14萬噸硫酸年轉(zhuǎn)化系統(tǒng)工藝的設(shè)計說明(編輯修改稿)
2025-07-22 05:10 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 過程。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]。第二章 工藝說明書 概述 產(chǎn)品規(guī)模和規(guī)格(1)年操作日 300天/年(2)生產(chǎn)方式 連續(xù)生產(chǎn)(3)生產(chǎn)能力 二氧化硫 轉(zhuǎn)化率≥98%(4)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SO2后就排放。轉(zhuǎn)化流程為4段間接換熱式。 裝置設(shè)計說明 工藝原理，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)： 工藝流程說明現(xiàn)運用接觸法一轉(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、SO2爐氣制取、SO2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，依次通過第四、第三、第二、第一換熱器預(yù)熱后進入反應(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)機選用羅茨風(fēng)機。 化工原材料規(guī)格及用量進入轉(zhuǎn)化器氣體組成：SO2占8%，%，%。本設(shè)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：%190。%[5]。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，原料氣由干燥器進入轉(zhuǎn)化爐一段，再進入換熱器，再進入到轉(zhuǎn)換爐二段，由此類推，直到從轉(zhuǎn)化爐四段出來降溫至吸收塔。鼓風(fēng)機原 料 氣轉(zhuǎn)化爐一段第一換熱器 第三轉(zhuǎn)化爐轉(zhuǎn)化爐二段第二轉(zhuǎn)換爐轉(zhuǎn)化爐四段第四換熱器轉(zhuǎn)換爐三段降溫至吸收塔 轉(zhuǎn)化工序流程示意圖 確定各段進口溫度及轉(zhuǎn)化率 溫度與平衡轉(zhuǎn)化率的關(guān)系[6]在時， ()式中：190。190。190。平衡常數(shù) 190。190。190。溫度/平衡轉(zhuǎn)化率 ()式中： 190。190。190。進轉(zhuǎn)化器的爐氣中的濃度（%） 190。190。190。進轉(zhuǎn)化器的爐氣中的濃度（%） 190。190。190。系統(tǒng)總壓力/取反應(yīng)溫度由公式（）計算由公式（）計算試差過程：時，由公式得由公式，試差可得依次計算得平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系列表31。表31 平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系T/℃400420440460480KpXt/%T/℃500520540560580KpXt/% 最適溫度與轉(zhuǎn)化率關(guān)系其中a=8%,b=%,取不同x值，計算。計算得最適宜溫度與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系列表32。表32 最適宜溫度與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系Xt/%T/℃Xt/%T/℃ 確定操作線進氣組成：SO2占，%,%所選取釩催化劑的起燃溫度為360℃確定轉(zhuǎn)化器一段進口溫度430℃氣體經(jīng)每層觸媒后溫度升高，計算式是：表33 二氧化硫的濃度與l值的關(guān)系SO2濃度，%λSO3濃度，%λSO4濃度，%λ26061731027838972001130341178226123285156925214378由表33查得，濃度為8%的SO2對應(yīng)的l值為226。操作線溫度的確定：已知催化劑的起燃溫度為360℃，在使用的溫度為400—580℃，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)，取原料氣的進口溫度為430℃，四段操作線的斜率根據(jù)原料氣里SO2的濃度差查得1/226?？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，℃，℃，℃，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[7]。 各段進口溫度及轉(zhuǎn)化率表 34一次轉(zhuǎn)化分段轉(zhuǎn)化率和溫度段數(shù)一二三四轉(zhuǎn)化率/％8794進口溫度/℃430470450405：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：第四段操作線方程：t 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)計為14萬噸/年硫酸轉(zhuǎn)化系統(tǒng)工藝設(shè)計（以每小時計算），由可得實際進氣總量為：為方便計算，本設(shè)計假設(shè)近期總量為,故在最后計算結(jié)果上需乘上系數(shù) 進轉(zhuǎn)化器一段氣體量及成分以的進氣量為標(biāo)準(zhǔn)進行計算，已知SO2占8%，%，%。O2的進氣量及成分： SO2的進氣量及成分：N2的進氣量及成分： 出一段氣體量及成分 出二段氣體量及成分 出三段氣體量及成分 出四段氣體量及成分 由以上計算匯總轉(zhuǎn)化器物料衡算結(jié)果于表35。表35 轉(zhuǎn)化器物料衡算結(jié)果進一段kmolkgm3VSO2%O2%N2%Σ%出一段kmo
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