年產(chǎn)24萬噸硫酸轉(zhuǎn)化系統(tǒng)工藝的設(shè)計說明

1、1 / 30目錄目錄摘要：摘要：1 1ABSTRACT:ABSTRACT: .1 1第一章第一章文獻綜述文獻綜述 2 2第二章工藝說明書第二章工藝說明書 4 42.1 概述 42.1.1 產(chǎn)品規(guī)模和規(guī)格 42.1.2 工藝方案敘述 42.2 裝置設(shè)計說明 42.1.1 工藝原理 42.2.2 工藝流程說明 52.2.3 主要設(shè)備選型說明 52.2.4 化工原材料規(guī)格與用量 5第三章轉(zhuǎn)化工序物料衡算與熱量衡算第三章轉(zhuǎn)化工序物料衡算與熱量衡算 6 63.1 轉(zhuǎn)化工序流程示意圖與簡要說明 63.2 確定各段進口溫度與轉(zhuǎn)化率 63.2.1 溫度與平衡轉(zhuǎn)化率的關(guān)系 63.2.2 最適宜溫度與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系

2、 73.2.3 確定操作線 73.2.4 各段進口溫度與轉(zhuǎn)化率 83.3 轉(zhuǎn)化工序物料衡算 93.3.1 進轉(zhuǎn)化器一段氣體量與成分 103.3.2 出一段氣體量與成分 103.3.3 出二段氣體量與成分 103.3.4 出三段氣體量與成分 103.3.5 出四段氣體量與成分 103.4 轉(zhuǎn)化器各段的熱量衡算 123.4.1 轉(zhuǎn)化一段反應(yīng)熱量和出口溫度 123.4.2 轉(zhuǎn)化二段反應(yīng)熱量和出口溫度 143.4.3 轉(zhuǎn)化三段反應(yīng)熱量和出口溫度 162 / 303.4.4 轉(zhuǎn)化四段反應(yīng)熱量和出口溫度 17第四章安全備忘錄第四章安全備忘錄 21214.1 概述 214.2 二氧化硫和硫酸的危害 214.

3、3 二氧化硫和硫酸運輸、使用等應(yīng)注意的事項以與如何防護 22第五章第五章 環(huán)境保護與治理建議環(huán)境保護與治理建議 23235.1 三廢主要來源 235.1.1 廢氣 235.1.2 廢水 235.1.3 礦渣 235.2 三廢處理方案 235.2.1 廢氣 235.2.2 廢水 235.2.3 廢渣 24設(shè)計小結(jié)設(shè)計小結(jié) 2525參考文獻參考文獻 2626致致 27271 / 30摘要：本設(shè)計是進行 24 萬噸 H2SO4/年轉(zhuǎn)化系統(tǒng)工藝設(shè)計，畫出工藝流程圖，再畫出 X-T 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與催化劑的起燃溫度、使用溫度大致估計四段轉(zhuǎn)化過程的操

4、作線，根據(jù)操作線來進行物料衡算和熱量衡算，如果設(shè)定值和實際計算值相差太大，需要用試差的方法重新設(shè)定操作曲線來計算，直到設(shè)計值和計算值差不多。完成工藝說明書，安全備忘錄，即完成課程設(shè)計說明書。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：催化劑，物料衡算，熱量衡算Abstract:Abstract:The 24,000 tons of H2SO4 per year conversion system is designed in this paper. The transformation process flow diagram is drawn firstly, and then draw the equilibrium

5、temperature curve and optimum temperature curve. According to the composition of materials gas and the properties of catalyst, we can set the import and export temperature, and the calculation of mass balance and heat balance will be done after drawing the operating line of four periods. The value o

6、f the actual exit temperature and set temperature should be closer to each other, otherwise we need return to set the temperature and calculate again. At last, complete the process manual and memorandum, and give some recommendations to environment protection.KeyKey word:word: catalyst, mass balance

7、, heat balance2 / 30第一章文獻綜述硫酸是一種重要的基本化工原料，廣泛應(yīng)用于各個工業(yè)部門。硫酸的產(chǎn)量常被用作衡量一個國家工業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)志。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，以與鋼鐵、醫(yī)藥和化學(xué)工業(yè)。我國的硫酸工業(yè)起始于 19 世紀(jì) 70 年代，在舊中國產(chǎn)量很少。新中國建立后，硫酸工業(yè)獲得了高速發(fā)展。傳統(tǒng)的工藝流程是硫鐵礦制酸法。這種工藝落后，不但廠區(qū)粉塵飛揚，礦渣如山，而且排放出大量廢水、廢氣，嚴(yán)重污染周圍環(huán)境，每年僅向農(nóng)戶支付的賠償金和上繳的排污費占據(jù)了不少生產(chǎn)成本。為了減少污染，降低生產(chǎn)成本改用硫磺制硫酸。

