【正文】 失量總和； ∑G5： —物料積累量總和。m3,二次空氣用量 20% 爐氣 含 SO213%，含 %,其余為 N2,O2（未測量） 灰渣 灰 ∶ 渣 =70%∶ 30%，灰中殘硫 %,渣中殘硫 % 制酸系統(tǒng)效率 凈化率 %，轉(zhuǎn)化率 %，吸收率 % 標(biāo) 準(zhǔn) m3 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體體積數(shù) 硫的燒出率 灰渣平均殘留率 CS(殘 ) = CS(灰 ) + CS（渣） 式中， CS（殘） —灰渣平均殘硫率， % CS（灰） —灰中殘硫量， % CS（渣） —渣中殘硫量， % 則， CS(殘 ) = 70% % +30% % = % 灰渣產(chǎn)率： )S(S(C160 C160殘實）???x 式中， CS(實 ) — 礦石中硫的實際含量 ,% CS(殘 ) — 礦渣中的殘硫量 ,% 則灰渣產(chǎn)率為： ?? = 160 ?35160 ? = 灰渣 /kg 礦 硫的燒出率 ηs =CS（實） ?????CS(殘）CS(實 ) 100% 式中， ηs — 硫的燒出率，％ 則硫的燒出率為： ηs = ? 100% = % 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 3 工藝計算書 14 投礦量 總硫利用率： η總 =ηS η凈化 η轉(zhuǎn)化 η吸收 式中， η總 —總硫利用率， %； η凈化 —凈化率， %； η轉(zhuǎn)化 —轉(zhuǎn)化率， %； η吸收 —吸收率， %。 （ 1） 物料進(jìn)入設(shè)備帶人熱量 Q1(或物料由設(shè)備帶出的熱量 Q4)的計算 Q1(Q4) = ∑GiCpi (T? T0) 式中， Gi—物料質(zhì)量， kg； Cpi—物料平均等壓比熱容， kJ (kg?℃ )1； T —物料溫度， ℃ ； T0—計算基準(zhǔn)溫度， ℃ 。 設(shè)備向四周散失的熱量 (Q6)的計算 Q6 = ∑Aαt(TW2 ?T0)t 10。對不需加熱或冷卻的設(shè)備可不必進(jìn)行熱量計算，此時水、汽等消耗量的確定可從同類型的生產(chǎn)車間取得。 其中 ， Re臨界 = 式中， Ar—阿基米德準(zhǔn)數(shù)。6m2/s 則， Ar = (10?3)2(10?6)3 4500。 對于圓形爐子，床直徑： D床 = √F床 ?F前室 式中， D 床 —床直徑， m； F 床 —本床面積， m2； F 前室 —前室面積， m2。 。 沸騰層上部直徑未擴(kuò)大部分高度 H1設(shè)為 米，則在該段煙氣停留時間為 τ1 = 86400 (1+ 900273) = 2s 爐膛直徑由 米擴(kuò)大到 9 米，爐腹角為 15176。61 10。風(fēng)帽中心距 140mm，外圍風(fēng)帽間距離適當(dāng)減小。 ε層 = Ar。 假定在正常情況下，入爐物料中最大顆粒 d=1mm,據(jù)此計算 ω帶出（大顆粒） 。 本設(shè)計爐腹角為 15。 ω膛 = kω帶出 k—折減系數(shù)， k=～ 。 于是， ω操作 = = 檢驗 ω操作ω帶出= = ，在 與 之間。 焙燒溫度（沸騰層最高溫度計算） 850℃ ,爐膛溫度 900℃ [17]。kg 1 飽和蒸汽焓 iHn kcal1 Q2 = κAΔTm 式中， κ—傳熱系數(shù)， kJmol1； MA—A 物質(zhì)的分子量。 G水 = 4% G投 +G氣，水 = + = G氮 =V氣，礦 MN2 = 28 = 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 3 工藝計算書 17 G過剩氧 = 32 = GSO2 =V氣 ,礦 CSO2 MSO2 = 64 = GSO3 = 80 = 于是， ∑ = G水 +G氮 +G過剩氧 +GSO2+GSO3+G渣出 = + ++ + + =∑ ?進(jìn)∑ =出 ? = (在允許范圍內(nèi) ) 所以， ∑ =進(jìn)∑出 表 32 物料平衡表 物料名稱 輸入 kg/h 輸出 kg/h 投礦量（干礦） — N2 O2 H20 SO2 — SO3 — 礦渣 — 合計 熱量衡算 熱量衡算的基礎(chǔ)是能量守恒定律，在無軸功的條件下，進(jìn)入系統(tǒng)的熱量與離開熱量相互平衡。物料衡算的結(jié)果應(yīng)列成原材料消耗定額及消耗量表。 2. 它需要配 備 一臺風(fēng)壓較高的鼓風(fēng)機(jī)，因此動力消耗大大增加 [5]。不僅是一般品位較高的礦石可以使用，而且礦山浮選得的副產(chǎn)品 ——冶煉含硫尾砂（硫精砂）也可使用。 2. 傳熱傳質(zhì)效率高，反應(yīng)速度快。因此通?？