Курсовой проект - Проект организации производства серной кислоты. Вариант 8

Подождите немного. Документ загружается.

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный

инженерно-экономический университет»

Факультет экономики и управления в химической

промышленности и природопользования

Кафедра экономики и менеджмента в химической промышленности

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине

ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА НА

ПРЕДПРИЯТИЯХ ХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

на тему:

«Проект организации производства серной кислоты»

Выполнил: студент группы № 7/652

заочного отделения 4 курса

Руководитель:

Дыбаль Светлана Васильевна

Дата сдачи проекта:

Санкт-Петербург

2009

1. Индивидуальное задание на проектирование 3

2. Расчетно-пояснительная записка 5

2.1. Введение 5

2.2. Свойства серной кислоты 7

2.3. Способы получения серной кислоты 8

2.4. Определение эффективного фонда работ оборудования 13

2.5. Расчет производственной мощности цеха и разработка организационно-

технических мероприятий по улучшению её использования 16

2.6. Производственная структура цеха 21

2.7. Организация работы участка фасовки и комплектации готовой

продукции (ГП) 22

2.8. Планировка конвейера (поточной линии) на участке фасовки и

комплектования ГП 26

2.9. Заключение 27

3. Список использованной литературы 28

4. Приложение № 1. Схема планировка производственного цеха, отводимого

для участка фасовки и комплектования ГП 29

1. Индивидуальное задание на проектирование.

Индивидуальное задание на выполнение курсовой работы содержит

основные технико-экономические характеристики технологического

оборудования по производству серной кислоты и планируемую

производственную программу. Исходные данные, соответствующие 8-му

варианту, приведены в таблице 1 и 2.

При выполнении курсовой работы примем, что данное производство

реально существует, и основной задачей работы будем считать определение

«узких мест», разработку организационно-технических мероприятий,

направленных на их устранение и увеличение текущей мощности

производства.

Таблица 1. Основные технико-экономические характеристики технологического

оборудования.

Наименование

оборудования

Тип

оборудов

ания

Производите

льность,

тонн/час

Продолжительность

ремонта, час.

Период между

ремонтами, час.

Сред

ний

Теку

щий

Капитальн

ый

Сред

ний

Текущ

ий

Капитальн

ый

Контактный

аппарат

К-39-4 2,92 96 8 600 17280 720 34560

К-39-4 9,34 96 8 600 17280 720 34560

К-85-5 14,00 96 8 600 17280 720 34560

Печь для

сжигания серы

КС-

200

5,79 300 12 720 17280 720 34560

ДКСМ 3,76 300 12 720 17280 720 34560

Промывная

башня

(брызгоулавли

ватель)

ПБ 3,45 240 12 720 8640 720 34560

Сушильная

башня

СБ 3,45 96 8 360 8640 720 34560

Абсорбер для

кислоты

технической

АТ 3,45 120 8 600 17280 720 86400

Абсорбер для

кислоты

реактивной

АР 0,14 48 8 120 8640 2160 17280

Примечания.

1. Производительность оборудования дана в тоннах в пересчете на 100% моногидрат H

2. Межремонтный пробег рассчитан, исходя из годового фонда времени, равного 8640 часам.

3. В некоторых химических производствах действует практика проведения так называемого расширенного

текущего (среднего) ремонта.

4. Продолжительность ремонтного цикла принимается равной пробегу между двумя (смежными)

капитальными ремонтами.

5. Ведущим оборудованием являются в производстве:

а) серной кислоты технической контактной - контактный аппарат,

б) серной кислоты реактивных квалификаций – абсорберы.

Таблица 2. Планируемая производственная программа (индивидуальные задания).

Наименование

продукции

Единица

измерения

Плановый годовой объем

производства продукции

Серная кислота,

техническая тонн 17500

Серная кислота,

реактивная тонн 30000

Примечание:

Объём производства по каждому виду продукции приведен с учетом соответствующей концентрации

согласно принятым стандартам качества.

2. Расчетно-пояснительная записка.

2.1. Введение

В условиях рынка, ориентирующего каждого производителя и

предпринимателя на получение высоких конечных результатов, организация

производства приобретает на наших предприятиях различных форм

собственности новые функции. Оно призвано сегодня не только

обеспечивать процесс производства конкурентоспособной продукции, но и

способствовать при этом достижению полной занятости ресурсов,

справедливому распределению доходов и росту качества жизни.

Сущность организации производства в свободной рыночной экономике

состоит в объединении и обеспечении взаимодействия личных и

вещественных элементов производства, установлении необходимых связей и

согласованных действий участников производственного процесса, создании

организационных условий для реализации экономических интересов и

социальных потребностей работников на производственном предприятии.

