【正文】 2的濃度，又必須要增加催化劑的填裝量。硫酸廠系統(tǒng)的阻力的70%集中在轉(zhuǎn)化器的催化劑層。 SO2最適宜濃度的選擇SO2最適宜濃度必須要保證產(chǎn)量和最大經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)催化劑顆粒較大時(shí)，內(nèi)擴(kuò)散影響不能忽略，此時(shí)宏觀動(dòng)力學(xué)模型很復(fù)雜，需要用催化劑表面利用率作修正。從平衡轉(zhuǎn)化率的角度，溫度低，平衡轉(zhuǎn)化率就高，操作溫度低有利；從反應(yīng)速率的角度，溫度高，反應(yīng)速率就快，操作溫度高有利，但是催化劑有活性范圍，太高太低都不行。平衡轉(zhuǎn)化率在某一溫度下反映了該化學(xué)反應(yīng)可以進(jìn)行的程度。 其平衡常數(shù)為：式中， P、P、P分別為SOSOO2的平衡分壓。 第二章 工藝部分 重點(diǎn)設(shè)計(jì)工序的生產(chǎn)基本原理【4】二氧化硫氧化為三氧化硫的反應(yīng)為： 此反應(yīng)是體積縮小、放熱、可逆反應(yīng)。則一年全廠運(yùn)行324天。由于上述原因，采用硫磺為原料制取硫酸有更大的優(yōu)越性。，硫磺雜質(zhì)少，產(chǎn)品質(zhì)量好，單位產(chǎn)品能耗低，熱能利用效率高。其基建投資約為硫鐵礦裝置的50%。硫磺制酸消耗的水、電和原料費(fèi)用低于硫鐵礦制酸。 硫磺制酸與硫鐵礦制酸的優(yōu)缺點(diǎn)比較【3】目前我國(guó)硫酸工業(yè)是硫鐵礦制酸和硫磺制酸為主。H2S在液硫中的溶解度隨溫度上升而增加,這種反?，F(xiàn)象是由于反應(yīng)生成多硫化氫(H2S4)之故。但回收硫中,烴類含量少,不會(huì)達(dá)到爆炸限,而C8H14濃度始終恒定,可以認(rèn)為它已經(jīng)與硫磺中烴類達(dá)到平衡。4. 硫化氫烴類與液態(tài)硫會(huì)通過下列緩慢的反應(yīng)而產(chǎn)生少量的硫化氫:8C5H12 +13S →5C8H14 +13H2S美國(guó)Texasgulf公司曾對(duì)硫磺貯槽中發(fā)生H2S爆炸事故進(jìn)行過研究,對(duì)硫磺貯槽上部空間的氣體進(jìn)行分析,氣體中除經(jīng)常含有濃度不等的H2S外,%(mol計(jì))的C8H14. H2S。在熔硫時(shí),它積聚在液硫表面而被分離出來,不會(huì)影響焚硫和轉(zhuǎn)化工序操作。3. 酸度硫磺中酸度(以H2SO4計(jì))呈游離態(tài)。%～%%以上,熔硫時(shí)則劇烈起跑,影響正常操作。硫磺中水分多或少,僅影響熔硫時(shí)的蒸汽消耗量。原料硫磺(固態(tài))%。但它們以固態(tài)經(jīng)過堆存、裝卸和運(yùn)輸,以及用戶的庫(kù)存,將受到各種固體雜質(zhì)的污染,使其灰分含量增加。資源優(yōu)勢(shì)蘊(yùn)藏著巨大的開發(fā)潛能，為發(fā)展經(jīng)濟(jì)提 供了雄厚的物質(zhì)基礎(chǔ)。礦產(chǎn)資源豐富，已探明的礦藏38種，其中儲(chǔ)量大、易開采 的26種，煤、鉬、金、石、水頗具優(yōu)勢(shì)。C，年雨量529638毫米，年日照21442505小時(shí)，年無(wú)霜 期199255天。屬暖溫帶半濕潤(rùn)半干旱季風(fēng)氣候，四季分明，光照充足，雨量適宜。地理位置優(yōu)越，地勢(shì)以渭河為軸線，形成南北兩山、兩塬和中部平川五大地貌類型區(qū)。13′35176。50′110176。距西安國(guó)際航空港98公里，空運(yùn)也十分便利。 建廠位置的選擇 廠址選在陜西省渭南市臨渭區(qū)平陽(yáng)鎮(zhèn)，如圖所示 廠址廠址選在陜西省渭南市臨渭區(qū)平陽(yáng)鎮(zhèn)。