【正文】 入轉(zhuǎn)化系統(tǒng)會降低二氧化硫的轉(zhuǎn)化率， 腐蝕系統(tǒng)設(shè)備和管道。進(jìn)入轉(zhuǎn)化器后，還能侵蝕催化劑載體，引起粉化，使催化床阻力上漲。此外，硫鐵礦中所含的砷，硒，氟等雜質(zhì)，分別以不同的形式進(jìn)入到爐氣中，其中的一部分或大部分隨爐氣帶入凈化系統(tǒng)。 爐氣的凈化 進(jìn)入凈化 系統(tǒng)的爐氣含有 ~30g/Nm3 的礦塵。但現(xiàn)今采用最多的還是硫鐵礦與硫磺的燃燒這兩種方式。 硫酸生產(chǎn)工藝 流程流程敘述 氣體的制取 制取 SO2氣體是制取硫酸的第一步，也是制取硫酸的重要一步。 （ 2） 防毒面具 （ 3） 由于生產(chǎn)過程中有有毒氣體產(chǎn)生，故需配置具有防二氧化硫等酸性氣體的防毒面具 ，并且放在工作工段附近，保證工作人員能在最短時間拿到。為了生產(chǎn)安全要加入氣體吸收裝置，當(dāng)出現(xiàn)泄漏時，使?fàn)t氣進(jìn)入氣體吸收裝置以免泄漏到空氣中造成更嚴(yán)重的危害。 （ 5）生產(chǎn)中要及時檢查盡量避免管道、閥門、設(shè)備漏氣。 （ 3）保持硫酸生產(chǎn)各工段的通風(fēng)與氣流的流動。 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 9 安全防護(hù)措施及防護(hù)用具 安全防護(hù)措施 （ 1）強化培訓(xùn)教育，提高 操作水平。從另一方面來說，就是應(yīng)該大力提高 SO2的轉(zhuǎn)化率與 SO3的吸收率。目前常用的處理方法是：一類為加入堿性物質(zhì)的多段中和法；另一類為硫化中和法。 對于硫酸工業(yè)中產(chǎn)生的廢水主要來自兩個方面：一是爐氣水洗凈化系統(tǒng)排出的洗滌水；另一方面是廠區(qū)內(nèi)沖洗被污染地面的排除水。氨 —酸法回收低濃度二氧化硫及三氧化硫的過程由吸收，分解，及中和三個主要部分組成。除能消除 SO2污染保護(hù)環(huán)境之外，綜合利用生產(chǎn)出有經(jīng)濟(jì)價值的固體亞硫酸銨、亞硫酸氫銨、固體亞硫酸鈉、液體二氧化硫等延伸產(chǎn)品。 其他的尾氣處里吸收方法還有一些，例如堿法，金屬氧化物法，活性炭法等。目前采用最多的是氨﹣酸法凈化吸收尾氣。但在我國，還有一些五六十年代建設(shè)的硫酸廠大多為一轉(zhuǎn)一吸工藝，轉(zhuǎn)化率在 95％～ 96％，排放尾氣 SO2濃度高達(dá) 3000～ 4000mL∕m3。同時，硫酸工業(yè)排放的廢水中，一般都含有重金屬，極易造成水資源中，重金屬含量過度，從 而造成水污染 [8]。 硫酸工業(yè)是化工生產(chǎn)項目中產(chǎn)生污染的一個工業(yè)方向，同時，相對而言，也是產(chǎn)生污染最嚴(yán)重的一個方向。為此，世界各國都出臺了一系列的環(huán)境 保護(hù)措施與法律法規(guī)。其它如沸騰轉(zhuǎn)化、大型化工廠的設(shè)計、投產(chǎn)、新型催化劑、塔器、防腐材料的研制使用，都給我國硫酸工業(yè)帶來新氣象。 20 世紀(jì) 80年代初期，蘇聯(lián)科學(xué)院西伯利亞分院研究成功了 SO2非穩(wěn)態(tài)氧化法，已經(jīng)獲得廣泛應(yīng)用。我國于 1966年在上海硫酸廠首次成功的應(yīng)用了 ―3+1‖式兩次轉(zhuǎn)化技術(shù)，使最終轉(zhuǎn)化率從 97%提升到%。既可進(jìn)行氧化焙燒，又可進(jìn)行磁性焙燒、硫酸化焙燒，對燒渣 進(jìn)行綜合利用 [7]。 焙燒技術(shù)： 1956 年開發(fā)硫鐵礦的沸騰焙燒以來，目前凡用硫鐵礦制酸裝置，已全部使用沸騰焙燒爐。冶煉煙 氣制酸在生產(chǎn)中也占有相當(dāng)比重，硫磺制酸比重也有所增加。 