【正文】 9 計算得最適宜溫度與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系列表 32。本設(shè)計采用的催化劑型號使用溫度為 400580℃，入口 SO2： %[5]。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]。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)。 其中鉛室法在 1746 年開始采用，反應(yīng)是在氣相中進(jìn)行的。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。 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、加強國防力量，都起著重要作用。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。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。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。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。這里主要介紹一下轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。 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)機選用羅茨風(fēng)機 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%。硫鐵礦制酸是輔助工序最多且最有代表性的化工過程。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。 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。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。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。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。在 18 世紀(jì) 40 年代以前，這種方法為不少地方所采用。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。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。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。 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。換熱器考慮到 氣體有一定腐蝕性，故選用列管式換熱器。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)。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。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。為了減少污染，降低生 產(chǎn)成本改用硫磺制硫酸。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)。原子能工業(yè)中用于濃縮鈾。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。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)。 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。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?？紤]到原料氣的預(yù)熱過程是依次經(jīng)歷第一、第二、第三、第四換熱器，對應(yīng)于第四、第一、第二、第三段反應(yīng)器的冷卻，所以如果考慮每個換熱器的換熱面積相當(dāng)，則出口氣體冷卻降溫的溫差應(yīng)為第一段大于第二段，第二段大于第三段，按照這個 原則，分別取第一段的降溫的溫差為 65，第二段的降溫的溫差為 50，第三段的降溫溫差為 40，并且每一段轉(zhuǎn)化器的出口溫度和轉(zhuǎn)化率對應(yīng)的點都在平武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院課程設(shè)計說明書 10 衡曲線和最佳溫度曲線之間，由此估算得到四段反應(yīng)器的操作曲線。故考慮使用外部換熱型轉(zhuǎn)化器。實現(xiàn)這一過程需將轉(zhuǎn)化所得三氧化硫氣體用硫武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院課程設(shè)計說明書 4 酸吸收，工業(yè)上稱之為“吸收”。接觸法中二氧化硫在固體觸媒表面跟氧反應(yīng)，結(jié)合成三氧化硫，然后用 %的硫酸吸收為成品酸。后來人們發(fā)現(xiàn)，借助于催化劑的作用，可以使二氧化硫氧化成三氧化硫，然后用水吸收，即制成硫酸。這種工藝落后，不但廠區(qū)內(nèi)粉塵飛揚，礦渣如山，而且排放出大量廢水、廢氣，嚴(yán)重污染周圍環(huán)境，每年僅向農(nóng)戶支付的賠償金和上繳的排污費占據(jù)了不少生產(chǎn)成本。 關(guān)鍵詞 ：硫酸；轉(zhuǎn)化工藝；設(shè)計 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 II Abstract The design of 250,000 tons H2SO4 of every year conversion system is in process design, according to the position of feed gas impo