年产20万吨硫酸生产车间基本工艺设计.doc

毕业设计阐明书年产20万吨硫酸生产车间工艺设计学生姓名： 学号： 学 院： 系 名： 专 业： 指引教师： 年 月年产20万吨硫酸生产车间工艺设计摘 要硫酸是最重要基本化工原料之一，重要用于制造磷肥及无机化工原料，另一方面作为化工原料广泛应用于有色金属冶炼、石油炼制和石油化工、橡胶工业以及农药、医药、印染、皮革、钢铁工业酸洗等。本设计以硫磺为原料生产硫酸，由于以硫磺为原料生产硫酸不需净化，大大简化了工艺过程，节约投资费用，且产品质量高。本设计完毕了年产20万吨硫酸生产车间工艺设计，简介了硫酸生产重要办法和成熟工艺流程。重要内容涉及原料熔硫工段、焚硫转化工段、干吸工段及重要设备选取、环保办法等。完毕了化工设计各个设计环节，达到了设计目的。经分析，设计技术可靠，经济合理。在设计过程中，还重点对废水解决进行了分析。核心词：硫酸；硫磺制酸；焚烧炉；转化塔The Production Process Design of the Workshop for Sulfuric acid with an Annual Output of 200,000 TonsAbstract Sulfuric acid is one of the most important basic chemical raw materials，mainly used in the manufacture of phosphate fertilizer and inorganic chemical raw materials，as a chemical raw material，it is widely used in non-ferrous metal smelting，petroleum refining and petroleum chemical industry，rubber industry，as well as pesticides，pharmaceuticals，printing and dyeing，leather pickling of iron and steel industry. This design is used sulfuric acid as raw material to product sulfur，thus it products sulfur without purification，the process is greatly simplified to save investment costs and gain high product quality. It is an annual output of 200,000 tons of sulfuric acid production plant process design， introduces the main methods of sulfuric acid production and mature process. The main contents include the raw material sulfur melting section，and burning sulfur conversion section，drying and absorption section and the major equipments selection，environmental protection measures. It completes various links of the chemical engineering design，and achieves the design objectives. Through the analysis of the design，design technology is reliable，and the design