應(yīng)化班葉旭春產(chǎn)5萬噸硫酸工藝設(shè)計(jì)

1、酒 泉 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢畢 業(yè)設(shè)計(jì)（論業(yè)設(shè)計(jì)（論 文）文） 2015 級(jí) 應(yīng)用化工技術(shù) 專業(yè)題 目：年產(chǎn) 8 萬硫酸工藝的初步設(shè)計(jì) 畢業(yè)時(shí)間： 2015 年 6 月 學(xué)生姓名： 葉旭春 指導(dǎo)教師： 李亞明 班 級(jí)： 12 應(yīng)化(4)班 2014 年 4 月 20 日酒泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院酒泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院 20142014 屆各專業(yè)屆各專業(yè)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）成績?cè)u(píng)定表畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）成績?cè)u(píng)定表姓名葉旭春班級(jí)12 應(yīng)化(4)班專業(yè)應(yīng)用化工技術(shù)指導(dǎo)教師第一次指導(dǎo)意見2014 年 3 月 5 日指導(dǎo)教師第二次指導(dǎo)意見2014 年 3 月 16 日指導(dǎo)教師第三次指導(dǎo)意見 2014 年 4 月 3 日指導(dǎo)

2、教師評(píng)語及評(píng)分 成績：合格 簽字（蓋章） 年 月 日答辯小組評(píng)價(jià)意見及評(píng)分成績： 簽字（蓋章） 年 月 日教學(xué)系畢業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)指導(dǎo)小組意見簽字（蓋章） 年 月 日學(xué)院畢業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)指導(dǎo)委員會(huì)審核意見簽字（蓋章） 年 月 日年產(chǎn)年產(chǎn) 5 萬噸萬噸/年硫酸工藝初步設(shè)計(jì)年硫酸工藝初步設(shè)計(jì)摘要：本設(shè)計(jì)是進(jìn)行 5 萬噸 H2SO4/年轉(zhuǎn)化系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)，根據(jù)對(duì)硫酸生產(chǎn)方案的選型，確定了生產(chǎn)工藝流程圖，再確定出 X-T 平衡曲線和最適溫度曲線，根據(jù)進(jìn)口原料氣的組成，平衡曲線和最適溫度曲線以及催化劑的起燃溫度、使用溫度大致估計(jì)四段轉(zhuǎn)化過程的操作線，根據(jù)操作線來進(jìn)行物料衡算和熱量衡算，如果設(shè)定值和實(shí)際計(jì)算值相差太大

3、，需要用試差的方法重新設(shè)定操作曲線來計(jì)算，直到設(shè)計(jì)值和計(jì)算值差不多。完成工藝說明書，安全備忘錄，即完成課程設(shè)計(jì)說明書。關(guān)鍵詞：催化劑，物料衡算，熱量衡算一、文獻(xiàn)綜述一、文獻(xiàn)綜述（一）課題背景（一）課題背景硫酸是一種十分重要的基本化工原料，其用途廣泛，涉及到國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)工業(yè)部門和人們生活的各個(gè)方面，曾被譽(yù)為“工業(yè)之母” ，并以其產(chǎn)量高低作為衡量一個(gè)國家國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的標(biāo)志之一。在我國其產(chǎn)量的 2/3 用于制造磷肥，另外 1/3 則用于國民經(jīng)濟(jì)的其它行業(yè)。近幾年來我國高濃度磷復(fù)肥發(fā)展帶動(dòng)了硫酸需求量的增加，其它用酸行業(yè)的發(fā)展也使硫酸需求量增加。（二）硫酸的用途及規(guī)格（二）硫酸的用途及規(guī)格硫酸是重

4、要的化工產(chǎn)品，用途十分廣泛。硫酸用于生產(chǎn)磷肥(過磷酸鈣)和氮肥(硫酸銨)，其消耗量幾乎占硫酸產(chǎn)量一半以上；在有機(jī)化工、纖維、塑料、染料以及農(nóng)藥的生產(chǎn)中都需要硫酸；無機(jī)化工，如磷酸、氟氫酸、硼酸等無機(jī)酸及硫酸鹽、磷酸鹽、鉻酸鹽等無機(jī)鹽的生產(chǎn)，也用硫酸；在國防和原子能工業(yè)，硫酸用于制造各種無煙炸藥、從鈾礦中提取鈾；冶金工業(yè)的金屬精煉、石油工業(yè)的產(chǎn)品精制等。世界硫酸產(chǎn)量 1950 年為 2 780 萬，1960 年為 4822 萬噸，1970 年為 9107 萬噸，1997 年達(dá)到 563 萬噸。1997 年美國的硫酸產(chǎn)量 4 515 萬噸，我國為 1 991 萬噸，位居第二。（三）硫酸產(chǎn)業(yè)概況及需

