畢業(yè)設(shè)計(jì)---年產(chǎn)11萬(wàn)噸硫酸車間凈化工段工藝設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　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(guò)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。本設(shè)計(jì)采用二塔二電流程，以年產(chǎn)11萬(wàn)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

2、此繪制物料平衡表和熱量平衡表。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。</p><p>　　關(guān)鍵詞：硫酸；二塔二電；物料衡算；熱量衡算；工藝設(shè)計(jì)</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Sulfuric acid production process is mainly composed of five p

3、arts, including the preparation of sulfur dioxide gas, the furnace gas purification , the transformation of sulfur dioxide gas, the absorption of sulfur trioxide gas and the treatment of exhaust gas processes. The design

4、 mainly describes about the process of sulfuric acid production with the annual production capacity of 110,000 tons, including the flow process design, the calculation and selection of the main equipment, the layout of &

5、lt;/p><p>　　Key words：Sulfuric acid;two towers and two Electric precipitators; mass balance;heat balance</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 文獻(xiàn)綜述1</p><p>　　1

6、.1硫酸的性質(zhì)1</p><p>　　1.1.1硫酸的物理性質(zhì)1</p><p>　　1.1.2硫酸的化學(xué)性質(zhì)1</p><p>　　1.2硫酸的生產(chǎn)方法2</p><p>　　1.2.1硝化法制造硫酸3</p><p>　　1.2.2接觸法制造硫酸3</p><p>　　1.3硫酸

7、的安全生產(chǎn)4</p><p>　　1.3.1硫酸工業(yè)中催化劑的重要作用4</p><p>　　1.3.2硫酸生產(chǎn)中可能存在的危害5</p><p>　　1.3.3我國(guó)硫酸工業(yè)技術(shù)概況6</p><p>　　1.3.4環(huán)境保護(hù)與治理建議7</p><p>　　1.3.5安全防護(hù)措施及防護(hù)用具8</p&g

8、t;<p>　　1.4硫酸生產(chǎn)工藝流程流程敘述8</p><p>　　1.4.1SO2氣體的制取8</p><p>　　1.4.2爐氣的凈化9</p><p>　　1.4.3SO3氣體的吸收10</p><p>　　1.4.4尾氣的處理10</p><p>　　第二章 酸洗凈化工段計(jì)算依據(jù)13

9、</p><p>　　2.1凈化流程13</p><p>　　2.2設(shè)計(jì)能力13</p><p>　　2.3課題條件13</p><p>　　2.4工藝指標(biāo)及條件13</p><p>　　2.5凈化工段各設(shè)備除霧比率的分配14</p><p>　　2.6各塔循環(huán)酸濃度14</p

10、><p>　　2.7氣象條件14</p><p>　　第三章 物料平衡計(jì)算15</p><p>　　3.1凈化工段總平衡15</p><p>　　3.1.1硫平衡15</p><p>　　3.1.2水平衡16</p><p>　　3.1.3冷卻塔出口爐氣溫度的計(jì)算16</p>

11、<p>　　3.2冷卻塔循環(huán)系統(tǒng)物料平衡17</p><p>　　3.2.1出冷卻塔酸的組成18</p><p>　　3.2.2混合后酸的組成:18</p><p>　　3.3洗滌塔循環(huán)系統(tǒng)物料平衡19</p><p>　　3.3.1出洗滌塔酸的組成19</p><p>　　3.3.2出洗滌塔的

12、酸混合后的組成20</p><p>　　3.4凈化工段物料流程圖20</p><p>　　第四章 熱量平衡計(jì)算22</p><p>　　4.1冷卻塔熱量橫算22</p><p>　　4.1.1爐氣帶入的熱量22</p><p>　　4.1.2三氧化硫冷凝器22</p><p>　　4

13、.1.3反應(yīng)熱22</p><p>　　4.1.4稀釋熱23</p><p>　　4.1.5冷卻塔內(nèi)水蒸發(fā)吸收熱23</p><p>　　4.1.6爐氣帶出的熱量23</p><p>　　4.1.7傳遞給循環(huán)酸的熱量及出塔酸溫24</p><p>　　4.1.8酸冷卻器和冷卻水用量24</p>

14、<p>　　4.2洗滌塔熱量衡算26</p><p>　　4.2.1爐氣進(jìn)洗滌塔帶入熱26</p><p>　　4.2.2冷凝熱和稀釋熱27</p><p>　　4.2.3爐氣帶出熱量27</p><p>　　4.2.4傳遞給循環(huán)酸的熱量及出塔酸溫28</p><p>　　4.2.5酸冷卻器和冷卻

15、水用量28</p><p>　　第五章 設(shè)備計(jì)算31</p><p>　　5.1酸冷卻器31</p><p><b>　　5.2冷卻塔31</b></p><p>　　5.2.1冷卻塔所需的容積及空速31</p><p>　　5.2.2塔中噴頭數(shù)量32</p><p

16、><b>　　5.3洗滌塔33</b></p><p>　　5.3.1表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的計(jì)算33</p><p>　　5.3.2洗滌塔填料面積的計(jì)算35</p><p>　　5.4電除霧器36</p><p><b>　　設(shè)計(jì)小結(jié)37</b></p><p>&l

17、t;b>　　參考文獻(xiàn)41</b></p><p><b>　　致謝42</b></p><p><b>　　第一章 文獻(xiàn)綜述</b></p><p><b>　　前言</b></p><p>　　硫酸工業(yè)是一項(xiàng)比較古老的工業(yè)，我國(guó)很早就有人用蒸餾綠礬制硫酸

18、。隨著時(shí)代的發(fā)展，特別是近代工業(yè)的飛速發(fā)展，硫酸制造工業(yè)日益顯示了它的重要性。無(wú)論是在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各工業(yè)部門(mén)，還是發(fā)展也非?？?，無(wú)論是從制取原料，還是從工藝流程都有質(zhì)的飛躍。以前制取原料單一，工藝流程簡(jiǎn)單，現(xiàn)代制取原料廣泛，工藝流程合理，大大提高硫的利用率。引進(jìn)現(xiàn)代技術(shù)進(jìn)行廢熱回收，大大節(jié)約了能源消耗。通過(guò)對(duì)工業(yè)廢水的處理，不僅凈化環(huán)境，而且使得貴重金屬得到回收利用。</p><p>　　我國(guó)硫酸工業(yè)也在高速發(fā)展，不

19、僅產(chǎn)量的增加和品種數(shù)的增多，同時(shí)還表現(xiàn)在生產(chǎn)技術(shù)的效率提高了。</p><p>　　在原料品種上，塊礦和尾礦或浮選硫鐵礦同時(shí)使用，高品位礦和地品味礦同時(shí)使用。冶煉煙氣制酸在生產(chǎn)中也占有相當(dāng)比重，硫磺制酸比重也有所增加。</p><p>　　工藝流程由過(guò)去水洗流程，一轉(zhuǎn)一吸流程，逐步過(guò)渡到酸洗精華，二轉(zhuǎn)二吸，并使用多種高效率凈化設(shè)備。</p><p>　　熱酸回收基本

20、上做到了由大型硫酸廠高溫位能利用發(fā)電過(guò)渡到中低溫?zé)崮芡瑫r(shí)使用。</p><p>　　展望未來(lái)，我國(guó)硫酸工業(yè)前途廣闊，今后發(fā)展，不僅產(chǎn)量迅速增長(zhǎng)，而且在生產(chǎn)技術(shù)上也會(huì)出現(xiàn)具有中國(guó)特色的裝置路線。</p><p><b>　　1.1硫酸的性質(zhì)</b></p><p>　　硫酸，分子式為H2SO4。是一種無(wú)色無(wú)味油狀液體，是一種高沸點(diǎn)難揮發(fā)的強(qiáng)酸，易

