【文章內容簡介】 突出優(yōu)點是石灰來源廣且方便，價格低廉，投資和操作費用較低。 （四） 活性炭通常具有較大的內表面積，是一種良好的吸收劑。當尾氣中的 SO2在一定條件下通過活性炭層時，被活性炭表面吸附。在 100℃以下主要為物理吸附，提高溫度后，從物理吸附轉向 荊楚理工學院畢業(yè)設計 第 8 頁 共 27 頁 化學吸附。在活性炭表面，吸附態(tài)的 SO2和吸附態(tài)的氧作用，形成吸附態(tài) SO3，當有水存在時，便可形成硫酸。 硫 酸的用途 工業(yè)用途 (1)冶金及石油工業(yè) 用于冶金工業(yè)，在有色金屬的生產中起重要作用。在冶金工業(yè)中，用硫酸作為鋼鐵表面氧化皮的清洗劑。 用于石油工業(yè)，石油精煉需用硫酸除去石油產品中的不飽和烴、膠質及硫化物等雜質。每噸原油精煉需要硫酸約 24kg，每噸柴油精煉需要硫酸約 31kg。石油工業(yè)所使用的活性白土的制備，也消耗不少硫酸。 在濃縮硝酸中，以濃硫酸為脫水劑 。氯堿工業(yè)中，濃硫酸作干燥劑干燥 氯氣 、氯化氫氣等 。無機鹽 工業(yè)中，硫酸鹽的制備都要用硫酸。許多無機酸如磷酸、硼酸、鉻酸 (有時也指 CrO3)、氫氟酸、氯磺酸 。有機酸 如草酸、醋酸等的制備，也常需要硫酸作原料。 (2)解決人民衣食住行 用于化學纖維的生產 ,粘膠絲的生產需要使用硫酸。尼龍、醋酸纖維、聚丙烯腈纖維等化學纖維的生產，也要用到硫酸。 用于染料工業(yè)，幾乎所有的染料 (或其中間體 )的制備都要用到硫酸。很多磺化反應，硝化反應都需使用大量濃硫酸或發(fā)煙硫酸。很多染料廠就設有硫酸車間，以配合需要。 用于制藥工業(yè)，許多抗生素的制備，要用到硫酸。 (3)鞏固國防 某些國家硫酸工業(yè)的發(fā)展，與其軍用炸藥的生產是密不可分的。濃硫酸用于制制取硝化甘油、硝化纖維、三硝基甲苯等炸藥。雖然這些化合物的制備是依靠硝酸，但同時必須使用濃硫酸或發(fā)煙硫酸。 (4)原子能工業(yè)及火箭技術 原子反應堆以及制造火箭、超聲速噴氣飛機和人造衛(wèi)星材料的鈦合金的制造過程，都要用到硫酸。從硼砂制備硼烷的過程需要多量硫酸。硼烷的衍生物是最重要的一種高能燃料。 農業(yè)用途 （ 1）土壤改良 在農業(yè)生產中，人們越來越多地采用硫酸來調節(jié)控制土壤酸堿度。將硫酸施入農用的土壤和水中，溶解土壤和水中鈣、鎂的碳酸鹽和 碳酸氫鹽 。 當這些鹽被分解后，硫酸與更惰性的物質反應，置換出磷、鐵等能被植物吸收的養(yǎng)分。用硫酸來降低土壤的 pH 值可改變很多元素的溶解度，提高植物對它們的吸收，從而使植物更加健壯，收成增加。 （ 2）化肥生產 用于生產硫酸銨和 過磷酸鈣 這兩種較為普遍常用的化肥。 用于生產 農藥 ，許多農藥的生產都是以硫酸為原料，如硫酸銅、 硫酸鋅 是良好的植物殺菌劑，硫酸鉈 可用作殺鼠劑， 硫酸亞鐵 、硫酸銅可用作除莠劑。很多殺蟲劑的生產也都需用硫酸。 荊楚理工學院畢業(yè)設計 第 9 頁 共 27 頁 第二章 物料平衡計算 設計要求 設計規(guī)模：硫磺制酸 100kt/a。生產過程中：含硫尾氣以 SO2的形式排出。