應(yīng)用化工技術(shù)畢業(yè)設(shè)計(jì)---年產(chǎn)30萬噸硫磺制硫酸工藝設(shè)計(jì)

1、<p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）</p><p><b>　　(冶金化工系)</b></p><p>　　題 目 年產(chǎn)30萬噸硫磺制硫酸工藝設(shè)計(jì) </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　

2、摘要1</b></p><p><b>　　關(guān)鍵詞1</b></p><p><b>　　第一章 綜述2</b></p><p>　　1.1物質(zhì)的性質(zhì)2</p><p>　　1.1.1硫磺的性質(zhì)2</p><p>　　1.1.2稀硫酸化學(xué)性質(zhì)2<

3、;/p><p>　　1.1.3濃硫酸的性質(zhì)2</p><p>　　1.1.3稀硫酸化學(xué)性質(zhì)4</p><p>　　1.2硫酸的用途4</p><p>　　1.3硫酸生產(chǎn)的工藝比較6</p><p>　　1.3.1 硫磺與硫鐵礦的工藝比較6</p><p>　　1.3.2冶煉煙氣8<

4、/p><p>　　第二章 硫磺制硫酸的工藝流程與操作指標(biāo)9</p><p>　　2.1 原料及反應(yīng)原理9</p><p><b>　　2.1.1原料9</b></p><p>　　2.1.2 反應(yīng)原理9</p><p>　　2.2 工藝流程10</p><p>　　

5、2.2.1熔硫、過濾及液硫儲(chǔ)存工序10</p><p>　　2.2.2焚硫、轉(zhuǎn)化及吸收工序11</p><p>　　2.3工藝設(shè)計(jì)13</p><p>　　2.4工藝指標(biāo)13</p><p>　　2.5不正?，F(xiàn)象及處理方法14</p><p>　　第三章 主要設(shè)備16</p><p>

6、;　　3.1 主要設(shè)備16</p><p>　　3.1.1熔硫工段（包括原料工段）16</p><p>　　3.1.2焚硫轉(zhuǎn)化工段16</p><p>　　3.1.3干吸工段19</p><p>　　3.1.4成品工段20</p><p>　　第四章 物料衡算和能量衡算23</p><

7、p>　　4.1 物料衡算23</p><p>　　4.1.1 原料的選取23</p><p>　　4.1.2 本設(shè)計(jì)所需達(dá)到的工藝指標(biāo)23</p><p>　　4.1.3 焚硫工段物料衡算23</p><p>　　4.1.4 轉(zhuǎn)化階段物料衡算24</p><p>　　4.1.5 工藝中所需98%硫酸及工

8、藝水的計(jì)算26</p><p>　　4.1.6 年產(chǎn)30萬噸硫酸原料消耗量28</p><p>　　4.2 熱量衡算29</p><p>　　4.2.1 熔硫階段熱量衡算29</p><p>　　4.2.2 焚硫階段的熱量衡算32</p><p>　　4.2.3 轉(zhuǎn)化階段回收熱量計(jì)算32</p>

9、<p><b>　　結(jié)語34</b></p><p><b>　　致謝35</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)36</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)主要講述硫酸生產(chǎn)工業(yè)中焚硫轉(zhuǎn)化生產(chǎn)

10、工段。其中轉(zhuǎn)化主要講述“兩轉(zhuǎn)兩吸”生產(chǎn)工序，其中“兩吸”指硫酸的干燥吸收工序，也是本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。將原料液通過空氣過濾器過濾后的空氣進(jìn)入干燥塔，塔內(nèi)用98%的硫酸吸收空氣中的水分，并經(jīng)塔頂除霧器除去酸沫后進(jìn)入空氣鼓風(fēng)機(jī)，空氣經(jīng)壓縮升溫后送入焚硫爐。原料和空氣在爐內(nèi)反應(yīng)，生成二氧化硫氣體可達(dá)9~11%，經(jīng)廢熱鍋爐回收余熱后，在氣體過濾器除去其中的粉塵。操作時(shí)不得超過99%以上的濃度。由于干燥和吸收都是放熱反應(yīng)，出塔酸都需經(jīng)酸冷卻器后才能

11、返回塔內(nèi)使用。具有中間吸收的制酸系統(tǒng)，基建投資雖然高些，但是它能增加硫酸產(chǎn)量，可以使用較高的氣體濃度。因此，足以抵償其增加的投資費(fèi)用。但是，采用中間吸收的主要意義在于改善硫酸廠的環(huán)境。本次設(shè)計(jì)為了滿足生產(chǎn)工藝條件的要求，繪制了工藝流程圖，對(duì)吸收塔進(jìn)行物料衡算和能量橫算。本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)合理，滿足工藝生產(chǎn)要求。</p><p><b>　　關(guān)鍵詞</b></p><p>　　

12、硫磺、空氣、吸收、填料塔、設(shè)計(jì)</p><p><b>　　第一章 綜述</b></p><p><b>　　1.1物質(zhì)的性質(zhì)</b></p><p>　　1.1.1硫磺的性質(zhì)</p><p>　　硫磺一般呈塊狀或粉末狀，淺黃色，帶雜質(zhì)者為灰綠色。條痕黃白色，脂肪光澤，晶體透明或半透明。硬度1.2

13、，不完全解離，性脆。硫磺的比重2.05-2.09。摩擦生負(fù)電，易溶（180℃），燃燒時(shí)生淡藍(lán)色火焰，并放出SO2氣體。</p><p>　　硫磺外觀為淡黃色脆性結(jié)晶或粉末，有特殊臭味。分子量為32.06，蒸汽壓是0.13KPa，閃點(diǎn)為207℃，熔點(diǎn)為119℃，沸點(diǎn)為444.6℃，相對(duì)密度為2.0。硫磺不溶于水，微溶于乙醇、醚，易溶于二硫化碳。作為易燃固體，硫磺主要用于制造染料、農(nóng)藥、火柴、橡膠、人造絲等。<

14、/p><p>　　1.1.2稀硫酸化學(xué)性質(zhì) </p><p>　?。?）可與多數(shù)金屬（比銅活潑）氧化物反應(yīng)，生成相應(yīng)的硫酸鹽和水； </p><p>　?。?）可與所含酸根離子對(duì)應(yīng)酸酸性比硫酸根離子弱的鹽反應(yīng)，生成相應(yīng)的硫酸鹽和弱酸； </p><p>　?。?）可與堿反應(yīng)生成相應(yīng)的硫酸鹽和水； </p><p>　?。?

