【正文】 % ℃下。%= t/h每噸酸消耗的原料硫磺的消耗定額:247。生產(chǎn)能力: 200kt/a (98%H2SO4)年工作日: 324天 小時產(chǎn)量： 轉(zhuǎn)化率： x=x1+(1x1)x2其中：xx2—分別表示第一、第二轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)化率；x—總轉(zhuǎn)化率。2. 廢水處理硫酸生產(chǎn)中排出大量污水和污酸,其量與爐氣凈化流程有關(guān),酸洗法流程排出含酸污水較少,而水洗法流程污水排放量則很大,每生產(chǎn)1t硫酸要排出1015t污水,污水中除含有硫酸外,還含有砷220mg/L,含氟10100mg/L,以及鐵,硒,礦塵等。而塔體有瓷磚、石棉板、碳鋼板外殼組成，如果防腐蝕處理不好，會引起磚縫開裂而滲酸，對于條梁支撐結(jié)構(gòu)，塔所承受的力只是對塔底的壓力，只要施工嚴(yán)格要求，塔底不會因受壓開裂而滲酸。 填料的支撐形式 塔內(nèi)用于承重填料層的形式有條拱、球拱和橋拱等多種。4．抗污，抗堵的性能好。故應(yīng)采用第一種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化器。二是要有足夠的高度,如果采用大環(huán)狀釩催化劑時,由于容積增加,也相當(dāng)于增加催化劑層的高度。攪拌漿周圍安放多組蒸汽加熱盤管,以提供熔硫所需熱量,同時起導(dǎo)流筒和擋板的作用,以減少渦流,強(qiáng)化傳熱。 快速熔硫槽一般由槽體、加熱盤管組合攪拌裝置三部分組成。熔硫槽分帶攪拌器和不帶攪拌器兩種形式。 熔硫槽的設(shè)計 在硫磺制酸過程中,固體硫磺需經(jīng)加熱熔化,變成液體后才能以霧化的方式與氧發(fā)生反應(yīng)。目前國內(nèi)焚硫爐主要有兩種形式:一是使用最多的圓桶型臥式焚硫爐,爐頭每只磺槍分別配有空氣旋硫裝置；二是一次擴(kuò)大型臥式焚硫爐,爐頭設(shè)有大蝸型旋硫裝置,旋硫裝置中間放置數(shù)根磺槍。為避免高溫?zé)煹罋庵苯記_刷鍋殼的前管板,在前管板表面澆筑了耐高溫的耐火保護(hù)層,并在煙道氣管進(jìn)口處安裝了耐高溫保護(hù)套管,該保護(hù)套管材質(zhì)為剛玉?；鸸苠仩t具有煙氣密封性好、操作彈性大、檢修方便、設(shè)計制造容易等優(yōu)點。⑶. 殼程通過上升管和下降管與上部大容積汽包連接形成自然循環(huán)回路，使受熱面任何時候都沉浸在水中；提高給水系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的可靠性，切實做好突然斷水和斷電的防護(hù)工作?！? 缺點：高溫火管鍋爐前管板熱應(yīng)力較大，材料易疲勞產(chǎn)生裂紋。如果在開、停車過程中再采取串汽、燃油置換等措施,效果將更佳?！? 防護(hù)措施：高溫水管廢熱鍋爐的蒸汽設(shè)計壓力應(yīng)在2145 MPa 以上，開車時應(yīng)采用串汽的方法將蒸汽壓力保持在2145～310 MPa 再接通爐氣，停車時應(yīng)將爐氣置換完畢再降低蒸汽壓力，這樣可有效地防止低溫腐蝕。在市場經(jīng)濟(jì)競爭日趨激烈的今天，廢熱利用將是提高硫酸產(chǎn)品競爭力的重要途徑。當(dāng)助濾槽的液硫變的澄清時，助濾作業(yè)完畢，切換為正常生產(chǎn)過濾液硫。 傳統(tǒng)的設(shè)計是采用澄清槽，澄清時間為72小時以上，為此澄清槽要占用交大的面積，使之沉下9099%的灰分。