【正文】 每小時(shí)產(chǎn)酸量: S → H2SO432 98 X 解得：原料硫磺含硫 %，%，則原料硫磺的實(shí)際消耗量： 247。生產(chǎn)能力: 200kt/a (98%H2SO4)年工作日: 324天 小時(shí)產(chǎn)量： 轉(zhuǎn)化率： x=x1+(1x1)x2其中：xx2—分別表示第一、第二轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)化率；x—總轉(zhuǎn)化率。3. 廢渣處理硫磺含硫量為25%35%時(shí),，燒渣中含較少的鐵和一定數(shù)量的銅、鉛、鋅、鈷等有色金屬。2. 廢水處理硫酸生產(chǎn)中排出大量污水和污酸,其量與爐氣凈化流程有關(guān),酸洗法流程排出含酸污水較少,而水洗法流程污水排放量則很大,每生產(chǎn)1t硫酸要排出1015t污水,污水中除含有硫酸外,還含有砷220mg/L,含氟10100mg/L,以及鐵,硒,礦塵等。 硫酸生產(chǎn)中的三廢治理1. 廢氣中有害物質(zhì)從吸收塔排出的尾氣中,仍還有少量的二氧化硫,%左右(體積分?jǐn)?shù)),尾氣中含有微量的三氧化硫和硫酸沫。而塔體有瓷磚、石棉板、碳鋼板外殼組成，如果防腐蝕處理不好，會(huì)引起磚縫開裂而滲酸，對(duì)于條梁支撐結(jié)構(gòu)，塔所承受的力只是對(duì)塔底的壓力，只要施工嚴(yán)格要求，塔底不會(huì)因受壓開裂而滲酸。三種支撐形式的開孔率均能達(dá)到50%以上。 填料的支撐形式 塔內(nèi)用于承重填料層的形式有條拱、球拱和橋拱等多種。6．強(qiáng)度大，破損小。4．抗污，抗堵的性能好。2．效率高，傳質(zhì)性能好，傳質(zhì)系數(shù)要大。故應(yīng)采用第一種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化器。 以鋼材和少量耐熱不銹鋼材為主要材料的無立柱的結(jié)構(gòu),較適用于小型的轉(zhuǎn)化器。二是要有足夠的高度,如果采用大環(huán)狀釩催化劑時(shí),由于容積增加,也相當(dāng)于增加催化劑層的高度。 轉(zhuǎn)化器的選擇【10】目前我國(guó)設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)化器流速普遍較低,不能保證爐氣在催化劑層內(nèi)均勻分布,應(yīng)適當(dāng)提高轉(zhuǎn)化器內(nèi)爐氣的流速。攪拌漿周圍安放多組蒸汽加熱盤管,以提供熔硫所需熱量,同時(shí)起導(dǎo)流筒和擋板的作用,以減少渦流,強(qiáng)化傳熱。在槽頂蓋板中心設(shè)置攪拌器,通過攪拌漿的均勻旋轉(zhuǎn),使固體和液體充分混合,以加速傳熱過程,提高熔化速度。 快速熔硫槽一般由槽體、加熱盤管組合攪拌裝置三部分組成。由于設(shè)備內(nèi)的液硫流動(dòng)滯緩,傳熱速度較慢,不帶攪拌器的熔硫槽一般僅適用于小型裝置、熔硫強(qiáng)度不高的情況。熔硫槽分帶攪拌器和不帶攪拌器兩種形式。固體硫磺進(jìn)入熔硫槽中,被蒸汽盤中的飽和蒸汽加熱而熔化,同時(shí)硫磺中混入的大多數(shù)雜質(zhì)也被分離出來。 熔硫槽的設(shè)計(jì) 在硫磺制酸過程中,固體硫磺需經(jīng)加熱熔化,變成液體后才能以霧化的方式與氧發(fā)生反應(yīng)。液硫通過噴槍進(jìn)入爐內(nèi)，霧化的硫磺與進(jìn)爐空氣充分混合燃燒。