21、溶于水，能以任意比與水混溶。硫酸是基礎(chǔ)化學(xué)工業(yè)中重要的產(chǎn)品之一。硫酸的性質(zhì)決定了它用途的廣泛性，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，以及鋼鐵、醫(yī)藥和化學(xué)工業(yè)[1]。所以硫酸號(hào)稱“工業(yè)之母”是名副其實(shí)的。</p><p>　　1.1.1硫酸的物理性質(zhì)</p><p>　　純硫酸是一種無(wú)色無(wú)味油狀液體。常用的濃硫酸中H2SO4的質(zhì)量

22、分?jǐn)?shù)為98.3％，其物質(zhì)的量濃度為18.4mol·L-1。硫酸是一種高沸點(diǎn)難揮發(fā)的強(qiáng)酸，易溶于水，能以任意比與水混溶。濃硫酸溶解時(shí)放出大量的熱，因此濃硫酸稀釋時(shí)應(yīng)該“酸入水，沿器壁，慢慢倒，不斷攪”。若將濃硫酸中繼續(xù)通入三氧化硫,則會(huì)產(chǎn)生“發(fā)煙”現(xiàn)象,這樣含有SO3的硫酸稱為“發(fā)煙硫酸”。100%的硫酸熔沸點(diǎn)為熔點(diǎn)10℃，沸點(diǎn)290℃。但是100%的硫酸并不是最穩(wěn)定的，沸騰時(shí)會(huì)分解一部分，變?yōu)?8.3%的濃硫酸，成為338℃（

23、硫酸水溶液的）恒沸物。加熱濃縮硫酸也只能最高達(dá)到98.3%的濃度。98.3%硫酸的熔沸為熔點(diǎn)10℃，沸點(diǎn)338℃。</p><p>　　1.1.2硫酸的化學(xué)性質(zhì)</p><p>　　濃硫酸有三大特性，分別為吸水性，脫水性和強(qiáng)氧化性[2]。</p><p><b>　?。ㄒ唬┪?lt;/b></p><p>　　濃硫酸的吸水

24、作用，指的是濃硫酸分子跟水分子強(qiáng)烈結(jié)合，生成一系列穩(wěn)定的水合物，并放出大量的熱：</p><p>　　H2SO4+nH2O = H2SO4·nH2O</p><p>　　故濃硫酸吸水的過(guò)程是化學(xué)變化過(guò)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），而且還能吸收某些結(jié)晶水合物（如CuSO4·5H2O、Na2CO3·10H2O）中

25、的水。鑒于硫酸的這個(gè)特性，H2SO4可用于干燥很多的氣體，作為干燥劑使用。</p><p><b>　?。ǘ┟撍?lt;/b></p><p>　　脫水性是濃硫酸的化學(xué)特性，物質(zhì)被濃硫酸脫水的過(guò)程是化學(xué)變化的過(guò)程，反應(yīng)時(shí)，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。可被濃硫酸脫水的物質(zhì)一般為含氫、氧元素的有機(jī)物，其中蔗糖、木屑、紙屑和棉花等物

26、質(zhì)中的有機(jī)物，被脫水后生成了黑色的炭（碳化）。</p><p>　　如C12H22O1112C+1H2O</p><p><b>　?。ㄈ?qiáng)氧化性</b></p><p><b>　　（1）跟金屬反應(yīng)</b></p><p>　　①常溫下，濃硫酸能使鐵、鋁等金屬鈍化。</p><

27、;p>　　②加熱時(shí)，濃硫酸可以與除金、鉑之外的所有金屬反應(yīng)，生成高價(jià)金屬硫酸鹽，本身一般被還原成SO2，在這些反應(yīng)中，硫酸表現(xiàn)出了強(qiáng)氧化性和酸性。</p><p>　　Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O</p><p>　　2Fe+6H2SO4(濃)=Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O</p><p><b>　　（2）跟非

28、金屬反應(yīng)</b></p><p>　　熱的濃硫酸可將碳、硫、磷等非金屬單質(zhì)氧化到其高價(jià)態(tài)的氧化物或含氧酸，本身被還原為SO2。在這類反應(yīng)中，濃硫酸只表現(xiàn)出氧化性。</p><p>　　C+2H2SO4(濃)CO2↑+2SO2↑+2H2O</p><p>　　S+2H2SO4(濃)=3SO2↑+2H2O</p><p>　　2P+5

29、H2SO4(濃)=2H3PO4 + 5SO2↑+2H2O</p><p>　?。?）跟其他還原性物質(zhì)反應(yīng)</p><p>　　濃硫酸具有強(qiáng)氧化性，實(shí)驗(yàn)室制取H2S、HBr、HI等還原性氣體不能選用濃硫酸。 </p><p>　　H2S+H2SO4(濃) =S↓+SO2↑+ 2H2O</p><p>　　2HBr+H2SO4(濃)=Br2↑+S

30、O2↑+ H2O</p><p>　　2HI+H2SO4(濃)=I2↑+SO2↑+2H2O</p><p>　　1.2硫酸的生產(chǎn)方法</p><p>　　生產(chǎn)硫酸最古老的方法是用綠礬（FeSO4·7H2O）為原料，放在蒸餾釜中鍛燒而制得硫酸。在煅燒過(guò)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(shí)冷凝，便可得到硫酸。</p>

31、<p>　　2（FeSO4·7H2O）Fe2O3+SO2+SO3+14H2O</p><p>　　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(jìn)行。后來(lái)人們發(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，即制成硫酸。根據(jù)使用催化劑的不同，

32、硫酸的工業(yè)制法可分為硝化法和接觸法[3]。</p><p>　　1.2.1硝化法制造硫酸</p><p>　　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。</p><p><b>　　塔式法同樣</b></p><p>　　在鉛室法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的塔式法，開(kāi)始于20世紀(jì)初期。1907年在奧地利

33、建成了世界上第一個(gè)塔式法制硫酸的工廠，其制造過(guò)程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，與鉛室法不同的是該過(guò)程在液相中進(jìn)行，生產(chǎn)成本及產(chǎn)品質(zhì)量都大大優(yōu)于鉛室法。塔式法制出的硫酸濃度可達(dá)76%左右，目前，我國(guó)仍有少數(shù)工廠用塔式法生產(chǎn)硫酸。而目前我國(guó)硫酸生產(chǎn)接觸法占絕大部分，塔式法已很少，但是硝化法還具有一定的優(yōu)點(diǎn)。它產(chǎn)酸的濃度為76％左右，該濃度的酸適合制造過(guò)磷酸鈣，另外此種生產(chǎn)方法設(shè)備簡(jiǎn)單，建廠快，

34、硫的利用率比較高，可以用雜質(zhì)比較高的原料。</p><p>　　硝化法的反應(yīng)歷程較復(fù)雜，但可用簡(jiǎn)單的化學(xué)方程式表示如下：</p><p>　　反應(yīng)中所需的NO由硝酸供給，氧氣來(lái)自空氣。</p><p><b>　　鉛室法</b></p><p>　　鉛室法在1746年開(kāi)始采用，反應(yīng)是在氣相中進(jìn)行的。由于這個(gè)方法所需設(shè)備龐

35、大，用鉛很多，檢修麻煩，腐蝕設(shè)備，反應(yīng)緩慢，成品為稀硫酸，且必須消耗硝酸。所以，這個(gè)方法后來(lái)逐漸地被淘汰。</p><p>　　1.2.2接觸法制造硫酸</p><p>　　接觸法是目前廣泛采用的方法，它創(chuàng)始于1831年，在20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(jià)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)。</p