Главная цель организации производства – обеспечить высокую

экономическую и социальную эффективность функционирования

предприятий.

Курсовая работа посвящена вопросам проектирования системы

основных элементов производства: средств труда, предметов труда и рабочей

силы на базе определённой технологии.

Целью курсовой работы является закрепление, расширение и

углубление знаний студентов, привитие навыков решения ряда практических

задач в области организации химического производства, ориентируясь на

современные методы и приёмы организации производства, прогрессивные

способы и принципы проектирования производственных систем.

При выполнении работы использованы: индивидуальное задание на

проектирование, рекомендованная литература, нормативно-справочные и

другие ведомственные материалы, методические указания к курсовой работе.

Объектом исследований является цех по производству серной кислоты.

Серная кислота - один из основных многотоннажных продуктов химической

промышленности. Ее применяют в различных отраслях народного хозяйства,

поскольку она обладает комплексом особых свойств, облегчающих ее

технологическое использование. Серная кислота не дымит, не имеет цвета и

запаха, при обычной температуре находится в жидком состоянии, в

концентрированном виде не коррозирует черные металлы. В то же время,

серная кислота относится к числу сильных минеральных кислот, образует

многочисленные устойчивые соли и дешева.

По итогам прошлого года общее количество серной кислоты,

произведенной в мире, составило 200 млн тонн. На производство серной

кислоты идет 90% всей серы, производимой сейчас в мире. Однако в

настоящий момент набирает обороты производство H2SO4 из отходящих

газов цветной металлургии. В 2006 году оно составило 50 млн тонн. Если

рассматривать 10-летний период, то можно сказать, что выпуск серной

кислоты таким способом вырос на 10 млн тонн.

По мнению экспертов British Sulphur Consultants, скорее всего так называемая

вторичная серная кислота постепенно вытеснит с рынка H2SO4,

произведенную из элементарной серы.

С тем, как складывается ситуация на рынках серной кислоты в России и

странах СНГ участников конференции ознакомил руководитель

информационно-аналитического отдела международного делового журнала

«Евразийский химический рынок», член экспертного совета компании

CREON Борис Гаевский.

Согласно его докладу, на долю России приходится практически 70% от всего

объема серной кислоты, произведенной в СНГ. На втором месте находится

Украина (11%), на третьем — Узбекистан (6,9%). Беларусь занимает 5,7% от

общего объема производства H2SO4 в СНГ, Казахстан — 4,5% и

Туркменистан — 2,2%.

В России основной объем производства серной кислоты приходится на

химическую промышленность (70%). Самыми крупными мощностями

располагают ОАО «Аммофос» (2,5 млн тонн), «Балаковские минеральные

удобрения» (БМУ, 1,4 млн тонн) и «Воскресенские минеральные удобрения»

(ВМУ, 1,1 млн тонн).

Суммарная мощность производства серной кислоты в России в 2006 году

составила 9,4 млн тонн, а текущем году, по его прогнозам, достигнет 9,5 млн

тонн.

Экспорт данной продукции из России составляет 14 тыс. тонн. Импорт

серной кислоты в нашу страну в 2006 году составил всего 9 тыс. тонн,

сократившись по сравнению с 2005 годом втрое.

По предварительным прогнозам к 2010 году Россия будет производить уже

14 млн тонн H2SO4 .

Производство серной кислоты в Украине в 2007 году составит 1,65 млн тонн,

что на 10% выше результата 2006 года. Лидером украинского рынка является

ЗАО «Крымский Титан» (36% от всего объема производства). На втором

месте ОАО «Сумыхимпром» (26%).

В Белоруссии производство серной кислоты ведется на трех предприятиях —

ОАО «Гомельский химический завод» (54%), ОАО «Гродно Азот» (34%) и

ОАО «Нафтан» (12%).

Большим потенциалом производства H2SO4 обладает Казахстан, заметил

докладчик. При том, что сейчас объемы производства в стране относительно

невелики, с учетом запуска новых производств к 2010 году выпуск данной

продукции может достигнуть 3 млн тонн.

В целом, можно сделать вывод, что российский рынок серной кислоты

развивается стабильными темпами, и дефицит данного продукта нашей

стране в ближайшие годы не грозит. Россия в полной мере самостоятельно

обеспечивает себя H2SO4, не завися от других стран-производителей. По

мнению некоторых участников конференции, разговоры о дефиците H2SO4 в

России могли стать результатом искусственного снижения объемов

производства серной кислоты, в связи с ее избытком на внутреннем рынке в

прошлом году.

