【正文】 驟。但由于反應(yīng)時(shí)一個(gè)可逆放熱反應(yīng)，此時(shí)平衡轉(zhuǎn)化率很低。硫酸的產(chǎn)量決定于送風(fēng)機(jī)的能力，硫酸廠系統(tǒng)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(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，需要用催化劑表面的利用率來(lái)修正。 （ 1） 溫度 相同的氣體組成，溫度越低，平衡轉(zhuǎn)化率越高，所以當(dāng)溫度降低時(shí)，KP 增大，故 XT 增大；因此操作時(shí)希望盡可能降低反應(yīng)溫度； （ 2） 壓力 總壓 P 增大， XT 增加；壓力對(duì)平衡轉(zhuǎn)化率的影響與溫度相比要小得多，特別在 400～ 450℃范圍內(nèi)，壓力對(duì)平衡轉(zhuǎn)化率的影響甚微，因此可以考慮在常壓下或低壓下進(jìn)行操作。 平衡轉(zhuǎn)化率是指某一可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，轉(zhuǎn)化為目的產(chǎn)物的某種原料量占該種原料起始量的百分?jǐn)?shù)。 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 17頁(yè) 第 4 條 企業(yè)要采取一切可能的措施，全面加強(qiáng)安全管理、安全技術(shù)和安全教育工作，防止事故發(fā)生。 H2S 在液硫中的溶解度隨溫度上升而增加 ,這種反?，F(xiàn)象是由于反應(yīng)生成多硫化氫 (H2S4)之故。 液硫泵 焚硫爐 高溫過(guò)熱器 干燥塔 冷換熱器 轉(zhuǎn)化器一段 循環(huán)酸槽 一吸塔 轉(zhuǎn)化器四段 二次吸收塔 排放煙囪 低溫過(guò)熱器 風(fēng)機(jī) 熔硫系統(tǒng) 液硫地下槽 液硫儲(chǔ)罐 省煤器Ⅰ 廢熱鍋爐 轉(zhuǎn)化器二段 熱換熱器 轉(zhuǎn)化器三段 冷換熱器 熱換熱器 省煤器Ⅱ 硫酸儲(chǔ)罐 成品酸槽 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 16頁(yè) （ 3）酸度 硫磺中酸度 (以 H2SO4 計(jì) )呈游離態(tài)。但它們以固態(tài)經(jīng)過(guò) 堆存、裝卸和運(yùn)輸 ,以及用戶的庫(kù)存 ,將受到各種固體雜質(zhì)的污染 ,使其灰分含量增加。 ，因?yàn)榉贌屠鋮s后氣體非常干凈和干燥，可以直接進(jìn)入轉(zhuǎn)化器。 天然石膏可分為：無(wú)水石膏和二水石膏。 一般地，冶煉煙氣中的雜質(zhì)可分為粉塵、煙霧和揮發(fā)性金屬三種。從一吸塔出來(lái)的氣體中含有大量未完全轉(zhuǎn)化的 SO2 及 SO3,經(jīng)換熱升溫后送去轉(zhuǎn)化器四段再次轉(zhuǎn)化。由于從一吸塔出來(lái)的氣體除含有 SO酸霧及惰性氣體外，還含有大量 SO2,故需要將其換熱升溫后送去轉(zhuǎn)化器三、四段，使 SO2 轉(zhuǎn)化為 SO3，最終轉(zhuǎn)化率可達(dá) %。這些水蒸氣如果進(jìn)入二氧化硫轉(zhuǎn)化器，會(huì)與三氧化硫 再次形成酸霧，且會(huì)造成對(duì)五氧化二釩催化劑的破壞。H2O8%[7]。 接觸法中二氧化硫在固體觸媒 （五氧化二釩） 表面跟氧反應(yīng)，結(jié)合成三氧化硫，然后用 ％的硫酸吸收為成品酸。其中鉛室法 在 1746年 開始采用，反應(yīng)是在氣相中進(jìn)行的。硫酸的運(yùn)輸費(fèi)用較高，這就決定硫酸廠址不能離消費(fèi)中心太遠(yuǎn)。 福泉市境內(nèi)地勢(shì)西部和北部較高，東部次之，中部和南部較低，最高海拔 米，最低海拔 614 米，平均海拔 1020 米。東臨凱里市和黃平縣，南與麻江縣接壤，西界貴定，龍里，開陽(yáng)三縣。 （ 14）地址情況要好，地耐力一般要求在 147kPa 以上。 （ 6）應(yīng)在居民區(qū)的下風(fēng)向和江河下游，但又不受其他企業(yè)產(chǎn)生的煙氣的影響的地方建設(shè)工廠。 此外，多年來(lái)在二氧化硫沸騰轉(zhuǎn)化、加壓轉(zhuǎn)化、非穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)化等方面的研究成果，為接觸法硫酸生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展提供新的契機(jī)。對(duì)于硫磺制酸裝置，熱利用率可達(dá) 65%到 75%。因此，小型工廠正逐漸被大型化工廠取代，發(fā)達(dá)國(guó)家新建裝置規(guī)模一般為 300～ 900kt/a。 [3,4,5] 接觸法制酸幾乎是目前世界上硫酸工業(yè)的唯一生產(chǎn)方法。但 是隨著國(guó)家相關(guān)政策的進(jìn)一步實(shí)施，近年來(lái)，引進(jìn)了一大批大型先進(jìn)生產(chǎn)裝置，使得硫酸產(chǎn)量有進(jìn) 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 7 頁(yè) 一步增加。原子能工業(yè)中用于濃縮鈾。硫酸在大宗生產(chǎn)的化產(chǎn)品產(chǎn)量位居前列，是最重要的化工原料之一。 硫酸或發(fā)煙硫酸的濃度都可用 H2SO4 質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示。 工業(yè)硫磺的性質(zhì)及用途 工業(yè)硫磺是一種重要的化工產(chǎn)品和基本工業(yè)原料，工業(yè)硫磺有塊狀、粉狀、粒狀和片狀等，呈黃色或者淡黃色，產(chǎn)品質(zhì)量 標(biāo)準(zhǔn) 執(zhí)行 GB/T2449－ 20xx. 工業(yè)硫磺 分子量為 ，蒸汽壓為 ，閃點(diǎn)為 207℃，熔點(diǎn)為 119℃。工藝部分主要包括設(shè)備的選型和論證，比如： 焚硫爐選用 圓桶型臥式焚硫爐，干吸工藝采用三塔一 槽，轉(zhuǎn)化工藝選用兩轉(zhuǎn)兩吸的 3+1 流程。 論文（設(shè)計(jì)）題目：年產(chǎn) 32 萬(wàn)噸硫酸工程項(xiàng)目工藝設(shè)計(jì) （重點(diǎn)設(shè)計(jì)：轉(zhuǎn)化工序） 學(xué) 院： 化學(xué)與化工學(xué)院 專 業(yè)： 化學(xué)工程與工藝 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 I 頁(yè) 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 誠(chéng)信責(zé)任書 本人鄭重聲明：本人所呈交的畢業(yè) 論文（設(shè)計(jì)） ，是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所完成。經(jīng)過(guò) 硫磺制酸、硫鐵礦制酸和冶煉煙道氣制酸的比較， 最終選用硫磺制酸方案。 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(guó)工業(yè)硫酸標(biāo)準(zhǔn)（ GB/T534－ 20xx)一等品 規(guī)格 ,硫酸質(zhì)量符合以下要求： H2SO4?%，鐵含量 ? %， As 含量 ? %，透明度? 50mm，色度 ? 。發(fā)煙硫酸是 SO3與 H2O 的摩爾比大于 1，亦為無(wú)色油狀液體，因其暴露于空氣中，逸出的與 SO3 空氣中的水分結(jié)合形成白色酸霧，故稱之為發(fā)煙硫酸。 硫酸用途非常廣泛，無(wú)論在工業(yè)部門還是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、滿足人民物質(zhì)生活需要、加強(qiáng)國(guó)防力量，都起著重要的作用。 