36、><p>　　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。</p><p>　　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[4]。將二氧化硫與氧化合成為三

37、氧化硫的反應(yīng)式是：</p><p>　　2SO2＋O2 = 2SO3＋Q</p><p>　　這個(gè)反應(yīng)在常溫下沒(méi)有觸媒存在時(shí)，實(shí)際上不能進(jìn)行。為了使這一反應(yīng)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(lái)。</p><p>　　1.3硫酸的安全生產(chǎn)</p><p>　　1.3.1硫酸工業(yè)中催化劑的重要作用&l

38、t;/p><p>　　硫酸工業(yè)在很長(zhǎng)一段時(shí)間里是以均相催化氧化的消化法生產(chǎn)為主。二氧化硫的非均相催化氧化，工業(yè)上最早使用的是鉑催化劑，它雖然活性很好，但是價(jià)格昂貴，又容易中毒，競(jìng)爭(zhēng)不過(guò)硝化法。直到20世紀(jì)初出現(xiàn)釩催化劑，才使接觸法得以迅速的發(fā)展。本設(shè)計(jì)采用的是釩催化劑，型號(hào)為S105型釩催化劑的起燃溫度為380～390℃，操作溫度為400～550℃。</p><p>　　釩催化劑具有價(jià)格低廉，

39、且耐砷，硒等毒物的能力強(qiáng)于鉑催化劑，使用的壽命長(zhǎng)。但在本次設(shè)計(jì)所采用的工藝中，由于氣體中某些雜質(zhì)的存在，且在凈化過(guò)程中，沒(méi)有被完全的消除，在長(zhǎng)時(shí)間的生產(chǎn)過(guò)程中，催化劑的中毒現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。催化劑的中毒分兩種，一種為可逆的或暫時(shí)性中毒，另一種為不可逆的或永久性中毒。</p><p>　　釩催化劑的主要毒物有砷，氟和礦塵。催化劑在二氧化硫的轉(zhuǎn)化過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用，一旦催化劑中毒，整個(gè)轉(zhuǎn)化反應(yīng)，都會(huì)受到影響，從而影

40、響整個(gè)硫酸生產(chǎn)工藝。在進(jìn)入轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的爐氣中，一般都或多或少的含有三氧化二砷，氟化氫，四氟化硅，以及礦塵等雜質(zhì)。</p><p>　　三氧化二砷能使催化劑迅速中毒，主要是因?yàn)殁C催化劑能吸附三氧化二砷，并氧化成五氧化二砷，而五氧化二砷堆積在催化劑的表面，覆蓋活性表面增加反應(yīng)組分的擴(kuò)散阻力，從而使催化劑活性下降，這種中毒現(xiàn)象主要發(fā)生在550℃以下的范圍。同時(shí)有人發(fā)現(xiàn)，在較高溫度下，特別是在500℃以上，V2O5能和As

41、2O3生成一種V2O5·As2O5的揮發(fā)性物質(zhì)，把V2O5帶走，使催化劑活性降低。溫度越高，As2O3濃度越高，則揮發(fā)的V2O5越多[5]。</p><p>　　氟化氫對(duì)釩催化劑的毒害主要是因?yàn)榉瘹淠芘c釩催化劑的載體二氧化硅發(fā)生反應(yīng)，生成四氟化硅。而這種反應(yīng)極大程度上破壞了催化劑的載體，輕則使催化劑減重、粉化，重則是催化劑變黑，并呈多空結(jié)構(gòu)，催化劑活性下降，熔點(diǎn)降低。同時(shí)還可能發(fā)生氟化氫與五氧化二釩的

42、反應(yīng)，生成五氟化釩，使三氧化二釩揮發(fā)損失，降低催化劑活性。</p><p>　　四氟化硅對(duì)催化劑的毒害主要表現(xiàn)在四氟化硅的水解反應(yīng)上。氣體中的水蒸汽含量越高，溫度越高，越有利于水解反應(yīng)，分解出水合二氧化硅，使催化劑表面形成白色的二氧化硅硬殼，嚴(yán)重時(shí)使催化劑粘結(jié)成塊，活性嚴(yán)重下降，阻力顯著增加。</p><p>　　爐氣中的礦塵主要是脈石和三氧化二鐵，進(jìn)入轉(zhuǎn)化器后，礦塵被截留，覆蓋在催化劑的

43、表面，使其活性表面減少，內(nèi)擴(kuò)散阻力增加。部分Fe2O3硫酸化生成Fe2O3·nSO3，還會(huì)溶入活性溶體，導(dǎo)致組成的改變，使催化劑活性下降。礦塵及其硫酸化產(chǎn)物在催化劑表面結(jié)皮或把催化劑粘結(jié)成團(tuán)，最后導(dǎo)致阻力過(guò)大而不能生產(chǎn)。</p><p>　　催化劑在硫酸生產(chǎn)工藝中起著至關(guān)重要的作用，它的活性高低，直接關(guān)系到硫酸生產(chǎn)的最終轉(zhuǎn)化率，轉(zhuǎn)化率的降低不僅降低了硫酸生產(chǎn)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)收益，同時(shí)會(huì)使尾氣中的有毒氣體（SO

44、2）含量超標(biāo)，從而造成環(huán)境污染。為此，必須加強(qiáng)凈化工段與干燥工序的能力，盡可能地除去爐氣中的礦塵、砷、氟、水氣等對(duì)催化劑活性有影響的物質(zhì)，從而減輕對(duì)催化劑的毒害。同時(shí)還需及時(shí)檢查出口氣體組成判斷催化劑的情況，發(fā)現(xiàn)催化劑老化嚴(yán)重或燒壞是要及時(shí)進(jìn)行更換。</p><p>　　1.3.2硫酸生產(chǎn)中可能存在的危害</p><p>　　硫酸生產(chǎn)過(guò)程具有高度的連續(xù)性，流程長(zhǎng)，工藝過(guò)程復(fù)雜，對(duì)工藝參數(shù)的

45、控制要求嚴(yán)格等特點(diǎn)。在生產(chǎn)過(guò)程中時(shí)常會(huì)面對(duì)有毒，有害，有腐蝕性等氣體，且生產(chǎn)過(guò)程又是在高溫高壓，正壓或負(fù)壓的狀態(tài)下進(jìn)行，在生產(chǎn)中使用的原料，中間產(chǎn)品的存在易燃，易爆，易中毒，易腐蝕等許多危險(xiǎn)。因此，必須認(rèn)真做好整個(gè)過(guò)程中的安全生產(chǎn)的預(yù)防與保障工作。</p><p>　　在化工廠，工藝規(guī)程、安全技術(shù)規(guī)程、操作規(guī)程是化工企業(yè)安全管理的重要組成部分。被稱為稱為“三大規(guī)程”，是指導(dǎo)生產(chǎn)，保障安全的必不可少的作業(yè)法則，具有

46、科學(xué)性、嚴(yán)肅性、技術(shù)性、普遍性。</p><p>　　硫酸生產(chǎn)中的危害主要有火災(zāi)爆炸、中毒、化學(xué)灼傷及機(jī)械事故等。</p><p>　　對(duì)于火災(zāi)、爆炸等危險(xiǎn)，硫酸本身沒(méi)有燃燒性和爆炸危險(xiǎn)，然而，高濃度硫酸可與許多物質(zhì)，特別是有機(jī)物劇烈反應(yīng)，釋放出大量的熱，從而引起火災(zāi)和爆炸。此外，當(dāng)硫酸與金屬反應(yīng)時(shí)可釋放出氫，氫可與空氣形成爆炸性混合物，硫酸儲(chǔ)槽發(fā)生爆炸的事故屢見(jiàn)不鮮。在硫酸生產(chǎn)中，沸騰爐

