Шикізат сипаттамасы

1 Шикізат сипаттамасы

 

1.1 Тауарлы өнімнің сипаттамасы

 

Берілген курстық жұмыста күкірт қышқылының сапа деңгейін әр түрлі әдістермен бағалауды жүргізу арқылы анықтаймын. Күкірт қышқылы – екінегізді қатты қышқыл. қалыпты жағдайда шоғырланған күкірт қышқылы – иіссіз және түссіз ауыр майлы сұйық. Техникада күкірт қышқылын сумен қоспасы және күкірт ангидридімен қоспасы деп атайды. H2SO4 100% күкірт SO3 күкірт ангидридінің ерітіндісін олеум деп атайды, олар екі H2SO4* SO3 және H2SO4* 2SO3қосындысын құрайды. Олеум тұтқыр түссіз сұйық немесе жеңіл балқитын кристалдар, бірақ қоспалардың болуына байланысты ол әр түрлі болады.

Контактілі түйін мыс қорыту цехынан газды тазарту түйініне түсетін сіңіруші газ үшін, мыс қорыту зауытын пайдалануының әр түрлі режимдері үшін жобаланған. Шикізат құрамы 1.1 кестеде келтірілген.

 

Кесте 1.1

Шикізат құрамы

 

Аты	Номиналды режим	Азайтылған шығын	Автотермиялық режим
Ұзақтылық	үздіксіз	үздіксіз	үздіксіз
Шығын (Нм3/ч)	300,000	180,000	220,000
Температура, °C	300	300	300
Қысым, мм ВС	-25	-25	-25
Құрамы, об.%
SO2	12,23	7,34	7,78
CO2	2,0	2,0	2,0
O2	13,26	14,51	14,07
N2	63,74	67,65	67,65
SO3	0,77	0,5	0,5
H2O	8,0	8,0	8,0
Қоспалар, мг/нм3
As	21	21	21
HF	132	132	132
Шаң	200	200	200

 

Таза күкіртті қышқыл, әдетте, түссіз. Бірақ, қышқылда кейбір маңызды емес органикалық қоспалардың болуы, оның түсінің өзгеруіне немесе майлануына әкеле алады. Қоспалардың саны мен түріне байланысты қышқылдың түсі ақшыл-сарғыштан қоңыр немесе тіпті қара түске дейін өзгеруі мүмкін. Қоспалардың қышқылға түсуіне жол бермеу керек.

Техникалық күкіртті қышқыл МЕСТ 2184-77 «Техникалық күкірт қышқылы» талаптарына сәйкес болуы керек.

 

1.2 Күкірт қышқылының өндірісі

 

Күкірт қышқылын алу үшін күкірт, металдар сульфиді, күкіртті сутек,темір сульфаты және т.б. шикізаттар пайдаланылады.

Күкірт қышқылын алудың негізгі кезеңдері:

1) SO2 алумен шикізатты жандыру

2) SO3-те SO2-нің тотығуы

3)  SO3 абсорбациясы

Өнеркәсіпте күкірт қышқылының өндірісінде SO2 тотығу әдісінің екі түрі қолданылады: контактілі – қатты катализаторлар қолданылуымен (контактілер); нитрозды – азот оксидтерімен.

 

3. Қолданылуы

 

Күкірт қышқылы,көбінесе, келесі өндірістерде:

- табиғи фосфоттардан жасалатын  фосфор қышқылы өндірісінде;

- аллюминий сульфатын алу мақсатында коксохимиялық өндірістегі газдан аммиакты бөліп алу үшін;

- аллюминий сульфатының өндірісі үшін;

- жарылғыш заттар алу өндірісінде синтетикалық және индустриалды органикалық синтезде катализатор ретінде;

- мұнайхимиялық өнеркәсіпте майларды тазарту үшін;

- қорғасын аккумуляторларында электролит ретінде;

- өнеркәсіптерде және зертханаларда газдар үшін кептіру агенті ретінде;

- металды өңдеуде металл беттерін оксидтерден тазарту үшін, сонымен қатар, электролиз процесінде қолданылады.