is economical and reasonable. In the design process，it is also focusing on wastewater treatment.Keywords：Sulfuric acid；Producing Sulfuric Acid by Sulfur；The stove of sulfur；Conversion tower目 录1 引言11.1概述11.2全球硫酸工业概况11.3国内工业概况11.4硫酸性质21.4.1物理性质21.4.2浓硫酸化学性质31.4.3稀硫酸化学性质51.4.4相对密度61.4.5硫酸结晶温度61.4.6硫酸热容、热焓71.4.7硫酸沸点蒸气压和蒸气构成71.5硫酸几种不同生产工艺81.5.1以硫磺为原料81.5.2以硫铁矿含伴生硫铁矿为原料91.5.3冶炼烟气和其他原料91.6低浓度二氧化硫气体解决91.7硫酸污水解决101.8二氧化硫尾气102 工艺流程112.1迅速熔硫与液硫过滤工段112.2转化工段122.2.1二氧化硫转化反映基本原理132.2.2二氧化硫转化三氧化硫工艺操作条件选取和选定理由142.3吸取工段222.3.1吸取流程配备方式232.3.2吸取工段流程232.3.3吸取工段重要工艺指标分析242.4废热回收工艺242.5关于低温位热能回收工艺253 物料衡算263.1 设计规定：263.2物料衡算263.2.1硫磺焚烧物料衡算263.2.2转化器物料衡算263.3热量衡算293.3.1热量衡算目293.3.2热量衡算根据293.3.3各物质热力学参数23（标况下）293.3.4各工段热量衡算294 重要设备设计与选型384.1焚硫炉384.2转化塔384.3干吸塔404.4气体换热器414.5空气鼓风机444.6循环吸泵454.7废热锅炉454.8过热器和省煤器464.9设备一览表475 车间布置485.1车间布置任务495.2车间布置基本原则495.3车间布置设计普通规定495.4车间布置525.5 装置构成某些535.6 布置方案535.7设备布置546 安全与环保546.1安全546.1.1产业安全现状546.1.2安全评价简介556.2环保556.2.1作业环境556.2.2重要污染566.2.3环境管理重点567 经济核算577.1概述577.2 能耗分析587.3 节能办法587.4经济核算597.4.1工程费用597.4.2其她费用607.4.3备用费用607.4.4专项费用617.4.5产品单位成本617.4.6流动资金627.4.7投资回收期62设计总结62参照文献63致 谢661 引言1.1概述近十几年以来，国内硫酸工业得到很大发展，重要标志之一是硫酸工程设计项目多、质量好、技术水平高、经济效益和社会效益明显。国内自行设计、自己建设中、小型硫酸工程遍及全国，还承担了许多大型硫酸工程设计。此外，从国外引进了某些先进硫酸技术。硫酸工程设计进步，大大变化了国内硫酸工业技术状况1。硫酸工程设计因采用原料不同其形式各异，工艺过程和设备须与所用原料相匹配。此前国内以硫铁矿生产硫酸为主体，在今相称长时期内，这种状况不会有较大变化；以重有色冶金工业冶炼烟气生产硫酸，是国内硫酸工业重要构成某些；随着硫磺供应增长，愈来愈多新建工程从治理环境、生产简便和经济角度考虑，选用以硫磺生产硫酸；以石膏、磷石膏为原料生产硫酸、联产水泥工程，也有新发展。普通状况下，以硫铁矿制酸工艺较复杂些，硫磺制酸过程简便些2。1.2全球硫酸工业概况硫酸是老式无机基本化工原料，自18世纪中叶工业化生产以来，随着染料、炸药工业兴起而迅速发展，现今随化肥工业、石油化工、有色冶金、纺织和轻工业、国防工业及其他关于工业发展而不衰2。硫酸工艺技术和装备、材料不断演变和进步，特别是近年来以环保和能源运用为中心变革，使硫酸工艺和装备有了很大变化，如改革工艺回收了90以上反映热产生蒸汽用于发电，除自用外并向装置外供电，成为应用清洁生产工艺能源公司，其中MECS和Outolec等热回收工艺是当前流行技术。