【正文】 e nonprocess part of the sulfuric acid industry at home and abroad by analyzing the situation and development trend, and thus the location of factories and production lines to make a sulfuric acid, sulfuric acid and smelting flue gas acid parison, the final choice of sulfuric acid section includes equipment selection and verification, such as: use of sulfur furnace horizontal drum of sulfur furnace, dry absorption process using three towers of a trough, into use doubleabsorption process of the 3 +1 , the appropriate equipment for material balance and heat than the process some of the major environmental protection, such as wastewater, waste gas, waste residue treatment and prevention of noise total conversion rate of sulfur dioxide, %, the exhaust emissions of sulfur dioxide content of , acid mist concentration , chimney height of 60 meters, fully meet the national standard。接著對(duì)相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行物料衡算和熱量衡算。 本設(shè)計(jì)包含總論部分、工藝部分和非工藝部分。畢業(yè) 論文（設(shè)計(jì)） 中凡引用他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀點(diǎn) 等，均已明確注明出處。 特此聲明?？傉摬糠质紫韧ㄟ^分析國內(nèi)外硫酸工業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，從而對(duì)建廠位置和生產(chǎn)路線作出選擇。而非工藝部分主要包括環(huán)境保護(hù)，例如廢水、廢氣、廢渣的治理和噪聲污染的防治。 selection of equipment and materials are alsoAll achieved domestically. Keywords: sulfur, sulfuric acid, conversion, catalyst, Environmental Protection 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 5 頁 第一章 總論 設(shè)計(jì)對(duì)象 設(shè)計(jì)規(guī)模： 32 萬噸 /年 原料和產(chǎn)品規(guī)格 原料：硫磺 規(guī)格：含硫 %， %，灰分 %。 屬于二級(jí)易燃物，自然點(diǎn) 205℃，其粉塵或蒸汽能與空氣形成爆炸性 混合物 ,屬易燃固體危險(xiǎn)品。 工業(yè)上使用的硫酸是硫酸的水溶液， 即 SO3 與 H2O 摩爾比小于或等于 1 的物質(zhì)。常用的硫酸組成可分為： 92%硫酸， 98%硫酸、100%硫酸、 20%發(fā)煙酸、 65%發(fā)煙酸。硫酸與水可以任意比例 混合，同時(shí)放出大量的熱，會(huì)飛濺傷人或引起爆炸；硫酸的密度是隨溫度的降低及含量的增加而增加，但是硫酸的冰點(diǎn)并不是隨其溫度的增加而降低的，濃度低于 76%的硫酸與金屬反應(yīng)會(huì)放出氫氣。在中國，硫酸產(chǎn)量的 60%以上用于生產(chǎn)磷肥和復(fù)肥。 在冶金行業(yè)中，鋼材加工及成品的酸洗都需要硫酸；電解法精煉銅、鎘時(shí)，電解液需使用硫酸；某些貴金屬的精煉亦需用硫酸溶去夾雜的其他金屬。 硫酸工業(yè)的概況及其發(fā)展趨勢 [2,3,4] 硫酸工業(yè)是中國化學(xué)工業(yè)中建立較早的一個(gè)部門。