主鼓風(fēng)機(jī)設(shè)置在干燥塔后，空氣中所夾帶的酸霧可通過干燥塔塔頂?shù)某F器除去，足以保證一般的鋼制風(fēng)機(jī)不受腐蝕。空氣鼓風(fēng)機(jī)用蒸汽透平驅(qū)動，蒸汽透平裝置將蒸汽送入工廠的低壓蒸汽管網(wǎng)，提高能源的利用率。兩種方式實際上都有采用。在原料氣中SO2濃度相同的條件下，“3+2”流程對達(dá)到要求的最終轉(zhuǎn)化率更有保障。(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，％ 以上。目前國內(nèi)外硫磺制酸裝置大多在轉(zhuǎn)化器的四段出口設(shè)置中溫蒸汽過熱器，用中壓蒸汽與四段出口的轉(zhuǎn)化氣進(jìn)行換熱，大大降低了進(jìn)五段的轉(zhuǎn)化氣溫度，也充分利用了轉(zhuǎn)化氣的余熱。轉(zhuǎn)化反應(yīng)分段越多，其反應(yīng)溫度就越接近最佳溫度，催化劑的用量在理論上也就越少。對于一定組分的原料氣在某一催化劑下反應(yīng)，為達(dá)到一定的SO2轉(zhuǎn)化率，其反應(yīng)速率有一個極大植，所對應(yīng)的反應(yīng)溫度為最佳溫度。5. 設(shè)備結(jié)構(gòu)應(yīng)便于制造、安裝、檢修和操作，要力求簡單，使用壽命要長，投資要少。氣體分布不勻,轉(zhuǎn)化率低。該工藝的關(guān)鍵是保持轉(zhuǎn)化工序的熱量平衡，使轉(zhuǎn)化反應(yīng)維持在某一理想的溫度下進(jìn)行。中小型硫磺制酸裝置應(yīng)采用“3 塔1 槽”(混酸槽裝有開孔隔板) ；大型硫磺制酸裝置應(yīng)采用干燥、第2 吸混酸槽合一, 1 吸單獨設(shè)混酸槽的干吸流程, 這樣簡化了管道, 減少了投資,開車和正常操作更加容易, 也有利于低溫廢熱的利用。4. 采用流程三的干吸流程（）,可改變流程一的復(fù)雜和繁瑣,避免了流程二吸收過程中酸里溶解的SO2 在二吸塔解吸而污染大氣,解決了流程四中大揚量酸泵等設(shè)備制作困難的矛盾。3．流程四雖然其流程簡單、設(shè)備數(shù)量少、控制點少,但對于大、中型硫酸裝置而言,由于三塔合一槽,合用一臺酸循環(huán)泵,所以酸泵的揚量大,而目前國內(nèi)大揚量酸泵和酸冷卻器的設(shè)計及制造尚無業(yè)績。而且投資費用較高。流程一：三塔三槽三泵流程： 三塔三槽三泵流程示意流程二：三塔兩槽三泵干燥吸收各自獨立流程：該流程沿用礦制酸和冶煉煙氣制酸的干燥和吸收工藝,按循環(huán)槽數(shù)量可分為”三塔三槽””三塔兩槽””三塔三槽”工藝流程系指干燥塔、一吸塔、二吸塔分別具有各自獨立的循環(huán)酸系統(tǒng)繁榮流程。在二次轉(zhuǎn)化流程中如果使用低溫釩催化劑，可使第一段催化劑層和第四段催化劑層的進(jìn)氣溫度降低15℃20℃，最終轉(zhuǎn)化率也會有所提高。設(shè)計采用的最終轉(zhuǎn)化率，對于一次性轉(zhuǎn)化的小型廠一般取96%，中型廠可用四或五段，用五段時一般用爐氣冷激或空氣冷激調(diào)節(jié)進(jìn)入催化劑層的溫度?；钚愿?，熱穩(wěn)定性好，有較高的機(jī)械強(qiáng)度高，且價格便宜易獲得。以硅膠，硅藻土，硅酸鋁等用作載體的多組分催化劑。但價格昂貴，加大了成本，且易中毒。國際上對SO2在釩催化劑上氧化反應(yīng)動力學(xué)進(jìn)行過系統(tǒng)研究，由于催化劑的結(jié)構(gòu)、特性以及實驗條件不同，所得到的動力學(xué)方程也不相同，至今比較認(rèn)可的是波列斯科夫方程。