目前國(guó)內(nèi)焚硫爐主要有兩種形式:一是使用最多的圓桶型臥式焚硫爐,爐頭每只磺槍分別配有空氣旋硫裝置；二是一次擴(kuò)大型臥式焚硫爐,爐頭設(shè)有大蝸型旋硫裝置,旋硫裝置中間放置數(shù)根磺槍。鍋爐全部重量由與下部爐體想界的兩個(gè)只座支撐于水泥墩上,其中的一個(gè)支座為活動(dòng)支座以滿足爐體膨脹量的要求。為避免高溫?zé)煹罋庵苯記_刷鍋殼的前管板,在前管板表面澆筑了耐高溫的耐火保護(hù)層,并在煙道氣管進(jìn)口處安裝了耐高溫保護(hù)套管,該保護(hù)套管材質(zhì)為剛玉。有的廠家火管鍋爐出現(xiàn)了局部泄漏等情況，看來國(guó)產(chǎn)火管鍋爐制造廠家還需在提高質(zhì)量、杜絕泄漏上下功夫?；鸸苠仩t具有煙氣密封性好、操作彈性大、檢修方便、設(shè)計(jì)制造容易等優(yōu)點(diǎn)。20世紀(jì)90年代中期建成的中小型硫磺制酸裝置大多采用水管鍋爐。⑶. 殼程通過上升管和下降管與上部大容積汽包連接形成自然循環(huán)回路，使受熱面任何時(shí)候都沉浸在水中；提高給水系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的可靠性，切實(shí)做好突然斷水和斷電的防護(hù)工作?！? 防護(hù)措施：⑴. 在高溫側(cè)管口插入一段150～180 mm長(zhǎng)的剛玉保護(hù)套管，在管板表面涂一層80100mm厚的鋯質(zhì)耐火隔熱層，可降低管口及管板處的溫度，達(dá)到熱防護(hù)的目的?！? 缺點(diǎn)：高溫火管鍋爐前管板熱應(yīng)力較大，材料易疲勞產(chǎn)生裂紋。具有較大的負(fù)荷適應(yīng)范圍。如果在開、停車過程中再采取串汽、燃油置換等措施,效果將更佳。K) ，設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊。　 防護(hù)措施：高溫水管廢熱鍋爐的蒸汽設(shè)計(jì)壓力應(yīng)在2145 MPa 以上，開車時(shí)應(yīng)采用串汽的方法將蒸汽壓力保持在2145～310 MPa 再接通爐氣，停車時(shí)應(yīng)將爐氣置換完畢再降低蒸汽壓力，這樣可有效地防止低溫腐蝕?！? 缺點(diǎn)：煙氣流速低，傳熱系數(shù)小，冷啟動(dòng)升溫慢。在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的今天，廢熱利用將是提高硫酸產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的重要途徑。 硫磺制酸的廢熱利用近幾年來,由于國(guó)際市場(chǎng)硫磺價(jià)格下跌，國(guó)內(nèi)企業(yè)紛紛改建或新建硫磺制酸裝置。當(dāng)助濾槽的液硫變的澄清時(shí)，助濾作業(yè)完畢，切換為正常生產(chǎn)過濾液硫。%（%）。 傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)是采用澄清槽，澄清時(shí)間為72小時(shí)以上，為此澄清槽要占用交大的面積，使之沉下9099%的灰分。 采用液硫過濾器還是澄清槽的選擇論證若廠區(qū)地處內(nèi)陸，進(jìn)口硫磺經(jīng)多次轉(zhuǎn)運(yùn)和堆存，不可避免地混入灰塵等雜質(zhì)，加之生產(chǎn)過程中和游離酸形成的固形物，僅設(shè)置液硫沉降槽和氣體過濾器是不切合實(shí)際的，必需選擇合適的液硫過濾設(shè)備。