【文章內(nèi)容簡介】 )為止。V取決于ti及ti1。其它各段數(shù)值積分到τi=Vi/V0為止。因為式（25）中反應速率是以正反應速率的形式表示的。在調(diào)整操作參數(shù)時，反應速率以正值迅速下降至負值的方式，接近甚至超越平衡的限制，故在此時數(shù)值積分求取的τi的迭加值會越來越小，而永遠達不到各段有效催化劑空時限制，因此在數(shù)值積分時，反應速率出現(xiàn)負值時，就立即終止此段的計算是十分必要的。因此實際過程中反應只要能越來越慢地接近平衡，而不會超越它。 工藝技術方案 （1）國外工藝技術概況 （a）國外硫酸生產(chǎn)的原料主要是硫磺，其生產(chǎn)規(guī)模正向大型化發(fā)展，最大單系列能力為美國MEC公司在澳大利亞Murrin承建的4400噸/日，帶低溫余熱回收（HRS）系統(tǒng)的硫酸裝置。一般新建裝置規(guī)模≥3000噸/日，由于裝置大型化，對節(jié)約投資，提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本等方面效果顯著。（b）隨著環(huán)保法日趨嚴格，生產(chǎn)技術趨向采用“3+1”或“3+2”兩轉(zhuǎn)兩吸流程，～％，尾氣SO2含量低于300PPM，酸霧含量低于45mg/m3。（c）采用先進技術，強化設備能力，不斷采用結構先進、效率高、節(jié)能耐用的機泵設備，從而使硫酸裝置的生產(chǎn)穩(wěn)定，開工率高，安全可靠，先進硫酸廠年開工率達到99％以上。（d）注重硫酸生產(chǎn)中的熱能回收和轉(zhuǎn)換，最大限度回收高、中、低位熱能。（2）國內(nèi)工藝技術狀況近幾年我國硫磺制酸工業(yè)有較快的發(fā)展，生產(chǎn)技術水平不斷提高，其液體硫磺精制大多采用沉降法，轉(zhuǎn)化工藝為“3+1”和“3+2”兩轉(zhuǎn)兩吸工藝，轉(zhuǎn)化觸媒多采用國產(chǎn)觸媒，～％，干吸塔、換熱器、轉(zhuǎn)化器等都采用一些新設備、新材料。熱力系統(tǒng)一般只回收利用高、中位熱能，副產(chǎn)中、低壓蒸汽自用或副產(chǎn)中壓蒸汽用于發(fā)電或驅(qū)動透平主風機。與國外相比存在單系列能力小、設計余量偏大、熱利用水平偏低等缺點。 工藝技術方案的選擇本項目選擇工藝技術方案為：固體硫磺皮帶輸送，快速熔硫、液硫過濾器過濾精制液硫，機械霧化焚硫，“3+2”兩轉(zhuǎn)兩吸流程，其主要特點： （1）結合中國國情，采用引進技術消化吸收的國內(nèi)領先的硫磺制酸轉(zhuǎn)化、干吸技術，進行工程設計。具有技術先進，操作穩(wěn)妥可靠，投資合理，綜合經(jīng)濟效益好的特點。（2）采用“3+2”兩轉(zhuǎn)兩吸流程，采用國產(chǎn)大顆粒環(huán)型觸媒，提高轉(zhuǎn)化器氣速，減少壓降，延長觸媒使用壽命，％以上，采用全不銹鋼轉(zhuǎn)化器，確保其安全運行。（3）轉(zhuǎn)化工段的換熱器選用列管換熱器，進氣擴散管，使氣體均勻分布，設備直徑小，占地面積小。