畢業(yè)設(shè)計(jì)年產(chǎn)30萬噸硫酸轉(zhuǎn)化工段的工藝設(shè)計(jì)

1、年產(chǎn)年產(chǎn) 3030 萬噸硫酸轉(zhuǎn)化工段的工藝設(shè)計(jì)萬噸硫酸轉(zhuǎn)化工段的工藝設(shè)計(jì) 黃丹亭（指導(dǎo)老師：張浩） （湖北師范學(xué)院 化學(xué)與環(huán)境工程系 應(yīng)用化學(xué) 0803 湖北黃石 435002） 摘要：摘要： 本設(shè)計(jì)是進(jìn)行 30 萬噸 h2so4/年轉(zhuǎn)化系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)，畫出工藝流程圖，再畫出 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，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

2、書。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：催化劑，物料衡算，熱量衡算 abstract: the 30,000 tons of h2so4 per year conversion system is designed in this paper. the transformation process flow diagram is drawn firstly, and then draw the equilibrium temperature curve and optimum temperature curve. according to the composition of materials gas and

3、the properties of catalyst, we can set the import and export temperature, and the calculation of mass balance and heat balance will be done after drawing the operating line of four periods. the value of the actual exit temperature and set temperature should be closer to each other, otherwise we need

4、 return to set the temperature and calculate again. at last, complete the process manual and memorandum, and give some recommendations to environment protection. key word: catalyst, mass balance, heat balance 1 設(shè)計(jì)任務(wù)書 1.1 項(xiàng)目 硫酸轉(zhuǎn)化工藝車間工藝設(shè)計(jì)(初步) 1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容 1.2.1 車間工藝設(shè)計(jì) 1.2.2 設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化器 1.3 設(shè)計(jì)規(guī)模 1.3.1 年產(chǎn)：30 萬噸 1

5、.3.2 年生日：300 天 1.3.3 日生產(chǎn)能力：3000003001000t天 1.4 設(shè)計(jì)依據(jù) 該設(shè)計(jì)說明書是依據(jù)湖北遠(yuǎn)大富馳醫(yī)藥化工股份有限公司的生產(chǎn)技術(shù)資 料的基礎(chǔ)上，并結(jié)合設(shè)計(jì)任務(wù)書得內(nèi)容年產(chǎn) 30 萬噸車間技術(shù)要求。 1.5 產(chǎn)品用途1 硫酸的用途非常廣泛，是化學(xué)工業(yè)中最重要的產(chǎn)品之一，號稱“工業(yè)之母” 。 硫酸主要用于無機(jī)化學(xué)工業(yè)的原料，工業(yè)上硫酸、鹽酸、硝酸稱為三酸。 在化學(xué)工業(yè)上制造化學(xué)肥料、無機(jī)鹽、合成纖維、染料、醫(yī)藥和食品等工 業(yè)的原料。在石油工業(yè)上用于精制石油產(chǎn)品等。 在國防工業(yè)上用于制造炸藥、毒物、發(fā)煙劑等。 在冶金工業(yè)上用于冶煉酸洗等。 在紡織工業(yè)上用于印染和漂

6、白等。 具體表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)： a.利用其酸性，可制磷肥、氮肥；可除銹；可制實(shí)用價(jià)值較大的硫酸鹽。 b.利用濃硫酸的吸水性，在實(shí)驗(yàn)室常用濃硫酸作吸水劑和干燥劑。濃硫酸 能干燥中性氣體和酸性氣體，如 h2、o2、n2、co2、so2、cl2、hcl 等，但 不能干燥堿性氣體（nh3）和常溫下具有還原性（h2s、hbr、hi）的氣體。 c.利用濃硫酸的脫水性，濃硫酸常用作精煉石油的脫水劑、有機(jī)反應(yīng)的脫 水劑等。 d.利用濃硫酸的高沸點(diǎn)難揮發(fā)性，常用于制取各種揮發(fā)性酸。 微熱 如 nacl(s) + h2so4(濃) = nahso4 + hcl 高溫 或 2nacl(s) + h2so4(濃) =