大型裝置，特別是硫磺裝置，只要設(shè)計(jì)合理、管理嚴(yán)格完全可以達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)。21世紀(jì)是綠色的世紀(jì)，實(shí)施的是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，企業(yè)的命運(yùn)與環(huán)境的關(guān)系比以往任何時(shí)候都更為緊密。面對(duì)未來, 我們充滿信心：經(jīng)過入世風(fēng)雨的滌蕩之后，中國(guó)必將躋身于世界硫酸強(qiáng)國(guó)之林。 資源的全球化配置、國(guó)外資金與技術(shù)的全面介入, 必將打破中國(guó)硫酸工業(yè)的原有格局, 我們的技術(shù)水平、生產(chǎn)管理水平也將因此而躍上一個(gè)新的臺(tái)階。%，數(shù)量太少，應(yīng)該積極利用熱管技術(shù)等新技術(shù)回收硫酸中的廢熱，提高我國(guó)硫酸廢熱的回收水平。目前，西北歐的硫酸企業(yè)出售硫酸廢熱能源獲得的利潤(rùn)，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了銷售硫酸獲得的利潤(rùn)。2006年 利用廢熱能源，硫資源帶來的廢熱能源是硫酸行業(yè)得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，石油、天然氣、煤等主要能源原料的供不應(yīng)求更加反映出硫酸行業(yè)廢熱能源的彌足珍貴。預(yù)計(jì)2005年硫酸產(chǎn)量可超過4400萬(wàn)噸，%；其中硫磺制酸2000萬(wàn)噸，%；冶煉煙氣制酸900萬(wàn)噸，%；%；其他制酸55萬(wàn)噸，與去年基本持平。%其中產(chǎn)量最大的是云南。部分硫磺制酸裝置改回硫鐵礦制酸，%，%；，%；，%；。%，擺脫了長(zhǎng)期以來位居次席的地位，超越了美國(guó)的30503100萬(wàn)噸。%，增加18%；%；%%雖然國(guó)內(nèi)產(chǎn)量增加很快，但還是無(wú)法完全滿足需求。因此，我國(guó)硫磺的回收總產(chǎn)量在未來的510年間預(yù)計(jì)可達(dá)到100150萬(wàn)噸，除去工業(yè)上用硫磺3040萬(wàn)噸，還有100萬(wàn)噸以上的硫磺可共用于硫酸的生產(chǎn)。我國(guó)的硫磺資源較少，年產(chǎn)量常年維持在30萬(wàn)噸，根據(jù)有關(guān)部門預(yù)測(cè)我們過未來的1015年內(nèi)，為滿足對(duì)油品的需求，原油進(jìn)口量將達(dá)到一億噸。 自從加入 WTO后，中國(guó)徹底的打破了資源的局限性，在全球范圍內(nèi)對(duì)資源進(jìn)行優(yōu)化配置，硫酸的工業(yè)原料也根據(jù)國(guó)際市場(chǎng)進(jìn)行重組，一統(tǒng)天下的硫鐵礦制酸，幾年之內(nèi)就被逼退到只剩半壁江山。我國(guó)的硫酸工業(yè)開始于19世紀(jì)，19世紀(jì)70年代以前，我們過的硫酸基本依靠進(jìn)口，用黃金交換。其他如制革、造紙、電鍍、印染、醫(yī)藥、農(nóng)藥、煉焦、蓄電池、合成洗滌劑等生產(chǎn)也都需用硫酸。硫酸是硝化工序不可缺少的脫水劑。鋼鐵工業(yè)需用硫酸進(jìn)行酸洗。硫酸最大消費(fèi)者是化肥工業(yè)，用以制造磷酸、過磷酸鈣和硫酸銨。硫酸所以被譽(yù)為化學(xué)工業(yè)的發(fā)動(dòng)機(jī)。硫酸常常被列為國(guó)家主要化工產(chǎn)品之一，人們往往用硫酸的年產(chǎn)量來衡量一個(gè)國(guó)家的化工生產(chǎn)能力。我國(guó)硫酸工業(yè)目前正處于快速發(fā)展時(shí)期。出口量相對(duì)較小，2007年15月份，%，僅是去年同期的1/2。