जाता है।

सल्फ्यूरिक एनहाइड्राइड के अधिक से अधिक भागों के अवशोषण के कारण ओलियम और मोनोहाइड्रेट की सांद्रता बढ़ जाती है। जलती हुई गैस से जल वाष्प के अवशोषण के कारण सुखाने वाला अम्ल हर समय पतला होता है। इसलिए, इन अम्लों की स्थिर सांद्रता बनाए रखने के लिए, ऑलसम मोनोहाइड्रेट के साथ कमजोर पड़ने के चक्र, सुखाने वाले एसिड के साथ मोनोहाइड्रेट और की एकाग्रता को बढ़ाने का एक चक्र होता है। मोनोहाइड्रेट के साथ एसिड सुखाने। चूंकि सुखाने वाले एसिड के साथ मोनोहाइड्रेट अवशोषक में प्रवेश करने वाला पानी SOUR की वांछित सांद्रता प्राप्त करने के लिए लगभग हमेशा अपर्याप्त होता है, मोनोहाइड्रेट अवशोषक कलेक्टर में पानी मिलाया जाता है।

पहले वाशिंग टॉवर 6 में, गैस से सल्फ्यूरिक एनहाइड्राइड की थोड़ी मात्रा के अवशोषण के कारण एसिड की सांद्रता बढ़ जाती है, जो कि भट्टियों में पाइराइट के भूनने के दौरान बनती है। पहले वॉश टॉवर में वॉश एसिड की एक स्थिर सांद्रता बनाए रखने के लिए, दूसरे वॉश टॉवर से एसिड को उसके कलेक्टर में स्थानांतरित कर दिया जाता है। दूसरे वाशिंग टॉवर में एसिड की आवश्यक सांद्रता बनाए रखने के लिए, आर्द्रीकरण टॉवर से एसिड को इसमें स्थानांतरित किया जाता है। यदि एक ही समय में पहले वाशिंग टॉवर में एक मानक एसिड सांद्रता प्राप्त करने के लिए पर्याप्त पानी नहीं है, तो इसे ह्यूमिडिफायर या दूसरे वाशिंग टॉवर के कलेक्टर में पेश किया जाता है।

संपर्क सल्फ्यूरिक एसिड संयंत्र आमतौर पर तीन प्रकार के उत्पादों का उत्पादन करते हैं: ओलियम, वाणिज्यिक सल्फ्यूरिक एसिड, और पहले वाशिंग टॉवर से पतला सल्फ्यूरिक एसिड (सेलेनियम के एसिड से अलग होने के बाद)।

कुछ पौधों में, अशुद्धियों से सफाई के बाद एसिड धोने का उपयोग मोनोहाइड्रेट को पतला करने के लिए या ओलियम को पतला करके केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड तैयार करने के लिए किया जाता है। कभी-कभी ओलियम केवल पानी से पतला होता है।

चित्र 34 में दिखाई गई योजना के अनुसार, 4-7.5% SO2 युक्त गैस को संसाधित किया जाता है। प्रक्रिया की ऑटोथर्मिसिटी।) SO2 की उच्च सांद्रता पर, संपर्क की डिग्री कम हो जाती है।

वर्तमान में, इस प्रक्रिया के अलग-अलग चरणों को फिर से डिज़ाइन करके और उच्च सिस्टम प्रदर्शन प्रदान करने वाले अधिक शक्तिशाली उपकरणों का उपयोग करके संपर्क सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन के लिए योजना में सुधार करने के लिए काम चल रहा है।

कई संयंत्रों में, सुखाने वाले टॉवर और मोनोहाइड्रेट अवशोषक एसिड वितरकों का उपयोग करते हैं, जिसके बाद गैस में न्यूनतम मात्रा में छींटे होते हैं। इसके अलावा, धुंध की बूंदों और छींटे को अलग करने के लिए उपकरण सीधे टावरों में या उनके बाद प्रदान किए जाते हैं। कई संयंत्रों में, आर्द्रीकरण टॉवर को तकनीकी योजना से बाहर रखा गया था; इसकी अनुपस्थिति की भरपाई गीले इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर्स की शक्ति में वृद्धि या दूसरे वाशिंग टॉवर में अधिक गहन गैस आर्द्रीकरण के लिए वाशिंग टॉवर के ऑपरेटिंग मोड में कुछ बदलाव से होती है, जिससे गीली सफाई के लिए बिजली की लागत को कम करना संभव हो जाता है।