47、和預(yù)熱器燃燒爐點(diǎn)火升溫時(shí)可能發(fā)生爆炸和噴火；處理沸騰爐結(jié)疤或停爐清灰時(shí)，用冷卻水冷卻也會(huì)因溫差太大引起爆炸。</p><p>　　第二大類是中毒危險(xiǎn)，吸入或食入硫酸物會(huì)引起中毒。硫酸對(duì)皮膚及黏膜等組織有強(qiáng)烈的刺激和腐蝕作用。蒸氣或霧可引起結(jié)膜炎、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；高濃度吸人會(huì)引起喉痙攣或聲門(mén)水腫而窒息死亡。口服后引起消化道燒傷以致形成潰瘍；嚴(yán)重者可出現(xiàn)胃穿孔、腹膜炎、腎損

48、害及休克等。而由此產(chǎn)生的慢性影響有牙齒酸蝕癥、慢性支氣管炎、肺氣腫和肺硬化。此外，生產(chǎn)過(guò)程中可能會(huì)泄漏出對(duì)人體和環(huán)境有害的二氧化硫、三氧化硫。硫鐵礦粉碎、輸送過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生粉塵。</p><p>　　二氧化硫刺激人的皮膚、鼻粘膜、眼睛、呼吸道、空氣中含有60mg/m3二氧化硫時(shí)，就會(huì)引起劇烈的中毒，引起肺水腫和心臟擴(kuò)大等癥狀。長(zhǎng)期吸入低濃度二氧化硫，有頭昏、頭痛、乏力等全身癥狀，并常有鼻炎、咽喉炎、嗅覺(jué)和味覺(jué)減退等

49、癥狀。因此中國(guó)規(guī)定，生產(chǎn)場(chǎng)所空氣中的二氧化硫最高允許濃度為15mg/m3。</p><p>　　三氧化硫漏入空氣中由于強(qiáng)烈的親水性會(huì)立即和水分結(jié)合成硫酸酸霧，酸霧能刺激人的呼吸道。中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB5044–85規(guī)定生產(chǎn)場(chǎng)所最高允許濃度為1.0mg/m3[6]。</p><p>　　化學(xué)灼傷是硫酸生產(chǎn)中常見(jiàn)的危害。濃溶液引起黏膜及皮膚的深度灼傷，出現(xiàn)以淺紅色為基底的、邊緣清楚的潰瘍。這些損傷

50、常經(jīng)久不愈，并形成很大的疤痕，使功能受到抑制；如灼傷面積過(guò)大，可導(dǎo)致死亡。濺入眼內(nèi)可造成灼傷、導(dǎo)致角膜穿孔、以致失明。面對(duì)這些危害，我們必須做好安全防護(hù)措施。</p><p>　　1.3.3我國(guó)硫酸工業(yè)技術(shù)概況</p><p>　　我國(guó)硫酸工業(yè)的高速發(fā)展，不僅表現(xiàn)在產(chǎn)量的增加和品種數(shù)的增多，同時(shí)還表現(xiàn)與生產(chǎn)技術(shù)的改革提高上。</p><p>　　在原料品種上：塊礦和

51、尾砂或浮選硫鐵礦同時(shí)使用；高品位礦和低品位礦同時(shí)使用，以及對(duì)含砷、氟礦的利用方面都取得豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。冶煉煙氣制酸在生產(chǎn)中也占有相當(dāng)比重，硫磺制酸比重也有所增加。以石膏為原料制取硫酸和水泥的工廠已建成投產(chǎn)。</p><p>　　焙燒技術(shù)：1956年開(kāi)發(fā)硫鐵礦的沸騰焙燒以來(lái)，目前凡用硫鐵礦制酸裝置，已全部使用沸騰焙燒爐。既可燒富礦，又可燒貧礦。既可進(jìn)行氧化焙燒，又可進(jìn)行磁性焙燒、硫酸化焙燒，對(duì)燒渣進(jìn)行綜合利用[7]

52、。</p><p>　　工藝流程：20世紀(jì)60年代初期，德國(guó)BASF公司發(fā)明了兩轉(zhuǎn)兩吸技術(shù)。我國(guó)于1966年在上海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(guó)又成功設(shè)計(jì)了“3+2”式兩次轉(zhuǎn)化技術(shù)，轉(zhuǎn)化率達(dá)到99.8%。20世紀(jì)80年代初期，蘇聯(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。</p><p>　　熱能

53、回收：基本上做到由大型硫酸廠高溫位能利用發(fā)電，過(guò)渡到中、低溫?zé)崮芡瑫r(shí)利用。其它如沸騰轉(zhuǎn)化、大型化工廠的設(shè)計(jì)、投產(chǎn)、新型催化劑、塔器、防腐材料的研制使用，都給我國(guó)硫酸工業(yè)帶來(lái)新氣象。</p><p>　　1.3.4環(huán)境保護(hù)與治理建議</p><p>　　進(jìn)入21世紀(jì)，環(huán)境保護(hù)真正的走進(jìn)了人們的視線與意識(shí)之中，越來(lái)越多的人逐漸認(rèn)識(shí)到人與環(huán)境的關(guān)系必須做出改變，才能是我們的地球走出污染的困境。為

54、此，世界各國(guó)都出臺(tái)了一系列的環(huán)境保護(hù)措施與法律法規(guī)。化工生產(chǎn)作為環(huán)境污染的重要來(lái)源之一，必須執(zhí)行更加嚴(yán)格的環(huán)境保護(hù)措施，從而減少?gòu)U氣，廢水，廢渣的排放。</p><p>　　硫酸工業(yè)是化工生產(chǎn)項(xiàng)目中產(chǎn)生污染的一個(gè)工業(yè)方向，同時(shí)，相對(duì)而言，也是產(chǎn)生污染最嚴(yán)重的一個(gè)方向。在硫酸工業(yè)中排放的大量尾氣中，還有不少二氧化硫氣體，三氧化硫氣體，這些氣體一旦排放在大氣中，即有可能形成酸雨，從而破壞地球表面植被，污染水源等。同時(shí)

55、，硫酸工業(yè)排放的廢水中，一般都含有重金屬，極易造成水資源中，重金屬含量過(guò)度，從而造成水污染[8]。</p><p>　　現(xiàn)階段大多數(shù)硫酸廠都采用了兩轉(zhuǎn)兩吸的生產(chǎn)工藝，使二氧化硫的轉(zhuǎn)化率以及三氧化硫的吸收率得到提高，從而減少了尾氣中二氧化硫及三氧化硫的含量，以致減少了污染。但在我國(guó)，還有一些五六十年代建設(shè)的硫酸廠大多為一轉(zhuǎn)一吸工藝，轉(zhuǎn)化率在95％～96％，排放尾氣SO2濃度高達(dá)3000～4000mL∕m3。面對(duì)這些

56、老廠，我們必須進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)改造，同時(shí)還應(yīng)添加必要的尾氣凈化吸收裝置。目前采用最多的是氨﹣酸法凈化吸收尾氣。采用氨﹣酸法尾氣回收生產(chǎn)液體二氧化硫或用三級(jí)氨法尾氣回收生產(chǎn)固體亞銨和高濃度亞硫酸氫銨溶液，排放廢氣中SO2控制在100～150mL∕m3，優(yōu)于國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)[9]。</p><p>　　其他的尾氣處里吸收方法還有一些，例如堿法，金屬氧化物法，活性炭法等。但現(xiàn)今，經(jīng)濟(jì)合理，有長(zhǎng)期操作經(jīng)驗(yàn)的只有氨﹣酸法，鈉法和

