【正文】 SOTTTdC kJolK????????? ???O2 的平均摩爾熱容： 734602622()31./()46POTdTC kJmolK????? ???N2 的平均摩爾熱容： 27046262(.)()46PNTTdC kJolK?????? ???故出三段氣體每升高 1℃所需熱量為：SO2 所需熱量： ??SO3 所需熱量： 760404O2 所需熱量： 1..21.N2 所需熱量： 83653kJ??∑所需總熱量： .94kJ(3)反應(yīng)熱摩爾反應(yīng)熱 (7345)?????總反應(yīng)熱 (7645)三段出口溫度 0. 1318t C(4)三段出口氣體帶出熱量 ??? 轉(zhuǎn)化四段反應(yīng)熱量和出口溫度(1)進轉(zhuǎn)化器第四段氣體帶入熱量（以每小時氣量計算）已知進四段觸媒層氣體溫度為 420℃所以可得各組分氣體的平均摩爾熱容：SO2 的平均摩爾熱容： 7340262832()()4PSOTTdC kJmolK???????? ???SO3 的平均摩爾熱容： 2740262833()()4PSOTTTdC kJolK????????? ???O2 的平均摩爾熱容： 73402622()()4POTdTC kJmolK????? ???N2 的平均摩爾熱容： 2704262(.)()4PNTTdC kJolK?????? ???故進四段氣體每升高 1℃所需熱量為： SO2 所需熱量： ??SO3 所需熱量： 7042860O2 所需熱量： 1...4N2 所需熱量： 8295kJ??∑所需總熱量： 帶入熱量= 10124837(2)已知出轉(zhuǎn)化器第四段氣體溫度 426℃所以可得各組分氣體的平均摩爾熱容：SO2 的平均摩爾熱容：7346262832()45./()4PSOTTdC kJmolK???????? ???SO3 的平均摩爾熱容： 2746262833()()4PSOTTTdC kJmolK????????? ???O2 的平均摩爾熱容： 73462622()()46POTdTC kJolK????? ???N2 的平均摩爾熱容： 27046262(.)()46PNTTdC kJmolK?????? ???故出四段氣體每升高 1℃所需熱量為：SO2 所需熱量： .??SO3 所需熱量： 264971O2 所需熱量： N2 所需熱量： 83kJ??∑所需總熱量： 352. (3)反應(yīng)熱摩爾反應(yīng)熱 (2734)?????總反應(yīng)熱 (7236)四段出口溫度 .150t C (4)四段出口氣體帶出熱量 ???轉(zhuǎn)化器熱量平衡見表 6表 6 轉(zhuǎn)化器熱量衡算結(jié)果氣體進口 氣體出口段數(shù) 溫度﹙℃﹚ 熱量﹙ ﹚KJ反應(yīng)熱量﹙ ﹚J溫度﹙℃﹚ 熱量﹙ ﹚KJ一段 360 48648033 28391928 545 77039960二段 480 66210200 3066940 500 69277141三段 450 61825699 1532927 460 63358626四段 420 57501591 426 58424776∑ 234185524 33914979 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?？紤]到原料氣的預(yù)熱過程是依次經(jīng)過第一、第二、第三、第四換熱器，對應(yīng)于第四、第一、第二、第三段反應(yīng)器的冷卻，所以如果考慮每個換熱器的換熱面積相當，則出口氣體冷卻降溫的溫差應(yīng)為第一段大于第二段，第二段大于第三段，按照這個原則，分別取第一段的降溫的溫差為 65，第二段的降溫的溫差為 50，第三段的降溫的溫差為 40，并且每一段轉(zhuǎn)化器的出口溫度和轉(zhuǎn)化率對應(yīng)的點都在平衡曲線和最佳溫度曲線之間，由此估算得到四段反應(yīng)器的操作曲線。x計算得最適宜溫度與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系列表：表 2 最適宜溫度與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系XT∕％ ∕℃適 確定操作線進氣組成：SO 2 占 8%，O 2 占 10%，N 2 占 82%所選取釩催化劑的起燃溫度為 360℃確定轉(zhuǎn)化器一段進口溫度 360℃氣體經(jīng)每層觸媒后溫度升高，計算式是： 公式(見《化工工藝工程設(shè)計》鄒蘭，閻傳智編) 公式??00tx????（）表 3 二氧化硫的濃度與 λ 值的關(guān)系SO2 濃度，% λ SO2 濃度，% λ SO2 濃度，% λ2 59 6 173 10 2783 88 7 200 11 3034 117 8 226 12 3285 145 9 252 13 506由上表查得，濃度為 8%的 SO2 對應(yīng)的 λ 值為 226。