1 / 35

Химическая технология

Химическая технология. Химическая технология – наука о наиболее выгодных приемах переработки химического сырья. Проблемы, интересующие химическую технологию: сырье процесс энергетика аппаратура материалы аппаратов управление процессом охрана труда экология экономика

misty
Download Presentation

Химическая технология

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Химическая технология

  2. Химическая технология – наука о наиболее выгодных приемах переработки химического сырья. • Проблемы, интересующие химическую технологию: • сырье • процесс • энергетика • аппаратура • материалы аппаратов • управление процессом • охрана труда • экология • экономика • развитие высоких технологий.

  3. Принципы химической технологии: • 1) экологичность • безотходность • охрана труда • охрана окружающей среды • 2) экономичность • непрерывность • использование теплоты химической реакции • увеличение скорости ( «кипящий слой», катализатор, измельчение сырья, перемешивание) • полное использование сырья (циркуляционный процесс).

  4. Производство чугуна Производство стали Производство серной кислоты Производство аммиака Производство азотной кислоты Производство метанола

  5. Производство чугуна

  6. Сырье: Железная руда Кокс, воздух, обогащенный кислородом, флюсы (известняк, доломит) Кокс Железная руда Известняк

  7. Основной процесс: Кокс сгорает, про этом выделяется теплота, необходимая для реакции и расплавления шлаков и железа: С + О2 = СО2 + 394 кДж Оксид углерода (IV) восстанавливается коксом: СО2 + С = 2 СО – 174 кДж Оксид железа в руде восстанавливается оксидом углерода (II): Fe2O3 + 3 CO = 2 Fe + 3 CO2 + 30 кДж

  8. Побочные процессы: Одновременно восстанавливаются оксиды других элементов, содержащихся в руде: MnO2 + 2 CO = Mn + 2 CO2 SiO2 + 2 CO = Si + 2 CO2 P2O5 + 5 CO = 2 P + 5 CO2 Известняк разлагается: CaCO3 = CaO + CO2 Тугоплавкая примесь SiO2 в руде удаляется оксидом кальция: CaO + SiO2 = CaSiO3

  9. Доменная печь. В верхнюю часть – колошник – подается шихта. В нижнюю – горн – продувают нагретый воздух. Производство непрерывное. Засыпание шихты и выпуск чугуна производятся периодически.

  10. Доменная печь

  11. Производство стали

  12. Сырье: Чугун, металлолом, оксиды железа; воздух, обогащенный кислородом, раскислители (ферромарганец), добавки. Основной процесс: Элементы, содержащиеся в чугуне, окисляются: 2 С + О2 = 2 СО 4 P + 5 O2 = 2 P2O5 Si + O2 = SiO2 S + O2 = SO2 2 Mn + O2 = 2 MnO 2 Fe + O2 = 2 FeO Образовавшийся оксид железа (II) также принимает участие в окислении: C + FeO = Fe + CO Mn + FeO = Fe + MnO Si + 2 FeO = 2 Fe + SiO2 2 P + 5 FeO = 5 Fe + P2O5 Тугоплавкие примеси образуют шлак: СаО + SiO2 = CaSiO3 3 CaO + P2O5 = Ca3(PO4)2

  13. Вспомогательные процессы: Для удаления образующегося оксида железа (II) добавляют ферромарганец (раскислитель): Mn + FeO = Fe + MnO Оксил марганца (II) переходит в шлак: MnO + SiO2 = MnSiO3

  14. А – загрузка металлолома Б – заливка чугуна В – продувка кислорода Г – слив шлака Д – слив стали Кислородный конвертор

  15. Электродуговая печь

  16. Мартеновская печь Примеси окисляют, пропуская предварительно нагретый в регенераторах воздух над расплавленным чугуном. Производство периодическое.

