【正文】 出一吸塔約80℃的氣體經(jīng)塔頂酸除霧器除去酸霧，依次通過(guò)第Ⅱ換熱器、℃；進(jìn)入轉(zhuǎn)化器四段進(jìn)行二次轉(zhuǎn)化；℃的氣體經(jīng)第一低溫?fù)Q熱器換熱后溫度降為436℃，進(jìn)入轉(zhuǎn)化器五段進(jìn)行轉(zhuǎn)化；℃后經(jīng)第二低溫過(guò)熱器和第二省煤器回收熱能后進(jìn)入第二吸收塔，此時(shí)氣體的溫度為160℃。第一段至第五段分別?。?；；； 。⑸ 對(duì)所作曲線從每段進(jìn)口至該段出口積分，曲線瞎的面積即為所要計(jì)算的觸媒理論接觸時(shí)間τ⑹ 每段索得到的理論接觸時(shí)間為:第一段：；第二段：；第三段：；第四段：；第五段：。一吸塔直徑取和干燥塔直徑一樣操作壓力： P=23kpa 操作溫度： 操作氣量：噴淋密度:噴淋酸量:其中 形成量 則耗水量為 出塔酸量: 其中 出塔酸濃度: 填料高度:干燥塔填料容積取9 m3/(Nm3T/K/sT/K/sT/K/sT/K/sT/K/sT/K/sT/K/sT/K/sT/K/sT/K/s（續(xù)）T/K 一轉(zhuǎn)各段進(jìn)出口物料衡算【13】 由前面算出，一段進(jìn)口各氣體質(zhì)量：，其中： ，其中SO2和O2分別被消耗一部分，SO3量增加，N2不參與反應(yīng)，所以一段出口氣體的質(zhì)量分別為： 二段進(jìn)口各氣體質(zhì)量等于一段出口各氣體質(zhì)量。按照所計(jì)算的結(jié)果，當(dāng)X= 溫度T=、在圖二中對(duì)曲線上此點(diǎn)做切線，求出該切線的斜率，即為，依次類推。與下一段催化劑床入口的的絕對(duì)值相等。通過(guò)以上數(shù)據(jù)， 以溫度為橫坐標(biāo)，平衡轉(zhuǎn)化率XT為縱坐標(biāo)繪出最適宜溫度曲線（圖一） 一轉(zhuǎn)最適宜溫度曲線數(shù)據(jù)表XTm/℃XTm/℃ 絕熱操作線絕熱操作過(guò)程中溫度與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系，可由催化劑床的熱量衡算式?jīng)Q定。 取100mol原始?xì)怏w混合物為標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)平衡轉(zhuǎn)化率為XT，被氧化掉的二氧化硫量為aXTmol?！? 空氣帶入熱為： 熔 硫 1. 倉(cāng)庫(kù)面積的計(jì)算 硫磺的貯存期： 25天原料硫磺的消耗量： t/h庫(kù)容量： 每袋硫磺重50Kg， 袋規(guī)格： ；碼包：15包/堆?！?Q氣H2O： kcal/(kmol干燥塔直徑:空塔氣速 ，主鼓風(fēng)機(jī)設(shè)在塔后，操作壓力：P== 操作溫度：操作氣量：V0=M(%%)，則 噴淋密度:12m3/(m2= t/h (100%H2SO4)3. 消耗的空氣量：轉(zhuǎn)化器進(jìn)口氣體中N2的量：Nm3=則干空氣量為：= Nm3/h=轉(zhuǎn)化器一段空氣的平均分子量：由此可得干空氣的平均分子量：t/h4. 空氣帶入的水量：七月平均溫度：℃空氣平均相對(duì)濕度:% 年平均大氣壓:℃下飽和水蒸汽壓力用Antoine 公式【12】計(jì)算：式中，Pvp ,bar (105pa)；T,K?？紤]“3+2”流程，%； 取X1=% ， X2=% ， 吸收率: %轉(zhuǎn)化進(jìn)口SO2濃度 % 轉(zhuǎn)化進(jìn)口SO3濃度 %產(chǎn)品酸濃度：% 硫酸 轉(zhuǎn)化進(jìn)口H20(g)含量 實(shí)際設(shè)計(jì)小時(shí)產(chǎn)量為: t/h硫磺質(zhì)量： 含 S 含 H20 %含 灰分 %氣象條件： 取七月份平均氣溫作為設(shè)計(jì)溫度:℃； 空氣平均相對(duì)濕度:%； 年平均大氣壓:。