年產(chǎn)30萬噸硫酸轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的工藝設(shè)計-資料下載頁
2024-12-01 22:58本頁面
【導(dǎo)讀】泛應(yīng)用于各個工業(yè)部門。硫酸的產(chǎn)量常被用作衡量一個國家工業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)志。的冶煉、以及鋼鐵、醫(yī)藥和化學(xué)工業(yè)等工業(yè)部門。本次畢業(yè)設(shè)計首先介紹了硫酸的性質(zhì)和用途，以及制備方法。其次重點介紹了以硫鐵礦為原。料生產(chǎn)硫酸的工藝過程，闡明了其生產(chǎn)原理。最后還對主要設(shè)備進(jìn)行了物料衡算和熱量衡算。市售的工業(yè)硫酸為無色至微黃色，甚至。濃硫酸還能嚴(yán)重地動植物的組織，如損壞衣物和燒傷皮膚等。其他無機酸的鹽類作用。部過熱而發(fā)生爆炸噴酸事故。濃度低于76%的硫酸與金屬反應(yīng)會放出氫氣。硫酸在國民經(jīng)濟(jì)各部門有著廣泛用途，是十分重要的基本化工原料。約消耗硫酸產(chǎn)量的一半。器皿的容積達(dá)300L。2020年全世界硫酸產(chǎn)量為200Mt,2020年估計將增長到205Mt。硫鐵礦是當(dāng)前硫酸生產(chǎn)最主要的原料，我國50%以上的硫酸是以硫鐵礦我為原料生產(chǎn)的。硫鐵礦主要成分是FeS2,一般富礦含硫30%～48%，貧礦含硫在25%以下。造較為復(fù)雜的含硫化合物，分子通式以FeS表示，最常見的是具有磁性的FeS。
【正文】 氧化硫和酸霧。提高二氧化硫的轉(zhuǎn)化率是減少尾氣中二氧化硫含量的根本方法，實際生產(chǎn)中可采用 “兩轉(zhuǎn)兩吸 ”流程，使二氧化硫轉(zhuǎn)化率達(dá) %以上，不必處理即可排放。未采用 “兩轉(zhuǎn)兩吸 ”流程的尾氣仍需處理，國內(nèi)普遍采用氨 酸處理法。 氨 酸法是用氨水吸收尾氣中的二氧化硫、三氧化硫及酸霧，最終生成硫酸銨溶液。氨 酸法過程由吸收、分解及中和三個部分組成。 (1)吸收 氨水吸收 SO，先生成 ()SO和 NHHSO溶液。 2NHHO+ SO=( NH)SO+ HO（ 31） ( NH)SO+ SO+ HO=2NHHSO（ 32） ( NH)SO和 NHHSO溶液不穩(wěn)定，尾氣中微量的 O、 SO 及酸霧會與發(fā)生下列反應(yīng) ： 2( NH)SO+ O=2( NH)SO（ 33） 2NHHSO+ O=2NHHSO（ 34） 2( NH)SO+ SO+ HO= 2NHHSO+( NH)SO（ 35） 2NH（游歷） + HSO=( NH)SO（ 36） 2NH（游歷） + SO+ HO=( NH)SO（ 37） 吸收后尾氣的 SO含量符合排放標(biāo)準(zhǔn)。 吸收液中 NHHSO的濃度，隨著二氧化硫的吸收而增加，達(dá)到一定濃度時，吸收能力下降，需補充氣氨或氨水，使 ( NH)SO/NHHSO的比值 保持在適宜范圍。 NH+ NHHSO=( NH)SO（ 38） （ 2）分解 由于補充氨而使吸收液量增加，多余的吸收液用 93%硫酸分解，得到含有一定量水蒸氣的純 SO和 ( NH)SO溶液。 2NHHSO+ HSO=( NH)SO+ 2 SO+ 2 HO（ 39） ( NH)SO+ HSO=( NH)SO+ SO+ HO（ 310） 為使 ( NH)SO和 NHHSO完全分解， HSO用量過量 30%～ 50%。分解的二氧化硫氣體用 HSO干燥后得純二氧化硫氣體，工業(yè)上可單獨加工成液體二氧化硫產(chǎn)品。 （ 3） 中和 過量的硫酸用氨水中和為硫酸銨溶液，以便進(jìn)一步加工。 HSO+ 2NH=( NH)SO（ 311） 由上可見，第一步被吸收的二氧化硫，在第二步用硫酸分解為產(chǎn)品二氧化硫，第一步與第三步加入的氨氣與第二步加入的硫酸形成了硫酸銨溶液。從反應(yīng)角度看，相當(dāng)于利用氨與硫酸反應(yīng)生成硫酸銨，而將尾氣中的二氧化硫回收。 此外，尾氣的處理還有堿法、金屬氧化物法和活性炭法。 、污酸的處理 以硫鐵礦（硫鐵礦含硫量為 35%～ 25%）為原料生產(chǎn) 1噸硫酸，副產(chǎn) ～ 。燒渣除含有較多的 鐵外，還含有一定數(shù)量的銅、鋅、鉛、鈷等有色金屬，有些還含有金、銀等貴重金屬，應(yīng)回收利用。 綜合利用途徑：作為煉鐵的原料及生產(chǎn)硫酸亞鐵、氯化鐵；回收有色金屬及貴重金屬；作為生產(chǎn)水泥的助溶劑；礦渣制磚及鋪路等。 污水和污酸主要來自凈化工序。污水、污酸中含有硫酸、砷、氟、鋁、鐵、硒等，對生態(tài)環(huán)境危害極大，排放前必須處理。 普遍采用堿性物質(zhì)中和法處理污水，即用堿性物質(zhì)（石灰或電石渣）與污水中的砷、氟、酸等反應(yīng)生成沉淀，從而將有害物質(zhì)從污水中分離出來。 污酸的處理常用硫化中和法，即利用硫化鈉、硫氫化鈉等硫化物與硫酸反 應(yīng)生成硫化氫，污酸中的銅、砷與硫化氫生成沉淀而分離，然后再對溶液進(jìn)行中和處理。 第四章 物料衡算和熱量衡算 硫鐵礦的純度是 80%，空氣過剩系數(shù)是 。