【導(dǎo)讀】題目：年產(chǎn)40萬噸銅冶煉煙氣制酸系統(tǒng)轉(zhuǎn)化工藝恒算

　　

【正文】 2 6 2 8 32733( 1 5 . 0 9 1 5 . 2 1 0 1 2 0 . 7 1 0 3 . 6 2 1 0 )6 3 . 4 2 / ( )420P SOT T T d TC k J m o l K? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ?? O2的平均摩爾熱容： 2 7 3 4 2 0 2 6 22732( 2 5 . 7 4 1 . 3 0 1 0 3 . 8 6 1 0 )3 1 . 0 6 / ( )420P OT T d TC k J m o l K? ??? ? ? ?? ? ?? N2的平均摩爾熱容： 22 7 3 4 2 0 2 6 2273( 2 7 . 1 8 0 . 5 9 1 1 0 0 . 3 3 8 1 0 )2 9 . 9 5 / ( )420P NT T d TC k J m o l K? ??? ? ? ?? ? ?? 故 進 四 段氣體每升高 1℃ 所需熱量 為 ： SO2所需熱量 ： 2 8 .8 4 4 5 .4 6 1 3 1 1 .0 4 kJ?? SO3所需熱量 ： 0kJ O2所需熱量 ： 2 8 4 .5 5 3 1 .0 6 8 8 3 8 .6 2 kJ?? N2所需熱量 ： 4 3 2 5 .6 9 2 9 .9 5 1 2 9 5 5 7 .4 9 kJ?? ∑所需總熱量 ： 帶入熱量 =1 3 9 7 0 7 .1 5 4 2 0 5 8 6 7 7 0 0 4 .1 3 kJ?? (2)已知 出轉(zhuǎn)化器第 四 段氣體溫度 439℃ 所以可得各組分 氣體的平均摩爾熱容： SO2的平均摩爾熱容：2 7 3 4 3 9 2 6 2 8 32732( 2 5 . 7 4 5 . 8 1 0 3 8 . 1 1 0 0 . 8 6 1 1 0 )4 5 . 6 8 / ( )439P SOT T T d TC k J m o l K? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ?? SO3的平均摩爾熱容： 2 7 3 4 3 9 2 6 2 8 32733( 1 5 . 0 9 1 5 . 2 1 0 1 2 0 . 7 1 0 3 . 6 2 1 0 )6 3 . 9 2 / ( )439P SOT T T d TC k J m o l K? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ?? O2的平均摩爾熱容： 2 7 3 4 3 9 2 6 22732( 2 5 . 7 4 1 . 3 0 1 0 3 . 8 6 1 0 )3 1 . 1 4 / ( )439P OT T d TC k J m o l K? ??? ? ? ?? ? ?? N2的平均摩爾熱容： 22 7 0 4 3 9 2 6 2270( 2 7 . 1 8 0 . 5 9 1 1 0 0 . 3 3 8 1 0 )3 0 . 3 0 / ( )439P NT T d TC k J m o l K? ??? ? ? ?? ? ?? 故 出 四 段氣體每升高 1℃ 所需熱量 為 ： SO2所需熱量 ： 1 .1 5 4 5 .6 8 5 2 .5 4kJ?? SO3所需熱量 ： 2 0 .1 9 6 3 .9 2 1 2 9 0 .5 1kJ?? O2所需熱量 ： 2 7 0 .7 9 3 1 .1 4 8 4 3 3 .5 5 kJ?? N2所需熱量 ： 4 3 2 5 .6 9 3 0 .0 0 1 2 9 7 8 4 .8 1kJ?? ∑所需總熱量 ： (3)反應(yīng)熱 摩爾反應(yīng)熱 1 0 1 3 1 4 . 