年產(chǎn)8萬噸硫酸廠轉(zhuǎn)化工段設(shè)計

1、-. z.：TQ111.1密 級：畢業(yè)設(shè)計題 目:年產(chǎn)8萬噸硫酸廠轉(zhuǎn)化工段設(shè)計系 別:化學(xué)化工系專業(yè)年級:姓 名: 學(xué) 號:201207指導(dǎo)教師:周2016年06月02日-. z.呂梁學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計原 創(chuàng) 性 聲 明本人重聲明：本人所呈交的畢業(yè)論文，是在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下獨立進(jìn)展研究所取得的成果。畢業(yè)論文中凡引用他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀點等，均已明確注明出處。除文中已經(jīng)注明引用的容外，不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的科研成果。對本文的研究成果做出重要奉獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本聲明的法律責(zé)任由本人承當(dāng)。論文作者簽名： 日 期：關(guān)于畢業(yè)論文使用授權(quán)的聲明本

2、人在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下所完成的論文及相關(guān)的資料包括圖紙、試驗記錄、原始數(shù)據(jù)、實物照片、圖片、錄音帶、設(shè)計手稿等，知識產(chǎn)權(quán)歸屬呂梁學(xué)院。本人完全了解呂梁學(xué)院有關(guān)保存、使用畢業(yè)論文的規(guī)定，同意學(xué)校保存或向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的紙質(zhì)版和電子版，允許論文被查閱和借閱；本人授權(quán)呂梁學(xué)院可以將本畢業(yè)論文的全部或局部容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)展檢索，可以采用任何復(fù)制手段保存和匯編本畢業(yè)論文。如果發(fā)表相關(guān)成果，一定征得指導(dǎo)教師同意，且第一署位為呂梁學(xué)院。本人離校后使用畢業(yè)論文或與該論文直接相關(guān)的學(xué)術(shù)論文或成果時，第一署位仍然為呂梁學(xué)院。論文作者簽名： 日 期：指導(dǎo)教師簽名： 日 期：摘 要本設(shè)計是進(jìn)展年產(chǎn)8萬噸硫酸

3、廠轉(zhuǎn)化工段設(shè)計，主要負(fù)責(zé)硫酸工藝中二氧化硫到三氧化硫的轉(zhuǎn)換過程，計算局部主要分三塊：物料衡算，熱量恒算和換熱面積的計算以及設(shè)備的計算。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，反響緩慢，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正確溫度曲線，催化劑的利用率越高。轉(zhuǎn)換工藝流程是通過兩次轉(zhuǎn)換兩次吸收完成的，即將二氧化硫經(jīng)過多段轉(zhuǎn)化后經(jīng)過兩個吸收塔，吸收其中三氧化硫后就排放。涉及四臺換熱器，主要以高溫生成氣來預(yù)熱低溫反響氣，到達(dá)熱量的有效利用，最大限度的降低能量損

4、失，做到工業(yè)生產(chǎn)的低碳化和環(huán)?；?，以經(jīng)濟(jì)，節(jié)能，高效，可持續(xù)開展為目標(biāo)來進(jìn)展設(shè)計。最后完成工藝說明書，平安備忘錄，即完本錢次畢業(yè)設(shè)計說明書。同時完成帶控制點的工藝流程圖，設(shè)備裝置圖的繪制即完成此次設(shè)計。關(guān)鍵詞：物料衡算；熱量衡算；換熱器AbstractThis design is 80000 tons of H2SO4/into system design process, is mainly responsible for the sulfuric acid process of SO2 to SO3 conversion process, part of the calculation o

5、f three main points: the material balance, heat balance, heat transfer area calculation and equipment. The domestic production of sulfuric acid method is mainly by nitration method and contact method, considering nitration method required equipment is huge, with many lead, maintenance trouble, equip

6、ment corrosion, slow response, this design uses the contact method, the method of product acid concentration is high and the purity is higher. The more the number of the catalytic o*idation process, the higher the final conversion rate, and the process is closer to the optimal temperature curve, the

7、 higher the catalyst utilization rate is. Conversion process is through the two transformations of two plete absorption of about SO2 after transformation after two absorption tower to absorb SO3 after discharge, involving 4 heat e*changers, mainly in the high temperature gas is generated in response

8、 to low temperature gas preheating, use to heat effectively, to ma*imize the reduction of energy losses, to achieve industrial production of low carbon and environmental protection, energy saving, high efficiency, economy, sustainable development objective to design. Finally pleted the process speci

9、fication, safety memorandum, pleted the graduation design specification. At the same time, plete the process flow chart with control point, the drawing of equipment and equipment，then it is pleted the design.Key Words: Mass balance; Heat balance; Heat e*changer目 錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc8706第1

10、章 緒 論 - 1 -第1章 緒 論硫酸是重要的根底化工原料之一，是化學(xué)工業(yè)中最重要的產(chǎn)品，主要用于制造無機化學(xué)肥料，其次作為根底化工原料用于有色金屬的冶煉、石油精煉和石油化工、紡織印染、無機鹽工業(yè)、*些無機酸和有機酸、橡膠工業(yè)、油漆工業(yè)以及國防軍工、農(nóng)藥醫(yī)藥、制革、煉焦等工業(yè)部門，此外還用于鋼鐵酸洗。1.1 硫酸的性質(zhì)1.1.1 硫酸的物理性質(zhì)硫酸是化學(xué)六大無機強酸：硫酸、硝酸、鹽酸、氫酸、氫碘酸、高氯酸之一，它的分子式是H2SO4，相對分子質(zhì)量是98.08。純硫酸是一種無色無味油狀液體。常用的濃硫酸中H2SO4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98.3，其物質(zhì)的量濃度為18.4molL-1。硫酸是一種高沸點難揮

