【導讀】項目名稱：曲江區(qū)祥和精細化工有限公司12萬噸/年硫酸項目；工藝過程爐氣凈化排出濃度5～10％稀硫酸為副產(chǎn)品。該部分廢水將外賣至。批復》文，項目所在曲江區(qū)可設(shè)立化工定點區(qū)域。至居住區(qū)邊界的最小距離）。因此，暖水湖村距離項目生產(chǎn)工段為700米，能夠達到硫酸行業(yè)要求。的衛(wèi)生防護距離。項目設(shè)職工宿舍、食堂。硫酸生產(chǎn)為三班連續(xù)工作制度，年工作時數(shù)8000小時。根據(jù)當?shù)氐倪\輸條件和裝置布置要求及氣候條件，硫精礦庫的面積按24×氣體溫度降至38℃以下，再經(jīng)電除霧器除去酸霧，出口氣體中酸霧。經(jīng)二次轉(zhuǎn)化的轉(zhuǎn)化氣，溫度大約為156℃，進入二吸塔，吸收其中的SO3，經(jīng)塔頂?shù)慕饘俳z網(wǎng)除霧器除霧后，通過40m煙囪達標排放。為98%，吸收SO3后的酸自塔底流入吸收塔循環(huán)槽混合，加水調(diào)節(jié)酸濃至98%，槽計量后裝車外運。2020年2月份，國內(nèi)硫酸工業(yè)繼續(xù)好轉(zhuǎn)。工業(yè)起到積極的推動作用。2月份，國內(nèi)硫酸生產(chǎn)裝置開工率提升

　　

【正文】 ……. ……………………. …….14 3． 3 第二換熱器 ……………………. ……………………. ……………………. …….15 3． 4 旁路器量的計算??????????????? ??????????? 19 第四章 換熱器的設(shè)計 ??????????????????????? ? ???? 20 4． 1 高效換熱氣的設(shè)計??????????????? ?????????? 20 4． 2 換熱器的簡捷計算步驟??????????????? ???????? 23 4． 3 換熱器的注意事項?????????????? ??? ???????? 28 第五章 轉(zhuǎn)化器 ??????????????????????????????? 30 5． 1 轉(zhuǎn)換器的直徑?????????????????? ????????? 30 5． 2 轉(zhuǎn)化器的高度?????????????????? ????????? 31 第六章 觸媒 用量及觸煤層壓力降的計奠 ????????????? ?????? 31 6． 1 觸媒用量的計算?????????????????????????? 31 6． 2 觸媒用量調(diào)整計算????????????????????????? 37 參考文獻 ……………………………………………………………………………?? ……..45 9 10 11 氣體轉(zhuǎn)化的工藝計算 一、 轉(zhuǎn)換器各段的物料衡算 （一） 轉(zhuǎn)化計算依據(jù) 1． 轉(zhuǎn)化反應溫升值的計算 二氧化硫 氧化成 是 放熱 的 ，在 0 時反應反映熱為 96162J/mol，它的數(shù)值是隨溫度而變化的在溫度 400— 700 之間時，反應熱量可用下式計算： 式中： T— 絕對溫度（ K） 放出的反應熱，使轉(zhuǎn)化氣體溫度升高，反映熱的大小與氣體中的 的 含量有關(guān)。由于反應放熱氣體經(jīng)每層觸媒后溫度升高，一般用下式計算： 式中： t— 氣體出觸媒層溫度（ ℃ ） 。 — 氣體進觸媒層溫度（ ℃ ） x— 氣體出觸媒 層時轉(zhuǎn)化率（ ％ ）； — 氣體進觸媒層時轉(zhuǎn)化率（ ％ ） λ — 絕熱溫升系數(shù)，由開始時氣體組成而決定的系數(shù)，相當于轉(zhuǎn)化率從 0增加到 100％ 時的氣體溫度升高的度數(shù)。其值為： 式中： a— 的 初始濃度（ ％ ）； — 氣體混合物在 500℃ 與 x = 時的平均熱容（ kJ/(mol k)）。 氣體的摩爾熱容量可按下式求出： 在絕熱情況下轉(zhuǎn)化率從 0 變到 1 時其體溫度增加至最高時的λ值，如表 11所示。 、轉(zhuǎn)化率的計算 進一轉(zhuǎn)氣體成分： 進二轉(zhuǎn)氣體成分： 觸媒四層：一次轉(zhuǎn)化用三成觸媒，二次轉(zhuǎn)化用一層觸媒（每一層稱為一段）。 分段累計轉(zhuǎn)化率及進口溫度如表 12。 