SO2最適宜濃度和催化劑層的阻力有很大的關(guān)系。硫酸廠系統(tǒng)的阻力的70%集中在轉(zhuǎn)化器的催化劑層。當(dāng)催化劑顆粒較大時，內(nèi)擴(kuò)散影響不能忽略，此時宏觀動力學(xué)模型很復(fù)雜，需要用催化劑表面利用率作修正。平衡轉(zhuǎn)化率在某一溫度下反映了該化學(xué)反應(yīng)可以進(jìn)行的程度。 第二章 工藝部分 重點設(shè)計工序的生產(chǎn)基本原理【4】二氧化硫氧化為三氧化硫的反應(yīng)為： 此反應(yīng)是體積縮小、放熱、可逆反應(yīng)。也降低了裝置的管理費用。隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展和市場經(jīng)濟(jì)的變化，硫磺制酸體現(xiàn)了越來越多的優(yōu)點：，國內(nèi)硫鐵礦到廠價格為200 220元/噸（折35%S）。在138℃以下,烴類與硫的反應(yīng)速度很慢,生成的H2S能溶解于液態(tài)硫中。但酸度過高則嚴(yán)重腐蝕熔硫設(shè)備。水分含量增高,則酸度增加,貽患無窮。2. 水分硫磺中的水分在熔硫和液硫澄清過程中基本上全部被蒸發(fā)掉。 硫磺中雜質(zhì)對制酸工藝的影響【2】硫磺中的雜質(zhì)主要有灰分、水分、酸度和硫化氫等,它們對制酸工藝的影響分述如下:1. 灰分硫磺,特別是回收硫,在產(chǎn)出時灰分含量是比較少的。21世紀(jì)是綠色的世紀(jì)，實施的是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，企業(yè)的命運與環(huán)境的關(guān)系比以往任何時候都更為緊密。 資源的全球化配置、國外資金與技術(shù)的全面介入, 必將打破中國硫酸工業(yè)的原有格局, 我們的技術(shù)水平、生產(chǎn)管理水平也將因此而躍上一個新的臺階。目前，西北歐的硫酸企業(yè)出售硫酸廢熱能源獲得的利潤，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了銷售硫酸獲得的利潤。預(yù)計2005年硫酸產(chǎn)量可超過4400萬噸，%；其中硫磺制酸2000萬噸，%；冶煉煙氣制酸900萬噸，%；%；其他制酸55萬噸，與去年基本持平。部分硫磺制酸裝置改回硫鐵礦制酸，%，%；，%；，%；。%，增加18%；%；%%雖然國內(nèi)產(chǎn)量增加很快，但還是無法完全滿足需求。我國的硫磺資源較少，年產(chǎn)量常年維持在30萬噸，根據(jù)有關(guān)部門預(yù)測我們過未來的1015年內(nèi)，為滿足對油品的需求，原油進(jìn)口量將達(dá)到一億噸。我國的硫酸工業(yè)開始于19世紀(jì)，19世紀(jì)70年代以前，我們過的硫酸基本依靠進(jìn)口，用黃金交換。硫酸是硝化工序不可缺少的脫水劑。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。硫酸常常被列為國家主要化工產(chǎn)品之一，人們往往用硫酸的年產(chǎn)量來衡量一個國家的化工生產(chǎn)能力。出口量相對較小，2007年15月份，%，僅是去年同期的1/2。自2003年以來，我國硫酸產(chǎn)能與產(chǎn)量已成為世界最大硫酸生產(chǎn)國和消費國2006年我國硫酸產(chǎn)量4430萬噸，與2000年硫酸產(chǎn)量2350萬噸相比，產(chǎn)量幾乎翻了一番,是全球硫酸總產(chǎn)量的25%，并成為全球硫酸市場最為活躍貿(mào)易量大的國家之一，也是硫酸進(jìn)口量較大的國家之一。