主鼓風(fēng)機(jī)設(shè)置在干燥塔后，空氣中所夾帶的酸霧可通過干燥塔塔頂?shù)某F器除去，足以保證一般的鋼制風(fēng)機(jī)不受腐蝕。但是在國(guó)外普遍將主鼓風(fēng)機(jī)設(shè)在干燥塔后，空氣通過空氣過濾器進(jìn)入干燥塔，濃硫酸吸收水分后，再送入主鼓風(fēng)機(jī)。空氣鼓風(fēng)機(jī)用蒸汽透平驅(qū)動(dòng)，蒸汽透平裝置將蒸汽送入工廠的低壓蒸汽管網(wǎng)，提高能源的利用率。另外設(shè)在塔前，干燥塔是正壓操作，同樣的規(guī)模，氣量要比負(fù)壓操作時(shí)要小，能耗也低。兩種方式實(shí)際上都有采用。 因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)所選的催化劑為國(guó)產(chǎn)的S107催化劑，故將采用“3+2”五段轉(zhuǎn)化的轉(zhuǎn)化流程。在原料氣中SO2濃度相同的條件下，“3+2”流程對(duì)達(dá)到要求的最終轉(zhuǎn)化率更有保障。2. 轉(zhuǎn)化流程的選擇除要考慮環(huán)境保護(hù)外，主要取決于所用的釩催化劑和進(jìn)轉(zhuǎn)化器爐氣中SO2濃度的高低。(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，％ 以上。主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如下表所示： 四段轉(zhuǎn)化和五段轉(zhuǎn)化主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比表指標(biāo)名稱轉(zhuǎn)化工藝兩次轉(zhuǎn)化一次轉(zhuǎn)化最終轉(zhuǎn)化率/l催化劑用量/硫磺制酸%～%170～190%～%190～210爐氣中∮（SO2）/l硫磺制酸鼓風(fēng)機(jī)出口壓力/kPa尾氣中∮（SO2）/裝置建設(shè)投資/l%～%25～40200～300～%～%20～303500～4500注:表內(nèi)所列的催化劑用量系列采用進(jìn)口催化劑的數(shù)據(jù)；裝置建設(shè)投資以一次轉(zhuǎn)化工藝為基準(zhǔn)。目前國(guó)內(nèi)外硫磺制酸裝置大多在轉(zhuǎn)化器的四段出口設(shè)置中溫蒸汽過熱器，用中壓蒸汽與四段出口的轉(zhuǎn)化氣進(jìn)行換熱，大大降低了進(jìn)五段的轉(zhuǎn)化氣溫度，也充分利用了轉(zhuǎn)化氣的余熱。2. 工藝流程不同。轉(zhuǎn)化反應(yīng)分段越多，其反應(yīng)溫度就越接近最佳溫度，催化劑的用量在理論上也就越少。因此隨著反應(yīng)的進(jìn)行，要采取相應(yīng)的方法來降低反應(yīng)的溫度。對(duì)于一定組分的原料氣在某一催化劑下反應(yīng)，為達(dá)到一定的SO2轉(zhuǎn)化率，其反應(yīng)速率有一個(gè)極大植，所對(duì)應(yīng)的反應(yīng)溫度為最佳溫度。在同規(guī)模、同轉(zhuǎn)化率的硫磺裝置中，這兩種轉(zhuǎn)化工藝在設(shè)計(jì)上的主要區(qū)別如下：在同等規(guī)模。5. 設(shè)備結(jié)構(gòu)應(yīng)便于制造、安裝、檢修和操作，要力求簡(jiǎn)單，使用壽命要長(zhǎng)，投資要少。3. 