根據(jù)中國硫資源的特點(diǎn)，今后中國的制酸原料仍以硫鐵礦為主，同時(shí)大力發(fā)展冶煉煙氣制酸，穩(wěn)健地發(fā)展硫磺制酸、石膏制酸。同時(shí)，在技術(shù)上也有明顯提高。 （ 4） 使用環(huán)狀催化劑，積極引進(jìn)和開發(fā)高活性低溫催化劑。在不同國家中，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。 硫酸工業(yè)提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、 降低成本、減少污染的進(jìn)展主要在以下幾個(gè)方面： （ 1） 裝置大型化。 （ 2） 設(shè)備結(jié)構(gòu)和材質(zhì)的改進(jìn)。 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 8 頁 （ 3） 節(jié)能與廢熱的利用。 （ 4） 生產(chǎn)的計(jì)算機(jī)管理。據(jù)稱，這樣既能降低成本又能達(dá)到嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。廠址選擇的一般要求如下： （ 1）廠址應(yīng)當(dāng)靠近主要原材料供應(yīng)地區(qū)或產(chǎn)品銷售地區(qū)。 （ 4）最好靠近熱電站以獲得大量蒸汽和電力。 （ 8）為了節(jié)約土地資源，盡量不占或少占用農(nóng)田。 （ 12）廠址盡量不選在 7 度以上的地震區(qū)， 9度以上不能建廠。 （ 16）有用礦藏的上部不宜建廠。 32′28″ 27176。南北最長 千米，東西最寬 千米。主要包括磷礦、重晶石、鐵、硅石、煤等；全國最大的磷化工業(yè)基地 —— 甕福集團(tuán)座落于該鎮(zhèn)。土壤類型以石灰土最多，黃壤 次之，水稻土和紫色土較少。附近有甕福磷礦等大型國有化工企業(yè)，這樣不僅有利于利用其生 產(chǎn)的設(shè)備和公用工程，而且它們還是最重要的硫酸用戶之一。 所以廠址決定選擇在貴州省福泉市南部的馬場坪，馬場坪地理位置如下圖所示： 圖 福泉市地理位置圖 硫酸生產(chǎn)路線的選擇和論證 硫酸工業(yè)的原料及生產(chǎn)工藝 硫酸生產(chǎn)原料有硫鐵礦、硫磺 、冶煉煙氣、磷石膏、石膏、硫化氫、含硫廢液等。 根據(jù)使用催化劑的不同，硫酸的工業(yè) 制法可分為接觸法和硝化法。 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 。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(jià)格昂貴和易中毒的鉑觸媒。以下是采用不同原料為基礎(chǔ)進(jìn)行接觸法生產(chǎn)硫酸： （ 1）硫鐵礦制酸 硫鐵礦按其來源不同分為普通硫鐵礦、浮選硫鐵礦和尾砂、含煤硫鐵礦三種。Pb%。分述如下： 在倉庫貯存的硫 鐵 礦，由裝載機(jī)送入加料斗，經(jīng)圓盤給料機(jī)、膠帶輸送機(jī)送入籠式破碎機(jī)，將成球的尾沙打散，再由膠帶輸送機(jī)送入振動(dòng)篩篩分，篩上粗顆粒礦經(jīng)膠帶輸 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 12頁 送機(jī)返回倉庫，篩下粒度合格的成品礦 由給料系統(tǒng)送至沸騰焙燒爐，在焙燒爐內(nèi)，硫鐵礦中的二硫化鐵與空氣中的氧反應(yīng)，生成 SO2 爐氣，除含 SO2 外，爐氣中還含有大量SO Fe3O Fe2O氮化物，空氣則由焙燒風(fēng)機(jī)送入焙燒爐內(nèi)。爐氣再經(jīng)冷卻塔冷卻至 40℃，送去電除霧器（一、二級(jí)）除去酸霧。 干燥塔采用 53℃、 98%的濃硫酸自塔頂噴淋下來，與從塔底進(jìn)來的爐氣逆流接觸。 干燥過后的爐氣由二氧化硫主風(fēng)機(jī)送去換熱器簡介換熱是爐氣升溫至 430℃左右，再送去轉(zhuǎn)化器一、二段，在五氧化二釩的催化下轉(zhuǎn)化成 SO3。吸收尾氣去煙囪直接排放。在焚硫爐內(nèi)，硫與由風(fēng)機(jī)送入的干燥空氣接觸，與空氣中的氧反應(yīng)生成 SO SO3。吸收液由循環(huán)酸泵送去成品酸槽，尾氣去煙囪直接排放。由于冶煉設(shè)備和操作技術(shù)水平所限，過去冶煉煙氣的氣量和濃度波動(dòng)大，而且二氧化硫濃度低，成分復(fù)雜。因此，利用冶煉煙氣制酸同硫鐵礦爐氣制酸具有相似的工序，即凈化、干燥、轉(zhuǎn)化、吸收，而且所用工藝和設(shè)備亦基本相同。所采用的方法主要為稀酸洗滌，例如多塔洗滌工藝和動(dòng)力波洗滌工藝。 