57、活性炭法，其中以氨法應(yīng)用最為廣泛，其次為鈉法。除能消除SO2污染保護(hù)環(huán)境之外，綜合利用生產(chǎn)出有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的固體亞硫酸銨、亞硫酸氫銨、固體亞硫酸鈉、液體二氧化硫等延伸產(chǎn)品。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)采用的是最普遍的氨﹣酸法處理吸收尾氣。氨—酸法回收低濃度二氧化硫及三氧化硫的過(guò)程由吸收，分解，及中和三個(gè)主要部分組成。經(jīng)過(guò)氨—酸法處理的尾氣，其中的二氧化硫含量可以得到很大程度上的降低，從而滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)

58、準(zhǔn)，然后放空。</p><p>　　對(duì)于硫酸工業(yè)中產(chǎn)生的廢水主要來(lái)自兩個(gè)方面：一是爐氣水洗凈化系統(tǒng)排出的洗滌水；另一方面是廠區(qū)內(nèi)沖洗被污染地面的排除水。這些污酸和廢水中，均含有數(shù)量不等的礦塵與有毒雜質(zhì)。目前常用的處理方法是：一類為加入堿性物質(zhì)的多段中和法；另一類為硫化中和法。</p><p>　　總之，在硫酸工業(yè)中，應(yīng)該盡量減少尾氣的排放。從另一方面來(lái)說(shuō)，就是應(yīng)該大力提高SO2的轉(zhuǎn)化率與S

59、O3的吸收率。這就需要科技人員繼續(xù)努力開(kāi)發(fā)新工藝，新技術(shù)，新材料。</p><p>　　1.3.5安全防護(hù)措施及防護(hù)用具</p><p><b>　　1、安全防護(hù)措施</b></p><p>　?。?）強(qiáng)化培訓(xùn)教育，提高操作水平。</p><p>　?。?）嚴(yán)格工藝紀(jì)律，確保安全生產(chǎn)。</p><p&

60、gt;　?。?）保持硫酸生產(chǎn)各工段的通風(fēng)與氣流的流動(dòng)。</p><p>　?。?）盡量減少高溫接觸，減少有毒氣體的接觸。</p><p>　　（5）生產(chǎn)中要及時(shí)檢查盡量避免管道、閥門(mén)、設(shè)備漏氣。定期維修，防止漏氣。為了生產(chǎn)安全要加入氣體吸收裝置，當(dāng)出現(xiàn)泄漏時(shí)，使?fàn)t氣進(jìn)入氣體吸收裝置以免泄漏到空氣中造成更嚴(yán)重的危害。</p><p><b>　　2、防護(hù)用具

61、</b></p><p><b>　?。?）滅火器具</b></p><p>　　化工生產(chǎn)過(guò)程中普遍會(huì)面對(duì)易燃，易爆物品，這就需要配置有效的滅火器具，防止突發(fā)意外。</p><p><b>　　防毒面具</b></p><p>　　由于生產(chǎn)過(guò)程中有有毒氣體產(chǎn)生，故需配置具有防二氧化硫等酸

62、性氣體的防毒面具，并且放在工作工段附近，保證工作人員能在最短時(shí)間拿到。</p><p>　?。?）防毒防塵措施 工廠必須有相應(yīng)的防毒防塵的裝置和機(jī)器，對(duì)特殊工段進(jìn)行相應(yīng)的防毒防塵。</p><p>　　1.4硫酸生產(chǎn)工藝流程流程敘述</p><p>　　1.4.1SO2氣體的制取</p><p>　　制取SO2氣體是制取硫酸的第一步，也是制

63、取硫酸的重要一步?，F(xiàn)今制取SO2氣體的方法主要有，燃燒硫鐵礦，燃燒硫磺，還原硫酸鹽，冶煉煙氣以及各種含硫工業(yè)廢料再次利用等方法。但現(xiàn)今采用最多的還是硫鐵礦與硫磺的燃燒這兩種方式。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的采用的是燃燒硫鐵礦制取SO2氣體的方法。</p><p>　　1.4.2爐氣的凈化</p><p>　　進(jìn)入凈化系統(tǒng)的爐氣含有0.5~30g/Nm3的礦塵。礦塵積累起來(lái)不僅堵塞管道設(shè)備，而且其中的氧化

64、鐵能與酸霧形成硫酸鐵，覆蓋在二氧化硫催化劑的表面，既降低催化劑的活性，又增加了床層的阻力。此外，硫鐵礦中所含的砷，硒，氟等雜質(zhì)，分別以不同的形式進(jìn)入到爐氣中，其中的一部分或大部分隨爐氣帶入凈化系統(tǒng)。砷能使催化劑中毒，氟能腐蝕設(shè)備。進(jìn)入轉(zhuǎn)化器后，還能侵蝕催化劑載體，引起粉化，使催化床阻力上漲。隨同爐氣帶入凈化系統(tǒng)的還有水蒸汽和少量三氧化硫氣體，二者結(jié)合可形成酸霧。酸霧在洗滌塔中較難吸收，帶入轉(zhuǎn)化系統(tǒng)會(huì)降低二氧化硫的轉(zhuǎn)化率，腐蝕系統(tǒng)設(shè)備和管

65、道。因此，爐氣必須進(jìn)行進(jìn)一部的凈化和干燥，方可進(jìn)行二氧化硫的催化氧化。爐氣的凈化可用干法或濕法進(jìn)行，目前普遍采用的是濕法凈化。</p><p>　　爐氣凈化技術(shù)隨著凈化設(shè)備的進(jìn)步而提高。初始，由簡(jiǎn)單的重力沉降室和慣性除塵室、旋風(fēng)除塵器等所組成，凈化效率低下。自1960年美國(guó)科學(xué)家F·.G·.科特雷爾發(fā)明了高壓靜電除塵、除霧設(shè)備后，加快了爐氣凈化技術(shù)的發(fā)展步伐[10]。</p>&

66、lt;p>　　高效旋風(fēng)除塵器、文式管、泡沫塔、新型填料塔、星形鉛間冷器、板式冷卻器、沖擊波洗滌器、高密度聚乙烯泵、耐稀酸合金泵等高效耐磨蝕設(shè)備的出現(xiàn)，使凈化設(shè)備的選型范圍擴(kuò)大了，壽命延長(zhǎng)了，促進(jìn)了爐氣凈化工藝方法更加合理、完善。</p><p>　　1.3.3SO2氣體的轉(zhuǎn)化（一）一次轉(zhuǎn)化一次吸收</p><p>　　為了使轉(zhuǎn)化器中的SO2催化氧化過(guò)程盡可能地遵循最佳溫度曲線進(jìn)行，

67、隨著轉(zhuǎn)化率的提高，必需從反應(yīng)系統(tǒng)中除去多余的熱量，是溫度相應(yīng)地降低。按照換熱方式不同，轉(zhuǎn)化器可以分為多段換熱式和連續(xù)換熱式兩類。由于SO2最終轉(zhuǎn)化率很高，反應(yīng)前期與后期單位時(shí)間內(nèi)單位體積催化床的反應(yīng)熱相差倍數(shù)很大，用一般的連續(xù)換熱式轉(zhuǎn)化器時(shí)，過(guò)程難以遵循最佳溫度曲線；而且溫度調(diào)節(jié)也很困難，對(duì)于氣體組成和空速的變化適應(yīng)性也很差；再加上結(jié)構(gòu)復(fù)雜，催化劑裝填系數(shù)較小，設(shè)備的生產(chǎn)能力也低。所以現(xiàn)在普遍采用多段換熱式轉(zhuǎn)化器[11]。一次轉(zhuǎn)化一次吸