  17. Производство серной кислоты H2SO4 Контактный способ

  18. Всего - 60 млн. тонн

  19. Сырье: Пирит (серный колчедан) FeS2 Самородная сера воздух Вспомогательный материал: катализатор (оксид ванадия (V)) Пирит крупнокристаллический Пирит мелкокристаллический Самородная сера

  20. Обжиг пирита Окисление сернистого газа кислородом воздуха Поглощение оксида серы (VI)

  21. Аппараты • Печь обжига • Аппараты для очистки от пыли: циклон и электро-фильтр • Сушильная башня • Тепло-обменник и контактный аппарат • Поглоти-тельная башня 1 2 3 5 4

  22. Печь обжига 4 FeS2 + 11 O2 = 2 Fe2O3 + 8 SO2 + 3310 кДж Печной газ Непрерывно поступает измельченный колчедан. Оптимальная температура 400-450˚С. При большей температуре руда спекается, при меньшей – замедляется скорость реакции. Утилизация теплоты. Использование отходов. Подача воздуха снизу «кипящий слой» вернуться

  23. Аппараты для очистки от пыли Циклон – очистка от крупной пыли Электрофильтр – очистка от мелкой пыли вернуться

  24. Концентрированная H2SO4 Сушильная башня Очищенный газ Поглощение паров воды осуществляется с помощью концентрированной серной кислоты. Избавиться от Н2О надо, т.к. катализатор V2O5, используемый на последующем этапе, боится воды. H2SO4 вернуться

  25. Теплообменник В теплообменнике газ нагревается за счет теплоты газов, выходящих из контактного аппарата. В контактном аппарате SO2 окисляется на катализаторе до SO3 при температуре 450˚С. Воздух,SO2 V2O5 2 SO2 + O2 2 SO3 + + 198 кДж SO3 контактный аппарат вернуться

  26. Поглотительная башня SO3 В поглотительной башне SO3 поглощается серной кислотой методом противотока. Продукт – олеум – раствор SO3 в серной кислоте. H2SO4 SO3 + H2O = H2SO4 + Q вернуться олеум

  27. Синтез аммиака NH3

  28. Сырье:азотоводородная смесь Вспомогательный материал: катализатор (пористое железо) Азотоводородную смесь получают парокислородной конверсией метана: СН4 + Н2О (пар) СО + 3 Н2 – 207 кДж 2 СН4 + О2 2 СО + 4 Н2 + 70 кДж СО + Н2О (пар) СО2 + Н2 + 42 кДж Образовавшийся СО2 поглощают. Таким образом, для процесса используются водяной пар, метан и воздух.

  29. Основной процесс: N2 + 3 H22 NH3 + 92 кДж Кат, t, p Газы реагируют при 450-500˚С в присутствии катализатора под давлением 15▪106 Па с образованием 10-20 % аммиака.

  30. Направление движения азотоводородной смеси в колонне синтеза выбирают так, чтобы максимально использовать теплоту реакции. Образующийся аммиак отделяют сжижением, возвращая непрореагировавшую смесь в колонну синтеза. Процесс непрерывный, циркуляционный.

  31. Производство азотной кислоты HNO3

  32. Сырье:аммиак, воздух Вспомогательные материалы: катализаторы (платинородиевые сетки), вода, концентрированная серная кислота. Основной процесс: Аммиак окисляется при 800˚С в присутствии катализатора: 4 NH3 + 5 O2 = 4 NO + 6 H2O + Q Дальнейшие процессы происходят при обычной температуре: 2 NO + O2 = 2 NO2 +Q 4 NO2 + 2 H2O + O2 = 4 HNO3 + Q

  33. Технологический процесс Воздушноаммиачная смесь поступает в контактный аппарат, где происходит окисление аммиака. Температура поддерживается за счет теплоты реакции. Смесь охлаждают, доокисляют. 60 % азотная кислота образуется в поглотительной башне. Концентрируется серной кислотой, отнимающей воду.

  34. Производство метанола СH3OН

  35. Сырье:синтез газ – смесь СО + 2 Н2 Основной процесс: СО + 2 H2 СH3ОН + Q Вспомогательные материалы: катализаторы (оксид хрома (III) и цинка). Кат, t, p Производства метанола и аммиака объединяют из-за сходства технологических процессов. При прохождении газовой смеси через слой катализатора образуется 10-15 % метанола, который конденсируют, а непрореагировавшую смесь смешивают с новой порцией сырья и отправляют в колонну синтеза. Синтез-газ при температуре 400˚С и давлении 25▪106 Па превращается в метанол

More Related