【正文】 武漢工程大學本科畢業(yè)設計I二氧化硫轉化系統(tǒng)設計畢業(yè)論文目 錄摘 要 ....................................................................IAbstract ..................................................................III第 1章 文獻綜述 ............................................................1 ...............................................1 國內外硫酸轉化工藝的發(fā)展 .............................................1 催化劑的開發(fā) ...................................................1 新工藝的開發(fā) ...................................................1 ...........................................................2 ..................................................2 ..................................................2 .......................................................3 ..................................................4 ..................................................4第 2章 硫酸轉化工段的工藝計算 ..............................................5 ...............................................5 ..................................................5 ............................................5 .....................................................6 計算依據 .............................................................6 ............................................................6 ........................................................6 ............................................6 ..................................................7 .............................................................7 ......................................7 ......................................7 ......................................7 ......................................8 ....................8 ......................................8 ......................................................9 熱量衡算 .............................................................9 ...........................................10 .........................................11 .........................................13 ...........................................15 ...........................................17 .....................................................18 換熱器工藝計算 ......................................................19 .................................19 .............................................27武漢工程大學本科畢業(yè)設計II 轉化爐工藝計算 ......................................................4層高、總高的確定 ...................................43 .................................................44 .............................................52第 3章 主要設備一覽表 ......................................................55第 4章 安全備忘錄 .........................................................57 ....................................................57 ........................................58 ...................................................58 .......................................................58第 5章 環(huán)境保護與治理建議 .................................................59小 結 ...................................................................61參考文獻 ...................................................................63致 謝 ...................................................................65武漢工程大學本科畢業(yè)設計1第 1 章 文獻綜述硫酸是最重要的無機化學品之一，廣泛應用于磷酸鹽生產、石油化工、金屬冶煉及其它工業(yè)。