15、）可與氫前金屬在一定條件下反應(yīng)，生成相應(yīng)的硫酸鹽和氫氣； </p><p>　?。?）加熱條件下可催化蛋白質(zhì)、二糖和多糖的水解。 </p><p>　　（6）強(qiáng)電解質(zhì),在水中發(fā)生電離H2SO4=2H+ + SO4 2- </p><p>　　1.1.3濃硫酸的性質(zhì)</p><p><b>　　脫水性</b></p&

16、gt;<p>　?、啪土蛩岫?，脫水性是濃硫酸的性質(zhì)，而非稀硫酸的性質(zhì)，即濃硫酸有脫水性且脫水性很強(qiáng)。 </p><p>　?、泼撍允菨饬蛩岬幕瘜W(xué)特性，物質(zhì)被濃硫酸脫水的過程是化學(xué)變化的過程，反應(yīng)時(shí)，濃硫酸按水分子中氫氧原子數(shù)的比（2∶1）奪取被脫水物中的氫原子和氧原子。 </p><p>　?、强杀粷饬蛩崦撍奈镔|(zhì)一般為含氫、氧元素的有機(jī)物，其中蔗糖、木屑、紙屑和棉花等物

17、質(zhì)中的有機(jī)物，被脫水后生成了黑色的炭（炭化）。 </p><p>　　濃硫酸 如C12H22O11=12C + 11H2O </p><p><b>　　(4)黑面包反應(yīng) </b></p><p>　　在200mL燒杯中放入20g蔗糖，加入幾滴水，攪拌均勻。然后再加入15mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的濃硫酸，迅速攪拌。觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，可以看到蔗糖逐漸變黑

18、，體積膨脹，形成疏松多孔的海綿狀的炭。 </p><p><b>　　強(qiáng)氧化性</b></p><p><b>　?、鸥饘俜磻?yīng) </b></p><p>　　①常溫下，濃硫酸能使鐵、鋁等金屬鈍化； </p><p>　?、诩訜釙r(shí)，濃硫酸可以與除金、鉑之外的所有金屬反應(yīng)，生成高價(jià)金屬硫酸鹽，本身一般

19、被還原成SO2 ；</p><p>　　Cu + 2H2SO4(濃) =加熱)=CuSO4 + SO2↑+ 2H2O </p><p>　　2Fe + 6H2SO4(濃) = Fe2(SO4)3 + 3SO2↑ + 6H2O </p><p>　　在上述反應(yīng)中，硫酸表現(xiàn)出了強(qiáng)氧化性和酸性。 </p><p><b>　?、聘墙饘俜?/p>

20、應(yīng) </b></p><p>　　熱的濃硫酸可將碳、硫、磷等非金屬單質(zhì)氧化到其高價(jià)態(tài)的氧化物或含氧酸，本身被還原為SO2。在這類反應(yīng)中，濃硫酸只表現(xiàn)出氧化性。 </p><p>　　C + 2H2SO4(濃) =(加熱) CO2↑ + 2SO2↑ + 2H2O </p><p>　　S + 2H2SO4(濃) = 3SO2↑ + 2H2O </p&

21、gt;<p>　　2P + 5H2SO4(濃) = 2H3PO4 + 5SO2↑ + 2H2O </p><p>　?、歉渌€原性物質(zhì)反應(yīng) </p><p>　　濃硫酸具有強(qiáng)氧化性，實(shí)驗(yàn)室制取H2S、HBr、HI等還原性氣體不能選用濃硫酸。 </p><p>　　H2S + H2SO4(濃) = S↓ + SO2↑ + 2H2O </p>

22、<p>　　2HBr + H2SO4(濃) = Br2↑ + SO2↑ + 2H2O </p><p>　　2HI + H2SO4(濃) = I2↑ + SO2↑ + 2H2O </p><p><b>　　難揮發(fā)性（高沸點(diǎn)）</b></p><p>　　制氯化氫、硝酸等（原理：利用難揮發(fā)性酸制易揮發(fā)性酸） 如，用固體氯化鈉與濃硫

23、酸反應(yīng)制取氯化氫氣體 </p><p>　　NaCl（固）+H2SO4（濃）=NaHSO4+HCl↑ (常溫） </p><p>　　2NaCl（固）+H2SO4（濃）=Na2SO4+2HCl↑ （加熱） </p><p>　　Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+SO2↑ </p><p>　　再如，利用濃鹽酸與濃硫酸可以制氯化氫

24、氣體。 </p><p>　　酸性：制化肥，如氮肥、磷肥等 </p><p>　　2NH3+H2SO4=（NH4）2SO4 </p><p>　　Ca3(PO4)2+2H2SO4=2CaSO4+Ca(H2PO4)2 </p><p>　　穩(wěn)定性：濃硫酸亞硫酸鹽反應(yīng) </p><p>　　Na2SO3+H2SO4=Na2

25、SO4+H2O+SO2↑ </p><p>　　1.1.3稀硫酸化學(xué)性質(zhì) </p><p>　?。?）可與多數(shù)金屬（比銅活潑）氧化物反應(yīng)，生成相應(yīng)的硫酸鹽和水； </p><p>　?。?）可與所含酸根離子對(duì)應(yīng)酸酸性比硫酸根離子弱的鹽反應(yīng)，生成相應(yīng)的硫酸鹽和弱酸； </p><p>　?。?）可與堿反應(yīng)生成相應(yīng)的硫酸鹽和水； </p&g

26、t;<p>　　（4）可與氫前金屬在一定條件下反應(yīng)，生成相應(yīng)的硫酸鹽和氫氣； </p><p>　?。?）加熱條件下可催化蛋白質(zhì)、二糖和多糖的水解。 </p><p>　　（6）強(qiáng)電解質(zhì),在水中發(fā)生電離H2SO4=2H+ + SO4 2- </p><p><b>　　1.2硫酸的用途</b></p><p&g

27、t;　?。?）用于肥料的生產(chǎn) 硫酸銨（俗稱硫銨或肥田粉）和過磷酸鈣（俗稱過磷酸石灰或普鈣）這兩種化肥的生產(chǎn)都要消耗大量的硫酸。</p><p>　　2NH3+H2SO4= (NH4)2SO4</p><p>　　每生產(chǎn)一噸硫酸銨，就要消耗硫酸（折合成100%計(jì)算）760kg，每生產(chǎn)一噸過磷酸鈣，就要消耗硫酸360kg。</p><p>　?。?）用于農(nóng)藥的生產(chǎn)

28、許多農(nóng)藥都要以硫酸為原料如硫酸銅、硫酸鋅可作植物的殺菌劑，硫酸鉈可作殺鼠劑，硫酸亞鐵、硫酸銅可作除莠劑。最普通的殺蟲劑，如1059乳劑(45%)和1605乳劑(45%)的生產(chǎn)都需用硫酸。前者每生產(chǎn)1t需消耗20%發(fā)煙硫酸1.4t，后者每生產(chǎn)1t需消耗硫酸36kg。為大家所熟悉的滴滴涕，每生產(chǎn)1t需要20%發(fā)煙硫酸1.2t。</p><p>　?。?）用于冶金工業(yè)和金屬加工在冶金工業(yè)部門，特別是有色金屬的生產(chǎn)過程需

29、要使用硫酸。 </p><p>　　(4)用于石油工業(yè)汽油、潤滑油等石油產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，都需要濃硫酸精煉，以除去其中的含硫化合物和不飽和碳?xì)浠衔铩Ｃ繃嵲途珶捫枰蛩峒s24kg，每噸柴油精煉需要硫酸約31kg。石油工業(yè)所使用的活性白土的制備，也消耗不少硫酸。</p><p>　　(5)在濃縮硝酸中，以濃硫酸為脫水劑；氯堿工業(yè)中，以濃硫酸來干燥氯氣、氯化氫氣等；無機(jī)鹽工業(yè)中，如冰晶石(N

30、a3AlF6)、硼砂(Na2B4O7·10H2O)、磷酸三鈉(Na3PO4)、磷酸氫二鈉(Na2HPO4)、硫酸鉛(PbSO4)、硫酸鋅、硫酸銅、硫酸亞鐵以及其他硫酸鹽的制備都要用硫酸。許多無機(jī)酸如磷酸、硼酸、鉻酸(H2CrO4，有時(shí)也指CrO3)、氫氟酸、氯磺酸(ClSO3H)；有機(jī)酸如草酸[(COOH)2]、醋酸(CH3COOH)等的制備，也常需要硫酸作原料。此外煉焦化學(xué)工業(yè)（用硫酸來同焦?fàn)t氣中的氨起作用副產(chǎn)硫酸銨）、電鍍

