【正文】 餾提純，貴州大學畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 第 2 頁 或以去離子水吸收三氧化硫制成純品，再經(jīng)微孔過濾膜進行超凈過濾而得半導體及硫酸。工業(yè)品因含雜質(zhì)而呈黃、棕等色。用水稀釋時應(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。預計至 20xx 年、 20xx 年硫磺制酸產(chǎn)量將占當年總產(chǎn)量的 41. 4 %、 %。預計 20xx 年我國進口硫磺總量將達到 800 萬噸，屆時硫磺制酸產(chǎn)量將占我國硫酸總產(chǎn)量的 30 %。硫酸 最大消費者是 化肥工業(yè) ，用以制造 磷酸、過磷酸鈣和硫酸銨。其中磷復合肥占 %，增加 18%；其他化肥消耗 %；非化肥用酸 %增加 %雖然國內(nèi)產(chǎn)量增加很快，但還是無法完全滿足需求。 資源的全球化配置、國外資金與技術(shù)的全面介入 , 必將打破中國硫酸工業(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新的臺階 。水分含量增高 ,則酸度增加 ,貽患無窮。也降低了裝置的管理費用。硫酸廠系統(tǒng)的阻力的 70%集中在轉(zhuǎn)化器的催化劑層。 ，以硅膠，硅藻土，硅酸鋁等用作載體的多組分催化劑。 流程一：三塔三槽三泵流程： 貴州大學畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 第 13 頁 圖 三塔三槽三泵流程示意 流程二：三塔兩槽三泵干燥吸收各自獨立流程： 圖 三塔兩槽三泵干燥吸收各自獨立流程示意 該流程沿用礦制酸和冶煉煙氣制酸的干燥和吸收工藝 ,按循環(huán)槽數(shù)量可分為 ”三塔三槽 ” 工藝流程見圖 和 ” 三塔兩槽 ” 工藝流程見圖 ” 三塔三槽 ”工藝流程系指干燥塔、一吸塔、二吸塔分別具 有各自獨立的循環(huán)酸系統(tǒng)繁榮流程 。中小型硫磺制酸裝置應(yīng)采用“ 3 塔 1 槽” (混酸槽裝有開孔隔板 ) ； 大型硫磺制酸裝置應(yīng)采用干燥、第 2 吸混酸槽合一 , 1 吸單獨設(shè)混酸槽的干吸流程 , 這樣簡化了管道 , 減少了投資 ,開車和正常操作更加容易 , 也有利于低溫廢熱的利用。對于一定組分的原料氣在某一催化劑下反應(yīng)，為達到一定的 SO2轉(zhuǎn)化率，其反應(yīng)速率有一個極大植，所對應(yīng)的反應(yīng)溫度為最佳溫度。在原料氣中 SO2濃度貴州大學畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 第 19 頁 相同的條件下，“ 3+2”流程對達到要求的最終轉(zhuǎn)化率更有保障。 貴州大學畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 第 20 頁 傳統(tǒng)的設(shè)計是采用澄清槽，澄清時間為 72 小時以上，為此澄清槽要占用交大的面積，使之沉下 9099%的灰分。如果在開、停車過程中再采取串汽、燃油置換等措施 ,效果將更佳。為避免高溫煙道氣直接沖刷鍋殼的前管板 ,在前管板表面澆筑了耐高溫的耐火保護層 ,并在煙道氣管進口處安裝了耐高溫保護套管 ,該保護套管材質(zhì)為剛玉。 快速熔硫槽一般由槽體、加熱盤管組合攪拌裝置三部分組成。 4．抗污，抗堵的性能好。 物料衡算 已知條件 生產(chǎn)能力 : 200kt/a (98%H2SO4) 年工作日 : 324 天 小時產(chǎn)量： ht /7 2 2 41 0 0 0 020 ??? 