吸收要求：《大氣污染物綜合排放國家標準》（ GB162971996）限定二氧化硫最高允許排放質量濃度為 960mg/m3，吸收率 100%,轉化率 95%。 熔硫部分的物料衡算 100%硫酸 10 萬噸 /年換算成小時： 年年萬噸 /kg10/10 8? 開工 300天，每天按 24小時算： hkghkg / 3 8 8 8243 0 0/10 8 ??? 因為 SO3吸收率為 100%，所以 SO3與硫酸的摩爾比： n（ SO3） ： n(H2SO4)=1： 1 x 所以 SO3每小時的消耗量 x=SO2的消耗量設為 y 322 22 SOOSO ?? y y=由于受轉化率的影響，根據 SO2轉化率是 95%，故實際需要量是： h9 5 4 8 . 8 4 k g /0 . 9 5h9 0 7 1 . 3 9 k g / ?? 22 2SO2O 2S ?? z 每小時消耗的純硫量 z=因為硫磺規(guī)格 %，所以每小時 消耗這樣規(guī)格的硫磺的量是： 247。 %=硫磺的質量流量是： ? 熔硫工段的能量衡算 本設計為 10 萬噸 /年硫酸轉化系統(tǒng)工藝設計（以每小時計算），對于熔硫階段來說，硫磺為冷 荊楚理工學院畢業(yè)設計 第 10 頁 共 27 頁 物料，蒸汽是熱流體，所以有： 根據查硫酸工藝設計手冊，硫磺要由從常溫（以 25℃ 為準 ）加熱到 135℃ 并控制在 135℃ 左右[7]， 故硫磺由 25℃ 加熱到 135℃ 所需要的熱流量為： )( 1222 ttcmQ ps ???? 2sm 是質量流量， 2pc 是硫磺比熱容，經查手冊可知 2pc =(kg.℃ )， 2t =135℃ ， 1t =25℃ 代入數據可得 Q=加熱蒸汽放出的熱流量與冷流體加熱所需的熱量相等： 故有 rms ?? 1Q 1sm 為蒸汽質量流量， r 是蒸汽汽化熱，根據查設計手冊可知，需要 飽和蒸汽來給硫磺加熱，其溫度為 ℃ ， 通過查表可知 r=[23]： 代入數據可知： hkgkgkJ hkJrQm s /??? 第三章 主要設備 熔硫釜 1)槽體 :槽體設計有池式、圓筒平底式和圓筒錐底式 ,本單位傳統(tǒng) 100ｔ /ｈ左右熔硫裝置做法設計采用的是圓筒錐底式架空結構。這樣的設計優(yōu)點是錐底能沉積雜質、延長清渣的時間間隔、放渣方便 ,但缺點是熔硫廠房的高度增加、固體硫磺加料系統(tǒng)的難度加大、土建投資增加。從實際運行效果來看 ,停車后反而更難清理長時間沉積的堆渣 ,故錐形結構的優(yōu)點相對于圓筒平地式并不明顯 ,反而缺點卻很突出 ,綜合考慮后本熔硫布置為四臺圓筒平底式。 (2)攪拌器 :帶攪拌器的熔硫槽具有較強的湍流擴散和對 流循環(huán)能力 ,故傳熱效果好 ,對于大型熔硫裝置一般采用此種設計方式。在熔硫槽內 ,介質固、液并存 ,加熱管附近的液硫和其它區(qū)域的有可能溫度不一致 ,這就需要攪拌器的擴散和循環(huán)能力較大 ,適應性較好。為此攪拌器必須具有合理的結構和足夠的強度 ,并具有安裝方便、連接穩(wěn)妥的特點。綜上所述 ,在熔硫槽設計中一般選用折葉式攪拌槳和開啟渦輪式攪拌槳。本熔硫裝置選擇為雙層折葉式攪拌槳 ,每層由兩片扁鋼制作 ,對稱固定于攪拌軸上 ,呈 45176。折角。