सल्फ्यूरिक एसिड उद्योग में, गहन और अधिक उन्नत उपकरणों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाने लगा है, जो पैक किए गए टॉवर, सिंचाई कूलर, सेंट्रीफ्यूगल पंप, आदि को गैस के साथ छिड़कते हैं।

अलौह धातु विज्ञान में कच्चे माल के भूनने के दौरान बहने वाली ऑक्सीजन के उपयोग के परिणामस्वरूप, निकास गैसों में SO2 की सांद्रता बढ़ जाती है, जिससे इन गैसों पर चलने वाले सल्फ्यूरिक एसिड सिस्टम को तेज करना संभव हो जाता है। संपर्क विधि द्वारा सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन के लिए उपकरणों के निर्माण में एसिड प्रतिरोधी सामग्री का उपयोग उत्पाद की गुणवत्ता में काफी सुधार कर सकता है और प्रतिक्रियाशील सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन में वृद्धि कर सकता है।

संपर्क विधि द्वारा मौलिक सल्फर से सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन की तकनीकी प्रक्रिया कई विशेषताओं में पाइराइट से उत्पादन प्रक्रिया से भिन्न होती है:

फर्नेस गैस के उत्पादन के लिए भट्टियों का विशेष डिजाइन;

फर्नेस गैस में सल्फर ऑक्साइड (IV) की बढ़ी हुई मात्रा;

फर्नेस गैस का कोई पूर्व उपचार नहीं। दोहरे संपर्क और दोहरे अवशोषण विधि (चित्र 1) का उपयोग करके सल्फर से सल्फ्यूरिक एसिड का उत्पादन कई चरणों में होता है:

धूल से सफाई के बाद हवा को गैस ब्लोअर द्वारा सुखाने वाले टॉवर में आपूर्ति की जाती है, जहां इसे 93-98% सल्फ्यूरिक एसिड के साथ 0.01% की मात्रा में नमी की मात्रा में सुखाया जाता है; संपर्क इकाई के हीट एक्सचेंजर्स में से एक में पहले से गरम करने के बाद सूखी हवा सल्फर भट्टी में प्रवेश करती है।

सल्फर का दहन (दहन) एक सजातीय एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रिया है, जो ठोस सल्फर के तरल अवस्था में संक्रमण और उसके बाद के वाष्पीकरण से पहले होती है:

एस टीवी →एस एफ →एस भाप

इस प्रकार, दहन प्रक्रिया गैस चरण में पूर्व-सूखी हवा की धारा में होती है और इसे समीकरण द्वारा वर्णित किया जाता है:

एस + ओ 2 → SO 2 + 297.028 केजे;

सल्फर जलाने के लिए बर्नर और साइक्लोन फर्नेस का उपयोग किया जाता है। बर्नर भट्टियों में, पिघला हुआ सल्फर नोजल के माध्यम से संपीड़ित हवा द्वारा दहन कक्ष में छिड़का जाता है जो हवा के साथ सल्फर वाष्प का पर्याप्त मिश्रण और आवश्यक दहन दर प्रदान नहीं कर सकता है। चक्रवात भट्टियों में, केन्द्रापसारक धूल संग्राहक (चक्रवात) के सिद्धांत पर काम करते हुए, घटकों का बेहतर मिश्रण प्राप्त किया जाता है और नोजल भट्टियों की तुलना में सल्फर दहन की उच्च तीव्रता प्रदान की जाती है।

फिर 200 डिग्री सेल्सियस पर 8.5-9.5% SO3 युक्त गैस ओलियम और 98% सल्फ्यूरिक एसिड से सिंचित अवशोषक में अवशोषण के पहले चरण में प्रवेश करती है:

इसलिए 3 + एच 2 ओ → एन 2 इसलिए 4 +130.56 केजे;