在火炸藥及國(guó)防工業(yè)中，濃硫酸用于制取硝化甘油、硝化纖維等炸藥。 80 年代以前，中國(guó)硫酸工業(yè)的裝置數(shù)多而規(guī)模小，工藝陳舊，三廢排放嚴(yán)重，所采用工藝基本都是水洗凈化、一次轉(zhuǎn)化，設(shè)備效率低，開工率低，能耗大。 隨著設(shè)計(jì)技術(shù)、設(shè)備制造及安裝技術(shù)的不斷提高，中國(guó)硫酸工業(yè)必將大型化、自動(dòng)化、低排放、低能耗等方面取得更大進(jìn)展。裝置大型化可以顯著的降低成本和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。 20 世紀(jì) 70 年代廣泛利用了含硫原料燃燒熱， 以及二氧化硫轉(zhuǎn)化的反應(yīng)熱產(chǎn)生蒸汽發(fā)電，其電量除滿足本身需求外，還向外輸送。 可以預(yù)見，接觸法硫酸生產(chǎn)將向增加能量回收、減少排放和降低成本的方向發(fā)展，其手段仍然主要依賴以上五個(gè)方面。 （ 5）廠址最好選在已有居民的附近地區(qū)，離城市不遠(yuǎn)或靠近已建成投產(chǎn)的其他 企業(yè)，這樣可以利用城市或企業(yè)的各種設(shè)備。 （ 13）化工廠的高層建筑物及地下管道較多，在下沉性二級(jí)以上大孔性黃土上不宜建廠。02′23″之間。當(dāng)前，以磷化工為龍頭，煤炭、冶金、建材等多行業(yè)體系已經(jīng)形成，工業(yè)化水平較高。再者硫酸是一種腐蝕性液體，不能像普通固體化學(xué)產(chǎn)品那樣可以多儲(chǔ)存，需隨產(chǎn)隨銷。 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。 目前， 世界上 絕大 多數(shù)的硫酸廠都 采用接觸法生產(chǎn) ，因?yàn)樵摲梢陨a(chǎn)濃度為 98%以上的硫酸。F%。 經(jīng)洗滌降溫和除霧后的爐氣，雖然已除去砷、硒、氟和酸霧，卻被水蒸氣所飽和。該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故從轉(zhuǎn)化器一、二段出來(lái)的氣體溫度過(guò)高，需換熱降溫，并進(jìn)行第一次吸收，吸收介質(zhì)為濃硫酸，為放熱反應(yīng)。爐氣經(jīng)廢熱鍋爐回收廢熱并降溫后直接送去轉(zhuǎn)化器的一、二、三段轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化器各段均設(shè)有冷 /熱換熱器，從轉(zhuǎn)化器三段才來(lái)的氣體，經(jīng)過(guò)一個(gè)冷換熱器冷卻后再經(jīng)省煤器回收低溫余熱（以加熱脫鹽水）后，送去一吸塔進(jìn)行吸收，吸收原理同硫鐵礦制酸吸收原理。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)冶煉技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行較大改進(jìn)，所以使煙氣中的二氧化硫濃度得到提高，能很好地適應(yīng)煙氣制酸的要求。 （ 4）石膏制酸 [9] 中國(guó)的石膏蘊(yùn)藏量很豐富，且分布廣泛，加之磷肥行業(yè)的大量磷石膏，因此中國(guó)硫酸生產(chǎn)以石膏為原料并聯(lián)產(chǎn)水泥，是綜合利用資源的可行方法之一。 ，一般為 %，而硫鐵礦焙 燒過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化硫濃度只有 %。 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 15頁(yè) 圖 硫磺制酸工藝流程圖 硫磺中的雜質(zhì)對(duì)制酸工藝的影響 [12] 硫磺中的雜質(zhì)主要有灰分、水分、酸度和硫化氫等 ,它們對(duì)制酸工藝的影響分述如下 : （ 1）灰分 硫磺 ,特別是回收的硫磺，在產(chǎn)出時(shí)灰分含量是比較少的。水分含量增高 ,則酸度增加 ,將會(huì)影響后面的制酸工序。