【正文】 3 0 . 2 1 + 6 . 9 9 7 0 . 7 9 ) 4 . 1 8 6 8 = 3 0 2 1 9 8 0 . 8 9 7 1 k J / h? ? ? ? ?氣 3 . 6 5 9Q = 6 . 9 1 0 3 8 . 5 4 . 1 8 6 8 = 2 2 6 . 4 1 8 k J /h18 ? ? ?水 空氣帶入熱為 ： Q = Q + Q = 3 0 2 1 9 8 0 . 8 9 7 + 2 2 6 . 4 1 8 = 3 0 2 2 2 0 7 . 3 1 5 k J / h空 出 氣 水 Q = Q + Q + Q Q Q = 3 2 7 9 6 3 8 9 . 5 3 0 k J / h損酸 出 空 入 稀 釋 酸 入 空 出 熔 硫 1. 倉庫面積 的計(jì)算 硫磺的貯存期： 25天 原料硫磺的消耗量： t/h 庫容量： 4 2 625243 7 7 ??? 每袋硫磺重 50Kg， 袋規(guī)格： = 0 .7 0 .5 0 .2? ? ? ?長 寬 高 ； 碼包： 15 包 /堆 。= + 2 7 3 . 1 5 = 4 0 2 . 6 K2 貴州大學(xué)畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 34 頁 )./(7 8 4 8 6 9 5 )3 6 8 8( 0 8 0 3 5 0 6 8 5 8 kkgkJTTCp ??????? Q5= ()=)1 2 4 7 6 3 42 2 3 4 3 5 4 36 2 9 6 4 4 2 62 3 1 1 7 2 60 4 0 5 6 0 1(54321 ??。= Q + Q + Q + Q + Q 式中， Q1— 正交晶硫從 ℃ 加熱到 ℃ 時(shí)的顯熱 Q2— 正交晶硫在 ℃ 時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡本Я虻霓D(zhuǎn)變熱 Q3— 單斜晶硫 ℃ 加熱到 ℃ Q4— 單斜晶硫在 ℃ 時(shí)的溶解熱 Q5— 液硫從 ℃ 加熱到 140℃ 時(shí)的顯熱 1 正交晶硫 : 1Q =mCp T? ???T = 1081 ???? TCp Cp = ++ 105 (T)2 = 247?！? 7 22N C p = 6 . 9 5 3 + 0 . 0 0 1 1 6 3 T 2 . 5 7 1 0 T = 6 . 9 9 7??kcal/(kmols) ， 填料高度 為 : mDH 4 5 43 6 0 00 6 0 1 5 29 ???? ? 4. 操作氣速的校核 : 2 0 . 2 0 . 2 5 0 . 1 2 53l o g [ ( ) ] 1 . 7 5 ( ) ( )GGF LLLW LAgG??? ?? ? ??? 取瓷矩鞍填料 則3 ?? ? ， 公稱尺寸 =25mm ， A= 酸溫 度： T = 2 7 3 .1 5 + 4 4 .5 = 3 1 7 .6 5 K 則， 30G 0 T 1 0 0 . 6 3 2 7 3 . 1 5= = 1 . 2 9 3 = 1 . 1 0 4 2 k g / mT 1 0 1 . 3 2 5 3 1 7 . 6 5PP?? ??標(biāo) G = 7 2 8 8 7 . 1 0 5 9 + 1 8 2 7 . 4 1 2 2 = 9 6 0 7 0 . 4 4 0 2 k g / h? 標(biāo) L = 6 4 5 .8 8 8 t/h = 6 4 5 8 8 8 k g /h 4L = 1 2 .5 c p = 1 .2 5 1 0 .aPs? ? g= m/s2 帶入計(jì)算得： FW =貴州大學(xué)畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 30 頁 FW 5 0 % = 5 .1 2 6 0 .5 = 2 .5 6 3 0 .8 ( )?? 