4 8 2 . 2 1 ( 2 7 3 4 2 9 . 5 ) 9 9 7 6 1 . 9 6Q k J? ? ? ? ? 總反應(yīng)熱 ( 2 0 . 1 9 0 ) 9 9 7 7 6 . 3 2 2 0 1 4 1 9 3 . 8 7Q k J? ? ? ? 四 段出口溫度 058677004. 13 2020193. 87 4 2 9 . 51 3 9 5 6 1 . 4 1tC??? (4)四 段出口氣體帶出熱量4 k J? ? ? 轉(zhuǎn)化器熱量平衡 見表 6 表 6 轉(zhuǎn)化器熱量衡算結(jié)果 段數(shù) 氣體進口 反應(yīng)熱量 ﹙ KJ ﹚ 氣體出口 溫度﹙ ℃ ﹚ 熱量﹙ KJ ﹚ 溫度﹙ ℃ ﹚ 熱量﹙ KJ ﹚ 一段 390 609 二段 445 516 三段 445 465 四段 420 439 ∑ 第四章 安全備忘錄 概述 本設(shè)計中 的主要危害物為 原料氣中二氧化硫， 以及 產(chǎn)物硫酸。二氧化硫是大氣中主要污染物之一，是衡量大氣是否遭到污染的重要標志。 在我國的一些城鎮(zhèn)，大氣中二氧化硫的危害較為普遍而又嚴重。而硫酸對皮膚、粘膜等組 織有強烈的刺激和腐蝕作用 ，會對人體產(chǎn)生嚴重危害，所以對這些物質(zhì)必須進行有效的防范。 二氧化硫和硫酸的危害 二氧化硫進入呼吸道后，因其易溶于水，故大部分被阻滯在上呼吸道，在濕潤的粘膜上生成具有腐蝕性的亞硫酸、硫酸和硫酸鹽，使刺激作用增強。上呼吸道的平滑肌因有末梢神經(jīng)感受器，遇刺激就會產(chǎn)生窄縮反應(yīng)，使氣管和支氣管的管腔縮小，氣道阻力增加。上呼吸道對二氧化硫的這種阻留作用，在一定程度上可減輕二氧化硫?qū)Ψ尾康拇碳?。但進入血液的二氧化硫仍可通過血液循環(huán)抵達肺部產(chǎn)生刺激作用。二氧化硫可被吸收進入血液，對全身產(chǎn)生毒 副作用，它能破壞酶的活力，從而明顯地影響碳水化合物及蛋白質(zhì)的代謝，對肝臟有一定的損害。動物試驗證明，二氧化硫慢性中毒后，機體的免疫受到明顯抑制。二氧化硫濃度為 10～ 15ppm 時，呼吸道纖毛運動和粘膜的分泌功能均能受到抑制。濃度達 20ppm 時，引起咳嗽并刺激眼睛。若每天吸入濃度為 100ppm8 小時，支氣管和肺部出現(xiàn)明顯的刺激癥狀，使肺組織受損。濃度達 400ppm 時可使人產(chǎn)生呼吸困難。二氧化硫與飄塵一起被吸入，飄塵氣溶膠微?？砂讯趸驇У椒尾渴苟拘栽黾?3～ 4 倍。若飄塵表面吸附金屬微粒，在其催化作用下，使二氧化 硫氧化為硫酸霧，其刺激作用比二氧化硫增強約 1 倍。長期生活在大氣污染的環(huán)境中，由于二氧化硫和飄塵的聯(lián)合作用，可促使肺泡纖維增生。如果增生范圍波及廣泛，形成纖維性病變，發(fā)展下去可使纖維斷裂形成肺氣腫。二氧化硫可以加強致癌物的致癌作用。據(jù)動物試驗，在二氧化硫作用下，動物肺癌的發(fā)病率高于單個因子的發(fā)病率，在短期內(nèi)即可誘發(fā)肺部扁平細胞癌 。 硫酸 蒸氣或霧可引起結(jié)膜炎、結(jié)膜水腫、角膜混濁，以致失明；引起呼吸道刺激，重者發(fā)生呼吸困難和肺水腫；高濃度引起喉痙攣或聲門水腫而窒息死亡。口服后引起消化道燒傷以致潰瘍形成；嚴重者可能 有胃穿孔、腹膜炎、腎損害、休克等。