11、發(fā)的強酸，易溶于水，能以任意比與水混溶。濃硫酸溶解時放出大量的熱，因此濃硫酸稀釋時應(yīng)該酸入水，沿器壁，慢慢倒，不斷攪。假設(shè)將濃硫酸中繼續(xù)通入SO3，則會產(chǎn)生發(fā)煙現(xiàn)象，這樣含有過量SO3的硫酸稱為發(fā)煙硫酸1。發(fā)煙硫酸是一種無色或微有顏色稠厚液體，能發(fā)出窒息性的三氧化硫煙霧，含三氧化硫50%以上的發(fā)煙硫酸遇冷呈結(jié)晶狀，有吸水性。當(dāng)它與水相混合時，三氧化硫即與水結(jié)合成硫酸，它的相對密度約為1.9(含20%的三氧化硫)，凝固點-11(含20%的三氧化硫)，遇水、有機物和氧化劑時，發(fā)煙硫酸容易引起爆炸，并且具有強烈腐蝕性。100%的硫酸熔點為10，沸點為290。但是100%的硫酸并不是最穩(wěn)定的，沸騰時會

12、分解一局部，變?yōu)?8.3%的濃硫酸，成為338硫酸水溶液的恒沸物。加熱濃縮硫酸最高也只能到達(dá)98.3%的濃度2。1.1.2 硫酸的化學(xué)性質(zhì)(1) 濃硫酸的化學(xué)性質(zhì) 吸水性濃硫酸的吸水作用，指的是濃硫酸分子跟水分子強烈結(jié)合，生成一系列穩(wěn)定的水合物，并放出大量的熱：H2SO4 + nH2O = H2SO4nH2O，因此濃硫酸吸水的過程是化學(xué)變化過程。吸水性是濃硫酸特有的化學(xué)性質(zhì)。濃硫酸不僅能吸收一般的游離態(tài)水(如空氣中的水)，而且還能吸收*些結(jié)晶水合物(如CuSO4 5H2O、Na2CO310H2O)中的水。鑒于硫酸的這個特性，H2SO4可用于枯燥很多的氣體，作為枯燥劑使用。 脫水性脫水性是指濃硫

13、酸脫去非游離態(tài)水分子或脫去有機物中氫氧元素的過程。就硫酸而言，脫水性是濃硫酸的性質(zhì)，而非稀硫酸的性質(zhì)，濃硫酸的脫水性很強。物質(zhì)被濃硫酸脫水的過程是化學(xué)變化的過程，反響時，濃硫酸按水分子中氫氧原子數(shù)的比(2:1)奪取被脫水物中的氫原子和氧原子或脫去非游離態(tài)的結(jié)晶水，如五水合硫酸銅(CuSO45H2O)。 炭化：可被濃硫酸脫水的物質(zhì)一般為含氫、氧元素的有機物，其中蔗糖、木屑、紙屑和棉花等物質(zhì)中的有機物，被脫水后生成了黑色的炭。C12H22O1112C + 11H2O 強氧化性與金屬反響，常溫下濃硫酸能使鐵、鋁等金屬鈍化。加熱時，濃硫酸可以與除金、鉑之外的所有金屬反響，生成高價金屬硫酸鹽，本身一般被

14、復(fù)原成SO2。 Cu + 2H2SO4(濃) CuSO4 + SO2+ 2H2O2Fe + 6H2SO4(濃)Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O在上述反響中，硫酸表現(xiàn)出了強氧化性和酸性。與非金屬反響，熱的濃硫酸可將碳、硫、磷等非金屬單質(zhì)氧化到其高價態(tài)的氧化物或含氧酸，本身被復(fù)原為SO2。在這類反響中，濃硫酸只表現(xiàn)出氧化性。 C + 2 H2SO4(濃) CO2 + 2SO2 + 2H2OS + 2 H2SO4(濃)3SO2 + 2H2O2P + 5H2SO4(濃)2H3PO4 + 5SO2 + 2H2O由于濃硫酸具有強氧化性，實驗室制取H2S、HBr、HI等復(fù)原性氣體不能選用濃硫酸

15、。 H2S + H2SO4(濃)S + SO2 + 2H2O2HBr + H2SO4(濃)Br2 + SO2 + 2H2O2HI + H2SO4(濃)I2 + SO2 + 2H2O難揮發(fā)性(高沸點)制氯化氫、硝酸(原理：由高沸點酸制取低沸點酸)如，用固體氯化鈉與濃硫酸反響制取氯化氫氣體： NaCl(s)+H2SO4 (濃)NaHSO4+HCl2NaCl(s)+ H2SO4(濃)Na2SO4+2HCl此外，利用濃鹽酸與濃硫酸也可以制得氯化氫氣體。利用濃硫酸的酸性還可以制化肥，如氮肥、磷肥： 2NH3+ H2SO4(NH4)2SO4Ca3(PO4)2+2H2SO42CaSO4+Ca(H2PO4)2

16、濃硫酸與亞硫酸鹽反響表達(dá)了濃硫酸的穩(wěn)定性： Na2SO3+H2SO4Na2SO4+H2O+SO2強酸性純硫酸具有很強的酸性，98%的硫酸與純硫酸的酸性根本上沒有差異，而溶解過量三氧化硫的發(fā)煙硫酸則是一種超酸體系，酸性強于純硫酸。 但是廣泛存在一種誤區(qū)稀硫酸的酸性強于濃硫酸，這種想法是錯誤的。稀硫酸第一步電離完全，產(chǎn)生大量的水合氫離子H3O+，但是濃硫酸和水一樣，自身自偶電離會產(chǎn)生一局部硫酸合氫離子H3SO4+，正是這一局部硫酸合質(zhì)子，就導(dǎo)致濃硫酸具有非常強的酸性，雖然少，但是酸性卻要比水合質(zhì)子強得多，所以濃硫酸的哈米特酸度函數(shù)高達(dá)-12.0(該值越小，酸性越強)。2H2SO4 = H3SO4+

17、 + HSO4-Kap(25C)= H3SO4+ HSO4- = 2.710-4在硫酸溶劑體系中，H3SO4+經(jīng)常起酸的作用，能質(zhì)子化很多物質(zhì)產(chǎn)生離子型化合物：NaCl+ H2SO4NaHSO4+HCl(不加熱也能很快反響)KNO3+ H2SO4K+ H3SO4+HNO3HNO3+ H2SO4NO2+H3O+2HSO4-CH3COOH+ H2SO4CH3C(OH)2+HSO4-HSO3F+ H2SO4H3SO4+SO3F- (氟磺酸的酸性比硫酸更強)上述生成HNO3的反響所產(chǎn)生的NO2+，有助于芳香烴的硝化反響3。(2)稀硫酸的化學(xué)性質(zhì) 可與多數(shù)金屬(比銅活潑)和絕大多數(shù)金屬氧化物反響，生成相

