【正文】 酸濃度：% 93%酸濃度：% 風(fēng)機(jī)出口水分：≤1g/hm3一吸循環(huán)槽液位：1800—2000mm 干燥塔出口酸溫：≤55℃ 二吸塔出口酸溫：≤70℃ 一吸酸濃度：% 吸收率：% 98%酸濃度：%表16 轉(zhuǎn)化參數(shù)風(fēng)機(jī)出口壓力：≤40kPa 一層入口溫度：410—435℃ 一層觸媒溫度：表層：420—440℃ 中層：560—620℃4號(hào)外熱交壓差：≤6kPa 四層入口溫度：390420℃ 轉(zhuǎn)化率：＞98% 3)附屬系統(tǒng)l 循環(huán)水系統(tǒng)間冷氣循環(huán)水經(jīng)間冷氣循環(huán)泵打入間冷氣管間與管內(nèi)。煙氣逆流傳熱后回到 冷卻塔，由塔頂淋灑降溫后進(jìn)入塔底水池循環(huán)使用。板式循環(huán)水經(jīng)板式循環(huán)泵打入板式換熱器或陽極保護(hù)器內(nèi)與酸進(jìn)行換熱后進(jìn)入冷卻塔由塔頂淋灑降溫后，進(jìn)入塔底水池循環(huán)使用。l 成品酸系統(tǒng)成品酸排入干吸地下槽，由液下泵輸送管道打入大罐計(jì)量存放。裝車時(shí)，先將酸打入計(jì)量槽計(jì)量后，由計(jì)量槽泵打入火車棧橋或汽車裝酸高位槽。返酸時(shí)，關(guān)閉大罐入口閥，打開返酸閥，經(jīng)成品輸送酸管道將酸返到干吸系統(tǒng)。成品酸可經(jīng)聯(lián)絡(luò)干線打入硫酸庫。表17 新老系統(tǒng)的比較項(xiàng)目 新系統(tǒng)湍沖塔，優(yōu)點(diǎn)是前一段有柱狀的煙道，效率可提高到98%?？晒?jié)省投資，節(jié)省占地凈化 面積。老系統(tǒng)一系統(tǒng)為間冷器，缺點(diǎn)是體積大，檢修不便。二系統(tǒng)為板式換熱器，缺點(diǎn)是體積小，效率低。塔槽一體，優(yōu)點(diǎn)是停開泵時(shí)，酸不會(huì)積累，母槽、子槽分開，以管道相接。缺點(diǎn)提高利用率。陰極：六角形電除霧 陽極：正六邊形是易漏酸，堵塞管道，生產(chǎn)不安全。陰極：六棱柱 陽極：圓形電除霧一、二段并聯(lián)，它們之間無增濕塔。一、二段間有增濕塔，經(jīng)過一段后，優(yōu)點(diǎn)：兩套沖洗、除塵，降溫效率高。兩轉(zhuǎn)兩吸，先經(jīng)一、二、三層轉(zhuǎn)化后，進(jìn)顆粒體積增大，二段時(shí)有利于除塵。一轉(zhuǎn)一吸，先轉(zhuǎn)化后吸收，生成的SO3隨時(shí)間的增長，它的濃度增大，使得反應(yīng)的逆反應(yīng)速度加快，轉(zhuǎn)化效率轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化 入一吸，再進(jìn)入四層轉(zhuǎn)化，進(jìn)入二吸，轉(zhuǎn)化過程中，將生成的SO3及時(shí)除去，反映有利于向正反應(yīng)方向進(jìn)行，提高轉(zhuǎn)化率。低。 硫酸的儲(chǔ)存和生產(chǎn)中材料選用硫酸生產(chǎn)是連續(xù)的，成品酸的送出也是連續(xù)的，但是硫酸售出則是間斷的。因此，一般的每個(gè)硫酸廠都設(shè)有成品酸庫。硫酸庫有立式圓筒形或臥式扁圓形兩種，前者居多。以能貯十天至一個(gè)月的產(chǎn)量為限。酸庫的容量有100～1000t大小不等，硫酸庫可以普通鋼板焊成，外加鋼材補(bǔ)強(qiáng)，頂部有酸入口、出氣口、人孔等，并輔以酸泵移酸。硫酸工業(yè)是處理腐蝕性的氣體和液體的工業(yè)，在選擇硫酸生產(chǎn)設(shè)備的構(gòu)筑材料時(shí)，不僅要考慮材料的耐腐蝕性，而且還要考慮材料的機(jī)械強(qiáng)度，加工難易程度，資源情況，以及價(jià)格高低等因素。