硫酸轉(zhuǎn)化工藝課程設(shè)計---年產(chǎn)25萬噸硫酸轉(zhuǎn)化工藝設(shè)計

1、<p><b>　　課程設(shè)計說明書</b></p><p>　　論文題目： 年產(chǎn)25萬噸硫酸轉(zhuǎn)化工藝設(shè)計 </p><p>　　學(xué) 號： </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　專業(yè)班

2、級： 09應(yīng)用化工03班 </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　總評成績： </p><p>　　2011年12月26日 </p><p><b>　　目 錄&l

3、t;/b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p>　　第一章 文獻(xiàn)綜述1</p><p>　　第二章 工藝說明書5</p><p><b>　　2.1 概述5</b></p>&

4、lt;p>　　2.1.1 產(chǎn)品規(guī)模和規(guī)格5</p><p>　　2.1.2 工藝方案敘述5</p><p>　　2.2 裝置設(shè)計說明5</p><p>　　2.2.1 工藝原理5</p><p>　　2.2.2 工藝流程說明6</p><p>　　2.2.3 主要設(shè)備選型說明6</p>

5、<p>　　2.2.4 化工原材料規(guī)格及用量6</p><p>　　第三章 轉(zhuǎn)化工序物料衡算與熱量衡算7</p><p>　　3.1轉(zhuǎn)化工序流程示意圖及簡要說明7</p><p>　　3.2確定各段進(jìn)口溫度及轉(zhuǎn)化率7</p><p>　　3.2.1溫度與平衡轉(zhuǎn)化率的關(guān)系7</p><p>　　3.2

6、.2最適宜溫度與轉(zhuǎn)化率關(guān)系8</p><p>　　3.2.3確定操作線9</p><p>　　3.2.4各段進(jìn)口溫度及轉(zhuǎn)化率10</p><p>　　3.3轉(zhuǎn)化工序物料衡算10</p><p>　　3.3.1進(jìn)轉(zhuǎn)化器一段氣體量及成分11</p><p>　　3.3.2出一段氣體量及成分11</p>

7、;<p>　　3.3.3出二段氣體量及成分12</p><p>　　3.3.4出三段氣體量及成分12</p><p>　　3.3.5出四段氣體量及成分12</p><p>　　3.4轉(zhuǎn)化器各段的熱量衡算14</p><p>　　3.4.1轉(zhuǎn)化一段反應(yīng)熱量和出口溫度14</p><p>　　3.4

8、.2轉(zhuǎn)化二段反應(yīng)熱量和出口溫度16</p><p>　　3.4.3轉(zhuǎn)化三段反應(yīng)熱量和出口溫度18</p><p>　　3.4.4轉(zhuǎn)化四段反應(yīng)熱量和出口溫度20</p><p>　　第四章 環(huán)境保護(hù)與治理建議24</p><p>　　4.1 三廢主要來源24</p><p>　　4.1.1 廢氣24</

9、p><p>　　4.1.2 廢水24</p><p>　　4.1.3 礦渣24</p><p>　　4.2 三廢處理方案24</p><p>　　4.2.1 廢氣24</p><p>　　4.2.2 廢水25</p><p>　　4.2.3 廢渣25</p><p&g

10、t;<b>　　設(shè)計小結(jié)26</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)27</b></p><p><b>　　工藝流程圖28</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本設(shè)計進(jìn)行25萬噸H2SO4/年轉(zhuǎn)化系統(tǒng)工藝

11、設(shè)計，根據(jù)進(jìn)口原料氣的組成，平衡曲線和最適溫度曲線以及催化劑的起燃溫度、使用溫度大致估計四段轉(zhuǎn)化過程的操作線，再畫出X—T平衡曲線和最適溫度曲線，根據(jù)操作線來進(jìn)行物料衡算和熱量衡算，如果設(shè)定值和實際計算值相差太大，需要用方差的方法重新設(shè)定操作曲線來計算，直到設(shè)計值和計算值差不多，畫出硫酸工藝流程圖和一次轉(zhuǎn)化工段流程圖。</p><p>　　關(guān)鍵詞：硫酸；轉(zhuǎn)化工藝；設(shè)計</p><p>&l

12、t;b>　　Abstract</b></p><p>　　The design of 250,000 tons H2SO4 of every year conversion system is in process design, according to the composition of feed gas imports, balance curve , the optimum tempe

13、rature curve ,catalyst light-off temperature and the temperature generally estimated using four paragraphs into the operation of the process line, then draw X-T equilibrium curve and the optimal temperature curve, depend

14、ing on the operating line to complete the material balance and heat balance, if the calculated value is too la</p><p>　　Key word: H2SO4；conversion process； design</p><p><b>　　第一章 文獻(xiàn)綜述</