轉(zhuǎn)化率： x=x1+(1x1)x2 其中： x x2— 分別表示第一、第二轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)化率； x— 總轉(zhuǎn)化率。 ℃) 72H O C p = 6 . 8 7 + 0 . 0 0 1 0 5 1 T 2 . 0 4 1 0 T = 6 . 9 1 0?? 2）kcal/(kmol ℃ ) N2 ： 7C p=+ 10 T? 98 7 ??????? ? kcal/(kmol 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。故應(yīng)采用第一種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化器。熔硫槽分帶攪拌器和不帶攪拌器兩種形 式?；鸸苠仩t具有煙氣密封性好、操作彈性大、檢修方便、設(shè)計制造容易等優(yōu)點。 防護措施： 高溫水管廢熱鍋爐的蒸汽設(shè)計壓力應(yīng)在 2145 MPa 以上 ， 開車時應(yīng)采用串汽的方法將蒸汽壓力保持在 2145～ 310 MPa 再接通爐氣 ， 停車時應(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。 主鼓風機設(shè)置在干燥塔后，空氣中所夾帶的酸霧可通過干燥塔塔頂?shù)某F器除去，足以保證一般的鋼制風機不受腐蝕。 (標準狀況 )，為此要求裝置的最終轉(zhuǎn)化率應(yīng)達到 ％ 以上。 5. 設(shè)備結(jié)構(gòu)應(yīng)便于制造、安裝、檢修和操作，要力求簡單，使用壽命要長，投資要少。 4. 采用流程三的干吸流程（見圖 ） ,可改變流程一的復雜和繁瑣 ,避免了流程二吸收過程中酸里溶解的 SO2 在二吸塔解吸而污染大氣 ,解決了流程四中大揚量酸泵等設(shè)備制作困難的矛盾。 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氣溫度降低 15℃ 20℃，最終轉(zhuǎn)化率也會有所提高。但價格昂貴，加大了成本，且易中毒。當催化劑顆粒較大時，內(nèi)擴散影響不能忽略，此時宏觀動力學模型很復雜，需要用催化劑表面利用率作修正。隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展和市場經(jīng)濟的變化，硫磺制酸體現(xiàn)了越來越多的優(yōu)點： 450550 元 /噸，國內(nèi)硫鐵礦到廠價格為 200 220 元 /噸（折 35%S）。 2. 水分 硫磺中的水分在熔硫和液硫澄清過程中基本上全部被蒸發(fā)掉。目前，西北歐的硫酸企業(yè)出售硫酸廢熱能源獲得的利潤，已經(jīng)遠遠超過了銷售硫酸獲得的利潤。我國的硫磺資源較少，年產(chǎn)量常年維持在 30 萬噸，根據(jù)有關(guān)部門預測我們過未來的 1015 年內(nèi)，為滿足對油品的需求，原油進口量將達到一億噸。硫酸常常被列為國家主要化工產(chǎn)品之一，人們往往用硫酸的年 產(chǎn)量來衡量一個國家的化工生產(chǎn)能力。由于硫酸需求量和生產(chǎn)量都比較大 ,而硫 酸生產(chǎn)過程處于高溫和強腐蝕介質(zhì)中 ,排放的氣體中存在污染環(huán)境的有害成分 ,因而現(xiàn)代的硫酸生產(chǎn)技術(shù)被工程界、科技界廣泛關(guān)注 ,并發(fā)展到比較高的水平。用作鉛酸蓄電池中的電解液和電鍍等。能與許多金屬、金屬氧化物或其他酸的鹽類反應(yīng)生成硫酸鹽。)℃ 。還可用作電子產(chǎn)品的清洗 劑和腐蝕劑。與硫鐵礦制酸相比 ,硫磺制酸在建設(shè)投資、水電等消耗 ,以及原料運輸量都低得多。 20xx 年上半年，我國硫酸 產(chǎn)量將達到 2550萬噸，全年產(chǎn)量將達到 5100萬噸，增長幅度將達到 %。