18、應(yīng)的硫酸鹽和水； 可與所含酸根離子對應(yīng)酸酸性比硫酸根離子弱的鹽反響，生成相應(yīng)的硫酸鹽和弱酸； 可與堿反響生成相應(yīng)的硫酸鹽和水； 可與氫前金屬在一定條件下反響，生成相應(yīng)的硫酸鹽和氫氣； 加熱條件下可催化蛋白質(zhì)、二糖和多糖的水解； 強電解質(zhì)，在水中發(fā)生電離H2SO4=2H+ + SO4 2-。1.2 硫酸的用途硫酸是根本化學(xué)工業(yè)中重要產(chǎn)品之一。它不僅作為許多化工產(chǎn)品的原料，而且還廣泛地應(yīng)用于其他國民經(jīng)濟(jì)部門，它的應(yīng)用圍日益擴大，需要數(shù)量日益增加。1.2.1 為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效勞在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，越來越多地采用硫酸來改進(jìn)高pH值的石灰質(zhì)土壤。過去20年來，尿素-硫酸肥料的產(chǎn)量大幅度提高并在美國西部諸州的土壤中

19、廣泛施用。將硫酸注入牛奶場湖泊，改變湖水pH值，可解決圈養(yǎng)牲畜過程產(chǎn)生的假設(shè)干空氣和水質(zhì)問題。將硫酸施入農(nóng)用土壤和水中，其主要作用是溶解鈣、鎂的碳酸鹽和碳酸氫鹽。這些鈣、鎂鹽然后取代可交換的鈉鹽，鈉鹽隨后用水浸洗除去。當(dāng)碳酸鹽和碳酸氫鹽被分解后，硫酸與更惰性的物質(zhì)反響，釋放出磷、鐵等植物養(yǎng)分。簡單地降低土壤的pH值可引起許多元素溶解度的變化，提高它們對植物的效力。在高pH值的石灰質(zhì)土壤上施用硫酸，可使植物更加強健，收成增加4。用于肥料的生產(chǎn)硫酸銨(俗稱硫銨或肥田粉)和過磷酸鈣(俗稱過磷酸石灰或普鈣)這兩種化肥的生產(chǎn)都要消耗大量的硫酸。以下是它們反響的方程式：2NH3+ H2SO4=(NH4)2

20、 SO4用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)得許多農(nóng)藥都要以硫酸為原料，如硫酸銅、硫酸鋅可作植物的殺菌劑，硫酸鉈可作殺鼠劑，硫酸亞鐵、硫酸銅可作除莠劑。最普通的殺蟲劑，如1059乳劑(45%)和1605乳劑(45%)的生產(chǎn)都需用硫酸5。1.2.2 為工業(yè)生產(chǎn)效勞在工業(yè)生產(chǎn)上，硫酸主要用于冶金工業(yè)和金屬加工工業(yè)，特別是有色金屬的生產(chǎn)過程需要使用硫酸。例如用電解法精煉銅、鋅、鎘、鎳時，電解液就需要使用硫酸。*些貴金屬的精煉，也需要硫酸來溶解夾雜的其他金屬。在鋼鐵工業(yè)中進(jìn)展冷軋、冷拔及沖壓加工之前，都必須用硫酸去除鋼鐵外表的氧化鐵。在軋制薄板、冷拔無縫鋼管和其他質(zhì)量要求較高的鋼材，都必須每軋一次用硫酸洗滌一次。另外，有縫鋼

21、管、薄鐵皮、鐵絲等在進(jìn)展鍍鋅之前，都要經(jīng)過用硫酸進(jìn)展的酸洗程序。在*些金屬機械加工過程中，例如鍍鎳、鍍鉻等金屬制件，也需用硫酸來洗凈外表的銹。在黑色冶金企業(yè)部門里，需要酸洗的鋼材一般約占鋼總產(chǎn)量的5%6%，而每噸鋼材的酸洗，約消費98%的硫酸30kg50kg。在石油工業(yè)汽油、潤滑油等石油產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，都需要濃硫酸精煉，以除去其中的含硫化合物和不飽和碳?xì)浠衔?。石油工業(yè)所使用的活性白土的制備，也需要消耗不少硫酸。 在其他許多部門的化工生產(chǎn)中都需要使用硫酸。例如，在濃縮硝酸中，以濃硫酸為脫水劑；氯堿工業(yè)中，以濃硫酸來枯燥氯氣、氯化氫氣等；無機鹽工業(yè)中，如冰晶石(Na3AlF6)、硼砂(Na2B

22、4O710H2O)、磷酸三鈉、磷酸氫二鈉、硫酸鉛、硫酸鋅、硫酸銅、硫酸亞鐵以及其他硫酸鹽的制備都要用硫酸。許多無機酸如磷酸、硼酸、鉻酸(H2CrO4，有時也指CrO3)、氫氟酸、氯磺酸(ClSO3H)；有機酸如草酸(COOH)2、醋酸等的制備，也常需要硫酸作原料。此外，煉焦化學(xué)工業(yè)(用硫酸和焦?fàn)t氣中的氨反響副產(chǎn)硫酸銨)、電鍍業(yè)、制革業(yè)、顏料工業(yè)、橡膠工業(yè)、造紙工業(yè)、油漆工業(yè)(有機溶劑的制備)、工業(yè)炸藥和鉛蓄電池制造業(yè)等，都要消耗相當(dāng)數(shù)量的硫酸。1.2.3 在人們?nèi)粘Ｉ钪械淖饔迷诨瘜W(xué)纖維的生產(chǎn)中，人民所熟悉的粘膠絲，它需要使用硫酸、硫酸鋅、硫酸鈉的混合液作為粘膠抽絲的凝固浴。此外，在尼龍、醋酸

