25. Материалы как важная категория продуктов химической технологии

К эксплуатационным св-вам материалов относятся: износостойкость, хладностойкость, жаропрочность, антифрикционность. Эти св-ва определяют специальными испытаниями. Одним из важнейших эксплуатационных св-в является износостойкость. Это св-во материала оказывать сопротивление износу, т.е. постепенному изменению размеров и формы тела вследствие разрушения поверхностного слоя изделия при трении. Испытание металлов на износ проводят на образцах в лаборатории, а деталей – в условиях реальной эксплуатации. При испытаниях создаются условия близкие к реальным.

Коррозионная стойкость – способность материала сопротивляться действию агрессивных кислотных и щелочных сред.

Жаропрочность – способность материала сохранять свои св-ва при высоких температурах.

Жаростойкость – стойкость к окислению при сильном нагреве. Жаростойкие материалы применяют для изготовления деталей, кот эксплуатируются в зоне высоких температур.

Хладостойкость – способность материала сохранять пластические св-ва при отрицательных температурах.

Антифрикционность – способность материала прирабатываться к др. материалу.

26. Производство серной кислоты

Серная к-та – один из основных многотонн. продуктов хим. промыщ-ти. В технике по д серн. к-той подразум-т любые смеси оксида серы(VI) с водой состава nSO₃*mH2O. m=n=1 – моногидрат серн. к-ты (100% к-та). m>n – водные р-ры моногидрата. при m<n – растворы оксида (VI) в моногидрате, называем. олеумом.

Сырьем для получения серн. к-ты могут быть элементарная сера, прир. серосодерж-е соед-я (сульфиды и сульфаты, распр-н железный колчедан), и отходящ. газы различ. произв-в, содерж. оксид серы (VI) или сероводород.

Получение. Сырьем Осн. стадии получения серной кислоты: 1) обжиг сырья с получением SO2; 2) окисление SO2 до SO3 (конверсия); 3) абсорбция SO3.

В пром-сти применяют два метода получения серной кислоты, отличающихся способом окисления SO2,-контактный с использованием твердых катализаторов (контактов) и нитрозный- с оксидами азота. Для получения серной кислоты контактным способом на совр. заводах применяют ванадиевые катализаторы, вытеснившие Pt и оксиды Fe. Чистый V2O5 обладает слабой каталитич. активностью, резко возрастающей в присут. солей щелочных металлов, причем наиб. влияние оказывают соли К.

Произ-во серной кислоты из серы по методу двойного контактирования и двойной абсорбции состоит из след. стадий. Воздух после очистки от пыли подается газодувкой в сушильную башню, где он осушается 93-98%-ной серной кислотой до содержания влаги 0,01% по объему. Осушенный воздух поступает в серную печь после предварит. подогрева в одном из теплообменников контактного узла. В печи сжигается сера, подаваемая форсунками: S + О2 : SO2 + + 297,028 кДж. Газ, содержащий 10-14% по объему SO2, охлаждается в котле и после разбавления воздухом до содержания SO2 9-10% по объему при 420 °С поступает в контактный аппарат на первую стадию конверсии, к-рая протекает на трех слоях катализатора (SO2 + V2O2 : : SO3 + 96,296 кДж), после чего газ охлаждается в теплообменниках. Затем газ, содержащий 8,5-9,5% SO3, при 200 °С поступает на первую стадию абсорбции в абсорбер, орошаемый олеумом и 98%-ной серной кислотой: SO3 + Н2 О : Н2 SO4 + + 130,56 кДж. Далее газ проходит очистку от брызг серной кислоты, нагревается до 420 °С и поступает на вторую стадию конверсии, протекающую на двух слоях катализатора. Перед второй стадией абсорбции газ охлаждается в экономайзере и подается в абсорбер второй ступени, орошаемый 98%-ной серной кислотой, и затем после очистки от брызг выбрасывается в атмосферу.

Степень превращения SO2 в SO3 при контактном способе 99,7%, степень абсорбции SO3 99,97%. Произ-во серной кислоты осуществляют и в одну стадию катализа, при этом степень превращения SO2 в SO3 не превышает 98,5%. Перед выбросом в атмосферу газ очищают от оставшегося SO2 Производительность совр. установок 1500-3100 т/сут.

Применение. Серную кислоту применяют в произ-ве минер. удобрений, как электролит в свинцовых аккумуляторах, для получения разл. минер. к-т и солей, хим. волокон, красителей, дымообразующих в-в, в нефтяной, металлообрабатывающей, текстильной, кожевенной и др. отраслях пром-сти. Ее используют в пром. орг. синтезе в р-циях дегидратации (получение диэтилового эфира, сложных эфиров), гидратации (этанол из этилена), сульфирования (синтетич. моющие ср-ва и промежут. продукты в произ-ве красителей), алкили-рования (получение изооктана, полиэтиленгликоля, капро-лактама) и др.

27.Производство аммиака и карбамида

Производство аммиака: основное сырье природный газ, вода и воздух.

1 стадия: Печь первич. реформинга нагревание природного газа (с использованием водяного пара).

2 стадия: вторичный реформинг происходит конверсия угарного газа в углекислый( с использованием атм воздуха)

• Преобразование газа ( высоко- и низко температурная конверсия) СО₂- конвертир газ

3 стадия: Очистка от углекислого газа процесс Бенфеля

4 стадия: Синтез Водорода и азота получение аммиака.

Метанирование – получение азото-водородной смеси

Захолаживание жидк аммиака – отделение от потока газа.

3-4-5) Природный газ очищенный от примесей серы подают в печь, в печи газ поступает в 500 трубок с Ni

катализаторами после чего он нагревается другим природным газом до температуры 1000 С. Происходит конверсия метана кислородом воздуха и водяным паром, СH₄+H₂O=CO+3H₂-Q

CH₄+CO₂=2CO+2H₂-Q CH₄+0,5O₂=CO+2H₂+Q

Далее осуществляется конверсия угарного газа СO+H₂O=CO₂+H₂+Q Весь процесс конверсии протекает с поглощением тепла СH₄+2H₂O=CО₂+4H₂-Q Все реакции протекают с увеличением объема и как следствие для большего выхода продукта, необходимо уменьшать давление. Необходимо чтобы содержание метана в азотоводородной смеси было маленьким для этого применяют катализаторы и температурные режимы. Далее происходит очистка азотоводородной смеси от углекислого газ. Это осуществляют при помощи карбоната калия при температурах 110-120 С Идет по реакции K₂CO₃+CO₂+H₂O=2KHCO₃

Далее осуществляется синтез аммиака и водорода в колонне синтеза аммиака.N₂+3H₂=2NH₃ При этом полученный аммиак очищается от воды и в зависимости какой аммиак нам нужен мы его охлаждаем до жидкого состояния или оставляем в виде газа.

Производство карбамида подается в компрессор жидкий аммиак и углекислый газ, который остался после получения аммиака подается это в колонну синтеза где создается повышенное давление и температура при этих условиях и происходит конверсия аммиака и углекислого газа. После чего происходит дестиляция удаления углекислого газа, аммиака, воды. Далее происходит кристаллизация карбамида и подача его в Град-башню где кристаллы сушатся и затем расплавляют и эта смесь падает с башни вниз, при этом образуется ровные гранулы в кипящем слое, завершающая стадия это упаковка и отправка на склады.