当前世界各国硫酸工程都趋向于大型化发展，全球硫酸有50用于磷酸生产，尚有某些用于镍生产，这些工业部门大型化规定配套硫酸工程也大型化。有色冶炼工程大型化也需配套冶炼烟气制酸工程大型化。总之，这些工业部门生产大型化带动了硫酸工程大型化3。1.3国内工业概况国内国民经济持续不断增长，特别是磷复肥工业和有色冶金工业蓬勃发展带动了硫酸工业迅速发展。进入2l世纪以来，建成了许多大型以硫磺或硫铁矿为原料生产装置，某些中、小型公司得到了改造，也朝大型化方向发展。以冶炼烟气为原料硫酸工程与大型铜、镍等有色金属冶炼配套建设，相应建设大型硫酸装置。在此期间建成大型公司总生产能力占全国总生产能力50以上，其中以硫磺制酸较多，冶炼烟气制酸次之4。在建和待建项目建成后，大型硫酸装置将成为国内硫酸工业主体，顺应了硫酸工业发展需要。通过研制和创新，新工艺、新设备、新材料亦得到应用和推广，国内硫酸工业技术水平有了较大进步。对硫酸需求增长，重要靠增长以硫磺为原料生产硫酸和充分回收冶炼烟气中SO2生产硫酸来解决，并逐渐形成了较大生产能力，但以硫铁矿为原料生产硫酸能力仍很大。硫铁矿制酸技术复杂，装置建设投资较高，再加上矿山勘探、采选和建设等投资，发展硫铁矿制酸总投入较大。21世纪以来，国内在自主创新建设大批硫酸装置同步，也引进了先进硫酸装置、核心设备、催化剂、热回收技术和装备等，增进了国内硫酸工业技术和装备水平提高5。1.4硫酸性质1.4.1物理性质（1）理化常数6性状：无色无味澄清粘稠油状液体； 成分/构成：浓硫酸98.0%(浓)70%(稀) ；密度：98%浓硫酸1.84g/mL ；摩尔质量：98g/mol；物质量浓度：98%浓硫酸18.4mol/L； 相对密度：1.84；沸点：338；溶解性：与水和乙醇混溶； 凝固点：无水酸在10，98%硫酸在3时凝固。 （2）溶解放热浓硫酸溶解时放出大量热，因而浓硫酸稀释时应当“酸入水，沿器壁，慢慢倒，不断搅”若将水倒入浓硫酸中，温度将达到173，导致酸液飞溅，导致安全隐患。 硫酸是一种无色黏稠油状液体，是一种高沸点难挥发强酸，易溶于水，能以任意比与水混溶。（3）共沸混合物（熔点：10） 沸点：290（100%酸），沸点：338（98.3%酸） 但是100%硫酸并不是最稳定，沸腾时会分解一某些，变为98.3%浓硫酸，成为338（硫酸水溶液）共沸混合物。加热浓缩硫酸也只能最高达到98.3%浓度。（4）吸水性它是良好干燥剂，用以干燥酸性和中性气体，如CO2，H2，N2，NO2，HCl，SO2等，不能干燥碱性气体，如NH3，以及常温下具备还原性气体，如H3S吸水是物理变化过程。吸水性与脱水性有很大不同：吸取本来就有游离态水分子，水分子不能被束缚。将一瓶浓硫酸敞口放置在空气中，其质量将增长，密度将减小，浓度减少，体积变大，这是由于浓硫酸具备吸水性。 1.4.2浓硫酸化学性质（1）脱水性7脱水指浓硫酸脱去非游离态水分子或脱去有机物中氢氧元素过程。 1)脱水性简介 就硫酸而言，脱水性是浓硫酸性质，而非稀硫酸性质，浓硫酸有脱水性且脱水性很强。 2)可被脱水物质 物质被浓硫酸脱水过程是化学变化过程，反映时，浓硫酸按水分子中氢氧原子数比(2:1)夺取被脱水物中氢原子和氧原子或脱去非游离态结晶水，如五水合硫酸铜(CuSO45H2O)。 3)炭化 可被浓硫酸脱水物质普通为含氢、氧元素有机物，其中蔗糖、木屑、纸屑和棉花等物质中有机物，被脱水后生成了黑色炭。浓硫酸如：C12H22O1112C+11H2O 4)黑面包反映 在200mL烧杯中放入20g蔗糖，加入几滴水，水加适量，搅拌均匀。然后再加入15mL质量分数为98%浓硫酸，迅速搅拌。观测实验现象。可以看到蔗糖逐渐变黑，体积膨胀，形成疏松多孔海绵状炭，还会闻到刺激性气味气体。 C12H22O1112C+11H2O C+2H2SO4(浓) CO2+2SO2+2H2O 5)络合反映 将SO3通入浓H2SO4中，则会有“发烟”现象。 