31、業(yè)、制革業(yè)、顏料工業(yè)、橡膠工業(yè)、造紙工業(yè)、油漆工業(yè)（有機(jī)溶劑的制備）、工業(yè)炸藥和鉛蓄電池制造業(yè)等等，都消耗相當(dāng)數(shù)量的硫酸。 </p><p>　　(6)用于化學(xué)纖維的生產(chǎn)為人民所熟悉的粘膠絲，它需要使用硫酸、硫酸鋅、硫酸鈉的混合液作為粘膠抽絲的凝固浴。每生產(chǎn)1t粘膠纖維，需要消耗硫酸1.2t～1.5t，每生產(chǎn)1t維尼龍短纖維，就要消耗98%硫酸230kg，每生產(chǎn)1t卡普綸單體，需要用1.6t20%發(fā)煙硫酸。此外，

32、在尼龍、醋酸纖維、聚丙烯腈纖維等化學(xué)纖維生產(chǎn)中，也使用相當(dāng)數(shù)量的硫酸。 </p><p>　　(7)用于化學(xué)纖維以外的高分子化合物生產(chǎn)塑料等高分子化合物，在國民經(jīng)濟(jì)中越來越占有重要的地位。每生產(chǎn)1t環(huán)氧樹脂，需用硫酸2.68t，號(hào)稱“塑料王”的聚四氟乙烯，每生產(chǎn)1t，需用硫酸1.32t；有機(jī)硅樹膠、硅油、丁苯橡膠及丁腈橡膠等的生產(chǎn)，也都要使用硫酸。 </p><p>　　(8)用于染料工業(yè)

33、幾乎沒有一種染料（或其中間體）的制備不需使用硫酸。偶氮染料中間體的制備需要進(jìn)行磺化反應(yīng)，苯胺染料中間體的制備需要進(jìn)行硝化反應(yīng)，兩者都需使用大量濃硫酸或發(fā)煙硫酸。所以有些染料廠就設(shè)有硫酸車間，以配合需要。 </p><p>　　(9)用于日用品的生產(chǎn)生產(chǎn)合成洗滌劑需要用發(fā)煙硫酸和濃硫酸。塑料的增塑劑（如苯二甲酸酐和苯二甲酸酯）、賽璐珞制品所需的原料硝化棉，都需要硫酸來制備。玻璃紙、羊皮紙的制造，也需要使用硫酸。此外

34、，紡織印染工業(yè)、搪瓷工業(yè)、小五金工業(yè)、肥皂工業(yè)、人造香料工業(yè)等生產(chǎn)部門，也都需要使用硫酸。 </p><p>　　(10)用于制藥工業(yè)磺胺藥物的制備過程中的磺化反應(yīng)，強(qiáng)力殺菌劑呋喃西林的制備過程中的硝化反應(yīng)，都需用硫酸。此外，許多抗生素的制備，常用藥物如阿斯匹林、咖啡因、維生素B2、B12及維生素C、某些激素、異煙肼、紅汞、糖精等的制備，無不需用硫酸。 </p><p>　　(11)與原子

35、能工業(yè)及火箭技術(shù)的關(guān)系 </p><p>　　原子反應(yīng)堆用的核燃料的生產(chǎn)，反應(yīng)堆用的鈦、鋁等合金材料的制備，以及用于制造火箭、超聲速噴氣飛機(jī)和人造衛(wèi)星的材料的鈦合金，都和硫酸有直接或間接的關(guān)系。從硼砂制備硼烷的過程需要多量硫酸。硼烷的衍生物是最重要的一種高能燃料。硼烷又用做制備硼氫化鈾用來分離鈾235的一種原料。 由此可見，硫酸與國防工業(yè)和尖端科學(xué)技術(shù)都有著密切的關(guān)系。 </p><p&g

36、t;　　1.3硫酸生產(chǎn)的工藝比較</p><p>　　目前硫酸生產(chǎn)的主要方法有硫磺制酸、硫鐵礦制酸、冶煉煙氣制酸及其他制酸四種生產(chǎn)方法。下面對(duì)硫磺制酸和硫鐵礦制酸兩種制酸方法進(jìn)行工藝比較，突出硫磺制硫酸的工藝和理性。</p><p>　　1.3.1 硫磺與硫鐵礦的工藝比較</p><p>　　采用礦石制酸工藝, 若裝置生產(chǎn)能力為年產(chǎn)15萬t硫酸。礦石經(jīng)提取礦中有效成

37、分硫元素后, 產(chǎn)出的大量礦渣部分處理到鋼鐵廠作為煉鐵原料, 大部分作為水泥廠生產(chǎn)中的添加料, 以調(diào)整水泥原料成分, 增加水泥強(qiáng)度。</p><p>　　礦石制酸工藝存在的最大問題是對(duì)環(huán)境污染大,大量的污水、粉塵及礦渣嚴(yán)重影響著周圍環(huán)境; 另外操作環(huán)境惡劣、操作強(qiáng)度高。同時(shí)能耗也高, 環(huán)保費(fèi)用無法承受。而在人們對(duì)環(huán)境質(zhì)量要求越來越高, 政府對(duì)環(huán)境整治決心越來越大的現(xiàn)狀下,上硫廠的硫酸生產(chǎn)到了非采取“行動(dòng)”不可的時(shí)候

38、了。是保留原生產(chǎn)工藝礦石制酸, 而加大環(huán)保治理投入, 還是選擇從工藝流程上改進(jìn)措施, 從根本上解決問題? 經(jīng)過認(rèn)真深入的分析研究, 最終上硫廠選擇了工藝改進(jìn)的方案, 由礦石制酸改為硫磺制酸工藝, 即以液體硫磺為原料來生產(chǎn)硫酸, 從根本上解決了礦石 制酸生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)出的大量污水、粉塵、礦渣對(duì)環(huán)境的污染問題。使上硫廠從沉重的環(huán)保困境中得以解脫, 使生產(chǎn)經(jīng)營步入良性循環(huán)。</p><p>　　硫磺制酸與礦石制酸工藝比較&l

39、t;/p><p>　　1.減少工序, 消除污染源 </p><p>　　硫磺制酸工藝少了粉碎、水洗凈化兩道復(fù)雜的工序, 同時(shí)也消除了大量污染源——粉塵、污水、礦渣。</p><p><b>　　2.能源消耗下降</b></p><p>　　( 1) 工藝過程改進(jìn)后, 動(dòng)力設(shè)備投用量大幅減少, 動(dòng)力消耗明顯下降。礦石制酸電耗為

40、110 kWh/t, 硫磺制酸為70 kW·h/t, 下降了36%; 深井水用量從100 萬 t/a, 下降到20萬 t/a。</p><p>　　( 2) 硫磺制酸工藝能源利用更加合理。硫磺爐出口的1000℃溫度的二氧化硫氣體經(jīng)中壓鍋爐、過熱器、省煤器充分利用熱量后, 二氧化硫氣體降溫至420℃進(jìn)入轉(zhuǎn)化器。</p><p>　　3. 生產(chǎn)場(chǎng)地縮小為企業(yè)提供了發(fā)展空間 </

41、p><p>　　由于工藝過程改進(jìn)后, 工藝路線大幅縮短，生產(chǎn)用地大幅縮小, 現(xiàn)生產(chǎn)裝置占地僅不到原裝置的十分之一, 且節(jié)省了大量礦料和礦渣堆場(chǎng), 這對(duì)企業(yè)的發(fā)展和充分利用土地資源極為重要。</p><p>　　4. 工藝改造前后的效果</p><p>　　表 1-1 礦石工藝與硫磺工藝比較</p><p>　　綜上所述硫磺制酸工藝相對(duì)礦石制酸工藝