這種設計的攪拌槳制作和安裝都比較方便 ,在以加熱盤管為擋板的情況下 ,循環(huán)能力較強 ,攪拌較均勻。另外 ,由 于熔硫槽直徑過大不宜在頂蓋上直接安裝攪拌槳 ,故采取在槽上方做獨立攪拌槳支撐支架的措施 [8]。 (3)加熱盤管 :熔硫槽的熔硫能力主要取決于熱量的供給 ,而供熱量的大小又取決于盤管的加熱 荊楚理工學院畢業(yè)設計 第 11 頁 共 27 頁 面積 ,盤管加熱面積越大 ,熔硫能力越強 ,在大型生產裝置中 ,由于加熱面積較大 ,如按原有的結構設計 ,設備的體積就很龐大 ,而實際上設備的占地面積是要受限制的 ,所有采用合理緊湊的結構形式非常重要 [18]。根據對以往設計的設備運行情況詳加分析和摸索后 ,在此次設計中 ,采用了雙螺旋結構的加熱蒸汽盤管 ,將兩圈盤管做成并聯(lián)同心圓形式 ,多組均勻安放 ,在保證足 夠的加熱面積的前提下大大減小了設備的體積。另外設計時 ,還應注意選擇合適的加熱管間隙 ,間隙過小 ,液硫不易通過而產生堆積 ,致使盤管外液硫的混合型很差 ,不利于傳熱 ,此外 ,為了便于日后的安裝及維修 ,加熱盤管應做成多組易拆卸形 ,安裝于設備頂蓋的法蘭上。 圖 13 焚硫爐 由于硫磺燃燒速度快，所以爐子構造簡單，現(xiàn)在一般多用臥式焚硫爐。使用最普遍的是噴霧焚硫爐。噴霧焚硫爐的構造，是在鋼制圓筒內部襯絕熱磚和耐火磚。為使硫磺和空氣的接觸良好在 2～3 個地方用耐火磚砌半圓形的擋墻。硫磺噴霧的要求是：形成易于氣化的 微粒、噴霧角度要大，且能均勻分散。噴嘴的噴槍和噴頭部分采用 L316或相當的材料。為防止爐內高溫引起損壞和防止因受熱而引起硫磺粘度上升，噴槍應設置蒸氣夾套。 焚硫爐焚硫能力同其它工業(yè)燃燒爐一樣，能力的彈性比較大，一般變動 1～ 倍。表達能力的單位，多采用每日、每立方米容積可焚燒多少噸硫磺量來表示。根據實際生產的統(tǒng)計，一般是 1m3容積的霧化焚硫爐，每日可以焚燒 1t 左右的硫磺，即生產 3t左右的硫酸。能力高的爐子每日每立方米可焚燒 2t左右的硫磺。一般規(guī)律是，小型爐子能力偏小，大型爐子能力偏大。其主要原因是霧化狀況 和爐內氣速不一樣所造成的。 霧化焚硫爐的生產能力，一般可用下式進行計算 【 10】 ： Q＝ K V 24／ 1000 q 式中： K — 焚硫單位容積發(fā)熱量，一般為 ～ h q — 燃燒 1kg硫磺之熱效應，純凈硫磺為 V — 焚硫爐容積， m3 Q — 霧化焚硫爐能力， t/(d m3) 轉化器 荊楚理工學院畢業(yè)設計 第 12 頁 共 27 頁 SO2轉化器是保證氧化反應和 SO2排放標準實施的關鍵設備。在 400 ~ 620℃高溫作業(yè)時間轉換器，處理段落不同溫度下的不同的熱膨脹應力之間造成 的 SO2和 SO3氣體腐蝕，和部分不允許有煤氣泄漏；它也需要配氣性能好，確保高轉化率。因此，需要結構設計和材料的選擇是合理的、可靠的。 目前，該結構中有兩種類型的轉換器模塊結構和中心管。積木式結構。平球冠層垂直圓柱形容器的積木式結構，其內部從下向上由多個柱樁支撐板和格柵。兩個輪簡同心垂直中心管式結構的筒體直徑較小，管，中間，對一些支持的催化劑與隔板的重量，和流道反應段，催化劑填裝之間的缸內、外兩層。