68、收工藝可能達(dá)到的最佳最終轉(zhuǎn)化率是97.5～98％，如果要得到更高的轉(zhuǎn)化率，將使所需的催化劑用量大幅度增加，這是不經(jīng)濟(jì)的，而且還受到平衡轉(zhuǎn)化率的限制。如果將尾氣直接排入大氣，將造成嚴(yán)重的大氣污染。</p><p>　?。ǘ┒无D(zhuǎn)化二次吸收</p><p>　　兩次轉(zhuǎn)化兩次吸收工藝與一次轉(zhuǎn)化一次吸收工藝相比，所以能用較少的催化劑而獲得很高的最終轉(zhuǎn)化率，關(guān)鍵在于將整個(gè)轉(zhuǎn)化過(guò)程分為兩次進(jìn)行。第一

69、次使大部分SO2得到轉(zhuǎn)化，一般控制轉(zhuǎn)化率在90％左右，然后進(jìn)入第一吸收塔（或稱中間吸收塔）將SO2吸收，再進(jìn)行第二次轉(zhuǎn)化。此時(shí)由于反應(yīng)混合物中不含SO3，而且SO2濃度很低，O2/SO2比值較一次轉(zhuǎn)化要高得多，在這種情況下，平衡轉(zhuǎn)化率高，反應(yīng)速度快，用較少的催化劑就能保證轉(zhuǎn)化率達(dá)到95％左右[11]。兩次轉(zhuǎn)化的最終轉(zhuǎn)化率因工藝條件而異，一般在99.5～99.8％范圍內(nèi)。</p><p><b>　?。ㄈ?/p>

70、）沸騰轉(zhuǎn)化</b></p><p>　　傳統(tǒng)上，二氧化硫的催化氧化過(guò)程都是采用固定床轉(zhuǎn)化器。這種轉(zhuǎn)化器的生產(chǎn)強(qiáng)度受到多種因素的限制：</p><p>　?、俅呋瘎╊w粒不能太小，否則反應(yīng)氣體通過(guò)催化床的流體阻力太大；</p><p>　?、阝C催化劑的導(dǎo)熱系數(shù)小，不能采用換熱管將固定床中的熱量除去；</p><p>　?、鄄荒懿捎酶邼?/p>

71、度的二氧化硫氣體。</p><p>　　為了克服這些缺點(diǎn)，可采用沸騰轉(zhuǎn)化。沸騰轉(zhuǎn)化能從催化床中非常有效地除去熱量，能夠使用小顆粒催化劑和采用高濃度二氧化硫氣體。而且，采用沸騰床轉(zhuǎn)化器可以降低工廠投資，提高蒸汽回收量。硫酸廠使用這種轉(zhuǎn)化器的主要障礙是催化劑的磨損問(wèn)題。</p><p>　　1.4.3SO3氣體的吸收</p><p>　　氣體中的二氧化硫經(jīng)催化氧化形成三

72、氧化硫后，即送入到吸收系統(tǒng)用發(fā)煙硫酸或濃硫酸吸收，形成不同規(guī)格的產(chǎn)品硫酸。吸收過(guò)程可用下式表示：</p><p>　　改變上式中的n值，便形成相應(yīng)濃度的產(chǎn)品硫酸。當(dāng)n>1時(shí)，形成發(fā)煙硫酸；n=1時(shí)，形成無(wú)水硫酸；n<1時(shí)，則為含水硫酸，即硫酸和水的溶液。要求生產(chǎn)發(fā)煙硫酸時(shí)，可采用兩端吸收流程。轉(zhuǎn)化氣一次通過(guò)發(fā)煙硫酸吸收塔和濃硫酸吸收塔，分別為發(fā)煙硫酸和98.3%硫酸吸收SO3氣體后，氣相中的SO3含量

73、可降至0.1~0.01%，然后由濃硫酸吸收塔出口引至尾氣處理部分，或直接經(jīng)過(guò)捕沫后放空?，F(xiàn)今三氧化硫吸收技術(shù)的發(fā)展主要表現(xiàn)在填料性能的改進(jìn)，布酸設(shè)備的改進(jìn)和冷卻器設(shè)計(jì)材料的改進(jìn)。</p><p>　　1.4.4尾氣的處理</p><p>　　硫酸廠尾氣中的有害物，主要是SO2（約0.2%~0.5%），少量的SO3和酸霧。因此，減少尾氣中的有害物的排放，主要應(yīng)該是提高SO2的轉(zhuǎn)化率及SO3的

74、吸收率。提高SO2的最終轉(zhuǎn)化率，使之達(dá)到99.75%，符合目前的排放標(biāo)準(zhǔn)。采用兩轉(zhuǎn)兩吸流程時(shí)，在正常的條件下，是可以達(dá)到的。故在新建的硫酸廠中，這種流程已得到廣泛采用。對(duì)尾氣及含低濃度SO2氣體的處理方法甚多，且各具特色，主要有氨法，堿法，金屬氧化物法，活性炭等[12]。</p><p><b>　　各種處理方法簡(jiǎn)介：</b></p><p><b>　?。?/p>

75、1）氨法</b></p><p>　　用氨水或銨鹽溶液吸收形成亞硫酸銨—亞硫酸氫銨吸收液。連續(xù)引出部分吸收液進(jìn)行處理，隨著處理方法的不同，所獲得的產(chǎn)品異不同。其中應(yīng)用最廣的是氨—堿法。</p><p><b>　　（2）堿法</b></p><p>　　用各種堿液吸收尾氣中的SO2，可以免除氨法中氨的損失和霧沫。常用的堿吸收液有碳酸

76、鈉溶液，氫氧化鎂溶液及石灰乳等。其共同的優(yōu)點(diǎn)是：脫除率高，工藝簡(jiǎn)單。其中，石灰乳吸收法的突出優(yōu)點(diǎn)是石灰來(lái)源方便，價(jià)格低廉，投資和操作費(fèi)用較低。</p><p><b>　?。?）金屬氧化物法</b></p><p>　　金屬氧化物所形成的堿性溶液，亦可作為SO2的吸收劑。主要有堿性硫酸鋁—石膏法；氧化鋅溶液吸收法；氧化錳法等。</p><p>

77、<b>　?。?）活性炭法</b></p><p>　　活性炭通常具有較大的內(nèi)表面積，是一種良好的吸收劑。當(dāng)尾氣中的SO2在一定條件下通過(guò)活性炭層時(shí)，被活性炭表面吸附。在100℃以下主要為物理吸附，提高溫度后，從物理吸附轉(zhuǎn)向化學(xué)吸附。在活性炭表面，吸附態(tài)的SO2和吸附態(tài)的氧作用，形成吸附態(tài)SO3，有水存在時(shí)，便形成硫酸。</p><p>　　（5）控制SO2排放的其他

78、方法</p><p>　　這類方法主要有稀釋法，CIL法，調(diào)節(jié)供氣法等。</p><p>　　老廠設(shè)計(jì)中采用的一般是氨法中的氨—酸法：</p><p>　　氨—酸法回收低濃度二氧化硫及三氧化硫的過(guò)程由吸收、分解、中和三個(gè)主要部分組成。</p><p><b>　　（1）吸收</b></p><p>

79、;　　吸收液是亞硫酸銨—亞硫酸氫銨溶液，在吸收塔內(nèi)按下列反應(yīng)式吸收煙氣中的SO2及 SO3</p><p>　　由于亞硫酸銨—亞硫酸氫銨溶液得不穩(wěn)定性，當(dāng)煙氣含O2時(shí)吸收過(guò)程發(fā)生下列副反應(yīng)：</p><p><b>　?。?）再生</b></p><p>　　吸收液在循環(huán)槽內(nèi)加入氣氨或氨水，按下列反應(yīng)使溶液部分再生，以使吸收液中/比值不變。部分