42、有許多的改進(jìn)之處, 它是一條清潔生產(chǎn)的工藝，更節(jié)能環(huán)保, 只有這樣的生產(chǎn)工藝才能使化工企業(yè)生存和發(fā)展得更好。走好可持續(xù)發(fā)展之路，利國利民。</p><p><b>　　1.3.2冶煉煙氣</b></p><p>　　冶煉煙氣制酸前冶煉煙氣收塵需用收塵用的電除塵器，電除塵器內(nèi)部結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，體積較大需要較高的能耗，且需定期的維護(hù)保養(yǎng)，增加了設(shè)備費(fèi)用。</p>

43、<p>　　表1-2各種制酸方法消耗定額的比較</p><p>　　綜上所述，硫鐵礦制酸生產(chǎn)工藝復(fù)雜、管理要求高、操作環(huán)境差及需要處理大量的固體和液體廢物。此工藝存在一定的局限性，因此本設(shè)計(jì)采用硫磺制硫酸。</p><p>　　第二章 硫磺制硫酸的工藝流程與操作指標(biāo)</p><p>　　2.1 原料及反應(yīng)原理</p><p>&

44、lt;b>　　2.1.1原料</b></p><p>　　硫磺制硫酸的主要原料為硫磺、氧氣。其主要原料及規(guī)格見表2-1。</p><p>　　表2-1 硫磺的成分及其含量</p><p>　　表2-2 空氣成分</p><p>　　2.1.2 反應(yīng)原理</p><p>　　將硫磺經(jīng)熔融、焚燒產(chǎn)生

45、二氧化硫氣體，經(jīng)廢熱鍋爐、過濾器，再通入空氣氧化轉(zhuǎn)化成三氧化硫，再經(jīng)冷卻、酸吸收，制得成品硫酸。其反應(yīng)方程式如下：</p><p>　　S+O2=SO2+Q</p><p>　　2SO2+O2=2SO3+Q</p><p>　　SO3+H2O=H2SO4+Q</p><p><b>　　2.2 工藝流程</b></

46、p><p>　　1.鼓風(fēng)機(jī) 2.透平 3.干燥塔 4.最終吸收塔 5. 硫酸循環(huán)槽 6.煙囪 7.中間吸收塔8.發(fā)煙硫酸吸收塔 9.發(fā)煙硫酸泵槽 10. SO3蒸發(fā)器 11.冷卻器 12.發(fā)煙硫酸循環(huán)罐13.發(fā)煙硫酸循環(huán)罐 14.液態(tài)SO3 儲(chǔ)罐 15.皮帶機(jī) 16.熔硫槽 17.熔硫儲(chǔ)槽 18.過濾器19.液硫儲(chǔ)槽 20.焚硫爐 21.廢熱鍋爐 22.汽包 23.過熱器 24.轉(zhuǎn)化器 25.熱換熱器 26.冷換熱器

47、27.最終省煤器 28.中間省煤器 29.硫酸儲(chǔ)罐 30.發(fā)煙硫酸儲(chǔ)罐31.發(fā)煙硫酸儲(chǔ)罐</p><p>　　2.2.1熔硫、過濾及液硫儲(chǔ)存工序</p><p><b>　　1 流程描述</b></p><p>　　原料固體硫磺通過帶有稱重設(shè)施的皮帶機(jī)送至熔硫槽，在皮帶機(jī)上，將石灰加入固體硫磺中，中和硫磺中可能存在的酸性物質(zhì)。液體硫磺從熔硫槽

48、流至帶液下泵的儲(chǔ)槽，然后被送去過濾，過濾在一個(gè)有預(yù)涂層的過濾器中進(jìn)行。經(jīng)過濾后的液硫自流至熔硫儲(chǔ)槽。</p><p><b>　　主要控制點(diǎn)</b></p><p>　　過濾過程中， 熔硫儲(chǔ)槽的液位由兩個(gè)液位開關(guān)控制：</p><p>　　a. 高高液位開關(guān)停硫磺皮帶機(jī)。</p><p>　　b. 高液位開關(guān)開硫磺皮帶機(jī)

49、。</p><p><b>　　3 工藝特點(diǎn)</b></p><p>　　a ω灰分=0.3%的硫磺， 通過液硫過濾器濾能夠使ω灰分<0.006%灰分 ，這樣就省掉了熱氣體濾器,并且過濾效果更好，延長了催化劑的更換期。</p><p>　　b 熔硫槽加熱盤管可以每組單獨(dú)取出修理不影響正常生產(chǎn)。</p><p>　

50、　c 過濾器設(shè)有液壓抽芯和振動(dòng)除渣裝置，作方便。</p><p>　　d 熔硫槽和帶液下泵的熔硫儲(chǔ)槽設(shè)有混凝頂，并且在設(shè)備和管線上方開口處裝有可移動(dòng)的鋼頂蓋，環(huán)境清潔，安全可靠。</p><p>　　2.2.2焚硫、轉(zhuǎn)化及吸收工序</p><p>　　2.2.2.1 流程描述</p><p>　　硫酸生產(chǎn)采用“3+2”兩轉(zhuǎn)兩吸工藝流程。液硫

51、通過硫磺泵送至磺槍噴入焚硫爐， 噴硫量由變頻電機(jī)調(diào)節(jié)。霧化后的硫磺與經(jīng)ω（H2SO4）=98.5 硫酸干燥的空氣反應(yīng)生成ω（SO2）=11.5% 的 氣體，SO2 氣體經(jīng)過廢熱鍋爐后進(jìn)入轉(zhuǎn)化器。一段轉(zhuǎn)化后的氣體經(jīng)過蒸汽過熱器后進(jìn)入二段轉(zhuǎn)化，出二段的氣體經(jīng)過熱換熱器后進(jìn)入三段轉(zhuǎn)化；出三段的氣體經(jīng)過冷換熱器和中間省煤器后去發(fā)煙硫酸吸收塔， 吸收后的貧氣再進(jìn)入中間吸收塔繼續(xù)吸收；出中間吸收塔的氣體，一部分經(jīng)過冷換熱器和熱換熱器后進(jìn)入四段轉(zhuǎn)化；

52、四段出口氣體與從中間吸收塔來的另一部分冷氣體混合后進(jìn)入五段轉(zhuǎn)化；五段出口氣體經(jīng)過最終省煤器后進(jìn)入最終吸收塔。干燥塔、中間吸收塔和最終吸收塔公用一個(gè)循環(huán)槽。</p><p>　　2.2.2.2 主要控制點(diǎn)</p><p>　　焚硫、 轉(zhuǎn)化、 吸收工序主要的聯(lián)鎖控制有：</p><p>　　a 風(fēng)機(jī)停車→焚硫爐進(jìn)料泵?！?注入循環(huán)酸罐的稀釋水閥關(guān)閉。</p&g

53、t;<p>　　b 鍋爐汽包液位太低、 干吸塔流量太小、 儀表風(fēng)壓力太低、 透平和風(fēng)機(jī)的安全條件不滿足 →風(fēng)機(jī)停車。</p><p>　　裝置開車時(shí)， 焚硫爐設(shè)置了燃料氣升溫系統(tǒng)， 這部分設(shè)置了以下聯(lián)鎖：</p><p>　　a 風(fēng)機(jī)停車 燃料氣閥門關(guān)閉。</p><p>　　b 焚硫爐內(nèi)無火焰 燃料氣閥門關(guān)閉。</p><p>