我國硫酸工業(yè)技術(shù)概況 我國硫酸工業(yè)的高速發(fā)展，不僅表現(xiàn)在產(chǎn)量的增加和品種數(shù)的增多，同時還表現(xiàn)與生產(chǎn)技術(shù)的改革提高上。濺入眼內(nèi)可造成灼傷、導(dǎo)致角膜穿孔、以致失明。濃溶液引起黏膜及皮膚的深度灼傷，出現(xiàn)以淺紅色為基底的、邊緣清楚的潰瘍。中國國家標(biāo)準(zhǔn) GB5044–85 規(guī)定生產(chǎn)場所最高允許濃度為 [6]。因此中國規(guī)定，生產(chǎn)場所空氣中的二氧化硫最高允許濃度為 15mg/m3。 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 7 二氧化硫刺激人的皮膚、鼻粘膜、眼睛、呼吸道、空氣中含有 60mg/m3二氧化硫時，就會引起劇烈的中毒，引起肺水腫和心臟擴(kuò)大等癥狀。此外，生產(chǎn)過程中可能會泄漏出對人體和環(huán)境有害的二氧化硫、三氧化硫 。口服后引起消化道燒傷以致形成潰瘍；嚴(yán)重者可出現(xiàn)胃穿孔、腹膜炎、腎損害及休克等。硫酸對皮膚及黏膜等組織有強烈的刺激和腐蝕作用。在硫酸生產(chǎn)中，沸騰爐和預(yù)熱器燃燒爐點火升溫時 可能發(fā)生爆炸和噴火；處理沸騰爐結(jié)疤或停爐清灰時，用冷卻水冷卻也會因溫差太大引起爆炸。 對于火災(zāi)、爆炸等危險，硫酸本身沒有燃燒性和爆炸危險，然而，高濃度硫酸可與許多物質(zhì)，特別是有機(jī)物劇烈反應(yīng)，釋放出大量的熱，從而引起火災(zāi)和爆炸 。被稱為稱為 ―三大規(guī)程 ‖，是指導(dǎo)生產(chǎn)，保障安全的必不可少的作業(yè)法則，具有科學(xué)性、嚴(yán)肅性、技術(shù)性、普遍性。 因此， 必須認(rèn)真做好整個過程中的安全生產(chǎn)的預(yù)防與保障工作。 硫酸生產(chǎn)中可能存在的危害 硫酸生產(chǎn)過程具有高度的連續(xù)性，流程長，工藝過程復(fù)雜，對工藝參數(shù)的控制要求嚴(yán)格等特點。為此，必須加強凈化工段與干燥工序的能力，盡可能 地 除去爐氣中的礦塵、砷 、氟、水氣等對催化劑活性有影響的物質(zhì)，從而減輕對催化劑的毒害。礦塵及其硫酸化產(chǎn)物在催化劑表面結(jié)皮或把催化劑粘結(jié)成團(tuán)，最后導(dǎo)致阻力過大而不能生產(chǎn)。部分 Fe2O3硫酸化生成 Fe2O3氣體中的水蒸 汽 含量越高，溫度越高，越有利于水解反應(yīng)，分解出水合二氧化硅，使催化劑表面形成白色的二氧化硅硬殼，嚴(yán)重時使催化劑粘結(jié)成塊，活性嚴(yán)重下降，阻力顯著增加。同時還可能發(fā)生氟化氫與五氧化二釩的反應(yīng)，生成五氟化釩，使三氧化二釩揮發(fā)損失，降低催化劑活性。 氟化氫對釩催化劑的毒害主要是因為氟化氫能與釩催化劑的載體二 氧化硅發(fā)生反應(yīng)，生成四氟化硅。As2O5的揮發(fā)性物質(zhì)，把 V2O5帶走，使催化劑活性降低。 三氧化二砷能使催化劑迅速中毒，主要是因為釩催化劑能吸附三氧化二砷，并氧化成五氧化二砷，而五氧化二砷堆積在催化劑的表面，覆蓋活性表面增加反應(yīng)組分的擴(kuò)散阻力，從而使催化劑活性下降，這種中毒現(xiàn)象主要發(fā)生在 550℃ 以下的范圍。催化劑在二氧化硫的轉(zhuǎn)化過程中起著至關(guān)重要的作用，一旦催化劑中毒，整個轉(zhuǎn)化反應(yīng)，都會受到影響，從而影響整個硫酸生產(chǎn)工藝。催化劑的中毒分兩種，一種為可逆的或暫時性中毒，另一種為不可逆的或永久性中毒。 釩催化劑具有價格低廉，且耐砷，硒等毒物的能力強于鉑催化劑，使用的壽命長。直到 20 世紀(jì)初出現(xiàn)釩催化劑，才使接觸法得以迅速的發(fā)展。 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 5 硫酸的安全生產(chǎn) 硫酸工業(yè)中催化劑的重要作用 硫酸工業(yè)在很長一段時間里是以均相催化氧化的消化法生產(chǎn)為主。