【正文】 轉(zhuǎn)化器一段出來(lái)約590℃的爐氣經(jīng)過(guò)高溫過(guò)熱器換熱，℃后進(jìn)入轉(zhuǎn)化器二段觸媒層繼續(xù)進(jìn)行二氧化硫的催化氧化反應(yīng)；出轉(zhuǎn)化器二段的溫度為529. 2℃的氣體進(jìn)入第一換熱器后與來(lái)自一吸塔并經(jīng)過(guò)第Ⅱ換熱器（冷換熱器）預(yù)熱氣體換熱，℃后與進(jìn)入轉(zhuǎn)化器的三段觸媒層反應(yīng)。 二轉(zhuǎn)物料衡算表四段進(jìn)口四段出口五段進(jìn)口五段出口SO2SO3O2N2合計(jì) 各段觸媒用量的計(jì)算1. 接觸時(shí)間τ的計(jì)算:⑴ 首先根據(jù)絕熱操作線方程分別求出各絕熱線上轉(zhuǎn)化率對(duì)應(yīng)的溫度；⑵ 根據(jù)溫度求出相應(yīng)的反應(yīng)速率常數(shù)和平衡常數(shù)Kp。第三段進(jìn)口壓力,℃,=℃得出反應(yīng)過(guò)程中溫度和反應(yīng)率的關(guān)系如下表： 三段反應(yīng)溫度和反應(yīng)率關(guān)系表XT(K)XT(K)XT(K)同理也可計(jì)算出第三段相同的反應(yīng)速率下其他溫度的 利用表中數(shù)據(jù)分別做—T圖，如圖十四至圖二十四所示。又 其中：則第三段出口SO2含量：第三段出口O2含量：第三段出口SO3含量：第三段出口N2含量：在500℃下，第三段出口SO2 SO3 O2 N2的Cpm分別為：(kcal/kmol.℃) kcal/kmol.℃) (kcal/kmol.℃)(kcal/kmol.℃) (kcal/kmol.℃)℃ 轉(zhuǎn)化率的分配總轉(zhuǎn)化率 x=% 一轉(zhuǎn) x1=% 二轉(zhuǎn) x2=% 吸收率 % 各段轉(zhuǎn)化率的分配：目標(biāo)函數(shù)：具有極小值的必要條件如下： 第一類(lèi)條件式確定了各段之間間接換熱過(guò)程，意義是上一段催化劑床出口處的表明，第i段出口轉(zhuǎn)化率等于第i+1段進(jìn)口轉(zhuǎn)化率。32=Q1 = ()K=Q2 = =單斜晶硫:Q3=()=Q4==單斜晶硫: Q5=()= =硫磺中水分所消耗熱量： 水 量: 大氣溫度: ℃ 則 ℃加熱到100℃的顯熱:Q1=() =水的比熱為: (kgs)，填料高度為:4. 操作氣速的校核: 取瓷矩鞍填料則 ，公稱(chēng)尺寸=25mm ，A= 酸溫度：則， m/s2 帶入計(jì)算得：空氣帶入熱:℃進(jìn)口干空氣量: 帶入水量: Kg/h,干空氣 ：℃則 O2：kcal/(kmol%247。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(duì)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。7．價(jià)格低廉，來(lái)源容易。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(huì)引起中部下陷,嚴(yán)重時(shí)將產(chǎn)生篦子板塌陷。攪拌器由減速機(jī)直接驅(qū)動(dòng)。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。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。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。⑷. 制造、安裝工作量小，占地面積小。開(kāi)、停車(chē)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。過(guò)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(guò)濾器。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(guó)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(guò)熱蒸汽。目前我國(guó)催化劑價(jià)格相比具有很大的優(yōu)勢(shì)，就一次性投資來(lái)說(shuō)其價(jià)格對(duì)比如下： 國(guó)產(chǎn)釩催化劑的價(jià)格優(yōu)勢(shì)項(xiàng)目名稱(chēng)SO2轉(zhuǎn)化用釩催化劑國(guó)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13000921196000290007220880001. 根據(jù)新的國(guó)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。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。4. 設(shè)備阻力要小,并能使氣體分布均勻,以減少動(dòng)力消耗。 轉(zhuǎn)化流程的選擇論證【7】自從20世紀(jì)60年代來(lái)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。而對(duì)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(jiǎn)便,降低操作費(fèi)用。