硫酸對(duì)金屬的腐蝕，與硫酸的濃度及溫度有很大關(guān)系，所以硫酸的濃度和溫度也是選擇設(shè)備材料的重要依據(jù)。耐酸材料 大致分為金屬材料、無機(jī)材料、有機(jī)材料三類，這些材料有的是單獨(dú)使用，有的則是互相配合，或作為其它材料設(shè)備的襯里使用。常用的耐酸蝕金屬材料有鉛、鋼、鑄鐵、高硅鐵、鉻、鉬、鎳合金鋼等。1)鉛鉛在硫酸生產(chǎn)上是使用較早、較廣泛的優(yōu)質(zhì)耐腐蝕材料。由于鉛與稀硫酸作用，其表面生成一層穩(wěn)定的PbSO4保護(hù)膜，這層保護(hù)膜可以防止金屬與酸的繼續(xù)作用。當(dāng)酸濃度增加到75％以上時(shí)，尤其是在發(fā)煙硫酸中，鉛是不穩(wěn)定的，在這樣的酸中，硫酸鉛顯著地被溶解，這時(shí)，PbSO4保護(hù)膜也就不能再起防腐蝕的作用了，因此，鉛材只適用于濃度小于80％的硫酸。溫度對(duì)于PbSO4薄膜的穩(wěn)定性也有影響，在稀硫酸中溫度超過85～90℃時(shí)，硫酸鉛即被破壞。一般說來，鉛越純其耐酸蝕性越強(qiáng)，若有少量雜質(zhì)，其耐酸性就要受到影響，如含有Zn、Bi、Sb、Sn等，則耐酸性降低，但增加Cu、Te時(shí)，耐酸性增加。鉛的熔點(diǎn)較低(327℃)，150℃就開始軟化，所以，使用在150℃以下的范圍內(nèi)。鉛比較柔軟，機(jī)械強(qiáng)度比較差，加入少量銻為硬鉛，但耐腐蝕性降低，加入少量銅，既可顯著改善鉛的疲勞性和抗拉強(qiáng)度，又可以提高避免晶粒粗大溫度，～%的銻，則可比純鉛更耐硫酸。2)鋼和鐵鋼和鐵在稀硫酸中的被腐蝕時(shí)，易于與酸反應(yīng)，置換酸中的H+，放出氫氣；隨酸濃度的增加，反應(yīng)減弱。在濃硫酸和發(fā)煙硫酸中，由于生成堅(jiān)固的硫酸鹽和氧化膜，使金屬表面再不受腐蝕，所以，鋼和鑄鐵在酸濃度70% H2SO溫度～%的鐵稱為高硅鐵，硅鐵的耐腐蝕性與硅含量的高低有關(guān)，%時(shí)，有最好的抗腐蝕性能，它可以耐濃度10～100% H2SO溫度由常溫到沸騰的硫酸，主要是源于金屬表面形成SiO2保護(hù)膜。所以，高硅鐵被廣泛用作制酸泵的葉輪、酸管和噴酸器等。但其主要缺點(diǎn)是性質(zhì)特別脆，且硬度極高，加工困難，溫度變化急劇時(shí)易發(fā)生破裂。另外，對(duì)于氟化物存在時(shí)，溶于硫酸中生成氫氟酸，能使高硅鐵的設(shè)備遭受強(qiáng)烈腐蝕，應(yīng)該注意避免。硫酸廠常用的耐酸不銹鋼有188合金鋼和K合金，前者耐濃硫酸的腐蝕性能不及普通鋼好，耐稀酸的腐蝕性能不如鉛好，后者為高鎳鉻合金鋼，其耐各種濃度硫酸的腐蝕性能均強(qiáng)，但價(jià)格昂貴，僅用來制造酸泵和鼓風(fēng)機(jī)的葉輪、軸等轉(zhuǎn)動(dòng)部件。9近年來，一些新型的耐蝕鋼被硫酸生產(chǎn)使用。常用的耐酸無機(jī)材料有耐酸膠泥、玻璃、陶瓷等天然耐腐蝕材料。1)耐酸膠泥耐酸膠泥和耐酸混凝土是兩種常用的耐酸材料。耐酸膠泥是由粘合劑、填充物、凝固和硬化加速劑三種主要組分配制而成。水玻璃是常用的粘合劑；填充物一般是為粉碎了的含氧化硅較高的巖石，如中性長石、花崗巖、石英砂等，此外，粉碎了的陶瓷器，玻璃以及人造的硅酸鹽材料，輝綠巖也可以作填充物；凝固和硬化加速劑通常是氟硅酸鈉，為白色粉末。配制耐酸膠泥時(shí)，粘合劑、填充物、凝固及硬化加速劑三者的比例，應(yīng)根據(jù)使用時(shí)的不同要求，以及原料不同規(guī)格等決定，一般填充物占60％，氟硅酸鈉含量則要考慮所要求的凝固速度不同而增減，通常配方為通常石英砂：Na2SiF6：Na2SiO3=1：：。