इसके बाद, गैस को सल्फ्यूरिक एसिड के छींटों से साफ किया जाता है, जिसे 420 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है, और दूसरे रूपांतरण चरण में प्रवेश करता है, जो दो उत्प्रेरक परतों पर होता है। दूसरे अवशोषण चरण से पहले, गैस को एक अर्थशास्त्री में ठंडा किया जाता है और दूसरे चरण के अवशोषक में डाला जाता है, 98% सल्फ्यूरिक एसिड के साथ छिड़काव किया जाता है, और फिर छिड़काव के बाद इसे वायुमंडल में छोड़ दिया जाता है।

सल्फर दहन से निकलने वाली फर्नेस गैस में सल्फर ऑक्साइड (IV) की मात्रा अधिक होती है और इसमें बड़ी मात्रा में धूल नहीं होती है। देशी सल्फर को जलाने पर इसमें आर्सेनिक और सेलेनियम यौगिकों का भी पूरी तरह से अभाव होता है, जो उत्प्रेरक जहर हैं।

यह सर्किट सरल है और इसे "शॉर्ट सर्किट" (चित्र 2) कहा जाता है।

चावल। 1. डीके-डीए विधि द्वारा सल्फर से सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन की योजना:

1 सल्फर भट्ठी; 2-गर्मी वसूली बॉयलर; 3 - अर्थशास्त्री; 4-स्टार्टर फायरबॉक्स; प्रारंभिक भट्ठी के 5, 6-हीट एक्सचेंजर्स; 7-पिन डिवाइस; 8-हीट एक्सचेंजर्स; 9-ओलियम अवशोषक; 10 सुखाने वाला टॉवर; क्रमशः 11 और 12। पहला और दूसरा मोनोहाइड्रेट अवशोषक; 13-एसिड के संग्राहक।

रेखा चित्र नम्बर 2। सल्फर से सल्फ्यूरिक एसिड का उत्पादन (लघु योजना):

1 - सल्फर के लिए पिघलने वाला कक्ष; 2 - तरल सल्फर फिल्टर; 3 - सल्फर जलाने के लिए भट्ठी; 4 - अपशिष्ट ताप बॉयलर; 5 - संपर्क उपकरण; 6 - सल्फर ऑक्साइड (VI) की अवशोषण प्रणाली; 7- सल्फ्यूरिक एसिड रेफ्रिजरेटर

चक्रवात-प्रकार की भट्टियों से सुसज्जित सल्फर से सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन के लिए मौजूदा प्रतिष्ठानों की क्षमता प्रति दिन 100 टन सल्फर या उससे अधिक है। 500 टन / दिन तक की क्षमता के साथ नए डिजाइन विकसित किए जा रहे हैं।

प्रति 1 टन मोनोहाइड्रेट की खपत: सल्फर 0.34 टन, पानी 70 मीटर 3, बिजली 85 kWh।

सल्फ्यूरिक एसिड पौधों में बड़ी मात्रा में सल्फ्यूरिक एसिड का उत्पादन होता है।

I. सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन के लिए प्रयुक्त कच्चा माल:

द्वितीय. कच्चे माल की तैयारी।

आइए पाइराइट FeS2 से सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन का विश्लेषण करें।

1) पाइराइट को पीसना।

उपयोग करने से पहले, पाइराइट के बड़े टुकड़ों को क्रशर में कुचल दिया जाता है। आप जानते हैं कि जब किसी पदार्थ को कुचला जाता है, तो प्रतिक्रिया दर बढ़ जाती है, क्योंकि। अभिकारकों के संपर्क का पृष्ठीय क्षेत्रफल बढ़ जाता है।

2) पाइराइट की शुद्धि।

पाइराइट को कुचलने के बाद, इसे प्लवनशीलता द्वारा अशुद्धियों (अपशिष्ट चट्टान और पृथ्वी) से शुद्ध किया जाता है। ऐसा करने के लिए, कुचल पाइराइट को पानी के विशाल वत्स में उतारा जाता है, मिश्रित किया जाता है, अपशिष्ट चट्टान ऊपर तैरती है, फिर बेकार चट्टान को हटा दिया जाता है।