15、b></p><p>　　硫酸，H2SO4，相對分子質(zhì)量98.078，是指SO3與H2O摩爾比等于1的化合物，或指100﹪H2SO4，外觀為無色透明油狀液體，密度（20℃）為1.8305g/cm3。工業(yè)上使用的硫酸是硫酸的水溶液，即SO3與H2O摩爾比≤1的物質(zhì)。發(fā)煙硫酸是SO3的H2SO4溶液，SO3與H2O的摩爾比>1，以為無色油狀液體，因其暴露與空氣中，逸出的SO3與空氣中的水分結(jié)合形成白色煙霧

16、，故稱之為發(fā)煙硫酸。</p><p>　　硫酸用途非常廣泛，無論在工業(yè)部門，還是在發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、滿足人民物質(zhì)生活需要、加強(qiáng)國防力量，都起著重要作用。硫酸在大宗生產(chǎn)的化學(xué)品中產(chǎn)量居于前列，是最重要的化工原料之一。硫酸最重要的用途是生產(chǎn)化學(xué)肥料，用于生產(chǎn)磷銨、重過磷酸鈣、硫胺等。在中國，硫酸產(chǎn)量的60％以上用于生產(chǎn)磷肥和復(fù)肥。在化學(xué)工業(yè)中，硫酸是生產(chǎn)各種硫酸鹽的主要原料，是塑料、人造纖維、染料、油漆、藥物等生產(chǎn)中不可

17、缺少的原料。在農(nóng)藥、除草劑、殺蟲劑的生產(chǎn)中亦需要硫酸。在石油工業(yè)中，石油精煉需要使用大量硫酸作為洗滌劑，以除去石油產(chǎn)品中的不飽和烴的硫化物等雜質(zhì)。在冶金工業(yè)中，鋼材加工及成品的酸洗要用硫酸；電解法精煉銅、鋅、鎘、鎳時，電解液需使用硫酸；某些貴金屬的精煉亦需用硫酸溶去雜質(zhì)的其它金屬。在炸藥及國防工業(yè)中，濃硫酸用于制取硝化甘油、消化纖維、三硝基甲苯等炸藥。原子能工業(yè)中用于濃縮鈾。運載火箭所用染料亦離不了硫酸。</p><

18、p>　　我國的硫酸工業(yè)起始于19世紀(jì)70年代，在舊中國產(chǎn)量很少，新中國建立后，硫酸工業(yè)獲得了高速發(fā)展。傳統(tǒng)的工藝流程是硫鐵礦制酸法。這種工藝落后，不但廠區(qū)內(nèi)粉塵飛揚，礦渣如山，而且排放出大量廢水、廢氣，嚴(yán)重污染周圍環(huán)境，每年僅向農(nóng)戶支付的賠償金和上繳的排污費占據(jù)了不少生產(chǎn)成本。為了減少污染，降低生產(chǎn)成本改用硫磺制硫酸。發(fā)達(dá)國家早就開始普遍推廣了，由于近期進(jìn)口硫磺比國內(nèi)便宜，利潤空間很大，大多數(shù)國內(nèi)硫酸生產(chǎn)廠家轉(zhuǎn)向用硫磺法生產(chǎn)硫酸。

19、中國是硫鐵礦資源較為豐富的國家，硫鐵礦產(chǎn)量居世界首位。相對而言，天然和再生硫磺要少的多，因此硫鐵礦是中國硫酸生產(chǎn)的主要原料。用它生產(chǎn)的硫酸占硫酸總產(chǎn)量的80﹪以上，其它原料在20﹪以下，其中冶煉煙氣占16﹪左右。根據(jù)中國硫資源的特點，今后中國的制酸原料仍以硫鐵礦為主，同時大力發(fā)展冶煉煙氣制酸，穩(wěn)健的發(fā)展硫磺制酸、石膏制酸]。</p><p>　　早在8世紀(jì)就有硝石與綠礬在一起蒸餾得到硫酸的方法。Paracelsu

20、s記述了用綠礬（FeSO4·7H2O)為原料，放在蒸餾釜中煅燒而制得硫酸的方法。在煅燒過程中，綠礬發(fā)生分解，放出二氧化硫和三氧化硫，其中三氧化硫與水蒸氣同時冷凝，便可得到硫酸。在18世紀(jì)40年代以前，這種方法為不少地方所采用。古代稱硫酸為“綠礬油”，就是由于采用了這種制造方法的緣故。</p><p>　　實驗室硫酸制法：可以用FeSO4.7H2O加強(qiáng)熱，用冰水混合物+U型管冷凝即可，用NaOH吸收SO2

21、，理論可得29.5%的H2SO4 關(guān)鍵在于尾氣吸收。 其他硫酸制備工藝：1、氨酸法增濃低濃度二氧化硫氣體生產(chǎn)硫酸方法；2、采用就地再生的硫酸作為催化劑的一體化工藝；3、草酸生產(chǎn)中含硫酸廢液的回收利用；4、從芳族化合物混酸硝化得到廢硫酸的純化與濃縮工藝；5、從氧化鈦生產(chǎn)過程中排出的廢硫酸溶液的再生方法；6、從稀硫酸中分離有機(jī)磷化合物和其它雜質(zhì)的方法；7、從制備2-羥基-4-甲硫基丁酸(MHA)工藝的含硫副產(chǎn)物中回收硫酸的方法；8、催化氧化