 

1.4 Күкірт қышқылды алу процесінің сипаттамасы

 

Газды жуып тазалаудың ең бірінші сатысы Вентури скрубберінде жүргізіледі, мұнда газды суландыруға арналған 25%-ті әлсіз күкіртті   қышқыл, әрбіреуі сегіз шашыратқышқа ие болатын өзара байланысты емес коллекторларға үрлегіштер арқылы беріледі. Шашыратқыш SiC жасалған. Қосымша авариялық шашырату жүйесі бар. Ол авариялық резервуармен байланысқан, егер скруббердің байланысты емес шашырату контурларының бірі жұмыс істемегенде жуылатын қышқылды сәйкес шашыратқыш форсункаларға өтеді, газдың Вентури скрубберінен шығу кезіндегі температурасын реттейтін немесе айналып жүретін сұйықтың төмен қысымы құрылғысымен қосылады.

Вентури скруббері өңделетін газды 65 0С-қа дейін тез салқындату, шаңның ішінара жоюлуына және конденсациялауына арналған.

Газ Вентури скрубберінен тамшы бөлгішке өтеді, ол Вентури скрубберінен салқындатқыш мұнараға шаң тұтқындаған тұманның шығаруынан сақтап қалуы үшін арналған.

Тамшы бөлгіштен кейін газ газды суыту мұнарасына өтеді. Газды суыту мұнарасы газды 35 0Стемператураға дейін суыту үшін арналған. Газ төменгі бөлікке түседі, қондырма арқылы өтеді және мұнараның жоғарғы бөлігіненшығады. Мұнарада қондырма үстінде орналасқан өзара байланысты емес екі шашырату контурлары, екеуі жұмыс істейтін, ал біреуі резервте болатын, әлсіз процентсіз қышқылы бар үш сорғылары, әрбіреуі 50% газды жүктеуге есептелген үш пластинка тәрізді тоңазытқыштар бар.

40 % натрий силикаты автоклавта дайындалады және натрий силикатын араластыруға арналған басқа сорғы арқылы беріледі. Бак араластырушымен жабдықталған, мұнда 10% концентрацияға дейін араластырылады, және мөлшерлі сорғылармен салқындатқыш мұнараға жіберіледі.

Ақырғы газды тазарту әрбіреуінде 2 агрегат тізбектей қосылған параллель үш байланысқан сызықтардан тұратын электростатикалық тұндырушы жүйесінде жүргізіледі.

Тәжді электродтардың жоғарғы және төменгі рамалары ауамен желдетілетін құрамына изолятор каммерасына бір желдеткіштен кіреді.

Әрбір үш тұндырушы жоғарғы бөлігінде тазарту жүйесі орналасқан, ол периодты оның ішкі бетін тазарту және қосу алдында сулау үшін қолданылады.

Тазарту газдарды салқындату мұнарасындағы әлсіз қышқылмен жүргізіледі. Әрбір тұндырушы 280 м3/сағ сұйық талап етеді, бұл сұйық өз ағысымен салқындату мұнарасының бөліп қойған орнына қайтады.

Барлық тұндырушылар бөлек жуылады.

Газды тазарту бөлімшедегі 25%-ті әлсіз қышқылды алу үшін десорбер қолданылады. Десорбер бейтараптандырушыға түсетін әлсіз қышқылдан  SO2бумен кептіру үшін арналған. Бумен кептіру газды салқындату мұнарасында жасалатын терістеу кезінде қақпақша арқылы түсетін атмосфералық ауа есебінен іске асырылады.

Бумен кептірілген SO2 технологиялық процеске қайтады. Әлсіз қышқыл бактардағы қышқыл ағындары аймағына түседі, осы жерден үрлегіштермен бейтараптандырушыға беріледі.

35 0С температуралы және 20 мг/м3қышқыл булары, 0,3 мг/м3күшән, 0,9 мг/м3фтор, жалпы құрамында 1 мг/м3шаңы бар оптикалық таза газ күшті қышқыл бөлімінің кептіру мұнарасына түседі. Кептіру мұнарасы газды тазалау бөлімінен шығатын және ылғалды газдың құрамына кіретін ылғалды абсорбациялау үшін арналған. 