表 11 二氧化硫濃度與λ值的關(guān)系 濃度（ ％ ） λ 濃度（ ％ ） λ 濃度（ ％ ） λ 2 59 6 173 10 278 3 88 7 200 11 303 4 117 8 226 12 328 5 145 9 256 20 506 表 12 兩次轉(zhuǎn)化分段轉(zhuǎn)化率和溫度 段數(shù) 一段 二段 三段 四段 轉(zhuǎn)化率 ％ 62 80 92 進口溫度（ ℃ ） 430 480 440 420 二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫，其平衡轉(zhuǎn)化率由下式算出：（式 12） 式中： — 平衡轉(zhuǎn)化率（ ％ ）； — 反應平衡常數(shù)； a— 二氧化硫 初始濃度（ ％ ）； b— 氧的初始濃度（ ％ ） 。 P— 氣體的總壓力（ Pa）。 在 400～ 700℃ 時， 17PK T??（ 13） 式中： T— 絕對溫度（ K）。 將 420 600℃ 間的溫度數(shù)代入上式，即可作出 如圖 11 所示。 圖 11 式（ 12 由于兩邊都有 ）項，所以要用試差法求解。算出一次轉(zhuǎn)化和二次轉(zhuǎn)化 的平衡轉(zhuǎn)化率數(shù)字如表 13 所列。 表 13 在各種溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率 溫度 ℃ 420 430 440 550 460 470 480 520 560 600 一次轉(zhuǎn)化進氣 9％ ％ 二次轉(zhuǎn)化進氣 ％ ％ 轉(zhuǎn)化率一般用下式求出： (式 14) 式中： c— 除轉(zhuǎn)化器的二氧化硫濃度（ ％ ）。 再一 次轉(zhuǎn)化進氣 9％ 、二次轉(zhuǎn)化進氣 ％的條件下，轉(zhuǎn)化率所對應的適宜溫度（操作溫度），根據(jù)下式計算：（式 15） ? ?4905l g 4. 93 70. 5110 0 0. 5Txb axxax????????????適 算出的轉(zhuǎn)化率和適宜溫度數(shù)字，列于表 14. 表 14 各種轉(zhuǎn)化率所對應的適宜溫度 轉(zhuǎn)化率 x（ ％ ） 60 70 80 90 92 93 94 95 96 97 98 一次轉(zhuǎn)化進氣 （ ℃ ） 589 559 523 479 467 459 451 447 432 418 405 二次轉(zhuǎn)化進氣 （ ℃ ） 481 469 460 453 450 435 421 410 （二） 物料衡算 1． 近一段氣體量及成分 本設(shè)計為 8 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 kmol 為方便計算，本設(shè)計 假設(shè)進氣總量為 1000kmol， 故在最后的 計算結(jié)果上需乘于系數(shù) 以 1000kmol 的進氣總量為標準進行計算，已知 SO2 占 9%， O2 占 %，N2 占 % 2 1 0 0 0 0 .1 1 0 0O k m o l? ? ? 2() 1 0 0 3 2 3 2 0 0Om k g? ? ? 2 3() 1 0 0 2 2 .4 2 2 4 0OVm? ? ? 2 1 0 0 0 0 .0 8 8 0S O k m o l? ? ? 2() 8 0 6 4 5 1 2 0SOm k g? ? ? 2 3() 8 0 2 2 .4 1 7 9 2SOVm? ? ? 2 1 0 0 0 0 .8 2 8 2 0N k m o l? ? ? 2() 8 2 0 2 8 2 2 9 6 0Nm k g? ? ? 2 3() 8 2 0 2 2 .4 1 8 3 6 8NVm? ? ? 2．出一段氣體量及成分 2 8 0 (1 0 .8 1 8 6 ) 1 4 .5 1 2S O k m o l? ? ? ? 3 8 0 0 . 8 8 6 6 5 . 4 8 8S O k m o l? ? ? 2 110 0 65 .4 88 67 .2 562O k m ol? ? ? ? 2 820N kmol? 2 8 0 (1 0 .9 0 7 1 ) 7 .4 3 2S O k m o l? ? ? ? 3 8 0 0 . 9 0 7 1 7 2 . 5 6 8S O k m o l? ? ? 2 110 0 73 .5 75 63 .2 12 52O k m ol? ? ? ? 2 820N kmol? 2 8 0 (1 0 .9 5 1 3 ) 3 .8 9 6S O k m o l? ? ? ? 3 8 0 0 . 9 5 1 3 7 6 . 1 0 4S O k m o l? ? ? 2 110 0 76 .1 04 61 .9 482O k m ol? ? ? ? 2 820N kmol? 2 8 0 (1 0 .9 7 7 9 ) 1 .7 6 8S O k m o l? ? ? ? 