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(duì)酸泵的耐腐蝕性能提出了較高的要求,就國(guó)內(nèi)目前制造酸泵的材料而言,尚不能滿足要求。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）。也有做成環(huán)形，片狀或圓形。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。也就增加了催化劑層的的阻力。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：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(dòng)力學(xué)導(dǎo)出的。工作制度：為五班三倒制。生產(chǎn)成本的降低有利于企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益；、凈化工段，只有熔硫、焚化、轉(zhuǎn)化、干吸、成品工段，原料的加工也比硫鐵礦制酸裝置簡(jiǎn)單，因此工藝流程短，物料處理量少，設(shè)備少，建設(shè)工期短。有的可以達(dá)到或超過(guò)燃爆濃度(常溫下為%,但液硫貯槽溫度132℃下為%)。與完全沒(méi)有水分時(shí)比較,每含1%水分,熔硫蒸汽的理論消耗量(指完全沒(méi)有熱損失時(shí))%。原煤地質(zhì)儲(chǔ)量255億噸，素 以“渭北黑腰帶”聞名全國(guó)；鉬礦已探明儲(chǔ)量150萬(wàn)金屬?lài)?，居全?guó)第二位， 萬(wàn)噸，約占全國(guó)產(chǎn)量一半，是亞洲最大的鉬精粉生產(chǎn)基地；黃金儲(chǔ)量豐厚，產(chǎn)量占全省一半 以上，居全國(guó)第三；，年產(chǎn)水泥270萬(wàn)噸；分 布在9縣(市、區(qū))的地?zé)崴歪t(yī)飲兼用礦泉水源多量大，其中大荔礦泉水日出水6萬(wàn)噸，富含 多種人體所需元素，被譽(yù)為“中國(guó)之最”。52′之間，地處陜西省東部、隴海鐵路沿線，東瀕黃河，西臨西安，南倚秦嶺，北接延安，渭水橫貫其中，是八百里秦川最寬闊的地帶；是中華民族發(fā)祥地之一。因此硫磺制硫酸擁有很好的的工業(yè)使用前景。對(duì)于中國(guó)的硫酸工業(yè)來(lái)說(shuō), 21 世紀(jì)是一個(gè)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。，%。 。硫酸也是十分重要的化工基礎(chǔ)原料，被人稱(chēng)為化工之母，衡量一個(gè)國(guó)家或者一個(gè)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)是否發(fā)達(dá)，首先就看這個(gè)地區(qū)的硫酸產(chǎn)量。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。我國(guó)硫酸產(chǎn)量不足需，每年須進(jìn)口硫酸與硫磺來(lái)滿足日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求40%左右。未來(lái)的5至10 年間，我國(guó)的回收硫磺預(yù)計(jì)可達(dá)到100150 萬(wàn)噸，扣除工業(yè)用硫磺3040 萬(wàn)噸，還有100萬(wàn)噸以上的硫磺可用于硫酸生產(chǎn)。我國(guó)由于硫磺資源缺乏,一直以硫鐵礦為主要原料。而2002 年全國(guó)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 %。是半導(dǎo)體工業(yè)用量最大的化學(xué)品。與水混合反應(yīng)激烈，放出大量熱。密度(液態(tài))。沸點(diǎn)(330177。用水稀釋時(shí)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。一般和過(guò)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。預(yù)計(jì)至2005 年、2010 年硫磺制酸產(chǎn)量將占當(dāng)年總產(chǎn)量的41. 4 %、%。近十年來(lái)由于國(guó)際市場(chǎng)硫磺供應(yīng)充足,同時(shí)我國(guó)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。預(yù)計(jì)2010年我國(guó)進(jìn)口硫磺總量將達(dá)到800萬(wàn)噸，屆時(shí)硫磺制酸產(chǎn)量將占我國(guó)硫酸總產(chǎn)量的30 %。出口量相對(duì)較小，2007年15月份，%，僅是去年同期的1/2。硫酸最大消費(fèi)者是化肥工業(yè)，用以制造磷酸、過(guò)磷酸鈣和硫酸銨。我國(guó)的硫酸工業(yè)開(kāi)始于19世紀(jì)，19世紀(jì)70年代以前，我們過(guò)的硫酸基本依靠進(jìn)口，用黃金交換。%，增加18%；%；%%雖然國(guó)內(nèi)產(chǎn)量增加很快，但還是無(wú)法完全滿足需求。