III. उत्पादन रसायन।

पाइराइट से सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन में तीन चरण होते हैं।

पहला चरण - एक "द्रवयुक्त बिस्तर" भट्ठे में भुना हुआ पाइराइट।

प्रथम चरण प्रतिक्रिया समीकरण

4FeS2 + 11O2 2Fe2O3 + 8SO2 + Q

कुचल, साफ, गीला (प्लवन के बाद) पाइराइट को ऊपर से "द्रवयुक्त बिस्तर" में फायरिंग के लिए भट्ठी में डाला जाता है। नीचे से (काउंटरफ्लो सिद्धांत) ऑक्सीजन से समृद्ध हवा को पाइराइट की अधिक पूर्ण फायरिंग के लिए पारित किया जाता है। भट्ठी में तापमान 800 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच जाता है। पाइराइट को लाल रंग में गर्म किया जाता है और नीचे से उड़ने वाली हवा के कारण "निलंबित अवस्था" में होता है। यह सब उबलते लाल गर्म तरल जैसा दिखता है।

प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप निकलने वाली गर्मी के कारण भट्टी में तापमान बना रहता है। अतिरिक्त गर्मी हटा दी जाती है: पानी के साथ पाइप भट्ठी की परिधि के साथ चलते हैं, जिसे गर्म किया जाता है। आसन्न परिसर के केंद्रीय हीटिंग के लिए गर्म पानी का उपयोग आगे किया जाता है।

सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन में गठित आयरन ऑक्साइड Fe2O3 (कैल्सीन) का उपयोग नहीं किया जाता है। लेकिन इसे एकत्र किया जाता है और धातुकर्म संयंत्र में भेजा जाता है, जहां लौह धातु और कार्बन के साथ इसके मिश्र धातु लौह ऑक्साइड - स्टील (मिश्र धातु में 2% कार्बन सी) और कच्चा लोहा (मिश्र धातु में 4% कार्बन सी) से प्राप्त होते हैं।

इस प्रकार, रासायनिक उत्पादन का सिद्धांत पूरा होता है - अपशिष्ट मुक्त उत्पादन।

फर्नेस गैस भट्ठी से निकलती है, जिसकी संरचना है: SO2, O2, जल वाष्प (पाइराइट गीला था!) ​​और सिंडर के सबसे छोटे कण (लौह ऑक्साइड)। ऐसी भट्ठी गैस को सिंडर और जल वाष्प के ठोस कणों की अशुद्धियों से साफ किया जाना चाहिए।

सिंडर के ठोस कणों से फर्नेस गैस का शुद्धिकरण दो चरणों में किया जाता है - एक चक्रवात में (केन्द्रापसारक बल का उपयोग किया जाता है, सिंडर के ठोस कण चक्रवात की दीवारों से टकराते हैं और नीचे गिर जाते हैं) और इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर्स में (इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण का उपयोग किया जाता है, कण इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर की विद्युतीकृत प्लेटों के लिए सिंडर स्टिक, पर्याप्त संचय के साथ वे अपने स्वयं के वजन के साथ नीचे गिरते हैं), फर्नेस गैस में जल वाष्प को हटाने के लिए (भट्ठी गैस को सुखाते हुए), केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड का उपयोग किया जाता है, जो एक है बहुत अच्छा desiccant, क्योंकि यह पानी को अवशोषित करता है।

फर्नेस गैस को सुखाने वाले टॉवर में सुखाया जाता है - फर्नेस गैस नीचे से ऊपर की ओर उठती है, और सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड ऊपर से नीचे की ओर बहता है। सुखाने वाले टावर के आउटलेट पर, भट्ठी गैस में अब कोई सिंडर कण या जल वाष्प नहीं होता है। फर्नेस गैस अब सल्फर ऑक्साइड SO2 और ऑक्सीजन O2 का मिश्रण है।