（4）干吸塔采用大開孔球拱和新型填料，蝶形底，采用帶陽極保護的不銹鋼管槽式分酸器，加大淋灑密度，降低填料高度，提高干吸塔生產(chǎn)強度，一二采用國產(chǎn)纖維除霧器，提高除霧效率，保護后續(xù)設備及環(huán)境。（5）采用火管鍋爐、蒸汽過熱器、省煤器合理組成熱力系統(tǒng)，回收高中位熱能，產(chǎn)生450℃、用于推動透平風機，乏汽供熔硫、濃縮磷酸及生活取暖，熱利用率高。（6）采用高低溫交叉配酸吸收技術和干吸塔低位配置，減少酸冷卻器換熱面積，降低設備投資。（7）干吸塔上、下酸管采用陽極保護304L不銹鋼管，安裝維修方便，使用壽命長,減少酸的跑冒滴漏。（8）采用新型不銹鋼轉(zhuǎn)化器，高溫下（≤620℃）不會發(fā)生蠕變，使用壽命長，維修量小。觸媒層設置從上至下依次為1，便于更換觸媒，減少煙氣管長度，消除熱應力。（9）為了保證轉(zhuǎn)化率，保護轉(zhuǎn)化觸媒，配置有間接升溫系統(tǒng)。工藝上一般采用快速熔硫、液硫機械過濾、機械霧化焚硫技術，較多地采用“ 3 + 2 ”兩轉(zhuǎn)兩吸工藝，并采用中壓鍋爐和省煤器回收焚硫和轉(zhuǎn)化工序的廢熱，產(chǎn)生中壓過熱蒸汽。將澄清的溶融硫送入焚硫爐與空氣霧化后于爐內(nèi)焚化，產(chǎn)生高溫二氧化硫爐氣，經(jīng)余熱鍋爐使爐氣溫度降至650～680℃，進入轉(zhuǎn)化器，本設計采用一次轉(zhuǎn)化通過一、二、三段觸媒，二次轉(zhuǎn)化通過四、五次觸媒。換熱方式一次轉(zhuǎn)化采用外部換熱，二次轉(zhuǎn)化的四、五段間采用空氣冷激。熔硫工序一般采用快速熔硫和液硫機械過濾工藝，其中關鍵設備一是快速熔硫槽，二是液硫過濾器。固體硫磺經(jīng)熔融，濾去固體雜質(zhì)后，存于熔硫槽，維持熔硫溫度在130~145℃之間，熔硫貯槽的空間溫度在115℃以上。由泵將熔硫打入硫磺霧化噴嘴，與經(jīng)過干燥的空氣混合而入爐燃燒。燃燒的空氣是由鼓風機送入硫酸干燥塔，再經(jīng)過除沫后送至焚硫爐和轉(zhuǎn)化器。近年來為了節(jié)能，新設計的焚硫系統(tǒng)把鼓風機改設在干燥塔之后，使每噸酸能耗可降低10%左右。在焚硫爐產(chǎn)生的爐氣，溫度在800～1000℃，SO2濃度在12%左右，經(jīng)廢熱鍋爐冷卻到430℃左右，進入爐氣過濾器，濾去雜質(zhì)后與空氣混合，使溫度和SO2濃度都達到合適范圍后進入轉(zhuǎn)化器[12]。為了防止雜質(zhì)在過濾槽內(nèi)沉降，在過濾槽內(nèi)增設了攪拌器，這樣幾乎所有固體雜質(zhì)都可在液硫過濾器內(nèi)除去，從而大大減輕了過濾槽的清理難度并延長了清理周期。對于采用機械過濾工藝的裝，在熔硫槽后再設自然沉降槽的意義不大，一是因為沉降時間短，大部分的固體雜質(zhì)還是要帶人過濾槽內(nèi)并在液硫過濾器中除去二是增加了土建、設備和廠房的投資三是流程加長，操作程序增多，運行費用增加。出熔硫槽的液體硫成直接進人過濾槽，由過濾泵送人葉片式液硫過濾器過濾。