Күкірт қышқылы

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 10 бет
Таңдаулыға:

Кіріспе

Күкірт қышқылы - ең қарқынды бейорганикалық қышқылдардың бірі. Химиялық өнеркәсіпте күкірт қышқылындай көп өндірілетін бірде - бір зат жоқ. Күкірт қышқылынсыз ешбір химиялық, металлургиялық өнеркәсіптер және бірде - бір химиялық лаборатория жұмырыш-қорғасын істей алмайды. Концентрлі күкірт қышқылы активтік қатарында сутектен бұрын да, кейін де тұрған металдардың көпшілігімен әрекеттеседі. Күкірт қышқылы көбінесе процестерде ылғал сіңіргіш, құрғатқыш зат ретінде, металдарды жұмсартуда, нейтрализация процесінде және тағы басқа мақсаттарға қолданылады.

Күкірт қышқылының негізгі тұтынушысы минералды тыңайтқыштар, яғни суперфосфат, аммоний және калий сульфаттары өндірісі[1] .

Күкірт қышқылын өндіру, жанасу және нитрозды әдістермен өткізіледі. Олардың жалпы сатысына күкірт диоксидін алу және оны қоспалардан тазалауы жатады. Күкірт диоксидін жанасу аппаратында катализатор катысында күкірт ангидридіне тотықтырып, абсорбциялау арқылы олеум алады. Жанасу әдісімен алынған қышқылды мұнай өнімдерін, коксохимиялық өнімдерді, сонымен қатар түсті металдарды тазалауда және вискоздық талшық өндіруде, органикалық синтез өнеркәсібінде пайдаланылады.

Күкірт қышқылы өндірісінде шикізат ретінде күкірттің өзін және құрамында күкірті бар әр түрлі қосылыстарды да пайдалануға болады. Күкірттің басқа да шикізаттарына күкіртті колчедан, көмірлі колчедан, тума кендер, түрлі күкірт құрамдас шикізаттар, алуниттер жатады.

Бұл дипломдық жоба Өскемен қаласындағы мырышты-қорғасын зауытынан шыққан күкіртті газды тазартқаннан кейін күкірт қышқылын алатын цехты жобалауға негізделген. Цехтің жылына өнімділігі 100 000 тонна.

Өндірістің жалпы сипаттамасы

Өскемен қала аумағы 1, 8 мың шаршы километрге тең және қалада 85 923 адам тұрады. Жобаланған цех «Казцинк» коорпорациясының мырышты-қорғасын зауытының құрамына кіреді және оның негізгі структуралық бөлімдеріне:

Шаң түйіршіктегіш, газ жүруі жүйесі және шаңұстағыш электрофильтрлердің бөлімі;
Күкірт қышқылы бөлімі, абсорбциялық- кептіру бөлімі, жанасу бөлімі және күкірт қышқылы қоймасы кіреді.

Цехтың жобалануы бойынша қалаға қатынасы жел жағынан орналасқан. Цехтың орналасуы технологиялық талаптарға сай және ашық алаңда орналасқан. Цех шу және шаң сияқты зиянды заттардың көзі болғандықтан зауыт пен тұрғылықты орындардың арасы орман егістіктермен санитарлы - қорғаныс зоналары қарастырылады, зонаның қашықтығы шамамен 455м.

Зауыттың өндірістік алаңында келесі нысапналар жобаланған:

1) Зауыттың бас ғимараты, тұрмырыш-қорғасынтық ғимараттарымен және тұрмырыш-қорғасынтық аялдамаларымен;

2) Жанасу бөлімі;

3) Әкімшілік ғимарат, химиялық зертханасымен;

4) Жөндеу шеберханасы;

5) Асхана

Жабдықтардың орналасу схемасы сатылы. Бас ғимаратта жабдықтарды бейтараптайтын бөлімде көп этажды ғимараттар каскадты түрде орналасқан.

Жобадағы ғимараттардың корпусы тікбұрышты пішінде. Зауыт территориясында темір жолдар жүргізілген. Қойма мен өндірістік корпустар бөлімі арасы авто жордар жүйесі арқылы байланысқан. Зауыт территориясында автожолдар мен темір жолдар қиылысы бар. Жаяу жүргінші жолдардың ені 1, 5 -2м.