為了使這一反應(yīng)加快，必須提高溫度并且采用觸媒催化（也叫觸媒氧化）。 目前可作為制造硫酸原料的含硫資源除硫磺外，主要有硫鐵礦、硫精砂（尾砂）、有色金屬冶煉氣、焦?fàn)t氣、天然氣、石油氣中的硫化氫也可作為制取二氧化硫氣 體的原料 [4]。 接觸法中二氧化硫在固體觸媒表面跟氧反應(yīng)，結(jié)合成三氧化硫，然后用 ％的硫酸吸收為成品酸。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。所以，這個方法后來逐漸地被淘汰。 鉛室法 鉛室法在 1746 年開始采用，反應(yīng)是在氣相中進(jìn)行的。 它產(chǎn)酸的濃度為 76％左右，該濃度的酸適合制造過磷酸鈣，另外此種生產(chǎn)方法 設(shè)備簡單，建廠快，硫的利用率比較高，可以用雜質(zhì)比較高的原料 。塔式法制出的硫酸濃度可達(dá) 76%左右，目前，我國仍有少數(shù)工廠用塔式法生產(chǎn)硫酸。 塔式法 同樣 在鉛室法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的塔式法，開始于 20 世紀(jì)初期。根據(jù)使用催化劑的不同，硫酸的工業(yè)制法可分為硝化法 和接觸法 [3]。二氧化硫氧化成三氧化硫是制硫酸的關(guān)鍵，但是，這一反應(yīng)在通常情況下很難進(jìn)行。7H2O） 煅 燒???? Fe2O3+SO2+SO3+14H2O 在 18 世紀(jì) 40 年代以前，這種方法為不少地方所采用。在煅燒過程中，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。 H2S+H2SO4(濃 ) =S↓+SO2↑+ 2H2O 2HBr+H2SO4(濃 )=Br2↑+SO2↑+ H2O 2HI+H2SO4(濃 )=I2↑+SO2↑+2H2O 硫酸的生產(chǎn)方法 生產(chǎn)硫酸最古老的方法是用綠礬（ FeSO4在這類反應(yīng)中，濃硫酸只表現(xiàn)出氧化性。 ② 加熱時，濃硫酸可以與除金、鉑之外的所有金屬反應(yīng)，生成高價金屬硫酸鹽，本身一般被還原成 SO2，在這些反應(yīng)中，硫酸表現(xiàn)出了強氧化性和酸性?？杀粷饬蛩崦撍奈镔|(zhì)一般為含氫、氧元素的有機(jī)物，其中蔗糖、木屑、紙屑和棉花等物質(zhì)中的有機(jī)物，被脫水 后生成了黑色的炭（碳化）。鑒于硫酸的這個特性， H2SO4可用于干燥很多的氣體，作為干燥劑使用。5H2O、Na2CO3nH2O 故濃硫酸吸水的 過程是化學(xué)變化過程，吸水性是濃硫酸特有的化學(xué)性質(zhì)。 硫酸的化學(xué)性質(zhì) 濃硫酸有三大特性，分別為吸水性，脫水性和強 氧化性 [2]。加熱濃縮硫酸也只能最高達(dá)到 %的濃度。 100%的硫酸熔沸點為熔點 10℃ ，沸點 290℃ 。濃硫酸溶解時放出大量的熱，因此濃硫酸稀釋時應(yīng)該 ―酸入水，沿 器壁，慢慢倒，不斷攪 ‖。L1。 硫酸的物理性質(zhì) 純硫酸是一種無色無味油狀液體。硫酸的性質(zhì)決定了它用途的廣泛性，硫酸主要用于生產(chǎn)化學(xué)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(xué)工業(yè) [1]。是一種無色無味油狀液體，是一種高沸點難揮發(fā)的 強酸 ，易溶于水，能以任意 比與水混溶。 展望未來，我國硫酸工業(yè)前途廣闊，今后發(fā)展，不僅產(chǎn)量迅速增長，而且在生產(chǎn)技術(shù)上也會出現(xiàn)具有中國特色的裝置路線。 工藝流程由過去水 洗流程，一轉(zhuǎn)一吸流程，逐步過渡到酸洗精華，二轉(zhuǎn)二吸，并使用多種高效率凈化設(shè)備。 在原料品種上，塊礦和尾礦或浮選硫鐵礦同時使用，高品位礦和地品味礦同時使用。