8、發(fā)達國家早就開始普遍推廣了，由于近期進口硫磺比國便宜，利潤空間很大，大多數(shù)國硫酸生產(chǎn)廠家轉(zhuǎn)向用硫磺法生產(chǎn)硫酸1。早在 8 世紀(jì)就有硝石與綠礬在一起蒸餾得到硫酸的方法。Paracelsus 記述了用綠礬（FeSO47H2O）為原料，放在蒸餾釜中鍛燒而制得硫酸的方法。在鍛燒過程中，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。在 18 世紀(jì) 40 年代以前，這種方法為不少地方所采用。古代稱硫酸為“綠礬油” ，就是由于采用了這種制造方法的緣故。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行。后來人們發(fā)現(xiàn)，借助于催化劑的作用，可以使二氧化硫

9、氧化成三氧化硫，然后用水吸收，即制成硫酸。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。硝化法（包括鉛室法和塔式法）是借助于氮的氧化物使二氧化硫氧化制成硫酸。其中鉛室法在 1746 年開始采用，反應(yīng)是在氣相中進行的。在鉛室法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的塔式法，開始于本世紀(jì)初期。塔式法制出的硫酸濃度可達 76左右。目前，我國仍有少數(shù)工廠用塔式法生產(chǎn)硫酸。以硫鐵礦為原料的接觸法硫酸生產(chǎn)過程是目前廣泛采用的方法，它創(chuàng)始于 1831 年，在本世紀(jì)初才廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)。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。世界上多數(shù)的硫酸廠都采用接觸法生產(chǎn)。3

10、/ 30新中國成立后，即大力發(fā)展先進的接觸法硫酸生產(chǎn)，逐步代替鉛室法和塔式法。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 98.3的硫酸吸收為成品酸。這種方法優(yōu)于塔式法的是成品酸濃度高，質(zhì)量純（不含氮化物） ，但爐氣的凈化和精制比較復(fù)雜。在外部換熱式轉(zhuǎn)化流程中，反應(yīng)過程與換熱過程是分開的。氣體在床層中進行絕熱反應(yīng)，溫度升高到一定程度后，離開催化床進行降溫，然后再進入下一段床層進行絕熱反應(yīng)。酶進行這樣一次絕熱反應(yīng)稱為一段。為了達到較高的最終轉(zhuǎn)化率，必須采取多段催化轉(zhuǎn)化。一次轉(zhuǎn)化、一次吸收流程：所謂一次轉(zhuǎn)化、一次吸收是指 SO2經(jīng)過多段轉(zhuǎn)化后只經(jīng)過一個或串聯(lián)兩個吸收塔，吸收其中

11、 SO3后就排放。這種流程比較簡單，但轉(zhuǎn)化率相對較低，一般不超過 97%。在 60 年代以前，我國硫酸廠大多數(shù)采用這種流程。兩次轉(zhuǎn)化、兩次吸收流程：60 年代以來，轉(zhuǎn)化工藝流程最大的變化就是采用了兩次轉(zhuǎn)化、兩次吸收新流程，簡稱為兩轉(zhuǎn)兩吸。這項新技術(shù)開始時，著眼于充分利用硫的資源和減少 SO2排放量，保護環(huán)境。這種方法的特點是：1.最終轉(zhuǎn)化率高；2.能夠處理較高濃度的 SO2氣體；3.減少尾氣中 SO2排放量；4.所需換熱面積較大；5.系統(tǒng)阻力比一轉(zhuǎn)一吸增加 4-5kPa。4 / 30第二章 工藝說明書2.12.1 概述2.1.12.1.1 產(chǎn)品規(guī)模和規(guī)格2.1.1.12.1.1.1 年操作日

12、300 天/年2.1.1.22.1.1.2 生產(chǎn)方式 連續(xù)生產(chǎn)2.1.1.32.1.1.3 生產(chǎn)能力 二氧化硫 轉(zhuǎn)化率98%2.1.1.42.1.1.4 產(chǎn)品規(guī)格 二氧化硫 轉(zhuǎn)化率98%2.1.22.1.2 工藝方案敘述國生產(chǎn)硫酸的方法主要是用硝化法和接觸法，考慮到硝化法所需設(shè)備龐大，用鉛很多，檢修麻煩，腐蝕設(shè)備，反應(yīng)緩慢，本設(shè)計采用的是接觸法，該方法制得的成品酸濃度高，純度較高。理論上催化氧化操作過程的段數(shù)越多，最終轉(zhuǎn)化率越高，而且過程更接近于最佳溫度曲線，催化劑的利用率越高。本設(shè)計的生產(chǎn)過程采用一轉(zhuǎn)一吸的工藝流程，即將二氧化硫經(jīng)過多段轉(zhuǎn)化后只經(jīng)過一個或串聯(lián)兩個吸收塔，吸收其中 SO3后就排