दूसरा चरण - ऑक्सीजन द्वारा SO2 से SO3 का ऑक्सीकरण।

यह संपर्क उपकरण में बहता है।

इस चरण के लिए प्रतिक्रिया समीकरण है: 2SO2 + O2 2SO3 + Q

दूसरे चरण की जटिलता इस तथ्य में निहित है कि एक ऑक्साइड के दूसरे ऑक्साइड में ऑक्सीकरण की प्रक्रिया प्रतिवर्ती है। इसलिए, प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया (SO3 प्राप्त करने) के लिए इष्टतम स्थितियों को चुनना आवश्यक है।

तापमान:

सीधी प्रतिक्रिया एक्ज़ोथिर्मिक + क्यू है, रासायनिक संतुलन को स्थानांतरित करने के नियमों के अनुसार, प्रतिक्रिया संतुलन को एक एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रिया की ओर स्थानांतरित करने के लिए, सिस्टम में तापमान कम होना चाहिए। लेकिन, दूसरी ओर, कम तापमान पर, प्रतिक्रिया दर काफी कम हो जाती है। प्रयोगात्मक रूप से, रसायनज्ञ-प्रौद्योगिकीविदों ने स्थापित किया है कि SO3 के अधिकतम गठन के साथ आगे बढ़ने के लिए प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया के लिए इष्टतम तापमान 400-500 डिग्री सेल्सियस का तापमान है। यह रासायनिक उद्योगों में काफी कम तापमान है। इतने कम तापमान पर प्रतिक्रिया दर बढ़ाने के लिए, एक उत्प्रेरक को प्रतिक्रिया में पेश किया जाता है। यह प्रयोगात्मक रूप से स्थापित किया गया है कि इस प्रक्रिया के लिए सबसे अच्छा उत्प्रेरक वैनेडियम ऑक्साइड V2O5 है।

बी) दबाव:

गैसों की मात्रा में कमी के साथ सीधी प्रतिक्रिया होती है: बाईं ओर, 3V गैसें (2V SO2 और 1V O2), और दाईं ओर, 2V SO3। चूंकि प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया गैसों की मात्रा में कमी के साथ आगे बढ़ती है, इसलिए, रासायनिक संतुलन को स्थानांतरित करने के नियमों के अनुसार, सिस्टम में दबाव बढ़ाया जाना चाहिए। इसलिए, यह प्रक्रिया ऊंचे दबाव पर की जाती है।

SO2 और O2 का मिश्रण संपर्क तंत्र में प्रवेश करने से पहले, इसे 400-500 ° C के तापमान पर गर्म किया जाना चाहिए। मिश्रण का ताप हीट एक्सचेंजर में शुरू होता है, जो संपर्क तंत्र के सामने स्थापित होता है। मिश्रण हीट एक्सचेंजर की ट्यूबों के बीच से गुजरता है और इन ट्यूबों से गर्म होता है। ट्यूबों के अंदर संपर्क तंत्र से गर्म SO3 गुजरता है। संपर्क तंत्र में प्रवेश करते हुए, SO2 और O2 का मिश्रण संपर्क तंत्र में ट्यूबों के बीच से गुजरते हुए, वांछित तापमान तक गर्म होता रहता है।

SO2 के SO3 में परिवर्तन की प्रतिक्रिया में गर्मी की रिहाई के कारण संपर्क तंत्र में 400-500 डिग्री सेल्सियस का तापमान बना रहता है। जैसे ही सल्फर ऑक्साइड और ऑक्सीजन का मिश्रण उत्प्रेरक बेड पर पहुंचता है, SO2 से SO3 के ऑक्सीकरण की प्रक्रिया शुरू हो जाती है।

गठित सल्फर ऑक्साइड SO3 संपर्क तंत्र को छोड़ देता है और हीट एक्सचेंजर के माध्यम से अवशोषण टॉवर में प्रवेश करता है।