5、求現(xiàn)狀（三）硫酸產(chǎn)業(yè)概況及需求現(xiàn)狀進(jìn)入 2006 年，隨著下游行業(yè)開工率的提高和市場(chǎng)需求的逐步放大，行業(yè)繼續(xù)保持著快速的增長勢(shì)頭。截止到 2006 年 1-4 月，我國硫酸(折純)產(chǎn)量、表觀消費(fèi)量、進(jìn)口和出口數(shù)量分別為 1513.6 萬噸、1590 萬噸、76.6 萬噸和 0.1 萬噸，同比增長率分別為 10.1%、11.1%、33.9%和 12.3%。以磷肥用酸為基準(zhǔn)測(cè)算我國硫酸產(chǎn)量。預(yù)計(jì) 2007 年全國磷肥產(chǎn)量 1260 萬噸，比 2006 年僅增長 5%，其它工業(yè)用酸增長 5%，以此測(cè)算，2007 年我國硫酸表觀消費(fèi)量 5500 萬噸；化肥用酸占總消費(fèi)量 70%，其它工業(yè)用酸占總消費(fèi)量

6、 30%。由于國際有色金屬價(jià)格在高位運(yùn)行，2007 年我國冶煉酸產(chǎn)量將達(dá)到 1200 萬噸；大型硫鐵礦制酸以硫鐵礦渣為盈利增長點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)形勢(shì)將優(yōu)于硫磺制酸，部分硫磺制酸企業(yè)將進(jìn)一步減產(chǎn)；同時(shí)，部分生產(chǎn)成本高、環(huán)保條件差的小規(guī)模裝置趨于淘汰，這將有助于我國硫酸工業(yè)的整體結(jié)構(gòu)的改善和調(diào)整，增強(qiáng)硫酸企業(yè)自身的綜合競(jìng)爭力。（四）當(dāng)代硫酸工業(yè)的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)（四）當(dāng)代硫酸工業(yè)的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)世界硫酸工業(yè)的發(fā)展，主要表現(xiàn)在擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，采用先進(jìn)技術(shù)，節(jié)約能源，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和消除環(huán)境污染等方面。60年代，采用了兩吸兩轉(zhuǎn)新技術(shù)，使二氧化硫總轉(zhuǎn)化率提高到99.8以上；為加強(qiáng)生產(chǎn)，提高進(jìn)入轉(zhuǎn)化器二氧化硫濃度；采用

7、提高余熱利用效率及將傳統(tǒng)的柱狀催化劑改為環(huán)狀催化劑，改進(jìn)設(shè)備結(jié)構(gòu)及減小系統(tǒng)阻力等措施；開發(fā)了硫酸尾氣治理工藝，使排入大氣的二氧化硫含量降至10-4以下；在生產(chǎn)規(guī)模和設(shè)備上采用大型化，從而降低了成本，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。（五）硫酸工業(yè)的技術(shù)發(fā)展趣勢(shì)，主要有以下幾個(gè)方面：（五）硫酸工業(yè)的技術(shù)發(fā)展趣勢(shì)，主要有以下幾個(gè)方面：提高 SO2氣體的濃度，強(qiáng)化設(shè)備，降低投資；降低系統(tǒng)阻力；采用耐腐蝕材料，保證設(shè)備可靠運(yùn)轉(zhuǎn)；提高余熱利用效率；消除污染；生產(chǎn)設(shè)備大型化和集中化；采用電子計(jì)算機(jī)控制技術(shù)；改進(jìn)冶煉煙氣制酸技術(shù)；加速新技術(shù)的開發(fā)與研究。二、工藝說明書二、工藝說明書（一）概述（一）概述1產(chǎn)品規(guī)模和規(guī)格產(chǎn)

8、品規(guī)模和規(guī)格年操作日 300 天/年生產(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工藝方案敘述工藝方案敘述國內(nèi)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，反應(yīng)緩慢，本設(shè)計(jì)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佳溫度曲線，催化劑的利用率越高。本設(shè)計(jì)的生產(chǎn)過程采用一轉(zhuǎn)一吸的工藝流程，即將二氧化硫經(jīng)過多段轉(zhuǎn)化后只經(jīng)過一個(gè)或串聯(lián)兩個(gè)吸收塔，吸收其中 SO3后就排放。轉(zhuǎn)化流程為 4 段間接換熱式。（二）裝置設(shè)計(jì)說明（二）裝置設(shè)計(jì)說明1工