22、回收含有機(jī)物廢硫酸的方法；9、電瓶用硫酸生產(chǎn)裝置；10、二氧化硫源向硫酸的液相轉(zhuǎn)化方法；11、沸騰爐焙燒硫磺制備硫酸的方法；12、沸騰爐摻燒硫磺生產(chǎn)裝置中稀酸的回收利用；13、高濃二氧化硫氣三轉(zhuǎn)三吸硫酸生產(chǎn)方法 ；14、高溫濃硫酸液下泵耐磨軸套；15、高效陽極保護(hù)管殼式濃硫酸冷卻器；16、節(jié)能精煉硫酸爐裝置；17、精苯再生酸焚燒制取硫酸的方法；18、利用廢硫酸再生液的方法和裝置；19、利用含硫化氫的酸性氣體與硫磺聯(lián)合制取高濃度硫酸；20

23、、利用含硫化氫的酸性</p><p>　　二氧化硫氧化成三氧化硫是制硫酸的關(guān)鍵，但是，這一反應(yīng)在通常情況下很難進(jìn)行。后來人們發(fā)現(xiàn)，借助于催化劑的作用，可以使二氧化硫氧化成三氧化硫，然后用水吸收，即制成硫酸。根據(jù)使用催化劑的不同，硫酸的工業(yè)制法可分為硝化法和接觸法。</p><p>　　硝化法（包括鉛室法和塔式法）是借助于氮的氧化物使二氧化硫氧化制成硫酸。其中鉛室法在1746年開始采用，反應(yīng)

24、是在氣相中進(jìn)行的。在鉛室法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的塔式法，開始于本世紀(jì)初期。塔式法制出的硫酸濃度可達(dá)76%左右。目前，我國仍有少數(shù)工廠用塔式法生產(chǎn)硫酸。硝化法制得的硫酸，H2SO4含量低（<78﹪H2SO4），雜質(zhì)含量高（主要含有塵及氮氧化物），且需耗用大量硝酸或硝酸鹽，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了染料、化纖、有機(jī)合成、石油化工部門的要求。因此，次發(fā)的發(fā)展受到限制2]。</p><p>　　接觸法制酸幾乎是世界上硫酸工業(yè)的唯一生

25、產(chǎn)方法。其原料為能夠生產(chǎn)二氧化硫的含硫物質(zhì)，一般含有硫磺、硫化物、硫酸鹽、含硫化氫的工業(yè)廢氣（包括冶煉煙氣）等。在不同的國家中，由于本國含硫資源的不同，生產(chǎn)硫酸的原料路線有很大的差異，且所用原料的比重隨硫資源的供給情況也有所調(diào)整。以硫鐵礦為原料的接觸法硫酸生產(chǎn)過程是目前廣泛采用的方法，它創(chuàng)始于1831年，在本世紀(jì)初才廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)。到20年代后，由于釩觸媒的制造技術(shù)和催化效能不斷提高，已逐步取代價格昂貴和易中毒的鉑觸媒。世界上多數(shù)的硫

26、酸廠都采用接觸法生產(chǎn)。新中國成立后，即大力發(fā)展先進(jìn)的接觸法硫酸生產(chǎn)，逐步代替鉛室法和塔式法。接觸法中二氧化硫在固體觸媒表面跟氧反應(yīng)，結(jié)合成三氧化硫，然后用98.3%的硫酸吸收為成品酸。這種方法優(yōu)于塔式法的是成品酸濃度高，質(zhì)量純（不含氮化物），但爐氣的凈化和精制比較復(fù)雜。在外部換熱式轉(zhuǎn)化流程中，反應(yīng)過程與換熱過程是分開的。氣體在床層中進(jìn)行絕熱反應(yīng)，溫度升高到一定程度后，離開催化床進(jìn)行降溫，然后再進(jìn)入下一段床層進(jìn)行絕熱反應(yīng)。每進(jìn)行這樣一次絕

27、熱反應(yīng)成為一段。為了達(dá)到較高的最終轉(zhuǎn)化率，必須采取多段催化轉(zhuǎn)化3]。</p><p>　　一次轉(zhuǎn)化、一次吸收流程：所謂一次轉(zhuǎn)化、一次吸收是指SO2經(jīng)過多段轉(zhuǎn)化以后只經(jīng)過一個或串聯(lián)兩個吸收塔，吸收其中SO2后就排放。這種流程比較簡單，但轉(zhuǎn)化率相對較低，一般不超過97%。在60年代以前，我國硫酸廠大多數(shù)采用這種流程。</p><p>　　兩次轉(zhuǎn)化、兩次吸收流程：60年代以來，轉(zhuǎn)化工藝流程最大的