तीसरा चरण - सल्फ्यूरिक एसिड द्वारा SO3 का अवशोषण।

यह अवशोषण टावर में बहती है।

सल्फर ऑक्साइड SO3 पानी द्वारा अवशोषित क्यों नहीं होता है? आखिरकार, सल्फर ऑक्साइड पानी में घुल सकता है: SO3 + H2O H2SO4। लेकिन तथ्य यह है कि अगर पानी का उपयोग सल्फर ऑक्साइड को अवशोषित करने के लिए किया जाता है, तो सल्फ्यूरिक एसिड एक धुंध के रूप में बनता है जिसमें सल्फ्यूरिक एसिड की छोटी बूंदें होती हैं (सल्फर ऑक्साइड बड़ी मात्रा में गर्मी की रिहाई के साथ पानी में घुल जाता है, सल्फ्यूरिक एसिड होता है) इतना गर्म कि यह उबलकर भाप में बदल जाए)। सल्फ्यूरिक एसिड धुंध के गठन से बचने के लिए, 98% केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड का उपयोग करें। दो प्रतिशत पानी इतना छोटा है कि तरल को गर्म करना कमजोर और हानिरहित होगा। सल्फर ऑक्साइड ऐसे एसिड में बहुत अच्छी तरह से घुल जाता है, जिससे ओलियम बनता है: H2SO4 nSO3।

इस प्रक्रिया के लिए प्रतिक्रिया समीकरण nSO3 + H2SO4 H2SO4 nSO3 . है

परिणामस्वरूप ओलियम को धातु के टैंकों में डाला जाता है और गोदाम में भेज दिया जाता है। फिर टैंकों को ओलियम से भर दिया जाता है, ट्रेनें बनाई जाती हैं और उपभोक्ता को भेजी जाती हैं।

पर्यावरण संरक्षण,

सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन के साथ जुड़ा हुआ है।

सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन के लिए मुख्य कच्चा माल सल्फर है। यह हमारे ग्रह पर सबसे आम रासायनिक तत्वों में से एक है।

सल्फ्यूरिक एसिड तीन चरणों में निर्मित होता है: पहले चरण में SO2 का उत्पादन होता है, FeS2 को कैलक्लाइंड किया जाता है, फिर SO3 को, जिसके बाद तीसरे चरण में सल्फ्यूरिक एसिड प्राप्त होता है।

वैज्ञानिक और तकनीकी क्रांति और इससे जुड़े रासायनिक उत्पादन की गहन वृद्धि से पर्यावरण में महत्वपूर्ण नकारात्मक परिवर्तन होते हैं। उदाहरण के लिए, ताजे पानी का जहर, पृथ्वी के वायुमंडल का प्रदूषण, जानवरों और पक्षियों का विनाश। नतीजतन, दुनिया एक पारिस्थितिक संकट की चपेट में है। सल्फ्यूरिक एसिड संयंत्रों से हानिकारक उत्सर्जन का आकलन न केवल उद्यम के पास स्थित क्षेत्रों पर सल्फर ऑक्साइड के प्रभाव से किया जाना चाहिए, बल्कि अन्य कारकों को भी ध्यान में रखा जाना चाहिए - मनुष्यों में श्वसन रोगों के मामलों की संख्या में वृद्धि और पशु, वनस्पति की मृत्यु और उसके विकास का दमन, चूना पत्थर और संगमरमर से बनी संरचनाओं का विनाश, धातुओं के क्षरण में वृद्धि। "खट्टा" बारिश की गलती के कारण, स्थापत्य स्मारक (ताज मकल) क्षतिग्रस्त हो गए थे।

ज़ोन में प्रदूषण के स्रोत (SO2) से 300 किमी तक सल्फ्यूरिक एसिड खतरनाक है, ज़ोन में 600 किमी तक। - सल्फेट्स। सल्फ्यूरिक एसिड और सल्फेट कृषि फसलों की वृद्धि को धीमा कर देते हैं। जल निकायों का अम्लीकरण (वसंत में, जब बर्फ पिघलती है, अंडे और किशोर मछलियों की मृत्यु का कारण बनती है। पर्यावरणीय क्षति के अलावा, आर्थिक क्षति होती है - मिट्टी के डीऑक्सीडेशन के दौरान हर साल भारी मात्रा में नुकसान होता है।