13、放。轉(zhuǎn)化流程為 4 段間接換熱式。2.22.2 裝置設(shè)計說明2.1.12.1.1 工藝原理二氧化硫轉(zhuǎn)化通常是在不高于 0.5MPa 壓力下進行，而且 SO2、SO3 濃度又較低，體系可視為理想氣體。二氧化硫氧化反應(yīng)是一個可逆放熱反應(yīng)：22312pcatSOOSOQ 33212SOpSOOpKpp5 / 30225(238970.720.186 101.18 10 /) 4.1868 /pQTTTJ mol2.2.22.2.2 工藝流程說明現(xiàn)運用接觸法一轉(zhuǎn)一吸酸洗封閉流程生產(chǎn)硫酸，其生產(chǎn)工藝大致有六大工序，即：原料預(yù)處理、SO2爐氣制取、SO2氣體凈化、二氧化硫轉(zhuǎn)化、三氧化硫吸收、 “三廢”處理

14、。這里主要介紹一下轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。轉(zhuǎn)化系統(tǒng)為一轉(zhuǎn)一吸四段反應(yīng)裝置，因為二氧化硫轉(zhuǎn)化的過程是一個放熱過程，它的轉(zhuǎn)化率隨著溫度的升高而降低，因此采用多段反應(yīng)器，通過一段反應(yīng)器后物料的溫度升高，經(jīng)冷卻后通入下一段反應(yīng)器繼續(xù)反應(yīng)，使整個反應(yīng)的操作曲線在最適溫度曲線附近，既保證了反應(yīng)的速度，又可以達到較高的轉(zhuǎn)化率。此流程使用原料氣作為冷卻劑，可以省去外加的冷卻劑，又可以利用反應(yīng)產(chǎn)生的熱量來預(yù)熱原料氣，節(jié)約能源，一舉兩得。轉(zhuǎn)化系統(tǒng)包括一個四段反應(yīng)器和四個換熱器。前面制取的氣體經(jīng)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(yù)熱后進入反應(yīng)器，第一、第二、第三、第四段反應(yīng)床層出來的氣體分別經(jīng)過第二、第三、

15、第四、第一換熱器進行冷卻，再通入吸收塔。2.2.32.2.3 主要設(shè)備選型說明2.2.3.12.2.3.1 考慮到轉(zhuǎn)化器設(shè)計應(yīng)讓二氧化硫盡可能在最優(yōu)化溫度條件下反應(yīng)，最大限度的利用二氧化硫反應(yīng)放出的熱量，設(shè)備阻力既要小，又能使氣體分布均勻。故考慮使用外部換熱型轉(zhuǎn)化器。2.2.3.22.2.3.2 換熱器考慮到氣體有一定腐蝕性，故選用列管式換熱器2.2.3.32.2.3.3 風(fēng)機選用羅茨風(fēng)機。2.2.42.2.4 化工原材料規(guī)格與用量2.2.4.12.2.4.1 進入轉(zhuǎn)化器氣體組成：SO2占 8%，O2占 10%，N2占 82%2.2.4.22.2.4.2 本設(shè)計采用的催化劑型號是 S109-1

16、，起燃溫度為 360，使用溫度為 400-580，入口 SO2：7.5-9.4%2。6 / 30第三章 轉(zhuǎn)化工序物料衡算與熱量衡算3.13.1 轉(zhuǎn)化工序流程示意圖與簡要說明原料氣第一換熱器轉(zhuǎn)化爐一段第二換熱器轉(zhuǎn)化爐二段第三換熱器轉(zhuǎn)化爐三段第四換熱器轉(zhuǎn)化爐四段圖 1 轉(zhuǎn)化工序流程示意圖上圖是硫酸轉(zhuǎn)化工藝的流程，原料氣由干燥器進入換熱器，再進入轉(zhuǎn)化爐一段，再進入到第二換熱器，以此類推，直到從轉(zhuǎn)化爐四段出來降溫至吸收塔。3.23.2 確定各段進口溫度與轉(zhuǎn)化率3.2.13.2.1 溫度與平衡轉(zhuǎn)化率的關(guān)系在 400700時，公式(見化工工藝工程設(shè)計鄒蘭，閻傳5140.6lg4.8817PKT智編) 公式

17、（3.1）式中： 平衡常數(shù) 溫度/KKpT平衡轉(zhuǎn)化率公式(見化工工藝工程設(shè)計鄒蘭，閻傳智TX1000.50.5TTKpaXKpP baX編)公式（3.2）式中：=8%進轉(zhuǎn)化器的爐氣中的 SO2的濃度（%）a7 / 30=10%進轉(zhuǎn)化器的爐氣中的 O2的濃度（%）b=0.11MPa系統(tǒng)總壓力PaKP取反應(yīng)溫度 T由公式（3.1）計算Kp由公式（3.2）計算TX依此計算得平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系列表：表 1 平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系T400420440460480500520540560580XT99.3298.8898.2197.2295.8193.8891.3188.0384.0079.243.2