空 塔 氣 速 空氣帶入熱 : 空氣進(jìn)口溫度 ℃ 進(jìn)口干空氣量 : 3 6 0 1 5 2 . 0 6 46 0 1 5 2 . 0 6 4 N m /h = = 2 6 8 5 . 3 6 0 k m o l /h2 2 . 4 帶入水量 : Kg/h,干空氣 ： ? ℃ 則 O2： 8 2 Cp = 6 . 9 1 9 + 0 . 0 0 0 1 0 9 T + 9 . 3 1 0 ( T )?? )( 0 0 1 0 2 ?????? kcal/(kmol 解得 ： P v p = 0 .0 3 0 2 2 2 7 7 2 b a r ， P*= 因此干空氣 的 濕含量為： 33 . 0 2 2 8 2 % = 0 . 0 2 5 0 7 1 8 2 k g /N m1 0 1 . 3 2 5 3 . 0 2 2 8 2 %? ? 故 空氣帶入水量為： 0 2 5 0 7 1 8 0 1 5 2 ? =5. 空氣干燥 除去 水量 ： 空氣帶入水量 為 kg/h 硫磺帶入水量 ，若考慮熔硫中水分除去率為 90%，則精硫帶入的水量為： 1000% 4% （ 1－ 90%） =轉(zhuǎn)化進(jìn)氣帶入水量： 干燥過程除去 的 水量： +=貴州大學(xué)畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 28 頁 干燥效率 : % ? =% 空氣干燥 ： 干空氣量： 水 量： Kg/h : 干空氣量： 水 量 : － = : 進(jìn)口酸溫度：當(dāng)?shù)仄咴路萜骄鶞囟葹?℃ ， 若 考慮 △T=10℃ 循環(huán)水溫度為 ℃ ，則酸溫溫度為 ℃ 。%247。 廢渣在水泥生產(chǎn)中也可以作為鐵助溶劑、煉鐵原料 和氯化劑 (如 CaCl2)進(jìn)行氯化熔燒處理回收澆渣中大部分有色金屬和貴金屬，回收后燒渣還可煉鐵；燒渣還可用于制造鐵紅，液體三氧化鐵，以及 Fe(OH)3,作凈水劑等。尾氣中二氧化硫的含量與二氧化硫的轉(zhuǎn)化率直接有關(guān) ,但實(shí)際生產(chǎn)中 ,使總轉(zhuǎn)化率達(dá)到 99%以上 ,尾氣中二氧化硫含量達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)是有一定困難的 ,一般對尾氣進(jìn)行回收 ,尾氣回收的方法目前主要是氨 酸法和堿法。當(dāng)采用球拱時(shí)，有兩個(gè)力作用于塔，一個(gè)是對塔壁的水平推力，一個(gè)是對塔底的垂直壓力。 7．價(jià)格低廉，來源容易。 3．操作彈性大，操作性能穩(wěn)定，能適應(yīng)操作條件的變化。應(yīng)特別注意第一段催化劑層的篦子板 ,因其操作溫度達(dá) 600℃ ,普通鋼材在高溫下的強(qiáng)度顯著減弱 ,使用一段時(shí)間后 ,會引起中部下陷 ,嚴(yán)重時(shí)將產(chǎn)生篦子板塌陷。但應(yīng)注意兩點(diǎn) :一是流速增加后 ,催化劑層的加高 ,阻力也按比例增加。攪拌器由減速機(jī)直接驅(qū)動。帶攪拌器的熔硫槽 具有較強(qiáng)的湍流擴(kuò)散能力和對流循環(huán)作用 ,故而傳熱效果較好 ,所以又稱之為快 速熔硫槽 ,多在大中型裝置中使用。經(jīng)初步凈化的液體硫磺流向下一道工序 ,在澄清槽和 精硫槽中進(jìn)一步處理 ,成為純凈的液硫。為強(qiáng)化硫磺與空氣混合均勻，爐內(nèi)設(shè)置多道擋板，在頂部設(shè)置了兩個(gè)切向進(jìn)氣口，并在擋墻之間設(shè)置了二次進(jìn)風(fēng)，一是 補(bǔ)充空氣，二是調(diào)節(jié)爐內(nèi)溫度，不至使硫升華。 焚硫爐的設(shè)計(jì) 焚硫爐是硫磺制酸的關(guān)鍵設(shè)備，焚硫爐運(yùn)行時(shí)要保證液硫的霧化效果 ,即采用高 質(zhì)量的液硫霧化裝置；同時(shí)也要保證空氣與霧化的硫磺充分混合 ,以使液硫在爐中充分燃燒。