Шпаргалка по "Производственным технологиям"

Матер. баланс явл. количетвенным выражением закона сохр-я массы и применительно  к отдельным стадиям произв. процесса означает, что масса в-в,поступивших  на технологич. операцию (приход), равна  массе полученых в-в (расходу). Матер. баланс составляется по уравнению суммарной хим. реакции с учетом параллельных и побочных реакций.

Побоч. р-ции часто явл-ся следствием присутствия  примесей в исходном сырье. Поэтому  в балансах приходится сопоставлять массу осн. компонентов и примесей с массой отходов произ-ва, осн. и побочных продуктов.

Определение массы в-ва производится отдельно для  твердой, жидкой и газообразной фаз  по выражения:

Мт+Мж+Мг=Мт’+Mж ‘+Mг ‘, где Мт, Мж, Мг- массы твердых, жидких и газообр. материалов, поступивших на обработку (приход); Мт `,M ж`, Mг `- массы продуктоа получившихся в результате хим. обработки (расход).

Уравнение матер. баланса сост-ся в пересчет на еденицу готовой продукции, массы  сырья или ед-цу времени. Для составления  м.баланса необходимо знать хим. состав, некоторые физич. и физ-хим. св-ва хим. сырья, отходов, основных и побочных продуктов.

Тепловой (энергет.) баланс- количественное выражение  закона сохранения энергии. Равенство  прихода и расхода теплоты  выржается ур-ем общего вида: Qф+Qэ+Qв=Q`ф+Q`п,

где Qф-физич. теплота; Qэ-теплота экзотермич. и физ. переходов, Qв-теплота извне. Тепл. баланс сост-ся на основе матер. баланса, рассчитывается (в кДж) и оформляется в виде таблицы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

50. Области  применения серной кислоты и технико-экономические показатели ее производства.

Производство  серной кислоты — одной из самых  сильных и дешевых кислот — имеет важное народнохозяйственное значение, обусловленное ее широким применением в различных отраслях промышленности.

Безводная серная кислота (моногидрат)—тяжелая маслянистая жидкость (плотность при 20 °С 1830 кг/м³, температура кипения 296,2 °С при атмосферном давлении; температура кристаллизации 10,45 °С). Она смешивается с водой в любых соотношениях со значительным выделением теплоты (образуются гидраты). В серной кислоте растворяется оксид серы. Такой рцствор, состав которого характеризуется содержанием свободного 5Оз(ЮО%-я H2SO4), называется олеумом.

Серная кислота  используется для производства удобрений  — суперфосфата, аммофоса, сульфата аммония и др. Значителен ее расход при очистке нефтепродуктов, а также в цветной металлургии, при травлении металлов. Особо чистая серная кислота используется в производстве красителей, лаков, красок, лекарственных веществ, некоторых пластических масс, химических волокон, многих ядохимикатов, взрывчатых веществ, эфиров, спиртов и т. п.

Производится  серная кислота двумя способами: контактным и нитрозным (башенным). Контактным способом получают около 90 % от общего объема производства кислоты, так как при этом обеспечивается высокая концентрация и чистота продукта.

В качестве сырья  для производства серной кислоты  применяются элементарная сера и серный колчедан; кроме того, широко используются серосодержащие промышленные отходы.

Серный колчедан характеризуется содержанием серы 35...50 %. В залежах серного колчедана часто присутствуют сульфидные руды, которые используются в производстве цветных металлов (Си, Zn, Pb и др.).

Сульфидные  руды подвергаются обжигу, в процессе которого образуются сернистые газы, используемые для производства серной кислоты. В настоящее время сырьем для ее производства служат сероводородные газы, образующиеся при переработке нефти, коксовании углей, а также получаемые при очистке природного газа.

           Наиболее просто производство серной к ислоты из серы, выделяемой из с   амородных руд или из побочных продуктов  ряда производств (газовой серы). Однако   стоимость кислоты, получаемой из серы, в  ыше, чем из колчедана. Кроме того, сера необходима

для производства резины, спичек, сероуглерода, ядохимикатов, лекарственных препаратов и т. д.

На современном  этапе обеспечение промышленности серосо-держащим сырьем предусматривается за счет разработки природной и получения попутной серы. В цветной и черной металлургии, газовой и нефтехимической промышленности серу получают из газоконденсатов. Поэтому увеличивается выпуск флотационного колчедана на предприятиях цветной металлургии.

Разрабатывается технология переработки новых видов сырья: сульфатизирующий обжиг коллективного сульфидного концентрата Соколовско-Сарбайского комплекса и обжиг некондиционного колчедана.

Процесс получения серной кислоты контактным способом значительно упрощается, если в качестве сырья для получения SO применять серу, почти не содержащую мышьяка, или сероводород, получаемый при очистке горючих газов и нефтепродуктов. При использовании в качестве сырья выплавленной серы процесс производства серной кислоты включает три стадии: сжигание серы в форсуночных печах; окисление диоксида серы в триоксид в контактных аппаратах; абсорбцию триоксида серы.

