ПРОИЗВОДСТВО СЕРНОЙ КИСЛОТЫ

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ СЕРНОКИСЛОТНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Экономическую эффективность предприятия опреде­ляют три основных показателя: удельные капитальные затраты, себестоимость продукции и производительность труда. Эти показатели связаны между собой и зависят от производительности системы (одной технологической линии), ее технологического и аппаратурного оформле­ния и организации производства.

Капитальными затратами называется большая одно­временная затрата средств на строительство предприя­тия. Чем лучше аппаратура и материалы, из которых она изготовлена, чем выше уровень контроля и регулирова­ния процесса, тем больше капитальные затраты. Однако эксплуатационные затраты при этом снижаются. Таким образом, при проектировании необходимо учитывать все конкретные условия и факторы, определяющие капиталь­ные затраты, необходимые для строительства системы.

Удельные капитальные затраты — более наглядные показатели, чем капитальные затраты, они получаются от деления общей стоимости сернокислотной установки на ее годовую производительность.

Например, стоимость одной контактной системы производитель­ностью 360 тыс. т серной кислоты в год 11 ООО тыс. руб., следова­тельно, удельные капитальные затраты будут равны 11000 : 360= = 30,5 руб. в год иа 1 т продукции.

Ниже приводятся ориентировочные удельные капи­тальные затраты в производстве серной кислоты из раз­личного сырья:

Сырье Удельные

Капитальные затраты, %

TOC \o "1-3" \h \z Пирит.................................................................. 100

Сера:

Самородная.................................................. 107,7

От очистки нефтяных газов...................... 80,9

Отходящие газы металлургических произ­водств 71,8

Сероводород...................................................... 59,9

Фосфогнпс.......................................................... 98,1

Как видим, наиболее низки затраты при получении контактной серной кислоты из сероводорода. Наиболее высокие затраты при получении кислоты из природной серы обусловлены стоимостью добычи серы.

С увеличением производительности одной сернокис­лотной системы (одной технологической линии) удельные капитальные затраты снижаются. При увеличении про­изводительности контактной системы вдвое удельные ка­питальные затраты снижаются на 25%-

Если же сернокислотная установка состоит из не­скольких параллельных систем с производительностью каждой Qi, то удельные капитальные затраты на них бу­дут ниже, чем на одну систему производительностью Q|, так как в этом случае уменьшаются расходы на сооруже­ние зданий, подъездных путей, водопроводных линий, канализации и пр. Например, в результате обработки не­которых проектных материалов получены следующие сравнительные данные:

Производительность ус­тановки, тыс. т/год. . 180 (одна система)

Удельные капитальные

Затраты, относит, ед. . 100

TOC \o "1-3" \h \z 360 360 720

(две (одна (две

Системы) система) системы)

84 73 68

Следовательно, можно сделать вывод, что на каждом заводе целесообразно строить одну сернокислотную си­стему высокой производительности. С точки зрения экс­плуатации считается более выгодным ставить две (и больше) параллельные системы. В этом случае, напри­мер, можно отключать отдельные аппараты для ремонта без остановки всего производства, а газ направлять в ап­параты работающей системы.

Вместе с тем накопленный за последние годы опыт работы одиночных контактных систем высокой произво­дительности показывает, что при использовании сырья постоянного состава, высококачественном обору­довании, а также при поддержании устойчивого техно­логического режима нет необходимости в кратковремен­ных остановках системы. На длительное же время си­стему останавливают после 1,5—2 лет работы; во время такой остановки все оборудование тщательно осматри­вают и в случае необходимости ремонтируют.

В табл. 12 показано, как распределяются капиталь­ные затраты между отделениями производства контакт­ной серной кислоты из различного сырья.

Из табл. 12 следует, что при производстве контактной серной кислоты из колчедана и отходящих газов самым дорогостоящим является очистное (промывное) отделе­ние. Это объясняется тем, что в нем используется гро­моздкая дорогая аппаратура, сложная для обслужива­ния.

Выше уже упоминалось, что в себестоимость продук­ции включаются все затраты, производимые в процессе ее производства. Они делятся на основные и накладные. Заводская себестоимость продукции складывается из общих расходов за вычетом стоимости побочных продук­тов. В табл. 13 приведены элементы себестоимости 1 т серной кислоты (в пересчете на 100% H2S04), получа­емой контактным способом (калькуляция себестоимости серной кислоты).

Из приведенных даных видно, что наибольшую долю расходов (57,2%) составляет сырье. Стоимость контакт­ной массы невелика и составляет менее 1%. Малы так­же затраты на зарплату. Это объясняется тем, что все процессы в производстве серной кислоты механизирова­ны, а большинство из них автоматизированы.

Высокие амортизационные отчисления обусловлены сложностью и дороговизной аппаратуры.

Продажная цена серной кислоты около 32 руб. т_|. Таким образом, прибыль для завода производитель­ностью 360 тыс. т в год составляет 360000(32—19,05) — =4 662 000 руб. в год.