28、變化就是采用了兩次轉(zhuǎn)化、兩次吸收新流程，簡稱為兩轉(zhuǎn)兩吸。這項新技術(shù)開始時，著眼于充分利用硫的資源和減少SO2氣體排放量，保護(hù)環(huán)境。這種方法的特點是：1.最終轉(zhuǎn)化率搞；2.能夠處理較高濃度的SO2氣體；3.減少尾氣中SO2排放量；4.所需換熱面積較大；5.系統(tǒng)阻力比一轉(zhuǎn)一吸增加4-5KPa。</p><p>　　接觸法制造硫酸的生產(chǎn)過程包含以下三個基本工序：第一，由含硫原料制取含二氧化硫氣體。實現(xiàn)這一過程需將寒流原

29、料焙燒，故工業(yè)上稱之為“焙燒”。第二，將二氧化硫和氧的氣體催化轉(zhuǎn)化為三氧化硫，工業(yè)上稱之為“轉(zhuǎn)化”。第三，將三氧化硫與水結(jié)合成硫酸。實現(xiàn)這一過程需將轉(zhuǎn)化所得三氧化硫氣體用硫酸吸收，工業(yè)上稱之為“吸收”。這樣，在三個基本工序之外，再加上原料的貯存與加工，含二氧化硫氣體的凈化，成品酸的貯存與計量，三廢處理等工序才構(gòu)成一個接觸法硫酸生產(chǎn)的完整系統(tǒng)。硫鐵礦制酸是輔助工序最多且最有代表性的化工過程。前述的原料加工、焙燒、凈化、吸收、三廢處理，成品

30、酸貯存和計量工序在該過程中均有。</p><p><b>　　第二章 工藝說明書</b></p><p><b>　　2.1 概述</b></p><p>　　2.1.1 產(chǎn)品規(guī)模和規(guī)格</p><p>　?。?）年操作日 300天/年</p><p>　　（2）生產(chǎn)方式

31、 連續(xù)生產(chǎn)</p><p>　　（3）生產(chǎn)能力 二氧化硫 轉(zhuǎn)化率≥98%</p><p>　?。?）產(chǎn)品規(guī)格 二氧化硫 轉(zhuǎn)化率≥98%</p><p>　　2.1.2 工藝方案敘述</p><p>　　國內(nèi)生產(chǎn)硫酸的方法主要是用硝化法和接觸法，考慮到硝化法所需設(shè)備龐大，用鉛很多，檢修麻煩，腐蝕設(shè)備，反應(yīng)緩慢，本設(shè)計采用的是接觸法，

32、該方法制得的成品酸濃度高，純度較高。理論上催化氧化操作過程的段數(shù)越多，最終轉(zhuǎn)化率越高，而且過程更接近于最佳溫度曲線，催化劑的利用率越高。本設(shè)計的生產(chǎn)過程采用一轉(zhuǎn)一吸的工藝流程，即將二氧化硫經(jīng)過多段轉(zhuǎn)化后只經(jīng)過一個或串聯(lián)兩個吸收塔，吸收其中SO2后就排放。轉(zhuǎn)化流程為4段間接換熱式。</p><p>　　2.2 裝置設(shè)計說明</p><p>　　2.2.1 工藝原理</p>&l

33、t;p>　　二氧化硫轉(zhuǎn)化通常是在不高于0.5MPa壓力下進(jìn)行，而且SO2、SO3濃度又較低，體系可視為理想氣體。</p><p>　　二氧化硫氧化反應(yīng)是一個可逆放熱反應(yīng)：</p><p>　　2.2.2 工藝流程說明</p><p>　　現(xiàn)運用接觸法一轉(zhuǎn)一吸酸洗封閉流程生產(chǎn)硫酸，其生產(chǎn)工藝大致有六大工序，即：原料預(yù)處理、SO2爐氣制取、SO2氣體凈化、二氧化硫

34、轉(zhuǎn)化、三氧化硫吸收、“三廢”處理。這里主要介紹一下轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。轉(zhuǎn)化系統(tǒng)為一轉(zhuǎn)一吸四段反應(yīng)裝置，因為二氧化硫轉(zhuǎn)化的過程是一個放熱過程，它的轉(zhuǎn)化率隨著溫度的升高而降低，因此采用多段反應(yīng)器，通過一段反應(yīng)器后物料的溫度升高，經(jīng)冷卻后通入下一段反應(yīng)器繼續(xù)反應(yīng)，使整個反應(yīng)的操作曲線在最適溫度曲線附近，既保證了反應(yīng)的速度，又可以達(dá)到較高的轉(zhuǎn)化率。此流程使用原料氣作為冷卻劑，可以省去外加的冷卻劑，又可以利用反應(yīng)產(chǎn)生的熱量來預(yù)熱原料氣，節(jié)約能源，一舉兩得。

35、轉(zhuǎn)化系統(tǒng)包括一個四段反應(yīng)器和四個換熱器。前面制取的氣體經(jīng)過一系列凈化的過程，一次通過第一、第二、第三、第四換熱器預(yù)熱后進(jìn)入反應(yīng)器，第一、第二、第三、第四段反應(yīng)床層出來的氣體分別經(jīng)過第一、第二、第三、第四換熱器進(jìn)行冷卻，再通入吸收塔。</p><p>　　2.2.3 主要設(shè)備選型說明</p><p>　　考慮到轉(zhuǎn)化器設(shè)計應(yīng)讓二氧化硫盡可能在最優(yōu)化溫度條件下反應(yīng)，最大限度的利用二氧化硫反應(yīng)放出