耐酸膠泥幾乎在任何溫度下，對(duì)任何濃度的酸性氣體和液體都是相當(dāng)穩(wěn)定的。2)玻璃玻璃的主要成分是純度高的硅酸鈉(鉀)及硼的化合物，其化學(xué)穩(wěn)定性高，透明易清洗，廣泛用于制造化工設(shè)備，如液位計(jì)、壓力計(jì)等。玻璃材料在使用上也受到一定限制，因玻璃質(zhì)脆，耐壓性、耐高溫性差，更不能經(jīng)受溫度的驟變。但是，低堿無硼玻璃卻能在150℃以下溫度安全使用，這種玻璃溫度驟變可達(dá)100℃左右，可耐壓3～4MPa。在玻璃中加入適量的氧化硼，可以大大地改善玻璃的熱穩(wěn)定性。現(xiàn)在還可采用搪玻璃，即將熔融成形的玻璃襯在金屬內(nèi)表面，加熱使其軟化，然后再從內(nèi)部加脹使共緊貼于金屬內(nèi)表面。這種搪玻璃的特點(diǎn)是無針孔，玻璃表面光滑，因而幾乎沒有污垢附著，這樣的容器既具有玻璃耐腐蝕的能力，又具有高強(qiáng)度機(jī)械性能。3)陶瓷及天然耐腐蝕材料陶瓷質(zhì)沒備有不少用于疏酸廠，各式瓷磚，瓷環(huán)用作塔器的襯里及填料。陶瓷質(zhì)材料的優(yōu)點(diǎn)是耐腐蝕性強(qiáng)，價(jià)格便宜。天然耐腐蝕材料也廣泛應(yīng)用于硫酸生產(chǎn)中，如花崗巖、中長石、石英石及高嶺土等，這些材料可以直接制成耐酸設(shè)備或設(shè)備襯里。也可制作耐酸地面和耐酸泵基礎(chǔ)等。國外生產(chǎn)的氮化硅新材料，這種材料在1500℃溫度下的氧化氣氛中能保持原有性能，同時(shí)能經(jīng)受反復(fù)的熱沖擊而不會(huì)被大多數(shù)熔融金屬所浸蝕，并能耐大多數(shù)酸類的腐蝕。如用這種新材料制作泵的端面密封和閥門等；耐腐蝕效果都良好。耐酸有機(jī)材料，特別是合成樹脂材料，正在取得顯著的進(jìn)步和發(fā)展，在硫酸工業(yè)中的使用范圍也在擴(kuò)大。常用的有機(jī)材料有聚氯乙烯、聚氟乙烯、聚異丁烯樹脂及石棉酚醛塑料等。有機(jī)材料具有質(zhì)輕、易于加工，成型和接合，可以制成各種形式的設(shè)備、管道和零件，有外表美觀等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是在高溫下容易變形和 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分解。所以使用溫度受到限制。膨脹系統(tǒng)數(shù)大，成型時(shí)和成型后會(huì)收縮變形是其缺點(diǎn)。另外，由于環(huán)境介質(zhì)向材料內(nèi)部滲入和擴(kuò)散，化學(xué)浸蝕首先在表面進(jìn)行，逐步深入內(nèi)部，使得合成樹脂變壞，是必須避免的。1)聚氯乙烯聚氯乙烯是目前在硫酸工業(yè)上使用廣、用量大的材料之一。它對(duì)95％以下的硫酸具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，用于制造管道、異徑管，管件、閥門、泵、鼓風(fēng)機(jī)，容器、貯槽以及設(shè)備的襯里等。2)聚四氟乙烯又稱含氟塑料—4，化學(xué)穩(wěn)定性極高，能長期耐各種濃度的酸、堿或強(qiáng)氧化劑的腐蝕。還具有很好的耐冷、熱性能及抗老化性，它可以在180～+250℃的溫度范圍內(nèi)使用較長時(shí)間。它的缺點(diǎn)是：機(jī)械性能比較低，剛性及耐腐蝕性差，且在加熱后不能呈流動(dòng)狀態(tài)，粘度很大加工困難。聚三氟乙烯和聚四氟乙烯相似，其化學(xué)穩(wěn)定性僅次于聚四氟乙烯。3)聚異丁烯它是類似于橡膠的高分子材料，用它加工成板材，作為設(shè)備的襯里，或單獨(dú)作成器件、軟管或墊。聚異丁烯在溫度較低時(shí)(20℃以下)對(duì)濃硫酸(95％以下)耐腐蝕，對(duì)發(fā)煙硫酸不適用。