水管、火管鍋爐各有千秋，大型硫磺制酸裝置多選擇臥式火管鍋爐 ,由鍋殼、氣泡、進(jìn)出口煙道和管系四部分組成。目前一些大型硫磺制酸裝置采用強(qiáng)制循環(huán)水管鍋爐，運(yùn)行情況較好。 ⑵ . 采用脹 — 焊并用工藝，防止管口松弛和焊口疲勞開裂。 ⑷ . 制造、安裝工作量小 ， 占地面積小。 貴州大學(xué)畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 21 頁 ⑵ . 開車升溫、升壓快 ,縮短了低溫狀態(tài)下管束與冷凝酸接觸的時(shí)間 ； 停車時(shí)管外汽 — 水混合物很快便將管內(nèi)壁烘干 ， 有效防止了受熱面的低溫腐蝕。 開、停車時(shí)受熱面易附著冷凝酸 ， 且結(jié)構(gòu)復(fù)雜 ， 難免存在氣體滯留區(qū) ， 導(dǎo)致受熱面酸冷凝腐蝕 ； 爐墻密封性差 ， 氣體易外泄 ； 受熱面一旦泄漏 ， 易造成鍋爐自身及后續(xù)設(shè)備的腐蝕 ； 制造、安裝工作量大。硫磺制酸裝置蘊(yùn)藏著大量的廢熱 ， 如能加以回收利用 ,經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)可觀。過濾前將一定量的助濾劑投入到助濾槽熔融液硫中，在攪拌器作用下使其和液硫均勻混合，經(jīng)助濾泵送至液硫過濾器。加壓葉式液硫過濾機(jī)單臺過濾能力大，濾餅卸排容易，操作簡單，過濾效果好 .目前我國已有廠家生產(chǎn)同類型液硫過濾機(jī)，應(yīng)推廣使用，替代液硫重力沉降槽。干燥塔的顯熱由空氣帶出，經(jīng)主鼓風(fēng)機(jī)的壓縮，使空氣溫度由 60℃升高到 100℃以上，生產(chǎn)上充分利用這部分的熱量，將其送至焚硫爐以多產(chǎn)蒸汽，提高了熱能回收率。 空氣風(fēng)機(jī)置于干燥塔前，雖沒有充分利用氣體壓縮升溫的熱量，但完全避免了風(fēng)機(jī)的腐蝕。 空氣鼓風(fēng)機(jī)位置在干燥塔前或后的流程論證 【 8】 主風(fēng)機(jī)位置布置有兩種 :一是在干燥塔上游 ,好處是受腐蝕小 ,便于選擇國產(chǎn)空氣鼓風(fēng)機(jī)；二是在干燥塔下游 ,風(fēng)機(jī)進(jìn)口為負(fù)壓 ,去掉水分后實(shí)際狀態(tài)氣量將增加 4%5%,且風(fēng)機(jī)需耐硫酸腐蝕 ,價(jià)格較高 ,其好處是干燥氣體經(jīng)風(fēng)機(jī)加壓升溫后 ,進(jìn)入焚硫爐回收了風(fēng)機(jī)壓縮氣體產(chǎn)生的熱量 ,多產(chǎn)中壓過熱蒸汽。與“ 3+1”四段轉(zhuǎn)化相比，“ 3+2”五段轉(zhuǎn)化工藝可在含 SO2濃度較高的原料氣下獲得同樣高的最終轉(zhuǎn)化率。 目前我國催化劑價(jià)格相比具有很大的優(yōu)勢，就一次性投資來說其價(jià)格對比如下： 表 國產(chǎn)釩催化劑的價(jià)格優(yōu)勢 項(xiàng)目名稱 SO2轉(zhuǎn)化用釩催化劑 國產(chǎn) 進(jìn)口 催化劑單位（人民幣計(jì)）米 3 催化劑裝填量 /米 3 催化劑一次投資 (人民幣計(jì) )/元 13000 92 1196000 29000 72 2088000 1. 根據(jù)新的國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 ，硫酸裝置排放的尾氣中 SO2濃度必須低于960 mg／ m。 “ 3+2”五段轉(zhuǎn)化為了控制轉(zhuǎn)化器五段的進(jìn)口轉(zhuǎn)化氣溫度，需要增加四段出口轉(zhuǎn)化氣的換熱設(shè)備，或者采用冷激式轉(zhuǎn)化流程。