Промышленность  выпускает техническую, аккумуляторную и реактивную серную кислоту. Эти виды кислоты отличаются по назначению и содержанию основного компонента и примесей.

Перспективными  в отношении улучшения технико-экономических показателей производства серной кислоты являются системы сухой очистки газа. Классический контактный способ ее производства включает ряд противоположных процессов: горячий обжиговый газ охлаждается в очистном отделении, затем вновь нагревается в контактном; в промывных башнях газ увлажняется, в сушильных — тщательно осушается. В СССР на основе научных исследований создан новый процесс производства серной кислоты — сухая очистка (СО). Основная особенность процесса СО состоит в том, что после очистки от пыли горячий обжиговый газ без охлаждения, промывки и сушки направляется непосредственно в контактный аппарат. Это обеспечивается таким режимом работы обжиговых печей со взвешенным (кипящим) слоем колчедана, при котором значительная часть соединений мышьяка адсорбируется огарком. Таким образом, вместо четырех этапов классического процесса СО включает только три, за счет чего капиталовложения снижаются на 15...25 %, себестоимость серной кислоты — на 10...15%.

Намечено  увеличение мощностей действующих и строящихся предприятий по производству серной кислоты контактным способом при небольших дополнительных затратах. Это будет достигнуто за счет повышения концентрации ЗО₂ в перерабатываемых газах, а также внедрения короткой схемы при переходе с обжига колчедана на сжигание серы. В целях совершенствования аппаратурного оформления процесса разработан контактный аппарат с параллельными слоями катализатора (металлоемкость его стала ниже на 25 %). Применение кожухотрубных холодильников с анодной защитой позволит продлить срок их службы до 10 лет.

Технология  производства серной кислоты нитрозным способом обновляется за счет совершенствования башенных систем. Расчеты показывают, что по сравнению с контактным способом переработки газов, полученных при обжиге колчедана в воздухе, при нитрозном способе и установке аналогичной мощности (180 тыс. т в год) капитальные затраты снижаются на 43,6 %, себестоимость переработки сернистых газов — на 45,5, приведенные затраты — на 44,7 и трудоемкость — на 20,2 %.

Крупные потребители  серной кислоты должны производить ее на своих предприятиях вне зависимости от ведомственной принадлежности, это позволит в 3 раза сократить загрузку железнодорожного транспорта и потребность в цистернах.

Увеличится  использование в производстве минеральных удобрений отработанных серных кислот после их очистки и регенерации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.Оптимизация  и экономическая оценка технологических  процессов 

Главный критерий при  выборе технологического процесса является максимум прибыли и минимум себестоимости при максимуме рентабельного производства, максимальном спросе на продукцию.

Оценку ,каким образом  можно определить экономические  показатели, могут дать расходные  коэффициенты. Другими словами можно  определить, что расходные коэффициенты – это  затраты на единицу продукции с учетом качества потребляемого сырья и стоимости. Чем ниже расходный коэффициент, тем более экономически выгодным будет данный технологический процесс и ниже себестоимость выпускаемой продукции.

Чтобы снизить показатель необходимы дополнительные затраты. Эти затраты связаны с увеличением степени чистоты используемого сырья. Особенно для химических отраслей промышленности и, которые используют природные сырьевые материалы. Для определения расходного коэффициента необходимо знать все стадии производства, вме технологические операции, как исходный материал превращается в готовый продукт.

Различают теоретический  и практический расходный коэффициент. Теор. Расходный коэф. Рассчитывается исходя изхимических реакций, из абсолютной чистоты используемого материала, т. е. характеризует теоретическую возможность получения данного продукта. Но в реальных условиях расходный коэффициент будет практически выше

Теор. Коэф. Характеризует, сколько может получится целевого продукта с единицы сырья.

Р= m сырья / m целевого продукта

C₁ + C₂  = П_ц + П_п

 В технологических  процессах используется несколько  видов сырья. 

C₁, C₂  - сырьевые компоненты пром. Отходы

Пц – целевой продукт

Пп – побочный продукт

Для количественной характеристики используемого  сырья применяют такие показатели как концентрация. Концентрация – это содержание полезного компонента в исходном сырье.

Для определения экономических  показателей любого производства используют расчет материального баланса.

38. Возможные способы утилизации и использования вторичного сырья.

Создание безотходных  технологий является важной задачей  на сегодняшний день(предусматривают  использование самих отходов  в технологическом процессе):

-отработочные масла исп-ся для получения битуна(повышают его стойкость в 2 раза).