現(xiàn)在我國的硫酸工業(yè)飛速發(fā)展，從 1949年的年產(chǎn) 4萬噸，到 20xx年的 2356萬噸每年，以每年 20%的高速增加。進口硫酸 175萬噸，由于韓國硫酸減少，總進口量比 20xx 年進一步下降。但它們以固態(tài)經(jīng)過堆存、裝卸和運輸 ,以及用戶的庫存 ,將受到各種固體雜質(zhì)的污染 ,使其灰分含量增加。 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。其表達式為： ****2233 1OPPSOSOSOTPKKPPPX???? 若系統(tǒng)壓力為 P（ MP）， 初始氣體摩爾組成為： SO2 a%,O2 b% 以 100 mol 的初始氣體混合物為計算基準，則達平衡時： 被氧化的 SO2量： aXT mol 消消耗的 O2量： mol 剩余 O2量： mol 平衡時混合氣體的量： aXT mol 故氧的分壓可以表示為： 貴州大學畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 第 9 頁 PaXaXbP TTO ???? 0 * 故平衡轉(zhuǎn)化率為： )( 0 0TTPPTaXbPaXKKX???? 最佳溫度的選擇 SO2氧化成為 SO3 的反應(yīng)是可逆放熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度對反應(yīng)的影響很大。但是國內(nèi)學者向德輝考慮到逆反應(yīng)速度的影響，提出了 SO2在釩催化劑上進行氧化 反應(yīng)的本征動力學模型。兩次轉(zhuǎn)化的設(shè)計大多用四段 (少數(shù)用五段 )。無法在實際運用。現(xiàn)在單臺轉(zhuǎn)化器能力日產(chǎn)硫酸已達到千噸以上 ,個別廠已高達 20xxt的規(guī)模。常見的“ 3+1”四段轉(zhuǎn)化和“ 3+2”五段轉(zhuǎn)化工藝流程圖如下： 圖 “ 3 + 2”五段轉(zhuǎn)化工藝流程示 圖 “ 3 + 1”四段轉(zhuǎn)化工藝流程示 主要經(jīng)濟指標分析：“ 3+1”四段轉(zhuǎn)化和“ 3+2”五段轉(zhuǎn)化從主要技術(shù)經(jīng)濟指標考慮，轉(zhuǎn)化工 藝不存在大的差異，相同條件下的操作費用相差也不大，只在催化劑填量和工藝流程上略有不同。整個系統(tǒng)采用較高的壓降、氣速及二氧化硫濃度。以下對硫磺制酸裝置所采用的兩種廢熱利用設(shè)備做一介紹： 1．水管鍋爐 優(yōu)點： 高溫水管鍋爐檢修方便 ,使用壽命長 ， 運行安全 ， 如果發(fā)生缺水事故 ， 先燒壞受熱面而不致產(chǎn)生嚴重后果 ， 煙氣流速低 ， 設(shè)備阻力小。 設(shè)備選擇論證 廢熱鍋爐的選擇 【 9】 廢熱鍋爐有水管鍋爐和火管鍋爐兩種。熔硫槽就是將固體硫磺熔化為液硫并對其進行初步凈化的設(shè)備。 轉(zhuǎn)化器的內(nèi)部構(gòu)件有兩種 :一種是以耐熱鑄鐵為主要材料的結(jié)構(gòu)；另一種是以普通鋼材和 少量耐熱不銹鋼為主要材料的結(jié)構(gòu)。對于大型硫酸裝置選用球拱和條拱支撐貴州大學畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 第 24 頁 都可以。 干燥塔直徑 : 空塔氣速 ， 主鼓風機設(shè)在塔后 ， 操作壓力 ： P== 操作溫度 ： T = 4 4 .5 + 2 7 3 .1 5 = 3 1 7 .6 5 K 操作氣量： V0=M(% % )，則 hmMV /)%%(60032)%%( 30 ??????????hmToTPPoVoV / 3????? 