4)石棉酚醛塑料石棉酚醛塑料屬于混成塑料，由酚甲醛樹脂和填充物制成。耐酸石棉、砂或石墨都可作為填充物。石棉酚醛塑料對(duì)稀硫酸十分穩(wěn)定，其耐腐蝕能力與所用填充物的種類有一定的關(guān)系，這種塑料適用的溫度范圍為150～170℃。酚醛塑料對(duì)硫酸的耐腐蝕性還與硫酸的濃度及溫度有關(guān)，對(duì)95％的硫酸，耐腐蝕允許的溫度為30℃，最高允許的溫度為60℃，對(duì)80％的硫酸，其最高允許溫度為160℃。石棉酚醛塑料可代替不銹鋼、紫銅、鋁等金屬，用于制造貯槽、反應(yīng)器、塔、管和配件等。5)玻璃鋼玻璃鋼是以合成樹脂為粘接劑，以玻璃纖維為增強(qiáng)材料制成，它具有強(qiáng)度高，耐腐蝕性強(qiáng)等優(yōu)良性能，廣泛用作化工防腐蝕材料。思考題，為什么？請結(jié)合硫酸合成的工藝方法，談?wù)勥x擇冶煉煙氣制酸的意義。？，請對(duì)該工段的工藝結(jié)合所學(xué)知識(shí)對(duì)除塵去雜工藝的實(shí)現(xiàn)及其特性加以分析。，請解釋轉(zhuǎn)化原理，并簡述目前催化劑的發(fā)展現(xiàn)狀。參考文獻(xiàn)——硫酸與硝酸（第二版）.北京：, ,(5):——，（3），丁憶，王輝，周偉，21（8）：，鄭建國，陶永順，（5）：，（6）： 氯堿系統(tǒng)概述采用電解食鹽水水溶液生產(chǎn)燒堿和氯氣、氫氣的方法，簡稱氯堿法，該工業(yè)稱氯堿工業(yè)。（現(xiàn)在氯堿工業(yè)的稱法已經(jīng)把氯產(chǎn)品液氯、合成鹽酸、漂白消毒劑、甲烷氯化物、C2氯溶劑、氯乙酸、氯化石蠟、氯苯系列、環(huán)氧化合物、聚氯乙烯、氯化聚合物，其中聚氯乙烯為代表，以及堿產(chǎn)品，以燒堿為代表，通稱為之）其中的主要產(chǎn)品燒堿即氧氧化鈉，又稱苛性鈉，廣泛用于造紙、紡織、肥皂、煉鋁、石油、合成纖維、橡膠等工業(yè)部門，是重要的無機(jī)化工原料，在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。1983年世界燒堿產(chǎn)量為34179。106t（以100％NaOH計(jì))。在激烈的國內(nèi)外競爭中，我國各氯堿企業(yè)為了提高自身的競爭力，紛紛擴(kuò)大燒堿生產(chǎn)規(guī)模，從1999年開始，掀起了一輪燒堿擴(kuò)建高潮，到2000年其生產(chǎn)能力已從1998年的6860kt/a增至8000kt/a，目前我國燒堿的總生產(chǎn)能力已經(jīng)達(dá)到8620kt/a，居世界第2位。如此快速的增長，使國內(nèi)燒堿市場趨于飽和狀態(tài)，但這種擴(kuò)建熱潮目前還在繼續(xù)，齊魯石化公司氯堿廠正在擴(kuò)建的200kt/a的離子膜裝置，上海氯堿化工股份有限公司計(jì)劃再建400kt/a的裝置，其它的一些廠家的計(jì)劃項(xiàng)目估計(jì)還有700kt/a, 如果這些計(jì)劃項(xiàng)目得以實(shí)施，我國的燒堿生產(chǎn)能力將達(dá)到近10000kt/a。目前我國的燒堿企業(yè)有200多家，但裝置規(guī)模普遍較小，生產(chǎn)能力超過100kt/a的生產(chǎn)企業(yè)只有24家。對(duì)于燒堿的生產(chǎn)有苛化法與電解法兩種?？粱ㄊ羌儔A溶液與石灰乳化反應(yīng)生成燒堿而得名，亦稱石灰苛化法。電解法是采用電水溶液生產(chǎn)燒堿和氯氣、氫氣的方法，簡稱氯堿法，該工業(yè)被稱為氯堿工業(yè)。在此，以氯堿法為論述對(duì)象。1890年，德國在哥里斯海姆建成世界第一個(gè)工業(yè)規(guī)模的隔膜電燒堿裝置投入生產(chǎn)。