23、纖維、聚丙烯腈纖維等化學(xué)纖維生產(chǎn)中，也使用相當(dāng)數(shù)量的硫酸。用于化學(xué)纖維以外的高分子化合物生產(chǎn)塑料等高分子化合物，在國民經(jīng)濟(jì)中越來越占有重要的地位。有機硅樹膠、硅油、丁苯橡膠及丁腈橡膠等的生產(chǎn)，也都要使用硫酸。在染料工業(yè)中，幾乎沒有一種染料(或其中間體)的制備不需使用硫酸。偶氮染料中間體的制備需要進(jìn)展磺化反響，苯胺染料中間體的制備需要進(jìn)展硝化反響，兩者都需使用大量濃硫酸或發(fā)煙硫酸。因此，有些染料廠就設(shè)有硫酸車間，以配合生產(chǎn)需要。日用品生產(chǎn)合成洗滌劑需要使用發(fā)煙硫酸和濃硫酸。塑料的增塑劑(如苯二甲酸酐和苯二甲酸酯)、賽璐珞制品所需的原料硝化棉，都需要用硫酸來制備。玻璃紙、羊皮紙的制造，也需要使用硫

24、酸。此外，紡織印染工業(yè)、搪瓷工業(yè)、小五金工業(yè)、肥皂工業(yè)、人造香料工業(yè)等生產(chǎn)部門，也都需要使用硫酸。用于制藥工業(yè)磺胺藥物的制備過程中的磺化反響，強力殺菌劑呋喃西林的制備過程中的硝化反響，都需用硫酸。此外，許多抗生素的制備，常用藥物如阿斯匹林、咖啡因、維生素B2、B12及維生素C、*些激素、異煙肼、紅汞、糖精等的制備，都需要使用大量硫酸。1.2.4 對穩(wěn)固國防方面所起的作用*些國家硫酸工業(yè)的開展，曾經(jīng)是和軍用炸藥的生產(chǎn)嚴(yán)密連結(jié)在一起的。無論軍用炸藥(發(fā)射藥、爆炸藥)或工業(yè)炸藥，大都是以硝基化合物或硝酸酯為其主要成分。主要的有硝化棉、三硝基甲苯(TNT)、硝化甘油、苦味酸等。雖然這些化合物的制備是依

25、靠硝酸，但同時必須使用濃硫酸或發(fā)煙硫酸。1.2.5 與原子能工業(yè)及火箭技術(shù)的關(guān)系原子反響堆用的核燃料的生產(chǎn)，反響堆用的鈦、鋁等合金材料的制備，以及用于制造火箭、超聲速噴氣飛機和人造衛(wèi)星的材料的鈦合金，都和硫酸有直接或間接的關(guān)系。從硼砂制備硼烷的過程需要使用硫酸。硼烷的衍生物是最重要的一種高能燃料。硼烷又用做制備硼氫化鈾用來別離鈾的一種原料。 由此可見，硫酸與尖端科學(xué)技術(shù)有著密切的關(guān)系。1.3 硫酸的危險性概述安康危害：對皮膚、粘膜等組織有強烈的刺激和腐蝕作用。硫酸蒸汽可引起結(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?/p>

26、后引起消化道燒傷以致潰瘍形成；嚴(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。硫酸的慢性危害會導(dǎo)致牙齒酸蝕癥、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：硫酸助燃，具強腐蝕性、強刺激性，可致人體灼傷。1.4 硫酸的儲存方法在工業(yè)上，硫酸應(yīng)儲存于陰涼、通風(fēng)的庫房。庫房溫度不超過35，相對濕度不超過85%，保持容器密封。應(yīng)與易燃物或可燃物、復(fù)原劑、堿類、堿金屬、食用化學(xué)品分開存放，切忌混儲。此外，儲區(qū)應(yīng)備有泄漏應(yīng)急處理設(shè)備和適宜的收容材料。1.5 硫

27、酸的運輸硫酸運輸中的考前須知有以下幾點：危險貨物編號：81007 UN編號：1830 包裝類別：O51 包裝方法：耐酸壇或瓷瓶外普通木箱或半花格木箱；磨砂口玻璃瓶或螺紋口玻璃瓶外普通木箱。 運輸考前須知：硫酸在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(jìn)展配裝。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、復(fù)原劑、堿類、堿金屬、食用化學(xué)品等混裝混運。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

28、民區(qū)和人口稠密區(qū)停留。1.6 硫酸的生產(chǎn)方法1.6.1 硫酸的一般制法(1) 實驗室硫酸制法可以用FeSO47H2O加強熱，用冰水混合物U型管冷凝即可，用NaOH吸收SO2，理論可得29.5%的H2SO4。 (2) 酸雨與硫酸酸雨能產(chǎn)生硫酸，酸雨中的二氧化硫與大氣中的氧氣反響，生成亞硫酸(H2SO3)，亞硫酸又與水反響，生成硫酸(H2SO4)，落到地面。 (3) 硫酸與碳酸氫銨反響硫酸與碳酸氫銨反響生成硫酸銨、二氧化碳和水，可以在冬天為蔬菜大棚補充二氧化碳。 (4) 其他硫酸制備工藝：氨酸法增濃低濃度二氧化硫氣體生產(chǎn)硫酸方法；采用就地再生的硫酸作為催化劑的一體化工藝；草酸生產(chǎn)中含硫酸廢液的回收

29、利用；從芳族化合物混酸硝化得到廢硫酸的純化與濃縮工藝；從氧化鈦生產(chǎn)過程中排出的廢硫酸溶液的再生方法；從稀硫酸中別離有機磷化合物和其它雜質(zhì)的方法；從制備2-羥基-4-甲硫基丁酸(MHA)工藝的含硫副產(chǎn)物中回收硫酸的方法；催化氧化回收含有機物廢硫酸的方法；電瓶用硫酸生產(chǎn)裝置；二氧化硫源向硫酸的液相轉(zhuǎn)化方法；沸騰爐焙燒硫磺制備硫酸的方法；沸騰爐摻燒硫磺生產(chǎn)裝置中稀酸的回收利用；高濃度二氧化硫氣體三轉(zhuǎn)三吸硫酸生產(chǎn)方法；高溫濃硫酸液下泵耐磨軸套；高效陽極保護(hù)管殼式濃硫酸冷卻器；節(jié)能精煉硫酸爐裝置；精苯再生酸燃燒制取硫酸的方法；利用廢硫酸再生液的方法和裝置；利用含硫化氫的酸性氣體與硫磺聯(lián)合制取高濃度硫酸；