靠SO2反應(yīng)放出的熱量,應(yīng)能維持正常操作,不要從外界補(bǔ)充加熱,亦即要求達(dá)到”自熱”平衡。氣體分布不勻,轉(zhuǎn)化率低。2. 轉(zhuǎn)化器生產(chǎn)能力要大,單臺(tái)轉(zhuǎn)化器能力要與全系統(tǒng)能力配套,不要搞多臺(tái)轉(zhuǎn)化器。該工藝的關(guān)鍵是保持轉(zhuǎn)化工序的熱量平衡，使轉(zhuǎn)化反應(yīng)維持在某一理想的溫度下進(jìn)行。近年來, 陽極保護(hù)技術(shù)在干吸工段得到了廣泛應(yīng)用, 如陽極保護(hù)不銹鋼管殼式濃硫酸冷卻器、陽極保護(hù)不銹鋼濃硫酸管道、陽極保護(hù)不銹鋼槽管式分酸器、陽極保護(hù)不銹鋼混酸槽等, 大大降低了設(shè)備腐蝕速率, 延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命, 提高了濃硫酸的質(zhì)量, 提高了系統(tǒng)的開車率, 值得推廣。中小型硫磺制酸裝置應(yīng)采用“3 塔1 槽”(混酸槽裝有開孔隔板) ；大型硫磺制酸裝置應(yīng)采用干燥、第2 吸混酸槽合一, 1 吸單獨(dú)設(shè)混酸槽的干吸流程, 這樣簡(jiǎn)化了管道, 減少了投資,開車和正常操作更加容易, 也有利于低溫廢熱的利用。國(guó)內(nèi)大部分硫磺制酸企業(yè)是由硫鐵礦制酸改造來的, 干燥用93% 酸、吸收用98% 酸, 沿用了以前硫鐵礦制酸的干吸流程, 例“3 塔3 槽”、“3 塔2 槽”(吸收合用) 等, 這樣配管多, 操作復(fù)雜。4. 采用流程三的干吸流程（）,可改變流程一的復(fù)雜和繁瑣,避免了流程二吸收過程中酸里溶解的SO2 在二吸塔解吸而污染大氣,解決了流程四中大揚(yáng)量酸泵等設(shè)備制作困難的矛盾。但相信隨著制造業(yè)的不斷發(fā)展,今后,此流程將會(huì)被逐步采用。3．流程四雖然其流程簡(jiǎn)單、設(shè)備數(shù)量少、控制點(diǎn)少,但對(duì)于大、中型硫酸裝置而言,由于三塔合一槽,合用一臺(tái)酸循環(huán)泵,所以酸泵的揚(yáng)量大,而目前國(guó)內(nèi)大揚(yáng)量酸泵和酸冷卻器的設(shè)計(jì)及制造尚無業(yè)績(jī)。國(guó)內(nèi)目前制造酸泵的材料而言,也不能滿足要求；又由于流程二的串酸量大,串酸管線多,因此酸泵的揚(yáng)量大,電耗多,操作費(fèi)用高，控制點(diǎn)也多。而且投資費(fèi)用較高。 流程三：三塔兩槽三泵干燥酸與一吸酸混合流程流程四：三塔一槽一泵流程 　三塔一槽一泵流程示意四種干吸流程的特點(diǎn)見下表： 四種干洗流程對(duì)比表流程特點(diǎn)相對(duì)投資額/1流程一流程長(zhǎng)、設(shè)備多,控制點(diǎn)多,串酸量大,酸泵及酸冷卻器材料的耐腐蝕要求高,裝置占地面積大,尾氣排放的SO2量小,投資額高流程二控制點(diǎn)略少,串酸量大,酸泵及酸冷卻器材料的耐腐蝕要求略高,尾氣排放的量略大,硫的損失略高,投資額中等流程三控制點(diǎn)略少,串酸量小,酸泵及酸冷卻器材料的耐腐蝕要求略低,尾氣排放的SO2量小,投資額中等流程四流程短,設(shè)備少,控制點(diǎn)少,無需串酸,裝置占地面積小,尾氣排放的SO2 量略大,投資省通過對(duì)上述四種干吸流程的分析比較,對(duì)于目前國(guó)內(nèi)大、中型硫磺制酸裝置,認(rèn)為干吸流程宜采用流程三（三塔兩槽三泵干燥酸與一吸酸混合流程），理由如下：1. 