7、na2so4 + 2hcl 1.61.6 原料方案原料方案、 1.6.1 硫鐵礦硫鐵礦 1.6.1.1 硫鐵礦的性質(zhì)： 硫鐵礦是硫化鐵礦的總稱，其主要成份為二硫化鐵（fes2）除鐵以外還有 其它硫化物共存。硫鐵礦是晶型結(jié)構(gòu)，一般分為立方晶系和斜方晶系黃色、灰 綠色、淺黃銅等，斷面呈黃銅色的金屬光澤。硫鐵礦的硬度（摩氏）一般為 67，屬中等硬度。硫鐵礦堆放的時(shí)間過長容易造成氧化燃燒，從而損失硫礦 主體，在高溫下（850-950）反應(yīng)速度快，絕大部分與氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成 二氧化硫。 1.6.1.2 硫鐵礦的質(zhì)量要求： 硫鐵礦的質(zhì)量直接影響沸騰爐爐氣的質(zhì)量。因此，對入爐原料的質(zhì)量有一 定的要求，我

8、公司根據(jù)地質(zhì)部、化工部 1980 年 4 月聯(lián)合頒布的硫鐵礦地質(zhì)勘 規(guī)范 ，結(jié)合我公司的實(shí)際情況，對原料硫鐵礦入爐質(zhì)量制定以下技術(shù)控制指標(biāo)： 礦石含硫25% 礦石含水10% 礦石的粒度3mm 有害雜質(zhì) 含量 as 含量0.2%； f 含量0.1% pd+zn 含量1%； 碳含量8% 1.71.7 產(chǎn)品方案產(chǎn)品方案 1.7.1 產(chǎn)品名稱 化學(xué)名稱：硫酸 分子式：h2so44 1.7.2 產(chǎn)品性狀 它是三氧化硫和水的化合物，硫酸的分子量為 98.08，是無色，無臭而透明的 油狀液體，一般工業(yè)生產(chǎn)的硫酸都是純硫酸的水溶液，并含有各種雜質(zhì)，其濃度為 92.5%或 98%的濃硫酸或含 20%游離 so3

9、的發(fā)煙硫酸。 1.7.3 理化性能 濃硫酸的除具有酸的通性外，還具有強(qiáng)氧化性，脫水性和吸水性三大特性， 硫酸的物理性質(zhì)也有其獨(dú)特點(diǎn)： 硫酸的密度：與濃度成正比，與溫度成反比，但在同一溫度下硫酸的密 度隨著濃度的增加而增加，當(dāng)?shù)竭_(dá) 97%時(shí)，密度最大值反而遞減。發(fā)煙硫酸的 密度隨 so3含量增加而增加至 62%的游離 so3時(shí)為最大值，過此逐漸減少。在同 一濃度下，隨其溫度的上升而下降。 結(jié)晶溫度：隨著硫酸含量的不同而在一個(gè)極為廣闊的范圍內(nèi)變動(dòng)。 硫酸的沸點(diǎn)：當(dāng)硫酸濃度為 98.8%以下時(shí)，其沸點(diǎn)隨濃度升高而增加， 濃度為 98.8%時(shí)，其沸點(diǎn)最高（336.6） ，以后則開始下降。 硫酸的蒸氣壓

10、：隨其濃度升高而下降，當(dāng)濃度達(dá) 98.8%時(shí)，蒸氣壓降至 最小值。發(fā)煙硫酸的蒸汽壓隨其濃度增加而逐漸升高。 稀釋熱 1mo1h2so4中加入 nmo1 水所放出的熱量。 1.7.4 產(chǎn)品規(guī)格產(chǎn)品規(guī)格 指 標(biāo) 名 稱指 標(biāo) 硫酸濃度%97(商品酸98%) 灼燒殘?jiān)? 0.03 fe %0.010 as % 0.005 透明度 （mm） 50 色 度 （ml ） 2.0 1.81.8 技術(shù)指標(biāo)技術(shù)指標(biāo) 主要工藝技術(shù)指標(biāo)： 指標(biāo)名稱要求備 注 燒出率 % 98.5 凈化收率 % 96.5 轉(zhuǎn)化率 % 98.0 吸收率 % 99.95 產(chǎn)酸率 % 94 硫利用率 % 94 風(fēng)機(jī)出口酸霧 g/nm3

11、 3 0.03 部頒標(biāo)準(zhǔn) 風(fēng)機(jī)出口水分 g/nm3 0.1 部頒標(biāo)準(zhǔn) 風(fēng)機(jī)出口礦塵 g/nm3 3 0.005 風(fēng)機(jī)出口含砷 g/nm3 110-3 風(fēng)機(jī)出口含氟 g/nm3 3 110-3 入爐礦石含硫 % 25 入爐礦石含水 % 10 灰渣殘硫 % 0.5 污水總酸度 g/l 2 進(jìn)轉(zhuǎn)化器 so2濃度 % 8.01.5 特殊情況視生 產(chǎn)而變化 尾氣 so2濃度 % 0.08 干燥酸濃 % 93-98 生產(chǎn)特性而定 吸收酸濃 % 97-99 成品酸濃 % 97 觸媒容積利用系數(shù) 噸/米 3日 3.6 釩觸媒消耗 克/噸酸 90 礦耗（折標(biāo)礦） 公斤/噸 975 電耗 度/噸 90 1.91.