Показатели работы различных промышленых устано­вок по производству серной кислоты существенно разли-

Таблица 13. Элементы себестоимости 1 т серной кислоты (100% H2S04) при работе на колчедане

Стоимость, руб.

Колчедан (45%S), т. . . Контактная масса, кг. .

Электроэнергия, кВт-ч

Вода, м3...............................

Зарплата ............................

Амортизационные отчис­ления

Цеховые расходы. . . Общезаводские расходы Цеховая себестоимость. Побочные продукты (ога­рок, пар, селей)

Заводская себестоимость Непроизводительные рас­ходы

Полная себестоимость. .

Чаются, они зависят от качества используемого сырья, мощности установки, совершенства как технологического процесса, так и его аппаратурного оформления, а также от многих других факторов.

Ниже приводятся основные технико-экономические показатели:

Степень превращения S02 иа катализаторе, %................... 96—99,9

TOC \o "1-3" \h \z Общее использование серы, %.............................................. 85—86

Потери серы, %........................................................................ 5—6

Расход электроэнергии, кВт-ч-т~*........................................ 100—110

Расход воды, м3-т-1................................................................... 50—60

Отношение количества израсходованного сырья, элек­троэнергии, топлива и воды к количеству выработанной серной кислоты называется расходным коэффициентом. Расходные коэффициенты по электроэнергии, топливу, воде, пару — это их количества, расходуемые в среднем на единицу (1 т) продукции. Чем ниже расходные коэф­фициенты, тем ниже себестоимость серной кислоты.

Наиболее важным является расходный коэффициент колчедана. Чтобы удобнее было учитывать и сравнивать расход колчедана с различным содержанием серы и вла­ги, количество сырья пересчитывают на сухой колчедан, содержащий 45% серы, и определяют расходный коэф­фициент этого условного колчедана.

При ручном управлении наибольшие отклонения тем­пературы газа от норм составляют на входе в аппарат 10—15, на выходе из первого слоя 15—20° С.

При автоматизации контактного аппарата возможно повысить общую степень окисления на 0,75%.

В аппаратах, в которых возможны резкие колебания концентрации S02 (например, в аппаратах, работающих на отходящих газах цветной металлургии), регулирова­ние ее путем подсосов воздуха исключается. В этом случае стабилизации температурного режима достигают путем поддержания соответствующей температуры в теп­лообменниках аппарата.

Выше приведены схемы автоматизации отделений контактного цеха. Возможны также комплексная авто­матизация всего цеха и создание цехов-автоматов, ра­ботающих без участия обслуживающего персонала. Это реальное будущее нашей промышленности.

[1] Температуры кипения серной кислоты и олеума приведены в приложениях 1 II II.

[2] Считая на объем газа, приведенного к нормальным условиям.

Образования тумана в сушильных башнях, температуру сушильной кислоты следует поддерживать в пределах 45—55° С.

Большой практический интерес представляют методы очистки обжигового газа без образования тумана. Их можно разделить на две группы: методы обработки газа серной кислотой в условиях, исключающих образование тумана, и методы сорбции примесей твердым поглотите­лем (без промывки и охлаждения газа).

Результаты экспериментальных исследований и рас­четы показали, что пересыщение пара тем больше, чем интенсивнее охлаждается газ. Поэтому можно создать условия, в которых пересыщение пара будет ниже крити­ческой величины и тумана не образуется (см. пример на с. 99).

Очистка обжигового газа без образования тумана дает возможность в значительной мере сократить аппа­ратурное оформление контактного цеха, так как гро­моздкость его вызвана в основном необходимостью вы­делить образующийся туман серной кислоты.

Для очистки обжигового газа от вредных примесей путем сорбции их твердыми поглотителями обжиговый газ при 350—400° С пропускают через пористые сорбен­ты, поглощающие мышьяковистый ангидрид. Пары сер­ной кислоты обычно не поглощаются сорбентами, но их присутствие в газе ие вредно для контактной массы. Хо­рошими сорбентами AS2O3 являются силикагель, а также цеолиты (10Si02-0,5 А1203).

При сухой очистке сохраняется высокая температура обжигового газа, и перед подачей в контактный аппарат требуется лишь незначительный подогрев. Это делает схему контактного цеха более экономичной.

[3] При испарительном режиме концентрация кислоты, орошающей перпую промывную башню, составляет 40—50%, вторую — 5—15% H2SO«.

При большом содержании пыли в газах после сухих электрофильтров сильно засоряются холодильники про­мывных башен и в них нарушается теплообмен. Пыль может проникать во вторую промывную башню и засо­рять в ней насадку. Это приводит к повышению гидрав­лического сопротивления в башие и увеличению нагруз­ки на компрессор. Поэтому необходимо наблюдать и за разрежением в аппаратах отделения очистки. Причиной увеличения разрежения в первой промывной башне мо-

[4] Коэффициент пересчета в систему СИ: ккал/мольХ4.!У=кДж/моль.

Увеличение давления оказывает на реакцию превра­щения S02 в S03 благоприятное действие, поскольку в результате реакции из Г/2 молекулы получается одна, т. е. происходит сокращение объема.