18、.23.2.2 最適宜溫度與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系公式(見化工工藝工程設(shè)計鄒蘭，閻傳智編)公式4905lg4.9370.511000.5Txbaxxax適（3.3）取不同值，計算。x計算得最適宜溫度與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系列表：表 2 最適宜溫度與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系XT99.3298.8898.2197.2295.8193.8891.3188.0384.0079.24T適363.54382.28401.01419.73438.44457.12475.79494.44513.07531.673.2.33.2.3 確定操作線進氣組成：SO2占 8%，O2占 10%，N2占 82%8 / 30所選取釩催化劑的起燃溫度為 36

19、0確定轉(zhuǎn)化器一段進口溫度 360氣體經(jīng)每層觸媒后溫度升高，計算式是：公式(見化工工藝工程設(shè)計鄒蘭，閻傳智編)公式（3.4）00ttxx表 3 二氧化硫的濃度與 值的關(guān)系SO2濃度，%SO2濃度，%SO2濃度，%25961731027838872001130341178226123285145925213506由上表查得，濃度為 8%的 SO2對應(yīng)的 值為 226。操作線溫度的確定：已知催化劑的起燃溫度為 360，使用的溫度為 400-580，考慮到應(yīng)使操作線盡量與最適溫度曲線靠近，且出口溫度在催化劑的使用溫度圍，取原料氣的進口溫度為 360，四段操作線的斜率根據(jù)原理氣里 SO2的濃度差表得 1

20、/226?？紤]到原料氣的預(yù)熱過程是依次經(jīng)過第一、第二、第三、第四換熱器，對應(yīng)于第四、第一、第二、第三段反應(yīng)器的冷卻，所以如果考慮每個換熱器的換熱面積相當(dāng)，則出口氣體冷卻降溫的溫差應(yīng)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(zhuǎn)化器的出口溫度和轉(zhuǎn)化率對應(yīng)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(yīng)器的操作曲線。3.2.43.2.4 各段進口溫度與轉(zhuǎn)化率表 4 一次轉(zhuǎn)化分段轉(zhuǎn)化率和溫度段數(shù)一二三四轉(zhuǎn)化率81.8690.7195.1397.79進口溫度360480450420由圖

21、2 以與表 4 的數(shù)據(jù)可得：轉(zhuǎn)化器第一段操作線方程：3602260.8186tx9 / 30第二段操作線方程：4802260.90.71tx第三段操作線方程；4502130.9513tx第四段操作線方程；4202130.97.79tx00.10.20.30.40.50.60.70.80.911.1300350400450500550600650700750TXT圖 2 四段反應(yīng)過程的 X-T 關(guān)系圖3.33.3 轉(zhuǎn)化工序物料衡算本設(shè)計為 24 萬噸/年硫酸轉(zhuǎn)化系統(tǒng)工藝設(shè)計（以每小時計算） ，由7224 1011347.8300 24980.9779SOkmol可得實際進氣總量為1347.843

22、47.80.08kmol為方便計算，本設(shè)計假設(shè)進氣總量為 1000kmol，故在最后的計算結(jié)果上需乘于系數(shù)4347.84.348100010 / 303.3.13.3.1 進轉(zhuǎn)化器一段氣體量與成分以 1000kmol 的進氣總量為標(biāo)準(zhǔn)進行計算，已知 SO2占 8%，O2占 10%，N2占 82%21000 0.1100Okmol2()100 323200Omkg23()100 22.42240OVm21000 0.0880SOkmol2()80 645120SOmkg23()80 22.41792SOVm21000 0.82820Nkmol2()820 2822960Nmkg23()820 2

23、2.418368NVm3.3.23.3.2 出一段氣體量與成分280 (1 0.8186)14.512SOkmol380 0.818665.488SOkmol2110065.48867.2562Okmol2820Nkmol3.3.33.3.3 出二段氣體量與成分280 (1 0.9071)7.432SOkmol380 0.907172.568SOkmol2110073.57563.21252Okmol2820Nkmol3.3.43.3.4 出三段氣體量與成分280 (1 0.9513)3.896SOkmol380 0.951376.104SOkmol2110076.10461.9482Okmo

24、l2820Nkmol3.3.53.3.5 出四段氣體量與成分280 (1 0.9779)1.768SOkmol380 0.977978.232SOkmol2110078.23260.8842Okmol2820Nkmol由以上計算匯總轉(zhuǎn)化器物料衡算結(jié)果于表 511 / 30表 5 轉(zhuǎn)化器物料衡算結(jié)果進一段（）Kmol（）Kg（）3m標(biāo)（）VSO2347.822261.87791.68O2434.813913.69739.510N23565.499830.179864.1824348136005.497395.2100出一段（進二段）SO263.0984038.31413.41.50SO3284.

