【正文】 表 32 最適宜溫度與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系 TX /% T/℃ TX /% T/℃ 確定操作線 進(jìn)氣組成： 2SO 占 8%， 2O 占 10%， 2N 占 82% 確定轉(zhuǎn)化器一段進(jìn) 口溫度 380℃ 氣體經(jīng)每層觸媒后溫度升高，計算式是： 00()t t x x?? ? ? 表 33 二氧化硫的濃度與 ? 值的關(guān)系 2SO 濃度， % ? 2SO 濃度， % ? 2SO 濃度， % ? 2 60 6 173 10 278 3 89 7 200 11 303 4 117 8 226 12 328 5 145 9 252 14 378 由表 33 查得，濃度為 8%的 2SO 對應(yīng)的 ? 值為 226。風(fēng)機(jī)選用羅茨風(fēng)機(jī) 化工原材料規(guī)格及用量 進(jìn)入轉(zhuǎn)化器氣體組成： SO2占 8%， O2占 10%， N2占 82%。這里主要介紹一下轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。硫鐵礦制酸是輔助工序最多且最有代表性的化工過程。這項新技術(shù)開始時，著眼于充分利用硫的資源和減少 SO2氣體排放量，保護(hù)環(huán)境。在外部換熱式轉(zhuǎn)化流程中，反應(yīng)過程與換熱過程是分開的。其原料為能夠生產(chǎn)二氧化硫的含硫物質(zhì)，一般含有硫磺、硫化物、硫酸鹽、含硫化氫的 工業(yè)廢氣（包括冶煉煙氣）等。 硝化法（包括鉛室法和塔式法）是借助于氮的氧化物使二氧化硫氧化制成硫酸。在煅燒過程中，綠礬發(fā)生分解，放出二氧化硫和三氧化硫，其中三氧化硫與水蒸氣同時冷凝，便可得到硫酸。發(fā)達(dá)國家早就開始普遍推廣了，由于近期進(jìn)口硫磺比國內(nèi)便宜，利潤空間很大，大多數(shù)國內(nèi)硫酸生產(chǎn)廠家轉(zhuǎn)向用硫磺法生產(chǎn)硫酸。在冶金工業(yè)中，鋼材加工及成品的酸洗要用硫酸 ；電解法精煉銅、鋅、鎘、鎳時，電解液需使用硫酸；某些貴金屬的精煉亦需用硫酸溶去雜質(zhì)的其它金屬。發(fā)煙硫酸是SO3的 H2SO4溶液， SO3與 H2O 的摩爾比 1，以為無色油狀液體，因其暴露與空氣中，逸出的 SO3與空氣中的水分結(jié)合形成白色煙霧，故稱之為發(fā)煙硫酸。 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。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。在 18 世紀(jì) 40 年代以前，這種方法為不少地方所采用。 其中鉛室法在 1746 年開始采用，反應(yīng)是在氣相中進(jìn)行的。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。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)。這種方法的特點是： 終轉(zhuǎn)化率搞； SO2氣體； SO2排放量； 需換熱面積較大； 45KPa。前述的原料加工、焙燒、凈化、吸收、三廢處理，成品酸貯存和計量工序在該過程中均有 [4]。轉(zhuǎn)化系統(tǒng)為一轉(zhuǎn)一吸四段反應(yīng)裝置，因為二氧化硫轉(zhuǎn)化的過程是一個放熱過程，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。本設(shè)計采用的催化劑型號使用溫度為 400580℃，入口 SO2： %[5]。 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 380℃，四段操作線的斜率根據(jù)原理氣里 2SO 的濃度差表得 1/226。 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院課程設(shè)計說明書 9 計算得最適宜溫度與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系列表 32。換熱器考慮到 氣體有一定腐蝕性，故選用列管式換熱器。 二氧化硫氧化反應(yīng)是一個可逆放熱反應(yīng)： 2 2 3cat12 pS O O S O Q?????? ?? 3 1232*p **SOSO OPKPP? 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院課程設(shè)計說明書 6 p ? ? ? 工藝流程說明 現(xiàn)運(yùn)用接觸法一轉(zhuǎn)一吸酸洗封閉流程生產(chǎn)硫酸，其生產(chǎn)工藝大致有六大工序，即：原料預(yù)處理、 SO2 爐氣制取、 SO2 氣體凈化、二氧化硫轉(zhuǎn)化、三氧化硫吸收、“三廢”處理。這樣，在三個基本工序之外，再加上原料的貯存與加工，含二氧化硫氣體的凈化，成品酸的貯存與計量，三廢處理等工序才構(gòu)成一個接觸法硫酸生產(chǎn)的完整系統(tǒng)。 兩次轉(zhuǎn)化、兩次吸收流程： 60 年代以來，轉(zhuǎn)化工藝流程最大的變化就是采用了兩次轉(zhuǎn)化、兩次吸收新流程，簡稱為兩轉(zhuǎn)兩吸。這種方法優(yōu)于塔式法的是成品酸濃度高，質(zhì)量純（不含氮化物），但爐氣的凈化和精制比較復(fù)雜。 接觸法制酸幾乎是世界上硫酸工業(yè)的唯一生產(chǎn)方法。根據(jù)使用催化劑的不同，硫酸的工業(yè)制法可分為硝化法和接觸法。 7H2O)為原料，放在蒸餾釜中煅燒而制得硫酸的方法。為了減少污染，降低生 產(chǎn)成本改用硫磺制硫酸。在石油工業(yè)中，石油精煉需要使用大量硫酸作為洗滌劑，以除去石油產(chǎn)品中的不飽和烴的硫化物等雜質(zhì)。工業(yè)上使用的硫酸是硫酸的水溶液，即 SO3與 H2O 摩爾比≤ 1 的物質(zhì)。硫酸在大宗生產(chǎn)的化學(xué)品中產(chǎn)量居于前列，是最重要的化工原料之一。原子能工業(yè)中用于濃縮鈾。相對而言，天然和再生硫磺要少的多，因此硫鐵礦是中國硫酸生產(chǎn)的主要原料。古代稱硫酸為“綠礬油”，就是由于采用了這種制造方法的緣故。在鉛室法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的塔式法，開始于本世紀(jì)初期。以硫鐵礦為原料的接觸法硫酸生產(chǎn)過程是目前廣泛采用的方法，它創(chuàng)始于 1831 年，在本世紀(jì)初才廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)。每進(jìn)行這樣一次絕熱反應(yīng)成為一段。 接觸法制造硫酸的生產(chǎn)過程包含以下三個基本工序：第一，由含硫原料制取含二氧化硫氣體。 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院課程設(shè)計說明書 5 第二章 工藝說明書 概述 產(chǎn)品規(guī)模和規(guī)格 （ 1）年操作日 300 天 /年 （ 2）生產(chǎn)方式 連續(xù)生產(chǎn) （ 3）生產(chǎn)能力 二氧化硫 轉(zhuǎn)化率≥ 98% （ 4）產(chǎn)品規(guī)格 二氧化硫 轉(zhuǎn)化率≥ 98% 工藝方案敘述 國內(nèi)生產(chǎn)硫酸的方法主要是用硝化法和接觸法，考慮到硝化法所需設(shè)備龐大，用鉛很多，檢修麻煩，腐蝕設(shè)備，反應(yīng)緩慢，本設(shè)計采用的是接觸法，該方法制得的成品酸濃度高，純度較高。此流程使用原料氣作為冷卻劑，可以省去外加的冷卻劑，又可以利用反應(yīng)產(chǎn)生的熱量來預(yù)熱原料氣，節(jié)約能源，一舉兩得。 武漢工程大學(xué)郵電與