年產(chǎn)25萬噸硫酸轉(zhuǎn)化系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)(文件)
【正文】 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書摘 要 本設(shè)計(jì)進(jìn)行25萬噸H2SO4/年轉(zhuǎn)化系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)，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(jì)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(shí)際計(jì)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(jì)算，直到設(shè)計(jì)值和計(jì)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。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。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)中不可缺少的原料。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。傳統(tǒng)的工藝流程是硫鐵礦制酸法。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。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。在18世紀(jì)40年代以前，這種方法為不少地方所采用。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。其中鉛室法在1746年開始采用，反應(yīng)是在氣相中進(jìn)行的。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。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。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。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)。這種流程比較簡單，但轉(zhuǎn)化率相對(duì)較低，一般不超過97%。這種方法的特點(diǎn)是：；；；；。第三，將三氧化硫與水結(jié)合成硫酸。前述的原料加工、焙燒、凈化、吸收、三廢處理，成品酸貯存和計(jì)量工序在該過程中均有。轉(zhuǎn)化流程為4段間接換熱式。轉(zhuǎn)化系統(tǒng)為一轉(zhuǎn)一吸四段反應(yīng)裝置，因?yàn)槎趸蜣D(zhuǎn)化的過程是一個(gè)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(gè)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。 主要設(shè)備選型說明考慮到轉(zhuǎn)化器設(shè)計(jì)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)放出的熱量，設(shè)備阻力既要小，又能使氣體分布均勻。本設(shè)計(jì)采用的催化劑型號(hào)使用溫度為400580℃，入口SO2：%5]。依次計(jì)算得平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系列表31。操作線溫度的確定：已知催化劑的使用溫度為400580℃，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430℃，四段操作線的斜率根據(jù)原理氣里的濃度差表得1/213。而SO2生成SO3是體積減小的，前面段數(shù)反應(yīng)溫度較高，后面卻較低，觸媒層厚度調(diào)整的范圍也比較寬，所以現(xiàn)在轉(zhuǎn)化器的設(shè)計(jì)，一般都采用直筒型的。轉(zhuǎn)化器操作溫度，一般取各段的總平均值，本計(jì)算即為t平均=。布?xì)鈱痈叨萮2一般為600800mm，取h 2=700mm。硫酸廢水通常具有色度大、酸度高的特點(diǎn)，其主要有害物質(zhì)是硫酸、亞硫酸、礦塵、砷、氟以及多種金屬離子等。 三廢處理方案 廢氣低濃度的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。（2）代替水補(bǔ)加到吸收塔循環(huán)酸槽內(nèi)，制成商品硫酸。 廢渣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。我們花了大量時(shí)間在數(shù)據(jù)計(jì)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。 在課程設(shè)計(jì)的過程中，我們經(jīng)歷了感動(dòng)，經(jīng)歷了一起奮斗的酸甜苦辣。以前的我很傾向于自己做東西。硫酸[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1999.[2]陳五平主編，硫酸與硝酸[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1996.[3]楊基和，蔣培華．化工工程設(shè)計(jì)概論[M]．北京：中國石化出版社，2005.[4]婁愛娟，吳志泉，吳敘美．化工設(shè)計(jì)[M]．上海：華東理工大學(xué)出版社，2002.[5]劉少武，齊焉，劉東，[M].南京：東南大學(xué)出版社，2001.[6]葛婉華，陳鳴德．化工計(jì)算[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1997.[7]Ⅵ. 李紹芬等譯．硫酸工藝學(xué)[M]．北京：高等教育出版社，1958.29。課程設(shè)計(jì)這樣集體的任務(wù)光靠團(tuán)隊(duì)里的一個(gè)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)。這次的課程設(shè)計(jì)對(duì)我們每個(gè)人來說都是一個(gè)挑戰(zhàn)。在一起做設(shè)計(jì)時(shí)，各人有個(gè)人的主見與思想，如何整合這些也是另外一大難題。感受良多，獲益匪淺。（4）進(jìn)行濃縮處理制成濃硫酸。 廢水硫酸工業(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。 礦渣礦渣是硫酸生產(chǎn)過程中排除的廢渣，主要為硫鐵礦渣。四段外部換熱式轉(zhuǎn)化器總高度H為： 第四章 環(huán)境保護(hù)與治理建議 三廢主要來源 廢氣一轉(zhuǎn)一吸工藝及尾氣回收后的主要廢氣為SO2。氣量：轉(zhuǎn)化器直徑D: 轉(zhuǎn)化器的高度計(jì)算即將各段的觸媒層高度,布?xì)鈱痈叨龋òz修空間高度）相加，即為轉(zhuǎn)化器總高度。因氣體通過觸媒層的速度不易算準(zhǔn)且又
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