H2SO4+SO3H2S2O7(亦写为H2OSO3SO3)（2）强氧化性1)跟金属反映 常温下浓硫酸能使铁、铝等金属钝化。 加热时，浓硫酸可以与除金、铂之外所有金属反映，生成高价金属硫酸盐，自身普通被还原成二氧化硫。Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2+2H2O 2Fe+6H2SO4(浓) Fe2(SO4)3+3SO2+6H2O在上述反映中，硫酸体现出了强氧化性和酸性。 2)非金属反映 热浓硫酸可将碳、硫、磷等非金属单质氧化到其高价态氧化物或含氧酸，自身被还原为二氧化硫。在此类反映中，浓硫酸只体现出氧化性。 C+2H2SO4(浓) CO2+2SO2+2H2O S+2H2SO4 (浓) 3SO2+2H2O 2P+5H2SO4 (浓) 2H3PO4+5SO2+2H2O 3)跟其她还原性物质反映 浓硫酸具备强氧化性，实验室制取硫化氢、溴化氢、碘化氢等还原性气体不能选用浓硫酸。 H2S+H2SO4(稀) S+SO2+2H2O 2HBr+H2SO4(稀) Br2+SO2+2H2O 2HI+H2SO4(稀) I2+SO2+2H2O （3）难挥发性制氯化氢、硝酸等（原理：高沸点酸制低沸点酸）如，用固体氯化钠与浓硫酸反映制取氯化氢气体。 NaCl(固)+H2SO4 (浓) NaHSO4+HCl(常温) 2NaCl(固)+ H2SO4 (浓) Na2SO4+2HCl(加热) 再如，运用浓盐酸与浓硫酸可以制氯化氢气体。 酸性：制化肥，如氮肥、磷肥等 2NH3+ H2SO4 (NH4)2SO4 Ca3(PO4)2+2H2SO4 2CaSO4+Ca(H2PO4)2 稳定性：浓硫酸与亚硫酸盐反映 Na2SO3+ H2SO4 Na2SO4+H2O+SO2（4）强酸性纯硫酸是无色油状液体，10.4C时凝固。加热纯硫酸时，沸点290C，并分解放出某些三氧化硫直至酸浓度降到98.3%为止，这时硫酸为恒沸溶液，沸点338C。无水硫酸体现酸性是给出质子能力，纯硫酸依然具备很强酸性，98%硫酸与纯硫酸酸性基本上没有差别，而溶解三氧化硫发烟硫酸就是一种超酸体系了，酸性强于纯硫酸8。 1.4.3稀硫酸化学性质（1）可与多数金属（比铜活泼）和绝大多数金属氧化物反映，生成相应硫酸盐和水。（2）可与所含酸根离子相应酸酸性比硫酸根离子弱盐反映，生成相应硫酸盐和弱酸。 （3）可与碱反映生成相应硫酸盐和水。 （4）可与氢前金属在一定条件下反映，生成相应硫酸盐和氢气。 （5）加热条件下可催化蛋白质、二糖和多糖水解。（6）能与批示剂作用，使紫色石蕊试液变红，使无色酚酞试液不变色9。1.4.4相对密度相对密度即单位体积硫酸重量与同体积4水重量之比。相对密度与密度在概念上是不同，密度即单位体积硫酸质量，g/cm。但对于同一条件下同一硫酸相对密度与密度在数值上是同一10。硫酸相对密度是温度与酸浓度函数。当固定温度，硫酸相对密度随浓度升高而升高。当固定硫酸浓度，相对密度则随温度升高而下降。此属于普通变化规律。此外当酸浓度在0100%范畴内，在任何温度下，以98.3%浓度下相对密度为最大。当硫酸浓度属于发烟酸范畴时，以含游离SO3在50%65%浓度下相对密度为最高。SO3%游离量低于此区域，相对密度随游离SO3%增长而升高。游离SO3%高于此区域，相对密度随游离SO3量增长而下降。1.4.5硫酸结晶温度液体硫酸转变为固体硫酸时温度称为结晶温度。结晶温度随硫酸浓度不同而变化，其变化关系是不规则11。市场上几种常用硫酸品种结晶温度如表1-1所示：表1-1 惯用硫酸和发烟硫酸结晶温度硫酸浓度%（重量）结晶温度硫酸浓度%（重量）结晶温度10.04.7100+10.37176.022.2游离SO3101.593.027.0游离SO320+2.598.5+1.8游离SO3650.35掌握了硫酸结晶温度具备下述意义：（1）了硫酸贮存输送提供了防止发生冻酸温度控制根据；（2）为了拟定产品浓度范畴提供了根据；（3）对处在不正常状况下发生酸冻结因素分析提供了理论根据。