石膏制造硫酸，由于爐氣中的二氧化硫濃度較低，所以在相同產(chǎn)量下，凈化、轉(zhuǎn)化、干吸工序的設(shè)備要比普通采用標(biāo)準(zhǔn)濃度爐氣的要大，其中轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的熱交換面積也要大些。該過程無廢渣、污水排放，流程簡單，故對(duì)建廠地區(qū)適應(yīng)性廣并且有利于保護(hù)環(huán)境。 、凈化工序，只有熔硫、焚化、轉(zhuǎn)化、干吸及成品工序，原料加工也比硫鐵礦制酸裝置簡單，因此工藝流程短，物料處理少，設(shè)備少，建設(shè)工期短。 由于上述原因，因此采用硫磺為原料制酸有更大的優(yōu)越性，所以本次設(shè)計(jì)采用以硫磺為原料制取硫酸，其操作流程圖如圖 所示。原料硫磺 (固態(tài) )灰分含量一般不宜超過 %。 液態(tài)硫磺含水分 %～ %是正常的 .固態(tài)硫磺當(dāng)含水 分在 1%以上 ,熔硫時(shí)則劇烈起泡 ,影響正常操作。在熔硫時(shí) ,它積聚在液硫表面而被分離出來 ,不會(huì)影響焚硫和轉(zhuǎn)化工序操作。但回收硫中 ,烴類含量少 ,不會(huì)達(dá)到爆炸限 ,而 C8H14 濃度始終恒定 ,可以認(rèn)為它已經(jīng)與硫磺中烴類達(dá)到平衡。 年工作日的制定和工作制度 年工作日的確定 ，一個(gè)季度中修一次，每月小修一次，保證一年內(nèi)全廠能夠正常運(yùn)行 300 天以上。 第 2 條 凡化工企業(yè)均應(yīng)嚴(yán)格遵守本制度。 第 6 條 安全生產(chǎn)人人有 責(zé)，企業(yè)的每個(gè)職工必須認(rèn)真履行各自的安全職責(zé)，做到各有職守，各負(fù)其責(zé)。 根據(jù)質(zhì)量作用定律，可知其平衡常數(shù)可表示為： ? ?)()( *2* 3*opsop sopK p ? (21) 該式中 P*(SO3)， P*(SO2)， P*(O2)分別為 SO SO O2 的平衡分壓，單位為 MPa。其表達(dá)式為： 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 18頁 323222 ** *00SOSOSOSOSOSOT PP PN NNX ???? (23) 式中 N0so2—— 起始狀態(tài)氣體混合物中 SO2 的摩爾數(shù)； Nso2—— 某一瞬間氣體混合物中 SO2 的摩爾數(shù)； Nso3— — 某一瞬間氣體混合物 中 SO3 的摩爾數(shù)。表 為平衡轉(zhuǎn)化率與總壓、溫度的關(guān)系（ a=% b=%)。 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 19頁 表 平衡轉(zhuǎn)化率與 總壓、溫度的關(guān)系 (a=% b=%) 溫度 / ℃ 在不同壓力下的平衡轉(zhuǎn)化率 /% 400 450 500 550 600 綜上所述，除了氣體氧含量（ b)愈大或二氧化硫含量（ a)愈小均可提 高平衡轉(zhuǎn)化率外，如欲想顯著提高平衡轉(zhuǎn)化率，可采取降低反應(yīng)溫度、提高系統(tǒng)壓力和使用富氧焙燒等措施。 反應(yīng)是由化學(xué)動(dòng)力學(xué)控制，可由動(dòng)力學(xué)模型用一般求極值的方法導(dǎo)出最佳溫度計(jì)算公式： 1212)1ln1(Tm ???? EEEE R T eTe （ 27） 式中 ,Tm—— 最佳溫度，單位為 K； Te—— 平衡溫度，單位為 K； R—— 氣體常數(shù)， ； E1， E2—— 正、逆反應(yīng)活化能， J/mol。 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 20頁 二氧化硫濃度的最佳范圍 從制酸全過程及轉(zhuǎn)化工段的局部來看，二氧化硫?qū)?jīng)濟(jì)效益存在著二重性。此外，適宜的二氧化硫含量也與使用的原料和轉(zhuǎn)化工藝有關(guān)。但是，二氧化硫濃度增加有必須要增加催化劑的填料量，也就是說等于增加了催化劑層的阻力。 二氧化硫氧化反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 從熱力學(xué)上講，二氧化硫與氧可以自發(fā)進(jìn)行反應(yīng)。 SO2 在釩催化劑上的催化氧化是一個(gè)比較復(fù)雜的過程，對(duì)于這一過程機(jī)理的認(rèn)識(shí)，雖然經(jīng)歷長期的大量的研究工作，但到目前為止仍眾說紛紜。 （ 6）產(chǎn)物 B 從催化劑孔內(nèi)液膜表面向孔外擴(kuò)散。釩催化劑