項目五任務(wù)5-2

1、化工生產(chǎn)技術(shù)項目五：硫酸的生產(chǎn)技術(shù)設(shè)計項目五：硫酸的生產(chǎn)技術(shù)設(shè)計任務(wù)任務(wù)5-2：三氧化硫的合成方案設(shè)計：三氧化硫的合成方案設(shè)計化工生產(chǎn)技術(shù)上一次任務(wù)回顧上一次任務(wù)回顧1、硫酸生產(chǎn)的原料及生產(chǎn)方法有哪些？2、何謂沸騰焙燒？具有哪些特點？3、如何進(jìn)行硫鐵礦的原料預(yù)處理過程？4、沸騰爐中風(fēng)帽的作用是什么？化工生產(chǎn)技術(shù)任務(wù)描述任務(wù)描述 萊蕪市向陽化工有限公司接到硫酸產(chǎn)品的生產(chǎn)訂單，廠部要求車間盡快生產(chǎn)合格產(chǎn)品。技術(shù)組決定由技術(shù)主管（教師）帶領(lǐng)技術(shù)開發(fā)小組（學(xué)生是開發(fā)小組成員）完成產(chǎn)品的生產(chǎn)。 本次任務(wù)的主題就是請各攻關(guān)小組搜集資料，并利用我們前面學(xué)習(xí)的相關(guān)理論，設(shè)計出正確的三氧化硫合成方案?；どa(chǎn)技

2、術(shù)本次任務(wù)：項目五：硫酸的生產(chǎn)技術(shù)設(shè)計 任務(wù)5-2：三氧化硫的合成方案設(shè)計第一組1、二氧化硫催化氧化的反應(yīng)方程及影響條件2、二氧化硫氧化反應(yīng)由幾步組成？3、簡述二氧化硫氧化用催化劑的構(gòu)成4、二氧化硫催化氧化的主要設(shè)備有哪幾種？第二組1、二氧化硫氧化用催化劑的構(gòu)成2、二氧化硫催化氧化工藝條件的選擇3、二氧化硫催化氧化的主要設(shè)備有哪幾種？4、二氧化硫轉(zhuǎn)化的工藝流程的特點是什么？化工生產(chǎn)技術(shù)本次任務(wù)：項目五：硫酸的生產(chǎn)技術(shù)設(shè)計 任務(wù)5-2：三氧化硫的合成方案設(shè)計第三組1、二氧化硫催化氧化的反應(yīng)方程及影響條件2、二氧化硫氧化反應(yīng)由幾步組成？3、二氧化硫催化氧化的主要設(shè)備有哪幾種？4、二氧化硫轉(zhuǎn)化的工藝

3、流程的特點是什么？第四組1、二氧化硫氧化用催化劑的構(gòu)成2、二氧化硫催化氧化工藝條件的選擇3、簡述二氧化硫氧化用催化劑的構(gòu)成4、二氧化硫催化氧化的主要設(shè)備有哪幾種？化工生產(chǎn)技術(shù)做什做什么？么？設(shè)計催化氧化方案能力能對催化劑進(jìn)行選擇能讀懂催化氧化的文件如何如何做？做？催化氧化的原理催化劑的選擇氧化工藝條件的選擇氧化過程的設(shè)備團(tuán)結(jié)協(xié)作密切配合素質(zhì)知識化工生產(chǎn)技術(shù)任務(wù)實施任務(wù)實施資料資料查閱查閱課堂課堂匯報匯報提問提問答疑答疑任務(wù)任務(wù)評價評價總結(jié)總結(jié)歸納歸納整理整理提交提交課外進(jìn)行課外進(jìn)行課外進(jìn)行課外進(jìn)行項目任務(wù)書項目任務(wù)書化工生產(chǎn)技術(shù)任務(wù)匯報每組隨機(jī)抽取一名同學(xué)進(jìn)行匯報匯報時間：每人15分鐘左右1、

4、每組匯報完畢，其它組同學(xué)可發(fā)言，提出不同意見或質(zhì)疑。2、教師對匯報提出問題，學(xué)生補(bǔ)充答疑。3、教師對匯報點評化工生產(chǎn)技術(shù) 各小組的每一個成員，根據(jù)每一小組的課上匯報情況及課下小組成員資料查閱與整理的情況，對每一位同學(xué)打分。任任 務(wù)務(wù) 評評 價價化工生產(chǎn)技術(shù)內(nèi)內(nèi) 容容 總總 結(jié)結(jié)一、催化氧化的基本原理一、催化氧化的基本原理二、催化氧化的工藝條件及流程二、催化氧化的工藝條件及流程三、催化氧化的主要設(shè)備三、催化氧化的主要設(shè)備四、三氧化硫的吸收四、三氧化硫的吸收五、硫酸生產(chǎn)的五、硫酸生產(chǎn)的“三廢三廢”處理處理化工生產(chǎn)技術(shù)1、反應(yīng)過程22312SOOSO96.25/rmHkj mol 特點：可逆、放熱、

