年產(chǎn)10萬(wàn)噸硫酸生產(chǎn)車間工藝設(shè)計(jì)

1、第一章綜述1.1 概述聚丙烯（PP）具有相對(duì)硬度大，密度小，抗拉伸性能好，透明度高，抗應(yīng)力開裂和耐化學(xué)性能好，耐高溫，并具有極好的注塑性能，可以與其他材料共混改性等優(yōu)點(diǎn)，因此PP的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，而且在2003年中國(guó)已經(jīng)超過(guò)美國(guó)成為世界上最大的PP市場(chǎng)。PP主要用于生產(chǎn)纖維編織，注塑制品，薄膜，片材，板材，電纜及護(hù)套料，吹塑制品以及管材等，具有廣泛的應(yīng)用前景。1.2 聚丙烯成核劑工業(yè)的概述聚丙烯（PP）是合成樹脂中的相當(dāng)重要的品種，發(fā)展前景十分廣闊。聚丙烯（PP）具有機(jī)械性能好，無(wú)毒，密度小，耐高溫，耐化學(xué)品，加工成型方便等優(yōu)點(diǎn)，并且價(jià)格便宜，能通過(guò)加工改性賦予其突出的物理機(jī)械性能，在取代工

2、程塑料時(shí)可優(yōu)先考慮聚丙烯，PP的用量占全球通用合成樹脂的1/4左右，是五大通用合成樹脂中用量增速最快新品種研究最活躍的品種。PP具有無(wú)毒、耐熱、耐化學(xué)藥品、相對(duì)密度低、容易加工、成型力學(xué)性能好等特性，而且丙烯原料豐富，且性價(jià)比高，被廣泛地在建筑、化纖、化工、輕工等領(lǐng)域。1954年意大利的Natta教授合成具有高度立體規(guī)整性的聚丙烯，然后PP在1957年由意大利的Montecatini公司實(shí)現(xiàn)工業(yè)化以來(lái)，已經(jīng)成為通用合成樹脂中發(fā)展最快、品種最多的品種。1.3 我國(guó)聚丙烯成核劑工業(yè)的現(xiàn)狀隨著近些年來(lái)工業(yè)的快速發(fā)展和人民生活水平的提高，我國(guó)的成核劑市場(chǎng)發(fā)展很快，很多科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)都在進(jìn)行成核劑的相關(guān)

3、研究。蘭州石化研究院在國(guó)內(nèi)率先開發(fā)出第一代DB皺核透明劑，然后繼續(xù)開發(fā)了第二和第三代DBSK核劑。此后還有許多企業(yè)進(jìn)行了成核劑的相關(guān)研究，并使技術(shù)不斷進(jìn)步。但與國(guó)外相比，我國(guó)科學(xué)研究基礎(chǔ)薄弱，現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)企業(yè)從事生產(chǎn)的時(shí)候還是借鑒國(guó)外的專利技術(shù)，主要是因?yàn)閲?guó)內(nèi)的研究機(jī)構(gòu)對(duì)成核劑的成核機(jī)理沒(méi)有完全摸清楚，雖然在努力追趕的過(guò)程中，但生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品與國(guó)外產(chǎn)品質(zhì)量還是有差距，導(dǎo)致我國(guó)生產(chǎn)的成核劑產(chǎn)品在出口方面情況不容樂(lè)觀。所以說(shuō)我們要力爭(zhēng)上游，在成核劑對(duì)聚丙烯結(jié)晶形態(tài)，性能和加工工藝等方面進(jìn)行更加深入詳細(xì)的研究，盡快形成自己的專利技術(shù)，使自己的成核劑產(chǎn)品的性能能夠媲美國(guó)外產(chǎn)品。1.4 硫酸的幾種不同的生

4、產(chǎn)工藝1.4.1 以硫鐵礦含伴生硫鐵礦為原料硫鐵礦這種資源在我國(guó)一直就存在，從國(guó)家安全與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，保持一定的硫鐵礦采礦選礦能力和硫鐵礦制取硫酸的能力是非常有必要的。由于受到各種因素的制約,建國(guó)以來(lái)我國(guó)有很長(zhǎng)一段時(shí)間是應(yīng)用自有原料，即硫鐵礦生產(chǎn)硫酸。然而采用硫鐵礦生產(chǎn)硫酸具有其自身的局限性，主要表現(xiàn)為：(1)生產(chǎn)硫酸的技術(shù)本身比較復(fù)雜，而且建設(shè)裝置的投資成本較高；(2)硫鐵礦礦山的勘探、采選成本較大；(3)我國(guó)硫鐵礦資源相對(duì)比較分散，并且貧礦多、富礦少，平均采選成本較高；(4)硫鐵礦的運(yùn)輸通常需要鐵路來(lái)實(shí)現(xiàn)，偏遠(yuǎn)地區(qū)會(huì)限制其運(yùn)力。因此在合理應(yīng)用硫鐵礦資源的思路上應(yīng)該考慮如何能夠節(jié)約應(yīng)用

