【正文】 、高度 ：()Vm???? ?.4.()H三段需觸媒量 、高度 ：K33武漢工程大學本科畢業(yè)設計52()360KVm???? ?.()H四段需觸媒量 、高度 ：()Vm???? ?41..5()7H1～4 段觸媒總需用量 、高度 ：()KVVm???95H合日產(chǎn) 100％H 2SO4每噸用觸媒量： ()81Ltd???表 各段觸媒填裝量段數(shù) 1 2 3 4 合計占總量比，％ 100觸媒量， 觸媒層高度， 706 392 采用經(jīng)驗公式 ﹙217﹚=56γω?H式中： ——在平均溫度下氣體密度﹙ ﹚ 560——阻力系數(shù)γ3kg/m ——平均溫度下轉(zhuǎn)化器截面氣速﹙ ﹚ωs混合氣體重度 ﹙218﹚222NSOaγ+bcγ7=P103+t??式中： ——SO2密度﹙ ﹚， ——O2密度﹙ ）——N2密度 ﹙ ﹚， ——氣體壓力﹙ ﹚，（1）第一段觸媒層壓力降武漢工程大學本科畢業(yè)設計53第一段假想線速度 ℃???進 出平 均由公式﹙516 ﹚有： ????? ????.6Hm由公式﹙217 ﹚有 ()??????（2）第二段觸媒層壓力降℃53..2t?進 出平 均 ????? ????()??????（3）第三段觸媒層壓力降℃?進 出平 均 ????? ???? ().PmHOkPa??????（4）第四段觸媒層壓力降℃?進 出平 均武漢工程大學本科畢業(yè)設計54????? ???? ()??????總壓降： 123..56P???武漢工程大學本科畢業(yè)設計55武漢工程大學本科畢業(yè)設計56第 3 章 主要設備一覽表表 主要設備一覽表序號 設備位號 設備名稱 型號規(guī)格 數(shù)量 材質(zhì)1 J204001a/b 二氧化硫鼓風機 1 組合件2 L204001 預熱電爐Ⅰ 1 20R3 L204002 預熱電爐Ⅱ 1 20R4 D204001 轉(zhuǎn)化器 Φ520010800 1 16MnR5 C204004 第Ⅰ換熱器 A=640 m2 1 20R6 C204003 第Ⅱ換熱器 A=922 m2 1 20R 7 C204001 第Ⅲa 換熱器 A=985 m2 1 20R8 C204002 第Ⅲb 換熱器 A=985 m2 1 20R9 C204005 第Ⅳ換熱器 A=781 m2 1 20R 武漢工程大學本科畢業(yè)設計57武漢工程大學本科畢業(yè)設計58第 4 章 安全備忘錄 硫酸生產(chǎn)中的危害硫酸生產(chǎn)過程具有高度的連續(xù)性，流程長，工藝過程復雜，對工藝參數(shù)的控制要求嚴格等特點。被稱為稱為“ 三大規(guī)程 ”，是指導生產(chǎn)，保障安全的必不可少的作業(yè)法則，具有科學性、嚴肅性、技術(shù)性、普遍性。第二大類是中毒危險，吸入或食入硫酸物會引起中毒。而由此產(chǎn)生的慢性影響有牙齒酸蝕癥、慢性支氣管炎、肺氣腫和肺硬化。長期吸入低濃度二氧化硫，有頭昏、頭痛、乏力等全身癥狀，并常有鼻炎、咽喉炎、嗅覺和味覺減退等癥狀。濃溶液引起黏膜及皮膚的深度灼傷，出現(xiàn)以淺紅色為基底的、邊緣清楚的潰瘍。 建議的安全防護措施及防護用具 安全防護措施（1）強化培訓教育，提高操作水平。（5）生產(chǎn)中要及時檢查盡量避免管道、閥門、設備漏氣。（2）防毒面具 由于生產(chǎn)過程中有有毒氣體產(chǎn)生，故需配置具有防二氧化硫等酸性氣體的防毒面具，并且放在工作工段附近，保證工作人員能在最短時間拿到?；どa(chǎn)作為環(huán)境污染的重要來源之一，必須執(zhí)行更加嚴格的環(huán)境保護措施，從而減少廢氣，廢水，廢渣的排放?，F(xiàn)階段大多數(shù)硫酸廠都采用了兩轉(zhuǎn)兩吸的生產(chǎn)工藝，使二氧化硫的轉(zhuǎn)化率以及三氧化硫的吸收率得到提高，從而減少了尾氣中二氧化硫及三氧化硫的含量，以致減少了污染。采用氨﹣酸法尾氣回收生產(chǎn)液體二氧化硫或用三級氨法尾氣回收生產(chǎn)固體亞銨和高濃度亞硫酸氫銨溶液，排放廢氣中 SO2控制在 100～150 mL∕。面對這些老廠，我們必須進行相應的技術(shù)改造，同時還應添加必要的尾氣凈化吸收裝置。在硫酸工業(yè)中排放的大量尾氣中，還有不少二氧化硫氣體，三氧化硫氣體，而這些氣體一旦排放在大氣中，即有可能形成酸雨，從而破壞地球表面植被，污染水源等。武漢工程大學本科畢業(yè)設計60第 5 章 環(huán)境保護與治理建議進入 21 世紀，環(huán)境保護真正的走進了人們的視線與意識之中，越來越多的人逐漸認識到人與環(huán)境的關(guān)系必須做出改變，才能是我們的地球走出污染的困境。