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。 第 3 條 企業(yè)應(yīng)認(rèn)真貫徹“安全第一，預(yù)防為主”的方針，為各項(xiàng)工作創(chuàng)造安全衛(wèi)生的勞動(dòng)條件，實(shí)現(xiàn)安全、文明生產(chǎn)。溫度在 400～ 700℃ 范圍內(nèi)，其平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系可以表示為： ?? TKp (22) 由此可知，平衡常數(shù)在一定的范圍內(nèi)隨溫度的升高而減少。 由上式（ 26）可知，平衡轉(zhuǎn)化率與溫度 、壓力及原始?xì)怏w混合物組成有關(guān)。 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。 二氧化硫最適宜濃度必須保證產(chǎn)量和最大經(jīng)濟(jì)效益為前提。但在動(dòng)力學(xué)方面，由于反應(yīng)活化能高達(dá) 209340J/mol，在溫度 400～ 600℃范圍內(nèi)，反應(yīng)速率很緩慢，達(dá)不到工業(yè)生產(chǎn)要求，只有溫度達(dá)到 1000℃以上，反應(yīng)速率才較 快。 （ 7）產(chǎn)物 B 從催化劑外表面，通過(guò)氣膜向氣流主體擴(kuò)散。但是國(guó)內(nèi)學(xué)者向德輝考慮到逆反應(yīng)速度的影響，提出了 SO2 在釩催化劑上進(jìn)行氧化反應(yīng)的本征動(dòng)力學(xué)模型。產(chǎn)品一般為圓柱形，直徑 4～ 10mm，長(zhǎng) 6～ 15mm，也有做成環(huán)形、片狀和球形的。因此催化劑 S107 和 S101 兩者相比，選用 S107 更為合適。轉(zhuǎn)化工序很多，在中國(guó)的情況如表 表 我國(guó)轉(zhuǎn)化工藝流程發(fā)展概況 年代 轉(zhuǎn)化器型式 二氧化硫含量 /% 轉(zhuǎn)化器 /% 生產(chǎn)能力/(t/d) 生產(chǎn)單位 1949年以前 一次二段 ～ 85～ 90 100 大連化學(xué)廠 1953 一次三段 ～ 92～ 94 200 南京永利寧廠 1958 一次四段 ～ 95～ 97 120 太原化工廠 1963 一次四段爐氣冷激 ～ 94～ 96 200 南化公司磷肥廠 1964 一次五段空氣冷激 ～ 95～ 97 300 南化公司磷肥廠 1965 一次五段空氣冷激 ～ 96～ 400 南化公司磷肥廠 1966 兩次四段（三，一） ～ ～ 60 上海硫酸廠 1972 一次四段全徑 ～ 95～ 300 大連化學(xué)工業(yè)公司 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 24頁(yè) 1975 兩次雙段（二，二） ～ ～ 120 什坊磷肥廠 1989 兩次五段（三，二） ～ ～ 60 南化公司研究院 另外，中國(guó)及世界其他國(guó)家還深入研究并試驗(yàn)了沸騰轉(zhuǎn)化工藝、加壓法工藝、非穩(wěn)態(tài)法轉(zhuǎn)化工藝等其它工藝，這些工藝已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，不過(guò)應(yīng)用并不普遍。 綜上所述，兩轉(zhuǎn)兩吸流程之所以越來(lái)越廣，主要由于以下優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 最終轉(zhuǎn)化率高，轉(zhuǎn)化反應(yīng)速度快。 “兩轉(zhuǎn)兩吸”工藝選擇論證 [14] “兩轉(zhuǎn)兩吸”工藝就是說(shuō)，爐氣進(jìn)行一次轉(zhuǎn)化、一次吸收后，再進(jìn)行第二次轉(zhuǎn)化和第二次吸收。工業(yè)生產(chǎn)上為加快其反應(yīng)速度，必須采用催化劑，使該反應(yīng)能在不太高的溫度下進(jìn)行得