刂贫趸驖舛炔怀^ 13%。在規(guī)定的時間內(nèi)，硫鐵礦中所含的硫來不及燃燒完全，使排出的礦渣殘硫增高。 硫鐵礦的焙燒速度是隨溫度升高而加快的。礦渣定時由汽車運(yùn)送出廠外。故焙燒磁硫鐵礦時操作溫度需要略高些，礦渣殘硫也較高些。砷、硒的化合物在焙燒時，則轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸铮诟邷叵律A逸入爐氣中。它按照 下式迅速進(jìn)行分解。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 2 生產(chǎn)工藝 7 2 生產(chǎn)工藝 硫鐵礦焙燒原理 通常所稱的硫鐵礦，一般是指黃鐵礦 、磁硫鐵礦和含煤硫鐵礦等。 我國 硫酸工業(yè)的發(fā)展趨勢 硫酸是個古老的行業(yè)，迄今已經(jīng)有 260 多年的歷史。低溫余熱的利用有 3 種形式：采用 200℃ 高溫吸收，循環(huán)酸通過低壓蒸汽鍋爐直接產(chǎn)生蒸汽；加熱別的需要低溫度的物料，如城市用水、磷酸、造紙廢液等；用低沸點的物質(zhì)坐載體，帶動透四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 1 緒論 6 平發(fā)電機(jī)組發(fā)電 [7,8]。 運(yùn)輸方式：遠(yuǎn)距離運(yùn)輸時，用載重量為 10～ 50 噸的鐵路槽車或水運(yùn)槽船運(yùn)輸 ；對于當(dāng)?shù)匦枰坎淮蟮南M部門，可利用槽式汽車運(yùn)輸，容器用用容量為～ 1 噸的鋼桶和容量為 30～ 45 升的玻璃瓶等 [5,6]。 接觸法 的 優(yōu)缺點 接觸法 制造硫酸主要有以下 優(yōu)點： 1. 產(chǎn)品純度高，且產(chǎn)品種類多； 2. 設(shè)備腐蝕較輕，容易維護(hù)而且維護(hù)費用也較小，設(shè)備壽命比較長，管理也比較容易； 3. 生產(chǎn)比較平穩(wěn)，指標(biāo)波動范圍小。 硝化法的實質(zhì)是利用高級氧化物將二氧化硫氧化成硫酸： 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 1 緒論 4 SO2+N2O3+H2O=H2SO4+2NO 所生成的一氧化氮再回到系統(tǒng)中參與反應(yīng)。在 18℃ 下將 20 倍容積的二氧化氯（ ClO2）溶解于硫酸中，到 10～ 15℃ ，發(fā)生 Cl2和 O2而生成含高氯酸（ HClO4）的黃色溶液。2H2O（熔點 ℃ ）和H2SO4 硫酸的 物理 性質(zhì) 硫酸的相對分子質(zhì)量為 ，硫酸是指 SO3與 H2O 摩爾比等于 1 的化合物，或指 100%H2SO4，濃硫酸是一種無色透明的油狀液體， 20℃ 時密度為H 2O”表示，分子量為 （即 SO3分子量 ＋ H2O 分子量 ）。目前，我國硫酸工業(yè)已形成集設(shè)計、科研、設(shè)備制造、施工安裝、生產(chǎn)和銷售為一體的完整體系。 用螢石和硫酸可制取氫氟酸，它是現(xiàn)代氟工業(yè)的基礎(chǔ)，與核工業(yè)及航天工業(yè)密切關(guān)聯(lián) 。硫酸的產(chǎn)量常被用作 衡量一個國家工業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)志。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 年產(chǎn) 15 萬噸硫酸沸騰焙燒工段初步設(shè)計 學(xué) 生：馬柯 學(xué) 號： 07032080114 專 業(yè)：精細(xì)化學(xué)品生產(chǎn)技術(shù) 班 級：精細(xì)化學(xué)品生產(chǎn)技術(shù) 指導(dǎo)教師：謝云濤 四川理工學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院 二 O 一 O 年六月 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 摘要 I 摘要 硫酸是一種高沸點難揮發(fā)的強(qiáng)酸，易溶于水，能以任意比與水混溶，作為一個國家強(qiáng)大的標(biāo)志，在國民生產(chǎn)中起著不可忽視的作用。 Ⅰ 英文 摘 要 。 西方世界的化肥工業(yè)在硫酸消費構(gòu)成中約占 65％ 。 在染料工業(yè)中，硫酸用于制造染料中間體 。 我誠懇地希望老師對設(shè)計中的錯誤或不足之處予以指正。三氧化硫與水的分子比＞ 1 時，就是三氧化硫在 100%硫酸中的溶液，稱發(fā)煙硫酸。而稀硫酸則不會被還原。 稀硫酸無此性質(zhì)。 