5、，恰當(dāng)?shù)倪M(jìn)口國(guó)外的硫資源。目前我國(guó)已經(jīng)是國(guó)際經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)的重要組成部分，因此更加需要研究好、把握好國(guó)際市場(chǎng)，為長(zhǎng)期發(fā)展硫酸工業(yè)爭(zhēng)取有利條件，硫鐵礦制硫酸起到了重要的平衡、調(diào)節(jié)作用。如果將硫鐵礦制硫酸變?yōu)榱蚧侵屏蛩?，將大大刺激?guó)際硫磺市場(chǎng)的消費(fèi)需求，保持現(xiàn)在的硫鐵礦采選能力而且能夠穩(wěn)步增長(zhǎng)不僅有利于國(guó)家經(jīng)濟(jì)安全，并且能夠穩(wěn)定國(guó)際硫磺市場(chǎng)，反過(guò)來(lái)對(duì)我國(guó)的硫磺的進(jìn)口也有利，大體上對(duì)于穩(wěn)定我國(guó)的制酸工業(yè)發(fā)展有利。穩(wěn)定和發(fā)展硫鐵礦制取硫酸首要任務(wù)是發(fā)展硫鐵礦的采選能力和發(fā)展硫鐵礦制酸的技術(shù)水平和生產(chǎn)裝備的提高。1.4.2 以硫磺為原料從世界范圍硫磺的供、需關(guān)系來(lái)看，硫的供應(yīng)基本上是能夠滿足現(xiàn)有市場(chǎng)對(duì)硫的需求

6、。上從世紀(jì)90年代以來(lái)由于從石油和天然氣中回收硫磺數(shù)量的迅速增長(zhǎng)，國(guó)際硫磺市場(chǎng)出現(xiàn)供大于求的態(tài)勢(shì)，硫磺價(jià)格走低。這時(shí)期我國(guó)正處于磷復(fù)肥高速發(fā)展時(shí)期，對(duì)硫酸需求量較大，單單用國(guó)內(nèi)的硫鐵礦為原料用來(lái)生產(chǎn)硫酸已滿足不了需求，而硫磺正是硫酸生產(chǎn)最好的原料：干凈、投入較小、效益好、方便大型化設(shè)置。采用國(guó)際市場(chǎng)的硫磺生產(chǎn)硫酸，以補(bǔ)充我國(guó)生產(chǎn)硫酸的原料的不足，促進(jìn)我國(guó)硫酸工業(yè)無(wú)論從產(chǎn)量上還是技術(shù)上都有了長(zhǎng)足的發(fā)展。1.4.3 冶煉煙氣和其他原料冶煉煙氣主要是冶煉金屬時(shí)金屬礦中含有的硫轉(zhuǎn)化為二氧化硫煙氣，冶煉煙氣制取Inord.t.InalteaUlg-r,p.e.nS.I-I,t,.snot.,tl.tor

7、.itheIL_I.-ofaco.nt*folI-the.Co.,en.u.，andreI.Cl.,orgtothelo-lcn”*maketeman.m.t.1,the2.s.”.ofool.,ool.一.unthe.Leslil”-.-“ng|glL|.lied.tthe.、.is.”.lbm”.Iaklof.”.一.2ool.o.ntkow-.out，I.“edbe-.(.，.iforStudUt.oI.Souldbeo.，on.，”d-gWI.GlIIl,.padmilu.rkowai”.”.C.1，19,2,andsnusecmmon.“Ilon.the.”.ntofmjr.0.f.

8、SlIiHstun.mjr.0.nt-fnaillLIofefII,SLiellrLIaIL,HI-.ILLStIi.iiIalLIntta-nre|iIintilLliaeitheIraton*as-elaspa.Lpia.giiiI.sl.-o*ho，*approoftec.l.i.c.nt.,nnL*Lon-i-touto”aiII.Wihiutte年產(chǎn)200萬(wàn)噸聚丙烯用成核劑aprovllof.leantd.arment,mayIgali.*untsIpatLpaeiiefgtngdiaS.reieandsool.,ichoolsSludeduca.S_.tstooll，thesLoo

9、lrulsandriguains,on-.oltmehomeIpre.taci.lsI,ichooltlchoolin*eLIIlsolarrguarla*foundhiliin-.andinse.eLa.*i*hadtoe-inaemmeLae，Llo.LandrepoledIthel.ap.p.SGeIcain,aduleofa-seLion.I,teichoolSluda-，sCe.teint.na-1*riling-alspoll*,rliigs,haa,doos,WI-,SaiLassandaait，of*or*,-taur-uaraLttes,ad.slucISfr一，I

10、nfaStuctueseuri，uns.Lii，toimmuiae，.paiaidmoiiont.lurethataL.sandstudentsIrk,.aI,leenu.sandaD-saesandr.al.SongLiIXagLuJiapige.menta，ichooltachsigLin.aigLuJ.pingprma，sLoolfie，s，Stmstoenhanneie，protcinofpup.I，andteieadprop.，sa.，of.a.he*adsuts,ichoolies，ito，tdi，managmet*deelligthefl-ngIesae，.sem.,stegte

11、iesae，luainofteho.sLoolAcLingItereiuioeI*ofteFieSeiL*A.Isothate，nehasofkeeingLit.ol-，proteLingfieLit.olfcile,iepeenil,i.olsofIe二葦叉山梨醇的初步工藝設(shè)計(jì)硫酸其實(shí)是企業(yè)的副產(chǎn)品，是冶金工業(yè)發(fā)展的產(chǎn)物。目前我國(guó)冶煉煙氣制取硫酸已經(jīng)得到高速發(fā)展，并且形成較大的生產(chǎn)能力，其硫酸產(chǎn)量也穩(wěn)步增長(zhǎng)。磷石膏、石膏是我國(guó)硫酸工業(yè)中潛在的硫資源，目前已有小批量生產(chǎn)的能力，但是近期大規(guī)模發(fā)展目前條件尚不成熟?！笆晃濉逼陂g，隨著煤制甲醇、煤制油、煤制天然氣及煤制烯姓等大型煤化工項(xiàng)目的推進(jìn)，