Мұнара 96%-ті қышқылмен суарылады, ол анодты қорғалумен жабдықталған қышқылды кептіру тоңазытқышы арқылы үрлегішпен беріледі. Газдың температурасы кептіру мұнарасынан шыға берісінде 450С, қышқылдың температурасы мұнараға кіру барысында 450С, шыға берісінде 740С.

Кептіру мұнарасында газ бен қышқылдың контактісінің ауданын  үлкейту үшін күмбезді колосникке орнатылған керамикалық ер-тоқымнан жасалған қаптамалар бар. Шашырандының шығарылуын және газ бен күкіртті қышқылдың тұманын азайту үшін кептіру мұнарасынң шыға берісінде тұманұстаушы орнатылған.

Кептіру мұнарасынан кейін айдағыш арқылы 1000С-ты газ (SO2) жылуалмастырушы тоңазытқышына түседі, мұнда 2000С температураға дейін қыздырылады.

Жылуалмастырушы тоңазытқышынан кейін газ 330С-ты ыстық жылуалмастырушы арқылы контактілі аппараттың бірінші қабатына түседі.

Контактілі аппараттың BASF фирмасы өнеркәсібінің ванадиялық катализаторлы 4 қабаты бар және тот баспайтын болаттан жасалады.

SO2-ң SO3-ке айналу дәрежесі контактілі аппарат қабаттары бойынша келесі қабаттардан құралады:

Бірінші қабат -64%;

Екінші қабат -87%;

Үшінші қабат  - 96%;

Төртінші қабат – 99,9%.

SO2-ден SO3-ке қышқылдану химизмін келесі реакциямен сипаттауға болады:

 

(1)

 

Абсорбация процесінің химизмін келесі реакциямен сипаттауға болады:

 

(2)

 

Ақырғы абсорбердің күмбезді колосникке орнатылған керамикалық ер-тоқымдардан жасалған қаптамалар бар. Газдың температурасы абсорбердің шыға берісінде 450С, қышқылдың температурасы  кіру барысында 450С, шыға берісінде 740С. Соңғы абсорбер арқылы 1040С температурасымен және 98% концентрациясымен қышқылдың жиналған молдығы ақырғы абсорбердің жинағына өтеді, мұнда 93%  концентрацияға дейін технологиялық сумен араластырылады, анодты қорғалумен жабдықталған тоңазытқышта 400С-қа дейін салқындатылады және қышқыл қоймасына жіберіледі.

Қышқыл қоймасы 7200 м3 бойынша 4 резервуар бар. Әрбіреуің анодты қорғауы бар және цехтың 10 күндік өнімін сақтай алады. Дайын өнімді тұтынушыларға тиеу үшін цистерналарға қышқылды құюдың он екі түйіні бар. Бір тәулікте қойма 96 цистерна тией алады.

Күкірт қышқылы цехында (КҚЦ) өзінің 153 кВт қуатты суайналым станциясы бар. Бұл станция әлсіз және қатты қышқылды салқындату үшін қолданылатын сағатына 11000 м3 химиялық таза судың циркуляциясын және салқындатылуын қамтамасыз ете алады.

Күкірт қышқылы учаскесі (КҚУ) КҚЦ компрессорлы учаскесінде«АтласКопка» 2 компрессор бар, және ол КИПиА кептірілген сығылған ауаны 9 кгс/см2 қысымға дейін қамтамасыз етеді. КҚЦ учаскелерінің бірі теміржол цистерналарын тазарту станциясы болып табылады. Сонымен қатар, КҚУ КҚЦ өзінің химиялық зертханасы бар.

Цехтың аппаратты-технологиялық сұлбасы және КҚЦ Балқаш мыс байыту заводы (БМБЗ) күкірт қышқылы өндірісінің технологиялық сұлбасы А қосымшасында келтірілген.