2.2. Свойства серной кислоты.

Возможность практического использования того или иного вещества

целиком определяется его свойствами. При решении этого вопроса

учитывают и экономическую целесообразность его применения. Поэтому

прежде, чем найти применение веществу, сначала подробно изучают его

физические и химические свойства. После этого становятся ясны границы

использования вещества.

Неразбавленная серная кислота представляет собой ковалентное соединение.

Её молекулы имеют тетраэдрическое строение. Серная кислота - бесцветная

едкая тяжелая маслообразная жидкость без запаха, плотность 1,84г/см3,

смешивается с водой в любых соотношениях. Концентрированная серная

кислота очень бурно реагирует с водой. По этой причине следует всегда

разбавлять серную кислоту, наливая её в воду, а не наоборот.

Эта кислота гигроскопична, то есть способна поглощать влагу из воздуха.

Поэтому её используют для осушения газов, не реагирующих с нею,

пропуская их через серную кислоту. Безводная серная кислота растворяет до

70% оксида серы. При обычной температуре она не летуча и не имеет запаха.

Температура кипения и температура замерзания серной кислоты зависит от

ее состава, т.е. от количества воды. С водой она образует три соединения,

которые называются кристаллогидратами. Их можно выделить при

охлаждении кислоты соответствующей концентрации.

Кристаллогидраты выпадают в виде прозрачных кристалликов, похожих на

лед. Стопроцентная кислота замерзает около +10 о C. Поэтому перевозить

такую кислоту зимой нельзя - она переходит в твёрдое состояние. Нельзя её

перевозить даже осенью или весной. От небольших количеств воды её

температура плавления резко снижается. Серная кислота, содержащая всего

6.4% чистой воды, замерзает уже при -37.9oC. Такую кислоту можно

перевозить в любое время года. При дальнейшем увеличении содержания

воды до 15% серная кислота начинает замерзать около +8oC. Если же

содержание воды увеличить до 25%, то кислота опять начинает замерзать

при низкой температуре -41.0o. Таким образом, башенная кислота,

содержащая 75% чистой серной кислоты, не боится самых сильных морозов,

и её можно перевозить даже в самые холодные районы страны. Все кислоты

в водных растворах диссоциируют на ионы.

Серная кислота относится к двухосновным кислотам, и её молекулы

диссоциируют ступенчато. В концентрированных растворах отщепляется

один ион водорода.Сила кислот характеризуется степенью диссоциации,

которая показывает, насколько хорошо молекулы диссоциируют в водном

растворе на ионы водорода и кислотные остатки. С этой точки зрения серная

кислота является сильной. В разбавленных растворах сильные кислоты

диссоциируют на ионы практически полностью, и простых молекул в

растворе нет.

Серная кислота взаимодействует почти со всеми металлами. Скорость этого

взаимодействия зависит от природы металла, концентрации кислоты и

температуры. Концентрированная серная кислота обугливает органические

вещества - сахар, бумагу, дерево, волокна и т.д., отнимая от них элементы

воды. При этом образуются гидраты серной кислоты. Образовавшийся уголь

частично вступает во взаимодействие с кислотой.Поэтому кислота, которая

идет в продажу, имеет бурый цвет от случайно попавших и обуглившихся в

ней пыли и органических веществ. На поглощении воды серной кислотой

основана осушка газов.

Серную кислоту выпускают нескольких сортов. Они отличаются

концентрацией и количеством примесей. Для производства медицинских

препаратов, особо чистых реактивов, для заливки аккумуляторов требуется

чистая кислота. При травлении металлов, в производстве суперфосфата

можно воспользоваться кислотой, имеющей некоторые загрязнения.

Экономически это выгодно. Такая кислота более дешевая.

Наиболее распространенный сорт серной кислоты - купоросное масло.

Купоросное масло, получаемое башенным способом, содержит 92,2% чистой

кислоты, а купоросное масло, получаемое контактным методом, - 92,5%

кислоты. Особо чистой можно назвать аккумуляторную кислоту,

содержащую 92-92% кислоты. При выпаривании такой кислоты сухой

остаток (примеси) должен составлять не более 0,003%. Вредное влияние на

работу аккумуляторов оказывает примесь солей железа, при наличии

которых аккумуляторы быстро разряжаются. Поэтому в аккумуляторной

кислоте солей железа должно быть минимальное количество, считается что

не более 0,006%.

Обычная башенная кислота содержит 75% чистой кислоты.