12、在煤化工行業(yè)中也有越來(lái)越多的硫磺回收裝置。將這些硫資源合理應(yīng)用勢(shì)在必行。第二章硫磺制取硫酸的工藝流程.*taiea.mmtt.e.iaee-sigemeu*a1gmeae.arm.*agjoa1gmeieae1第3頁(yè))431頁(yè)現(xiàn)如今，工藝上通常采用快速熔硫、機(jī)械過(guò)濾液硫、霧化焚硫技術(shù)。現(xiàn)今多采用“3+1”兩轉(zhuǎn)兩吸階段。并且使用中壓鍋爐回收焚硫階段產(chǎn)生的廢熱，運(yùn)用省煤器來(lái)利用轉(zhuǎn)化工序的廢熱。兩個(gè)裝置都能產(chǎn)生中壓過(guò)熱蒸汽。將經(jīng)過(guò)空氣凈化階段處理后的干燥、潔凈的空氣與處理后熔融態(tài)的硫在焚硫爐內(nèi)燃燒。產(chǎn)生高溫二氧化硫氣體，通過(guò)余熱鍋爐使得氣體溫度降低到650680C,之后進(jìn)入轉(zhuǎn)化器。本次設(shè)計(jì)采用了轉(zhuǎn)化

13、工序經(jīng)過(guò)兩大步驟完成，第一次轉(zhuǎn)化通過(guò)一、二、三段觸媒，第二次通過(guò)第四段觸媒。一次轉(zhuǎn)化的三個(gè)階段全部采用外部換熱，二次轉(zhuǎn)換的一個(gè)階段采用空氣激冷的換熱方式。2.1 硫磺制取硫酸的特點(diǎn)以硫磺為原料生產(chǎn)硫酸，爐氣不需要凈化，當(dāng)降溫至適宜溫度便可進(jìn)入轉(zhuǎn)化工序,轉(zhuǎn)化后用酸吸收即可等到產(chǎn)品。此方法沒(méi)用廢渣、廢水的產(chǎn)生，流程簡(jiǎn)易，投資較少。2.2 硫磺制取硫酸工藝流程以硫磺為原料生產(chǎn)硫酸的工藝流程主要有：原料的預(yù)處理、焚硫與轉(zhuǎn)化、干燥及產(chǎn)品的輸出。用硫磺味原料來(lái)生產(chǎn)硫酸工藝流程的簡(jiǎn)述如下：2.2.1 原料預(yù)處理工段原料預(yù)處理工段通常包括硫磺的預(yù)處理和空氣的預(yù)處理。硫磺的預(yù)處理階段主要是為了將固體的硫磺通過(guò)加

14、熱使之變?yōu)槿廴趹B(tài)，之后將其進(jìn)行過(guò)濾處理以便于濾去原料硫秋中的雜質(zhì)，從而能夠得到反應(yīng)所需要的液態(tài)硫磺。空氣的預(yù)處理的主要目的是為了將空氣中所含有的水蒸氣進(jìn)行除去，通常將外界的空氣通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)通入濃硫酸干燥塔中，濃硫酸具有吸水性，能夠很好的將空氣中的少量水蒸氣吸收從而能夠得到干燥的空氣。2.2.2 焚硫轉(zhuǎn)化工段焚硫轉(zhuǎn)化工段是整個(gè)以硫磺為原料生產(chǎn)硫酸工藝中最為重要的組成部分。焚硫轉(zhuǎn)化工段包括兩大部分內(nèi)容，焚硫工序的主要目的是為了將原料預(yù)處理工段處理過(guò)的硫磺和空氣一起送入焚硫爐中進(jìn)行充分燃燒，燃燒后產(chǎn)生的二氧化硫氣體經(jīng)過(guò)降溫后再送入轉(zhuǎn)化塔中。完成焚硫工序的主要設(shè)備是焚硫爐，通常為了是通入焚硫爐中的硫磺燃

15、燒的更加充分，在焚硫爐中再增加二次空氣入口，使得在焚硫爐中沒(méi)有充分燃燒的微量硫磺與二次空氣做進(jìn)一步燃燒反應(yīng)。轉(zhuǎn)化工序主要為了完成二氧化硫的催化氧化從而能夠生成三氧化硫。二氧化硫的催化氧化是在轉(zhuǎn)化塔中完成的，轉(zhuǎn)化塔中裝填的五氧化二鈾是加快反應(yīng)進(jìn)程的催化劑?，F(xiàn)Inord.t.InalteaUlg-r,p.e.nS.I-I,t,.snot.,tl.tor.itheIL_I.-ofaco.nt*folI-the.Co.,en.u.，andreI.Cl.,orgtothelo-lcn”*maketeman.m.t.1,the2.s.”.“of.,”.一.unthe.Leslil”-.-“ng|glL|.

16、lied.tthe.、.is.”.lbm”.Iaklof.”.一.2ool.o.ntkow-.out，I.“edbe-.(.，.iforStudUt.oI.Souldbeo.，on.，”d-gWI.GlIIl,.padmilu.rkowai”.”.C.1，19,2,andsnusecmmon.“Ilon.the.”.ntofmjr.0.f.SlIiHstun.mjr.0.nt-fnaillLIofefII,SLiellrLIaIL,HI-.ILLStIi.iiIalLIntta-nre|iIintilLliaeitheIraton*as-elaspa.Lpia.giiiI.sl.-o*ho，*

17、approoftec.l.i.c.nt.,nnL*Lon-i-touto”aiII.Wihiutteaprovllof.leantd.arment,mayIgali.*untsIpatLpaeiiefgtngdiaS.reieandsool.,ichoolsSludeduca.S_.tstooll，thesLoolrulsandriguains,on-.oltmehomeIpre.taci.lsI,ichooltlchoolin*eLIIlsolarrguarla*foundhiliin-.andinse.eLa.*i*hadtoe-inaemmeLae，Llo.LandrepoledIthe

