【正文】 可以預(yù)見，接觸法硫酸生產(chǎn)將向增加能量回收、減少排放和降低成本的方向發(fā)展，其手段仍然主要依賴以上五個(gè)方面。目前，國(guó)外除了廣泛采用兩轉(zhuǎn)兩吸工藝提高 SO2的轉(zhuǎn)化率，以及凈化幾乎全部為酸洗外，為進(jìn)一步使轉(zhuǎn)化率達(dá)到 %以上，愈來愈多的裝置使用高活性含銫催化劑和“ 3+2”五段催化層。在新建廠中，普遍采用計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng) (DCS)和計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)，以確保裝置運(yùn)行穩(wěn)定和達(dá)到最優(yōu)操作狀態(tài)。為了節(jié)省系統(tǒng)動(dòng)力，普遍提高了原料氣中 SO2濃度，廣泛采用了環(huán)狀催化劑、大開孔率填料支承結(jié)構(gòu)、新興填料等技術(shù)。對(duì)于硫磺制酸裝置，熱利用率可達(dá)到 65%～ 70%。 吉林工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 ③節(jié)能與廢熱 利用。其中新材質(zhì)的應(yīng)用為設(shè)備性能的提高，結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和新技術(shù)應(yīng)用提供了保證。 ②設(shè)備結(jié)構(gòu)和材質(zhì)的改進(jìn)。裝置的大型化可以顯著降低成本和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。 自從接觸法硫酸生產(chǎn)工藝出現(xiàn)兩轉(zhuǎn)兩吸技術(shù)以來，硫鐵礦制酸的基本工藝過程沒有大的改變，仍為沸騰焙燒、電除塵、酸洗凈化、電除霧、塔式干吸、兩轉(zhuǎn)兩吸。相對(duì)而言，硫磺資源較豐富，制酸過程簡(jiǎn)單，且經(jīng)濟(jì)效益好，以硫磺為原料制酸占總酸量的絕大多數(shù)。其原料為能夠產(chǎn)生二氧化硫的含硫物質(zhì)，一般有硫 磺、硫化物、硫酸鹽、含硫化氫的工業(yè)廢氣（包括冶煉煙氣）等。其它還有：低溫位廢熱利用的發(fā)展，環(huán)狀及含銫低起活溫度新型催化劑的應(yīng)用，三廢治理及綜合利用等，都標(biāo)志著硫酸生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)展。生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展主要表現(xiàn)為：生產(chǎn)裝置的大型化，開發(fā)和采用生產(chǎn)強(qiáng)度更高的新型反應(yīng)技術(shù)和新型單元操作設(shè)備，生產(chǎn)控制自動(dòng)化，節(jié)能與廢熱利用，新型材料的采用等。在硝化法和接觸法的競(jìng)爭(zhēng)中，由于釩催化劑的廣泛應(yīng)用，接觸 法占明顯優(yōu)勢(shì)，從此硝化法逐漸被淘汰。1913 年，德國(guó) BASF 公司開發(fā)出添加堿金屬鹽的釩催化劑，使催化劑達(dá)到了鉑催化劑的水平，而且價(jià)格低、不易中毒。 釩化合物作為 SO2 轉(zhuǎn)化催化劑是由 R. 19 世紀(jì)末 20世紀(jì)初，相繼建成一些接觸法制酸裝置。 菲利普斯（ Philips）提出在鉑絲過鉑粉上進(jìn)行 SO2轉(zhuǎn)化制 SO3的方法，后人稱之為接觸法。因此，此法的發(fā)展受到限制。 鉛室法和塔式法制酸均以氮氧化和物為媒介，使 SO2在 O2及 H2O存在的情況下生成硫酸，因此又稱之為硝化法。 1923 年， H奧普爾 (Opl)以塔替代鉛室，在赫魯紹建成了世界上第一套塔式法制酸裝置。之后，利用冶煉煙氣制酸亦獲成功。 早期的鉛室制酸廠，所用原料為硫磺。格洛弗 (Glover)于 1859 年提出在鉛室前設(shè)置脫硝塔。其中，法國(guó)著名科學(xué)家蓋赫爾克開始采用連續(xù)方式焚硫，這是連續(xù)法生產(chǎn)硫酸的開端。成為世界上最早的鉛室法制酸工廠。 1746 年，英國(guó)人 J 1570年， G ?竇納阿斯 (Donaeus)闡明了硫酸的多種性質(zhì)，此后人民才真正認(rèn)識(shí)了硫酸。 15 世紀(jì)后半葉，有人將硫磺與硝石一起在潮濕的空氣中焚燒，制得稀硫酸。 業(yè)發(fā)展簡(jiǎn)史 [1,2] 8 世紀(jì)左右，阿拉伯人干餾綠礬（ FeSO4原子能工業(yè)中用于濃縮鈾。 在冶金工業(yè)中，鋼材加工及成品的酸洗要用硫酸；電解法精練銅，鋅，鎘，鎳時(shí)，電解液需使用硫酸；某些貴金屬 的精練亦需用硫酸液去夾雜的其它金屬。在農(nóng)藥，除草劑，殺鼠劑的生產(chǎn)中亦需要硫酸。在中國(guó)，硫酸產(chǎn)量的 60%以上用于生產(chǎn)磷肥和復(fù)肥。硫酸 在大宗生產(chǎn)的化學(xué)品中產(chǎn)量居于前列，最重要的是化工原料之一。物理性質(zhì)方面，有相對(duì)密度大，沸點(diǎn)高，液面上水蒸汽的平衡分壓極低等特性；化學(xué)方面，有氧化，脫水和磺化的特性，有關(guān)物理，化學(xué)性質(zhì)及有關(guān)數(shù)據(jù)可查閱文獻(xiàn)。 