為了生產(chǎn)安全要加入氣體吸收裝置，當出現(xiàn)泄漏時，使爐氣進入氣體吸收裝置以免泄漏到空氣中造成更嚴重的危害。（3）保持硫酸生產(chǎn)各工段的通風與氣流的流動。濺入眼內(nèi)可造成灼傷、導致角膜穿孔、以致失明。中國國家標準 GB5044–85 規(guī)定生產(chǎn)場所最高允許濃度為 [11]。硫鐵礦粉碎、輸送過程中會產(chǎn)生粉塵。蒸氣或霧可引起結(jié)膜炎、角膜混濁以致失明；引起呼吸道刺激，重者發(fā)生呼吸困難和肺水腫；高濃度吸人會引起喉痙攣或聲門水腫而窒息死亡。對于火災、爆炸等危險，硫酸本身沒有燃燒性和爆炸危險，然而，高濃度硫酸可與許多物質(zhì)，特別是有機物劇烈反應，釋放出大量的熱，從而引起火災和爆炸；此外，當硫酸與金屬反應時可釋放出氫，氫可與空氣形成爆炸性混合物 [10]，硫酸儲槽發(fā)生爆炸的事故屢見不鮮。本次的設計涉及整過硫酸的生產(chǎn)過程，用此必須認真做好整個過程中的安全生產(chǎn)的預防與保障工作。轉(zhuǎn)化率自 0％→90％，總轉(zhuǎn)化率自 92%→99% ，溫度自 420℃→℃。為使計算準確性提高，擬將該段觸媒層按次分為 7 個階段。h四段外部換熱式轉(zhuǎn)化器總高度： H 8000mm=8m??460740????首先要計算出反應速度常數(shù) k，反應平衡常數(shù) Kp，觸媒內(nèi)表利用率 ￡，各段反應速度 ，各段觸媒使用效率系數(shù) C，各段反應時間 等，以后才能算出觸媒的用?dx dx????量。即將各段的觸媒層高度、布氣層高度（包括檢修空間高度）相加，即為轉(zhuǎn)化器總高度。即因氣體通過觸媒層的速度不易算準且又復雜，故在計算徑向轉(zhuǎn)化器觸媒筐面積時，也取以上兩種范圍的氣速來計算。hs) 管隙物流速 Ggm(kg/m2K)SO2 SO3 O2 N2 Σ 100 虛臨界溫度： KTci???對比溫度： 40R查《化工算圖集》第二集 19 頁，對比導熱系數(shù) ?P?武漢工程大學本科畢業(yè)設計40)/(?????????????????????????????????????2313231(W/).4dGCda LmK???????????????????????????????????按管外徑計算： (/)05aWmK???2　管隙給熱系數(shù) a2 20().().63SAcPsDndm??????外折流板切去 25% 222 220.. m?????????器 外 21637gmm?.(/)20Gkgs????(/) kJgC????爐氣的平均溫度：℃表 爐氣成份粘度表爐氣成份 SO2 O2 N2V(%) μ 武漢工程大學本科畢業(yè)設計41.??)(?用虛臨界常數(shù)法求 SO3混合氣體的導熱系數(shù) K，如表 所示表 第一換熱器 SO3側(cè)氣體導熱系數(shù)項目 Tc(K) Pc μc Kc V(%) miKi(W/(mK)SO2 SO3 O2 N2 Σ 100 虛臨界溫度： ??對比溫度： 7R查《化工算圖集》第二集 19 頁，對比導熱系數(shù) ?P?)/(?????????????????????????????????????2313231 (W/).4dGCda LmK???????????????????????????????????按管外徑計算：武漢工程大學本科畢業(yè)設計37(/)51aWmK????2　管隙給熱系數(shù) a2 20().().9SAcPsDnd???????外折流板切去 25% 222 m?????????器 外 215937gmm??..(/)2860Gkgs???(/) kJgC?????爐氣的平均溫度：203℃表 爐氣成份 SO2 O2 N2V(%) μ ??)(?用虛臨界常數(shù)法求 SO3混合氣體的導熱系數(shù) K，如表 所示表 第一換熱器 SO3側(cè)氣體導熱系數(shù)項目 Tc(K) Pc μc Kc V(%) miKi(W/(mhhs)；Go ——氣體的質(zhì)量速度，kg/(m 2K))?？紤]各換熱器對轉(zhuǎn)化系統(tǒng)熱平衡的影響大小，Ⅰ、Ⅱ換熱器分別增大 10%左右， Ⅲ、Ⅳ換熱器分別增大 15%左右。