18、l.ap.p.SGeIcain,aduleofa-seLion.I,teichoolSluda-，sCe.teint.na-1*riling-alspoll*,rliigs,haa,doos,WI-,SaiLassandaait，of*or*,-taur-uaraLttes,ad.slucISfr一，InfaStuctueseuri，uns.Lii，toimmuiae，.paiaidmoiiont.lurethataL.sandstudentsIrk,.aI,leenu.sandaD-saesandr.al.SongLiIXagLuJiapige.menta，ichooltachsi

19、gLin.aigLuJ.pingprma，sLoolfie，s，Stmstoenhanneie，protcinofpup.I，andteieadprop.，sa.，of.a.he*adsuts,ichoolies，ito，tdi，年產(chǎn)200萬(wàn)噸聚丙烯用成核劑二葦叉山梨醇的初步工藝設(shè)計(jì)如今通常將轉(zhuǎn)化塔中的催化劑分段設(shè)置，本設(shè)計(jì)中采用四段催化劑層。將在焚硫工序生成的高溫二氧化硫氣體經(jīng)過(guò)降溫至適宜溫度后通入轉(zhuǎn)化塔一段催化反應(yīng)層，之后依次通入第二段和第三段反應(yīng)層。在經(jīng)過(guò)前三段反應(yīng)后產(chǎn)生的三氧化硫首先通入硫酸吸收塔。在第四段轉(zhuǎn)化后產(chǎn)生的三氧化硫也同樣通入最終吸收塔。因在本設(shè)計(jì)中采用兩次轉(zhuǎn)化和兩次吸收，并

20、且在轉(zhuǎn)化塔中分為前三段和最后一段轉(zhuǎn)換層分別完成催化氧化反應(yīng)，通常將轉(zhuǎn)化和吸收流程簡(jiǎn)稱為“3+1”兩轉(zhuǎn)兩吸流程。2.2.3 吸收工段吸收工段主要是為了完成將轉(zhuǎn)化工段產(chǎn)生的三氧化硫充分吸收生成產(chǎn)品硫酸。三氧化硫和水結(jié)合后能夠生成硫酸，然而在實(shí)際的工業(yè)化生產(chǎn)中通常是用濃硫酸來(lái)吸收三氧化硫來(lái)生成發(fā)煙硫酸。完成吸收工段的主要設(shè)備是吸收塔，在吸收塔上部進(jìn)行濃硫酸的噴淋，將三氧化硫在吸收塔的下部通入，與濃硫酸逆流接觸充分吸收生成發(fā)煙硫酸。產(chǎn)品輸出時(shí)可以依據(jù)市場(chǎng)所需的硫酸的濃度對(duì)發(fā)煙硫酸稀釋即可。2.3 廢熱回收工藝為了使反應(yīng)階段產(chǎn)生的熱量不被白白浪費(fèi)掉，可以使液硫燃燒熱、轉(zhuǎn)化反應(yīng)產(chǎn)生的熱量集中處理產(chǎn)生中壓過(guò)

21、熱蒸汽。在焚硫爐的出口處設(shè)置余熱鍋爐產(chǎn)生中壓飽和蒸汽，將高溫過(guò)熱器配備在轉(zhuǎn)化塔的第一段，在轉(zhuǎn)化三段，進(jìn)入第一吸收塔之前設(shè)置省煤器，在轉(zhuǎn)化四段后設(shè)置省煤器和低溫過(guò)熱器。對(duì)于兩次轉(zhuǎn)化而言將中溫過(guò)熱器配備在第四段的出口。在整個(gè)的硫磺制取硫酸的過(guò)程中，硫磺和空氣反應(yīng)產(chǎn)生二氧化硫、二氧化硫轉(zhuǎn)化為為三氧化硫、三氧化硫被吸收形成硫酸，這三個(gè)主體反應(yīng)都是放熱反應(yīng)。在不考慮裝置本身的散熱的前提下，上述三個(gè)反應(yīng)所釋放的熱量在理論上是可以完全回收利用的。在焚硫轉(zhuǎn)化工段產(chǎn)生的廢熱占總體熱量的60%吸收工段的占40%然而在我國(guó)，由于國(guó)產(chǎn)化的制酸裝置廢熱回收的技術(shù)起步相對(duì)較晚，在上世紀(jì)70年代時(shí)制酸裝置中廢熱回收存在裝置

22、只能回收高溫廢熱，而且廢熱回收裝置會(huì)經(jīng)常發(fā)生事故等缺陷。之后我國(guó)在引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的制酸技術(shù)和生產(chǎn)裝置后，廢熱回收的狀況得到明顯的改善。在焚硫轉(zhuǎn)化工段中，廢熱鍋爐、省煤器和過(guò)熱器為主要的廢熱回收裝置。通常將廢熱鍋爐設(shè)置在焚硫爐的后端，目前較多的采用火管鍋爐。在轉(zhuǎn)化工段通常配備有省煤器和過(guò)熱器。letiiliqiif.iifetiLiiIec-yI-usIlalasigteilesiskig1gesigi-igIseliLiLaufauleeiulaexi.iie-iiseSgaslaeiugaateilk.liielglaestsc-gt.HiIutgessiss*gll一cLeguliiilsu