आइए सबसे आम गैसीय वायु प्रदूषकों के लिए रासायनिक सफाई विधियों पर एक नज़र डालें। 60 से अधिक तरीके ज्ञात हैं। सबसे आशाजनक तरीके चूना पत्थर द्वारा सल्फर ऑक्साइड के अवशोषण पर आधारित हैं, सल्फाइट का एक समाधान - अमोनियम हाइड्रोसल्फाइट और सोडियम एल्यूमिनेट का एक क्षारीय समाधान। वैनेडियम ऑक्साइड की उपस्थिति में सल्फर ऑक्साइड के ऑक्सीकरण के लिए उत्प्रेरक विधियां भी रुचिकर हैं।

विशेष महत्व का फ्लोरीन युक्त अशुद्धियों से गैसों का शुद्धिकरण है, जो कि छोटी सांद्रता में भी वनस्पति पर प्रतिकूल प्रभाव डालता है। यदि गैसों में हाइड्रोजन फ्लोराइड और फ्लोरीन होते हैं, तो उन्हें 5-10% सोडियम हाइड्रॉक्साइड समाधान के संबंध में काउंटरकुरेंट पैकिंग वाले स्तंभों से गुजारा जाता है। निम्नलिखित प्रतिक्रियाएं एक मिनट के भीतर होती हैं:

F2+2NaOH->O2+H2O+2NaF

HF+NaOH->NaF+H2O;

परिणामस्वरूप सोडियम फ्लोराइड को सोडियम हाइड्रोक्साइड को पुन: उत्पन्न करने के लिए इलाज किया जाता है।

सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन के लिए प्रारंभिक अभिकर्मक मौलिक सल्फर और सल्फर युक्त यौगिक हो सकते हैं, जिनसे सल्फर या सल्फर डाइऑक्साइड प्राप्त किया जा सकता है।

परंपरागत रूप से, कच्चे माल के मुख्य स्रोत सल्फर और आयरन (सल्फर) पाइराइट हैं। लगभग आधा सल्फ्यूरिक एसिड सल्फर से प्राप्त होता है, तीसरा - पाइराइट्स से। कच्चे माल के संतुलन में एक महत्वपूर्ण स्थान अलौह धातु विज्ञान से ऑफ-गैसों द्वारा कब्जा कर लिया जाता है, जिसमें सल्फर डाइऑक्साइड होता है।

इसी समय, निकास गैसें सबसे सस्ता कच्चा माल हैं, पाइराइट के थोक मूल्य भी कम हैं, जबकि सल्फर सबसे महंगा कच्चा माल है। इसलिए, सल्फर से सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन को आर्थिक रूप से व्यवहार्य बनाने के लिए, एक ऐसी योजना विकसित की जानी चाहिए जिसमें इसके प्रसंस्करण की लागत पाइराइट या ऑफ-गैस के प्रसंस्करण की लागत से काफी कम हो।

हाइड्रोजन सल्फाइड से सल्फ्यूरिक एसिड प्राप्त करना

गीले कटैलिसीस द्वारा हाइड्रोजन सल्फाइड से सल्फ्यूरिक एसिड का उत्पादन होता है। दहनशील गैसों की संरचना और उनके शुद्धिकरण की विधि के आधार पर, हाइड्रोजन सल्फाइड गैस को केंद्रित किया जा सकता है (90% तक) और कमजोर (6-10%)। यह इसे सल्फ्यूरिक एसिड में संसाधित करने की योजना निर्धारित करता है।