預(yù)計2010年我國進(jìn)口硫磺總量將達(dá)到800萬噸，屆時硫磺制酸產(chǎn)量將占我國硫酸總產(chǎn)量的30 %。由于硫酸需求量和生產(chǎn)量都比較大,而硫酸生產(chǎn)過程處于高溫和強(qiáng)腐蝕介質(zhì)中,排放的氣體中存在污染環(huán)境的有害成分,因而現(xiàn)代的硫酸生產(chǎn)技術(shù)被工程界、科技界廣泛關(guān)注,并發(fā)展到比較高的水平。近十年來由于國際市場硫磺供應(yīng)充足,同時我國石油、天然氣回收硫數(shù)量也在不斷增加,硫磺制酸有了快速發(fā)展。采用國產(chǎn)化技術(shù)建設(shè)硫酸裝置一直是我國硫酸工業(yè)的主體。預(yù)計至2005 年、2010 年硫磺制酸產(chǎn)量將占當(dāng)年總產(chǎn)量的41. 4 %、%。用作鉛酸蓄電池中的電解液和電鍍等。一般和過氧化氫一起用于除去晶體上已完成屏蔽作用的光刻膠，或作腐蝕劑。也可用作搪瓷、金屬的酸洗劑，有機(jī)合成的磺化劑和脫水劑，以及用于金屬冶煉，石油精制和電子工業(yè)等。用水稀釋時應(yīng)在不斷攪拌下將硫酸緩緩注入水中，切勿將水注入酸中造成濺酸傷人。能與許多金屬、金屬氧化物或其他酸的鹽類反應(yīng)生成硫酸鹽。沸點(330177。目錄 設(shè)計規(guī)模 設(shè)計規(guī)模:20萬噸/年 產(chǎn)品及規(guī)格:原料: 硫磺 規(guī)格: 含水:% 灰分:%產(chǎn)品：98%的濃硫酸規(guī)格：產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行中華人民共和國工業(yè)硫酸標(biāo)準(zhǔn)（GB / T 5342002）一等品規(guī)格，硫酸質(zhì)量符合下表要求。密度(液態(tài))。一種活潑的二元無機(jī)強(qiáng)酸。與水混合反應(yīng)激烈，放出大量熱。主要用于生產(chǎn)磷酸，磷肥，各種硫酸鹽，二氧化鈦(硫酸法)，洗滌劑，染料，藥物，合成纖維等。是半導(dǎo)體工業(yè)用量最大的化學(xué)品。也可用蒸餾法、吹出法對工業(yè)硫酸提純制得。而2002 年全國硫酸總產(chǎn)量30 510. 93 kt ,硫磺制酸產(chǎn)量已占總產(chǎn)量的36. 4 %。特別是20 世紀(jì)80年代以來,加強(qiáng)與國外技術(shù)交流和國際合作,引進(jìn)部分工藝技術(shù)和先進(jìn)設(shè)備,通過消化和吸收國外先進(jìn)技術(shù),開發(fā)了許多新設(shè)備、新材料,使我國的硫酸生產(chǎn)技術(shù)水平有了很大的提高,逐步縮小了與世界先進(jìn)水平的差距。我國由于硫磺資源缺乏,一直以硫鐵礦為主要原料。適度發(fā)展硫磺制酸,使硫酸生產(chǎn)原料多元化,已成為我國硫酸工業(yè)發(fā)展的策略之一。未來的5至10 年間，我國的回收硫磺預(yù)計可達(dá)到100150 萬噸，扣除工業(yè)用硫磺3040 萬噸，還有100萬噸以上的硫磺可用于硫酸生產(chǎn)。進(jìn)入本世紀(jì),我國硫酸工業(yè)增長勢頭加快，%。我國硫酸產(chǎn)量不足需，每年須進(jìn)口硫酸與硫磺來滿足日益增長的市場需求40%左右。 硫酸在國民經(jīng)濟(jì)中的重要性 硫酸是化學(xué)工業(yè)的重要產(chǎn)品，又是許多工業(yè)生產(chǎn)的重要原料。