預(yù)計(jì)2005年硫酸產(chǎn)量可超過(guò)4400萬(wàn)噸，%；其中硫磺制酸2000萬(wàn)噸，%；冶煉煙氣制酸900萬(wàn)噸，%；%；其他制酸55萬(wàn)噸，與去年基本持平。 資源的全球化配置、國(guó)外資金與技術(shù)的全面介入, 必將打破中國(guó)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(gè)新的臺(tái)階。 建廠位置的選擇 廠址選在陜西省渭南市臨渭區(qū)平陽(yáng)鎮(zhèn)，如圖所示 廠址廠址選在陜西省渭南市臨渭區(qū)平陽(yáng)鎮(zhèn)。地理位置優(yōu)越，地勢(shì)以渭河為軸線，形成南北兩山、兩塬和中部平川五大地貌類(lèi)型區(qū)。資源優(yōu)勢(shì)蘊(yùn)藏著巨大的開(kāi)發(fā)潛能，為發(fā)展經(jīng)濟(jì)提 供了雄厚的物質(zhì)基礎(chǔ)。%～%%以上,熔硫時(shí)則劇烈起跑,影響正常操作。但回收硫中,烴類(lèi)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(lèi)達(dá)到平衡。其基建投資約為硫鐵礦裝置的50%。 第二章 工藝部分 重點(diǎn)設(shè)計(jì)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)。當(dāng)催化劑顆粒較大時(shí)，內(nèi)擴(kuò)散影響不能忽略，此時(shí)宏觀動(dòng)力學(xué)模型很復(fù)雜，需要用催化劑表面利用率作修正。SO2最適宜濃度和催化劑層的阻力有很大的關(guān)系。但價(jià)格昂貴，加大了成本，且易中毒?；钚愿?，熱穩(wěn)定性好，有較高的機(jī)械強(qiáng)度高，且價(jià)格便宜易獲得。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(huì)有所提高。而且投資費(fèi)用較高。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(guò)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(yáng)量酸泵等設(shè)備制作困難的矛盾。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。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(jiǎn)單，使用壽命要長(zhǎng)，投資要少。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。(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，％ 以上。兩種方式實(shí)際上都有采用。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(guò)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。當(dāng)助濾槽的液硫變的澄清時(shí)，助濾作業(yè)完畢，切換為正常生產(chǎn)過(guò)濾液硫?！? 防護(hù)措施：高溫水管廢熱鍋爐的蒸汽設(shè)計(jì)壓力應(yīng)在2145 MPa 以上，開(kāi)車(chē)時(shí)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(chē)時(shí)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?！? 缺點(diǎn)：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。火管鍋爐具有煙氣密封性好、操作彈性大、檢修方便、設(shè)計(jì)制造容易等優(yōu)點(diǎn)。目前國(guó)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。熔硫槽分帶攪拌器和不帶攪拌器兩種形式。攪拌漿周?chē)卜哦嘟M蒸汽加熱盤(pán)管,以提供熔硫所需熱量,同時(shí)起導(dǎo)流筒和擋板的作用,以減少渦流,強(qiáng)化傳熱。故應(yīng)采用第一種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化器。 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。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。%= t/h每噸酸消耗的原料硫磺的消耗定額:247。℃)N2 ： kcal/(kmol℃)℃加熱到100℃的顯熱:Q1=() =水蒸發(fā)的潛熱:Q2=539=總熱量:=Q1+Q2=+==()6%=(+)= 焚 硫1. 爐氣量 SO2量： 耗氧量: 氧的剩余量: 爐氣組成 (干基)見(jiàn)下表：表 爐氣組成統(tǒng)計(jì)表組分SO2SO3O2N2合計(jì)Nm3/h%1002. 進(jìn)口量 干燥空氣 : 其中， 3. 焚硫爐選用日本三井公司制造的臥式焚硫爐，其容積熱強(qiáng)度q取為160000kcal/().時(shí). kcal/h式中：G—液硫的消耗量，kg/h,△H—硫磺燃燒熱，2217kcal/kg