36、的熱量，設(shè)備阻力既要小，又能使氣體分布均勻。故考慮使用外部換熱型轉(zhuǎn)化器。換熱器考慮到氣體有一定腐蝕性，故選用列管式換熱器。風(fēng)機(jī)選用羅茨風(fēng)機(jī)</p><p>　　2.2.4 化工原材料規(guī)格及用量</p><p>　　進(jìn)入轉(zhuǎn)化器氣體組成：SO2占8%，O2占10%，N2占82%。本設(shè)計采用的催化劑型號使用溫度為400-580℃，入口SO2：7.5-9.4%5]。</p><

37、p>　　第三章 轉(zhuǎn)化工序物料衡算與熱量衡算</p><p>　　3.1轉(zhuǎn)化工序流程示意圖及簡要說明</p><p>　　圖3.1 轉(zhuǎn)化工序流程示意圖</p><p>　　圖3.1是硫酸轉(zhuǎn)化工藝的流程，原料氣由干燥器進(jìn)入換熱器，再進(jìn)入轉(zhuǎn)化爐一段，再進(jìn)入到第一換熱器，以此類推，直到從第四換熱器出來降溫至吸收塔。</p><p>　　3.2

38、確定各段進(jìn)口溫度及轉(zhuǎn)化率</p><p>　　3.2.1溫度與平衡轉(zhuǎn)化率的關(guān)系</p><p>　　在400~700℃時， （3.1）</p><p>　　式中： ——平衡常數(shù) T——溫度/K</p><p>　　平衡轉(zhuǎn)化率 （3.

39、2）</p><p>　　式中：=8%——進(jìn)轉(zhuǎn)化器的爐氣中的濃度（%）</p><p>　　=10%——進(jìn)轉(zhuǎn)化器的爐氣中的的濃度（%）</p><p>　　P=0.11Mpa——系統(tǒng)總壓力/Kpa</p><p><b>　　取反應(yīng)溫度T</b></p><p>　　由公式（3.1）計算</

40、p><p>　　由公式（3.2）計算</p><p><b>　　試差過程：</b></p><p>　　時，由公式得=568.766，</p><p>　　由公式，設(shè)等式右邊=0.9000，得=0.9934；</p><p>　　同上：設(shè)=1.0000得=0.9932,；=0.9900得=0.993

41、2；=0.9932得=0.9932；=0.9931得=0.9932.；=0.9933得=0.9932。綜上取=0.9932。</p><p>　　依次計算得平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系列表3-1。</p><p>　　表3-1 平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系</p><p>　　3.2.2最適宜溫度與轉(zhuǎn)化率關(guān)系</p><p><b>　　取不

42、同x值，計算。</b></p><p>　　計算得最適宜溫度與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系列表3-2。</p><p>　　表3-2 最適宜溫度與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系</p><p>　　3.2.3確定操作線</p><p>　　進(jìn)氣組成：占8%，占10%，占82%</p><p>　　確定轉(zhuǎn)化器一段進(jìn)口溫度380℃</p

43、><p>　　氣體經(jīng)每層觸媒后溫度升高，計算式是：</p><p>　　表3-3二氧化硫的濃度與值的關(guān)系</p><p>　　由表3-3查得，濃度為8%的對應(yīng)的值為226。</p><p>　　操作線溫度的確定：已知催化劑的使用溫度為400-580℃，考慮到應(yīng)使操作線盡量與最適溫度曲線靠近，且出口溫度在催化劑的使用溫度范圍內(nèi)，取原料氣的進(jìn)口溫度為

44、380℃，四段操作線的斜率根據(jù)原理氣里的濃度差表得1/226?？紤]到原料氣的預(yù)熱過程是依次經(jīng)歷第一、第二、第三、第四換熱器，對應(yīng)于第四、第一、第二、第三段反應(yīng)器的冷卻，所以如果考慮每個換熱器的換熱面積相當(dāng)，則出口氣體冷卻降溫的溫差應(yīng)為第一段大于第二段，第二段大于第三段，按照這個原則，分別取第一段的降溫的溫差為65，第二段的降溫的溫差為50，第三段的降溫溫差為40，并且每一段轉(zhuǎn)化器的出口溫度和轉(zhuǎn)化率對應(yīng)的點都在平衡曲線和最佳溫度曲線之間，

45、由此估算得到四段反應(yīng)器的操作曲線。</p><p>　　3.2.4各段進(jìn)口溫度及轉(zhuǎn)化率</p><p>　　表3-4 一次轉(zhuǎn)化分段轉(zhuǎn)化率和溫度</p><p>　　由圖3.2以及表3-4的數(shù)據(jù)可得：</p><p>　　轉(zhuǎn)化器第一段操作線方程：t=380+226(x-0)</p><p>　　第二段操作線方程：t=4