 

1.5 Қышқыл деңгейі, шығыны, температурасы және түсі

 

Кептіру мұнарасында (7506U) қышқыл деңгейі нормалық жұмыс аралығында ұстап тұрғызылады, себебі цехтың тоқтатылуы кезінде сорғының бұзылуын және кептіру мұнарасының толуын болдырмау үшін қажет. Қышқыл деңгейі автоматты түрде LIC-750606 құрылғысымен реттеледі. Реттегіш жоғарғы және төменгі деңгейлі сигнал беру құрылғысымен жабдықталған. Кептіру сорғысы (7811P) қышқылды кептіру жүйесі арқылы үздіксіз артады. Сорғы технологиялық газдың жақсы кептірілуі үшін қажетті қышқылдың шығынын қамтамасыз етеді. Кептіру мұнарасының (7506U)  шашыратуына қышқылдың шығыны операторларда FI-750604 құрылғысының сандық индикаторында көрсетіледі. Көрсеткіштердің ауытқуы қалыпты шығыннан 10% -ке дейін өзгерсе қиындық туғызбау керек.

Кептіру мұнарасының кіру аймағында (7506U) қышқыл температурасының мәні операторларда TIC-750607 құрылғысының сандық индикаторларында бейнеленеді. Кептіру мұнарасының кірісінде (7506U) қышқыл температурасының датчигі жоғары температура сигнал беру құрылғысымен жабдықталған. Кептіру мұнарасының шығу аймағында қышқыл температурасы TI-750607 аспабымен өлшенеді. Ең алғашқы қосу және ұзақ уақытты тоқтату кезінде қышқылды жүйе құрамында қышқылдың түсін өзгертетін қалдықты қосылыстар болуы мүмкін. Бірақ, бірнеше күннен кейін жұмыстар аяқталғаннан кейін қышқыл тазаруы мүмкін. Қышқылды жүйені техникалық қызмет көрсету кезінде жұмыстар аяқталғаннан кейін учаскі толығымен инспекциялануы маңызды. Пластик немесе орама ленталарының бөлшектері қышқыл түсінің өзгеріне әкелуі мүмкін.

 

1.6 Техникалық талаптар

 

Күкіртті қышқыл белгіленген рет бойынша қабылданған техникалық регламент бойынша нақты стандарт талаптарына сәйкес орындалуы керек.

Физика-химиялық көрсеткіштері бойынша күкіртті қышқыл 1.6-кестеде келтірілген нормаларға сәйкес болуы керек.

 

 

 

 

Кесте 1.6

Күкірт қышқылының техникалық талаптары

 

Көрсеткіштің аты	Норма
	Контактілі			Олеум		Мұнаралы	Қа-лыпқа келтіріл-ген
	Техникалық	Техникалық		Жақсартылған	Техникалық
		1-ші сорт	2-ші сорт
1. Ерекше (Өзг. № 3).
2. Моногидраттың массалық мөлшері (H2SO4), %	92,5-94,0	92,5 кем емес				75 кем емес	91 кем емес
3. Күкіртті бос ангидридтің массалық мөлшері (SO3), %, кем емес	-	-	-	24	19	-	-
4. Темірдің массалық мөлшері (Fe), %, кем емес	0,006	0,02	0,1	0,006	Нормаланба-ған	0,05	0,2
5.Тесуден кейінгі қалдықтардың массалық мөлшері, %, кем емес	0,02	0,05	Нормаланба-ған	0,02	Нормаланба-ған	0,3	0,4
6. Азот оксидінің массалық мөлшері (N2O3), %, кем емес	0,00005	Нормаланбаған		0,0002	Нормаланба-ған	0,05	0,01
7.Нитроқоспалардың массалық мөлшері, %, кем емес	Нормаланбаған						0,2
8. Күшәннің массалық мөлшері(As), %, кем емес	0,00008	Нормаланбаған		0,00008	Нормаланбаған
9. Хлорлы қоспалардың массалық мөлшері (Cl), %, не более	0,0001	Нормаланбаған
10. Қорғасынның массалық мөлшері (Pb), %, кем емес	0,001	Нормаланбаған		0,0001	Нормаланбаған
11. Мөлдірлік	Мөлдір сұйытылмаған	Нормаланбаған
12. Түсі, см3салыстыру қоспасы, кем емес	1	6	Нормаланбаған