9、藝原理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)行，而且 SO2、SO3濃度又較低，體系可視為理想氣體。二氧化硫氧化反應(yīng)是一個(gè)可逆放熱反應(yīng)： 22312pcatSOOSOQ 33212SOpSOOpKpp225(238970.720.186 101.18 10 /) 4.1868 /pQTTTJ mol2工藝流程說明工藝流程說明圖圖 1 工藝硫酸設(shè)計(jì)圖工藝硫酸設(shè)計(jì)圖現(xiàn)運(yùn)用接觸法一轉(zhuǎn)一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)為一轉(zhuǎn)一吸四段反應(yīng)裝置

10、，因?yàn)槎趸蜣D(zhuǎn)化的過程是一個(gè)放熱過程，它的轉(zhuǎn)化率隨著溫度的升高而降低，因此采用多段反應(yīng)器，通過一段反應(yīng)器后物料的溫度升高，經(jīng)冷卻后通入下一段反應(yīng)器繼續(xù)反應(yīng)，使整個(gè)反應(yīng)的操作曲線在最適溫度曲線附近，既保證了反應(yīng)的速度，又可以達(dá)到較高的轉(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，又可以利用反應(yīng)產(chǎn)生的熱量來預(yù)熱原料氣，節(jié)約能源，一舉兩得。轉(zhuǎn)化系統(tǒng)包括一個(gè)四段反應(yīng)器和四個(gè)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)入反應(yīng)器，第一、第二、第三、第四段反應(yīng)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)行冷卻，再通入吸收塔。3主要設(shè)備選型說明

11、主要設(shè)備選型說明（1）考慮到轉(zhuǎn)化器設(shè)計(jì)應(yīng)讓二氧化硫盡可能在最優(yōu)化溫度條件下反應(yīng)，最大限度的利用二氧化硫反應(yīng)放出的熱量，設(shè)備阻力既要小，又能使氣體分布均勻。故考慮使用外部換熱型轉(zhuǎn)化器。（2）換熱器考慮到氣體有一定腐蝕性，故選用列管式換熱器（3）風(fēng)機(jī)選用羅茨風(fēng)機(jī)。4化工原材料規(guī)格及用量化工原材料規(guī)格及用量（1）進(jìn)入轉(zhuǎn)化器氣體組成：SO2占 8%，O2占 10%，N2占 82%（2）本設(shè)計(jì)采用的催化劑型號(hào)是 S109-1，起燃溫度為 360，使用溫度為 400-580，入口 SO2：7.5-9.4%2。三、轉(zhuǎn)化工序物料衡算與熱量衡算三、轉(zhuǎn)化工序物料衡算與熱量衡算（一）轉(zhuǎn)化工序流程示意圖及簡要說明（一

12、）轉(zhuǎn)化工序流程示意圖及簡要說明原料氣第一換熱器轉(zhuǎn)化爐一段第二換熱器轉(zhuǎn)化爐二段第三換熱器轉(zhuǎn)化爐三段第四換熱器轉(zhuǎn)化爐四段圖圖 2 轉(zhuǎn)化工序流程示意圖轉(zhuǎn)化工序流程示意圖上圖是硫酸轉(zhuǎn)化工藝的流程，原料氣由干燥器進(jìn)入換熱器，再進(jìn)入轉(zhuǎn)化爐一段，再進(jìn)入到第二換熱器，以此類推，直到從轉(zhuǎn)化爐四段出來降溫至吸收塔。（二）確定各段進(jìn)口溫度及轉(zhuǎn)化率（二）確定各段進(jìn)口溫度及轉(zhuǎn)化率1溫度與平衡轉(zhuǎn)化率的關(guān)系溫度與平衡轉(zhuǎn)化率的關(guān)系在 400700時(shí)，5140.6lg4.8817PKT式中： 平衡常數(shù) 溫度/KKpT平衡轉(zhuǎn)化率 TX1000.50.5TTKpaXKpP baX式中：=8%進(jìn)轉(zhuǎn)化器的爐氣中的 SO2的濃度（%）a

13、=10%進(jìn)轉(zhuǎn)化器的爐氣中的 O2的濃度（%）b=0.11MPa系統(tǒng)總壓力PaKP取反應(yīng)溫度 T吸收塔由公式計(jì)算Kp由公式計(jì)算TX依此計(jì)算得平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系列表：表表 1 平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系T400420440460480500520540560580XT99.3298.8898.2197.2295.8193.8891.3188.0384.0079.52各段進(jìn)口溫度及轉(zhuǎn)化率各段進(jìn)口溫度及轉(zhuǎn)化率表表 2 一次轉(zhuǎn)化分段轉(zhuǎn)化率和溫度一次轉(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)