23、iiesgltfegesiiigigiigeeacti1igigleea一i*eugsfeige1ste.sdisuigI.ISg.iliaIgi.lIltgtglLs-iisIu.ltu-ontuuglilclu.s-.-catasa-sa.Iglistc-Hitai.ta-ilgel.-lllsigllu-sgeIle-tgjogellealu-t.-s.-.iu*itit-siILaiatjligat-uaIefeaslutIae.*c-gifliuilt.Inat-Ls-i，itsaSul*Ieae.e.Iesdialttaisails.uLtd-silt*aulgutiitguiiI

24、igguiga.aa，Ieita-giigtdlaall-sege.sutatclsligee，g-igigeelI.t-.，iig-igiig-，cealtutga-D*Image，*.gaa-ails-.arlsdiI.ii*II.riaslt-e*|i.I.eigIct-egeueetgeti-gIittfllilaiteiae，-eELa-B.-g.i，-e.ai-tsusciel，aaeiligicRtl.tLais-e，ua-eu-aLIii-ieIsle第5史共43次80年代以后,由于吸收工段的廢熱品級(jí)較低，所以回收的技術(shù)相對(duì)較復(fù)雜。上世紀(jì)我國(guó)自主研發(fā)了以下幾種回收低溫廢熱的技術(shù)

25、和方法。A.用熱的脫鹽水來(lái)升高進(jìn)入除氧器的水溫，這樣能夠降低蒸汽消耗。B.生產(chǎn)的熱水供給到居民生活區(qū)，讓居民有效的利用。C.生產(chǎn)熱水供給到其他的生產(chǎn)裝置中。第三章物料衡算Inord.t.InalteaUlg-r,p.e.nS.I-I,t,.snot.,tl.tor.itheIL_I.-ofaco.nt*folI-the.Co.,en.u.，andreI.Cl.,orgtothelo-lcn”*maketeman.m.t.1,the2.s.”.“of.,”.一.unthe.Leslil”-.-“ng|glL|.lied.tthe.、.is.”.lbm”.Iaklof.”.一.2ool.o.ntk

26、ow-.out，I.“edbe-.(.，.iforStudUt.oI.Souldbeo.，on.，”d-gWI.GlIIl,.padmilu.rkowai”.”.C.1，19,2,andsnusecmmon.“Ilon.the.”.ntofmjr.0.f.SlIiHstun.mjr.0.nt-fnaillLIofefII,SLiellrLIaIL,HI-.ILLStIi.iiIalLIntta-nre|iIintilLliaeitheIraton*as-elaspa.Lpia.giiiI.sl.-o*ho，*approoftec.l.i.c.nt.,nnL*Lon-i-touto”aiII.W

27、ihiutteaprovllof.leantd.arment,mayIgali.*untsIpatLpaeiiefgtngdiaS.reieandsool.,ichoolsSludeduca.S_.tstooll，thesLoolrulsandriguains,on-.oltmehomeIpre.taci.lsI,ichooltlchoolin*eLIIlsolarrguarla*foundhiliin-.andinse.eLa.*i*hadtoe-inaemmeLae，Llo.LandrepoledIthel.ap.p.SGeIcain,aduleofa-seLion.I,teic

28、hoolSluda-，sCe.teint.na-1*riling-alspoll*,rliigs,haa,doos,WI-,SaiLassandaait，of*or*,-taur-uaraLttes,ad.slucISfr一，InfaStuctueseuri，uns.Lii，toimmuiae，.paiaidmoiiont.lurethataL.sandstudentsIrk,.aI,leenu.sandaD-saesandr.al.SongLiIXagLuJiapige.menta，ichooltachsigLin.aigLuJ.pingprma，sLoolfie，s，Stmstoenhan

29、neie，protcinofpup.I，andteieadprop.，sa.，of.a.he*adsuts,ichoolies，ito，tdi，manaet*eelligthefl-1uaiho.sLool.ALLingItere_i_eI*ofteFieSeiL*Asofkeei年產(chǎn)200萬(wàn)噸聚丙烯用成核劑二葦叉山梨醇的初步工藝設(shè)計(jì)3.1 設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)任務(wù)：年產(chǎn)10萬(wàn)噸硫酸的制備；年生產(chǎn)日：按300天計(jì)算；生產(chǎn)原料：以硫磺為原料；尾氣排放形式：生產(chǎn)過(guò)程中含硫尾氣以二氧化硫的形式排放到大氣中；吸收規(guī)范：依據(jù)大氣污染物的綜合排放國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB16297-1996)之規(guī)定，限定二氧化硫的最高排放

30、標(biāo)準(zhǔn)為960mgzm3,吸收率不小于99.5%建廠地址：湖南省長(zhǎng)株潭地區(qū)。3.2 物料衡算3.2.1 物料衡算的緣由(1)根據(jù)下達(dá)的任務(wù)書中所確定的方案、產(chǎn)品的的生產(chǎn)規(guī)模、年運(yùn)行時(shí)間和具體的操作方法。(2)在本次設(shè)計(jì)中所涉及的主要化學(xué)反應(yīng)式、投料的比例、轉(zhuǎn)化率、總收率、選擇性、催化劑的狀態(tài)以及催化劑是否能夠回收利用。(3)原料的進(jìn)料方式、產(chǎn)品的輸出分離方式、每一工段的轉(zhuǎn)化率和回收率。(4)特殊化學(xué)物質(zhì)的物性參數(shù)，例如熔沸點(diǎn)、飽和蒸汽壓等。3. 2.2衡算任務(wù)這次設(shè)計(jì)的任務(wù)為年產(chǎn)10萬(wàn)噸硫酸的生產(chǎn)，生產(chǎn)方式為連續(xù)化生產(chǎn)，物料衡算的主要任務(wù)為：(1)確定硫酸的實(shí)際生產(chǎn)質(zhì)量，最終產(chǎn)品的規(guī)格和指標(biāo)；(