Тратуарлар, автожолдар және негізгі корпустардың маңайына жабайы ағаштар, бұталар өсірілген.

1. 2 Күкірт қышқылы цехынын құрылысы бойынша сәулетті - құрылымдық шешімдер

Өндіріс алаңына кірер алдында жұмырыш-қорғасыншылармен барлық көліктер күзет дабылдары мен тексеру құралдарымен жабдықталған тексеру бөлімшесі арқылы өткізіледі. Өртке қарсы сатылар, өрт сөндіргіш көліктердің айналуына жасалған айналмалы жолдар және олар өрт сөндіру құралдарымен қамтамасыз етілген.

Нормативті талаптарға сәйкес, өңдеуші кешен алаңында денсаулық сақтау пункті, АТС т. б. орналасқан.

Сәулетті - құрылымдық шешімдер шарттар негізінде қабылданған:

Өндірістегі өрт қауіпсіздігінің категориясы бойынша;
Ғимараттың өртке тұрақтылық дәрежесі бойынша;
Жасанды жарықтандыру үшін жұмырыш-қорғасын түрінің дәлдік дәрежесі бойынша.

Бас корпус көп этажды ғимарат. Ғимараттың калонналарының арасы 6 метр. Ғимараттың каркасы темірбетонды құрылысты. Жылытқыш мақсатында көбікбетондар қабылданған. Каркас пен жабдықтардың фундаменті темірбетонды. Ғимараттың қабырғалары керамзитбетонды плиталардан тұрғызылған.

Алаңның ішінде айналмалы автокөлік өту жолы салынған. Алаң мен жолдар асфальтті бетоннан төселген. Тік тегістеу біртұтас тәсілмен шешілген.

Құрылыс жұмырыш-қорғасынтарының құрамына кірмейтін алаңдар мен тегіс жерлер ағаштармен және жергілікті тұқымды бұталармен көгалдандаралған.

Жобаланған алаң батыстан шығысқа қарай созылып жатыр. Алаң күнқағарлы биіктігі (h = 2, 0м) торлы панельдермен қоршалған.

Өндіріс алаңында - оңтүстік және шығыс жақтан кіретін екі кіру бөлімі қарастырылған. Бас кіру бөлімі - админстративті - тұрмырыш-қорғасынтық корпустың бағытында жүргізіледі.

1. 3 Цехтың жылыту және сумен қамтамасыз ету жүйесінің сипаттамасы

Жылыту жүйесі калорифер - вентиляторлар арқылы іске асады, оган кететін жылуы шығыны 48000 ккал/сағ. Маусымдық жылыту ұзақтығы 180 күн. Орталық қазандық жылумен қамтасыздандыру көзі болып табылады. Жылу жеткізгіш судың температурасы 60 -90 ^о С. Өндірістің негізгі ғимараттарын жылыту жылытқыш - желдеткіш агрегаттар көмегімен ауалық жылыту қабылданған.

Жөндегіш шеберхана ғимараттарында, қоймада, конторда, тұрмырыш-қорғасынтық ғимараттарда тұрғылықты жылытқыш приборлармен жылыту қарастырылған. Қыздырғыш элементтерінің құрылыс конструкцияларына жапсырылған сулы жылыту жүйелерінің және тұрақтың жылытатын бетіндегі орташа температурасы тұрақты жұмырыш-қорғасын орнындағы еден үшін плюс 260С-тан; кісілер уақытша болатын еденнен плюс 30С-тан; төбелер үшін: бөлменің биіктігі 2, 5-нан 2, 8-ге дейін болса плюс 280С-тан; 2, 8-ден 3, 0-ге дейін болса плюс 300С-тан; 3, 0-тен 3, 5-ға дейін болса плюс 330С-тан; 3, 5-нан 4, 0-ке дейін болса плюс 360С-тан; 4, 0-тен 6, 0-ға дейін болса плюс 380С-тан аспауы керек.