14、據(jù)可得：轉(zhuǎn)化器第一段操作線方程：3602260.8186tx第二段操作線方程：4802260.90.71tx第三段操作線方程；4502130.9513tx第四段操作線方程；4202130.97.79tx00.10.20.30.40.50.60.70.80.911.1300350400450500550600650700750TXT圖圖 3 四段反應(yīng)過程的四段反應(yīng)過程的 X-T 關(guān)系圖關(guān)系圖3轉(zhuǎn)化工序物料衡算轉(zhuǎn)化工序物料衡算本設(shè)計(jì)為 5 萬噸/年硫酸轉(zhuǎn)化系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)（以每小時(shí)計(jì)算） ，由7224 1011347.8300 24980.9779SOkmol可得實(shí)際進(jìn)氣總量為1347.84347.8

15、0.08kmol為方便計(jì)算，本設(shè)計(jì)假設(shè)進(jìn)氣總量為 1000kmol，故在最后的計(jì)算結(jié)果上需乘于系數(shù)4347.84.34810004轉(zhuǎn)化器各段的熱量衡算轉(zhuǎn)化器各段的熱量衡算氣體的摩爾熱熔量可按下式求出2126283221(25.745.8 1038.1 100.861 10)TTPSOTTTdTCTT2126283321(15.09 15.2 10120.7 103.62 10)TTPSOTTTdTCTT21262221(25.74 1.30 103.86 10)TTPOTTdTCTT21226221(27.180.591 100.338 10)TTPNTTdTCTT（1）轉(zhuǎn)化一段反應(yīng)熱量和出口

16、溫度）轉(zhuǎn)化一段反應(yīng)熱量和出口溫度 進(jìn)轉(zhuǎn)化器第一段氣體帶入熱量（以每小時(shí)氣量計(jì)算） 。已知進(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： 273 360262832732(25.745.8 1038.1 100.861 10)44.71/()360PSOTTTdTCkJmol KO2的平均摩爾熱容：273 3602622732(25.74 1.30 103.86 10)30.80/()360POTTdTCkJmol KN2的平均摩爾熱容：2270 360262270(27.180.591 100.338 10)29.78/()360PNTTdTCkJmo

17、l K故進(jìn)一段氣體每升高 1所需熱量為： SO2所需熱量：80 44.713576.865kJO2所需熱量：100 30.803079.521kJN2所需熱量：820 29.7824423.06kJ所需總熱量： 31097.44kJ帶入熱量=31097.44 36011188600kJ已知出轉(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：273 545262832732(25.745.8 1038.1 100.861 10)46.84/()545PSOTTTdTCkJmol KSO3的平均摩爾熱容： 273 545262832733(15.09 15.2 1

18、0120.7 103.62 10)66.44/()545PSOTTTdTCkJmol KO2的平均摩爾熱容： 273 5452622732(25.74 1.30 103.86 10)31.59/()545POTTdTCkJmol KN2的平均摩爾熱容： 2270 545262270(27.180.591 100.338 10)30.29/()545PNTTdTCkJmol K故出一段氣體每升高 1所需熱量為：SO2所需熱量：14.512 46.84679.81kJSO3所需熱量：65.488 66.444351.3kJO2所需熱量：69.256 31.592124.44kJN2所需熱量：820

19、 30.2924841.87kJ所需總熱量：31997.42kJ反應(yīng)熱摩爾反應(yīng)熱101314.482.21 (273452.5)99711.13QkJ總反應(yīng)熱65.488 99711.136529882.15QkJ一段出口溫度06529882.15 11188600553.731997.42tC一段出口氣體帶出熱量16529882.15 1118860017718482.15QkJ（2）轉(zhuǎn)化二段反應(yīng)熱量和出口溫度）轉(zhuǎn)化二段反應(yīng)熱量和出口溫度進(jìn)轉(zhuǎn)化器第二段氣體帶入熱量（以每小時(shí)氣量計(jì)算）已知進(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： 273 4802628

20、32732(25.745.8 1038.1 100.861 10)46.15/()480PSOTTTdTCkJmol KSO3的平均摩爾熱容： 273 480262832733(15.09 15.2 10120.7 103.62 10)64.94/()480PSOTTTdTCkJmol KO2的平均摩爾熱容： 273 4802622732(25.74 1.30 103.86 10)31.32/()480POTTdTCkJmol KN2的平均摩爾熱容： 2270 480262270(27.180.591 100.338 10)30.12/()480PNTTdTCkJmol K故進(jìn)二段氣體每升高