到19世紀(jì)末，大型直流發(fā)電機(jī)制造成功，提供了大功率直流電源，電解法才得以發(fā)展。第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束，隨著氯堿產(chǎn)品從軍用生產(chǎn)轉(zhuǎn)入民用生產(chǎn)，特別是石油工業(yè)迅速發(fā)展，為氯產(chǎn)品提供了豐富而廉價(jià)的原料。氯需要量大幅度增加，促進(jìn)了氯堿工業(yè)的發(fā)展，從而電解法取代苛化法成為燒堿的主要生產(chǎn)方法。電解法雖采用廉價(jià)的食鹽為原料，但需消耗較多電能，多年以來還有氯堿平衡問題(電解食鹽水溶液可按1：，而市場對(duì)二者的需求不一定符合此比率)。加之人類對(duì)環(huán)境污染逐漸重視，這對(duì)它也有影響。保留少量苛化法燒堿生產(chǎn)也是一種調(diào)節(jié)方法或在大型純堿廠附設(shè)苛化法燒堿車間處理不合格純堿，或采用天然堿苛化制取燒堿等途徑。電解法又分為隔膜法(Diaphragm process,簡稱D法)、水銀法(Mercury Process，簡稱M法)、離子交換膜法(Ionexchange Membrane Process，簡稱 )。隔膜法是最先用于工業(yè)生產(chǎn)的電解方法。在電解槽陽極室與陰極室間設(shè)有多孔滲透性的隔層，它能阻止陽極產(chǎn)物與陰極產(chǎn)物混和，但不妨礙陽、陰離子的自由遷移。由于氯和燒堿都是強(qiáng)腐蝕性物質(zhì)，長期以來人們都在找合適的隔層材料。最初找到水泥微孔隔膜，因電阻大，透過率和電流效率都低，只能用于間斷操作。后改用石棉濾過性隔膜，它不僅可以連續(xù)操作，而且適于在高電流效率下制取較高濃度的燒堿溶液。此外，也對(duì)電槽結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，美國虎克立式吸附隔膜電槽可作為20世紀(jì)60年代隔膜電槽先進(jìn)水平的代表。到了70年代，隔膜法發(fā)展到了一個(gè)新的水平，取得電解槽容量不斷增大，能耗明顯降低、電解槽運(yùn)轉(zhuǎn)周期延長等方面提高，其原因?yàn)橐环矫娉鲇诨乇芩y法的汞害，另一方面由于1969年制得長壽命、低能耗外涂釕、鈦氧化物的金屬陽極，以及相應(yīng)地改進(jìn)了隔膜材料與陰極材料。．Kellner同時(shí)提出，所用電解槽系由電解室和解汞室組成。其特點(diǎn)以汞為陰極，在此進(jìn)行Na+的放電、生成金屬鈉，與汞作用得到鈉汞齊，鈉汞齊從電解室排出后，在解汞室中與水作剛成氫氧化鈉和氫氣：NaHgn+H20174。NaOH十1/2H2+nHg，析出的汞又送回電解室循環(huán)使用。它在電解室中產(chǎn)生氯氣，在解汞室中產(chǎn)生氫氧化鈉溶液和氫氣，這樣就解決廠陽極產(chǎn)物和陰極產(chǎn)物隔開的難題。所以，水銀法電解制燒堿的特點(diǎn)是濃度高、質(zhì)量好，生產(chǎn)成本低，19世紀(jì)末實(shí)現(xiàn)工業(yè)化后就獲得廣泛應(yīng)用，但該法最大缺點(diǎn)是汞對(duì)環(huán)境的污染。水銀法電解生產(chǎn)受到世界性的限制。離子交換膜法電解是發(fā)展趨勢。1975年首先在美國和日本實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化。此法用有選擇透過性的陽離子交換膜將陽極室和陰極室隔開，在陽極上和陰極上發(fā)生的反應(yīng)與一般隔膜法電解相同。Na+在電場的作用下伴隨水分子透過離子交換膜移向陰極室，C1不允許透過離子交換膜，因此在陰極室得到純度較高的燒堿溶液。離子交換膜法在電能消耗、建設(shè)費(fèi)用