30、利用含硫化氫的酸性氣體制取高濃度硫酸。1.6.2 硫酸的工業(yè)制法在工業(yè)生產(chǎn)中，都采用二氧化硫催化氧化制硫酸6。最古老的方法是用綠礬(FeSO47H2O)為原料，放在蒸餾釜中鍛燒而制得硫酸。在煅燒過程中，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。2(FeSO47H2O)Fe2O3+SO2+SO3+14H2O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，這一反響在通常情況下很難進(jìn)展。后來才發(fā)現(xiàn)，借助于催化劑的作用，可以使二氧化硫氧化成三氧化硫，然后用水吸收，

31、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。(1) 硝化法制造硫酸硝化法(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成硫酸。其中鉛室法在1746年開場采用，反響是在氣相中進(jìn)展的。由于這個方法所需設(shè)備龐大，用鉛很多，檢修麻煩，腐蝕設(shè)備，反響緩慢，成品且為稀硫酸，所以，這個方法后來逐漸地被淘汰。在鉛室法的根底上開展起來的塔式法，開場于本世紀(jì)初期。1907年在奧地利建成了世界上第一個塔式法制硫酸的工廠，其制造過程同樣是使氮的氧化物起氧的傳遞作用，從而氧化二氧化硫，再用水吸收三氧化硫而制成硫酸，不同的是該過程在液相中進(jìn)展，生產(chǎn)本錢及產(chǎn)品質(zhì)量都大大優(yōu)于鉛室法。塔式法制

32、出的硫酸濃度可達(dá)76%左右，目前，我國仍有少數(shù)工廠用塔式法生產(chǎn)硫酸。目前我國硫酸生產(chǎn)采用接觸法占絕大局部，塔式法已很少，但是硝化法還具有它一定的優(yōu)點。雖然它產(chǎn)酸的濃度為76左右，該濃度的酸適合制造過磷酸鈣，另外此種生產(chǎn)方法設(shè)備簡單，建廠快，硫的利用率比擬高，可以用雜質(zhì)比擬高的原料，其缺點是必須消耗硝酸。(2) 接觸法制造硫酸接觸法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)。接觸法制硫酸的生產(chǎn)過程中，二氧化硫在固體觸媒外表與氧反響，結(jié)合成三氧化

33、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擬復(fù)雜。目前可作為制造硫酸原料的含硫資源除硫磺外，主要有：硫鐵礦、硫精砂(尾砂)、有色金屬冶煉氣、焦?fàn)t氣、天然氣。石油氣中的硫化氫也可作為制取二氧化硫氣體的原料。將二氧化硫與氧化合成為三氧化硫的反響式是：2SO2O2 = 2SO3Q，這個反響在常溫下沒有觸媒存在時，實際上是不能進(jìn)展的。為了使這一反響加快，必須提高溫度并且采用觸媒催化(也叫觸媒氧化)。這便是接觸法制造硫酸名稱的由來。1.7 二氧化硫催化氧化的反響機理二氧化硫的氧化反響屬氣-固相催化氧化反響，當(dāng)無催化劑時，反響活化能

34、是209 kJ/mol，反響不易進(jìn)展；在釩催化劑上反響時，反響活化能降至9296 kJ/mol。催化氧化機理由四個步驟構(gòu)成9。一是釩催化劑上存在著活性中心，氧分子吸附在它上面后，使二氧化硫部鍵遭到破壞甚至斷裂，使氧分子變?yōu)榛顫姷难踉?，它比氧分子更易與SO2反響。二是SO2吸附在釩催化劑的活性中心，SO2中的S原子受活性中心的影響被極化。因此很容易與原子氧結(jié)合在一起，在催化劑外表形成絡(luò)合狀態(tài)的中間物種。三是這一絡(luò)合狀態(tài)的中間物種，性質(zhì)相當(dāng)不穩(wěn)定，經(jīng)過部的電子重排，生成了性質(zhì)相對穩(wěn)定的吸附態(tài)物種。催化劑SO2O催化劑SO3絡(luò)合狀態(tài)中間物種吸附態(tài)物種四是吸附態(tài)物種在催化劑外表解吸而進(jìn)入氣相。經(jīng)研究

35、，在上述四個步驟中，第一步驟進(jìn)展得最慢(即氧分子均裂變成氧原子)，整個反響的速度受這個步驟控制，故將它稱為SO2氧化為SO3的控制階段(或稱為控制步驟)。以上我們討論了在催化劑上發(fā)生的反響(稱為外表反響)，實際上影響SO2氧化成SO3的反響速度還有另一些因素。例如氣流中的氧分子和SO2分子擴散到催化劑外外表的速度，催化劑外外表上的氧分子和SO2分子進(jìn)入催化劑外表(催化劑微孔中)的速度，SO3從催化劑外表擴散到外外表，以及SO3從催化劑外外表擴散到氣流的速度，包括外表反響在，其中最慢者將成為整個化學(xué)反響的控制步驟，在工業(yè)生產(chǎn)中，應(yīng)盡量排除或減弱擴散阻力，讓外表反響成為控制步驟，此時采用高效催化劑