目前,對(duì)于硫酸工業(yè)的污水處理,普遍采用電石渣中和法或石灰中和法。對(duì)于大型硫酸裝置選用球拱和條拱支撐都可以。塔的底部多數(shù)為平的，也有碟形的。5．最低濕潤(rùn)率要小，且具有較大的比表面積和空隙率，并能有效地利用。 填料的選擇原則 硫酸工業(yè)用的填料,除了要考慮適用于在較高的溫度下具有耐腐蝕的性能外,還應(yīng)具備一般的填料如下的通性：1．通性大，壓降小，在一定的淋灑密度下，泛點(diǎn)氣速高。 轉(zhuǎn)化器的內(nèi)部構(gòu)件有兩種:一種是以耐熱鑄鐵為主要材料的結(jié)構(gòu)；另一種是以普通鋼材和少量耐熱不銹鋼為主要材料的結(jié)構(gòu)。在快速熔硫槽內(nèi),穩(wěn)定可靠的加熱系統(tǒng)和合適的攪拌器對(duì)硫磺的快速熔化起著非常重要的作用。槽體有也有圓筒形。不帶攪拌器的熔硫槽一般為池式,利用均布于槽內(nèi)的盤管加熱,固體硫磺靠自身重量沉入池中,受熱熔化。熔硫槽就是將固體硫磺熔化為液硫并對(duì)其進(jìn)行初步凈化的設(shè)備。大型焚硫爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容積強(qiáng)度大，國(guó)內(nèi)外大、小規(guī)模的裝置都采用臥式鋼制圓筒內(nèi)襯耐火磚和保溫磚結(jié)構(gòu)。煙氣由煙道分流,縱向沖刷煙管,在出口煙道內(nèi)匯流引出。自20世紀(jì)八九十年代北京、上海等廠首批引進(jìn)火管鍋爐后，無(wú)錫某廠等硫酸企業(yè)相繼采用了國(guó)產(chǎn)火管鍋爐。 設(shè)備選擇論證 廢熱鍋爐的選擇【9】廢熱鍋爐有水管鍋爐和火管鍋爐兩種。一旦發(fā)生缺水事故，后果相當(dāng)嚴(yán)重；爐氣阻力大；轉(zhuǎn)化工序火管鍋爐出口溫度只能降至220 ℃左右；一旦漏水會(huì)造成自身及后續(xù)設(shè)備腐蝕；檢修不方便。⑶. 密封性較好，非常適合硫磺制酸系統(tǒng)爐氣正壓操作的要求。2.　火管鍋爐　 優(yōu)點(diǎn)：⑴．管內(nèi)爐氣流速高達(dá)5070 m/ s且無(wú)滯流區(qū)，故傳熱系數(shù)高達(dá)7080 W/ (m2以下對(duì)硫磺制酸裝置所采用的兩種廢熱利用設(shè)備做一介紹：1．水管鍋爐　 優(yōu)點(diǎn)：高溫水管鍋爐檢修方便,使用壽命長(zhǎng)，運(yùn)行安全，如果發(fā)生缺水事故，先燒壞受熱面而不致產(chǎn)生嚴(yán)重后果，煙氣流速低，設(shè)備阻力小。采用液硫過(guò)濾器占地面積小，可利用空間，效率高，因此在本設(shè)計(jì)中選用液硫過(guò)濾器。為了盡量減少液硫中的雜質(zhì)，國(guó)外采用的是液硫過(guò)濾器和助濾槽。為此，本設(shè)計(jì)中主鼓風(fēng)機(jī)設(shè)在干燥塔后。整個(gè)系統(tǒng)采用較高的壓降、氣速及二氧化硫濃度。 傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)是將主鼓風(fēng)機(jī)設(shè)置在干燥塔之前，主要考慮到風(fēng)機(jī)處在無(wú)腐蝕性的場(chǎng)所。3. 在當(dāng)前的條件下，如果采用進(jìn)口催化劑，應(yīng)選用“3+1”四段轉(zhuǎn)化；若采用國(guó)產(chǎn)催化劑，則適宜選用“3+2”五段轉(zhuǎn)化。采用“3+1”或“3+2”轉(zhuǎn)化工藝，都可使裝置排放的尾氣中SO2濃度符合新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的指標(biāo)。