25、74222779.46378.26.77O2292.4299357.76550.46.95N23565.499830.179864.184.784205.6136005.494206.1100出二段（進三段）SO231.9282043.4715.20.76SO3315.525242.17067.87.53O2274.88795.16156.66.56N23565.499830.179864.185.144187.7135910.793803.6100出三段（進四段）SO216.9401084.1379.50.41SO3330.926472.07412.27.91O2269.38619.2603

26、3.46.44N282099830.179864.185.244182.55136005.493689.1100出四段SO27.687492.0172.20.18SO3340.227212.27619.48.14O2264.78471.25929.86.34N23565.499830.179864.185.344177.9136005.493585.5112 / 303.43.4 轉(zhuǎn)化器各段的熱量衡算氣體的摩爾熱熔量可按下式求出2126283221(25.745.8 1038.1 100.861 10)TTPSOTTTdTCTT2126283321(15.09 15.2 10120.7 103

27、.62 10)TTPSOTTTdTCTT21262221(25.74 1.30 103.86 10)TTPOTTdTCTT21226221(27.180.591 100.338 10)TTPNTTdTCTT3.4.13.4.1 轉(zhuǎn)化一段反應(yīng)熱量和出口溫度(1)(1)進轉(zhuǎn)化器第一段氣體帶入熱量（以每小時氣量計算） 。已知進一段觸媒層氣體溫度為 360，所以可得各組分氣體的平均摩爾熱容：SO2的平均摩爾熱容：273 360262832732(25.745.8 1038.1 100.861 10)44.71/()360PSOTTTdTCkJmol KO2的平均摩爾熱容： 273 3602622732

28、(25.74 1.30 103.86 10)30.80/()360POTTdTCkJmol KN2的平均摩爾熱容： 2270 360262270(27.180.591 100.338 10)29.78/()360PNTTdTCkJmol K13 / 30故進一段氣體每升高 1所需熱量為： SO2所需熱量：80 44.713576.865kJO2所需熱量：100 30.803079.521kJN2所需熱量：820 29.7824423.06kJ所需總熱量： 31097.44kJ帶入熱量=31097.44 36011188600kJ(2)(2)已知出轉(zhuǎn)化器第一段氣體溫度 545所以可得各組分氣體的

29、平均摩爾熱容：SO2的平均摩爾熱容：273 545262832732(25.745.8 1038.1 100.861 10)46.84/()545PSOTTTdTCkJmol KSO3的平均摩爾熱容： 273 545262832733(15.09 15.2 10120.7 103.62 10)66.44/()545PSOTTTdTCkJmol KO2的平均摩爾熱容： 273 5452622732(25.74 1.30 103.86 10)31.59/()545POTTdTCkJmol KN2的平均摩爾熱容： 2270 545262270(27.180.591 100.338 10)30.29/

30、()545PNTTdTCkJmol K故出一段氣體每升高 1所需熱量為：SO2所需熱量：14.512 46.84679.81kJSO3所需熱量：65.488 66.444351.3kJO2所需熱量：69.256 31.592124.44kJN2所需熱量：820 30.2924841.87kJ所需總熱量：31997.42kJ(3)(3)反應(yīng)熱14 / 30摩爾反應(yīng)熱101314.482.21 (273452.5)99711.13QkJ總反應(yīng)熱65.488 99711.136529882.15QkJ一段出口溫度06529882.15 11188600553.731997.42tC(4)(4)一段出

31、口氣體帶出熱量16529882.15 1118860017718482.15QkJ3.4.23.4.2 轉(zhuǎn)化二段反應(yīng)熱量和出口溫度(1)(1)進轉(zhuǎn)化器第二段氣體帶入熱量（以每小時氣量計算）已知進二段觸媒層氣體溫度為 480，所以可得氣體的平均摩爾熱容：SO2的平均摩爾熱容：273 480262832732(25.745.8 1038.1 100.861 10)46.15/()480PSOTTTdTCkJmol KSO3的平均摩爾熱容：273 480262832733(15.09 15.2 10120.7 103.62 10)64.94/()480PSOTTTdTCkJmol KO2的平均摩爾熱