6 0 0 7 0 4 0 ???? ?D 噴淋密度 :12m3/(m2= Q + Q + Q + Q + Q 式中， Q1— 正交晶硫從 ℃ 加熱到 ℃ 時的顯熱 Q2— 正交晶硫在 ℃ 時轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡本Я虻霓D(zhuǎn)變熱 Q3— 單斜晶硫 ℃ 加熱到 ℃ Q4— 單斜晶硫在 ℃ 時的溶解熱 Q5— 液硫從 ℃ 加熱到 140℃ 時的顯熱 1 正交晶硫 : 1Q =mCp T? ???T = 1081 ???? TCp Cp = ++ 105 (T)2 = 247。%247。 7．價格低廉，來源容易。攪拌器由減速機直接驅(qū)動。 焚硫爐的設(shè)計 焚硫爐是硫磺制酸的關(guān)鍵設(shè)備，焚硫爐運行時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。 ⑷ . 制造、安裝工作量小 ， 占地面積小。過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)助濾泵送至液硫過濾器。 空氣鼓風機位置在干燥塔前或后的流程論證 【 8】 主風機位置布置有兩種 :一是在干燥塔上游 ,好處是受腐蝕小 ,便于選擇國產(chǎn)空氣鼓風機；二是在干燥塔下游 ,風機進口為負壓 ,去掉水分后實際狀態(tài)氣量將增加 4%5%,且風機需耐硫酸腐蝕 ,價格較高 ,其好處是干燥氣體經(jīng)風機加壓升溫后 ,進入焚硫爐回收了風機壓縮氣體產(chǎn)生的熱量 ,多產(chǎn)中壓過熱蒸汽。轉(zhuǎn)化反應(yīng)的速度決定了爐氣在反應(yīng)中需要的接觸時間，也就決定了催化劑的用量。 轉(zhuǎn)化流程的選擇論證 【 7】 自從 20世紀 60 年代來硫酸生產(chǎn)中 SO2轉(zhuǎn)化工藝最大的進步是采用了了兩次轉(zhuǎn)化、兩次吸收的工藝，即兩轉(zhuǎn)兩吸。第一吸收塔酸循環(huán)泵輸送的循環(huán)酸溫度較高 ,這樣就對酸泵的耐腐蝕性能提出了較高的要求 ,就國內(nèi)目前制造酸泵的材料而言 ,尚不能滿足要求。也有做成環(huán)形，片狀或圓形 。也就增加了催化劑層的的阻力。 貴州大學畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 第 8 頁 由于上述原因，采用硫磺為原料制取硫酸有更大的優(yōu)越性。在熔硫時 ,它積聚在液硫表面而被分離出來 ,不會影響焚硫和轉(zhuǎn)化工序操作。 環(huán)保達標成為企業(yè)生存的首要條件。由于硫磺進口價位一直居高不下。 在有色冶金工業(yè)中，需用硫酸配制電解液。進入本世紀 ,我國 硫酸 工業(yè)增長勢頭加快，年平均增長幅度已達到%。特別是20 世紀 80年代以來 ,加強與國外技術(shù)交流和國際合作 ,引進部分工藝技術(shù)和先進設(shè)備 ,通過消化和吸收國外先進技術(shù) ,開發(fā)了許多新設(shè)備、新材料 ,使我國的硫酸生產(chǎn)技術(shù)水平有了很大的提高 ,逐步縮小了與世界先進水平的差距。主要用于生產(chǎn)磷酸，磷肥，各種硫酸鹽，二氧化鈦 (硫酸法 )，洗滌劑，染料，藥物，合成纖維等。貴州大學畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 第 1 頁 年產(chǎn) 20 萬噸硫磺制酸工藝設(shè)計 目錄 設(shè)計規(guī)模 設(shè)計規(guī)模 :20 萬噸 /年 產(chǎn)品及規(guī)格 : 原料 : 硫磺 規(guī)格 : 含水 :% 灰分 :% 產(chǎn)品： 98%的濃硫酸 規(guī)格：產(chǎn)品質(zhì)量標準執(zhí)行中華人民共和國工業(yè)硫酸標準（