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。在有色冶金工業(yè)中，需用硫酸配制電解液。硫酸也是十分重要的化工基礎(chǔ)原料，被人稱為化工之母，衡量一個國家或者一個地區(qū)的經(jīng)濟(jì)是否發(fā)達(dá)，首先就看這個地區(qū)的硫酸產(chǎn)量。2006年全國也將關(guān)閉四萬噸以下的硫鐵礦制酸，硫磺制酸法受到制酸界的廣泛關(guān)注。 。由于硫磺進(jìn)口價位一直居高不下。，%。對國內(nèi)硫酸企業(yè)來說和國際市場完全平等的接軌將意味著硫酸價格的進(jìn)一步下降。對于中國的硫酸工業(yè)來說, 21 世紀(jì)是一個全新的發(fā)展階段, 加入WTO 所產(chǎn)生的影響是巨大而深遠(yuǎn)的。 環(huán)保達(dá)標(biāo)成為企業(yè)生存的首要條件。因此硫磺制硫酸擁有很好的的工業(yè)使用前景。原料硫磺(固態(tài))%。%～%%以上,熔硫時則劇烈起跑,影響正常操作。在熔硫時,它積聚在液硫表面而被分離出來,不會影響焚硫和轉(zhuǎn)化工序操作。但回收硫中,烴類含量少,不會達(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。 硫磺制酸與硫鐵礦制酸的優(yōu)缺點比較【3】目前我國硫酸工業(yè)是硫鐵礦制酸和硫磺制酸為主。其基建投資約為硫鐵礦裝置的50%。由于上述原因，采用硫磺為原料制取硫酸有更大的優(yōu)越性。在400～700℃范圍內(nèi)，其平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系為：由此可見，平衡常數(shù)在一定范圍內(nèi)隨溫度的升高而減小。反應(yīng)是由化學(xué)動力學(xué)控制，可由動力學(xué)模型用一般求極值的方法導(dǎo)出最佳溫度計算公式：其中， Tm –最佳溫度 Te –平衡溫度 R 氣體常數(shù) E1 E2 –正逆反應(yīng)活化能 最佳溫度與平衡溫度關(guān)系式是根據(jù)反應(yīng)動力學(xué)導(dǎo)出的。硫酸產(chǎn)量決定于送風(fēng)機(jī)的能力。也就增加了催化劑層的的阻力。上述過程總反應(yīng)式為: 這四步中，對于釩催化劑來說，氧的吸附最慢，是整個催化氧化過程的控制步驟。鉑催化劑：主要成份為鉑—鍺—鈀三元素合金，活性高，熱穩(wěn)定性好，機(jī)械強(qiáng)度高。釩催化劑: 釩催化劑是以V2O5作為活性成分輔以堿金屬的硫酸鹽作為助催化劑。也有做成環(huán)形，片狀或圓形。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，轉(zhuǎn)化率可達(dá)97%，8%時轉(zhuǎn)化率可達(dá)95%96%。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℃630℃，適合作“主燃層”催化劑（中溫釩催化劑）。S107催化劑的主要物理化學(xué)性質(zhì)見下表： 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算公式： 而轉(zhuǎn)化率小于60%，溫度低于460℃時則用下式： 重點設(shè)計工序的生產(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。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