36、就會對生產(chǎn)產(chǎn)生巨大的推動作用。1.8 我國硫酸工業(yè)技術(shù)概況我國硫酸工業(yè)的高速開展，不僅表現(xiàn)在產(chǎn)量的增加和品種數(shù)的增多，同時還表現(xiàn)與生產(chǎn)技術(shù)的改革提高上。焙燒技術(shù)：1956年開發(fā)硫鐵礦的沸騰焙燒以來，目前凡用硫鐵礦制酸裝置，已全部使用沸騰焙燒爐10。既可燒富礦，又可燒貧礦。既可進(jìn)展氧化焙燒，又可進(jìn)展磁性焙燒、硫酸化焙燒，對燃燒廢渣進(jìn)展綜合利用。工藝流程：20世紀(jì)60年代初期，德國BASF公司創(chuàng)造了兩轉(zhuǎn)兩吸技術(shù)。我國于1966年在硫酸廠首次成功的應(yīng)用了3+1式兩次轉(zhuǎn)化技術(shù)，使最終轉(zhuǎn)化率從97%提升到99.5%。1991年我國又成功設(shè)計了3+2式兩次轉(zhuǎn)化技術(shù)，轉(zhuǎn)化率到達(dá)99.8%。20世紀(jì)80年代初

37、期，聯(lián)科學(xué)院西伯利亞分院研究成功了SO2非穩(wěn)態(tài)氧化法，已經(jīng)獲得廣泛應(yīng)用。熱能回收：根本上做到由大型硫酸廠高溫位能利用發(fā)電，過渡到中、低溫?zé)崮芡瑫r利用。其它如沸騰轉(zhuǎn)化、大型化工廠的設(shè)計、投產(chǎn)、新型催化劑、塔器、防腐材料的研制使用，都給我國硫酸工業(yè)帶來新氣象。第2章 工藝說明2.1 概述2.1.1 產(chǎn)品規(guī)模和規(guī)格 年操作日 300天/年 24小時/天 生產(chǎn)方式 連續(xù)生產(chǎn) 生產(chǎn)能力 二氧化硫 轉(zhuǎn)化率98% 產(chǎn)品規(guī)格 二氧化硫 轉(zhuǎn)化率98%2.2 裝置設(shè)計說明2.2.1 工藝原理二氧化硫轉(zhuǎn)化通常是在不高于0.5MPa壓力下進(jìn)展，而且SO2、SO3濃度又較低，體系可視為理想氣體。二氧化硫氧化反響是一個可

38、逆放熱反響：2-1 2-22.2.2 工藝流程說明現(xiàn)運用接觸法兩轉(zhuǎn)兩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。這里主要介紹一下轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。轉(zhuǎn)化系統(tǒng)為兩轉(zhuǎn)兩吸四段反響裝置，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，因此采用多段反響器，通過一段反響器后物料的溫度升高，經(jīng)冷卻后通入下一段反響器繼續(xù)反響，使整個反響的操作曲線在最適溫度曲線附近，既保證了反響的速度，又可以到達(dá)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，又可以利用反響產(chǎn)生的熱量來預(yù)熱原料氣，節(jié)約能源，

39、一舉兩得。轉(zhuǎn)化系統(tǒng)包括一個四段反響器和四個換熱器。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(jìn)入反響器，第一、第二、第三、第四段反響床層出來的氣體分別經(jīng)過第二、第三、第四、第一換熱器進(jìn)展冷卻，再通入吸收塔。在外部換熱式轉(zhuǎn)化流程中，反響過程與換熱過程是分開的。氣體在床層中進(jìn)展絕熱反響，溫度升高到一定程度后，離開催化床進(jìn)展降溫，然后再進(jìn)入下一段床層進(jìn)展絕熱反響。酶進(jìn)展這樣一次絕熱反響稱為一段。為了到達(dá)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SO3后就排放。這

40、種流程比擬簡單，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)開場時，著眼于充分利用硫的資源和減少SO2排放量，保護(hù)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。2.2.3 主要設(shè)備選型說明考慮到轉(zhuǎn)化器設(shè)計應(yīng)讓二氧化硫盡可能在最優(yōu)化溫度條件下反響，最大限度的利用二氧化硫反響放出的熱量，設(shè)備阻力既要小，又能使氣體分布均勻。

41、故考慮使用外部換熱型轉(zhuǎn)化器。換熱器考慮到氣體有一定腐蝕性，應(yīng)選用列管式換熱器。風(fēng)機選用羅茨風(fēng)機。2.2.4 化工原材料規(guī)格及用量 進(jìn)入轉(zhuǎn)化器氣體組成：SO2占8%，O2占10%，N2占82%2.2.4.2 本設(shè)計采用的催化劑型號是S109-1，起燃溫度為360，使用溫度為400-5802。第3章 轉(zhuǎn)化工序物料衡算3.1 轉(zhuǎn)化工序SO2轉(zhuǎn)化計算依據(jù)：轉(zhuǎn)化反響溫升值的計算二氧化硫氧化成SO3是放熱的，在時反響熱為96162，它的數(shù)值是隨著溫度而變化的，在溫度400700之間時，反響熱量可用下式計算： (3-1)式中：T絕對溫度(K)。放出的反響熱，使轉(zhuǎn)化氣體溫度升高，反響熱的大小與氣體中的SO2含

42、量有關(guān)。由于反響放熱，氣體經(jīng)每層觸媒后溫度升高，一般用下式計算：(3-2)式中：t氣體出觸媒層溫度/()；氣體進(jìn)觸媒層的溫度/()； *氣體出觸媒層時的轉(zhuǎn)化率/(%)；氣體進(jìn)觸媒層的轉(zhuǎn)化率/(%)；絕熱溫升系數(shù)由開場時氣體組成而決定的系數(shù)，相當(dāng)于轉(zhuǎn)化率從0增加到100%時的氣體溫度升高的度數(shù)。其值為：(3-3)式中：SO2的初始濃度/(%)；CP氣體混合物在500與=0.5時的平均熱熔/(kJ/(molK)。氣體的摩爾熱容量可按下式求出：(3-4)(3-5)(3-6)(3-7)在絕熱情況下轉(zhuǎn)化率從0變到1時氣體溫度增加至最高時的值，如表所示3。表3-1 二氧化硫濃度與值的關(guān)系SO2濃度/(%)

43、SO2濃度/(%)SO2濃度/(%)259617310278388720011303411782261232851459256135063.2 轉(zhuǎn)化反引發(fā)平衡轉(zhuǎn)化率、轉(zhuǎn)化率的計算3.2.1 溫度與平衡轉(zhuǎn)化率的關(guān)系在400700時， 3-8式中：KP平衡常數(shù) 溫度/(K)平衡轉(zhuǎn)化率 3-9式中：=8%進(jìn)轉(zhuǎn)化器的爐氣中的SO2的濃度(%) b=10%進(jìn)轉(zhuǎn)化器的爐氣中的O2的濃度(%) P=0.11MPa系統(tǒng)總壓力KPa，取反響溫度T由公式計算Kp，*T依此計算得平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系列表：表3-2 平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系()400420440460480500520540560580*T()99.