54、;　　2.2.2.3 工藝特點(diǎn)</p><p>　　a焚硫爐裝有兩個(gè)高壓霧化噴嘴，根據(jù)生產(chǎn)負(fù)荷， 選擇投用一個(gè)或兩個(gè)，從而保證霧化效果。</p><p>　　b焚硫爐設(shè)置了煤氣燃燒器，操作簡單，燃燒完全。</p><p>　　c焚硫爐出口氣體ψ（SO2）控制在 11.5%，如此高的SO2含量降低了生產(chǎn)噸酸所耗的氣體量，減小了設(shè)備尺寸和投資，從而最大程度地降低了生產(chǎn)

55、成本。</p><p>　　d為了縮短系統(tǒng)升溫時(shí)間， 廢熱鍋爐出口至轉(zhuǎn)化器的第四催化劑床層設(shè)置了一條副線， 使第四、五催化劑床層和第一、 二、 三催化劑床層能同時(shí)升溫。</p><p>　　e 采用火管鍋爐， 入口設(shè)有剛玉保護(hù)套管和耐火澆料防沖刷層。</p><p>　　f第一催化劑床層位于轉(zhuǎn)化器的底部，有利于催化劑的篩分。其它四層的布置既考慮管道布置的經(jīng)濟(jì)性，又要

56、使隔板的溫差降至最小。</p><p>　　g采用了四種型號(hào)催化劑，分別是：LP110、LP120、Cs110和Cs120型。第一層加入部分低溫催化劑Cs120，第五層全部使用低溫催化劑Cs110，這樣在390℃的低溫下也具有良好的反應(yīng)活性。</p><p>　　h 中間吸收塔和最終吸收塔內(nèi)裝有, ES型除霧器，干燥塔內(nèi)裝有雙層絲網(wǎng)除沫器。干吸塔均采用SX槽式合金鋼分酸器。</p&g

57、t;<p>　　i 干燥塔、中間吸收塔、最終吸收塔公用一個(gè)酸循環(huán)槽， 這樣簡化了管道和設(shè)備安裝，且使開車和正常操作更加容易。</p><p>　　公用的酸循環(huán)槽中間有分隔板， 將槽分成最終吸收塔進(jìn)料和另外兩塔進(jìn)料兩部分， 分隔板上部有一個(gè)開口，是兩部分氣相連通口，下部有一個(gè)開口，使最終吸收塔一側(cè)到另外兩塔一側(cè)保持連續(xù)流動(dòng)狀態(tài)。</p><p>　　j 采用Alfa Laval

58、板式酸冷卻器、Lewis液下泵。</p><p>　　k自控方案合理、先進(jìn)、可靠。DCS是引進(jìn)Bialy公司的技術(shù)，重要位置靠聯(lián)鎖控制，轉(zhuǎn)化系統(tǒng)催化劑床層溫度通過遙控閥在DCS室控制，循環(huán)酸罐液位、 汽包液位均采用自調(diào)。</p><p>　　l 充分利用系統(tǒng)的高、中溫廢熱。生產(chǎn)3.82MPa和784MPa飽和蒸汽，不僅能滿足本裝置蒸汽透平、加熱器以及保溫伴熱使用，還可外供。</p&g

59、t;<p>　　2.2.2.4 轉(zhuǎn)化工序熱能利用流程</p><p>　　本設(shè)計(jì)的熱能利用流程與一般硫磺制酸裝置相同。出焚硫爐的高溫爐氣人廢熱鍋爐，產(chǎn)生3.9 MPa蒸汽發(fā)電;出廢熱鍋爐的SO2入轉(zhuǎn)化器一段進(jìn)行反應(yīng); 各轉(zhuǎn)化段的反應(yīng)熱用于熔硫或提高廢熱鍋爐的給水溫度， 并盡量使系統(tǒng)多產(chǎn)蒸汽;除用于發(fā)電及熔硫的蒸汽外， 尚有少量低壓蒸汽供附近廠外用戶使用。其轉(zhuǎn)化工序的熱利用流程如圖2 所示。<

60、/p><p>　　圖2-2 轉(zhuǎn)化工序熱利用流程</p><p><b>　　2.3工藝設(shè)計(jì)</b></p><p>　　采用快速熔硫、液硫精制、液硫焚燒和“3+2”兩轉(zhuǎn)兩吸工藝；用次中壓鍋爐（2臺(tái)）、低壓鍋爐（1臺(tái)）和省煤器（2臺(tái)）回收焚硫與轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的高、中溫位熱能，生產(chǎn)(2.5MPa、1.0MPa)的次中壓和低壓蒸汽，經(jīng)減壓后，供公司內(nèi)部的MA

61、P和NPK裝置生產(chǎn)使用；設(shè)備選型既要節(jié)省投資，又要運(yùn)行穩(wěn)定可靠，經(jīng)過全面論證， 一吸塔除霧器（ES210型柱狀纖維除霧器）和轉(zhuǎn)化催化劑（LP-110和LP-120型釩催化劑）選用美國孟山都環(huán)境化學(xué)公司生產(chǎn)的產(chǎn)品；操作自動(dòng)控制采用美國FOXBORO公司生產(chǎn)的集散控制系統(tǒng)（DCS ），一次儀表全部進(jìn)口。</p><p><b>　　2.4工藝指標(biāo)</b></p><p>

62、　　1、 熔硫蒸氣壓力 0.5MPa—0.6MPa2、 保溫蒸氣壓力 0.35MPa—0.45MPa3 、 液硫溫度 135℃—145℃4 、 過濾器操作壓力 ＜0.75Mpa 壓差 ＜0.3Mpa5 、 液硫酸度 ≤20ppm6 、 液硫灰份 ≤30ppm7、 各槽液硫液位 60-80%</p><p>　　2.5不正?，F(xiàn)象及處理方法</p><p>　　表2-3 不正?，F(xiàn)

63、象及處理方法</p><p><b>　　第三章 主要設(shè)備</b></p><p><b>　　3.1 主要設(shè)備 </b></p><p>　　3.1.1熔硫工段（包括原料工段）</p><p>　　熔硫工段的主要設(shè)備有輸送機(jī)、熔硫槽、過濾助慮槽、液硫過濾機(jī)、液硫貯槽、精硫槽、硫磺泵等，主要管道為夾

64、套管。該工段的非標(biāo)設(shè)備和管道均需保溫。</p><p>　　熔硫槽為襯有耐酸磚的圓柱形混凝土槽， 設(shè)有6組雙螺旋同心加熱蛇管和攪拌器，換熱面積93.6㎡。攪拌器帶有4葉螺旋槳葉片和6葉平板渦輪。生石灰靠螺桿擠壓機(jī)加入，設(shè)計(jì)能力為0～50 ㎏/h，硫磺皮帶機(jī)的坡度為5.7°，設(shè)計(jì)能力為：11000～16000㎏/h。</p><p>　　過濾器是預(yù)涂帶壓過濾器，有一個(gè)帶夾套的臥式外

65、殼，在殼內(nèi)有分布在固定濾框上的豎直濾板，過濾器用特殊的合成橡膠墊密封。濾芯靠液壓系統(tǒng)抽出，設(shè)有一臺(tái)往復(fù)式液壓油泵。濾餅靠風(fēng)動(dòng)裝置排出殼體回收。</p><p>　　熔硫儲(chǔ)罐是帶保溫的圓柱形容器，配有5個(gè)翅片管式加熱器，在罐的四周有4個(gè)空氣入口，中心有一個(gè)放空口且?guī)в姓羝闊?，以防堵塞，四周入口和中心出口的高度差保證了氣體的流動(dòng)。</p><p>　　3.1.2焚硫轉(zhuǎn)化工段</p>