46、55+226(x-0.752)</p><p>　　第三段操作線方程：t=410+226(x-0.895)</p><p>　　第四段操作線方程：t=380+226(x-0.971)</p><p>　　圖3.2 四段反應(yīng)過程的X-T關(guān)系圖</p><p>　　3.3轉(zhuǎn)化工序物料衡算</p><p>　　本設(shè)計為25

47、萬噸/年硫酸轉(zhuǎn)化系統(tǒng)工藝設(shè)計（以每小時計算），由</p><p><b>　　可得實際進(jìn)氣總量為</b></p><p>　　為方便計算，本設(shè)計假設(shè)進(jìn)氣總量為1000Kmol,故在最后的計算結(jié)果上需乘上系數(shù)</p><p>　　3.3.1進(jìn)轉(zhuǎn)化器一段氣體量及成分</p><p>　　以1000Kmol的進(jìn)氣量為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計

48、算，已知占8%，占10%，占82%.</p><p>　　O2的進(jìn)氣量及成分：</p><p>　　SO2的進(jìn)氣量及成分：</p><p>　　N2的進(jìn)氣量及成分：</p><p>　　3.3.2出一段氣體量及成分</p><p>　　3.3.3出二段氣體量及成分</p><p>　　3.3.4

49、出三段氣體量及成分</p><p>　　3.3.5出四段氣體量及成分</p><p>　　由以上計算匯總轉(zhuǎn)化器物料衡算結(jié)果于表3-5。</p><p>　　表3-5 轉(zhuǎn)換器物料衡算結(jié)果</p><p>　　3.4轉(zhuǎn)化器各段的熱量衡算</p><p>　　氣體的摩爾熱熔量可按下式求出</p><p&

50、gt;　　3.4.1轉(zhuǎn)化一段反應(yīng)熱量和出口溫度</p><p>　　（1）進(jìn)轉(zhuǎn)換器第一段氣體帶入熱量（以每小時氣量計算）</p><p>　　已知進(jìn)一段觸媒層氣體溫度為380℃，</p><p>　　所以可得各組分氣體的平均摩爾熱容：</p><p><b>　　的平均摩爾熱容：</b></p><p

51、><b>　　的平均摩爾熱容：</b></p><p><b>　　的平均摩爾熱容：</b></p><p>　　故進(jìn)一段氣體每升高1℃所需熱量為：</p><p><b>　　所需熱量：</b></p><p><b>　　所需熱量：</b><

52、;/p><p><b>　　所需熱量：</b></p><p>　　所需總熱量：31155.4</p><p><b>　　帶入熱量=</b></p><p>　?。?）已知出轉(zhuǎn)化器第一段氣體溫度549.952℃,</p><p>　　所以可得各組分氣體的平均摩爾熱容：</

53、p><p><b>　　的平均摩爾熱容：</b></p><p><b>　　的平均摩爾熱容：</b></p><p><b>　　的平均摩爾熱容：</b></p><p><b>　　的平均摩爾熱容：</b></p><p>　　故出

54、一段氣體每升高1℃所需熱量為：</p><p><b>　　所需熱量：</b></p><p><b>　　所需熱量：</b></p><p><b>　　所需熱量：</b></p><p><b>　　所需熱量：</b></p><p

55、><b>　　所需總熱量：</b></p><p><b>　?。?）反應(yīng)熱</b></p><p><b>　　摩爾反應(yīng)熱</b></p><p><b>　　總反應(yīng)熱</b></p><p><b>　　一段出口溫度℃</b>

56、;</p><p>　?。?）一段出口氣帶出熱量</p><p>　　3.4.2轉(zhuǎn)化二段反應(yīng)熱量和出口溫度</p><p>　?。?）進(jìn)轉(zhuǎn)化器第二段氣體帶入熱量（以每小時氣量計算）</p><p>　　已知進(jìn)二段觸媒層氣體溫度為455℃,</p><p>　　所以可得氣體的平均摩爾熱容：</p><

57、p><b>　　的平均摩爾熱容：</b></p><p><b>　　的平均摩爾熱容：</b></p><p><b>　　的平均摩爾熱容：</b></p><p><b>　　的平均摩爾熱容：</b></p><p>　　故進(jìn)二段氣體每升高1℃所需

58、熱量為：</p><p><b>　　所需熱量：</b></p><p><b>　　所需熱量：</b></p><p><b>　　所需熱量：</b></p><p><b>　　所需熱量：</b></p><p><b&g

59、t;　　所需總熱量：</b></p><p><b>　　帶入熱量=</b></p><p>　　（2）已知出轉(zhuǎn)化器第二段氣體溫度487.318℃,</p><p>　　所以可得各組分氣體的平均摩爾熱容：</p><p><b>　　的平均摩爾熱容：</b></p><

60、;p><b>　　的平均摩爾熱容：</b></p><p><b>　　的平均摩爾熱容：</b></p><p><b>　　的平均摩爾熱容：</b></p><p>　　故出二段氣體每升高1℃所需熱量為：</p><p><b>　　所需熱量：</b&g

61、t;</p><p><b>　　所需熱量：</b></p><p><b>　　所需熱量：</b></p><p><b>　　所需熱量：</b></p><p><b>　　所需總熱量：</b></p><p><b>

62、;　?。?）反應(yīng)熱</b></p><p><b>　　摩爾反應(yīng)熱</b></p><p><b>　　總反應(yīng)熱</b></p><p><b>　　二出口溫度</b></p><p>　　（4）二出口氣帶出熱量</p><p>　　3.4.