31、2)確定空氣和硫磺的消耗量，硫酸的最終收率；(3)確定最終的“三廢”排放量；(4)各個(gè)工段的物料衡算，并以此數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行主題運(yùn)行設(shè)備的設(shè)計(jì)與選型；(5)制作總物料衡算表，數(shù)據(jù)可以用來(lái)完成后續(xù)的物料流程圖的繪制。3.3每個(gè)工段的物料衡算3.3.1 硫磺燃燒工段的物料衡算本次設(shè)計(jì)的任務(wù)為年產(chǎn)10萬(wàn)噸硫酸的生產(chǎn)，產(chǎn)品硫酸的濃度為98.8%因而硫酸的letiiliqiif.iifetiLiiIec-yI-usIlalasigteilesiskig1gesigi-igIseliLiLaufaleeiulaexi.iie-iiseSgaslaeiugaateilk.liielglaestsc-gt.HiIu

32、titgessiss*gll一cLeguliiilsuiiesgltfegesiiigigiigeeacti1igigleea一ileugsfeige1ste.sdisuigI.ISg.ieiaIgi.lIectgItglLs-iisIu.eIttu-ontuugeieclu.s-.-catasat-sa.Igeistc-Hitai.ta-ilg-ee.-leesigeeu-sgeIee-tgjogeelealu-t.-s.-.iu*itit-siILaiatjligat-.aIe.iseutIae.*c-gifeiuiet.Inat-Lsii，itsaltSul*Ieae.e.Iesdiae

33、tttaisaetlsi.uLtdtosil_*aulgutiilguiiligguiga.aa，Ieita-giigtdlaalllsege.sutatcesligee，g-igigeeel.t-.，iig-igiig-，ceaetutga-f*-mage，*.gia-ai-es-.aresdiI.ei*II.riaset-e*|i.egIct.geueetgeti-glitt-llilaciteiae，-eELa-B.-g.i，-e.aisusciel，aaeitteigicRtl.tLais-e，ua-eu-aLIie-teisle第7史共43次量為t1000生產(chǎn)日24100000100

34、098.8%30024=13722.22Kg/h以一小時(shí)為基準(zhǔn)，因硫磺和硫酸中硫原子的個(gè)數(shù)比為1:1,則由硫酸的質(zhì)量為13722.22Kg,可以推算出理論上需要的硫磺的質(zhì)量為4667.42Kg。然而實(shí)際原料中，因硫磺中還含有雜質(zhì)，取硫磺的含量為96%則所需硫磺的質(zhì)量為：y*M硫磺m磺二m*M硫酸13722.223296%98=4667.42Kg3.3.2 轉(zhuǎn)化工段的物料衡算在第二章中我們已經(jīng)詳細(xì)的對(duì)硫磺制取硫酸工藝過(guò)程中各個(gè)參數(shù)和物性指標(biāo)都得到了優(yōu)化，現(xiàn)利用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算。(1)標(biāo)準(zhǔn)通氣量有上述計(jì)算可知硫酸的產(chǎn)量為13722.22Kg/h,在第二章經(jīng)論證決定在轉(zhuǎn)化工段進(jìn)氣組成中，二氧化

35、硫的濃度定為9%氧氣的濃度定為8.6%總轉(zhuǎn)化率為99.5%吸收率為0.99975。進(jìn)入轉(zhuǎn)化器的氣量以一小時(shí)為基準(zhǔn)，則有標(biāo)準(zhǔn)通氣量、，y22.413722.2222.43,V標(biāo)=35033.97m/h=1564.02Kmol98Mx”吸C進(jìn)98父0.955父0.99975父0.09進(jìn)入第一段轉(zhuǎn)化器的溫度為420C,負(fù)壓為10Kpa,則實(shí)際通氣量273t100000273420100000V實(shí)=丫標(biāo)父父-1564.02父父=350511Kmolt100000+H出273100000+10000爐氣成分:SQ的量=乂示父SQ的含量=156402M0.09=14076Kmol=900876KgO2的量

36、=%父O2的含量=156402M0.086=13406Kmol=430418KgN2的量=丫標(biāo)一Vso-Vo2=1564021407613406=12892Kmol依據(jù)已有的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，一般冷激氣體是氣體總量的16吐右可以計(jì)算出爐氣的分配表，見表3-2表3-2爐氣的分配比氣體進(jìn)轉(zhuǎn)化器一段爐氣/Kmol冷激爐氣/Kmol二氧化硫140.7622.52氧氣134.0621.45氮?dú)?289.2206.27合計(jì)1564.02247.36年產(chǎn)200萬(wàn)噸聚丙烯用成核劑(2)物料衡算二葦叉山梨醇的初步工藝設(shè)計(jì)這次設(shè)計(jì)使用兩轉(zhuǎn)兩吸方案，轉(zhuǎn)化以“3+1”模式分四段進(jìn)行，第一次轉(zhuǎn)化有三段,第二次轉(zhuǎn)化只有一段。通入

37、轉(zhuǎn)化器的時(shí)候，二氧化硫的濃度為9%氧氣的濃度為8.6%第一段轉(zhuǎn)化率為60%第二段為80%第三段為90%第四段也就是最終轉(zhuǎn)化率達(dá)到99.5%?第一次轉(zhuǎn)化時(shí)：SO2的含量=140.76“1-0.6)=56.30Kmol;SO的含量=140.76m0.6=84.46Kmol;O2的含量=134.06一8446=91.83Kmol;N2的含量=1289.2Kmol。?第二次轉(zhuǎn)化時(shí)：SO2的含量=140.76父(1-0.8)=28.15Kmol;SO3的含量=140.76M0.8=112.61Kmol;11261O2的含量=134.0677.76Kmol;2N2的含量=1289.2KmoL?第三次轉(zhuǎn)化時(shí)