80、循環(huán)母液則送往分解系統(tǒng)。</p><p><b>　　（3）分解</b></p><p>　　用濃硫酸分解亞硫酸銨—亞硫酸氫銨溶液，得到含水蒸汽的100%二氧化硫和硫酸銨溶液。</p><p>　　蒸汽加熱分解，實(shí)質(zhì)上是將亞鹽分解放出而趕走溶解于分解液中的SO2，同時(shí)將為兩未分解的亞鹽按下式完全分解：</p><p>　

81、　為了使亞鹽分解完全，硫酸加入量比理論量大30%~50%，使分解液酸度成15~45滴度。過(guò)量硫酸則在中和槽用氣氨或氨水中和。</p><p><b>　?。?）中和</b></p><p>　　用氨按下列反應(yīng)中和過(guò)量硫酸：</p><p>　　氨加入量比理論量略高，使中和液成2~3滴度的硫氨溶液。硫氨溶液直接用于農(nóng)業(yè)或蒸發(fā)結(jié)晶加工成固體硫銨。&

82、lt;/p><p>　　第二章 酸洗凈化工段計(jì)算依據(jù)</p><p><b>　　2.1凈化流程</b></p><p>　　采用二塔二電流程，即：冷卻塔 洗滌塔 一級(jí)電霧 二級(jí)電霧</p><p><b>　　2.2設(shè)計(jì)能力</b></p><p><b>　　年產(chǎn)1

83、1萬(wàn)噸硫酸。</b></p><p><b>　　2.3課題條件</b></p><p><b>　　（1）爐氣組成</b></p><p><b>　　表2.1爐氣組成</b></p><p>　　爐氣水分含量：0.1mol/mol干爐氣。</p>

84、<p>　　爐氣含塵量：0.01 g/mol干爐氣。</p><p>　　年開(kāi)車時(shí)間：7200h。</p><p>　　2.4工藝指標(biāo)及條件</p><p>　　（1）進(jìn)入凈化工段氣體含水量：</p><p>　?。?）進(jìn)入凈化工段氣體含塵量：</p><p>　?。?）進(jìn)入凈化工段爐氣溫度：350℃<

85、/p><p>　　壓力：-280mm水柱</p><p>　?。?）出凈化工段爐氣溫度：40℃</p><p>　　壓力：-700mm水柱</p><p><b>　　設(shè)計(jì)參數(shù)</b></p><p>　　爐氣轉(zhuǎn)化率：0.92+（1-0.92）×0.99×100%=99.92%；&

86、lt;/p><p>　　爐氣凈化率：97%；</p><p>　　爐氣吸收率：99%。</p><p>　　2.5凈化工段各設(shè)備除霧比率的分配</p><p>　　各酸霧除去部位的比例由經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)得出。</p><p>　　表2.2各酸霧除去部位的比例</p><p>　　2.6各塔循環(huán)酸濃度<

87、/p><p>　　冷卻塔：30%H2SO4</p><p>　　洗滌塔：5%H2SO4</p><p><b>　　2.7氣象條件</b></p><p>　　大氣壓力：756mm汞柱</p><p>　　計(jì)算采用水溫：30℃</p><p>　　第三章 物料平衡計(jì)算</

88、p><p>　　以每小時(shí)的產(chǎn)量為計(jì)算基準(zhǔn)。</p><p>　　3.1凈化工段總平衡</p><p>　　H2SO4每小時(shí)的產(chǎn)量：</p><p>　　進(jìn)入凈化工段爐氣中硫的含量：</p><p>　　依次可得爐氣中各組分的流量：</p><p><b>　　SO2：</b>&

89、lt;/p><p><b>　　SO3 ：</b></p><p><b>　　O2：</b></p><p><b>　　N2：</b></p><p><b>　　即有：</b></p><p><b>　　表3.1進(jìn)料爐

90、氣量</b></p><p><b>　　爐氣含塵量：</b></p><p><b>　　爐氣含H2O量：</b></p><p><b>　　3.1.1硫平衡</b></p><p>　　進(jìn)入凈化工段總硫量：</p><p>　　按凈化率

91、97%進(jìn)算損失硫量：</p><p>　　進(jìn)入轉(zhuǎn)化工段的硫量：162.471- 4.874=157.597kmol/h</p><p>　　副產(chǎn)硫酸量：（按照來(lái)計(jì)算）</p><p>　　折合30%H2SO4：</p><p><b>　　其中：</b></p><p><b>　　3.

92、1.2水平衡</b></p><p>　　出凈化工段的爐氣為40℃，氣體中水蒸氣100%飽和，洗滌塔用5%的硫酸淋灑，查參考文獻(xiàn)[13]可知，5%H2SO4飽和蒸汽壓力為7.199kPa，即在5%H2SO4表面上水蒸氣分壓為54.0mm汞柱。</p><p><b>　　所以爐氣中含水量：</b></p><p><b>

93、　　凈化工序補(bǔ)充水：</b></p><p>　　(1317.447-322.64)+2144.854-144.0357×18=547.0184kg/h</p><p>　　3.1.3冷卻塔出口爐氣溫度的計(jì)算</p><p>　　進(jìn)入洗滌塔氣體中硫酸的總量，按照計(jì)為，進(jìn)入洗滌塔氣體中水分量按照下式(參考文獻(xiàn)[14])計(jì)算：</p>

94、<p><b>　?。?-1）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　C1——冷卻塔酸濃度，分?jǐn)?shù)；</p><p>　　C2——洗滌塔酸濃度，分?jǐn)?shù)；</p><p>　　M1——進(jìn)入冷卻塔氣體中硫酸的總含量，折算成；</p><p&g

95、t;　　M2——進(jìn)入洗滌塔氣體中硫酸的總含量，折算成；</p><p>　　B1——進(jìn)入冷卻塔爐氣中總含水量，144.0357×18=2592.64kg/h；</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)：</b></p><p>　　氣體飽和度為90%，冷卻塔阻力假定為100毫米水柱，則爐氣中水蒸氣分壓P按照下式計(jì)算：</p>

96、<p><b>　　經(jīng)計(jì)算得：</b></p><p>　　在硫酸液面上，水蒸汽分壓P應(yīng)該符合下式（見(jiàn)參考文獻(xiàn)[13]）：</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　其中，對(duì)于30%H2SO4，A=8.7705，B=2245。則：</p><p><b&g

97、t;　　，T=340.9K</b></p><p>　　冷卻塔出口爐氣溫度：</p><p>　　t=T-273.15=67.8℃</p><p>　　3.2冷卻塔循環(huán)系統(tǒng)物料平衡</p><p>　　進(jìn)冷卻塔爐氣含水量：</p><p><b>　　含量：</b></p>

98、<p>　　出冷卻塔爐氣溫度：67.8℃</p><p><b>　　飽和度：90%</b></p><p>　　進(jìn)洗滌塔爐氣總含水量：6907.476kg/h</p><p>　　出冷卻塔爐氣含水汽量為：</p><p>　　冷卻塔蒸發(fā)水量：6211.112-2592.64=3618.472kg/h<

99、;/p><p><b>　　生成酸霧水平衡：</b></p><p>　　進(jìn)塔全部生成30%硫酸酸霧，其量為。其中：為322.64kg/h，為994.807kg/h。</p><p>　　在冷卻塔中除下酸霧30%，即除下。</p><p>　　進(jìn)入洗滌塔30%H2SO4酸霧，其中：</p><p>　