為了防止停泵時液硫過濾器出口管道內(nèi)的液硫返流人液硫過濾器，破壞過濾器內(nèi)的濾餅，同時也為了操作工人的安全，過濾后的液硫最好不要直接送人液硫儲雄，而是先流人一低位中間槽，再由液硫泵送人液硫儲旅儲存。如果熔硫槽為多臺，也可將過濾槽分為兩臺就近布置，以增加整個熔硫裝置操作的靈活性。為節(jié)約用地，過濾槽、助濾槽和中間槽可以采用方形平底結構，并設計成一個整體，將葉片式過濾器布置在平臺上，下部留有足夠空間，以方便出渣和液硫排放。轉(zhuǎn)化一般采用進口催化劑、“3 + 1”兩次轉(zhuǎn)化工藝、“Ⅲ—Ⅱ”換熱流程。也有個別裝里采用國產(chǎn)催化劑、“3 + 2”兩次轉(zhuǎn)化工藝。%以上，%以上，放空尾氣中SO2含量低于700mg/ m3。由于要求較高的轉(zhuǎn)化率，一般催化劑的裝填盆較大。轉(zhuǎn)化工序流程如圖21：1 —一段省煤器。2 —五段省煤器。3 ,7 —省煤器。4 —轉(zhuǎn)化器。5 —第二換熱器。6 —第三換熱器。8 —焦炭過濾器圖21 　轉(zhuǎn)化工序流程圖大多硫酸廠是使用硫酸來吸收轉(zhuǎn)化后氣體中的三氧化硫。三氧化硫被吸收后與其中的水化合成硫酸，其反應式如下[16]： nSO3+H2OH2SO4+(n1)SO3+89247J由此反應可知，隨著SO3與水量比例的變化，可以生成各種濃度的硫酸。若使n＞1，生成發(fā)煙硫酸；n＝1，生成無水硫酸；n＜1。則生成含水硫酸。硫酸吸收SO3氣體的過程大體按下述五個步驟進行：；；，在液相主體中向反應區(qū)擴散；；。事實上氣體中的三氧化硫不可能百分之百被吸收，只吸收氣體中超過與硫酸相平衡的那一部分三氧化硫，超過的越多，吸收過程的推動力越大，吸收速度就越快。一般把被吸收的三氧化硫數(shù)量和原來氣體中三氧化硫的總數(shù)量之百分比稱為吸收率。 η＝(ab)/a100%η — 吸收率，%a — 進吸收裝置的三氧化硫數(shù)量，molb — 出吸收裝置的三氧化硫數(shù)量，mol在實際生產(chǎn)過程中，一般用循環(huán)酸來吸收三氧化硫，吸收酸的濃度在循環(huán)過程中增加，需用稀酸或水稀釋。與此同時取出循環(huán)酸作為產(chǎn)品酸。對濃硫酸而言，%的濃硫酸作為吸收酸時，盡可能使氣相中SO3的吸收率達到最完全的程度。濃度過高、過低均不適宜。%H2SO4時，酸液面上的SO3的平衡分壓較低，當氣體中SO3分子向酸液表面蒸發(fā)并擴散到氣相主體中與水分子相遇，形成硫酸蒸氣，然后在空間冷凝產(chǎn)生細小的硫酸溶滴。溶滴酸霧很難完全分離，通常隨尾氣帶走或排入大氣。吸收酸的濃度越低，溫度越高，酸液表面上蒸發(fā)出的水蒸氣量越多。酸霧形成量越大，SO3將主要以酸霧形式而損失。%時，液面上水蒸氣平衡分壓接近于零，而SO3的平衡分壓較高。吸收酸濃度越大，溫度越高，SO3平衡分壓越大，氣相中的SO3不能完全吸收，使吸收塔排出氣體中的SO3含量增加，隨后在大氣中形成酸霧。此外，吸收酸溫度不能過高，若過高，酸溶液加劇蒸發(fā)，使液面上的總壓明顯增加，從而降低了吸收率。轉(zhuǎn)化后的氣體溫度也應低一點好，否則易形成酸霧。