1.4.6硫酸热容、热焓热容指在不发生相变又不发生化学反映和无其他功能条件下，单位硫酸温度升高或减少1时，所引起热量变化。以摩尔为单位，即摩尔热容kJ/（molK），以质量公斤为单位即为比热kJ/（molK）。从实验上得知，将同一种浓度硫酸从0升高到1与从99升到100所需要热量是不同12。可见不同温度下有不同热容，为了使用上以便，在工程计算中采用平均热容。热焓是指某一单位重量（kg）硫酸在某一温度下具有热量。热焓是状态函数，它变化由始态和终态决定，与中间过程无关。1.4.7硫酸沸点蒸气压和蒸气构成H2OSO3为二元系统，其溶液具备恒沸状态性质，这种性质在硫酸水溶液浓缩、SO3吸取以及浓硫酸用作干燥剂等方面有着极其重要意义。溶液沸点随H2SO4含量增长而升高。当浓度达到98.3%时达最大值（336.8），此后则下降，至100%H2SO4时为296.2。发烟硫酸沸点，则随SO3（游离）百分含量增大而下降，直降至44.7。常压下加热浓缩稀硫酸，当酸浓达到98.3%时，液面上气相构成与液相构成达到相似，虽然继续加热蒸发，液相组分不变，这时沸点（338.8）称恒沸点。这阐明在常压下只能将稀硫酸浓缩到98.3%，成为理论上浓缩浓度。但在生产操作中为了经济性和减少硫酸损失，普通只是将稀硫酸浓缩至92%95%13。依照相平衡原理，硫酸液面上应有相应气体成分。上述加热浓缩稀硫酸及加热蒸发游离SO3，相应气相成分以H2O和SO2为主。而在常压低温范畴内，硫酸液面上气相组分，则以H2SO4为主，其量用总蒸气压表达。各种温度下不同浓度硫酸总蒸气压，可有下式计算：pA-B/T 式中 p蒸气压，Pa； T绝对温度，K； A、B与酸浓度关于常数。当温度一定期，硫酸液面上总蒸气压随硫酸浓度升高而减少，且在98.3%时总蒸气压最低。当酸浓超过98.3%时，总蒸气压随浓度升高（游离SO3%增长）而增大。如表1-2所示：表1-2 各种浓度硫酸A、B常数值H2SO4%204060809098.3100A8.9228.8448.8419.2939.2559.7809.805B22682299245830403390421139141.5硫酸几种不同生产工艺1.5.1以硫磺为原料进口硫磺可充分运用世界硫资源，以补充国内硫资源局限性，其前提是世界上要有多余硫磺供应。硫磺进口量多少受各种因素影响，但硫供应总量和需求总量基本上平缓地上升，虽然年国内进口硫磺达占世界硫磺贸易量，也未浮现总体上生产和供应不大于需求态势。上述资料也许有局限性，不够全面，但可看出在世界范畴某些地区变化和世界总量变化是有区别。拿国内状况看，年硫铁矿制酸，硫磺制酸仅几十万吨年矿制酸减少到，硫磺制酸升至其中矿制酸改为硫磺制酸量净增长了世界硫消费，而别的增长硫磺制酸大某些用于增产磷肥，并且重要是以产抵进，这样就减少了国外磷肥生产，即减少了国外硫消费量。因此，国内使世界硫磺消费净增长量实际低于进口硫磺增长量14。总体上世界硫磺供应略有富余，但年以来世界硫磺价格逐渐抬高，当前硫磺生产重要地区是美国、加拿大、中东、前苏联，世界硫磺贸易最大进口国是中华人民共和国占最大出口地区是加拿大和中东总和。硫磺贸易中所占份额最大是加拿大、中东出口方和中华人民共和国进口方，因中东不稳定局势和费用上涨，加拿大随之涨价也许性也是存在，受影响最大是国内。当前高价位应当能促使国内硫磺制酸增长势头下降。1.5.2以硫铁矿含伴生硫铁矿为原料硫铁矿是国内自有资源，从国内这个人口，大国安全和经济发展考虑，保持一定规模硫铁矿采选能力和硫铁矿制酸能力是需要。同步，从国内硫铁矿资源状况上考虑又应当节约使用，恰本地运用国外硫资源。国内已是国际市场中重要一员，因而特别需要研究和把握好国际市场，为硫酸长期发展争取有利条件，硫铁矿制酸可以起到重要调节、平衡作用。