66、;<p>　　焚硫轉(zhuǎn)化工段的主要設(shè)備有焚硫爐、熱力設(shè)備（廢熱鍋爐、過濾器、省煤器等）、轉(zhuǎn)化器、熱換熱器、冷換熱器，主要管道為煙氣管道，大部分管道可現(xiàn)場(chǎng)卷制或是直接購買的螺旋管。該工段的焚硫爐要砌耐火磚，熱力設(shè)備、轉(zhuǎn)化器、換熱器和管道均需保溫。</p><p><b>　　焚硫爐</b></p><p>　　焚硫爐為臥式圓筒形，內(nèi)有耐火襯里，設(shè)有3層豎直隔

67、板。焚硫爐一端直接廢熱鍋爐相連，另一端為空氣聯(lián)箱，上面裝有兩個(gè)硫磺噴嘴。焚硫爐裝有開工煤氣燃燒器，該爐的設(shè)計(jì)功率最大值為5700KW ，提供的操作彈性為5:1 ，主要包括爐前煤氣集合管總閥（控制進(jìn)入燃燒器煤氣與風(fēng)的比例）、火焰監(jiān)視系統(tǒng) 具有自動(dòng)切斷煤氣進(jìn)料閥的功能）、電子打火器。</p><p>　　圖3-1 焚硫爐結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　省煤器</b>&

68、lt;/p><p>　　兩臺(tái)省煤器均為立式碳鋼殼體，盤管為鑄鐵翅片管，水走管程。中間省煤器只有一組盤管，最終省煤器則有兩組盤管，其中一組為鍋爐給水預(yù)熱盤管，另一組為飽和蒸汽預(yù)熱盤管，飽和蒸汽預(yù)熱盤管位于最終省煤器的頂部溫度較高部位。鍋爐給水及飽和蒸汽依次流經(jīng) 3組盤管， 其先后順序由工藝氣體的溫度決定。省煤器底部殼體有耐酸襯里并帶一密封罐， 防止由于煙氣冷凝而引起的腐蝕。</p><p>&l

69、t;b>　　廢熱鍋爐</b></p><p>　　廢熱鍋爐為火管型，正常操作壓力為3800～3900 KW。鍋爐氣體旁路設(shè)有一個(gè)柱塞閥，柱塞閥的閥桿處于大約345℃氣流中，免受熱氣體的損壞。另外，旁路柱塞閥的填料箱上接有一條儀表風(fēng)管線，這樣便能在軸密封周圍形成一個(gè)平衡的壓力，有效地防止了硫酸鹽在軸密封上結(jié)晶，保證了柱塞閥的靈活轉(zhuǎn)動(dòng)。旁路柱塞閥前設(shè)有手動(dòng)蝶閥。在低負(fù)荷生產(chǎn)情況下，如果全開旁路柱塞閥

70、都不行，則需通過調(diào)節(jié)此蝶閥來提高旁路氣體的影響。催化劑加熱升溫期間，熱氣體需要全部走旁路時(shí)， 也會(huì)用手動(dòng)蝶閥調(diào)節(jié)，此閥的閥桿處也通有儀表風(fēng)。廢熱鍋爐的出口管箱上接有一段開工用的可拆卸煙囪，通過此煙囪可排放烘爐時(shí)燃料氣燃燒所產(chǎn)生的廢氣。</p><p>　　廢熱鍋爐的殼程上還接有一根從裝置界區(qū)外來的高壓蒸汽管線，用于開工時(shí)鍋爐的預(yù)熱。</p><p>　　圖3-2 第一廢熱鍋爐（水管廢熱鍋

71、爐）結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　圖3-3 第二廢熱鍋爐（低溫過熱器）結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　圖3-4 第三廢熱鍋爐（高溫過熱器）結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　3.1.3干吸工段</b></p><p>　　干吸工段的主要設(shè)備有干燥塔、第一吸收塔、槽、酸冷卻器、硫酸泵等，酸管為不銹鋼管道，一般需帶陽極保護(hù)。&

72、lt;/p><p><b>　　干燥塔和吸收塔</b></p><p>　　干燥塔、中間吸收塔和最終吸收塔均是立式、筒形、內(nèi)有磚襯的結(jié)構(gòu)，其中的陶瓷填料由陶瓷支撐板支撐，整塔豎立在水泥框架上。在填料上部是合金鋼循環(huán)酸分布器，分布器由安裝在豎直降液管上的左右排列的幾條支管構(gòu)成，以獲得理想的分布形式，在填料層上部降液管的噴射點(diǎn)均勻排列著180㎜厚的 50㎜矩鞍填料。干燥塔和中

73、間吸收塔內(nèi)填料層高度為2130㎜ 而最終吸收塔填料層高度為2440㎜。中間吸收塔和最終吸收塔內(nèi)裝有 ES型除沫器，干燥塔內(nèi)裝有雙層絲網(wǎng)除沫器。</p><p>　　圖3-5 吸收塔結(jié)構(gòu)示意圖</p><p><b>　　3.1.4成品工段</b></p><p>　　成品工段的主要設(shè)備有硫酸貯槽、輸送泵，主要管道為普通碳鋼或不銹鋼管道。<

74、;/p><p>　　圖3-6 轉(zhuǎn)化器結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　表3-1轉(zhuǎn)化器內(nèi)釩催化劑的用量及分配比例</p><p>　　表3-1 主要設(shè)備規(guī)格</p><p>　　表3-1 主要設(shè)備規(guī)格(續(xù)表)</p><p>　　第四章 物料衡算和能量衡算</p><p><b>　　

75、4.1 物料衡算</b></p><p>　　4.1.1 原料的選取</p><p>　　天然硫磺和回收硫磺的純度很高，可達(dá)99.8%以上，有害雜質(zhì)的含量很少，作為生產(chǎn)硫酸的原料，不需要復(fù)雜的爐氣凈制工序，還可以省掉排渣設(shè)備、工藝流程生產(chǎn)短，生產(chǎn)費(fèi)用低，生產(chǎn)中熱能可合理利用，對(duì)環(huán)境污染少。本設(shè)計(jì)選用純度為99.8%的天然硫磺。</p><p>　　4.1

76、.2 本設(shè)計(jì)所需達(dá)到的工藝指標(biāo)</p><p>　　1．在干燥塔內(nèi)自塔頂噴淋的98%硫酸吸收掉空氣中的水分，使出塔干燥空氣中水分小于或等于0.1g/m3，再經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)溫度由60℃升高到100℃進(jìn)入焚硫爐。</p><p>　　2．轉(zhuǎn)化工段采用四段“3+2”兩次轉(zhuǎn)化工藝，總轉(zhuǎn)化率達(dá)99.82%，進(jìn)轉(zhuǎn)化器的二氧化硫摩爾分?jǐn)?shù)為10.72%，轉(zhuǎn)化器各段進(jìn)出口溫度及轉(zhuǎn)化率如表4-1所示。 </p

77、><p>　　表4-1 硫磺制酸轉(zhuǎn)化工段性能參數(shù)</p><p>　　4.1.3 焚硫工段物料衡算</p><p>　　以1 kmol精硫?yàn)榛鶞?zhǔn)進(jìn)行計(jì)算，硫完全燃燒；反應(yīng)后混合物中二氧化硫的摩爾分?jǐn)?shù)為10.72%。</p><p>　　S+O2=SO2+9982 kJ/mol</p><p>　　設(shè)反應(yīng)后剩余的氧氣為X&

78、lt;/p><p>　　因?yàn)?SO2/ SO2+ O2+N2=10.72% 且O2：N2=1：4</p><p>　　所以 1/1+ X +4（X +1）=10.72%</p><p><b>　　X=0.87</b></p><p>　　O2的摩爾分?jǐn)?shù)：9.3%N2的摩爾分?jǐn)?shù)：37.2%&l