我國(guó)硫酸70%用于化肥生產(chǎn),其它為化工,農(nóng)藥,醫(yī)藥,冶金,紡織等工業(yè)。自2003年以來，我國(guó)硫酸產(chǎn)能與產(chǎn)量已成為世界最大硫酸生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)2006年我國(guó)硫酸產(chǎn)量4430萬(wàn)噸，與2000年硫酸產(chǎn)量2350萬(wàn)噸相比，產(chǎn)量幾乎翻了一番,是全球硫酸總產(chǎn)量的25%，并成為全球硫酸市場(chǎng)最為活躍貿(mào)易量大的國(guó)家之一，也是硫酸進(jìn)口量較大的國(guó)家之一。所以應(yīng)引起高度重視和適度控制。預(yù)計(jì)2010年我國(guó)進(jìn)口硫磺總量將達(dá)到800萬(wàn)噸，屆時(shí)硫磺制酸產(chǎn)量將占我國(guó)硫酸總產(chǎn)量的30 %。因此，在可預(yù)見的將來，我國(guó)回收硫磺的總產(chǎn)量會(huì)有較大幅度的增長(zhǎng)。由于硫酸需求量和生產(chǎn)量都比較大,而硫酸生產(chǎn)過程處于高溫和強(qiáng)腐蝕介質(zhì)中,排放的氣體中存在污染環(huán)境的有害成分,因而現(xiàn)代的硫酸生產(chǎn)技術(shù)被工程界、科技界廣泛關(guān)注,并發(fā)展到比較高的水平。硫磺還是一種清潔原料,生產(chǎn)過程對(duì)環(huán)境污染較小,環(huán)境效益突出。近十年來由于國(guó)際市場(chǎng)硫磺供應(yīng)充足,同時(shí)我國(guó)石油、天然氣回收硫數(shù)量也在不斷增加,硫磺制酸有了快速發(fā)展。20 世紀(jì)90 年代以來隨著污染控制的日趨嚴(yán)格,石油和天然氣回收的硫磺不斷增加,已取代天然硫成為硫磺市場(chǎng)的主體(近年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為87 %) ,世界硫磺的價(jià)格雖有波動(dòng),但尚能承受。采用國(guó)產(chǎn)化技術(shù)建設(shè)硫酸裝置一直是我國(guó)硫酸工業(yè)的主體。在生產(chǎn)發(fā)展中技術(shù)不斷進(jìn)取是我國(guó)硫酸工業(yè)的特點(diǎn)。預(yù)計(jì)至2005 年、2010 年硫磺制酸產(chǎn)量將占當(dāng)年總產(chǎn)量的41. 4 %、%。據(jù)統(tǒng)計(jì),1994 年全國(guó)硫酸總產(chǎn)量15 300kt ,硫磺制酸只占總產(chǎn)量的1. 0 % 。用作鉛酸蓄電池中的電解液和電鍍等。用純凈水吸收潔凈三氧化硫氣體制得蓄電池硫酸。一般和過氧化氫一起用于除去晶體上已完成屏蔽作用的光刻膠，或作腐蝕劑。超凈高純?cè)噭?。也可用作搪瓷、金屬的酸洗劑，有機(jī)合成的磺化劑和脫水劑，以及用于金屬冶煉，石油精制和電子工業(yè)等。生產(chǎn)方法有接觸法和硝化法。用水稀釋時(shí)應(yīng)在不斷攪拌下將硫酸緩緩注入水中，切勿將水注入酸中造成濺酸傷人。能使木材、紙張、棉麻織物等強(qiáng)烈脫水而炭化。能與許多金屬、金屬氧化物或其他酸的鹽類反應(yīng)生成硫酸鹽。％的硫酸水溶液為恒沸混合物，沸點(diǎn)339℃。沸點(diǎn)(330177。工業(yè)品因含雜質(zhì)而呈黃、棕等色。