硫酸是強(qiáng)酸之一，具有酸的通性。不同表達(dá)方式的硫酸濃度可用也下公式相互換算： CH2 SO4 = (t)=100+ (f) CH2 SO4 —— H2SO4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)， %； CSO3 (t)—— SO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)， %； CSO3 (f)—— 游離 SO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)， %。 硫酸或發(fā)煙硫酸的濃度均可用 H2SO4質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示。工業(yè)上使用的硫酸是硫酸的水溶液，即 SO3與 H2O 摩爾比≤ 1 的物質(zhì)。 43 吉林工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì) 1 第一章 緒 論 性質(zhì)和用途 [1,2] 硫酸 (H2SO4)相對(duì)分子質(zhì)量 ，是指 SO3與 H2O的摩爾比等于 1 的化和物，或指 100% H2SO4。 26 能量衡 算 25 工藝計(jì)算 [1,3] 20 工藝設(shè)備 [3] 15 工藝流程的確定 [ 6] 13 工藝流程 11 基本原理 [ 5] 10 硫磺的來源 10 硫磺制酸的優(yōu)點(diǎn) 10 原料的選擇 8 第三章 原料的選擇 5 第二章 廠址的選擇 4 國(guó)外硫酸工業(yè)概況及其發(fā)展趨勢(shì) [3,4,5] 2 硫酸工業(yè)概況及其發(fā)展趨勢(shì) 1 業(yè)發(fā)展簡(jiǎn)史 [1,2] 關(guān)鍵詞 ：硫酸；二塔二電； 硫磺吉林工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì) II Abstract Sulfuric acid production process is mainly posed of five parts including the preparationof sulfur dioxide gas the furnace gas purification the transformation of sulfur dioxide gas theabsorption of sulfur trioxide gas and the treatment of exhaust gas processes. The design mainlydescribes about the process of sulfuric acid production with the annual production capacity of200 000 tons including the flow process design the calculation and selection of the mainequipment the layout of some equipment. Used pyrite as the raw material in the design. The anddesign mainly calculated the mass balance and heat balance， drew material balance table andheat balance in mainly production process. And thenuse the depuration segment as theemphasis calculated The relevant Model Selection of the Related the processdescription security memorandum memorandum of technical risk the proposal ofenvironmental protection and management were plete. Key words： Sulfuric acidtwo towers and two Electric precipitators mass balanceheat sulphur吉林工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì) I 目 錄 摘 要 本設(shè)計(jì)采用二塔二電流程，以年產(chǎn) 20 萬噸硫酸車間凈化工段工藝設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)中 對(duì)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。 