【文章內(nèi)容簡介】 最大的變化就是采用了兩次轉(zhuǎn)化、兩次吸收新流程，簡稱為兩轉(zhuǎn)兩吸。這項(xiàng)新技術(shù)開始時，著眼于充分利用硫的資源和減少 SO2排放量，保護(hù)環(huán)境。這種方法的特點(diǎn)是：；濃度的 SO2氣體； SO2排放量；；吸增加 45kPa。第二章 工藝說明書 概述 產(chǎn)品規(guī)模和規(guī)格 年操作日 300 天/年 生產(chǎn)方式 連續(xù)生產(chǎn) 生產(chǎn)能力 二氧化硫 轉(zhuǎn)化率≥98% 產(chǎn)品規(guī)格 二氧化硫 轉(zhuǎn)化率≥98% 工藝方案敘述國內(nèi)生產(chǎn)硫酸的方法主要是用硝化法和接觸法，考慮到硝化法所需設(shè)備龐大，用鉛很多，檢修麻煩，腐蝕設(shè)備，反應(yīng)緩慢，本設(shè)計(jì)采用的是接觸法，該方法制得的成品酸濃度高，純度較高。理論上催化氧化操作過程的段數(shù)越多，最終轉(zhuǎn)化率越高，而且過程更接近于最佳溫度曲線，催化劑的利用率越高。本設(shè)計(jì)的生產(chǎn)過程采用一轉(zhuǎn)一吸的工藝流程，即將二氧化硫經(jīng)過多段轉(zhuǎn)化后只經(jīng)過一個或串聯(lián)兩個吸收塔，吸收其中 SO3后就排放。轉(zhuǎn)化流程為 4 段間接換熱式。 裝置設(shè)計(jì)說明 工藝原理二氧化硫轉(zhuǎn)化通常是在不高于 壓力下進(jìn)行，而且 SOSO3 濃度又較低，體系可視為理想氣體。二氧化硫氧化反應(yīng)是一個可逆放熱反應(yīng)： 231pcatSOSQ? ? ????? ?321pSOK??25(238970..)????? 工藝流程說明現(xiàn)運(yùn)用接觸法一轉(zhuǎn)一吸酸洗封閉流程生產(chǎn)硫酸，其生產(chǎn)工藝大致有六大工序，即：原料預(yù)處理、SO 2 爐氣制取、SO 2 氣體凈化、二氧化硫轉(zhuǎn)化、三氧化硫吸收、 “三廢”處理。這里主要介紹一下轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。轉(zhuǎn)化系統(tǒng)為一轉(zhuǎn)一吸四段反應(yīng)裝置，因?yàn)槎趸蜣D(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。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。轉(zhuǎn)化系統(tǒng)包括一個四段反應(yīng)器和四個換熱器。前面制取的氣體經(jīng)過一系列凈化的過程，依次通過第一、第二、第三、第四換熱器預(yù)熱后進(jìn)入反應(yīng)器，第一、第二、第三、第四段反應(yīng)床層出來的氣體分別經(jīng)過第二、第三、第四、第一換熱器進(jìn)行冷卻，再通入吸收塔。 主要設(shè)備選型說明 考慮到轉(zhuǎn)化器設(shè)計(jì)應(yīng)讓二氧化硫盡可能在最優(yōu)化溫度條件下反應(yīng)，最大限度的利用二氧化硫反應(yīng)放出的熱量，設(shè)備阻力既要小，又能使氣體分布均勻。故考慮使用外部換熱型轉(zhuǎn)化器。 換熱器考慮到氣體有一定腐蝕性，故選用列管式換熱器 風(fēng)機(jī)選用羅茨風(fēng)機(jī)。 化工原材料規(guī)格及用量 進(jìn)入轉(zhuǎn)化器氣體組成：SO 2 占 8%，O 2 占 10%，N 2 占 82% 本設(shè)計(jì)采用的催化劑型號是 S1091，起燃溫度為 360℃，使用溫度為 400580℃，入口 SO2：% [2]。第三章 轉(zhuǎn)化工序物料衡算與熱量衡算 轉(zhuǎn)化工序流程示意圖及簡要說明原料氣 第一換熱器 轉(zhuǎn)化爐一段第二換熱器 轉(zhuǎn)化爐二段 第三換熱器轉(zhuǎn)化爐三段 第四換熱器 轉(zhuǎn)化爐四段圖 1 轉(zhuǎn)化工序流程示意圖上圖是硫酸轉(zhuǎn)化工藝的流程，原料氣由干燥器進(jìn)入換熱器，再進(jìn)入轉(zhuǎn)化爐一段，再進(jìn)入到第二換熱器，以此類推，直到從轉(zhuǎn)化爐四段出來降溫至吸收塔。 確定各段進(jìn)口溫度及轉(zhuǎn)化率 溫度與平衡轉(zhuǎn)化率的關(guān)系在 400～700℃時， 公式(見 《化工工藝工程設(shè)計(jì)》鄒蘭，??傳智編) 公式（） 式中： —— 平衡常數(shù) —— 溫度/Kp平衡轉(zhuǎn)化率 公式( 見《化工工藝工程設(shè)計(jì)》鄒蘭，閻TX?????