貴州大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)) 第69頁(yè)年產(chǎn)20萬(wàn)噸硫酸工程項(xiàng)目工藝畢業(yè)設(shè)計(jì)目錄摘 要 IVAbstract V第一章 總 論 1 設(shè)計(jì)對(duì)象 1 設(shè)計(jì)規(guī)模 1 產(chǎn)品及規(guī)格 1 硫酸的性質(zhì)及基本用途 1 我國(guó)硫酸工業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r 2 硫酸在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要性 3 建廠位置的選擇 6 生產(chǎn)路線選擇論證 7 硫磺制取硫酸主流程方塊圖 7 硫磺中雜質(zhì)對(duì)制酸工藝的影響 7 硫磺制酸與硫鐵礦制酸的優(yōu)缺點(diǎn)比較 8 年工作日的制定和工作制度 9第二章 工藝部分 10 重點(diǎn)設(shè)計(jì)工序的生產(chǎn)基本原理 10 最佳溫度的選擇 11 SO2最適宜濃度的選擇 11 SO2氧化反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 11 催化劑的選擇 13 重點(diǎn)設(shè)計(jì)工序的生產(chǎn)方法選擇論證 15 干吸流程的選擇論證 15 轉(zhuǎn)化流程的選擇論證 18 空氣鼓風(fēng)機(jī)位置在干燥塔前或后的流程論證 21 采用液硫過濾器還是澄清槽的選擇論證 22 硫磺制酸的廢熱利用 22 設(shè)備選擇論證 24 廢熱鍋爐的選擇 24 焚硫爐的設(shè)計(jì) 24 熔硫槽的設(shè)計(jì) 25 轉(zhuǎn)化器的選擇 25 填料的選擇原則 26 填料的支撐形式 26 硫酸生產(chǎn)中的三廢治理 26 物料衡算 27 已知條件 27 系統(tǒng)物料衡算 28 空氣干燥 30 熔 硫 34 焚 硫 37 一次轉(zhuǎn)化 38 計(jì)算并繪制平衡曲線 38 繪制最適宜溫度曲線 40 絕熱操作線 41 轉(zhuǎn)化率的分配 42 一轉(zhuǎn)各段進(jìn)出口物料衡算 47 第一吸收塔 48 二次轉(zhuǎn)化 50 繪制平衡曲線 50 繪制最適宜溫度曲線 51 絕熱操作線 51 各段觸媒用量的計(jì)算 52 換熱器及換熱面積的計(jì)算 56 高溫過熱器 56 第Ⅰ換熱器 57 第Ⅱ換熱器 58 第Ⅰ省煤器 58 第Ⅰ低溫過熱器 59 第Ⅱ低溫過熱器 59 第Ⅱ省煤器 59 第二吸收塔 59 吸收水平衡 59第三章 非工藝部分 59 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 59 環(huán)境保護(hù) 59參考文獻(xiàn) 59致 謝 59第一章 總 論 設(shè)計(jì)對(duì)象 設(shè)計(jì)規(guī)模 設(shè)計(jì)規(guī)模:20萬(wàn)噸/年 產(chǎn)品及規(guī)格:原料: 硫磺 規(guī)格: 含水:% 灰分:%產(chǎn)品：98%的濃硫酸規(guī)格：產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行中華人民共和國(guó)工業(yè)硫酸標(biāo)準(zhǔn)（GB / T 5342002）一等品規(guī)格，硫酸質(zhì)量符合下表要求。 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）含量≤4砷(As)含量%≤5透明度mm≥506色度ml≤ 硫酸的性質(zhì)及基本用途硫酸純品為無(wú)色油狀液體。密度(液態(tài))。)℃。一種活潑的二元無(wú)機(jī)強(qiáng)酸。濃硫酸具有強(qiáng)烈的脫水作用和氧化性。與水混合反應(yīng)激烈，放出大量熱。低于76％的硫酸與金屬反應(yīng)放出氫氣。主要用于生產(chǎn)磷酸，磷肥，各種硫酸鹽，二氧化鈦(硫酸法)，洗滌劑，染料，藥物，合成纖維等。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)微孔過濾膜進(jìn)行超凈過濾而得半導(dǎo)體及硫酸。是半導(dǎo)體工業(yè)用量最大的化學(xué)品。