21、1所需熱量為： SO2所需熱量：14.512 46.15669.77kJSO3所需熱量：65.488 64.944252.85kJO2所需熱量：67.256 31.322106.394kJN2所需熱量：820 30.1224695.44kJ所需總熱量：31724.45kJ帶入熱量=31724.45 48015227737kJ已知出轉(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：SO2的平均摩爾熱容： 273 500262832732(25.745.8 1038.1 100.861 10)46.37/()500PSOTTTdTCkJmol KSO3的平均摩爾熱容： 273 5002

22、62832733(15.09 15.2 10120.7 103.62 10)65.42/()500PSOTTTdTCkJmol KO2的平均摩爾熱容： 273 5002622732(25.74 1.30 103.86 10)31.40/()500POTTdTCkJmol KN2的平均摩爾熱容： 2270 500262270(27.180.591 100.338 10)30.17/()500PNTTdTCkJmol K故出二段氣體每升高 1所需熱量為：SO2所需熱量：7.432 46.37344.64kJSO3所需熱量：72.568 65.424747.28kJO2所需熱量；63.2125 31

23、.401985.05kJN2所需熱量：820 30.1724740.58kJ所需總熱量：31817.54kJ反應(yīng)熱摩爾反應(yīng)熱101314.482.21 (273490)99628.25QkJ總反應(yīng)熱(72.56865.488) 99628.25705368.01QkJ二段出口溫度0705368.01831817.54tC二段出口氣體帶出熱量2705368.01 1522773715933105.01QkJ（3）轉(zhuǎn)化三段反應(yīng)熱量和出口溫度）轉(zhuǎn)化三段反應(yīng)熱量和出口溫度進(jìn)轉(zhuǎn)化器第三段氣體帶入熱量（以每小時(shí)氣量計(jì)算）已知進(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

24、爾熱容：SO2的平均摩爾熱容： 273 450262832732(25.745.8 1038.1 100.861 10)45.81/()450PSOTTTdTCkJmol KSO3的平均摩爾熱容： 273 450262832733(15.09 15.2 10120.7 103.62 10)64.20/()450PSOTTTdTCkJmol KO2的平均摩爾熱容： 273 4502622732(25.74 1.30 103.86 10)31.19/()450POTTdTCkJmol KN2的平均摩爾熱容： 2270 450262270(27.180.591 100.338 10)30.03/()

25、450PNTTdTCkJmol K故進(jìn)三段氣體每升高 1所需熱量為： SO2所需熱量：7.432 45.81340.48kJSO3所需熱量：72.568 64.204658.77kJO2所需熱量：63.2125 31.191971.70kJN2所需熱量：820 30.0324627.59kJ所需總熱量：31598.54kJ帶入熱量=31598.54 45014219342kJ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：273 460262832732(25.745.8 1038.1 100.861 10)45.93/()460PSOTTTdTCkJmol KS

26、O3的平均摩爾熱容： 273 460262832733(15.09 15.2 10120.7 103.62 10)64.45/()460PSOTTTdTCkJmol KO2的平均摩爾熱容： 273 4602622732(25.74 1.30 103.86 10)31.23/()460POTTdTCkJmol KN2的平均摩爾熱容： 2270 460262270(27.180.591 100.338 10)30.06/()460PNTTdTCkJmol K故出三段氣體每升高 1所需熱量為：SO2所需熱量：3.896 45.93178.93kJSO3所需熱量：76.104 61.9484904.8

27、8kJO2所需熱量：61.948 31.231934.90kJN2所需熱量：820 30.0624650.23kJ所需總熱量：31668.94kJ反應(yīng)熱摩爾反應(yīng)熱101314.482.21 (273455)99705.6QkJ總反應(yīng)熱(76.10472.568) 99705.6352559.0QkJ三段出口溫度0352559.0131668.94tC三段出口氣體帶出熱量3352559.0 1421934214571901QkJ（4）轉(zhuǎn)化四段反應(yīng)熱量和出口溫度）轉(zhuǎn)化四段反應(yīng)熱量和出口溫度進(jìn)轉(zhuǎn)化器第四段氣體帶入熱量（以每小時(shí)氣量計(jì)算）已知進(jìn)四段觸媒層氣體溫度為 420所以

28、可得各組分氣體的平均摩爾熱容：SO2的平均摩爾熱容： 273 420262832732(25.745.8 1038.1 100.861 10)45.46/()420PSOTTTdTCkJmol KSO3的平均摩爾熱容： 273 420262832733(15.09 15.2 10120.7 103.62 10)63.42/()420PSOTTTdTCkJmol KO2的平均摩爾熱容： 273 4202622732(25.74 1.30 103.86 10)31.06/()420POTTdTCkJmol KN2的平均摩爾熱容： 2270 420262270(27.180.591 100.338