32、容： 273 4802622732(25.74 1.30 103.86 10)31.32/()480POTTdTCkJmol KN2的平均摩爾熱容： 2270 480262270(27.180.591 100.338 10)30.12/()480PNTTdTCkJmol K故進二段氣體每升高 1所需熱量為： SO2所需熱量：14.512 46.15669.77kJSO3所需熱量：65.488 64.944252.85kJO2所需熱量：67.256 31.322106.394kJ15 / 30N2所需熱量：820 30.1224695.44kJ所需總熱量：31724.45kJ帶入熱量=31724

33、.45 48015227737kJ(2)(2)已知出轉(zhuǎn)化器第二段氣體溫度 500所以可得各組分氣體的平均摩爾熱容：SO2的平均摩爾熱容：273 500262832732(25.745.8 1038.1 100.861 10)46.37/()500PSOTTTdTCkJmol KSO3的平均摩爾熱容： 273 500262832733(15.09 15.2 10120.7 103.62 10)65.42/()500PSOTTTdTCkJmol KO2的平均摩爾熱容： 273 5002622732(25.74 1.30 103.86 10)31.40/()500POTTdTCkJmol KN2的平

34、均摩爾熱容： 2270 500262270(27.180.591 100.338 10)30.17/()500PNTTdTCkJmol K故出二段氣體每升高 1所需熱量為：SO2所需熱量：7.432 46.37344.64kJSO3所需熱量：72.568 65.424747.28kJO2所需熱量；63.2125 31.401985.05kJN2所需熱量：820 30.1724740.58kJ所需總熱量：31817.54kJ(3)(3)反應(yīng)熱摩爾反應(yīng)熱101314.482.21 (273490)99628.25QkJ總反應(yīng)熱(72.56865.488) 99628.25705368.01QkJ1

35、6 / 30二段出口溫度0705368.01831817.54tC(4)(4)二段出口氣體帶出熱量2705368.01 1522773715933105.01QkJ3.4.33.4.3 轉(zhuǎn)化三段反應(yīng)熱量和出口溫度(1)(1)進轉(zhuǎn)化器第三段氣體帶入熱量（以每小時氣量計算）已知進三段觸媒層氣體溫度為 450所以可得各組分氣體的平均摩爾熱容：SO2的平均摩爾熱容：273 450262832732(25.745.8 1038.1 100.861 10)45.81/()450PSOTTTdTCkJmol KSO3的平均摩爾熱容：273 450262832733(15.09 15

36、.2 10120.7 103.62 10)64.20/()450PSOTTTdTCkJmol KO2的平均摩爾熱容： 273 4502622732(25.74 1.30 103.86 10)31.19/()450POTTdTCkJmol KN2的平均摩爾熱容： 2270 450262270(27.180.591 100.338 10)30.03/()450PNTTdTCkJmol K故進三段氣體每升高 1所需熱量為： SO2所需熱量：7.432 45.81340.48kJSO3所需熱量：72.568 64.204658.77kJO2所需熱量：63.2125 31.191971.70kJN2所需

37、熱量：820 30.0324627.59kJ所需總熱量：31598.54kJ帶入熱量=31598.54 45014219342kJ17 / 30(2)(2)出轉(zhuǎn)化器第三段氣體溫度 460各組分氣體的平均摩爾熱容：SO2的平均摩爾熱容：273 460262832732(25.745.8 1038.1 100.861 10)45.93/()460PSOTTTdTCkJmol KSO3的平均摩爾熱容： 273 460262832733(15.09 15.2 10120.7 103.62 10)64.45/()460PSOTTTdTCkJmol KO2的平均摩爾熱容： 273 4602622732(2

38、5.74 1.30 103.86 10)31.23/()460POTTdTCkJmol KN2的平均摩爾熱容： 2270 460262270(27.180.591 100.338 10)30.06/()460PNTTdTCkJmol K故出三段氣體每升高 1所需熱量為：SO2所需熱量：3.896 45.93178.93kJSO3所需熱量：76.104 61.9484904.88kJO2所需熱量：61.948 31.231934.90kJN2所需熱量：820 30.0624650.23kJ所需總熱量：31668.94kJ(3)(3)反應(yīng)熱摩爾反應(yīng)熱101314.482.21 (273455)99

39、705.6QkJ總反應(yīng)熱(76.10472.568) 99705.6352559.0QkJ三段出口溫度0352559.0131668.94tC(4)(4)三段出口氣體帶出熱量3352559.0 1421934214571901QkJ18 / 303.4.43.4.4 轉(zhuǎn)化四段反應(yīng)熱量和出口溫度(1)(1)進轉(zhuǎn)化器第四段氣體帶入熱量（以每小時氣量計算）已知進四段觸媒層氣體溫度為 420所以可得各組分氣體的平均摩爾熱容：SO2的平均摩爾熱容：273 420262832732(25.745.8 1038.1 100.861 10)45.46/()420PSOTTTdTCkJ