-фосфогипс- этот отход производства фосфорных удобрений выбрасывается на свалку, хотя мог бы использоваться для получения вяжущего гипса, цемента в строительстве многоэтажных зданий, можно перерабатывать в строительный гипс, может также использоваться при производстве гипсокартонных листов для изоляции, стеновых плит перегородок, в производстве серной кислоты и CaO(известь).

-изношенная футеровка(при кладке промышленных печей)- получают жаростойкий бетон, можно использовать в качестве добавки в кирпичи.

-отходы микробиологической пром-ти: основной отход- лигнин(образуется до 1 млн т в год). Лигнин- масса коричневого цвета с влажностью 60-70%. Исп-ся как добавка в произ-ве аглопарита, можно вводить в состав керамической массы для произ-ва кирпича(до 8%)

-отходы черной металлургии: образуются доменные, сталеплавильные шлаки(200-300 тыс т в год). Используются: для получения щебня, минеральной ваты, вводится в состав ячеистых бетонов; шлаки в кирпичном произ-ве как добавка, в произ-ве шлакоситалов(для плиток, посуды).

-мартыновские шлаки- для произ-ва щкбня, добавка в цемент.

-сталеплавильные шлаки- в дорожном строительстве, в произ-ве цемента, в состав газобетона.

-отходы резины- для приготовления бутумов(отходы растворяют и получают суспензию); отделить сажу от металоруды, а сажу использовать как наполнитель резиновой смеси.

-отходы калийного производства- необходимо извлекать CaCl- исп-ся в качестве удобрения в сельском хоз-ве. Остаток является источником загрязнения почв и подземных вод.

 

 

41. технологическая  блок-схема и пооперационная структура.

Технологическая схема  пр-ва состоит из отдельных операций через к-х проходит сырье для  получения продукта. Взаимосвязь  между отдельными операциями, и их описание представляют собой техн схему пр-ва . Рассмотрим на примере листового стекла : сырье- шикта- варка- формирование ленты и охлаждение – резка – контроль- упаковка. Все процессы взаимосвязаны между собой и направлены на изготовление конечного продукта. Последовательность расположение этих процессов необходимое условие для тех схемы. На основе к-й можно оценить экономич целесообразность и экологическую защищенность пр-ва. Для получения конечного продукта могут быть и другие схемы, но здесь важно с экономической точки зрения оценить в к-ой схеме мы имеем больше выгоды. Для того, чтобы определить ее целесообразность нужно выполнить расчет материального баланса.

 

 

 

 

 

 

 

 

37Влияние промышленных  и бытовых отходов на экономию.

Создание  безотходных технологий (кол-во сырья  равно кол-ву конечного продукта, побоч. = О). Также сущ. малоотходные технологии. Используют побоч. продукты, отходы пром. произ-ва. в основном в строительной промышленности. Для их использования нужно знать  физико-химич. состав и др. свойства. Влияют на свойства получаемого продукта. Побочные продукты, образующиеся в ходе различных технологических процессов можно разделить на 2 группы: твердые (в результате термических процессов от отходов твердого сырья) и жидкие (в результате обогащения и флотации- суспензии и шламы). Их можно использовать в промышленном производстве. По физическому состоянию отходы делятся на 3 группы: при сжигании твердого топлива-  золы из неоплавленных. и оплавленных частиц, шлаки твердые(пористая прочная порода из конгламератов размером более 20см, получают при температуре более 1000 градусов на колосниках), шлаки распл. (плотная стекловидная или закристаллизованная масса, получают при темп. 1200-1500) Наибольшее применение в пром-ти находят золы ТЭЦ, т.к. содержат 20-25% углерода,  содержат много оксидов, что способствует процессу спекания. Твердые продукты после осаждения: мелкодисперсные и крупнодисперсные (гипс) по термическим свойствам. Отходы легкоплавкие (до 1000 градусов), среднеплавкие (100-1300) н тугоплавкие (1300л более). По технологическому назначению побоч. продукты: грубодисперсные (доя улучшения сушильных свойств, усадки). Пластификаторы (при формировании пластмасс),  снижается температура при обжиге. При выборе отходов необходимо их соответствие следующим требованиям: должен содержать макс, кол-во состава, который содержится в исходном сырье, для некоторых про-в ограничено содержание в побоч. продукте соли СаСO₃ (более 2 мл.), содержанке серы в составе каких-либо веществ. Отходы используют как пластифицирующие добавки в битумное про-во, что увеличивает прочность материала в 2 р. Гомель - фосфорные удобрения, кислота - отход фосфогипс. Предлагают использовать как добавку в стройгипс, в про-ве пластмассы, для упрочнения дорожных покрытий. Для утилизации хим. волокон делают теплоизоляционные плиты. Переработка резиновых покрышек. Уплавленные охлажденные компоненты исп. в качестве топлива при изготовлении плит для полов. Отходы от деревообрабатывающей пром-ти: опилки как выгорающая добавка, для получения древесного волокна и древесно-стружечных плит, делают из них мебель.