5、體積縮小的反應(yīng)過程理論分析：溫度降低，平衡常數(shù)增大 溫度降低，壓力增大，平衡轉(zhuǎn)化率增加 常壓下，轉(zhuǎn)化率可達(dá)95%98%,故反應(yīng) 不需要高壓。一一 、催化氧化的基本原理、催化氧化的基本原理化工生產(chǎn)技術(shù)2、反應(yīng)的動力學(xué)分析反應(yīng)過程： 氧分子從氣相中擴(kuò)散到催化劑表面 氧分子被吸附到催化劑表面 氧分子鍵斷裂，形成活化氧原子 二氧化硫吸附到催化劑表面 吸附在催化劑表面的二氧化硫與氧原 子進(jìn)行電子重排，形成三氧化硫 三氧化硫分子從催化劑表面脫附，擴(kuò) 散進(jìn)入氣相主體。上述過程，氧的吸附速率最慢，是整個催化氧化過程的控制步驟。一一 、催化氧化的基本原理、催化氧化的基本原理化工生產(chǎn)技術(shù)3、催化氧化反應(yīng)的催化劑（

6、1）常用催化劑：鉑、氧化鐵、釩催化劑 主要催化劑：釩催化劑（2）釩催化劑：主要成分 五氧化二釩， 助催化劑 堿金屬硫酸鹽類 載體 硅膠、硅藻土、硅酸鹽（3）形狀：圓柱形 直徑410mm，長 615mm。（4）催化劑的中毒物：砷、氟、酸霧及礦塵等。 礦塵：覆蓋催化劑表面降低催化劑活性。 砷、氟、酸霧：催化劑中毒一一 、催化氧化的基本原理、催化氧化的基本原理化工生產(chǎn)技術(shù)（一）催化氧化的工藝條件選擇（1）溫度的選擇 溫度降低，轉(zhuǎn)化率升高，反應(yīng)有利 溫度升高，反應(yīng)速率增大，反應(yīng)有利。 最適宜溫度：與催化劑的活性溫度有關(guān) 溫度最適宜時，釩觸媒用量最少（2）溫度的控制要求： 在催化劑的活性溫度范圍內(nèi)操作

7、盡可能接近最適宜溫度 采用分段操作時反應(yīng)過程與換熱過程分開，各 段在絕熱條件下依次進(jìn)行，使反應(yīng)接近最適宜 溫度。一般采用四段換熱方式。1、溫度的選擇二二 、催化氧化的工藝條件及流程、催化氧化的工藝條件及流程化工生產(chǎn)技術(shù)2、二氧化硫的適宜濃度（1）二氧化硫濃度增加，催化劑用量要隨之增加（2）二氧化硫濃度降低，爐氣量要增加，設(shè)備的處理能力和投資增加（3）最適宜的濃度：一轉(zhuǎn)一吸流程，轉(zhuǎn)化率97.5% 二氧化硫為7%7.5% 兩轉(zhuǎn)兩吸流程：轉(zhuǎn)化率99.5%，二氧化硫含量9%10%二二 、催化氧化的工藝條件及流程、催化氧化的工藝條件及流程化工生產(chǎn)技術(shù)3、最終轉(zhuǎn)化率（1）最適宜轉(zhuǎn)化率：轉(zhuǎn)化率提高，可降低爐

8、氣中的二氧化硫含量，但同時要增加催化劑用量和流體阻力（2）一轉(zhuǎn)一吸流程：轉(zhuǎn)化率在97.5%98% 兩轉(zhuǎn)兩吸流程：轉(zhuǎn)化率99.5%二二 、催化氧化的工藝條件及流程、催化氧化的工藝條件及流程化工生產(chǎn)技術(shù)（二）（二） 工藝流程工藝流程二二 、催化氧化的工藝條件及流程、催化氧化的工藝條件及流程化工生產(chǎn)技術(shù)兩轉(zhuǎn)兩吸轉(zhuǎn)化流程（兩轉(zhuǎn)兩吸轉(zhuǎn)化流程（2+2）二二 、催化氧化的工藝條件及流程、催化氧化的工藝條件及流程化工生產(chǎn)技術(shù)（一）間接換熱式（一）間接換熱式1、內(nèi)部間接換熱式：部分轉(zhuǎn)化的熱氣體與未反應(yīng)的冷氣體在間接換熱器中進(jìn)行。特點：結(jié)構(gòu)緊湊，系統(tǒng)阻力和熱損失小，但體積龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以制作直徑大的轉(zhuǎn)化器，一