63、3轉(zhuǎn)化三段反應(yīng)熱量和出口溫度</p><p>　　（1）進(jìn)轉(zhuǎn)化器第三段氣體帶入熱量（以每小時氣量計算）</p><p>　　已知進(jìn)三段觸媒層氣體溫度為410℃,</p><p>　　所以可得各組分氣體的平均摩爾熱容：</p><p><b>　　的平均摩爾熱容：</b></p><p><b

64、>　　的平均摩爾熱容：</b></p><p><b>　　的平均摩爾熱容：</b></p><p><b>　　的平均摩爾熱容：</b></p><p>　　故進(jìn)三段氣體每升高1℃所需熱量為：</p><p><b>　　所需熱量：</b></p>

65、;<p><b>　　所需熱量：</b></p><p><b>　　所需熱量：</b></p><p><b>　　所需熱量： </b></p><p><b>　　所需總熱量：</b></p><p><b>　　帶入熱量=&l

66、t;/b></p><p>　?。?）出轉(zhuǎn)化器第三段氣體溫度427.176℃,</p><p>　　分氣體的平均摩爾熱容：</p><p><b>　　的平均摩爾熱容：</b></p><p><b>　　的平均摩爾熱容：</b></p><p><b>　　

67、的平均摩爾熱容：</b></p><p><b>　　的平均摩爾熱容：</b></p><p>　　氣體每升高1℃所需熱量為：</p><p><b>　　所需熱量：</b></p><p><b>　　所需熱量： </b></p><p>

68、<b>　　所需熱量： </b></p><p><b>　　所需熱量：</b></p><p><b>　　所需總熱量：</b></p><p><b>　　（3）反應(yīng)熱</b></p><p><b>　　摩爾反應(yīng)熱</b><

69、;/p><p><b>　　總反應(yīng)熱</b></p><p><b>　　三段出口溫度</b></p><p>　　三段出口氣體帶出熱量</p><p>　　3.4.4轉(zhuǎn)化四段反應(yīng)熱量和出口溫度</p><p>　　（1）進(jìn)轉(zhuǎn)化器第四段氣體帶入熱量（以每小時氣量計算）</p

70、><p>　　已知進(jìn)四段觸媒層氣體溫度為380℃,</p><p>　　所以可得各組分的平均摩爾熱容：</p><p><b>　　的平均摩爾熱容：</b></p><p><b>　　的平均摩爾熱容：</b></p><p><b>　　的平均摩爾熱容：</b&

71、gt;</p><p><b>　　的平均摩爾熱容：</b></p><p>　　故進(jìn)四段氣體每升高1℃所需熱量為：</p><p><b>　　所需熱量：</b></p><p><b>　　所需熱量：</b></p><p><b>　　所

72、需熱量：</b></p><p><b>　　所需熱量：</b></p><p><b>　　所需總熱量：</b></p><p><b>　　帶入熱量=</b></p><p>　?。?）已知出轉(zhuǎn)化器第四段氣體溫度384.294℃,</p><

73、p>　　所以可得各組分按氣體的平均摩爾熱容：</p><p><b>　　的平均摩爾熱容：</b></p><p><b>　　的平均摩爾熱容：</b></p><p><b>　　的平均摩爾熱容：</b></p><p><b>　　的平均摩爾熱容：</

74、b></p><p>　　故出四段氣體每升高1℃所需熱量為：</p><p><b>　　所需熱量：</b></p><p><b>　　所需熱量：</b></p><p><b>　　所需熱量：</b></p><p><b>　　所需

75、熱量：</b></p><p><b>　　所需總熱量：</b></p><p><b>　?。?）反應(yīng)熱</b></p><p><b>　　摩爾反應(yīng)熱</b></p><p><b>　　總反應(yīng)熱</b></p><p&

76、gt;<b>　　四段出口溫度℃</b></p><p>　?。?）四段出口氣體帶出熱量</p><p>　　轉(zhuǎn)化器熱量平衡見表3-6</p><p>　　表3-6 轉(zhuǎn)化器熱量衡算結(jié)果</p><p>　　第四章 環(huán)境保護(hù)與治理建議</p><p>　　4.1 三廢主要來源</p>