Жылуды бөлетін жабдықтар вентиляция жолының мүмкіндігін ескере отырып орналасқан. Бөлменің көлеміне келетін аэрациялық ауа ағысының таралуы үшін, жабдықтар арасындағы қашықтық ағыстың бағыты бойынша, оның өлшемінен көп болуы керек. Жоғары жылу бөлетін цехтар мен учаскелерді табиғи вентиляциямен (аэрациямен) жабдықтағанда, шатырда дистанциядан басқарылатын механизацияланған фрамугамен жабдықталған тұтанбайтын шахталар немесе аэрациялық күн тартарлар қарастырылуы керек. Табиғи вентиляция кезінде желденетін бөлмелерге ауаның келуі жылдың жылы мезгілінде еденнен 1, 8 м-ден артық емес, ал жылдың суық мезгілінде вентиляциялық ойықтың түбіне дейін 4 м-ден төмен емес деңгейде қарастыру керек. Осы мақсатпен жобаның құрылыс бөлімінде көрсетілген деңгейлерге ауа беретін терезеде ашылатын ойықтар, аэрациялық қақпалар, көтерілетін қозғалтқыш қабырғалар қарастырылуы керек. Ашылатын ойықтардың алаңы терезенің жалпы алаңынан 20%-тен кем болмауы керек.

Шаңды және жеңіл конденсацияланатын буларды, сонымен қатар араластырған кезде зиянды немесе өрт қауіпті қоспалар шығаратын немесе көрсетілген қасиеттермен жаңа химиялық қосылыстар түзе алатын заттарды жергілікті сорғыштың жалпы шығаратын қондырғысына біріктірілмеген. Бөлмелердегі, сонымен бірге табиғи желдетусіз бөлмелердегі жыл бойына және тәулік бойына жұмырыш-қорғасынқа тағайындалған кондиционерлеу жүйелері жылдың суық мезгілінде берілген температураны және талап етілетін ауа алмасудың 50%-ін қамтамасыз ететін резервті кондиционермен жобаланған.

Өндіріске су екі құбыр жүйесі арқылы келеді. Ұйымның өндірістік және қосалқы ғимараттарындағы шаруашылық ауыз суы қажеттілігіне судың шығындалу нормасы, су құбырының ішкі тармағының талаптарына сәйкес жобаланған. Душтардың, қол және аяқ ванналарының, қолжуғыштардың, сонымен бірге вентиляцияның ауаны әкелетін жүйелерінің, шаңды басуға суды шашу жолымен бөлменің ауасын салқындатуға арналған судың сапасы ауыз суына қойылатын талаптарға сәйкес келуі керек.

Өндіріске су диаметрі 800мм құбырлар жүйесі арқылы беріледі. өндірістен шыққан суды әртүрлі тазалағыш аппараттарда тазалайды. Тазаланған су резервуарға беріледі, одан су бағушы жүйе арқылы қайтадан негізгі цехқа беріледі. Коллектор арқылы жүретін тұрмырыш-қорғасынтық ғимараттар мен өндірістік ғимараттардағы ішуге арналған шаруашылық су каналдарын жүргізу жүйесі диаметрі 300м құбырлар арқылы жүргізіледі. Цехтың территориясынан атмосфералық су ағындар мен каналдар арқылы ағады.

1. 4 Инженерлік желілер мен коммуникация бойынша шешімдер

Алаңның инженерлік желілер шешімдері негізгі техникалық жерлер

жағдайында және инженерлік желілер есебі бойынша дайындалған. Жобалық коммуникация желілерін орындау, өндіріс алаңындағы ӨЕ өңдеу кезіндегі техникалық талаптар негізінде негізгі және өндірістік қосалқы желілер мен құрылыстарды тұрғызу есебі негізінде жүргізіледі.

Алаңның ішкі жүйесін су, арналық кәріз, электрлі қамдау жер астынан орындалады.

Автокөлік жолдарымен түйіскен тораптадың орындарына шойыннан жасалып, терімен қапталған тереңдігі 10 м-ден аспайтын құбыр салынады.