44、3298.8898.2197.2295.8193.8891.3188.0384.0079.243.2.2 最適宜溫度與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系 3-10取不同值，計算。計算得最適宜溫度與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系列表4：表3-3 最適宜溫度與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系*T()99.3298.8898.2197.2295.8193.8891.3188.0384.0079.24()363.54382.28401.01419.73438.44457.12475.79494.44513.07531.673.2.3 確定操作線進(jìn)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(zhuǎn)化器一段進(jìn)口溫度360氣體經(jīng)每

45、層觸媒后溫度升高，計算式是1：3-11表3-4 二氧化硫的濃度與值的關(guān)系SO2濃度(%)SO2濃度(%)SO2濃度(%)25961731027838872001130341178226123285145925613506由上表查得，濃度為8%的SO2對應(yīng)的值為226。操作線溫度確實定：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(jìn)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1/226?？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、第三段反響器的冷

46、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正確溫度曲線之間，由此估算得到四段反響器的操作曲線5。3.2.4 各段進(jìn)口溫度及轉(zhuǎn)化率以下是一次轉(zhuǎn)化分段轉(zhuǎn)化率和溫度的數(shù)據(jù)表表3-5 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(jìn)口溫度()360480450420由圖2以及表4的數(shù)據(jù)可得：轉(zhuǎn)化器第一段操作線方程：第二段操作線方程：第三段操作線方

47、程；第四段操作線方程；圖3-1 四段反響過程的*-T關(guān)系圖3.4 物料恒算3.4.1 進(jìn)一段氣體量及成分本設(shè)計為年產(chǎn)8萬噸硫酸廠轉(zhuǎn)化工段設(shè)計(以每小時計算)，由氣體量= =115.94kmol可得實際進(jìn)氣總量為：115.940.08=1449.2kmol為方便計算，本設(shè)計假設(shè)進(jìn)氣總量為1000kmol，故在最后的計算結(jié)果上需乘于系數(shù) =1.44923.4.2 進(jìn)轉(zhuǎn)化器一段氣體量及成分以1000kmol的進(jìn)氣總量為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展計算，SO2占8%，O2占10%，N2占82%則氧氣含量為：二氧化硫含量為：氮氣含量為：3.4.3 出一段氣體量及成分二氧化硫含量為：三氧化硫含量為：氧氣含量為：氮氣含量為：3

48、.4.4 出二段氣體量及成分二氧化硫含量為：三氧化硫含量為：氧氣含量為：氮氣含量為：3.4.5 出三段氣體量及成分二氧化硫含量為：三氧化硫含量為：氧氣含量為：氮氣含量為：3.4.6 出四段氣體量及成分考慮計算簡便和實際影響不大，轉(zhuǎn)化氣體經(jīng)第一吸收塔，只將全部吸收掉，SO2、含量不改變(實際有少量變化的)，故二氧化硫含量為：三氧化硫含量為：氧氣含量為：氮氣含量為：由以上計算匯總轉(zhuǎn)化器物料衡算結(jié)果于表表3-6 轉(zhuǎn)化器物料衡算結(jié)果進(jìn)一段()()()()SO2115.97420.62597.28O2144.9 4637.873246.510N21188.533276.726621.4821449.34

49、5335.1732465.1100出一段(進(jìn)二段)SO221.0331346.1471.131.50SO394.9147593.132126.0676.77O297.4763119.232183.356.95N21188.533276.726621.484.781401.945335.231402.2100出二段(進(jìn)三段)SO210.64681.1238.40.76SO3105.284142355.97.53O291.62931.72052.26.56N21188.533276.726621.485.14 1395.945303.631267.9100出三段(進(jìn)四段)SO25.65361.37

50、126.50.41SO3110.388242470.77.91O289.772873.072011.136.44N21188.533276.726621.485.241394.1945335.1431229.73100出四段SO22.5616457.40.18SO3113.49070.72539.88.14O288.232823.71976.66.34N21188.533276726621.485.341392.3344825.431195.21003.5 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3-123-133-143-153.5.1 轉(zhuǎn)化一段反響熱量和出口溫度進(jìn)轉(zhuǎn)化器第一段氣體帶

51、入熱量(以每小時氣量計算)。進(jìn)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6：O2的平均摩爾熱容： N2的平均摩爾熱容： 故進(jìn)一段氣體每升高1所需熱量為： SO2所需熱量：O2所需熱量：N2所需熱量：所需總熱量：帶入熱量=出轉(zhuǎn)化器第一段氣體溫度545。所以可得各組分氣體的平均摩爾熱容：SO2的平均摩爾熱容：SO3的平均摩爾熱容： O2的平均摩爾熱容： N2的平均摩爾熱容： 故出一段氣體每升高1所需熱量為：SO2所需熱量：SO3所需熱量：O2所需熱量：N2所需熱量：所需總熱量：(3) 反響熱摩爾反響熱總反響熱一段出口溫度(4) 一段出口氣體帶出熱量3.5.2

52、 轉(zhuǎn)化二段反響熱量和出口溫度(1) 進(jìn)轉(zhuǎn)化器第二段氣體帶入熱量(以每小時氣量計算)進(jìn)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：SO3的平均摩爾熱容：O2的平均摩爾熱容： N2的平均摩爾熱容： 故進(jìn)二段氣體每升高1所需熱量為： SO2所需熱量：SO3所需熱量：O2所需熱量：N2所需熱量：所需總熱量：帶入熱量=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5：SO2的平均摩爾熱容：SO3的平均摩爾熱容： O2的平均摩爾熱容： N2的平均摩爾熱容： 故出二段氣體每升高1所需熱量為：SO2所需熱量：SO3所需熱量：O2所需熱量；N2所需熱量：所需總熱