如果将硫铁矿制酸改为硫磺制酸，将净增长世界硫磺消费需求，维持既有硫铁矿原料能力并稳步增长不但对国家经济安全有利，并且可以稳定世界硫磺市场，反过来对国内进口硫磺有利，总体上对国内硫酸工业长期发展有利。稳定和发展硫铁矿制酸要注重发展硫铁矿矿源和发展硫铁矿制酸生产装置。发展硫铁矿矿源涉及后备资源勘探、资源开发运用规划和评价、资源合理运用研究、技术开发、矿山建设、提高生产能力和技术水平等。发展硫铁矿制酸生产装置涉及工艺技术和装备水平提高、减少环境污染、解决矿渣综合运用、大型化等15。要本着节约资源观点，矿山和硫酸厂都要考虑在充分运用中、高品位矿同步如何运用好低品位矿，提高资源综合运用率。1.5.3冶炼烟气和其他原料冶炼烟气重要是有色金属硫化矿物冶炼时产生含二氧化硫烟气，冶炼烟气制酸实际是冶炼厂副产品，是随着冶金工业发展而发展。国内冶炼烟气制酸发展迅速，已形成较大生产能力，其硫酸产量占全国总产量左右。石膏、磷石膏是国内硫酸原料潜在硫资源，当前已有口以上工业生产能力16，但近期大规模发展条件还不够成熟。国内煤炭中所含硫也是潜在硫资源，当前燃煤烟气脱硫重要采用抛弃法，回收这某些硫开发研究和工业化应当加快进行。1.6低浓度二氧化硫气体解决德国鲁奇公司80年代开发物理吸取法吸取二氧化硫工艺，通过改进已在液体二氧化硫生产中使用,这种办法使用Selexol 溶液(聚乙二醇二甲醚) 作为吸取剂。美国孟山都环境化学公司开发了使用DBBP(丁基膦酸二丁酯) 作吸取剂办法。DBBP选取性吸取剂对二氧化硫吸取容量大且解吸温度低，蒸气压力和粘度都较低，腐蚀性小，并且是一种阻燃剂17。丹麦托普索公司开发湿法硫酸工艺成功地用于从有色金属冶炼废气中回收二氧化硫，这种工艺不使用吸取剂或化学药剂，不产生废水和废渣，特别合用于解决二氧化硫浓度低于5%气体(也可用于解决SO2浓度高气体)，二氧化硫转化率可达99.3%99.5%，生成三氧化硫与气体中水蒸汽结合为硫酸蒸汽，并在WSA冷凝塔中冷凝成酸，产品硫酸浓度可达98%。美国孟山都环境化学公司与Calgon Carbon公司合伙开发了Centaur工艺，采用活性炭将二氧化硫吸附氧化生成三氧化硫并与水结合成硫酸。然后用水将硫酸从活性炭上洗涤下来，成为稀硫酸。这种办法与德国鲁奇公司过去开发Sulfacid工艺相似，但Centaur活性炭催化活性比其他活性炭高一倍。该法具备设备少、热能运用好、二氧化硫排放量低等特点。对于硫磺制酸装置，产生稀硫酸可以代替补充水加入吸取系统；对于有色金属冶炼厂，稀硫酸可用于矿石浸提。这种办法甚至可以与一转一吸流程合并使用，取代两转两吸工艺。与两转两吸比较，一转一吸加Centaur尾气解决工艺具备二氧化硫排放数量少，使用设备少、造价低、压力降小、热量回收率高及可以避免开、停车时导致环境污染等特点。这种办法缺陷是产生硫酸浓度低，尾气中具有水蒸汽，会形成烟羽18。1.7硫酸污水解决硫酸生产过程中具有SO3、H2SO4、As、Hg、悬浮物等有毒害物质。咱们必要加入一定量Ca(OH)2、FeSO4 、PAM等净水药剂来净化污水。流程见图1-1：图1-1 污水解决流程1.8二氧化硫尾气大气污染物综合排放国标(GB162971996)限定二氧化硫最高容许排放质量浓度为960mg/m3。受二氧化硫平衡转化率限制，无论是以硫磺还是硫铁矿和冶炼烟气为原料，尾气中必然具有一定量二氧化硫。硫磺制酸工艺过程比较简朴，操作条件与设计条件较为吻合，进转化工序二氧化硫浓度和氧硫比较为稳定，采用两转两吸工艺制酸尾气较容易达标排放19。2 工艺流程工艺上普通采用迅速熔硫、液硫机械过滤、机械雾化焚硫技术，较多地采用“ 3 + 2 ”两转两吸工艺，并采用中压锅炉和省煤器回收焚硫和转化工序废热，产生中压过热蒸汽。将澄清熔融硫送入焚硫炉与空气雾化后于炉内焚化，产生高温二氧化硫炉气，经余热锅炉使炉气温度降至650680，进入转化器，本设计采用一次转化通过一、二、三段触媒，二次转化通过四、五次触媒。换热方式一次转化采用外部换热，二次转化四、五段间采用空气冷激。