79、t;/p><p>　　所以焚硫工段物料衡算數(shù)據(jù)如表4-2所示</p><p>　　表4-2 焚硫工段物料衡算數(shù)據(jù)</p><p>　　4.1.4 轉(zhuǎn)化階段物料衡算</p><p>　　1．第一轉(zhuǎn)化階段物料衡算</p><p>　　已知條件：SO2和O2的量分別為1 kmol、0.87 kmol，SO2的轉(zhuǎn)化率為60%。&l

80、t;/p><p>　　SO2 + 1/2 O2 = SO3</p><p>　　初始 1 kmol 0.87 kmol 0</p><p>　　反應(yīng) 1×0.60 1/2×0.60×1 1×0.60</p><p>　　最終 0.40

81、 0.84 0.60</p><p>　　表4-3為第一轉(zhuǎn)化階段物料衡算數(shù)據(jù)。</p><p>　　表4-3 第一轉(zhuǎn)化階段物料衡算數(shù)據(jù)</p><p>　　2．第二轉(zhuǎn)化階段物料衡算</p><p>　　已知條件：SO2和O2的量分別為0.40 kmol、0.84 kmol，SO2的轉(zhuǎn)化率為73%。</p&g

82、t;<p>　　SO2 + 1/2 O2 = SO3</p><p>　　初始 0.40 kmol 0.84 kmol 0.60</p><p>　　反應(yīng) 0.40×0.73 1/2×0.40×0.73 0.40×0.73</p><p&g

83、t;　　最終 0.108 0.694 0.892</p><p>　　表4-4為第二轉(zhuǎn)化階段物料衡算數(shù)據(jù)。</p><p>　　表4-4 第二轉(zhuǎn)化階段物料衡算數(shù)據(jù)</p><p>　　3． 第三轉(zhuǎn)化階段物料衡算</p><p>　　已知條件：SO2和O2的量分別為0.108 kmol、0.694

84、kmol，SO2的轉(zhuǎn)化率為88%。</p><p>　　SO2 + 1/2 O2 = SO3 </p><p>　　初始 0.108 kmol 0.694 kmol 0.892</p><p>　　反應(yīng) 0.108×0.8 1/2×0.108×0.8

85、 0.108×0.8</p><p>　　最終 0.013 0.646 0.987</p><p>　　表4-5為第三轉(zhuǎn)化階段物料衡算數(shù)據(jù)。</p><p>　　表4-5 第三轉(zhuǎn)化階段物料衡算數(shù)據(jù)</p><p>　　4． 第四轉(zhuǎn)化階段物料衡算</p><p

86、>　　已知條件：SO2和O2的量分別為0.013 kmol、0.646 kmol，SO2的轉(zhuǎn)化率為95.20%。</p><p>　　SO2 + 1/2 O2 = SO3 </p><p>　　初始 0.013 kmol 0.646 kmol 0.987</p><p>

87、;　　反應(yīng) 0.013×0.952 1/2×0.013×0.952 0.013×0.952 </p><p>　　最終 0.001 0.640 0.999</p><p>　　表4-6為第四轉(zhuǎn)化階段物料衡算數(shù)據(jù)。</p><

88、;p>　　表4-6 第四轉(zhuǎn)化階段物料衡算數(shù)據(jù)</p><p>　　5.第五轉(zhuǎn)化階段：已知條件：SO2和O2的量分別為0.001 kmol、0.64 kmol，SO2的轉(zhuǎn)化率為99.82%。</p><p>　　SO2 + 1/2 O2 = SO3 </p><p>　　初始 0.001 kmol

89、 0.64kmol 0.999</p><p>　　反應(yīng) 0.001×0.9982 1/2×0.001×0.9982 0.001×0.9982</p><p>　　最終 0 0.64 1.0</p><p>　　表4-7 第五轉(zhuǎn)化階段

90、物料衡算數(shù)據(jù)</p><p>　　4.1.5 工藝中所需98%硫酸及工藝水的計(jì)算</p><p>　　1．第一吸收塔所需硫酸及工藝水的計(jì)算</p><p>　　圖4-1第一吸收塔衡算示意圖</p><p>　　圖3-1為第一吸收塔流程簡圖，由此圖計(jì)算硫酸和水的質(zhì)量。</p><p>　?。?）硫酸的計(jì)算： SO3的物質(zhì)

91、的量為第一、第二、第三轉(zhuǎn)化階段所產(chǎn)生的SO3的量之和即2.479kmol。</p><p>　　SO3+H2O=H2SO4 3-1</p><p>　　由SO3的消耗量及化學(xué)方程式3-1可得：</p><p>　　SO3吸水后可得硫酸的量為：2.479×98×1000 =242942 g</p><p>

92、　　消耗水的量為：2. 479×18×1000=44622 g</p><p>　　所需98% H2SO4的質(zhì)量為: 44622g÷2%=2231100g</p><p>　　第一吸收塔出口處H2SO4和水混合物質(zhì)量為：2231100 g+242942 g-44622 g = 2429420 g</p><p>　　（2）工藝水的計(jì)算：

93、</p><p>　　設(shè)需要的工藝水質(zhì)量為X.</p><p>　?。?231100 g×98%+242942 g）/（X+2429420 g）=98%</p><p><b>　　X=49580 g</b></p><p>　　所以所需工藝水的質(zhì)量為49580 g 。</p><p>

94、　　2. 第二吸收塔所需硫酸及工藝水的計(jì)算</p><p>　　圖4-2第二吸收塔衡算示意圖</p><p>　　圖3-2為第二吸收塔流程簡圖，由此圖計(jì)算硫酸和水的質(zhì)量。</p><p>　?。?）硫酸的計(jì)算: SO3的物質(zhì)的量為1 kmol </p><p>　　由SO3的消耗量及化學(xué)式3-1可得。</p><p>

95、;　　SO3吸水后可得硫酸的量為：1×98×1000=98000 g</p><p>　　消耗水的量為：1×18×1000=18000 g</p><p>　　所需98% H2SO4的質(zhì)量為：18000 g/2%=900000 g</p><p>　　第二吸收塔出口處 H2SO4和水混合物質(zhì)量為900000 g+98000 g

96、-18000 g=980000g</p><p>　?。?）工藝水的計(jì)算：</p><p>　　設(shè)需要的工藝水質(zhì)量為X，</p><p>　　（900000 g×98%+98000 g）/（X+98000 g）= 98%</p><p>　　X= 902000 g</p><p>　　所以所需工藝水的質(zhì)量為9

97、02000 g</p><p>　　4.1.6 年產(chǎn)30萬噸硫酸原料消耗量</p><p>　　本設(shè)計(jì)年產(chǎn)30萬噸硫酸（以98%硫酸計(jì)），其所需原料量及組成計(jì)算如下。</p><p>　　30萬噸98%硫酸中H2SO4的質(zhì)量為：</p><p>　　M=300000×106×0.98=294000×106g<

98、;/p><p>　　以1 kmol精硫?yàn)榛鶞?zhǔn)生成H2SO4的量為：2429420+980000=3409420 g</p><p>　　1. 年產(chǎn)30萬噸硫酸所需硫磺質(zhì)量計(jì)算</p><p>　　32×1000×294000×106/3409420=2.76×109 g</p><p><b>　

99、　2. 空氣的計(jì)算</b></p><p>　　氧氣：59840×294000×106/3409420=5.16×109 g</p><p>　　氮?dú)猓?09940×294000×106/3409420=1.81×1010 g</p><p><b>　　3. 工藝水的計(jì)算</b