77、<p><b>　　4.1.1 廢氣</b></p><p>　　一轉(zhuǎn)一吸工藝及尾氣回收后的主要廢氣為SO2。</p><p><b>　　4.1.2 廢水</b></p><p>　　硫酸制備工藝主要采用硫鐵礦，故總有酸性污水排出。硫酸廢水通常具有色度大、酸度高的特點，其主要有害物質(zhì)是硫酸、亞硫酸、礦塵、砷、氟

78、以及多種金屬離子等。</p><p>　　爐氣酸洗凈化流程排除的烯酸，濃度一般在3%~20%之間，除含有礦塵外，還有砷、氟等雜質(zhì)，通常被稱為廢酸。</p><p><b>　　4.1.3 礦渣</b></p><p>　　礦渣是硫酸生產(chǎn)過程中排除的廢渣，主要為硫鐵礦渣。我國硫鐵礦都含砷，焙燒過程中砷的燒出率只有約40%，大部分仍留在礦渣中，經(jīng)焙

79、燒后的砷大部分是水溶性的，遇雨水浸泡后會被溶出，最終流入江河，污染水體。</p><p>　　4.2 三廢處理方案</p><p><b>　　4.2.1 廢氣</b></p><p>　　低濃度的SO2煙氣回收方法很多，主要有氨-酸法、鈉-酸法和活性炭法，其中以氨-酸法應(yīng)用最為廣泛。除能消除SO2污染，保護(hù)環(huán)境外，還可綜合利用生產(chǎn)處有經(jīng)濟(jì)價值

80、的固體亞硫酸鈉、亞硫酸氨、固體亞硫酸鈉等延伸產(chǎn)品。</p><p><b>　　4.2.2 廢水</b></p><p>　　硫酸工業(yè)污水的處理，通常采用石灰石中和的方法，此外還有電石渣-鐵屑處理法。</p><p>　　廢酸的利用：（1）把層降分離后的烯酸直接與98%的濃硫酸參合，配成72%的硫酸用于制造普通磷酸鈣。（2）代替水補加到吸收塔循

81、環(huán)酸槽內(nèi)，制成商品硫酸。（3）廢酸熱解再生。（4）進(jìn)行濃縮處理制成濃硫酸。用硫化法處理污酸回收金屬。</p><p><b>　　4.2.3 廢渣</b></p><p>　　硫鐵礦含有豐富的鐵盒其他金屬，因此采用磁選鐵精礦、礦渣制磚、氯化球團(tuán)煉鐵等方法將其綜合利用。</p><p><b>　　設(shè)計小結(jié)</b></

82、p><p>　　在這一周的學(xué)習(xí)中，我們學(xué)到了很多，也找到了自己身上的不足。感受良多，獲益匪淺。除了學(xué)習(xí)到了有關(guān)專業(yè)的知識以外，也學(xué)到了一些對于人員組織及文檔的書寫等非專業(yè)的實踐類知識。我們花了大量時間在數(shù)據(jù)計算上，這里也是令人最頭疼的地方，在這里要童老師，感謝她多次給出的寶貴的意見。我們對Word排版掌握的并不很好，在這里還要特別感謝其它小組成員，分擔(dān)了一部分的排版工作。在一起做設(shè)計時，各人有個人的主見與思想，如何整

83、合這些也是另外一大難題。此次設(shè)計讓我們明白了人際的一些東西，如何當(dāng)一個組織者和參與者，特別是做一個見成效的學(xué)生仍有待學(xué)習(xí)與提高。</p><p>　　在課程設(shè)計的過程中，我們經(jīng)歷了感動，經(jīng)歷了一起奮斗的酸甜苦辣。也一起分享了成功的喜悅。這次的課程設(shè)計對我們每個人來說都是一個挑戰(zhàn)。做設(shè)計講究協(xié)同工作，如果靠自己獨自做，既費時間效果又不好。以前的我很傾向于自己做東西。通過這次設(shè)計，明白理解了合作的重要性。課程設(shè)計這樣

84、集體的任務(wù)光靠團(tuán)隊里的一個人是不可能完成好的，合作的原則就是要利益均沾，責(zé)任公擔(dān)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]湯桂華，趙增泰、鄭沖副.化肥工業(yè)叢書·硫酸[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版</p><p><b>　　社，1999.</b></p><p&g

85、t;　　[2]陳五平主編，硫酸與硝酸[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1996.</p><p>　　[3]楊基和，蔣培華．化工工程設(shè)計概論[M]．北京：中國石化出版社，2005.</p><p>　　[4]婁愛娟，吳志泉，吳敘美．化工設(shè)計[M]．上海：華東理工大學(xué)出版社，</p><p><b>　　2002.</b></p>&l

86、t;p>　　[5]劉少武，齊焉，劉東，劉翼鵬等編.硫酸工作手冊[M].南京：東南大學(xué)出</p><p><b>　　版社，2001.</b></p><p>　　[6]葛婉華，陳鳴德．化工計算[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1997.</p><p>　　[7]Ⅵ.H.庫茲敏內(nèi)赫著 李紹芬等譯．硫酸工藝學(xué)[M]．北京：高等教育出版</