1 吉林工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì) 20 萬 噸 硫磺制酸轉(zhuǎn)化工段工藝設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)老師： 專 業(yè)：應(yīng)用化工技術(shù) 系 部：應(yīng)用化工系 答辯日期： 5 月 15 日 吉林工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 2 吉林工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì) 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(jì)算，主要設(shè)備工藝計(jì)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(diǎn)，對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行了計(jì)算。 I 第一章 緒 論 1 性質(zhì)和用途 [1,2] 4 中國(guó)硫酸工業(yè)概況及發(fā)展趨勢(shì) [1,3,4,6] 13 二氧化硫氧化熱力學(xué) 15 工藝條件 [ 6] 22 轉(zhuǎn)化工段的主要工藝 設(shè)備 22 自動(dòng)控制方案 [5,6] 29 第五章 境保護(hù)與安全生產(chǎn) 37 環(huán)境保護(hù) 37 安全生產(chǎn) 37 第六章 總 結(jié) 39 參考文獻(xiàn) 41 吉林工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) II 致 謝 外觀為無色透明油狀液體，密度（ 20℃）為 。發(fā)煙硫酸是SO3的硫酸溶液， SO3與 H2O 的摩爾比≥ 1 的物質(zhì)，亦為無色油狀液體，因其暴露于空氣中，逸出的 SO3與空氣中的水分結(jié)合形成白色酸霧，固 稱之為發(fā)煙硫酸。但發(fā)煙硫酸的濃度常用其中所含游離 SO3（即除 H2SO4也外的 SO3）或全部的 SO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示。 表 硫酸的組成 名 稱 SO3/H2O 摩爾比 H2SO4質(zhì)量分率 H2SO4質(zhì)量分?jǐn)?shù) /% 游 離 中 和 92%硫酸 — 98%硫酸 — 100%硫 酸 1 — 20%發(fā)煙酸 20 65%發(fā)煙酸 65 幾種典型濃度硫酸的組成如上表 。但濃酸有其特殊的性質(zhì)。 吉林工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 硫酸的用途非常廣泛，無論在工業(yè)部門，還是在發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，滿足人民物質(zhì)生活需要，加強(qiáng)國(guó)防力量，都起非常重要作用。 硫酸最主要用途是生產(chǎn)化學(xué)肥料，用于生產(chǎn)磷銨，重過磷酸鈣，硫銨等。 在化學(xué)工業(yè)中，硫酸是生產(chǎn)各種硫酸鹽的主要原料，是塑料，人造纖維，染料，油漆，藥物等生產(chǎn)中不可缺少的原料。 在石油工業(yè)中，石油精練需使用大量硫酸作為洗滌劑，以除去石油產(chǎn)品中不飽和烴和硫化物等雜質(zhì)。 在火炸藥及國(guó)防工業(yè)中，濃硫酸用于制取硝化甘油，硝化纖維，三硝基甲苯等炸藥。運(yùn)載火箭所用燃料亦離不了硫酸。7H 2O）得到一種腐蝕性液體，該液體即為硫酸。 16世紀(jì)初，在波西米亞（ Bohemia）開始以硫酸鐵干餾法制造發(fā)煙硫酸。 1740 年前后，英國(guó)人 J ?沃德 (Ward)在玻璃器皿中燃燒硫磺和硝石混合物，并將產(chǎn)生的含二氧化硫，氮氧化物及氧氣的混合氣體與水反應(yīng)制成了硫酸。羅巴克 (Roebuck)依照以上方法，在伯明翰建成一座 6 英尺見方的鉛室，以間歇方式制造硫酸。 1810 年，英國(guó)人金此后，鉛室法在發(fā)展中不斷得到完善。呂吉林工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 薩克 (Gay lussac)于 1827 年提出在鉛室后設(shè)置吸硝塔；英國(guó)人 J這兩項(xiàng)技術(shù)的結(jié)合使用實(shí)現(xiàn)了氮氧化物的循環(huán)，至此鉛室法工藝基本成熟。 19 世紀(jì) 30 年代，英國(guó)和德國(guó)相繼開發(fā)成功以硫鐵礦為原料的制酸技術(shù)。 1911年，奧地利人 C自此，硫酸工業(yè)的發(fā)展進(jìn)入塔式法時(shí)代。彼德森 (Peterson)在匈牙利烏扎羅爾建成 1塔脫硝， 2塔成酸， 4 塔吸硝的七塔式裝置，并對(duì)酸循環(huán)流程 和塔內(nèi)氣液接觸方式進(jìn)行了改進(jìn)，使生產(chǎn)效率有較大的提高。硝化法制得的硫酸 (H2SO4)含量低（ 78%H2SO4） ,雜質(zhì)含量高（主要含有塵及氮氧化合物），且需耗用大量硝酸或硝酸鹽，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了染料、化纖、有機(jī)合成、石油化工等部門的要求。 1831 年，英國(guó)人 P 1875 年開始在工業(yè)上應(yīng)用。但是，以鉑為催化劑的接觸法，酸成本較高，盡管酸的需求量日益增大，限于經(jīng)濟(jì)原因，該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展較為緩慢，硝化法仍占優(yōu)勢(shì)。 耶爾斯（ Meyers）于 1899 年提出的。此后，在世界