चित्र 1.1 सांद्र हाइड्रोजन सल्फाइड गैस से सल्फ्यूरिक अम्ल के उत्पादन की योजना को दर्शाता है। फिल्टर 1 में शुद्ध हवा के साथ मिश्रित हाइड्रोजन सल्फाइड दहन के लिए भट्ठी 3 में प्रवेश करता है। अपशिष्ट ताप बॉयलर 4 में, भट्ठी से निकलने वाली गैस का तापमान 1000 से घटकर 450 °C हो जाता है, जिसके बाद गैस संपर्क तंत्र में प्रवेश करती है। 5. संपर्क द्रव्यमान की परतों को छोड़ने वाली गैस का तापमान फूंकने से कम हो जाता है शुष्क ठंडी हवा। संपर्क उपकरण से, SO 3 युक्त गैस कंडेनसर टॉवर 7 में प्रवेश करती है, जो एक स्क्रबर है जिसमें एसिड से सिंचित नोजल होता है। टावर के प्रवेश द्वार पर सिंचाई करने वाले एसिड का तापमान 50-60°С, निकास 80-90°С पर होता है। इस मोड में, टावर के निचले हिस्से में, एच 2 ओ और एसओ 3 वाष्प युक्त गैस तेजी से ठंडा हो जाती है, उच्च सुपरसेटेशन होता है और सल्फ्यूरिक एसिड का कोहरा बनता है (सभी आउटपुट का 30-35% तक कोहरे में चला जाता है) ), जिसे बाद में इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर में कैद कर लिया जाता है। इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर्स (या किसी अन्य प्रकार के फिल्टर) में कोहरे की बूंदों के सर्वोत्तम जमाव के लिए, यह वांछनीय है कि ये बूंदें बड़ी हों। यह स्प्रे एसिड के तापमान को बढ़ाकर प्राप्त किया जाता है, जिससे टॉवर से निकलने वाले एसिड के तापमान में वृद्धि होती है (संघनन सतह के तापमान में वृद्धि) और कोहरे की बूंदों के मोटे होने में योगदान देता है। कमजोर हाइड्रोजन सल्फाइड गैस से सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन की योजना चित्र 1.1 में दर्शाई गई योजना से भिन्न है जिसमें भट्ठी को आपूर्ति की जाने वाली हवा को उत्प्रेरक परतों से निकलने वाली गैस द्वारा हीट एक्सचेंजर्स में पहले से गरम किया जाता है, और संक्षेपण प्रक्रिया में किया जाता है केमिको सांद्रक प्रकार का एक बुदबुदाती कंडेनसर।

गैस बुदबुदाहट तंत्र के तीन कक्षों में क्रमिक रूप से एसिड परत से गुजरती है, उनमें एसिड का तापमान पानी की आपूर्ति द्वारा नियंत्रित किया जाता है, जिसका वाष्पीकरण गर्मी को अवशोषित करता है। पहले कक्ष (230-240 डिग्री सेल्सियस) में एसिड के उच्च तापमान के कारण, एच 2 एसओ 4 वाष्प बिना कोहरे के संघनित हो जाते हैं।

1-फिल्टर, 2-पंखा, 3-फर्नेस, 4-स्टीम वेस्ट-हीट बॉयलर, 5-पिन उपकरण, 6-रेफ्रिजरेटर, 7-टावर-कंडेनसर, 8-इलेक्ट्रिक फिल्टर, 9-सर्कुलेशन कलेक्टर, 10-पंप।

चित्र 1.1 उच्च सांद्रता वाले हाइड्रोजन सल्फाइड गैस से सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन की योजना:

बाद के दो कक्षों में (उनमें एसिड का तापमान क्रमशः लगभग 160 और 100 ° C होता है), कोहरा बनता है। हालांकि, एसिड के उच्च तापमान और गैस में बड़ी मात्रा में जल वाष्प के कारण, कक्षों में एसिड पर संतृप्त जल वाष्प के दबाव के अनुरूप, धुंध बड़ी बूंदों के रूप में बनती है जो आसानी से होती हैं इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर में जमा।

उत्पादक एसिड पहले (गैस के साथ) कक्ष से बहता है, रेफ्रिजरेटर में ठंडा किया जाता है और गोदाम में खिलाया जाता है। इस तरह के अवशोषण डिब्बे में रेफ्रिजरेटर की सतह एक कंडेनसर टॉवर के साथ अवशोषण डिब्बे की तुलना में 15 गुना छोटी होती है, इस तथ्य के कारण कि पानी के वाष्पीकरण द्वारा गर्मी की मुख्य मात्रा को हटा दिया जाता है। पहले कक्ष (उत्पादन एसिड) में एसिड की सांद्रता लगभग 93.5% है, दूसरे और तीसरे कक्ष में क्रमशः 85 और 30% है। .