100、　冷卻塔淋灑30%H2SO4，淋灑酸量180/h,進(jìn)塔酸溫度60℃，比重1.1909。</p><p>　　淋灑酸量：180×1190.9=214362，其中SO3: 、 H2O:。</p><p>　　3.2.1出冷卻塔酸的組成</p><p><b>　　出冷卻塔酸的組成：</b></p><p>　　SO

101、3:52497+96.792=52593.792kg/h</p><p>　　H2O:161865-(3618.472+696.365)=157550.163kg/h</p><p>　　出塔酸的總量：52593.792+157550.163=210143.955kg/h</p><p><b>　　出塔酸的濃度：</b></p>

102、<p><b>　　,相當(dāng)于。</b></p><p>　　由洗滌塔循環(huán)系統(tǒng)引來(lái)冷卻塔循環(huán)系統(tǒng)的，其中:225.848kg/h、H2O:。</p><p>　　3.2.2混合后酸的組成:</p><p><b>　　混合后酸的組成:</b></p><p>　　混合后酸的總量：52819

103、.64+162857.591=215677.231kg/h</p><p><b>　　混合后酸的濃度：</b></p><p><b>　　，相當(dāng)于。</b></p><p>　　引出副產(chǎn)品稀酸（）：1317.447kg/h，其中SO3：322.64kg/h 、H2O：994.807kg/h。</p>&l

104、t;p>　　供冷卻塔循環(huán)的淋灑酸，其中：</p><p><b>　　SO3：</b></p><p><b>　　H2O：</b></p><p>　　3.3洗滌塔循環(huán)系統(tǒng)物料平衡</p><p>　　3.3.1出洗滌塔酸的組成</p><p>　　在洗滌塔中冷凝水汽

105、量：</p><p>　　假定出洗滌塔酸霧濃度為5%H2SO4，由本節(jié)3.2.1中計(jì)算可知，進(jìn)冷卻塔爐氣中所含SO3的量為322.64kg/h,再由表3.3可知：</p><p>　　以SO3來(lái)計(jì)算，洗滌塔除霧量：322.64×22%=70.981kg/h</p><p>　　以SO3來(lái)計(jì)算，一電除霧量：322.64×40%=129.056kg/

106、h</p><p><b>　　相應(yīng)含水量：</b></p><p>　　以SO3來(lái)計(jì)算，二電除霧量：322.64×8%=25.811kg/h</p><p><b>　　相應(yīng)含水量：</b></p><p>　　則各設(shè)備除霧情況如下表：</p><p>　　表3.

107、2各設(shè)備除霧情況（kg/h）</p><p>　　洗滌塔淋灑酸為5%H2SO4，淋灑量為，進(jìn)塔酸溫度37℃，比重1.02523。</p><p>　　淋灑酸量：180×1025.23=184541.4kg/h，其中SO3：7532kg/h、H2O：177009kg/h。</p><p><b>　　出洗滌塔酸的組成：</b></

108、p><p><b>　　SO3：</b></p><p>　　H2O：177009+4066.258-（3032.816+606.559）+696.365=178132.248kg/h</p><p>　　出塔酸的總量：7602.981+178132.248=185735.229kg/h</p><p>　　出塔酸的濃度：，

109、相當(dāng)于。</p><p>　　3.3.2出洗滌塔的酸混合后的組成</p><p>　　由凈化工段總平衡中的水平衡計(jì)算可知，補(bǔ)充水的量為547.0184kg/h。則一電、二電除去的酸霧和出塔的酸混合后的組成如下：</p><p>　　所以酸的量：7757.848+182318.6414=190076.4894kg/h</p><p>　　酸的濃

110、度：,相當(dāng)于。除保持洗滌塔循環(huán)酸量外，其余引至冷卻塔循環(huán)系統(tǒng)。</p><p>　　引至冷卻塔循環(huán)系統(tǒng)的5%H2SO4量：190076.4894-184541.4=5535.0894kg/h，其中SO3:7757.848-7532=225.848kg/h，H2O:182318.6414-177009=5309.641kg/h。</p><p>　　3.4凈化工段物料流程圖</p>

111、;<p>　　凈化工段物料流程圖見(jiàn)圖3.1所示。</p><p>　　圖3.1凈化工段物料流程圖</p><p>　　第四章 熱量平衡計(jì)算</p><p>　　4.1冷卻塔熱量橫算</p><p>　　4.1.1爐氣帶入的熱量</p><p>　　進(jìn)塔爐氣溫度為350℃，爐氣帶入熱量q1，查參考文獻(xiàn)[13

112、]可知0～350℃時(shí)各爐氣熱容如下表：</p><p><b>　　表4.1各爐氣熱容</b></p><p><b>　　SO2：</b></p><p><b>　　SO3：</b></p><p><b>　　O2：</b></p>&

113、lt;p><b>　　N2：</b></p><p><b>　　H2O：</b></p><p><b>　　q1=</b></p><p>　　4.1.2三氧化硫冷凝器</p><p>　　冷凝SO3的量：4.033kmol/h，查參考文獻(xiàn)[13]可知液體三氧化硫蒸發(fā)

114、熱為481kJ/kg（60℃），則：</p><p><b>　　q2=</b></p><p><b>　　4.1.3反應(yīng)熱</b></p><p>　　SO3的量：4.033kmol/h，查參考文獻(xiàn)[13]可知，60℃時(shí)SO3和水生成100%H2SO4的混合熱為96.7kJ/mol，則：</p><

115、p><b>　?。?0℃）</b></p><p><b>　　4.1.4稀釋熱</b></p><p>　　由參考文獻(xiàn)[13]的公式</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p><b>　　可知：</b></p>

116、<p><b>　　入熱小計(jì)</b></p><p>　　將以上四部分所得熱量相加：</p><p>　　4.1.5冷卻塔內(nèi)水蒸發(fā)吸收熱</p><p>　　查參考文獻(xiàn)[13]可知，60℃時(shí)水的蒸發(fā)熱為2358kJ/kg；水的蒸發(fā)量為3618.472kg/h，則：</p><p>　　4.1.6爐氣帶出的熱量&

117、lt;/p><p>　　出冷卻塔爐氣溫度為67.8℃，爐氣帶出的熱量：</p><p>　　查參考文獻(xiàn)[13]可知，30%H2SO4酸霧的熱容量為3.195J/(mol.k)，則0～70℃各爐氣熱容如下表：</p><p><b>　　表4.2各爐氣熱容</b></p><p>　　SO2：158.438×41.9

118、5×67.8=450631kJ/h</p><p>　　O2：90.743×29.486×67.8=181409kJ/h</p><p>　　N2：1187.142×28.566×67.8=2299227kJ/h</p><p><b>　　H2O </b></p><p&g

119、t;<b>　　由表3.5可知：</b></p><p>　　30%H2SO4酸霧（225.848+696.365）×3.195×67.8=199771kJ/h</p><p>　　4.1.7傳遞給循環(huán)酸的熱量及出塔酸溫</p><p>　　不計(jì)散熱量，傳遞給循環(huán)酸的最大的熱量為：</p><p>&

120、lt;b>　　出塔酸溫：</b></p><p>　　由3.2.2的計(jì)算結(jié)果知冷卻塔出塔酸總量為：210143.955kg/h,傳遞給循環(huán)酸的最大的熱量為5.9734×106kJ/h。30% H2SO4的比熱容為（查參考文獻(xiàn)[13]）。則：</p><p>　　在實(shí)際生產(chǎn)中，冷卻塔出口爐氣溫度一般在65℃～78℃之間，此計(jì)算符合實(shí)際情況。</p>