38、：SO2的含量=140.76x(10.9)=14.08Kmol;SO3的含量=140.76M0.9=126.68Kmol;O2的含量=134.06-126.68=70.72Kmol;2N2的含量=1289.2Kmol。?第四次轉(zhuǎn)化時(shí)：SQ的含量=140.76父(1-0.995)=0.70Kmol;SQ的含量=140.760.995-126.680.9=20.41Kmol;O2的含量=134.06-1406=64.03Kmol;N2的含量=1289.2Kmol。aysae.eVK.mm.te-1-v.m.-_r-a-.me.a_jo-_r-3.第9頁(yè)共43頁(yè)在第二次吸收時(shí)，二次吸收的總吸收率可以

39、達(dá)到99.975%出口氣體組成如表3-3所示表3-3出口氣體組成成分表氣體二氧化硫三氧化硫氧氣氮?dú)鈿饬?kmol0.720.4164.031289.2百分比%0.05090.14854.64993.5083.3.3吸收工段的物料衡算1 .第一吸收塔所需工藝水及硫酸的量98.3%硫酸第一吸收iN2O2SO2SO3塔-“去第四轉(zhuǎn)化段硫酸水溶液工藝水.圖3-1第一吸收塔物料衡算簡(jiǎn)圖上圖為吸收工段第一吸收塔的流程簡(jiǎn)圖，由圖可以計(jì)算出硫酸和工藝水的用量。(1)硫酸的使用量的計(jì)算三氧化硫的總物質(zhì)的量是轉(zhuǎn)化工段第一、第二、第三階段的產(chǎn)生的三氧化硫的總和nso3p廣飛飛廣飛。3f%。3f)=84.46+112

40、.61十126.68=323.75Kmol由反應(yīng)式SQ+H20TH2sO4,則有：nH2s04r生)=nH2O.要廠nS03(總廠323.75Kmo1則反應(yīng)所產(chǎn)生硫酸的質(zhì)量為31727.5Kg,所需水的質(zhì)量為5827.5Kg。年產(chǎn)200萬(wàn)噸聚丙烯用成核劑吸收所需要的濃度為98.3%的硫酸的質(zhì)量mH2so4=5827.5=342794.118Kg241-98.3%則第一吸收塔出口處硫酸混合液的質(zhì)量為m混=mH2SO4f8.3%）+mH2SO4廣生廠S2O（消耗廠342794118+3172755827.5=36869412Kg(2)工藝水的計(jì)算設(shè)所需水的量為x,則由下式=98.3%342794.

41、11898.3%31727.5x368694.12解得所需工藝水的量為6376.4Kg98.3%硫酸2.第二吸收塔所需的硫酸級(jí)工藝水的計(jì)算放空第一*吸收SO2O2N2SO3塔硫酸小溶工藝水”圖3-2第二吸收塔衡算示意圖上圖為吸收工段第二吸收塔的流程簡(jiǎn)圖，由圖可以計(jì)算出硫酸和工藝水的用量。(2)硫酸的使用量的計(jì)算三氧化硫的總物質(zhì)的量是轉(zhuǎn)化工段第一四階段的產(chǎn)生的三氧化硫的總和。%。3（總廠，SQf）=14.64Kmol由反應(yīng)式SQ+H20TH2SO4,則有:nH2S04(產(chǎn)生廠口出。餐要廣%。3(總)=14.64Kmol則反應(yīng)所產(chǎn)生硫酸的質(zhì)量為1434.72Kg,所需水的質(zhì)量為263.52Kges

42、ieVK.mm.tews.gvemes-gm-ate.-me.a_jo-_r-3.第ri頁(yè)共43.貞吸收所需要的濃度為98.3%的硫酸的質(zhì)量263.521-98.3%=15501.176Kg則第一吸收塔出口處硫酸混合液的質(zhì)量為m混=mH2s04f8.3%.mH2so4/生廠叫。(消耗)=15501.176+1434.72263.52=1667296Kg(2)工藝水的計(jì)算設(shè)所需水的量為x,則由下式15501.17698.3%1434.72=98.3%x16672.96解得所需工藝水的量為287.75Kg。3.3.4物料衡算表上述各個(gè)工段的物料衡算見表3-4所示表3-4各個(gè)工段的物料衡算匯總表進(jìn)料

43、出料工段物料名稱組成質(zhì)量或體積物料名稱組成質(zhì)量或體積硫磺燃燒工段硫磺96%4667.42Kg二氧化硫9%140.76Kmol氧氣21%274.76Kmol氧氣21%134.06Kmol氮?dú)?8%1289.2Kmol氮?dú)?8%1289.2Kmol轉(zhuǎn)化工段二氧化硫9%140.76Kmol二氧化硫0.051%0.7Kmol氧氣21%134.06Kmol三氧化硫0.149%20.41Kmol氮?dú)?8%1289.2Kmol氧氣4.65%64.03Kmol氮?dú)?3.51%1289.2Kmol吸收工段工藝水6376.4Kg硫酸混合液.12Kg工藝水287.75Kg硫酸混合液16672.96Kg第四章熱量衡算