29、10)29.95/()420PNTTdTCkJmol K故進(jìn)四段氣體每升高 1所需熱量為： SO2所需熱量：3.896 45.46177.11kJSO3所需熱量：76.104 63.424826.80kJO2所需熱量：61.948 31.061924.214kJN2所需熱量：820 29.9524559.58kJ所需總熱量：31487.71kJ帶入熱量=31487.71 42013224837kJ 已知出轉(zhuǎn)化器第四段氣體溫度 426所以可得各組分氣體的平均摩爾熱容：SO2的平均摩爾熱容：273 426262832732(25.745.8 1038.1 100.861 10)45.53/()42

30、6PSOTTTdTCkJmol KSO3的平均摩爾熱容： 273 426262832733(15.09 15.2 10120.7 103.62 10)63.58/()426PSOTTTdTCkJmol KO2的平均摩爾熱容： 273 4262622732(25.74 1.30 103.86 10)31.09/()426POTTdTCkJmol KN2的平均摩爾熱容： 2270 426262270(27.180.591 100.338 10)29.97/()426PNTTdTCkJmol K故出四段氣體每升高 1所需熱量為：SO2所需熱量：1.768 45.5380.50kJSO3所需熱量：78

31、.232 63.584974.10kJO2所需熱量：60.884 31.091892.756kJN2所需熱量：820 29.9724573.2kJ所需總熱量：31520.55kJ 反應(yīng)熱摩爾反應(yīng)熱101314.482.21 (273423)99776.32QkJ總反應(yīng)熱(78.23276.104) 99776.32212324.0QkJ四段出口溫度0212324.0331520.55tC 四段出口氣體帶出熱量4212324.0 1322483713437161QkJ轉(zhuǎn)化器熱量平衡見表 3表表 3 轉(zhuǎn)化器熱量衡算結(jié)果轉(zhuǎn)化器熱量衡算結(jié)果氣體進(jìn)口氣體出口段數(shù)溫度）熱量KJ反

32、應(yīng)熱量KJ溫度熱量KJ一段360486480332839192854577039960二段48066210200306694050069277141三段45061825699153292746063358626四段42057501591923184.842658457762341855533914979268100502.5四、安全備忘錄四、安全備忘錄（一）概述（一）概述本設(shè)計(jì)中的主要危害物為原料氣中二氧化硫，以及產(chǎn)物硫酸。二氧化硫是大氣中主要污染物之一，是衡量大氣是否遭到污染的重要標(biāo)志。 在我國的一些城鎮(zhèn)，大氣中二氧化硫的危害較為普遍而又嚴(yán)重。而硫酸對(duì)皮膚、粘膜等組織有強(qiáng)烈的刺激和腐蝕作用，

33、會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生嚴(yán)重危害，所以對(duì)這些物質(zhì)必須進(jìn)行有效的防范。（二）二氧化硫和硫酸的危害（二）二氧化硫和硫酸的危害二氧化硫進(jìn)入呼吸道后，因其易溶于水，故大部分被阻滯在上呼吸道，在濕潤的粘膜上生成具有腐蝕性的亞硫酸、硫酸和硫酸鹽，使刺激作用增強(qiáng)。上呼吸道的平滑肌因有末梢神經(jīng)感受器，遇刺激就會(huì)產(chǎn)生窄縮反應(yīng)，使氣管和支氣管的管腔縮小，氣道阻力增加。上呼吸道對(duì)二氧化硫的這種阻留作用，在一定程度上可減輕二氧化硫?qū)Ψ尾康拇碳ぁ５M(jìn)入血液的二氧化硫仍可通過血液循環(huán)抵達(dá)肺部產(chǎn)生刺激作用。二氧化硫可被吸收進(jìn)入血液，對(duì)全身產(chǎn)生毒副作用，它能破壞酶的活力，從而明顯地影響碳水化合物及蛋白質(zhì)的代謝，對(duì)肝臟有一定的損害。動(dòng)物試

34、驗(yàn)證明，二氧化硫慢性中毒后，機(jī)體的免疫受到明顯抑制。二氧化硫濃度為 1015ppm 時(shí)，呼吸道纖毛運(yùn)動(dòng)和粘膜的分泌功能均能受到抑制。濃度達(dá) 20ppm 時(shí)，引起咳嗽并刺激眼睛。若每天吸入濃度為 100ppm8 小時(shí)，支氣管和肺部出現(xiàn)明顯的刺激癥狀，使肺組織受損。濃度達(dá) 400ppm 時(shí)可使人產(chǎn)生呼吸困難。二氧化硫與飄塵一起被吸入，飄塵氣溶膠微?？砂讯趸驇У椒尾渴苟拘栽黾?34 倍。若飄塵表面吸附金屬微粒，在其催化作用下，使二氧化硫氧化為硫酸霧，其刺激作用比二氧化硫增強(qiáng)約 1倍。長期生活在大氣污染的環(huán)境中，由于二氧化硫和飄塵的聯(lián)合作用，可促使肺泡纖維增生。如果增生范圍波及廣泛，形成纖維性病變