100、></p><p>　　71680×294000×106/3409420=6.18×1010g</p><p>　　4. 98%硫酸的計(jì)算：</p><p>　　3610320×294000×106/3409420=3.11×1011 g</p><p>　　表4-7 年產(chǎn)3

101、0萬噸硫酸原料消耗量</p><p><b>　　4.2 熱量衡算</b></p><p>　　計(jì)算基準(zhǔn)：以1kmol精硫?yàn)榛鶞?zhǔn)進(jìn)行計(jì)算。</p><p>　　4.2.1 熔硫階段熱量衡算</p><p>　　精硫消耗量：32 kg</p><p>　　熔硫蒸汽壓力：一般為0.6~0.7 MPa（

102、絕壓）</p><p>　　計(jì)算可取0.6 MPa</p><p>　　液流溫度：130~150，平均140℃</p><p><b>　　大氣溫度：32℃</b></p><p>　　正交晶硫變?yōu)閱涡本Я驕囟龋?5.4℃</p><p>　　轉(zhuǎn)變熱：12.527 kJ/kg</p>

103、<p>　　單晶硫熔點(diǎn)：118.9℃</p><p>　　硫熔化熱：38.519 kJ/kg</p><p>　?。?）熔硫槽所需總熱量</p><p>　　熔爐所需的總熱量Q，一般包括不含水的固體硫磺所耗熱量Q/及散熱損失Q"</p><p><b>　　Q=Q/+Q"</b></

104、p><p>　　A. 熔融不含水的固體硫磺所耗的熱量Q/</p><p>　　此系硫磺從32℃到140℃熔融過程（見圖3-3）各個(gè)階段所需熱量的總和。</p><p>　　Q/=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5</p><p>　　式中：Q1—正交晶硫從32℃加熱到95.4℃時(shí)的顯熱，kJ</p><p>　　Q2—正交晶硫在

105、95.4℃時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡本Я虻霓D(zhuǎn)變熱，kJ</p><p>　　Q3—單斜晶硫從95.4℃加熱到118.9℃時(shí)的顯熱，kJ</p><p>　　Q4—單斜晶硫在時(shí)的熔解熱，kJ</p><p>　　Q5—液硫從118.9℃加熱到140℃的顯熱，kJ </p><p>　　圖3—3固體硫磺熔融過程</p><p>　　正交

106、晶硫加熱到95.4℃所需的顯熱Q1：</p><p><b>　　正交晶硫的熱容</b></p><p>　　Cp=(2.9863+0.01058T+0.8160×10-5T2)×4.1868/32.064 kJ/（kg·K）</p><p>　　Tcp=（32+95.4）/2=63.7℃</p>&

107、lt;p>　　T=273+63.7=336.7 K</p><p>　　Cp=(2.9863+0.01058×336.7÷0.8160×10-5×336.72）×4.1868/32.064 </p><p>　　=0.976 kJ/（kg·K）</p><p>　　Q1=32×0.97

108、6×95.4-32）=1980.1 kJ</p><p>　　正交晶硫變?yōu)閱涡本Я虻霓D(zhuǎn)變熱為Q2</p><p>　　Q2=32×2.992×4.1868=400.9 kJ</p><p>　　正交晶硫變?yōu)閱涡本Я虻霓D(zhuǎn)變熱為放熱反應(yīng)</p><p>　　單斜晶硫從95.4℃加熱到118.9℃°C所需的熱

109、量為Q3：</p><p><b>　　單斜晶硫的熱容為</b></p><p>　　Cp=[3.388+0.006854T+0.080351/(388.336－T)2]×4.1868/32.064 kJ/（kg·K)</p><p>　　Tcp=95.4+118.9/2=107.15℃</p><p&g

110、t;　　T=273+107.15=380.15 K</p><p>　　Cp=[3.388+0.006854×380.15+0.080351/(388.336－380.15)2]×4.1868/32.064</p><p>　　=0.783 kJ/（kg·K）</p><p>　　=32×0.783×(118.9－9

111、5.4)=588.8 kJ</p><p>　　單斜晶硫熔解熱Q4：</p><p>　　Q4=32×9.2×4.1868=1232.6 kJ</p><p>　　液硫從118.9℃加熱到140℃的顯熱Q5:</p><p>　　Tcp=118.9+140/2=129.45℃</p><p>　　取

112、液硫熱容為1.0174 kJ/（kg·K）</p><p>　　Q5=32×1.0174×（140－118.9）=686.9 kJ</p><p>　　Q/=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5=4889.3 kJ</p><p>　　B. 熔硫槽散熱損失Q"</p><p>　　Q"=3.6FαT（

113、tw －t），kJ</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　F—熔硫槽頂蓋外表面積，㎡</p><p><b>　　F=8×5=40㎡</b></p><p>　　αT—對(duì)流和輻射傳熱分系數(shù)，W/（㎡·K）</p><p>　　tw

114、—熔硫槽頂蓋外表面溫度，K或℃，tw =65℃</p><p>　　t—大氣溫度，℃，t=32℃</p><p>　　當(dāng)熔爐槽置于室內(nèi)，則：</p><p>　　αT=（8+0.05 tw）×1.163=（8+0.05×65）×1.163=13.084 W/（㎡·K）</p><p>　　Q"

115、=3.6FαT·（tw－t）=3.6×40×13.084×（65－22）=62170 kJ</p><p>　　C.硫磺熔融所需總熱量</p><p>　　Q=Q/+Q"=67059.3 kJ</p><p><b>　?。?）熔硫蒸汽耗量</b></p><p>　　若

116、用0.6MPa（絕壓）飽和蒸汽熔硫，每千克蒸汽汽化熱為2093 kJ，熔硫所需總熱量為67059.3 kJ/h，則蒸汽耗量為</p><p>　　67059.3/2093=32.04 kJ</p><p>　　4.2.2 焚硫階段的熱量衡算</p><p>　　S(正交硫)+O2(氣)=SO2(氣)+△H</p><p>　　Q=G△H,

117、kJ</p><p>　　式中：G-液硫消耗量，kg</p><p>　　△H-硫磺燃燒熱，9282 kJ/kg</p><p>　　Q=9282×32=297024 kJ</p><p>　　4.2.3 轉(zhuǎn)化階段回收熱量計(jì)算</p><p>　?。?）高溫過熱器回收熱量Q18：</p><

118、;p>　　由表3-1得：溫度為 609℃－438℃，(609+438) ℃/2=523.5℃</p><p>　　T=273+523.5=796.5 K</p><p>　　CP(SO2)=47.70+7.171×10-3×T=53.41 J/(mol·K) </p><p>　　Q(SO2)=CP（SO2）×0.37

119、×(609-438)T=3.38 kJ</p><p>　　CP(SO3)=57.32+26.8×10-3×T=78.67 J/(mol·K)</p><p>　　Q(SO3)= CP（SO3）×0.63×(609-438)T=8.48 kJ</p><p>　　CP(O2)=31.46+3.39×

120、;10-3×T=34.16 J/(mol·K)</p><p>　　Q(O2)=CP(O2)×0.56×(609-438)T=3.27 kJ</p><p>　　C P(N2)=26.87+4.27×10-3×T=29.11 J/(mol·K)</p><p>　　Q(N2)=CP(N2)

121、5;7.48×(609-438)T=37.2 kJ</p><p>　　Q18= Q（SO2）+Q（SO3）+Q(O2) +Q(O2)=52.36 kJ</p><p>　?。?）熱熱換熱器回收的熱量Q16：</p><p>　　由表3-1得：溫度為 519℃－439℃，(519+439) ℃ /2=479℃</p><p>　　T