轉(zhuǎn)化反應(yīng)的速度決定了爐氣在反應(yīng)中需要的接觸時(shí)間，也就決定了催化劑的用量。最終轉(zhuǎn)化率相等的硫磺制酸裝置中，采用這兩種轉(zhuǎn)化工藝在貴州大學(xué)畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 17 頁 設(shè)計(jì)上主要有以下不同 : 1. 催化劑填量不同， SO2 氧化為 SO3的化學(xué)反應(yīng)是可逆放熱反應(yīng)，只有在低溫下平衡轉(zhuǎn)化率高，由于反應(yīng)活化能 高，因此工業(yè)上需要用催化劑使反應(yīng)在不太高的溫度下進(jìn)行的足夠快。 4. 設(shè)備阻力要小 ,并能使氣體分布均勻 ,以減少動力消耗。本世紀(jì)初轉(zhuǎn)化器能力僅有 15t/d,一套硫酸系列需數(shù)臺轉(zhuǎn)化器并聯(lián)操作 ,操作麻煩不好管理 ,耗用材料多 ,占地面積大。 轉(zhuǎn)化流程的選擇論證 【 7】 自從 20世紀(jì) 60 年代來硫酸生產(chǎn)中 SO2轉(zhuǎn)化工藝最大的進(jìn)步是采用了了兩次轉(zhuǎn)化、兩次吸收的工藝，即兩轉(zhuǎn)兩吸。由于干燥的是空氣 , 干燥酸最好用 98% 酸。而對于中小型硫酸裝置 (小于160 kt/ a) 而言 ,此流程可節(jié)省投資 ,操作簡便 ,降低操作費(fèi)用。且由于一次轉(zhuǎn)化后爐氣中 SO2的含量仍較大 ,它在一吸塔內(nèi)吸收時(shí)溶解到酸里流入酸循環(huán)槽中 ,溶解在酸中的 SO2 一部分由一吸塔酸循環(huán)泵送到一吸塔 ,經(jīng)解析后進(jìn)入二次轉(zhuǎn)化 ,一部分由二吸塔酸循環(huán)泵送到二吸塔中經(jīng)解析后排入大氣 ,因此造成了尾氣中 SO2含量超標(biāo) ,造成對周圍環(huán)境的污染及硫資源的浪費(fèi)。第一吸收塔酸循環(huán)泵輸送的循環(huán)酸溫度較高 ,這樣就對酸泵的耐腐蝕性能提出了較高的要求 ,就國內(nèi)目前制造酸泵的材料而言 ,尚不能滿足要求。 S107 催化劑的主要物理化學(xué)性質(zhì)見下表： 表 S107 催化劑主要物理化學(xué)性質(zhì)表 顆粒尺寸 (mm) ? 5 (10～ 15) 圓柱形 堆積密度 Kg/L 機(jī)械強(qiáng)度 2Kgf/cm 15 起燃溫度 （℃） 360 ~370 正常使用溫度（℃） 480～ 580 最高耐熱溫度（℃） 600 反應(yīng)速率常數(shù)可以直接使用以下計(jì)算公式： )273900012(1 ??? tek 而轉(zhuǎn)化率小于 60%，溫度低于 460℃時(shí)則用下式： )2 7 32 0 0 0 028(1* ??? tek 重點(diǎn)設(shè)計(jì)工序的生產(chǎn)方法選擇論證 【 5】 干吸流程的選擇論證 【 6】 “兩轉(zhuǎn)兩吸”硫酸生產(chǎn)裝置 ,干燥和吸收系統(tǒng)一般均設(shè)有“塔 — 槽 — 泵 — 酸冷卻器 — 塔”的濃硫酸循環(huán)過程 ,常見的干燥吸收流程有以下四種。 S1012H型和 S1012H（ Y）型催化劑的起燃溫度為 380℃ 390℃，正常使用溫度為 420℃貴州大學(xué)畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 12 頁 630℃，適合作“主燃層”催化劑（中溫釩催化劑）。如凈化指標(biāo)好 ,操作溫度和氣濃控制穩(wěn)定 ,爐氣中 SO2 濃度為 7%時(shí)，轉(zhuǎn)化率可達(dá) 97%， 8%時(shí)轉(zhuǎn)化率可達(dá)95%96%。也有做成環(huán)形，片狀或圓形 。 釩催化劑 : 釩催化劑是以 V2O5 作