3 8 0 0 . 9 7 7 9 7 8 . 2 3 2S O k m o l? ? ? 2 11 0 0 7 8 .2 3 2 6 0 .8 8 42O k m o l? ? ? ? 2 820N kmol? 由以上計算匯總 轉(zhuǎn)化器物料 衡算結(jié)果于表 15 表 15 轉(zhuǎn)化器物料衡算結(jié) 果 進一段 （ Kmol ） （ Kg ） （3m標 ） V（％） SO2 8 O2 10 N2 82 ∑ 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 SO3 O2 N2 ∑ 100 出四段 SO2 SO3 O2 N2 ∑ 1 二、 轉(zhuǎn)化器各段的熱量衡算 （一） 一段反映熱量和出口溫度 1. 進入轉(zhuǎn)化 器第一段氣體帶入熱量（以每小時氣量計算），進一段觸媒層氣體溫度為 430℃ 。 進第一段氣體每升高 1℃ 所需熱量：（ kJ） SO2 所需熱量 ： O2 所需熱量 ： N2 所需熱量 ： ∑所需總熱量 ： 帶入熱量 = 2. 出轉(zhuǎn)化器第一段氣體溫度 預計反應后溫度 t= 反應時平均溫度 = 出一段氣體每升高 1℃ 所需熱量 為 ： SO2 所需熱量 ： 1 4 .5 1 2 4 6 .8 4 6 7 9 .8 1kJ?? SO3 所需熱量 ： 6 5 .4 8 8 6 6 .4 4 4 3 5 1 .3 kJ?? O2 所需熱量 ： 6 9 .2 5 6 3 1 .5 9 2 1 2 4 .4 4 kJ?? N2 所需熱量 ： 8 2 0 3 0 .2 9 2 4 8 4 1 .8 7 kJ?? ∑所需總熱量 ： 3. 反應熱 摩爾反應熱 1 0 1 3 1 4 . 4 8 2 . 2 1 ( 2 7 3 4 5 2 . 5 ) 9 9 7 1 1 . 1 3Q k J? ? ? ? ? 總反應熱 6 5 . 4 8 8 9 9 7 1 1 . 1 3 6 5 2 9 8 8 2 . 1 5Q k J? ? ? 一段出口溫度 = Q= （二）二段反應熱量和出口溫度 二 段氣體帶入熱量（以每小時氣量計算） 已知 進 二 段觸媒層氣體溫度為 480℃ 故 進 二 段氣體每升高 1℃ 所需熱量 為 ： SO2 的平均摩爾熱容： 2 7 3 4 8 0 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 6 . 1 5 / ( )480P SOT T T d TC k J m o l K? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ?? SO3 的平均摩爾熱容： 2 7 3 4 8 0 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 4 . 9 4 / ( )480P SOT T T d TC k J m o l K? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ?? O2 的平均摩爾熱容： 2 7 3 4 8 0 2 6 22732( 2 5 . 7 4 1 . 3 0 1 0 3 . 8 6 1 0 )3 1 . 3 2 / ( )480P OT T d TC k J m o l K? ??? ? ? ?? ? ?? N2 的平均摩爾熱容： 22 7 0 4 8 0 2 6 2270( 2 7 . 1 8 0 . 5 9 1 1 0 0 . 3 3 8 1 0 )3 0 . 1 2 / ( )480P NT T d TC k J m o l K? ??? ? ? ?? ? ?? SO2 所需熱量 ： 1 4 .5 1 2 4 6 .1 5 6 6 9 .7 7 kJ?? SO3 所需熱量 ： 6 5 .4 8 8 6 4 .9 4 4 2 5 2 .8 5 kJ?? O2 所需熱量 ： 6 7 .2 5 6 3 1 .3 2 2 1 0 6 .3 9 4 kJ?? N2 所需熱量 ： 8 2 0 3 0 .1 2 2 4 6 9 5 .4 4 kJ?? ∑所需總熱量 ： 帶入熱量 = 3 1 7 2 4 .4 5 4 8 0 1 5 2 2 7 7 3 7 kJ?? 預計反應后溫度 t= 反應時平均溫度 二 段氣體 SO2 的平均摩爾熱容： 2 7 3 5 0 0 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 6 . 3 7 / ( )500P SOT T T d TC k J m o l K