【文章內容簡介】 最大的變化就是采用了兩次轉化、兩次吸收新流程，簡稱為兩轉兩吸。這項新技術開始時，著眼于充分利用硫的資源和減少 SO2排放量，保護環(huán)境。這種方法的特點是：；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 轉化率≥98% 產(chǎn)品規(guī)格 二氧化硫 轉化率≥98% 工藝方案敘述國內生產(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備龐大，用鉛很多，檢修麻煩，腐蝕設備，反應緩慢，本設計采用的是接觸法，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。本設計的生產(chǎn)過程采用一轉一吸的工藝流程，即將二氧化硫經(jīng)過多段轉化后只經(jīng)過一個或串聯(lián)兩個吸收塔，吸收其中 SO3后就排放。轉化流程為 4 段間接換熱式。 裝置設計說明 工藝原理二氧化硫轉化通常是在不高于 壓力下進行，而且 SOSO3 濃度又較低，體系可視為理想氣體。二氧化硫氧化反應是一個可逆放熱反應： 231pcatSOSQ? ? ????? ?321pSOK??25(238970..)????? 工藝流程說明現(xiàn)運用接觸法一轉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：原料預處理、SO 2 爐氣制取、SO 2 氣體凈化、二氧化硫轉化、三氧化硫吸收、 “三廢”處理。這里主要介紹一下轉化系統(tǒng)。轉化系統(tǒng)為一轉一吸四段反應裝置，因為二氧化硫轉化的過程是一個放熱過程，它的轉化率隨著溫度的升高而降低，因此采用多段反應器，通過一段反應器后物料的溫度升高，經(jīng)冷卻后通入下一段反應器繼續(xù)反應，使整個反應的操作曲線在最適溫度曲線附近，既保證了反應的速度，又可以達到較高的轉化率。此流程使用原料氣作為冷卻劑，可以省去外加的冷卻劑，又可以利用反應產(chǎn)生的熱量來預熱原料氣，節(jié)約能源，一舉兩得。轉化系統(tǒng)包括一個四段反應器和四個換熱器。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、第四換熱器預熱后進入反應器，第一、第二、第三、第四段反應床層出來的氣體分別經(jīng)過第二、第三、第四、第一換熱器進行冷卻，再通入吸收塔。 主要設備選型說明 考慮到轉化器設計應讓二氧化硫盡可能在最優(yōu)化溫度條件下反應，最大限度的利用二氧化硫反應放出的熱量，設備阻力既要小，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 風機選用羅茨風機。 化工原材料規(guī)格及用量 進入轉化器氣體組成：SO 2 占 8%，O 2 占 10%，N 2 占 82% 本設計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 轉化工序物料衡算與熱量衡算 轉化工序流程示意圖及簡要說明原料氣 第一換熱器 轉化爐一段第二換熱器 轉化爐二段 第三換熱器轉化爐三段 第四換熱器 轉化爐四段圖 1 轉化工序流程示意圖上圖是硫酸轉化工藝的流程，原料氣由干燥器進入換熱器，再進入轉化爐一段，再進入到第二換熱器，以此類推，直到從轉化爐四段出來降溫至吸收塔。 確定各段進口溫度及轉化率 溫度與平衡轉化率的關系在 400～700℃時， 公式(見 《化工工藝工程設計》鄒蘭，??傳智編) 公式（） 式中： —— 平衡常數(shù) —— 溫度/Kp平衡轉化率 公式( 見《化工工藝工程設計》鄒蘭，閻TX?????傳智編) 公式（）式中： =8%——進轉化器的爐氣中的 SO2 的濃度（%）a=10%——進轉化器的爐氣中的 O2 的濃度（%）b=——系統(tǒng)總壓力∕PaKP取反應溫度 T由公式（）計算 p由公式（）計算 TX依此計算得平衡轉化率與溫度的關系列表：表 1 平衡轉化率與溫度的關系∕℃T400 420 440 460 480 500 520 540 560 580XT∕％ 最適宜溫度與轉化率的關系 公式(見《化工工藝工程設計》鄒蘭，閻??????????適傳智編) 公式（）取不同 值，計算。x計算得最適宜溫度與轉化率的關系列表：表 2 最適宜溫度與轉化率的關系XT∕％ ∕℃適 確定操作線進氣組成：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℃確定轉化器一段進口溫度 360℃氣體經(jīng)每層觸媒后溫度升高，計算式是： 公式(見《化工工藝工程設計》鄒蘭，閻傳智編) 公式??00tx????（）表 3 二氧化硫的濃度與 λ 值的關系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，取原料氣的進口溫度為 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。考慮到原料氣的預熱過程是依次經(jīng)過第一、第二、第三、第四換熱器，對應于第四、第一、第二、第三段反應器的冷卻，所以如果考慮每個換熱器的換熱面積相當，則出口氣體冷卻降溫的溫差應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，并且每一段轉化器的出口溫度和轉化率對應的點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器的操作曲線。 各段進口溫度及轉化率表 4 一次轉化分段轉化率和溫度段數(shù) 一 二 三 四轉化率∕ ％ 進口溫度 ∕℃ 360 480 450 420由圖 2 以及表 4 的數(shù)據(jù)可得：轉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 四段反應過程的 XT 關系圖 轉化工序物料衡算本設計為 24 萬噸/年硫酸轉化系統(tǒng)工藝設計（以每小時計算） ，???可得實際進氣總量為 ..0l?為方便計算，本設計假設進氣總量為 1000kmol，? 進轉化器一段氣體量及成分以 1000kmol 的進氣總量為標準進行計算，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由以上計算匯總轉化器物料衡算結果于表 5表 5 轉化器物料衡算結果進一段 （ ）Kmol（ ）Kg（ ）3m標 （％）VSO2 8O2 10N2 82∑ 4348 100出一段（進二段）SO2 SO3 O2 N2 ∑ 100出二段（進三段）SO2 SO3 O2 N2 ∑ 100出三段（進四段）SO2