傳智編) 公式（）式中： =8%——進(jìn)轉(zhuǎn)化器的爐氣中的 SO2 的濃度（%）a=10%——進(jìn)轉(zhuǎn)化器的爐氣中的 O2 的濃度（%）b=——系統(tǒng)總壓力∕PaKP取反應(yīng)溫度 T由公式（）計(jì)算 p由公式（）計(jì)算 TX依此計(jì)算得平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系列表：表 1 平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系∕℃T400 420 440 460 480 500 520 540 560 580XT∕％ 最適宜溫度與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系 公式(見《化工工藝工程設(shè)計(jì)》鄒蘭，閻??????????適傳智編) 公式（）取不同 值，計(jì)算。x計(jì)算得最適宜溫度與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系列表：表 2 最適宜溫度與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系XT∕％ ∕℃適 確定操作線進(jìn)氣組成：SO 2 占 8%，O 2 占 10%，N 2 占 82%所選取釩催化劑的起燃溫度為 360℃確定轉(zhuǎn)化器一段進(jìn)口溫度 360℃氣體經(jīng)每層觸媒后溫度升高，計(jì)算式是： 公式(見《化工工藝工程設(shè)計(jì)》鄒蘭，閻傳智編) 公式??00tx????（）表 3 二氧化硫的濃度與 λ 值的關(guān)系SO2 濃度，% λ SO2 濃度，% λ SO2 濃度，% λ2 59 6 173 10 2783 88 7 200 11 3034 117 8 226 12 3285 145 9 252 13 506由上表查得，濃度為 8%的 SO2 對應(yīng)的 λ 值為 226。操作線溫度的確定：已知催化劑的起燃溫度為 360℃，使用的溫度為 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 360℃，四段操作線的斜率根據(jù)原理氣里 SO2 的濃度差表得 1/226?？紤]到原料氣的預(yù)熱過程是依次經(jīng)過第一、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，第三段的降溫的溫差為 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(diǎn)都在平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。 各段進(jìn)口溫度及轉(zhuǎn)化率表 4 一次轉(zhuǎn)化分段轉(zhuǎn)化率和溫度段數(shù) 一 二 三 四轉(zhuǎn)化率∕ ％ 進(jìn)口溫度 ∕℃ 360 480 450 420由圖 2 以及表 4 的數(shù)據(jù)可得：轉(zhuǎn)化器第一段操作線方程： ?????第二段操作線方程： ?????第三段操作線方程； 535第四段操作線方程； ??.tx01300 350 400 450 500 550 600 650 700 750TXT圖 2 四段反應(yīng)過程的 XT 關(guān)系圖 轉(zhuǎn)化工序物料衡算本設(shè)計(jì)為 24 萬噸/年硫酸轉(zhuǎn)化系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)（以每小時計(jì)算） ，???可得實(shí)際進(jìn)氣總量為 ..0l?為方便計(jì)算，本設(shè)計(jì)假設(shè)進(jìn)氣總量為 1000kmol，? 進(jìn)轉(zhuǎn)化器一段氣體量及成分以 1000kmol 的進(jìn)氣總量為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算，已知 SO2 占 8%，O 2 占 10%，N 2 占 82% ??2()103Okg??2 3()?? 80S?2()8645S 2()8179SO? () 9Nk2 3().68N 出一段氣體量及成分 280()?????? 872Nkol 出二段氣體量及成分 280().432SOkmol?????? 5612Nkol 出三段氣體量及成分 280().86SOkmol?????? 76412Nkol 出四段氣體量及成分 280().68SOkmol?????? 23042Nkol由以上計(jì)算匯總轉(zhuǎn)化器物料衡算結(jié)果于表 5表 5 轉(zhuǎn)化器物料衡算結(jié)果進(jìn)一段 （ ）Kmol（ ）Kg（ ）3m標(biāo) （％）VSO2 8O2 10N2 82∑ 4348 100出一段（進(jìn)二段）SO2 SO3 O2 N2 ∑ 100出二段（進(jìn)三段）SO2 SO3 O2 N2 ∑ 100出三段（進(jìn)四段）SO2