Сернокислотная промышленность выпускает так называемый олеум,

используемый при производстве некоторых органических препаратов,

взрывчатых веществ. Олеум представляет собой раствор серного ангидрида в

серной кислоте. Сорта олеума различаются по концентрации серного

ангидрида в серной кислоте. Для некоторых особых целей выпускают олеум,

содержащий серного ангидрида до 60%. Так, кислота серная техническая и

олеум технический (ГОСТ 2184-77) применяются в производстве различных

солей, кислот, всевозможных органических продуктов, красителей,

взрывчатых веществ, минеральных удобрений, в качестве водоотнимающего

и осушающего средства, в процессах нейтрализации, травления и многих

других. Эти продукты не горючи и относятня к веществам 2-го класса

токчичности.

2.3. Способы получения серной кислоты.

Производство серной кислоты из серусодержащего сырья включает

несколько химических процессов, в которых происходит изменение степени

окисления сырья и промежуточных продуктов. Это может быть представлено

в виде следующей схемы:

][][

][





















SFe

III

где I – стадия получения печного газа (оксида серы (IV)),

II – стадия каталитического окисления оксида серы (IV) до оксида серы

(VI) и абсорбции его (переработка в серную кислоту).

В реальном производстве к этим химическим процессам добавляются

процессы подготовки сырья, очистки печного газа и другие механические и

физико-химические операции. В общем случае производство серной кислоты

может быть выражено в следующем виде:

Сырье



подготовка сырья



сжигание (обжиг) сырья



очистка печного газа



контактирование



абсорбция

контактированного газа



СЕРНАЯ КИСЛОТА

Конкретная технологическая схема производства зависит от вида

сырья, особенностей каталитического окисления оксида серы (IV), наличия

или отсутствия стадии абсорбции оксида серы (VI).

В зависимости от того, как осуществляется процесс окисления SО

SО

, различают два основных метода получения серной кислоты.

В контактном методе получения серной кислоты процесс окисления

SО

проводят на твердых катализаторах.

Триоксид серы переводят в серную кислоту на последней стадии

процесса – абсорбции триоксида серы, которую упрощенно можно

представить уравнением реакции:

SО

+ Н



SО

При проведении процесса по нитрозному (башенному) методу в

качестве переносчика кислорода используют оксиды азота.

Окисление диоксида серы осуществляется в жидкой фазе и конечным

продуктом является серная кислота:

SО

+ N

+ Н



SО

+ 2NО

В настоящее время в промышленности в основном применяют

контактный метод получения серной кислоты, позволяющий использовать

аппараты с большей интенсивностью.

Рассмотрим процесс получения серной кислоты контактным методом

из двух видов сырья: серного (железного) колчедана и серы.

1) Химическая схема получения серной кислоты из колчедана включает

три последовательные стадии:

- окисление дисульфида железа пиритного концентрата кислородом

воздуха:

4FеS

+ 11О

= 2Fе

+ 8SО

- каталитическое окисление оксида серы (IV) избытком кислорода

печного газа:

2SО

+ О



2SО

- абсорбция оксида серы (VI) с образованием серной кислоты:

SО

+ Н



SО

По технологическому оформлению производство серной кислоты из

железного колчедана является наиболее сложным и состоит из нескольких

последовательно проводимых стадий.

Принципиальная (структурная) схема этого производства представлена

на рис. 1:

1 2

4 5

III

Рис. 1 Структурная схема производства серной кислоты из флотационного

колчедана методом одинарного контактирования.

I – получение обжигового газа: 1 – обжиг колчедана; 2 – охлаждение газа в котле-

утилизаторе; 3 – общая очистка газа, 4 – специальная очистка газа; II –

контактирование: 5 – подогрев газа в теплообменнике; 6 – контактирование; III –

абсорбция: 7 – абсорбция оксида серы (IV) и образование серной кислоты.

Обжиг колчедана в токе воздуха представляет собой необратимый

некаталитический гетерогенный процесс, протекающий с выделением тепла

через стадии термической диссоциации дисульфида железа:

FеS

= 2FеS + S

и окисления продуктов диссоциации:

+ 2О

= 2SО

4FеS + 7О

= 2Fе

+ 4SО

что описывается общим уравнением

4FеS

+ 11О

= 2Fе

+ 8SО

где ΔН = 3400 кДж.

Увеличение движущей силы процесса обжига достигается флотацией

колчедана, повышающей содержание дисульфида железа в сырье,

обогащением воздуха кислородом и применением избытка воздуха при

обжиге до 30 % сверх стехиометрического количества. На практике обжиг

ведут при температуре не выше 1000

С, так как за этим пределом начинается

спекание частиц обжигаемого сырья, что приводит к уменьшению

поверхности их и затрудняет омывание частиц потоком воздуха.