常見(jiàn)的“3+1”四段轉(zhuǎn)化和“3+2”五段轉(zhuǎn)化工藝流程圖如下：圖 “3 + 2”五段轉(zhuǎn)化工藝流程示圖 “3 + 1”四段轉(zhuǎn)化工藝流程示主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析：“3+1”四段轉(zhuǎn)化和“3+2”五段轉(zhuǎn)化從主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)考慮，轉(zhuǎn)化工藝不存在大的差異，相同條件下的操作費(fèi)用相差也不大，只在催化劑填量和工藝流程上略有不同。采用“3+1”四段轉(zhuǎn)化的催化劑填量比“3+2”五段轉(zhuǎn)化要高一些。隨著反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的提高，最佳溫度逐漸下降。現(xiàn)在我國(guó)兩轉(zhuǎn)兩吸大多采用“3+1”四段轉(zhuǎn)化和“3+2”五段轉(zhuǎn)化的工藝?，F(xiàn)在單臺(tái)轉(zhuǎn)化器能力日產(chǎn)硫酸已達(dá)到千噸以上,個(gè)別廠已高達(dá)2000t的規(guī)模。 無(wú)論采用何種型式的轉(zhuǎn)化器,都必須充分考慮以下五個(gè)因素:1. 轉(zhuǎn)化器設(shè)計(jì)應(yīng)該使SO2 轉(zhuǎn)化反應(yīng)盡可能地在接近于適宜溫度條件下進(jìn)行,單位硫酸產(chǎn)量需用觸媒量要少,一段出口溫度不要超過(guò)600℃。需要93% 酸的企業(yè)可采用成品98% 酸加水稀釋配制的方法。此外,流程一與流程二不僅適用于硫磺制酸裝置,也適用于硫鐵礦及冶煉煙氣等制酸裝置,使用范圍較廣；如果想利用吸收酸顯熱加熱鍋爐給水,采用流程一或流程二比較有利。無(wú)法在實(shí)際運(yùn)用。 2. 流程二與流程三相似,設(shè)備數(shù)量相近,但與流程三相比,由于吸收塔的循環(huán)酸溫較高,因此酸循環(huán)槽中酸溫度較高,對(duì)循環(huán)酸泵和酸冷卻器的耐腐蝕性能要求高，同樣的。 ”三塔兩槽”工藝流程系指干燥塔配有獨(dú)立循環(huán)槽、而兩臺(tái)吸收塔合用一臺(tái)循環(huán)槽的流程各循環(huán)酸系統(tǒng)的濃度靠相互間的串酸和加水控制。因此催化劑S107和S101兩者相比，選用S107更為合適。兩次轉(zhuǎn)化的設(shè)計(jì)大多用四段(少數(shù)用五段)。 因此在硫酸工業(yè)生產(chǎn)中得以廣泛的應(yīng)用。釩催化劑的化學(xué)成分一般為：V2O5 59﹪；K2O 913﹪；Na2O 15﹪；SO3 1020﹪；SiO25070﹪，并含有少量的Fe2OAl2OCaO、MgO和水分等。并且不能混有銀、銅、鋁，尤其是鐵等少量雜質(zhì)，所以在硫酸生產(chǎn)中不宜采用鉑催化劑。但是國(guó)內(nèi)學(xué)者向德輝考慮到逆反應(yīng)速度的影響，提出了SO2在釩催化劑上進(jìn)行氧化反應(yīng)的本征動(dòng)力學(xué)模型。實(shí)踐中，在兩轉(zhuǎn)兩吸的工藝條件下，%最適宜。SO2的濃度過(guò)低，將會(huì)影響硫酸的產(chǎn)量。此外，如果最佳溫度的計(jì)算值超過(guò)了催化劑的活性溫度范圍，必須用催化劑的活性溫度來(lái)確定操作溫度，也就是說(shuō)最佳溫度要在催化劑的活性溫度范圍內(nèi)才有意義。