轉(zhuǎn)化器一般控制在120℃左右，而酸溫一般控制在60～70℃。濃硫酸吸收三氧化硫氣體一般在塔設備中進行。吸收三氧化硫是放熱過程，隨著吸收過程的進行，吸收酸的溫度也隨著升高。為使循環(huán)酸的溫度保持一定，必須使之通過冷卻設備，以除去在吸收過程中增加的熱量。每個吸收塔除應有自己的循環(huán)酸貯槽外，還應有輸送酸的泵（酸泵）。因此，吸收工序的設備應有吸收塔、酸槽、泵和冷卻器組成。轉(zhuǎn)化氣依次通過濃硫酸吸收塔，%H2SO4濃硫酸吸收SO3后，～%。然后由濃硫酸的吸收塔出口引至尾氣處理部分或直接經(jīng)過捕沫后放空。各塔噴淋用硫酸均由塔的上部進入，經(jīng)過噴淋裝置均勻分布在塔截面上，與來自塔下部的轉(zhuǎn)化氣逆流接觸。吸收SO3的硫酸從塔底引出時，其濃度可以提高了。為維持入塔噴淋酸濃度的穩(wěn)定，可在干燥塔和吸收塔之間進行串酸，必要時加入補充水。吸收塔的操作氣速問題：～。但填料塔是一種比較穩(wěn)定適應操作氣體氣速范圍較大的設備，而且由于設計所用塔內(nèi)填料面積是富裕的，所以塔的負荷可以有較大的波動而不致于影響干燥指標。實際生產(chǎn)中由于增產(chǎn)需要，～。循環(huán)酸酸溫的影響：硫酸對設備的腐蝕能力與硫酸的溫度、濃度有很大的關系。在干吸工段所選用的酸泵大多數(shù)是國內(nèi)生產(chǎn)的鑄鐵或不銹鋼泵。這些材料的耐蝕性能在很大程度上取決于酸溫的高低。酸泵的使用壽命的影響因素有：一是硫酸對酸泵金屬材料的腐蝕，二是硫酸粘度對酸泵運轉(zhuǎn)的關系，而這兩個關系與酸溫有直接的影響和聯(lián)系。干燥酸溫在45℃左右，而吸收溫度可以在45～48℃。總之，硫酸的酸溫升高會使硫酸的腐蝕能力增強，還會使硫酸的粘度下降，造成酸泵潤滑不良，因此控制干吸工序循環(huán)槽內(nèi)的酸溫在40℃以下，對酸泵的使用壽命有很重要的影響。爐氣的入塔氣溫：爐氣入塔氣溫低的情況下吸收效果一般是較差的。尾氣中常帶有酸霧，但入塔氣溫高也帶來一些問題，大量顯熱帶入塔內(nèi)，使出塔酸溫過高，大大加劇了酸管道的腐蝕，同時也增加了濃酸冷卻的負荷，使淋酸溫度過高，也影響吸收率，一般控制在140℃～160℃之間。、450℃ 中壓過熱蒸汽，在焚硫爐出口設置火管式廢熱鍋爐生產(chǎn)中壓飽和蒸汽，在轉(zhuǎn)化器第一段出口設置一臺高溫過熱器，在轉(zhuǎn)化器第三段之后、氣體進第一吸收塔前設置省煤器，在轉(zhuǎn)化器四段后設置低溫過熱器和省煤器。對于“兩次轉(zhuǎn)化工藝，一般在第四段出口增設一臺中溫過熱器。廢熱回收的汽水系統(tǒng)流程簡述如下溫度約104℃的合格的鍋爐給水，經(jīng)熱管省煤器（Ⅰ、Ⅱ），加熱到約250℃直接送人中壓廢熱鍋爐的汽包。爐水從汽包引出，沿下降管流人鍋殼，經(jīng)鍋殼中的列管加熱后產(chǎn)生汽水混合物, 再由鍋殼頂部上升管送回汽包，經(jīng)汽水分離后的爐水繼續(xù)循環(huán)，飽和蒸汽則從汽包頂部引出，先后經(jīng)低溫過熱器和高溫過熱器加熱到450℃后送往用戶。