【文章內容簡介】 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 產品規(guī)模和規(guī)格(1)年操作日 300天/年(2)生產方式 連續(xù)生產(3)生產能力 二氧化硫 轉化率≥98%(4)產品規(guī)格 二氧化硫 轉化率≥98% 工藝方案敘述國內生產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。本設計的生產過程采用一轉一吸的工藝流程，即將二氧化硫經過多段轉化后只經過一個或串聯(lián)兩個吸收塔，吸收其中SO2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，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： 工藝流程說明現運用接觸法一轉一吸酸洗封閉流程生產硫酸，其生產工藝大致有六大工序，即：原料預處理、SO2爐氣制取、SO2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：SO2占8%，%，%。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：%190。%[5]。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，原料氣由干燥器進入轉化爐一段，再進入換熱器，再進入到轉換爐二段，由此類推，直到從轉化爐四段出來降溫至吸收塔。鼓風機原 料 氣轉化爐一段第一換熱器 第三轉化爐轉化爐二段第二轉換爐轉化爐四段第四換熱器轉換爐三段降溫至吸收塔 轉化工序流程示意圖 確定各段進口溫度及轉化率 溫度與平衡轉化率的關系[6]在時， ()式中：190。190。190。平衡常數 190。190。190。溫度/平衡轉化率 ()式中： 190。190。190。進轉化器的爐氣中的濃度（%） 190。190。190。進轉化器的爐氣中的濃度（%） 190。190。190。系統(tǒng)總壓力/取反應溫度由公式（）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化率與溫度的關系列表31。表31 平衡轉化率與溫度的關系T/℃400420440460480KpXt/%T/℃500520540560580KpXt/% 最適溫度與轉化率關系其中a=8%,b=%,取不同x值，計算。計算得最適宜溫度與轉化率的關系列表32。表32 最適宜溫度與轉化率的關系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℃確定轉化器一段進口溫度430℃氣體經每層觸媒后溫度升高，計算式是：表33 二氧化硫的濃度與l值的關系SO2濃度，%λSO3濃度，%λSO4濃度，%λ26061731027838972001130341178226123285156925214378由表33查得，濃度為8%的SO2對應的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430℃，四段操作線的斜率根據原料氣里SO2的濃度差查得1/226?？紤]到原料氣的預熱過程是依次經歷第一、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，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，℃，℃，℃，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[7]。 各段進口溫度及轉化率表 34一次轉化分段轉化率和溫度段數一二三四轉化率/％8794進口溫度/℃430470450405：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：第四段操作線方程：t 四段反應過程的XT關系圖 轉化工序物料衡算本設計為14萬噸/年硫酸轉化系統(tǒng)工藝設計（以每小時計算），由可得實際進氣總量為：為方便計算，本設計假設近期總量為,故在最后計算結果上需乘上系數 進轉化器一段氣體量及成分以的進氣量為標準進行計算，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 由以上計算匯總轉化器物料衡算結果于表35。表35 轉化器物料衡算結果進一段kmolkgm3VSO2%O2%N2%Σ%出一段kmo