1. 5 Жұмырыш-қорғасыншылардың тұрмырыш-қорғасынтық және санитарлық қызметі үшін шешімдер

Әкімшілік - тұрмырыш-қорғасынтық корпус тікбұрышты пішіндегі үш этажды ғимарат. Онда 250 арнайы таза киімдерге арналған гардероб пен монша, арнайы киімдерді жөндеуге арналған шеберхана, жуғыш, кептіргіш, медициналық пункт, әкімшілік ғимарат, қызыл бұрыш, конференц зал, кітапхана орналасқан. Ғимарат типтік жоба бойынша құрылған. Асхана типтік жоба бойынша тікбұрышты, екі этажды. Әкімшілік - тұрмырыш-қорғасынтық корпустардың қабырғалары цементтелген және ашық түспен боялған. Ал санитарлық аумақтар мен душтардың қабырғалары керамикалық плиталардан жасалған. Өндірістік объектілер (әрі қарай - объектілер) белгіленген тәртіпте бекітілген аудандық жоспардың жобасы мен қаланың (елді мекеннің) бас жоспарына сәйкес жобаланған.

2 Күкірт қышқылы туралы мәлімет

Қазақстанда күкірт қышқылы өндірісін ұйымдастыру мен дамыту үшін қомақты қоры баршылық. Күкірт қышқылын алу өнімдері ретінде кокс пештері мен түсті металлургия зауытының мырыш, қорғасын және мырыш-қорғасын концентраттарын күйдіруде пайда болатын күкіртті газдар болып табылады. Сондай-ақ күкірт қышқылын алу көзі ретінде Кенді Алтай мен Орталық Қазақстан полиметалл кендерін байытудан кейінгі пиритті қалдықтар да болып саналады[1] .

SO ₂ -нің SO ₃ -ке катализаторда тотығу процессі 1831 жылы ашылған. Алайда күйдірінді газдың құрамында катализатордың белсенділігін төмендететін зиянды қоспалардың болуы және газды осы қоспалардан тазалау әдістері жасалғаннан соң 1870 жылдан кейін жанасу әдісі өнеркәсіпте қолданыла бастады. Күкірт қышқылын жанасу әдісімен күкірт диоксидін катализатордың қатысуымен тотықтыру күкірт қышқылын өндіру процесінің негізгі сатысы болып есептелінеді, қышқыл өндіру әдісінің аталуы осы сатыға байланысты. Күкірт (IV) оксидінінің күкірт (VI) оксидіне тотығуы - гетерогенді-каталитикалық, қайтымды, экзотермиялық үрдіс. Күкіртті газды күкірт қышқылына өңдеу үшін оны оттегімен тотықтырады және түзілген күкірт үштотығын қышқыл қатысында абсорбциялайды. Бұл процесс төмендегідей екі реакция негізінде жүреді:

2SO ₂ + O ₂ ↔︎ 2SO ₃ + Q (500 ºС) (1)

SO ₃ + H ₂ O = H ₂ SO ₄ (2)

Өндіріс жағдайда тотығу процесі жоғары температурадан басталып, соңында төмен температурада іске асады. Бұл кезде ең жоғары өнім шығымы алынады.

1-кесте

Х _Т-Т температураға, қысымға және күйдіргіш газдағы SO ₂ -нің мөлшеріне тәуелділігі

Температура, ºС

Қысым, МПа

SO ₂ -нің мөлшері, көл. үлесі

Температура, ºС: 1000

Қысым, МПа: 700

SO2-нің мөлшері, көл. үлесі: 400

0, 1

1, 0

0, 02

0, 07

0, 10

Температура, ºС: 0, 050

Қысым, МПа: 0, 436

SO2-нің мөлшері, көл. үлесі: 0, 992

0, 992

0, 997

0, 999

0, 971

0, 958

0, 923

Кестеде көрсетілгендей, температураның төмендеуі және қысымның жоғарылауы тепе-теңдіктегі айналу дәрежесін арттырады. Бұл Ле-Шателье принципіне сәйкес. Осы себептен тепе-теңдікті оңға қарай ығыстыру температураны төмендетіп, қысымды жоғарылату жағдайда орындалады. Ал температура мен қысым тұрақты болған кезде, күйдіргіш газдағы SO ₂ -нің мөлшері неғұрлым аз болса, соғұрлым SO ₂ -нің айналу дәрежесі Х _Т-Т жоғары болады, яғни SO ₂ : O ₂ қатынасы төмен болғанда, бұл қатынас Н ₂ SO ₄ өндірісінде қолданылатын шикізатқа және ауаның артық мөлшеріне байланысты. Сондықтан SO ₂ -нің мөлшерін төмендету мақсатында күйдіргіш газды ауамен сұйылтады [2] .