還可用作電子產(chǎn)品的清洗劑和腐蝕劑。也可用蒸餾法、吹出法對(duì)工業(yè)硫酸提純制得。 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。而2002 年全國(guó)硫酸總產(chǎn)量30 510. 93 kt ,硫磺制酸產(chǎn)量已占總產(chǎn)量的36. 4 %。不但產(chǎn)量增加,硫酸生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步也很顯著。特別是20 世紀(jì)80年代以來,加強(qiáng)與國(guó)外技術(shù)交流和國(guó)際合作,引進(jìn)部分工藝技術(shù)和先進(jìn)設(shè)備,通過消化和吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù),開發(fā)了許多新設(shè)備、新材料,使我國(guó)的硫酸生產(chǎn)技術(shù)水平有了很大的提高,逐步縮小了與世界先進(jìn)水平的差距。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) 。我國(guó)由于硫磺資源缺乏,一直以硫鐵礦為主要原料。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。適度發(fā)展硫磺制酸,使硫酸生產(chǎn)原料多元化,已成為我國(guó)硫酸工業(yè)發(fā)展的策略之一。我國(guó)硫磺資源較少，硫磺年產(chǎn)量多年來維持在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。未來的5至10 年間，我國(guó)的回收硫磺預(yù)計(jì)可達(dá)到100150 萬(wàn)噸，扣除工業(yè)用硫磺3040 萬(wàn)噸，還有100萬(wàn)噸以上的硫磺可用于硫酸生產(chǎn)。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?，?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。進(jìn)入本世紀(jì),我國(guó)硫酸工業(yè)增長(zhǎng)勢(shì)頭加快，%。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)硫酸產(chǎn)量不足需，每年須進(jìn)口硫酸與硫磺來滿足日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求40%左右。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， %。 硫酸在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要性 硫酸是化學(xué)工業(yè)的重要產(chǎn)品，又是許多工業(yè)生產(chǎn)的重要原料。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。硫酸是一種非常重要的化工原料，幾乎所有的工業(yè)都直接或間接地用到它。在石油工業(yè)中,硫酸用于產(chǎn)品的精煉。在有色冶金工業(yè)中，需用硫酸配制電解液。硫酸還是現(xiàn)代氟工業(yè)的基礎(chǔ)。硫酸也是十分重要的化工基礎(chǔ)原料，被人稱為化工之母，衡量一個(gè)國(guó)家或者一個(gè)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)是否發(fā)達(dá)，首先就看這個(gè)地區(qū)的硫酸產(chǎn)量。現(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。2006年全