35、，發(fā)展下去可使纖維斷裂形成肺氣腫。二氧化硫可以加強(qiáng)致癌物的致癌作用。據(jù)動(dòng)物試驗(yàn)，在二氧化硫作用下，動(dòng)物肺癌的發(fā)病率高于單個(gè)因子的發(fā)病率，在短期內(nèi)即可誘發(fā)肺部扁平細(xì)胞癌。硫酸蒸氣或霧可引起結(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笠鹣罒齻灾聺冃纬?；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。濺入眼內(nèi)可造成灼傷，甚至角膜穿孔、全眼炎以至失明。慢性影響：牙齒酸蝕癥、慢性支氣管炎、肺氣腫和肺硬化。環(huán)境危害：對(duì)環(huán)境有危害，對(duì)水體和土壤可造成污染。燃爆危險(xiǎn)：

36、 本品助燃，具強(qiáng)腐蝕性、強(qiáng)刺激性，可致人體灼傷。（三）二氧化硫和硫酸運(yùn)輸、使用等應(yīng)注意的事項(xiàng)以及如何防護(hù)（三）二氧化硫和硫酸運(yùn)輸、使用等應(yīng)注意的事項(xiàng)以及如何防護(hù)生產(chǎn)、運(yùn)輸和使用二氧化硫時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照刺激性氣體有害作業(yè)要求操作和作好個(gè)人防護(hù)，可將數(shù)層紗布用飽和碳酸氫鈉溶液及 1%甘油濕潤后夾在紗布口罩中，工作前后用 2%碳酸氫鈉溶液漱口。生產(chǎn)和使用場(chǎng)所空氣中二氧化硫濃度不應(yīng)超過15mg/m3的最高容許濃度。有明顯呼吸系統(tǒng)及心血管系統(tǒng)疾病者，禁止從事與二氧化硫有關(guān)的作業(yè)。若有人中毒，應(yīng)立即將患者移離有毒場(chǎng)所，呼吸新鮮空氣或氧氣、霧化吸入 2%5%碳酸氫鈉+氨茶堿+地塞米松+抗生素。用生理鹽水或清水徹

37、底沖洗眼結(jié)膜囊及被液體二氧化硫污染的皮膚。.對(duì)吸入高濃度二氧化硫有明顯刺激癥狀，但無體征者，應(yīng)密切觀察不少于 48h，并對(duì)癥治療。積極防治肺水腫，可早期、足量、 短期應(yīng)用糖皮質(zhì)激素。需要時(shí)可用二甲基硅油消泡劑。硫酸操作處置：密閉操作，注意通風(fēng)。操作盡可能機(jī)械化、自動(dòng)化。操作人員必須經(jīng)過專門培訓(xùn)，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。建議操作人員佩戴自吸過濾式防毒面具（全面罩） ，穿橡膠耐酸堿服，戴橡膠耐酸堿手套。遠(yuǎn)離火種、熱源，工作場(chǎng)所嚴(yán)禁吸煙。遠(yuǎn)離易燃、可燃物。防止蒸氣泄漏到工作場(chǎng)所空氣中。避免與還原劑、堿類、堿金屬接觸。搬運(yùn)時(shí)要輕裝輕卸，防止包裝及容器損壞。配備相應(yīng)品種和數(shù)量的消防器材及泄漏應(yīng)急處理設(shè)備。倒空

38、的容器可能殘留有害物。稀釋或制備溶液時(shí)，應(yīng)把酸加入水中，避免沸騰和飛濺。 硫酸運(yùn)輸注意事項(xiàng)： 本品鐵路運(yùn)輸時(shí)限使用鋼制企業(yè)自備罐車裝運(yùn)，裝運(yùn)前需報(bào)有關(guān)部門批準(zhǔn)。鐵路非罐裝運(yùn)輸時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照鐵道部危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸規(guī)則中的危險(xiǎn)貨物配裝表進(jìn)行配裝。起運(yùn)時(shí)包裝要完整，裝載應(yīng)穩(wěn)妥。運(yùn)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、還原劑、堿類、堿金屬、食用化學(xué)品等混裝混運(yùn)。運(yùn)輸時(shí)運(yùn)輸車輛應(yīng)配備泄漏應(yīng)急處理設(shè)備。運(yùn)輸途中應(yīng)防曝曬、雨淋，防高溫。公路運(yùn)輸時(shí)要按規(guī)定路線行駛，勿在居民區(qū)和人口稠密區(qū)停留。五、環(huán)境保護(hù)與治理建議五、環(huán)境保護(hù)與治理建議（一）三廢主要來源（一）三廢主要來源1廢氣廢氣