53、量：(3) 反響熱摩爾反響熱總反響熱二段出口溫度(4) 二段出口氣體帶出熱量3.5.3 轉(zhuǎn)化三段反響熱量和出口溫度(1) 進(jìn)轉(zhuǎn)化器第三段氣體帶入熱量(以每小時氣量計算)進(jìn)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：SO3的平均摩爾熱容：O2的平均摩爾熱容： N2的平均摩爾熱容： 故進(jìn)三段氣體每升高1所需熱量為： SO2所需熱量：SO3所需熱量：O2所需熱量：N2所需熱量：所需總熱量：帶入熱量=(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：SO3的平均摩爾熱容： O2的平均摩爾熱容： N2的平均摩爾熱容： 故出三段氣體

54、每升高1所需熱量為：SO2所需熱量：SO3所需熱量：O2所需熱量：N2所需熱量：所需總熱量：(3) 反響熱摩爾反響熱總反響熱三段出口溫度(4) 三段出口氣體帶出熱量3.5.4 轉(zhuǎn)化四段反響熱量和出口溫度(1) 進(jìn)轉(zhuǎn)化器第四段氣體帶入熱量(以每小時氣量計算)進(jìn)四段觸媒層氣體溫度為420，所以平均摩爾熱容：SO2的平均摩爾熱容：SO3的平均摩爾熱容： O2的平均摩爾熱容： N2的平均摩爾熱容： 故進(jìn)四段氣體每升高1所需熱量為： SO2所需熱量：SO3所需熱量：O2所需熱量：N2所需熱量：所需總熱量：帶入熱量=(2) 出轉(zhuǎn)化器第四段氣體溫度426，所以平均摩爾熱容：SO2的平均摩爾熱容：SO3的平均

55、摩爾熱容： O2的平均摩爾熱容： N2的平均摩爾熱容： 故出四段氣體每升高1所需熱量為：SO2所需熱量：SO3所需熱量：O2所需熱量：N2所需熱量：所需總熱量：(3) 反響熱摩爾反響熱總反響熱四段出口溫度(4) 四段出口氣體帶出熱量表3-7 轉(zhuǎn)化器熱量衡算結(jié)果段數(shù)氣體進(jìn)口反響熱量/()氣體出口溫度/()熱量/()溫度/()熱量/()一段36016216011946397654525679987二段48022070067102231350023092380三段4502060856651097646021119542四段420191671973077284261947492578061841113

56、0499389366834第4章 換熱器溫度，傳熱面積的計算4.1 第一換熱器由實驗生產(chǎn)經(jīng)歷知，氣體換熱時的熱損失量表現(xiàn)為溫度下降3到6攝氏度，為了計算方便和實用，現(xiàn)設(shè)SO2氣體下降4 QUOTE ，SO3氣體也下降4.SO3氣體出第一段觸媒層的溫度為545，所帶熱量Q=25679987 kJhSO3氣體在換熱器進(jìn)口處溫度為543，所帶熱量Q=25585749 kJh熱損失Q=94238kJhSO3氣體在換熱器出口處溫度為482，所帶熱量Q=22162026 kJhSO3氣體在到達(dá)第二段觸媒層的溫度為480，所帶熱量Q=22070067 kJh熱損失Q=91958kJh換熱器交換熱量Q=255

57、8574922162026=3423723 kJhSO2氣體(一次氣)在換熱器出口：364，Q=16396189 kJhSO2氣體在第一段觸媒層：360，Q=16216011 kJh熱損失 Q=180178kJh三處熱損失和Q=1801789195894238366374 kJh預(yù)計SO2氣體(二次)在換熱器進(jìn)口溫度為300左右，則：SO2： QUOTE 115445060kJ/O2：144304320kJ/N2： QUOTE 11882934452kJ/： QUOTE 432034452506043832kJ/所以SO2氣體在換熱器進(jìn)口處的溫度為：t(163961893423723)4383

58、2296SO3： 543482SO2 ：364296t(179186)2183換熱器的傳熱系數(shù)，在實際生產(chǎn)中一般為8.14至18.0W(m2K) QUOTE 之間(少數(shù)有在25.0左右)，新型換熱器在上限，舊型換熱器在下限，現(xiàn)取K=10.47計算，則換熱面積：FQ/(Kt)(34237231000)(10.473600183)543m熱氣體進(jìn)口溫度：543出口溫度：482，冷氣體進(jìn)口溫度：364出口溫度：296。熱流量：6kg/s，換熱器由25mm2.5mm的管組成，氣體的平均比熱：0.725KJ/kg。4.2 第二換熱器降溫(即熱損失引起的溫度降低)：SO2氣體4，SO3氣體4SO3氣體在二

59、段觸媒層出口：500，Q=23092380 kJhSO3氣體在換熱器進(jìn)口：498，Q=23000010 kJh熱損失Q=92369 kJhSO3氣體在換熱器出口：452，Q=20700159 kJhSO3氣體到達(dá)第三段觸媒層：450，Q=20608566kJh熱損失Q=91593 kJh交換熱量 Q23000010207002002299810kJhSO2氣體在換熱器出口：424，Q=19349742kJhSO2氣體在到達(dá)第四段觸媒層：420，Q=19167197 kJh 熱損失Q=182545 kJh三處熱損失 Q9236991593182545366507kJh預(yù)計SO2氣體在換熱器進(jìn)口溫

60、度為350左右，則：SO2：5.6545.09254.8kJ/O2：89.77312790kJ/N2：1188.53035655kJ/：35655254.8279038700kJ/所以SO2氣體在換熱器進(jìn)口處的溫度為：t(193497422299810)38700355SO3：498452SO2 ：424355t(7497)285取K =10.47W(m2K)，則：FQ/(Kt)(22998101000)(10.47853600)718m熱氣體進(jìn)口溫度：498出口溫度：452，冷氣體進(jìn)口溫度：355出口溫度：424，熱流量：9kg/s，換熱器由25mm2.5mm的管組成。4.3 第三換熱器降溫