皮膚灼傷輕者出現(xiàn)紅斑、重者形成潰瘍，愈后癍痕收縮影響功能。濺入眼內(nèi)可造成灼傷，甚至角膜穿孔、全眼炎以至失明。慢性影響：牙齒酸蝕癥、慢性支氣管炎、肺氣腫和肺硬化。 環(huán)境危害： 對環(huán)境有危害，對水體和土壤可造成污染。燃爆危險： 本品助燃，具強腐蝕性、強刺激性，可致人體灼傷。 二氧化硫和硫酸運輸、使用等應(yīng)注意的事項以 及如何防護 生產(chǎn)、運輸和使用 二氧化硫 時應(yīng)嚴格按照刺激性氣體有害作業(yè)要求操作和作好個人防護，可將數(shù)層紗布用飽和碳酸氫鈉溶液及 1%甘油濕潤后夾在紗布口罩中，工作前后用 2%碳酸氫鈉溶液漱口。生產(chǎn)和使用場所空氣中二氧化硫濃度不應(yīng)超過 15mg/m3 的最高容許濃度。有明顯呼吸系統(tǒng)及心血管系統(tǒng)疾病者，禁止從事與二氧化硫有關(guān)的作業(yè)。若有人中毒，應(yīng) 立即將患者移離有毒場所，呼吸新鮮空氣或氧氣、霧化吸入 2%～ 5%碳酸氫鈉 +氨茶堿 +地塞米松 +抗生素。用生理鹽水或清水徹底沖洗眼結(jié)膜囊及被液體二氧化硫污染的皮膚。 .對吸入高濃度二氧化硫有明顯刺激癥狀，但無體征者，應(yīng)密切觀察不少于 48h，并對癥治療 。 積極防治肺水腫，可早期、足量、 短期應(yīng)用糖皮質(zhì)激素。需要時可用二甲基硅油消泡劑。 硫酸 操作處置 ： 密閉 操作，注意通風。操作盡可能機械化、自動化。操作人員必須經(jīng)過專門培訓(xùn)，嚴格遵守操作規(guī)程。建議操作人員佩戴自吸過濾式防毒面具（全面罩），穿橡膠耐酸堿服，戴橡膠耐酸堿手套。遠離火種、熱源，工作場所嚴禁吸煙。遠離易燃、可燃物。防止蒸氣泄漏到工作場所空氣中。避免與還原劑、堿類、堿金屬接觸。搬運時要輕裝輕卸，防止包裝及容器損壞。配備相應(yīng)品種和數(shù)量的消防器材及泄漏應(yīng)急處理設(shè)備。倒空的容器可能殘留有害物。稀釋或制備溶液時，應(yīng)把酸加入水中，避免沸騰和飛濺。 硫酸 運輸注意事項： 本品鐵路運輸時限使用鋼制企業(yè)自備罐車裝運，裝運 前需報有關(guān)部門批準。鐵路非罐裝運輸時應(yīng)嚴格按照鐵道部《危險貨物運輸規(guī)則》中的危險貨物配裝表進行配裝。起運時包裝要完整，裝載應(yīng)穩(wěn)妥。運輸過程中要確保容器不泄漏、不倒塌、不墜落、不損壞。嚴禁與易燃物或可燃物、還原劑、堿類、堿金屬、食用化學品等混裝混運。運輸時運輸車輛應(yīng)配備泄漏應(yīng)急處理設(shè)備。運輸途中應(yīng)防曝曬、雨淋，防高溫。公路運輸時要按規(guī)定路線行駛，勿在居民區(qū)和人口稠密區(qū)停留。 第五章 環(huán)境保護與治理建議 三廢主要來源 廢氣 兩轉(zhuǎn)兩吸 工藝及尾氣回收后的主要廢氣為 SO2。 廢水 硫酸制備工藝主要采用硫鐵礦，故總有酸性污水排出。硫酸廢水通常具有色度大、酸度高的特點，其主要有害物質(zhì)是硫酸、亞硫酸、礦塵、砷、氟以及多種中金屬離子等。 爐氣酸洗凈化流程排除的烯酸，濃度一般在 3%～ 20%之間，除含有礦塵外，們還有砷、氟等雜質(zhì)，通常被稱為廢酸。 礦渣 礦渣是硫酸生產(chǎn)過程中排除的廢渣，主要為硫鐵礦渣。我國硫鐵礦都含砷，焙燒過程中砷的少出率只有約 40%，大部分仍六在礦渣中，經(jīng)焙燒后的砷大部分是水溶性的，遇雨水浸泡后會被溶出，最終流入江河，污染水體。 三廢處理方案 廢 氣 低濃度的 SO2煙氣回收方法很多，主要有氨 酸法、鈉 酸法和活性炭法，其中以氨 酸法應(yīng)用最為廣泛。