40、mol KSO3的平均摩爾熱容：273 420262832733(15.09 15.2 10120.7 103.62 10)63.42/()420PSOTTTdTCkJmol KO2的平均摩爾熱容： 273 4202622732(25.74 1.30 103.86 10)31.06/()420POTTdTCkJmol KN2的平均摩爾熱容： 2270 420262270(27.180.591 100.338 10)29.95/()420PNTTdTCkJmol K故進四段氣體每升高 1所需熱量為： SO2所需熱量：3.896 45.46177.11kJSO3所需熱量：76.104 63.424

41、826.80kJO2所需熱量：61.948 31.061924.214kJN2所需熱量：820 29.9524559.58kJ所需總熱量：31487.71kJ帶入熱量=31487.71 42013224837kJ(2)(2)已知出轉(zhuǎn)化器第四段氣體溫度 426所以可得各組分氣體的平均摩爾熱容：SO2的平均摩爾熱容：19 / 30273 426262832732(25.745.8 1038.1 100.861 10)45.53/()426PSOTTTdTCkJmol KSO3的平均摩爾熱容： 273 426262832733(15.09 15.2 10120.7 103.62 10)63.58/(

42、)426PSOTTTdTCkJmol KO2的平均摩爾熱容： 273 4262622732(25.74 1.30 103.86 10)31.09/()426POTTdTCkJmol KN2的平均摩爾熱容： 2270 426262270(27.180.591 100.338 10)29.97/()426PNTTdTCkJmol K故出四段氣體每升高 1所需熱量為：SO2所需熱量：1.768 45.5380.50kJSO3所需熱量：78.232 63.584974.10kJO2所需熱量：60.884 31.091892.756kJN2所需熱量：820 29.9724573.2kJ所需總熱量：315

43、20.55kJ(3)(3)反應(yīng)熱摩爾反應(yīng)熱101314.482.21 (273423)99776.32QkJ總反應(yīng)熱(78.23276.104) 99776.32212324.0QkJ四段出口溫度0212324.0331520.55tC(4)(4)四段出口氣體帶出熱量4212324.0 1322483713437161QkJ轉(zhuǎn)化器熱量平衡見表 620 / 30表 6 轉(zhuǎn)化器熱量衡算結(jié)果氣體進口氣體出口段數(shù)溫度熱量KJ反應(yīng)熱量KJ溫度熱量KJ一段360486480332839192854577039960二段48066210200306694050069277141三段

44、45061825699153292746063358626四段42057501591923184.84265842477623418552433914979268100502.521 / 30第四章 安全備忘錄4.14.1 概述本設(shè)計中的主要危害物為原料氣中二氧化硫，以與產(chǎn)物硫酸。二氧化硫是大氣中主要污染物之一，是衡量大氣是否遭到污染的重要標(biāo)志。 在我國的一些城鎮(zhèn)，大氣中二氧化硫的危害較為普遍而又嚴(yán)重。而硫酸對皮膚、粘膜等組織有強烈的刺激和腐蝕作用，會對人體產(chǎn)生嚴(yán)重危害，所以對這些物質(zhì)必須進行有效的防。4.24.2 二氧化硫和硫酸的危害二氧化硫進入呼吸道后，因其易溶于水，故大部分被阻滯在上呼吸

45、道，在濕潤的粘膜上生成具有腐蝕性的亞硫酸、硫酸和硫酸鹽，使刺激作用增強。上呼吸道的平滑肌因有末梢神經(jīng)感受器，遇刺激就會產(chǎn)生窄縮反應(yīng)，使氣管和支氣管的管腔縮小，氣道阻力增加。上呼吸道對二氧化硫的這種阻留作用，在一定程度上可減輕二氧化硫?qū)Ψ尾康拇碳ぁ５M入血液的二氧化硫仍可通過血液循環(huán)抵達肺部產(chǎn)生刺激作用。二氧化硫可被吸收進入血液，對全身產(chǎn)生毒副作用，它能破壞酶的活力，從而明顯地影響碳水化合物與蛋白質(zhì)的代，對肝臟有一定的損害。動物試驗證明，二氧化硫慢性中毒后，機體的免疫受到明顯抑制。二氧化硫濃度為 1015ppm 時，呼吸道纖毛運動和粘膜的分泌功能均能受到抑制。濃度達 20ppm 時，引起咳嗽并刺