采用了兩種結構在大型硫磺制酸不同特點植物，具有。 模塊化轉換器使用柱樁支撐一些催化劑的格柵和分區(qū)的重量， 在耐火保溫磚筒體表面的李寧催化劑負載部分，并且結構簡單。材料為 0Cr18Ni9不銹鋼轉化器，在裝置的底布。隨著冠套，外部 flatsteel并強化，以確保設備的強度和剛度的。每層隔板一密封圓環(huán)和殼體壁焊接一體的補償因熱，膨脹變形分區(qū)燃氣流中避免多層合采層間。格柵鋪設耐熱陶瓷球和不銹鋼絲網，然后把催化劑。 SO2氣體分布裝置專門設計的從入口到轉換器，分布更加均勻。了平面式催化劑床結構保證均勻反。位于底層平面是由多，滑動軸承在民用基礎能夠有效吸收和補償變形操作時的熱膨脹狀態(tài)，大大降低設備的，應力水平，和整體安全穩(wěn) 定的設備更好。 中心管式變換器部分的催化劑層分離耐熱瓷球平弧板和床之間的催化劑和陶瓷球有一層不銹鋼絲網。 0Cr18Ni9不銹鋼的主要設備，有的還可以安裝在設備的底部。一款專為氣缸的進氣中心，氣體能均勻地分布在各反應床。各部分之間用弧形擋板分隔器，可以有效地吸收或補償由于熱膨脹變形的運行狀態(tài)，既能保證層間的氣體流，可以減少設備的應力水平。設備的內筒和外筒的底部分別支撐在土木工程的基礎。但耐熱瓷球平電弧電阻的床層是不均勻的，中心筒空間利用率不高，彎曲的床板和板分開制造的難度是比較大的。作為用于確保設備的 整體安全性和穩(wěn)定性的高強度、低剛度的設計，設備，整體實力雖高，但剛度相對較低，設備的整體安全性和穩(wěn)定性，作為構建塊結構。但這種筒式轉換器設備材料中心保存，一次性投資小。 在轉化反應中，為了使反應接近最佳操作溫度即適宜溫度。我們在反應時必須降低溫度，移去一部分熱量，這就是我們所說的降溫。通常有兩種操作方法：一種恒溫操作方法，這種方法會使轉化器體積太大也很難使移走的熱量達到要求。另一種方法即絕熱操作過程，也是我們曾普遍采用的方法。 干吸塔 高效干燥吸收塔系統(tǒng)是塔填料支撐結構，高高的塔 填料，分為酸，除霧器元件和塔徑和操作氣速和噴酸噴淋密度統(tǒng)一考慮，相互配合，產生高強度的塔的形成，滿足干燥浴吸收效率的技術要求。 干吸塔的結構基本相似，塔體為立式圓筒形結構，鋼李寧耐酸磚。一般采用高鋁耐酸陶瓷填料支承結構，具有跨度大，酸性高鋁瓷棒束孔率高，有時高孔率的陶瓷球拱。 干燥塔一般采用抽屜式國產或進口金屬絲網除沫器墊式除霧器。在高溫下，第一吸收塔酸，霧量大，細顆粒的霧，在換熱設備的保護，除霧器的高性能纖維是第二吸收塔使排放要求也采用高性能纖維除霧器。從生產和使用的影響，除霧效率是令人滿意的。 酸酸分配器直接影響空氣干燥和 SO3的吸收效果。陽極保護槽管式分酸器，每平方米超過 40 分酸點的研究和開發(fā)，大多數大型硫酸裝置這種酸干吸塔。的酸，減少管道埋在一個環(huán)形階梯嚴重的 荊楚理工學院畢業(yè)設計 第 13 頁 共 27 頁 材料和酸的酸泵打主管和再分配的酸罐，從在降液管流出罐。罐體結構設計來保證每個槽酸度基本相同點，且不會產生溢出等現(xiàn)象。完成在工廠酸生產，碾壓試驗。采用陽極保護的槽管式分酸雖然一次性投資分銷商，大但分布耐酸，較長的使用壽命，酸效應，并節(jié)約維修成本。塔的底部設計一般分為盤底和平