通過對工業(yè)廢水的處理，不僅凈化環(huán)境，而且使得貴重金屬得到回收利用。以前制取原料單一，工藝流程簡單，現(xiàn)代制取原料廣泛，工藝流程合理，大大提高硫的利用率。隨著時代的發(fā)展，特別是近代工業(yè)的飛速發(fā)展，硫酸制造工業(yè)日益顯示了它的重要性。 mass balance。 關(guān)鍵詞： 硫酸；二塔二電；物料衡算；熱量衡算 ；工藝設(shè)計 武漢工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 II Abstract Sulfuric acid production process is mainly posed of five parts, including the preparation of sulfur dioxide gas, the furnace gas purification , the transformation of sulfur dioxide gas, the absorption of sulfur trioxide gas and the treatment of exhaust gas processes. The design mainly describes about the process of sulfuric acid production with the annual production capacity of 110,000 tons, including the flow process design, the calculation and selection of the main equipment, the layout of some equipment. Used pyrite as the raw material in the design. The design mainly calculated the mass balance and heat balance， and drew material balance table and heat balance in mainly production process. And then,use the depuration segment as the emphasis ,calculated The relevant Model Selection of the Related , the process description, security memorandum, memorandum of technical risk, the proposal of environmental protection and management were plete. Key words： Sulfuric acid。 本設(shè)計采用二塔二電流程，以年產(chǎn) 11 萬噸 硫酸 車間 凈化 工段工藝設(shè)計， 設(shè)計中對主要工序進(jìn)了物料衡算，熱量衡算，并以此繪制物料平衡表和熱量平衡表。武漢工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 I 摘 要 硫酸生產(chǎn)工藝主要由五部分組成，包括二氧化硫氣體的制取，爐氣的凈化，二氧化硫氣體的轉(zhuǎn)化，三氧化硫氣體的吸收以及尾氣的處理。主要包括工藝流程 的選定 ，工藝過程計算，主要設(shè)備工藝計算及選型， 以及 繪制 部分設(shè)備的平面布置。然后以凈化工段為重點，對相關(guān)設(shè)備進(jìn)行了計算。two towers and two Electric precipitators。heat balance 武漢工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 III 目 錄 第一章 文獻(xiàn)綜述 1 硫酸的性質(zhì) 1 硫酸