2.1迅速熔硫与液硫过滤工段熔硫工序普通采用迅速熔硫和液硫机械过滤工艺，其中核心设备一是迅速熔硫槽，二是液硫过滤器。固体硫磺经熔融，滤去固体杂质后，存于熔硫槽，维持熔硫温度在130145之间，熔硫贮槽空间温度在115以上。由泵将熔硫打入硫磺雾化喷嘴，与通过干燥空气混合而入炉燃烧。燃烧空气是由鼓风机送入硫酸干燥塔，使水分含量减少到0.1g/m3如下，再通过除沫后送至焚硫炉和转化器。近年来为了节能，新设计焚硫系统把鼓风机改设在干燥塔之后，使每吨酸能耗可减少10%左右。在焚硫炉产生炉气，温度在8001000，SO2浓度在12%左右，经废热锅炉冷却到430左右，进入炉气过滤器，滤去杂质后与空气混合，使温度和SO2浓度都达到适当范畴后进入转化塔12。为了防止杂质在过滤槽内沉降，在过滤槽内增设了搅拌器，这样几乎所有固体杂质都可在液硫过滤器内除去，从而大大减轻了过滤槽清理难度并延长了清理周期。对于采用机械过滤工艺装，在熔硫槽后再设自然沉降槽意义不大，一是由于沉降时间短，大某些固体杂质还是要带人过滤槽内并在液硫过滤器中除去二是增长了土建、设备和厂房投资三是流程加长，操作程序增多，运营费用增长。出熔硫槽液体硫成直接进人过滤槽，由过滤泵送人叶片式液硫过滤器过滤。为了防止停泵时液硫过滤器出口管道内液硫返流人液硫过滤器，破坏过滤器内滤饼，同步也为了操作工人安全，过滤后液硫最佳不要直接送人液硫储雄，而是先流人一低位中间槽，再由液硫泵送人液硫储旅储存。如果熔硫槽为多台，也可将过滤槽分为两台就近布置，以增长整个熔硫装置操作灵活性。为节约用地，过滤槽、助滤槽和中间槽可以采用方形平底构造，并设计成一种整体，将叶片式过滤器布置在平台上，下部留有足够空间，以以便出渣和液硫排放。2.2转化工段转化普通采用进口催化剂、“3 + 1”两次转化工艺、“-”换热流程。也有个别装里采用国产催化剂、“3 + 2”两次转化工艺。总转化率均规定达到99.8%以上，某些装置规定转化率达到99.83%以上，放空尾气中SO2含量低于700mg/ m3。由于规定较高转化率，普通催化剂装填盆较大。转化工序流程如图2-1：1 一段省煤器;2 五段省煤器;3 ,7 省煤器;4 转化器;5 第二换热器;6 第三换热器;8 焦炭过滤器图2-1 转化工序流程图2.2.1二氧化硫转化反映基本原理二氧化硫转化反映方程式从上述反映方程式可以看出SO2转化反映特点，这个反映为可逆、体积缩小、放热反映13。理解到这些特点咱们可以拟定某些详细数学模型。平衡转化率：依照定义可以用下式表达：XT= (2-1)反映平衡常数Kp= (2-2)将（2-1）和（2-2）合并，便可以得到平衡转化率与平衡常数关系式。 XT= = (2-3) 为了便于计算，咱们把氧平衡分压PO2换成SO2和氧起始浓度。氧平衡分压： P（）= (2-4)将(4)式代入(3)则可得，XT=若要计算XT,咱们可以用试差法求解。式中： P（） 二氧化硫平衡分压； P（）三氧化硫平衡分压； P（）氧气平衡分压； XT 平衡转化率（%）； Kp 反映平衡常数； a 二氧化硫起始浓度（体积%）； b 氧起始浓度（%）； P 气体总压力（大气压atm）。2.2.2二氧化硫转化三氧化硫工艺操作条件选取和选定理由前面咱们对硫酸工艺已有所理解，但各种操作有其自身因素而定。转化工艺操作条件重要有三个：转化反映温度、转化反映进气浓度以及转化器通气量20。这就是转化操作“三要素”，下面咱们分述各个条件选取理由。（1）转化反映温度1）转化反映温升状况转化反映过程中放出热量，使气体温度升高，它与气体中二氧化硫含量关于。每段转化后气体温度升高状况可以用下式计算：tt0+(XT-X0)式中：t出触媒层气体温度，； t0进触媒层气体温度，； XT出触媒层转化率； X0进触媒层转化率； 绝热系数，由转化反映过程中初始反映气体浓度决定，相称于转化率从0增长到100%气体温度升高度数。