44、乂力”女孝年產(chǎn)200萬(wàn)噸聚丙烯用成核劑managnii、isditiii.thefolwngIrem.,stogloie_,ofIewholescooiA_dingtiere-mentsofIeFieSevcesA“sothatarynehasofkingfieuiliolaiyprilojiigfieuilioimI!liepeveiki,ieilsofIe二葦叉山梨醇的初步工藝設(shè)計(jì)4.1 熱量衡算的依據(jù)熱量衡算主要圍繞熱力學(xué)第一定律來(lái)進(jìn)行，即能量守恒定律。然而在本設(shè)計(jì)中具體計(jì)算中，還需要參照化工熱力學(xué)中的熱力學(xué)定律，以及查閱無(wú)機(jī)化學(xué)和化工工藝手冊(cè)中的物性參數(shù)等綜合來(lái)完成熱量衡算。4.2 確

45、定熱力學(xué)參數(shù)4.2 .1熱力學(xué)參數(shù)本設(shè)計(jì)中所涉及物質(zhì)的熱力學(xué)參數(shù)見表3-1所示：表3-1物質(zhì)的熱力學(xué)參數(shù)一覽表物質(zhì)溫度/KKJ、molKJ、molS：/（廊。/回2986.657277.17236.7167.82927.3回298-296.8-300.1248.239.9298-395.7-371.1256.850.7回2988.680205.15229.4回2988.670191.60929.1298-285.83-237.17869.9175.2914.2.2等壓熱容各個(gè)工段的熱量衡算可以依據(jù)等壓熱容的定義式（式4-1）計(jì)算Cp=A+BT+CT2+DT3(4-1)表4-2參與反應(yīng)物質(zhì)的Cp

46、一覽表物質(zhì)ABCD氧氣6.713-8.79E-074.17E-06-2.54E-09二氧化硫5.6971.60E-02-1.19E-053.17E-09三氧化硫7.5861.72E-02-1.89E-055.27E-09氮?dú)?.44-3.24E-036.40E-06-2.79E-09一.iee.-riIesigeeJ-saiee-Igjo-ellealIn第13頁(yè)共43.14.3 計(jì)算依據(jù)4.3.1 衡算數(shù)據(jù)在本設(shè)計(jì)中，焚硫爐所需要的氧氣的物質(zhì)的量為140.02Kmol;轉(zhuǎn)化器所需要的氧氣的物質(zhì)的量為134.06Kmol,由于氧氣的來(lái)源為空氣凈化車間，因此在輸送氧氣時(shí)后續(xù)工段所需要的氧氣都是在

47、凈化之后全部先通入焚硫工段。則氧氣的通入量為274.08Kmol。氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量一直為1289.2KmoL進(jìn)入轉(zhuǎn)化器的三氧化硫的物質(zhì)的量為140.76KmoL（注：以上數(shù)據(jù)都是以一小時(shí)為基準(zhǔn)）4.3.2 計(jì)算過(guò)程依據(jù)在本設(shè)計(jì)中涉及到了換熱設(shè)備，其遵循平衡方程式Q1Q2=Q3Q4Qs（4-2）式中：Q1進(jìn)入設(shè)備的物質(zhì)所帶來(lái)的熱量，Kj;Q2反應(yīng)過(guò)程的熱效應(yīng)，Kj;Q3離開設(shè)備的物質(zhì)所帶走的熱量，Kj;Q4加熱或冷卻設(shè)備時(shí)所消耗的熱量，Kj;Qs裝置向外界所散失的熱量，Kjo4.4 每個(gè)工段的熱量衡算4.4. 1焚硫工段（1） Q1的計(jì)算（進(jìn)入設(shè)備的物質(zhì)所帶來(lái)的熱量）Q1=，nCpT（4-3）通常

48、用0c作為反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。Cp的計(jì)算Cp的計(jì)算可以應(yīng)用熱容與溫度的關(guān)聯(lián)式來(lái)計(jì)算，經(jīng)過(guò)計(jì)算所得到的物質(zhì)的Cp見表4-3所?。罕?-3物質(zhì)的Cp一覽表溫度A（氧氣）B（氮?dú)猓?40C6.7046.997單位為j/mol*Kmanagem.、Sd-“,.，.flwngIre-m”-e.、.fie-*-anoftew，e-oolA_rdingtiere-一nts，eSevicsAso，eyne，aso,kming，-ulliol-2.prllolilgfieulliol-fiepre-,“”飛3F/八q年產(chǎn)200萬(wàn)噸聚丙烯用成核劑二葦叉山梨醇的初步工藝設(shè)計(jì)每種物質(zhì)所帶入的熱量的計(jì)算Q1=274.086.7

49、04140273=758859.584KjQ1_B-1289.26.997140273）=3725479.88KjQ1=QQ1_B-758859.5783725479.88=448433943Kj計(jì)算時(shí)忽略雜質(zhì)的Q10（2） Q2的計(jì)算（反應(yīng)過(guò)程的熱效應(yīng)）焚硫工段的過(guò)程的熱效應(yīng)為在焚硫爐內(nèi)的熱效應(yīng)。通常以0c為基準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行反應(yīng)過(guò)程的熱量衡算。在反應(yīng)過(guò)程中難免會(huì)有副反應(yīng)的發(fā)生，然而副反應(yīng)的存在對(duì)整個(gè)過(guò)程的熱量衡算來(lái)說(shuō)幾乎可以忽略不計(jì)。每次都只計(jì)算主反應(yīng)的熱量，對(duì)于副反應(yīng)則忽略。查化學(xué)工程手冊(cè)可以得到在25c時(shí)各個(gè)物質(zhì)的生成始見表4-4所示表4-4物質(zhì)的生成始一覽表溫度A（硫磺）B（氧氣）C（二氧化硫）25C277.070-296.8單位為Kj/