通常通過噴水調(diào)節(jié)高溫過熱器出口過熱蒸汽溫度，轉(zhuǎn)化器二段爐氣進口溫度通過爐氣副線來調(diào)節(jié)。其實高、低溫過熱器可設蒸汽旁通管，進二段的爐氣溫度由高溫過熱器蒸汽旁通閥自動調(diào)節(jié)，而高溫過熱器出口過熱蒸汽溫度由低溫過熱器蒸汽旁通調(diào)節(jié)閥自動調(diào)節(jié)。這樣，高溫過熱器就可不設爐氣旁通管和旁通調(diào)節(jié)閥，同時正常運行時蒸汽系統(tǒng)無需噴水。不噴水可以保證蒸汽品質(zhì)和高溫過熱器管內(nèi)不結垢, 從而保證高溫過熱器的長期換熱效果及使用壽命。對于配套透平鼓風機和汽輪發(fā)電機組的裝置，不噴水也可保證蒸汽透平和汽輪機不結垢, 因而保證其長期運行效率。大多數(shù)硫酸廠的SO3吸收反應熱由冷卻水帶走而損失掉，少數(shù)硫酸廠用于加熱鍋爐給水、工業(yè)用水、生活用水。以熱水形式回收這部分熱量在技術上是成熟的，只是由于熱水的用途非常有限，所以難以普及。低溫位熱能回收技術在國際上已開發(fā)應用多年。美國孟莫克公司開發(fā)的熱回收系統(tǒng)HRS（Heat Recovery System）由具有兩段填料層的熱回收塔、酸槽與循環(huán)泵、釜式鍋爐、酸稀釋器及鍋爐給水預熱器等組成。將熱回收塔作為兩轉(zhuǎn)兩吸流程的第一吸收塔, 塔底部流出的w（H2SO4）%~%、溫度200~220℃(視鍋爐壓力而定)的硫酸經(jīng)換熱稀釋，將w（H2SO4）%后回流至熱回收塔下部第二段。從最終吸收塔循環(huán)系統(tǒng)引來的w（H2SO4）%、溫度約80℃的硫酸進人熱回收塔上部第一段，以確保較高的吸收率。為了嚴格控制進人熱回收塔的酸濃度，采用新型無電極環(huán)形電導分析儀。為了及時發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的鍋爐泄漏，在鍋爐上裝有聲波測漏儀。另外安裝了腐蝕監(jiān)測儀，以測量酸循環(huán)系統(tǒng)中不銹鋼試件電化學腐蝕產(chǎn)生的電流。采用HRS技術需引進技術和關鍵設備，因而建設投資較高，通過采用與外商合作的辦法，部分HRS設備由外商提供技術在國內(nèi)制造，可以節(jié)省不少投資。就我國目前的技術水平和制造水平，開發(fā)我國自己的HRS技術的時機已經(jīng)成熟。采用低溫位熱回收技術產(chǎn)生低壓蒸汽，而低壓蒸汽正是磷復肥生產(chǎn)所需要的。采用HRS技術， ，并相應減少70%左右的干吸部分循環(huán)水量，從而相應減少循環(huán)水站的投資費用和運行費用。在超大型硫磺制酸裝置布置時最好考慮預留HRS的位置，待條件成熟后，再進行技術改造?？梢詫⒌谝晃账米鳠峄厥账囊徊糠郑杂脀（H2SO4）98%硫酸噴淋，以確保較高的吸收率，后建的熱回收塔只建高溫吸收部分。 原材料、輔助材料和動力消耗定額序號名稱及規(guī)格單位消耗定額（噸酸單耗）小時每年備注一原材料及動力消耗1硫磺:S≥％t2工藝水m320 m316萬