9、般適用于小型硫酸廠。S O2S O2S O2S O21211111113空 氣或 S O2空 氣S O3S O3S O3S O3S O2空 氣 （ a ） （ b ） （ c ） （ d ） 圖 4 . 4 . 6 多 段 中 間 換 熱 式 轉(zhuǎn) 化 器（ a ） 內(nèi) 部 中 間 換 熱 式 ； （ b ） 外 部 間 接 換 熱 式 ； （ c ） 冷 激 式 ； （ d ） 部 分 冷 激 式 ； 1 - - 催 化 劑 床 層 ； 2 - - 內(nèi) 部 換 熱 器 ； 3 - - 外 部 換 熱 器三三 、催化氧化的主要設(shè)備、催化氧化的主要設(shè)備化工生產(chǎn)技術(shù)（一）間接換熱式（一）間接換熱式2

10、、外部間接換熱式：換熱器在體外，冷空氣與熱氣體換熱。特點：結(jié)構(gòu)簡單，易于大型化，適用于大中型硫酸生產(chǎn)廠家；缺點是換熱器與轉(zhuǎn)化器的連接管線太長，熱損失增加，占地面積增多。S O2S O2S O2S O21211111113空 氣或 S O2空 氣S O3S O3S O3S O3S O2空 氣 （ a ） （ b ） （ c ） （ d ） 圖 4 . 4 . 6 多 段 中 間 換 熱 式 轉(zhuǎn) 化 器（ a ） 內(nèi) 部 中 間 換 熱 式 ； （ b ） 外 部 間 接 換 熱 式 ； （ c ） 冷 激 式 ； （ d ） 部 分 冷 激 式 ； 1 - - 催 化 劑 床 層 ； 2 - -

11、 內(nèi) 部 換 熱 器 ； 3 - - 外 部 換 熱 器三三 、催化氧化的主要設(shè)備、催化氧化的主要設(shè)備化工生產(chǎn)技術(shù)（二）冷激式換熱器（二）冷激式換熱器1、空氣冷激式：在各段間加入預(yù)先經(jīng)硫酸干燥的冷空氣，通過直接換熱以降低反應(yīng)后氣體的溫度。特點：省略了中間換熱器，流程簡化，但必須滿足兩個條件：第一送入轉(zhuǎn)化器的新鮮混合氣體不需預(yù)熱，便能達(dá)到最佳進(jìn)氣溫度的要求；第二為避免轉(zhuǎn)化后氣體混合物的處理量過大，進(jìn)入轉(zhuǎn)化器的氣體混合物中二氧化硫的原始含量應(yīng)該高些。通常用于硫磺制酸的裝置。S O2S O2S O2S O21211111113空 氣或 S O2空 氣S O3S O3S O3S O3S O2空 氣 （

12、 a ） （ b ） （ c ） （ d ） 圖 4 . 4 . 6 多 段 中 間 換 熱 式 轉(zhuǎn) 化 器（ a ） 內(nèi) 部 中 間 換 熱 式 ； （ b ） 外 部 間 接 換 熱 式 ； （ c ） 冷 激 式 ； （ d ） 部 分 冷 激 式 ； 1 - - 催 化 劑 床 層 ； 2 - - 內(nèi) 部 換 熱 器 ； 3 - - 外 部 換 熱 器三三 、催化氧化的主要設(shè)備、催化氧化的主要設(shè)備化工生產(chǎn)技術(shù)（二）冷激式換熱器（二）冷激式換熱器2、爐氣冷激式：在轉(zhuǎn)化器的段間補(bǔ)充冷爐氣，以降低上一段反應(yīng)后的氣體溫度。特點：一段爐氣直接冷激，四段空氣冷激，二三段間間接換熱。節(jié)省換熱面積，調(diào)

13、節(jié)溫度方便，催化劑用量稍多。S O2S O2S O2S O21211111113空 氣或 S O2空 氣S O3S O3S O3S O3S O2空 氣 （ a ） （ b ） （ c ） （ d ） 圖 4 . 4 . 6 多 段 中 間 換 熱 式 轉(zhuǎn) 化 器（ a ） 內(nèi) 部 中 間 換 熱 式 ； （ b ） 外 部 間 接 換 熱 式 ； （ c ） 冷 激 式 ； （ d ） 部 分 冷 激 式 ； 1 - - 催 化 劑 床 層 ； 2 - - 內(nèi) 部 換 熱 器 ； 3 - - 外 部 換 熱 器三三 、催化氧化的主要設(shè)備、催化氧化的主要設(shè)備化工生產(chǎn)技術(shù)（一）三氧化硫的吸收原理（