氣 體 帶 入 熱 反 應 熱出 口 氣 體 平 均 熱 容（4）一段出口氣體帶出熱量＝＝武漢工程大學本科畢業(yè)設計13（1）進轉(zhuǎn)化器第二段氣體帶入熱量（以每小時氣量計算） ，進二段觸媒層氣體溫度為 480℃SO2的平均摩爾熱容： )/()(23480 382622 KmolkJdTTCPSO ????????? ??SO3的平均摩爾熱容： 348027326283()()480PSOTTdkJol???????? ???O2的平均摩爾熱容： )/()(3480 222 KmolkJdTTCPO ????????N2的平均摩爾熱容： )/().(273480 2622 KolkJdTTCPN ???????? ?進二段氣體每升高 1℃所需熱量： SO2所需熱量 ＝SO3所需熱量 ＝O2所需熱量 ＝N2所需熱量 ＝∑所需總熱量 帶入熱量= 480＝ （2）出轉(zhuǎn)化器第二段氣體溫度預計反應后溫度 ＝480＋（－）293＝℃2t反應時平均溫度 ????SO2的平均摩爾熱容：武漢工程大學本科畢業(yè)設計14 )/()(35 382622 KmolkJdTTCPSO ????????? ??SO3的平均摩爾熱容： 3527326283()()3PSOTTdkJol???????? ???O2的平均摩爾熱容： )/()(3 222 KmolkJdTTCPO ????????N2的平均摩爾熱容： )/()(2735 2622 KolkJdTTCPN ???????? ?出二段氣體每升高 1℃所需熱量：SO2所需熱量 ＝SO3所需熱量 ＝O2所需熱量 ＝N2所需熱量 ＝∑所需總熱量 （3）反應熱摩爾反應熱:Q＝24205－﹙273＋ ﹚=總反應熱 Q＝（－）＝ 二段出口溫度 C?????。C～700186。 O 2 ：% 。換熱器采用碟環(huán)式帶孔折流板式管殼式換熱器。中間隔著一個氣體分布裝置。 礦石焙燒爐采用沸騰爐。圖 二轉(zhuǎn)二吸工藝流程圖兩次轉(zhuǎn)化兩次吸收工藝與一次轉(zhuǎn)化一次吸收工藝相比，所以能用較少的催化劑而獲武漢工程大學本科畢業(yè)設計6得很高的最終轉(zhuǎn)化率，關(guān)鍵在于將整個轉(zhuǎn)化過程分為兩次進行。我國于1966年在上海硫酸廠首次成功的應用了“3+1”式兩次轉(zhuǎn)化技術(shù)，使最終轉(zhuǎn)化率從97%%。轉(zhuǎn)化流程如何選定呢?轉(zhuǎn)化流程按一、二次轉(zhuǎn)化段數(shù)來分主要有“3+1”、“2+2”和“3+2”形式按換熱流程分，“3+1”轉(zhuǎn)化有Ⅲ I一Ⅳ Ⅱ、Ⅲ Ⅱ 一Ⅳ I和Ⅳ I一Ⅲ Ⅱ3種流程，“3+2”轉(zhuǎn)化也有ⅢI—VⅣⅡ、V I一ⅢⅣ Ⅱ或Ⅲ Ⅱ 一VⅣ I3種流程，“2+1”轉(zhuǎn)化只有Ⅲ I一Ⅱ一種流程。將二氧化硫與氧化合成為三氧化硫的反應式是：2SO 2＋O 2 = 2SO3＋Q，這個反應在常溫下沒有觸媒存在時，實際上不能進行。接觸法是目前廣泛采用的方法，世界上多數(shù)的硫酸廠都采用接觸法生產(chǎn)。 　　 H2S + H2SO4(濃) = S↓ + SO2↑ + 2H2O 　 　2HBr + H 2SO4(濃) = Br2↑ + SO2↑ + 2H2O 　　 2HI + H2SO4(濃) = I2↑ + SO2↑ + 2H2O 硫酸的生產(chǎn)方法傳統(tǒng)的硫酸生產(chǎn)工藝是在焚硫爐內(nèi)用空氣作為氧化劑將硫磺轉(zhuǎn)化為SO 2，隨后在釩催化劑作用下SO 2被轉(zhuǎn)化為SO 3。 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(xiàn)出了強氧化性和酸性。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。nH2O，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(zhì)。 加 熱 濃 縮 硫 酸 也 只 能 最 高 達 到 %的 濃 度 。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”。純硫酸是一種無色無味油狀液體。為此。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％ 。如果維持現(xiàn)有二氧化硫排放濃度不變，則裝置生產(chǎn)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。 國內(nèi)外硫酸轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化過程的總轉(zhuǎn)化率、降低尾氣中SO 2濃度提供了保證。在有色冶金工