Блок-схема производства

				воздух

1 - печь, 2- контактный аппарат, 3- абсорбер

Рисунок  3.1.– Схема производства серной кислоты из колчедана

1 – тарельчатый питатель; 2 – печь; 3 – котел-утилизатор; 4 – циклоны; 5 – электрофильтры; 6 – промывные башни; 7 – мокрые электрофильтры; 8 – отдувочная башня; 9 – сушильнаябашня; 10 – брызгоуловитель; 11, 15 – моногидратные абсорберы; 12 – теплообменники; 13 – контактный аппарат; 14 – олеумный абсорбер; 16 – холодильники.

Расчет материального баланса

Расчет материального баланса является основным этапом. На основе материального баланса определяется целый ряд важнейших техноэкономических показателей: расход сырья и вспомогательных материалов для обеспечения заданной производительности; тепловой баланс и, соответственно, расход энергии, и теплообменную аппаратуру; экономический баланс производства, себестоимость продукции и, следовательно, рентабельность производства.

Исходные данные:

1.  В печь поступает колчедан 40 т/сут.

2. Состав колчедана, % масс:                

FeS₂ – 70%;

песок (глина) –25%;

влага – 5%.

3. Содержание FeS₂ в огарке – 2 %.

4. Коэффициент избытка воздуха α = 1,5. Состав воздуха кислород-21%_об., азот-79%_об..

Решение:                                

4FeS₂ + 11O₂→8SO₂ +2Fe₂O₃

1. Рассчитаем, сколько пирита содержится в колчедане:

40 · 0,7 = 28 т/сут

2. Рассчитаем, сколько песка содержится в колчедане:

40 · 0,25 = 10 т/сут

3. Рассчитаем, сколько влаги содержится в колчедане:

40 · 0,05 = 2 т/сут

4. Молярная масса компонентов реакционной смеси : Mr(FeS₂) = 120 кг/кмоль, Mr(O₂) = 32 кг/кмоль, Mr(Fe₂O₃) = 160 кг/кмоль, Mr(SO₂) = 64 кг/кмоль.

5.  Рассчитаем, сколько диоксида серы по массе получится при обжиге 40 т колчедана, содержащего 28 т пирита:

(28 т/сут · 8 · 64 кг/кмоль) /(4 · 120 кг/кмоль) = 29,87 т/сут

6. Рассчитаем  массу образовавшегося огарка:

(28 т/сут · 160 кг/кмоль · 2)/(4 · 120 кг/кмоль) = 18,67 т/сут.

7. Рассчитаем содержание FeS₂ в огарке:

18,67 т/сут · 0,02 = 0,37 т/сут

8.  Рассчитаем содержание Fe₂O₃:

18,67 т/сут – 0,37 т/сут = 18,3 т/сут

9. Рассчитаем массу кислорода, израсходованного на получение 29,87 т/сут SO₂:

(29,87 т/сут · 11 · 32 кг/кмоль) /(8 · 64 кг/кмоль) = 20,54 т/сут

10. Рассчитаем массу кислорода с учетом коэффициента избытка воздуха

 α =1,5:

20,54 т/сут · 1,5 = 30,81 т/сут

11. Рассчитаем объем кислорода:

(20,54 т/сут · 22,4 м³/кмоль) / 0,032 т/кмоль =14378 м³/сут

12. Рассчитаем объем кислорода с учетом коэффициента избытка воздуха

 α =1,5:

14378 м³/сут · 1,5 = 21567 м³/сут

13. Рассчитаем объем воздуха, поступившего на окисление:

21567 м³/сут / 0,21 = 102700 м³/сут.

14. Рассчитаем массу воздуха, поступившего на окисление:

(102700  м³/сут · 0,02884 т/кмоль) / 22,4 м³/кмоль = 132,23 т/сут.

15. Рассчитаем массу отработанного воздуха:

(132,23 т/сут – 30,81 т/сут) + (30,81 т/сут – 20,54 т/сут) = 111,7 т/сут.

16. Рассчитаем массу вышедшего кислорода:

30,81 т/сут. – 20,54 т/сут. = 10,27 т/сут.

Таблица 3.1 – Материальный баланс процесса окисления пирита (FeS₂) кислородом воздуха

Рассчитано, что для получения 1т сернистого ангидрида нужно затратить 1,3391 т. сырья; при использовании 1т сырья выход диоксида серы составляет 0,7467 т.