第三章 轉(zhuǎn)化工序物料衡算與熱量衡算 轉(zhuǎn)化工序流程示意圖及簡要說明原料氣 第一換熱器 轉(zhuǎn)化爐一段第二換熱器 轉(zhuǎn)化爐二段 第三換熱器轉(zhuǎn)化爐三段 第四換熱器 轉(zhuǎn)化爐四段圖 1 轉(zhuǎn)化工序流程示意圖上圖是硫酸轉(zhuǎn)化工藝的流程，原料氣由干燥器進入換熱器，再進入轉(zhuǎn)化爐一段，再進入到第二換熱器，以此類推，直到從轉(zhuǎn)化爐四段出來降溫至吸收塔。 換熱器考慮到氣體有一定腐蝕性，故選用列管式換熱器 風機選用羅茨風機。 主要設(shè)備選型說明 考慮到轉(zhuǎn)化器設(shè)計應(yīng)讓二氧化硫盡可能在最優(yōu)化溫度條件下反應(yīng)，最大限度的利用二氧化硫反應(yīng)放出的熱量，設(shè)備阻力既要小，又能使氣體分布均勻。轉(zhuǎn)化系統(tǒng)包括一個四段反應(yīng)器和四個換熱器。轉(zhuǎn)化系統(tǒng)為一轉(zhuǎn)一吸四段反應(yīng)裝置，因為二氧化硫轉(zhuǎn)化的過程是一個放熱過程，它的轉(zhuǎn)化率隨著溫度的升高而降低，因此采用多段反應(yīng)器，通過一段反應(yīng)器后物料的溫度升高，經(jīng)冷卻后通入下一段反應(yīng)器繼續(xù)反應(yīng)，使整個反應(yīng)的操作曲線在最適溫度曲線附近，既保證了反應(yīng)的速度，又可以達到較高的轉(zhuǎn)化率。二氧化硫氧化反應(yīng)是一個可逆放熱反應(yīng)： 231pcatSOSQ? ? ????? ?321pSOK??25(238970..)????? 工藝流程說明現(xiàn)運用接觸法一轉(zhuǎn)一吸酸洗封閉流程生產(chǎn)硫酸，其生產(chǎn)工藝大致有六大工序，即：原料預(yù)處理、SO 2 爐氣制取、SO 2 氣體凈化、二氧化硫轉(zhuǎn)化、三氧化硫吸收、 “三廢”處理。轉(zhuǎn)化流程為 4 段間接換熱式。理論上催化氧化操作過程的段數(shù)越多，最終轉(zhuǎn)化率越高，而且過程更接近于最佳溫度曲線，催化劑的利用率越高。這種方法的特點是：；濃度的 SO2氣體； SO2排放量；；吸增加 45kPa。兩次轉(zhuǎn)化、兩次吸收流程：60 年代以來，轉(zhuǎn)化工藝流程最大的變化就是采用了兩次轉(zhuǎn)化、兩次吸收新流程，簡稱為兩轉(zhuǎn)兩吸。這種流程比較簡單，但轉(zhuǎn)化率相對較低，一般不超過 97%。為了達到較高的最終轉(zhuǎn)化率，必須采取多段催化轉(zhuǎn)化。氣體在床層中進行絕熱反應(yīng)，溫度升高到一定程度后，離開催化床進行降溫，然后再進入下一段床層進行絕熱反應(yīng)。這種方法優(yōu)于塔式法的是成品酸濃度高，質(zhì)量純（不含氮化物） ，但爐氣的凈化和精制比較復雜。新中國成立后，即大力發(fā)展先進的接觸法硫酸生產(chǎn)，逐步代替鉛室法和塔式法。到 20 年代后，由于釩觸媒的制造技術(shù)和催化效能不斷提高，已逐步取代價格昂貴和易中毒的鉑觸媒。目前，我國仍有少數(shù)工廠用塔式法生產(chǎn)硫酸。在鉛室法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的塔式法，開始于本世紀初期。硝化法（包括鉛室法和塔式法）是借助于氮的氧化物使二氧化硫氧化制成硫酸。后來人們發(fā)現(xiàn)，借助于催化劑的作用，可以使二氧化硫氧化成三氧化硫，然后用水吸收，即制成硫酸。古代稱硫酸為“綠礬油” ，就是由于采用了這種制造方法的緣故。在鍛燒過程中，綠礬發(fā)生分解，放出二氧化硫和三氧化硫，其中三氧化硫與水蒸氣同時冷凝，便可得到硫酸。Paracelsus 記述了用綠礬（FeSO 4發(fā)達國家早就開始普遍推廣了，由于近期進口硫磺比國內(nèi)便宜，利潤空間很大，大多數(shù)國內(nèi)硫酸生產(chǎn)廠家轉(zhuǎn)向用硫磺法生產(chǎn)硫酸 [1]。這種工藝落后，不但廠區(qū)內(nèi)粉塵飛揚，礦渣如山，而且排放出大量廢水、廢氣，嚴重污染周圍環(huán)境，每年僅向農(nóng)戶支付的賠償金和上繳的排污費占據(jù)了不少生產(chǎn)成本。新中國建立后，硫酸工業(yè)獲得了高速發(fā)展。硫酸主要用于生產(chǎn)化學肥料、合成纖維、涂料、洗滌劑、致冷劑、飼料添加劑和石油的精煉、有色金屬的冶煉，以及鋼鐵、醫(yī)藥和化學工業(yè)。關(guān)鍵詞：催化劑，物料衡算，熱量衡算Abstract:The 24,000 tons of H2SO4 per year conversion system is designed in this paper. The transformation process flow diagram is drawn firstly, an