39、一轉(zhuǎn)一吸工藝及一尾氣回收后的主要廢氣為 SO2。2廢水廢水硫酸制備工藝主要采用硫鐵礦，故總有酸性污水排出。硫酸廢水通常具有色度大、酸度高的特點(diǎn)，其主要有害物質(zhì)是硫酸、亞硫酸、礦塵、砷、氟以及多種中金屬離子等。爐氣酸洗凈化流程排除的烯酸，濃度一般在 3%20%之間，除含有礦塵外，們還有砷、氟等雜質(zhì)，通常被稱為廢酸。3礦渣礦渣礦渣是硫酸生產(chǎn)過程中排除的廢渣，主要為硫鐵礦渣。我國硫鐵礦都含砷，焙燒過程中砷的少出率只有約 40%，大部分仍六在礦渣中，經(jīng)焙燒后的砷大部分是水溶性的，遇雨水浸泡后會(huì)被溶出，最終流入江河，污染水體。（二）三廢處理方案（二）三廢處理方案1廢氣廢氣低濃度的 SO2煙氣回收方法很多

40、，主要有氨-酸法、鈉-酸法和活性炭法，其中以氨-酸法應(yīng)用最為廣泛。除能消除 SO2污染，保護(hù)環(huán)境之外，還可綜合利用生產(chǎn)處有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的固體亞硫酸鈉、亞硫酸氫銨、固體亞硫酸鈉等延伸產(chǎn)品。2廢水廢水硫酸工業(yè)污水的處理，通常采用石灰中和的方法，此外還有電石渣-鐵屑處理法。廢酸的利用：把沉降分離后的烯酸直接與 98%的濃硫酸參合，配成 72%的硫酸用于制造普通磷酸鈣。代替水補(bǔ)加到吸收塔循環(huán)酸槽內(nèi)，制成商品硫酸。廢酸熱解在生。進(jìn)行濃縮處理制成濃硫酸。用硫化法處理污酸回收金屬。3廢渣廢渣硫鐵礦渣含有豐富的鐵和其他金屬，因此采用磁選鐵精礦、礦渣制磚、氯化球團(tuán)煉鐵等方法將其綜合利用。六、設(shè)計(jì)小結(jié)六、設(shè)計(jì)小結(jié)課程

41、設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。通過這次為期兩周的課程設(shè)計(jì)，使我拓寬了知識(shí)面，鍛煉了能力，把所學(xué)知識(shí)進(jìn)行了串聯(lián)，綜合素質(zhì)得到較大提高。同時(shí)也使我明白了自己的知識(shí)還比較欠缺，自己要學(xué)習(xí)的東西還太多；明白了學(xué)習(xí)是一個(gè)長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。作為這個(gè)學(xué)期學(xué)習(xí)體系的有機(jī)組成部分，課程設(shè)計(jì)雖然只有兩周，但具有重要的意義。它的一個(gè)重要功能，在于運(yùn)用學(xué)習(xí)成果，檢驗(yàn)學(xué)習(xí)成果。運(yùn)用學(xué)習(xí)成果：把課堂上學(xué)到的系統(tǒng)化的理論知識(shí)，嘗試性地應(yīng)用于實(shí)際設(shè)計(jì)工作，并從理論的高度對(duì)設(shè)計(jì)工作的現(xiàn)代化提出一些有針對(duì)性的建議和設(shè)想。檢驗(yàn)學(xué)習(xí)成果：看一看課堂學(xué)習(xí)與實(shí)際工作到底有多大距離，并通過綜合分析，找出學(xué)習(xí)中存在的不足，以便為完善學(xué)習(xí)計(jì)劃，改變學(xué)習(xí)內(nèi)容與方法提供實(shí)踐依據(jù)。對(duì)我們化工專業(yè)的本科生來說，實(shí)際動(dòng)手能力的培養(yǎng)至關(guān)重要，而這種能力的培養(yǎng)單靠課堂教學(xué)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須從課堂走向?qū)嵺`。這也是一次預(yù)演和準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計(jì)工作。通過課程設(shè)計(jì)，我們可以找出自身狀況與實(shí)際需要的差距，并在以后的學(xué)習(xí)期間及時(shí)補(bǔ)充相關(guān)知識(shí)，為求職與正式工作做好充分的知識(shí)、能力準(zhǔn)備，