SO ₂ -нің тотығу реакцияның тепе-теңдік константасы мына теңдеумен анықталады:

. . . (1)

мұнда $p_{{SO}_{3}}, \ p_{{SO}_{2}}{, \ p}_{O_{2}}$ - күкірт ангидридінің, күкірт диоксидінің және оттектің тепе-теңдіктегі парциалды қысымдары[3] .

2. 1 Күкірт қышқылының қасиеттері

Күкірт қышқылының тығыздығы 1, 84 г/см3, массалык үлесі 98%. Ол 280°С-та қайнайды, ал 10, 4°С-та кристалданады. Егер күкірт үштотығының 1 моліне судың 1 молінен көбірегі келетін болса, онда бұл күкірт ангидридінің күкірт қышқылындағы ерітіндісі, оларды олеум немесе түтіндейтін күкірт қышқылы деп атайды. Күкірт қышқылының судағы ерітінділерінің құрамы H ₂ SO ₄ немесе SO ₃ (%-дық) мөлшерімен сипатталады. Сұйылтылған күкірт қышқылы металдардың кернеу қатарындағы сутектің сол жағында орналасқан металдармен әрекеттес- кенде, тотықтырғыш касиет көрсетеді, нәтижесінде сутек газы бөлінеді. Күкірт қышқылы май тәріздес, суда жақсы еритін, түссіз, ұшпайтын қасиетке де ие. H ₂ SO ₄ 200 ⁰ С -ға дейін тұрақты. Одан жоғары температурада ыдырайды:

H ₂ SO ₄ = SO ₃ +H ₂ O (3)

H ₂ SO ₄ +SO ₃ ерітінділері олеум деп аталады. H ₂ SO ₄ сумен 3 қосылыс түзеді: H ₂ SO ₄ ⋅4H ₂ O; H ₂ SO ₄ ⋅2H ₂ O; H ₂ SO ₄ ⋅H ₂ O, ал SO ₃ - 2 қосылыс түзеді: H ₂ SO ₄ ⋅SO ₃ немесе H ₂ SO ₄ ⋅2SO ₃ . Бұл қосылыстарға жоғары кристалдану температуралары сәйкес келеді. 75%-дық H ₂ SO ₄ (-41 ⁰ С) кристалданады, 98%-дық +0, H ₂ SO ₄ 1 ⁰ С-та 18, 07% SO ₃ -ті олеум (-17, 05 ⁰ С), 93, 3%-дық H ₂ SO ₄ (-37, 85 ⁰ С) кристалданады. 70% -ті ерітінділерді t _қайн -на дейін қыздырғанда тек су бөлінеді, 98% H ₂ SO ₄ ерітінділері үстінде күкірт қышқылының булары түзіледі. Булардағы H ₂ O:H ₂ SO ₄ қатынасы сұйыққа қарағанда үлкенірек.

Қалыпты температурада өте концентрациялы 80-90%-тік күкірт қышқылы көптеген металдармен: мырыш-қорғасыналы, темір, алюминий, хроммен әрекеттеспейді. Оның себебі, металл бетінде енжар қабат пайда болады. Күкірт қышқылы металдардың кернеу қатарында сутектің оң жағында орналасқан металдармен де әрекеттеседі. Тотықтырғыш және басқа да маңызды химиялық қасиеттері бар. Күкірт қышқылының жоғары химиялық белсенділігі оның өнеркәсіптің түрлі салаларына кеңінен қолданылуына жағдай жасайды[3-5] .

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.