其表達(dá)式為：若系統(tǒng)壓力為P（MP），初始?xì)怏w摩爾組成為：SO2 a%,O2 b%以100 mol 的初始?xì)怏w混合物為計(jì)算基準(zhǔn)，則達(dá)平衡時(shí)：被氧化的SO2量： aXT mol消消耗的O2量： mol剩余O2量： mol平衡時(shí)混合氣體的量： aXT mol故氧的分壓可以表示為：故平衡轉(zhuǎn)化率為： 最佳溫度的選擇 SO2氧化成為SO3 的反應(yīng)是可逆放熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度對(duì)反應(yīng)的影響很大。這個(gè)反應(yīng)在工業(yè)上只有在催化劑存在的條件下才能實(shí)現(xiàn)。 年工作日的制定和工作制度硫酸廠采取一年大修一次，需要35天；一個(gè)季度中修一次，除去大修所處的季度，一年三個(gè)季度計(jì)算，合計(jì)3天；小修一月一次，一次8個(gè)小時(shí)，共計(jì)3天。也降低了裝置的管理費(fèi)用。隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的變化，硫磺制酸體現(xiàn)了越來(lái)越多的優(yōu)點(diǎn)：，國(guó)內(nèi)硫鐵礦到廠價(jià)格為200 220元/噸（折35%S）。在138℃以下,烴類與硫的反應(yīng)速度很慢,生成的H2S能溶解于液態(tài)硫中。但酸度過(guò)高則嚴(yán)重腐蝕熔硫設(shè)備。水分含量增高,則酸度增加,貽患無(wú)窮。2. 水分硫磺中的水分在熔硫和液硫澄清過(guò)程中基本上全部被蒸發(fā)掉。 硫磺中雜質(zhì)對(duì)制酸工藝的影響【2】硫磺中的雜質(zhì)主要有灰分、水分、酸度和硫化氫等,它們對(duì)制酸工藝的影響分述如下:1. 灰分硫磺,特別是回收硫,在產(chǎn)出時(shí)灰分含量是比較少的。最高海拔為3645米，最底海拔為345米,，流經(jīng)市內(nèi)的黃、洛、 億立方米。歷史文化悠久，山川河流壯麗。38′和北緯34176。該地區(qū)有隴海鐵路、西潼高速公路、3108國(guó)道、101省道穿境而過(guò)。依照我國(guó)目前《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》，新建裝置的二氧化硫的最高允許排放濃度為960mg/m3。對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō),機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存, 只要迅速樹(shù)立“國(guó)際準(zhǔn)則”觀念, 及時(shí)調(diào)整發(fā)展方略、不斷提高競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力,就能夠成功地立足于國(guó)內(nèi)乃至國(guó)際硫酸市場(chǎng)。因此充分利用硫酸系統(tǒng)高中低溫位廢熱能源是十分必要的。進(jìn)口硫酸175萬(wàn)噸，由于韓國(guó)硫酸減少，總進(jìn)口量比2004年進(jìn)一步下降。 2004年硫酸產(chǎn)量以及市場(chǎng)顯現(xiàn)多年的未見(jiàn)的好形勢(shì)，其中有兩個(gè)原因：一是從2003年底開(kāi)始，中央緊抓三農(nóng)問(wèn)題，出臺(tái)一系列對(duì)化肥企業(yè)的好政策，促進(jìn)了磷復(fù)合肥特別是高濃度磷復(fù)合肥的生產(chǎn)，復(fù)合肥每月以同比20%以上的速度增加；二是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，增加了對(duì)硫酸的需求，因此，2004年硫酸每月的產(chǎn)量同比增長(zhǎng)都在18%以上，全國(guó)硫酸市場(chǎng)上一度出現(xiàn)供不應(yīng)求的形勢(shì)，價(jià)格一路上揚(yáng)。