流程一所使用的管線復(fù)雜,設(shè)備多,控制點(diǎn)多,容易造成管道泄漏的點(diǎn)多,控制麻煩。流程一：三塔三槽三泵流程： 三塔三槽三泵流程示意流程二：三塔兩槽三泵干燥吸收各自獨(dú)立流程：該流程沿用礦制酸和冶煉煙氣制酸的干燥和吸收工藝,按循環(huán)槽數(shù)量可分為”三塔三槽””三塔兩槽””三塔三槽”工藝流程系指干燥塔、一吸塔、二吸塔分別具有各自獨(dú)立的循環(huán)酸系統(tǒng)繁榮流程。所以在本設(shè)計(jì)中催化劑采用國(guó)產(chǎn)的S107型催化劑。在二次轉(zhuǎn)化流程中如果使用低溫釩催化劑，可使第一段催化劑層和第四段催化劑層的進(jìn)氣溫度降低15℃20℃，最終轉(zhuǎn)化率也會(huì)有所提高。S1071H型和S1071H（Y）型催化劑的起燃溫度為360℃370℃，正常使用溫度為480℃580℃，適合作“引燃層”催化劑（低溫釩催化劑）。設(shè)計(jì)采用的最終轉(zhuǎn)化率，對(duì)于一次性轉(zhuǎn)化的小型廠一般取96%，中型廠可用四或五段，用五段時(shí)一般用爐氣冷激或空氣冷激調(diào)節(jié)進(jìn)入催化劑層的溫度。 以前國(guó)內(nèi)釩催化劑廣泛采用的是S101型。活性高，熱穩(wěn)定性好，有較高的機(jī)械強(qiáng)度高，且價(jià)格便宜易獲得。產(chǎn)品一般為圓柱形，直徑410mm,長(zhǎng)615mm。以硅膠，硅藻土，硅酸鋁等用作載體的多組分催化劑。 氧化鐵催化劑：主要成份三氧化二鐵(Fe2O3)，該催化劑雖然價(jià)廉易獲得，但只有在640℃以上高溫時(shí)才具有活性，轉(zhuǎn)化率一般只有4550%，工業(yè)上也不宜采用氧化鐵催化劑。但價(jià)格昂貴，加大了成本，且易中毒。（SO2，O2的起始濃度a，b以及轉(zhuǎn)化率X ）SO2的摩爾分率 將此三式代入動(dòng)力學(xué)方程式便可得： 催化劑的選擇在硫酸生產(chǎn)過程中,研制耐高溫高活性催化劑相當(dāng)重要,普通催化劑允許起始的∮(SO2)在10%以下,若能提高它們的耐熱性,在高溫下仍能長(zhǎng)期的保持高活性,就可以允許大大提高起始的∮(SO2),不但能增加生產(chǎn)能力,降低生產(chǎn)成本,、S1071H型和S108H型三種催化劑,(Y)型、S1071H(Y)型,它們是菊花環(huán)狀釩催化劑,床層阻力降比上述二系列催化劑基本相同,催化劑化學(xué)成分同上述二系列相同，主催化劑為V2O5,助催化劑為K2O、K2SO、 的催化劑主要有三種：金屬鉑、金屬氧化物（主要是氧化鐵）和釩催化劑。國(guó)際上對(duì)SO2在釩催化劑上氧化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行過系統(tǒng)研究，由于催化劑的結(jié)構(gòu)、特性以及實(shí)驗(yàn)條件不同，所得到的動(dòng)力學(xué)方程也不相同，至今比較認(rèn)可的是波列斯科夫方程。 SO2氧化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)二氧化硫在催化劑表面上氧化成三氧化硫的過程一般認(rèn)為分四步進(jìn)行:，使氧分子中原子間的鍵斷裂成為活潑的氧原子；；，化合成為三氧化硫分子；，進(jìn)人氣相。SO2最適宜濃度和催化劑層的阻力有很大的關(guān)系。但要是增加SO