一年按 300天計算年產(chǎn) 30萬噸的硫酸以小時計算為： 30105106/720098 =106 mol 三氧化硫的吸收率為 80% SO+HO=HSO（ 41） n（ SO3）＝ 106mol 則三氧化硫?qū)嶋H量為： 106/80%＝ 106mol 二氧化硫轉(zhuǎn)化率為 x=%，入口摩爾含量 SO2 8%,O2 9%,N2 83%。 （ 42） 催化氧化 (1－ x) － n(SO2) =n(SO3)=106mol 入口二氧化硫物質(zhì)的量為： n(SO2)=106/%=106mol 入口總物料量： N=106mol/8%=106mol 入口各物料成分： n(SO2)=106mol=106g n(O2)=1069%=106mol=106g n(N2)=10683%=106mol=106g 出口各物料成分： n(SO2)=106=106mol=106g n(O2)=106/2=106mol=106g n(N2)=106mol=106g n(SO3)=106mol=106g 表 41物料橫算表 物料 輸入量 輸出量 物質(zhì)的量（ n/106mol） 質(zhì)量 (m/106g) 物 質(zhì)的量（ n/106mol） 質(zhì)量 (m/106g) SO2 O2 N2 SO3 合計 硫鐵礦，純度為 84% 空氣 21% 78% 焙燒反應(yīng) 礦渣 二氧化硫爐氣 4FeS+ 11 O=2 FeO+ 8SO（ 43） n(SO2)=106mol=106g 需要消耗的氧氣量為 n(O2)=11/8106 =106mol=106g 通入的氧氣量為 n(O2)=106=106mol=106g 需要通入的空氣量為 106/21%=106mol 空氣中的 氮氣量為 N(N2)=10679%=106mol=106g 需要通入的量是 n(FeS2)=4/8106=106mol=106g 生成的 FeO量為 n(FeO)=2/8106 =106mol=106g 表 42物料衡算表 物料 輸入 輸出 物質(zhì)的量(n/106mol) 質(zhì)量 (m/106g) 物質(zhì)的量(n/106mol) 質(zhì)量 (m/106g) FeS2 O2 N2 FeO SO2 合計 已知硫鐵礦純度為 80%，則 硫鐵礦質(zhì)量為 106/80%=106g 因此年產(chǎn) 30萬噸的硫酸需硫鐵礦 1067200=3619296106g 已知： Cp,h(SO2)=℃ ， th,1=800℃ ， th,2=300℃ ， Cp,c(H2O)=4017KJ/Kg.℃ ， tc,1=20℃ ， tc,2=80℃ ，對廢熱鍋爐進(jìn)行熱量衡算。 解：以 1h為基準(zhǔn) S02的熱負(fù)荷為： Qh=mCp,h(,2) = 106 (800300) =106103500 =103KJ 在熱損失忽略不 計的情況下，熱流體放出的熱量等于冷流體吸收的熱量。故 Qh=QC 由 QC=,c(,1)得 =m(H2O)401760 m(H2O)= 所以冷卻水的加入量為 致謝 時間如白駒過隙，大學(xué)三年的學(xué)習(xí)時光已經(jīng)接近尾聲。對于這次畢業(yè)設(shè)計，我最感謝的是我的指導(dǎo)老師李亞靜老師，她對我的畢業(yè)設(shè)計的一次次指導(dǎo)讓我受益匪淺。正是老師的悉心指導(dǎo)和耐心修改下，我的論文才得以完稿。在這幾個月里，老師讓我學(xué)會了在那風(fēng)雨中堅強 ，在堅強中成長。在此，我再一次向老師表示感謝！ 在此我對我的老師和同學(xué)們表達(dá)我最真摯的謝意。感謝他們對我的大學(xué)三年學(xué)習(xí)的默默支持，感謝母校給了我繼續(xù)深造的機會，感謝老師對我的諄諄教誨，感謝同學(xué)們對我的學(xué)習(xí)和生活上的關(guān)心和幫助。是你們讓我的大學(xué)生活過的很充實。 我祝福你們：事業(yè)蒸蒸日上，家庭幸福美滿！ 參考文獻(xiàn) [1] 司徒杰生，王光建，張登高 .無機化工產(chǎn)品 [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社， . [2] 劉振河 .化工生產(chǎn)技術(shù) [M].北京：高等教育出版社， . [3] 田鐵牛 .化學(xué)工藝 [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社， . [4] 化學(xué)工業(yè)出版社組織編寫 .化工生產(chǎn)流程圖解 (上冊 )[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，. [5] 瑾 .硫酸的全球貿(mào)易與運輸 [J].硫酸工業(yè) .2020,（ 1） :4344. [6] 王忠 .國內(nèi)外硫酸生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 [J].硫酸工業(yè) .2020,（ 3） :1516. 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）
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