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年產12萬噸硫酸轉化工藝設計-展示頁

2024-11-04 12:44本頁面
  

【正文】 7 3 4 2 3 ) 9 9 7 7 6 . 3 2Q k J? ? ? ? ? 總反應熱 ( 7 8 . 2 3 2 7 6 . 1 0 4 ) 9 9 7 7 6 . 3 2 2 1 2 3 2 4 . 0Q k J? ? ? ? 四 段出口溫度 13224837 ??? (4)四 段出口氣體帶出熱量4 2 1 2 3 2 4 . 0 1 3 2 2 4 8 3 7 1 3 4 3 7 1 6 1Q k J? ? ? 轉化器熱量衡算 見表 6: 表 6 轉化器熱量衡算結 果 段數(shù) 氣體進口 反應熱量 ﹙ KJ ﹚ 氣體出口 溫度﹙ ℃ ﹚ 熱量﹙ KJ ﹚ 溫度﹙ ℃ ﹚ 熱量﹙ KJ ﹚ 一段 360 24324016 14195964 545 38519960 二段 480 33105100 1533470 500 346385701 三段 450 30912850 766464 460 31679313 四段 420 28750796 426 29212388 ∑ 117092762 16957489 134050251 20 第四章 安全 注意事項 概述 本設計中 的主要危害物為 原料氣中二氧化硫, 以及 產物硫酸??紤]到原料氣的預熱過程是依次經過第一、第二、第三、第四換熱器,對應于第四、第一、第二、第三段反應器的冷卻,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,并且每一段轉化器的出口溫度和轉化率對應的點都在平衡曲線和最佳溫度曲線之間,由此估算得 到四段反應器的操作曲線。 計算得最適宜溫度與轉化率的關系 列表: 表 2 最適宜溫度與轉化率的關系 XT∕% T適 ∕℃ 確定操作線 進氣組成: SO2 占 8%, O2 占 10%, N2 占 82% 所選取 釩催化劑的起燃溫度為 360℃ 確定 轉化器一段進口溫度 360℃ 氣體經每層觸媒后溫度升高,計算式是: ? ?00t t x x?? ? ? (《 化工工藝工程設計 》 鄒蘭,閻傳智 編 ) 公式( ) 8 表 3 二氧化硫的濃度與 λ 值的關系 SO2 濃度, % λ SO2 濃度, % λ SO2 濃度, % λ 2 59 6 173 10 278 3 88 7 200 11 303 4 117 8 226 12 328 5 145 9 252 13 506 由上表 查 得 ,濃度為 8%的 SO2 對應的 λ 值為 226。 化工原材料規(guī)格及用量 進入轉化器氣體組成: SO2 占 8%, O2 占 10%, N2 占 82% 本設計采用的催化劑型號是 S1091, 起燃溫度為 360℃ ,使用溫 度為 400580℃ ,入口 SO2: %[2]。故 使用外部換熱型轉化器。前面制取的氣體經過一系列凈化的過程,依次通過第一、第二、第三、第四換熱器預熱后進入反應器,第一、第二、第三、第四段反應床層出來的氣體分別經過第二、第三、第四、第一換熱器進 行冷卻,再通入吸收塔。這里主要介紹一下轉化系統(tǒng) :它是 一轉一吸四段反應裝置,因為二氧化硫轉化的過程是一個放熱過程,其 轉化率隨溫度升高而降低, 故 采用多段反應器,通過一段反應器后物料溫度升高,經冷卻 通入下一段反應器繼續(xù)反應,使 整個反應的操作曲線在最適溫度曲線附近,既保證了反應的速度,又可達到較高 的 轉化率。 裝置設計 工藝原理 二氧化硫轉化 為三氧化硫的反應通常 在不高于 壓力下進行,而且 SO SO3濃度又較低,體系可視為理想氣體。 本設計的生產過程采用一轉一吸的工藝流程 , 即將二氧化硫 經過多段轉化后只經過一個或串聯(lián)兩個吸收塔,吸收其中 SO3后就排放。 由于 硝化法所需 設備龐大,用鉛很多,檢修麻煩,腐蝕設備,反應緩慢,本設計采用 的是 接觸法,該方法制得的成品酸濃度高,純度較高。 這種方法的特點是: ; 高濃度的 SO2氣體; SO2排放量; ; 一吸增加 45kPa。 兩 次轉化、兩次吸收流程: 60 年代以來,轉化工藝流程最大的變化就是采用了兩次轉化、兩次吸收新流程,簡稱為兩轉兩吸。這種流程比較簡單,但轉化率相對較低。為達到較高的最終轉化率 必須采取多段催化轉化。 氣體在床層中進行絕熱反應,溫度升高到一定 程度后,離開催化床進行降溫 后再進入下一段床層進行絕熱反應。 目前廣泛采用的 是 以硫鐵礦為原料的 接觸法 制硫酸 過程 : SO2 在固體 觸媒表面跟氧反應,結合成 SO3,然后用 %的硫酸吸收為成品酸。這種方法又包括鉛室法和塔式法, 其中鉛室法在 18 世紀中期開始采用,反應在氣相中進行,在 此 基礎上發(fā)展起來的塔式法,始于上 世紀初期。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。 制硫酸的關鍵是 將 二氧化硫氧化成三氧化硫 ,但 是 在通常情況下 此 反應 很難進行。 這種 工藝 比較 落后, 排放出大量廢水、廢氣,嚴重污染周圍環(huán)境。新中國成 立后,硫酸工業(yè)獲得了高速發(fā)展。硫酸 廣泛應用于各工業(yè)部門,包括 生產化學肥料、合成纖維、涂料、洗滌劑、致冷劑、飼料添加劑 的 各種化學工業(yè),以及石油 精煉、有色金屬冶煉 工業(yè) 中 。完成工藝說明書,安全備忘錄, 給出建議, 即完成設計說明書。 先 畫出工藝 流程圖,再畫出 XT平衡曲線和最適溫度曲線,根據(jù)進口原料氣的組成 , 平衡曲線和最適溫度曲線以及催化劑的起燃溫度 、 使用溫度大 致估計四段轉化過程的操作線,根據(jù)操作線來進行物料衡算和熱量衡算。 1 目錄 摘要: ............................................................................................................................................. 1 ABSTRACT......................................................................................................................................... 2 第一章 相關 綜述 ........................................................................................................................... 3 第二章 工藝說明 ........................................................................................................................... 4 概述 ................................................................................................................................... 4 產品規(guī)模和規(guī)格 .................................................................................................... 4 工藝方案敘述 ........................................................................................................ 4 裝置設計 .......................................................................................................................... 4 工藝原理 ............................................................................................................... 4 工藝流程說明 ....................................................................................................... 5 主要設備選型 說明 ............................................................................................... 5 化工原材料規(guī)格及用量 ....................................................................................... 5 第三章 轉化工序物料衡算與熱量衡算 ....................................................................................... 6 轉化工序流程示意圖及簡要說明 ................................................................................... 6 確定各段進口溫度及轉化率 .......................................................................................... 6 溫度與平衡轉化率的關系 .................................................................................... 6 最適宜溫度與轉化率的關系 ................................................................................ 7 確定操作線 ..........................................................................................................
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