除能消除 SO2污染，保護環(huán)境之外，還可綜合利用生產(chǎn)處有經(jīng)濟價值的固體亞硫酸鈉、亞硫酸氫銨、固體亞硫酸鈉等延伸產(chǎn)品。 廢水 硫酸工業(yè)污水的處理，通常采用石灰中和的方法，此外還有電石渣 鐵屑處理法。 廢酸的利用： ① 把沉降分離后的烯酸直接與 98%的濃硫酸參合，配成 72%的硫酸用于制造普通磷酸鈣。 ② 代替水補加到吸收塔循環(huán)酸槽內(nèi)，制成商品硫酸。 ③ 廢酸熱解在生。 ④ 進行濃縮處理制成濃硫酸。用硫化法處理污酸回收金 屬。 廢渣 硫鐵礦渣含有豐富的鐵和其他金屬，因此采用磁選鐵精礦、礦渣制磚、氯化球團煉鐵等方法將其綜合利用。 32 設(shè)計小結(jié) 課程設(shè)計不僅是對前面所學知識的一種檢驗， 而且也是對自己能力的一種提高。通過這次 為期兩周的 課程設(shè)計， 使 我拓寬了知識面，鍛煉了能力， 把所學知識進行了串聯(lián)，綜合素質(zhì)得到較大提高。 同時也使我 明白了自己 的 知識還比較欠缺 ， 自己要學習的東西還太多 ； 明白 了 學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、 生活中都應(yīng)該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。 作為 這個學期 學習體系的有機組成部分，課程設(shè)計 時間 緊促 ，但 具有重要的意義 。它的一個重要功能，在于運用學習成果，檢驗 學習成果。運用學習成果 ： 把課堂上學到的系統(tǒng)化的理論知識，嘗試性地應(yīng)用于實際設(shè) 計工作，并從理論的高度對設(shè)計工作的現(xiàn)代化提出一些有針對性的建議和設(shè)想。檢驗學 習成果 ： 看一看課堂學習與實際工作到底有多大距離，并通過綜合分析，找出學習中存 在的不足，以便為完善學習計劃，改變學習內(nèi)容與方法提供實踐依據(jù)。對我們 化工 專業(yè)的本科生來說，實際 動手 能力的培養(yǎng)至關(guān)重要，而這種能力的培養(yǎng)單靠課堂教學是遠遠 不夠的，必須從課堂走向?qū)嵺`。這也是一次預(yù)演和準備畢業(yè)設(shè)計工作。通過課 程設(shè)計，我們 可以 找出自身狀況與實際需要的差距，并在以后的學習期間及時補充相關(guān)知識，為 以后的技術(shù)工作 工作做好充分的知識、能力準備，從而縮短從 經(jīng)驗型員工向技術(shù)工程人員 轉(zhuǎn)型 的時間 。 33 參考文獻 [1] 湯桂華等 . 化肥工學叢書之硫酸 [M] . 北京 : 化學化工出版社， 1995 [2] 周學良等 . 催化劑 [M] . 北京 : 化學工業(yè)出版社， [3] 劉少武，劉東等 . 硫酸工作手冊 [M] . 南京 : 東南大學出版社， [4] 南京化工研究院 . 硫酸生產(chǎn)分析方法 [M] . 北京 : 燃料化學工業(yè)出版社， [5] 李紹芬 . 硫酸工藝學 [M] . 北京 : 高等教育出版社， [6] 陳五平等 . 硫酸與硝酸 [M] . 北京 : 化學化工出版社， [7] 婁愛娟，吳志泉，吳敘美 . 化工設(shè)計 [M] . 華東理工大學出版社， [8] W?雷斯尼克 . 化工過程分析與設(shè)計 [M] . 北京 : 化工工業(yè)出版社， [9] 蘇元復(fù) . 常用物料物性參數(shù) 第一冊 [M] . 北京 : 化學工業(yè)出版社， [10] K?M?馬林等 .