14、一）三氧化硫的吸收原理 工業(yè)上為了及時移走吸收過程的熱，通常采用硫酸循環(huán)吸收三氧化硫，吸收酸在循環(huán)過程中濃度不斷增加，逐漸生成濃硫酸或發(fā)煙硫酸。四四 、三氧化硫的吸收、三氧化硫的吸收化工生產(chǎn)技術(shù)（二）三氧化硫吸收的工藝條件（二）三氧化硫吸收的工藝條件1、吸收酸濃度：生成普通硫酸時，吸收酸一般取 98%，此時吸收過程壓力最小，形成 酸霧的幾率較小。 生成發(fā)煙硫酸時，一般采用標(biāo)準(zhǔn)發(fā)煙 硫酸（20%發(fā)煙硫酸）作吸收劑，吸 收后用98.3%的濃硫酸稀釋到標(biāo)準(zhǔn)程度2、吸收酸溫度：溫度較高，吸收效率降低，對管道的腐蝕 加劇；溫度較低，易生成酸霧，對吸收不利 進(jìn)塔酸溫：不高于50，出塔酸溫不高于70四四 、

15、三氧化硫的吸收、三氧化硫的吸收化工生產(chǎn)技術(shù)（三）三氧化硫吸收的工藝流程發(fā)煙酸庫放空水氣化凈轉(zhuǎn)化氣54237861 圖4.5.1 生產(chǎn)發(fā)煙硫酸時的干燥-吸收流程 1-發(fā)煙硫酸吸收塔；2-濃硫酸吸收塔；3-捕沫器； 4-循環(huán)槽；5-泵；6、7-酸冷卻器；8-干燥塔98硫酸四四 、三氧化硫的吸收、三氧化硫的吸收化工生產(chǎn)技術(shù)（一）、尾氣的處理（一）、尾氣的處理1、氨酸法處理尾氣的基本原理：利用氨水吸收尾氣中的 SO2、SO3及酸霧，最終得到硫酸銨溶液。（1）吸收：氨水吸收二氧化硫，并與尾氣中微量氧、三 氧化硫及酸霧發(fā)生系列反應(yīng)。得到亞硫酸銨 與硫酸銨溶液（2）分解：吸收液送至分解塔，用93%的硫酸分解

16、，可 得到含有一定量水蒸氣的純二氧化硫和硫酸 銨溶液。為提高分解率，一般加入過量的 30%50%的硫酸，分解的SO2氣體用硫酸 干燥后得到純二氧化硫氣體，可單獨加工成 液體出售。（3）中和：過量的硫酸再在中和塔內(nèi)用氨中和。 五五 、硫酸生產(chǎn)中的、硫酸生產(chǎn)中的“三廢三廢”處理處理化工生產(chǎn)技術(shù)2、尾氣處理的基本條件、尾氣處理的基本條件1、循環(huán)母液堿度： 下塔：生產(chǎn)液體SO2，12-18滴度； 生產(chǎn)亞硫酸銨， 25-40滴度 上塔：生產(chǎn)液體SO2， 6-12滴度； 生產(chǎn)亞硫酸銨， 15-30滴度1、循環(huán)母液密度： 下塔：生產(chǎn)液體SO2，1.18-1.21g/mL； 生產(chǎn)亞硫酸銨， 1.32-1.34

17、g/mL； 上塔：生產(chǎn)液體SO2， 1.10-1.15g/mL； 生產(chǎn)亞硫酸銨， 1.16-1.25g/mL。五五 、硫酸生產(chǎn)中的、硫酸生產(chǎn)中的“三廢三廢”處理處理化工生產(chǎn)技術(shù)3、尾氣回收率：不低于90%。4、尾氣排放SO2濃度：不高于310-4五五 、硫酸生產(chǎn)中的、硫酸生產(chǎn)中的“三廢三廢”處理處理化工生產(chǎn)技術(shù)3、尾氣回收的工藝流程、尾氣回收的工藝流程尾氣來自吸收塔清水固體亞銨氣氨來自合成放空 圖4.6.1 尾氣吸收及亞銨工藝流程示意圖 1-冷卻結(jié)晶器；2-分離機(jī)；3-尾氣吸收塔；4-復(fù)噴；5-下塔母液循環(huán)槽；6-母液循環(huán)泵；7-上塔母液循環(huán)槽； 8-三級母液循環(huán)槽；9-復(fù)擋器；10-尾氣煙囪五五 、硫酸生產(chǎn)中的、硫酸生產(chǎn)中的“三廢三廢”處理處理化工生產(chǎn)技術(shù)五、污渣及污水的處理五、污渣及污水的處