46、激眼睛。若每天吸入濃度為 100ppm8 小時，支氣管和肺部出現(xiàn)明顯的刺激癥狀，使肺組織受損。濃度達 400ppm 時可使人產(chǎn)生呼吸困難。二氧化硫與飄塵一起被吸入，飄塵氣溶膠微粒可把二氧化硫帶到肺部使毒性增加34 倍。若飄塵表面吸附金屬微粒，在其催化作用下，使二氧化硫氧化為硫酸霧，其刺激作用比二氧化硫增強約 1 倍。長期生活在大氣污染的環(huán)境中，由于二氧化硫和飄塵的聯(lián)合作用，可促使肺泡纖維增生。如果增生圍波與廣泛，形成纖維性病變，發(fā)展下去可使纖維斷裂形成肺氣腫。二氧化硫可以加強致癌物的致癌作用。據(jù)動物試驗，在二氧化硫作用下，動物肺癌的發(fā)病率高于單個因子的發(fā)病率，在短期即可誘發(fā)肺部扁平細胞癌。22

47、 / 30硫酸蒸氣或霧可引起結(jié)膜炎、結(jié)膜水腫、角膜混濁，以致失明；引起呼吸道刺激，重者發(fā)生呼吸困難和肺水腫；高濃度引起喉痙攣或聲門水腫而窒息死亡?？诜笠鹣罒齻灾聺冃纬桑粐?yán)重者可能有胃穿孔、腹膜炎、腎損害、休克等。皮膚灼傷輕者出現(xiàn)紅斑、重者形成潰瘍，愈后癍痕收縮影響功能。濺入眼可造成灼傷，甚至角膜穿孔、全眼炎以至失明。慢性影響：牙齒酸蝕癥、慢性支氣管炎、肺氣腫和肺硬化。環(huán)境危害：對環(huán)境有危害，對水體和土壤可造成污染。燃爆危險： 本品助燃，具強腐蝕性、強刺激性，可致人體灼傷。4.34.3 二氧化硫和硫酸運輸、使用等應(yīng)注意的事項以與如何防護生產(chǎn)、運輸和使用二氧化硫時應(yīng)嚴(yán)格按照刺激性氣體有

48、害作業(yè)要求操作和作好個人防護，可將數(shù)層紗布用飽和碳酸氫鈉溶液與 1%甘油濕潤后夾在紗布口罩中，工作前后用2%碳酸氫鈉溶液漱口。生產(chǎn)和使用場所空氣中二氧化硫濃度不應(yīng)超過 15mg/m3 的最高容許濃度。有明顯呼吸系統(tǒng)與心血管系統(tǒng)疾病者，禁止從事與二氧化硫有關(guān)的作業(yè)。若有人中毒，應(yīng)立即將患者移離有毒場所，呼吸新鮮空氣或氧氣、霧化吸入 2%5%碳酸氫鈉+氨茶堿+地塞米松+抗生素。用生理鹽水或清水徹底沖洗眼結(jié)膜囊與被液體二氧化硫污染的皮膚。.對吸入高濃度二氧化硫有明顯刺激癥狀，但無體征者，應(yīng)密切觀察不少于48h，并對癥治療。積極防治肺水腫，可早期、足量、 短期應(yīng)用糖皮質(zhì)激素。需要時可用二甲基硅油消泡劑

49、。硫酸操作處置：密閉操作，注意通風(fēng)。操作盡可能機械化、自動化。操作人員必須經(jīng)過專門培訓(xùn)，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。建議操作人員佩戴自吸過濾式防毒面具（全面罩） ，穿橡膠耐酸堿服，戴橡膠耐酸堿手套。遠離火種、熱源，工作場所嚴(yán)禁吸煙。遠離易燃、可燃物。防止蒸氣泄漏到工作場所空氣中。避免與還原劑、堿類、堿金屬接觸。搬運時要輕裝輕卸，防止包裝與容器損壞。配備相應(yīng)品種和數(shù)量的消防器材與泄漏應(yīng)急處理設(shè)備。倒空的容器可能殘留有害物。稀釋或制備溶液時，應(yīng)把酸加入水中，避免沸騰和飛濺。 硫酸運輸注意事項： 本品鐵路運輸時限使用鋼制企業(yè)自備罐車裝運，裝運前需報有關(guān)部門批準(zhǔn)。鐵路非罐裝運輸時應(yīng)嚴(yán)格按照鐵道部危險貨物運輸規(guī)則中的危險貨物配裝表進行配裝。起運時包裝要完整，裝載應(yīng)穩(wěn)妥。運輸過程中要確保容器不泄漏、不倒塌、不墜落、不損壞。嚴(yán)禁與易燃物或可燃物、還原劑、堿類、堿金屬、食用化學(xué)品23 / 30等混裝混運。運輸時運輸車輛應(yīng)配備泄漏應(yīng)急處理設(shè)備。運輸途中應(yīng)防曝曬、雨淋，防高溫。公路運輸時要按規(guī)定路線行駛，勿在居民區(qū)和人口稠密區(qū)停留。 第五章 環(huán)境保護與治理建議5.15.1 三廢主要來源5.1.15.1.1 廢氣一轉(zhuǎn)一吸工藝與尾氣回收后的主要廢氣為 SO2。5