2022年全世界硫酸產量估計為205～207 Mt，其中硫磺制酸產量占總產量的63．7％。硫酸具有非常廣泛用途，在有關化學工業(yè)方面尤其重要。硫酸所以被譽為化學工業(yè)的發(fā)動機。硫酸是一種非常重要的化工原料，幾乎所有的工業(yè)都直接或間接地用到它。硫酸最大消費者是化肥工業(yè)，用以制造磷酸、過磷酸鈣和硫酸銨。在石油工業(yè)中,硫酸用于產品的精煉。鋼鐵工業(yè)需用硫酸進行酸洗 [1]。在有色冶金工業(yè)中，需用硫酸配制電解液。硫酸是硝化工序不可缺少的脫水劑。硫酸還是現代氟工業(yè)的基礎。其他如制革、造紙、電鍍、印染、醫(yī)藥、農藥、煉焦、蓄電池、合成洗滌劑等生產也都需用硫酸。 國內外硫酸轉化工藝的發(fā)展 催化劑的開發(fā)含銫催化劑的研制和開發(fā)成功是繼80年代初成功開發(fā)大顆粒環(huán)狀催化劑之后的重大發(fā)展，為提高轉化過程的總轉化率、降低尾氣中SO 2濃度提供了保證。含銫催化劑具有起燃溫度低、活性高的特點，與傳統(tǒng)的釩催化劑相比，起燃溫度低20—40℃ ，適用于處理二氧化硫濃度較低的氣體或用富氧空氣產生的SO 2濃度較高的氣體。VK69型含銫釩催化劑用于硫酸裝置兩轉兩吸工藝的第二級轉化過程，可使尾氣中二氧化硫濃度降低一半，并可在較低溫度下開始反應。對于現有四段轉化設備，尾氣中二氧化硫濃度可降低到0．01％ 以下。如果維持現有二氧化硫排放濃度不變，則裝置生產能力可以提高15％ 一20％ ，使用含銫釩催化劑的效果是很顯著的。然而，含銫釩催化劑的價格較高，約為普通釩催化劑的2．5倍。所以，通常只用在第一段催化劑的上部或用在轉化器的最后一段。 新工藝的開發(fā)托普索公司開發(fā)的REGESOX工藝是一種將氣體中硫化合物催化轉化成硫酸的工藝。該工藝可將濕氣體中的SO SO S 等硫化合物以及其它可燃性硫化物以50％ 一80％ 的武漢工程大學本科畢業(yè)設計2硫酸形式回收，回收率可達95％ 。1991年建成的國外某銅冶煉廠將起始二氧化硫濃度為50％ ～60％ 的混合煙氣用空氣稀釋到12％ 進入轉化系統(tǒng)。采用“3+1”兩轉兩吸流程制酸，Topse與Chemetics公司合作開發(fā)了采用含銫催化劑的“4+2”兩轉兩吸流程以加工二氧化硫濃度為40％ 用空氣稀釋到18％ 的煙氣。由于國內低溫高活性催化劑及650℃高溫的催化劑尚未開發(fā)成功，采用國外開發(fā)的含銫催化劑和相關的兩轉兩吸工藝技術所需費用可觀。為此。南化集團設計院應燮堂提出將高濃度二氧化硫煙氣分別稀釋成20％ 用國產的普通催化劑采用三轉二吸方法制酸。硫酸，分子式為 H2SO4。是一種無色無味油狀液體，是一種高沸點難揮發(fā)的強酸，易溶于水，能以任意比與水混溶。純硫酸是一種無色無味油狀液體。常用的濃硫酸中 H2SO4的質量分數為 ％，其物質的量濃度為 L1。硫酸是一種高沸點難揮發(fā)的強酸，易溶于水，能以任意比與水混溶。濃硫酸溶解時放出大量的熱，因此濃硫酸稀釋時應該“酸入水，沿器壁，慢慢倒，不斷攪”。若 將 濃 硫 酸 中 繼 續(xù) 通 入 三 氧 化 硫 ,則 會 產 生 “發(fā) 煙 ”現 象 ,這 樣 含 有SO3的 硫 酸 稱 為 “發(fā) 煙 硫 酸 ”。 100%的 硫 酸 熔 沸 點 為 熔 點 10℃ ， 沸 點 290℃ 。 但 是100%的 硫 酸 并 不 是 最 穩(wěn) 定 的 ， 沸 騰 時 會 分 解 一 部 分 ， 變 為 %的 濃 硫 酸 ， 成 為338℃ （ 硫 酸 水 溶 液 的 ） 恒 沸 物 。 加 熱 濃 縮 硫 酸 也 只 能 最 高 達 到 %的 濃 度 。 %硫酸 的 熔 沸 為 熔 點 10℃ ， 沸 點 338℃ 。濃硫酸有三大特性，分別為吸水性，脫水性和強氧化性 [2]。（一）吸水性 濃硫酸的吸水作用，指的是濃硫酸分子跟水分子強烈結合，生成一系列穩(wěn)定的水合物，并放出大量的熱：H 2SO4 + nH2O = H2SO4nH2O，故濃硫酸吸水的過程是化學變化過程，吸水性是濃硫酸特有的化學性質。濃硫酸不僅能吸收一般的游離態(tài)水（如空氣中的水） ，而且還能吸收某些結晶水合物（如 CuSO4 5H2O、Na 2CO310H2O）中的水。鑒于硫酸的這個特性，H 2SO4可用于干燥很多的氣體，作為干燥劑使用。武漢工程大學本科畢業(yè)設計3（二）脫水性脫水性是濃硫酸的化學特性，物質被濃硫酸脫水的過程是化學變化的過程，反應時，濃硫酸按水分子中氫氧原子數的比（2∶1）奪取被脫水物中的氫原子和氧原子。可被濃硫酸脫水的物質一般為含氫、氧元素的有機物，其中蔗糖、木屑、紙屑和棉花等物質中的有機物，被脫水后生成了黑色的炭（碳化） 。 如 C12H22O11 12C + 11H2O ? ? ? ?濃 硫 酸（三）強氧化性（1）跟金屬反應 ①常溫下，濃硫酸能使鐵、鋁等金屬鈍化。 ②加熱時，濃硫酸可以與除金、鉑之外的所有金屬反應，生成高價金屬硫酸鹽，本身一般被還原成 SO2，在這些反應中，硫酸表現出了強氧化性和酸性。 　　 Cu + 2H2SO4(濃) CuSO4 + SO2↑+ 2H2O ?? ? ?　　 2Fe + 6H2SO4(濃) = Fe2(SO4)3 + 3SO2↑ + 6H2O （2）跟非金屬反應 熱的濃硫酸可將碳、硫、磷等非金屬單質氧化到其高價態(tài)的氧化物或含氧酸，本身被還原為 SO2。在這類反應中，濃硫酸只表現出氧化性。 　　 C + 2 H2SO4(濃) CO2↑ + 2SO2↑ + 2H2O ?? ?　　 S + 2 H2SO4(濃) = 3SO2↑ + 2H2O 　　 2P + 5 H2SO4(濃) = 2H3PO4 + 5SO2↑ + 2H2O （3）跟其他還原性物質反應 濃硫酸具有強氧化性，實驗室制取 H2S、HBr、HI 等還原性氣體不能選用濃硫酸。 　　 H2S + H2SO4(濃) = S↓ + SO2↑ + 2H2O 　 　2HBr + H 2SO4(濃) = Br2↑ + SO2↑ + 2H2O 　　 2HI + H2SO4(濃) = I2↑ + SO2↑ + 2H2O 硫酸的生產方法傳統(tǒng)的硫酸生產工藝是在焚硫爐