OHSOCOSOHS 22242 23)(2 ?????? 濃 OHSSOSOHSH 22422 2)( ?????? 濃 e. 與磷的作用 將硫酸與磷置于密閉容器中，并使之沸騰，則發(fā)生氣相硫蒸氣燃燒并產(chǎn)生單體硫。反應(yīng)結(jié)果，二氧化硫被氧化成硫酸，高級的氮氧化物轉(zhuǎn)變?yōu)榈图壍趸铮?NO）； 2. 一氧化氮的氧化。 原料和產(chǎn)品的儲存及運(yùn)輸 原料的儲存及運(yùn)輸 儲存方式： ； 。產(chǎn)生的蒸汽主要用來發(fā)電（也可用來供熱和生產(chǎn)用），發(fā)電量不僅可以滿足本裝置的用電要求，還可以向外供電。 2. 生產(chǎn)硫酸所用的原料結(jié)構(gòu)發(fā)展多樣化。 雖然我國硫酸工業(yè)取得了另人矚目的成就，但是，我國只是一個硫酸生產(chǎn)大 國，而不是硫酸生產(chǎn)強(qiáng)國。其反應(yīng)用下式表示： FeS2→FeS ＋ x+1/2(1x)S2 21 x 值隨溫度而變化，在 900℃ 左右的高溫， x=0 熱解出來的單質(zhì)硫磺，呈蒸汽狀，以特有的藍(lán)色火焰與空氣中的氧進(jìn)行反應(yīng)，變成 SO2氣體。但是總免不了在爐氣中還是會含有一些 SO3的。沸騰焙燒爐，操作正常時礦渣殘硫一般為 %左右（全硫約 1%左右）。爐氣廢熱鍋爐出來后經(jīng)過旋風(fēng)除塵器 6 除去爐氣中的大部分灰塵，然后進(jìn)入電除塵器，在經(jīng)過 50～ 60 千伏的高壓直流電場時，氣體分子被電離成帶正電荷的陽離子和帶負(fù)電荷的陰離子，這些離子附著到礦塵上使塵粒也帶有正或負(fù)電荷，各被異性的電極所吸引粘附到正 負(fù)電極上，于是礦塵便從氣體中分離出來。 沸騰層內(nèi)的溫度一般控制在 850～ 1000℃，在層內(nèi)同一個截面上的各點溫度都十分接近。所以在工業(yè)生產(chǎn)中的操作溫度，一般控制在 800℃ 950℃ 之間 [5,16]。實際生產(chǎn)中，粒度要求過小，不但會增加礦石破碎磨細(xì)的工作量，而且會增加除塵處理的工作量，故一般在沸騰焙燒中使用的硫鐵礦的平均粒度， 之間。 爐氣中除二氧化硫外，還會存在少量的三氧化硫，這是因為礦渣礦塵中三氧化二鐵對二氧化硫的氧化能起到催化作用，但在高溫下生成的量很少。礦渣殘硫如控制得好，可達(dá)到 %以下，硫的燒出率可達(dá) 99%以上。 6. 結(jié)構(gòu)簡單。 物料衡算的基礎(chǔ)：物料衡算的基礎(chǔ)是物質(zhì)的質(zhì)量守恒定律，即進(jìn)入一個系統(tǒng)的全部物料量必等于離開系統(tǒng)的全部物料量，再加上過程中的損失量和在系統(tǒng)中的積累量。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 3 工藝計算書 13 原始數(shù)據(jù) 年生產(chǎn)能力 150000 噸 日生產(chǎn)能力 450 噸（一年以 330 天每天 24 小時連續(xù)生產(chǎn)） 原料 含硫 35%（干基）、含水 4%的硫鐵礦（ FeSO4） 空氣 氣溫 20℃ ，含水 10g 熱量衡算的方法 熱量衡算時一般建議以 273K 為基準(zhǔn)溫度，以液態(tài)為基準(zhǔn)物態(tài)。(kg?℃ )1 T1—設(shè)備各部件初溫， ℃ ； T2—設(shè)備各部件終溫， ℃ 。 ΔTm = ?T1 ? ?T2ln?T1?T2 從上式即可計算所需的傳熱面積。104) = = 折合每噸酸產(chǎn)汽量 = 24 = 蒸汽 /t 酸 或每噸礦產(chǎn)蒸汽量 = = 蒸汽 /t 礦 表 35 廢熱鍋爐熱量平衡 輸入 kcal 輸出 kcal 礦灰?guī)С鰺? 外裝爐出口爐氣帶走熱 干爐氣帶出熱 外裝爐出口灰塵帶走熱 礦石帶入水分吸收熱 鍋爐散熱 564180 空氣帶入水分吸收熱 鍋爐蒸發(fā)管吸收熱 合計 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 4 主要設(shè)備的工藝計算和選型 23 4 主要設(shè)備的工藝計算和設(shè)備選型 操作氣流速度與床能力 操作氣流速度的確定 ω臨界 = Re臨界 νd均 式中， ω臨界 —物料臨界沸騰速度， m/s； ν—氣體實際溫度下的運(yùn)動粘度， m2/s； Re臨界 —臨界雷諾準(zhǔn)數(shù)。 = Re臨界 = = 5 于是， ω臨界 = 10?10?3 = 按煙氣成分及在 900℃ 下混合氣體物性公式計算得出 : γ氣 = 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 4 主要設(shè)備的工藝計算和選型 24 ν =