10.2a/Cv式中：aSO2初始浓度，%； Cv平均温度下与转化率 XT0.5时气体平均热容量，卡/米3。采用平均温度为500，转化率为50%时，计算二氧化硫浓度与值关系如表2-1所示：表2-1 二氧化硫浓度与值关系SO2浓度 %SO2浓度 %SO2浓度 % 2 59 6 173 10 278 3 88 7 200 11 303 4 117 8 226 12 328 5 145 9 252 13 506 把值代入即可计算出一定二氧化硫浓度和一定转化率下，绝热反映过程中它温度升高值。二氧化硫气体反映热，即没有移走，也没有损失，所有用于加热触媒和反映气体自身。这个过程称为绝热反映过程。气体温度升高，所列数据值叫绝热温升值。懂得这些值可以帮咱们判断转化率和温度数值与否对的。咱们懂得了已知温差如何求转化率办法。反过来，咱们懂得转化率就可以求出温差。运用这种办法，在一段出口温度不准超过600状况下，不同二氧化硫进气浓度，以平衡时转化率算出一段进口最高容许温度见列表2-2：表2-2 不同二氧化硫浓度下转化器一段进口最高容许温度进气浓度SO2%5677.58910一段进口最高容许温度4994704534454414284212)转化反映最适当温度依照前面咱们所述转化反映和触媒特性，选取转化操作温度，应考虑如下几种规定：a.要保证能获得较高转化率。b.要保证在较快反映速度下进行转化，以尽量减少触媒用量，或在一定量触媒下能获得最大生产能力。c.要保证转化温度控制在触媒活性温度范畴之内，即应当将转化反映温度控制在触媒起燃温度之上，耐热极限温度之下。平衡转化率与反映速度对温度关系是矛盾，因此必要依照较高转化率，又要有较快反映速度两全齐美原则来选取一种最适当操作温度。对于一定组分进层均有一定温度使反映速率最快，这个温度条件称为最适当温度。这个温度可以用下式来计算： T适=式中： XT转化率，%； a 二氧化硫浓度，% ； b 氧浓度，%。咱们如果把在某一种进气成分下转化率与温度关系作成图线，可看出平衡转化率与温度，转化率与最适当温度以及平衡转化率与转化率关系。当前咱们可以看一下进气组分在某种触媒下温度与转化率关系图，如图2-2：图2-2 温度转化率图从图中看出，平衡温度较适当温度高。但在温度越高低平衡转化率和实际转化率差数愈小，这重要是由于高温下反映速度较低温时快，接近平衡时反映速度变慢直到平衡时速度等于零。咱们要在较低温度下以较高反映速度进行，同步有较高转化率。这就规定咱们在反映时移走能量。（2）转化反映进气浓度进入转化器二氧化硫浓度是控制转化操作中最重要条件之一，它波动将引起温度、转化率和系统生产能力变化。下面着重简介几种问题影响：1).进气中二氧化硫浓度与温度关系：这个问题咱们已在选取温度时作理解释，这里作图以便更清晰地理解其互有关系。如图2-3：图2-3 不同二氧化硫浓度下转化率每变化1%温度升高关系2).进气中二氧化硫浓度与转化率关系：从表2-3中咱们可以看出，通过第一次吸取在气体中除去了SO3，氧硫比值大大提高，突破了本来平衡关系，使转化率达到99%以上。表2-3 各段炉气SO2/O2比值同转化率关系项目一次转化二次转化进出出进出出转化率%60809699.5气体组成SO293.71.872.020.4050.011O28.66.055.185.645.244.67SO3-5.557.46微1.631.99O2 /SO20.9551.632.772.7812.84.44O2 /SO2 + SO30.9550.6550.5552.782.572.33N282.484.785.692.592.893.43) .进气SO2浓度同生产能力关系：在一定范畴内，提高二氧化硫浓度，硫酸产量会增长，但转化率会下降。进气SO2浓度同生产能力关系见表2-4：表2-4 进气SO2浓度与产酸量转化率之间关系二氧化硫浓度%产酸量增长% 总转化率%7.00 97.07.56.3 96.18.011.8 94.98.516.7 93.39.020.0 90