2003年進(jìn)口硫磺499萬(wàn)噸，比上年增加22%；，與上年基本持平。其中大部分為中東高硫原油，其加工中必然產(chǎn)生大量的硫化氫氣體；同時(shí)內(nèi)地?zé)捰蛷S對(duì)原油的深度加工，也會(huì)產(chǎn)生大量酸性氣體?，F(xiàn)在我國(guó)的硫酸工業(yè)飛速發(fā)展，從1949年的年產(chǎn)4萬(wàn)噸，到2000年的2356萬(wàn)噸每年，以每年20%的高速增加。硫酸還是現(xiàn)代氟工業(yè)的基礎(chǔ)。在石油工業(yè)中,硫酸用于產(chǎn)品的精煉。硫酸在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)方面都具有廣泛用途，在有關(guān)化學(xué)工業(yè)方面尤其重要。2007年上半年，我國(guó)硫酸產(chǎn)量將達(dá)到2550萬(wàn)噸，全年產(chǎn)量將達(dá)到5100萬(wàn)噸， %。進(jìn)入本世紀(jì)，我國(guó)硫酸工業(yè)以每年遞增一個(gè)百分點(diǎn)的速度持續(xù)增長(zhǎng)。我國(guó)對(duì)硫磺需求的快速增長(zhǎng)將引起世界市場(chǎng)硫磺供求和價(jià)格的波動(dòng)，若不及時(shí)加以適當(dāng)?shù)目刂疲?dāng)我國(guó)硫磺進(jìn)口量占到世界硫磺貿(mào)易量的20%時(shí)，世界市場(chǎng)硫磺價(jià)格將出現(xiàn)不斷上漲的趨勢(shì)，我國(guó)硫磺制酸將面臨極大的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)會(huì)導(dǎo)致硫鐵礦企業(yè)萎縮，使我國(guó)硫酸工業(yè)以及需要硫酸的工業(yè)受到極大的損失。我國(guó)硫磺資源較少，硫磺年產(chǎn)量多年來(lái)維持在30萬(wàn)噸左右，根據(jù)有關(guān)部門預(yù)測(cè)，我國(guó)在今后的1015 年內(nèi)，為滿足國(guó)內(nèi)對(duì)油品的需求，進(jìn)口原油量將達(dá)到1 億噸，而且大部分為中東高硫原油，在加工過(guò)程中必然會(huì)產(chǎn)生大量硫化氫氣體；同時(shí)內(nèi)地?zé)拸S對(duì)原油的深度加工，也會(huì)副產(chǎn)大量酸性氣體。與硫鐵礦制酸相比,硫磺制酸在建設(shè)投資、水電等消耗,以及原料運(yùn)輸量都低得多。從生產(chǎn)硫酸的原料看,硫磺是世界硫酸生產(chǎn)的從生產(chǎn)硫酸的原料看,硫磺是世界硫酸生產(chǎn)的主要原料(占65 %以上) 。不但產(chǎn)量增加,硫酸生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步也很顯著。 我國(guó)硫酸工業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r【1】我國(guó)硫磺制酸工業(yè)隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展得到了快速發(fā)展。還可用作電子產(chǎn)品的清洗劑和腐蝕劑。用工業(yè)硫酸在石英設(shè)備中蒸餾提純，或以去離子水吸收三氧化硫制成純品，再經(jīng)微孔過(guò)濾膜進(jìn)行超凈過(guò)濾而得半導(dǎo)體及硫酸。低于76％的硫酸與金屬反應(yīng)放出氫氣。濃硫酸具有強(qiáng)烈的脫水作用和氧化性。)℃。 硫酸質(zhì)量指標(biāo)表指標(biāo)名稱濃硫酸1硫酸（H2so4）≥2灰粉%≤3鐵（Fe）