12、9 產(chǎn)品生產(chǎn)方法產(chǎn)品生產(chǎn)方法 以硫鐵礦為原料的接觸法生產(chǎn)硫酸的主要過程包括原料破粹篩分，沸 騰焙燒制取二氧化硫（包括排渣） ，凈化(包括污水處理)，干燥，二氧化硫爐氣 接觸氧化，三氧化硫吸收低溫?zé)崮芑厥眨豳A存共七大工序，生產(chǎn)濃度97 的工業(yè)硫酸。 2 工藝路線及流程設(shè)計(jì) 2.12.1 主要幾類硫酸生產(chǎn)工藝方式概述主要幾類硫酸生產(chǎn)工藝方式概述 按二氧化硫的氧化方法不同，可把硫酸生產(chǎn)方法分成兩類。一類是亞硝基 法，另一類是接觸法。根據(jù)制酸原料不同，又可把接觸法分成：硫硫鐵礦制酸、 硫磺制酸、冶煉煙氣制酸、硫酸鹽制酸、硫化氫制酸及含硫廢液制酸等。 2.1.1.亞硝基法 亞硝基法最基本特征是借助于氮

13、氧化物完成了二氧化硫的氧化成酸反應(yīng)。 故此也稱硝基法。到目前為止，世界上仍保留亞硝基法的硫酸廠，已是為數(shù)很 少，但作為技術(shù)知識，仍然是寶貴的。 亞硝基法制酸、化學(xué)反應(yīng)復(fù)雜，計(jì)有 10 余個(gè)反應(yīng)分別在氣相，液相中進(jìn)行。 反應(yīng)如下： (1)氣相中的反應(yīng)： so2 + h2o = h2so2 so2 + h2o = h2so2 2no + o2 = 2no2 (2)液相中的反應(yīng)： so2 + h2o = h2so2 hsno5 + h2o = h2so4 + hno2 h2so3 + 2hno2 = h2so4 + 2no2 + h2o no2 + no + h2o = 2hno2 h2so4 +

14、hno2 = hsno5 + h2o (3)氣體從液體中逸出反應(yīng)： 2hsno2 + h2o = 2h2so4 + no2 + no no (液) no (氣) 上述反應(yīng)在裝置中可概括為 3 個(gè)過程：so2 與亞硝基硫酸反應(yīng)生成硫酸； no 氧化為 no2；硫酸吸收 n2o3 生成亞硝基硫酸。 生產(chǎn)實(shí)踐證明，成酸反應(yīng)以液相為主，而氧化氮類氣體的作用相當(dāng)于觸媒， 在過程中不斷將空氣中的氧轉(zhuǎn)給二氧化硫，進(jìn)而轉(zhuǎn)變成硫酸。用反應(yīng)表示如下： so2 + no2 +h2o = h2so4 + no no + 1/2 o2 = no2 應(yīng)用亞硝基法制硫酸，有鉛室法工藝和塔式法工藝。鉛室法是最早的工業(yè) 制酸法

15、，推動(dòng)早期硫酸工業(yè)的發(fā)展，曾起到重要作用。塔式法是在鉛室法基礎(chǔ) 上發(fā)展的，并取代了鉛室法，成為比較完善的亞硝基法制酸，即使接觸法硫酸 以較大的優(yōu)勢發(fā)展，但目前世界上仍保留著少數(shù)塔式法硫酸裝置。 2.1.2 接觸法 現(xiàn)代接觸法制酸普遍采用釩觸媒做催化劑(又稱接觸劑)，使其 so2 氣體轉(zhuǎn) 變成 so3 氣體。 so2 + 1/2 o2 = so2 + q 由于釩觸媒對爐氣成分及有害雜質(zhì)有嚴(yán)格的要求，所以因原料等因素的不 同，產(chǎn)生不同的制酸工藝。綜合起來，其基本過程則可分為六大工序，如下框 所示： 原料預(yù)處理 so2 爐氣制取 爐氣凈化 二氧化硫轉(zhuǎn)化 三氧化硫 吸收 尾氣處理 我國目前的接觸法制酸

16、，主要有硫硫鐵礦制酸、硫磺制酸、冶煉煙氣制酸、 硫酸鹽制酸、硫化氫制酸及含硫廢液制酸等。 2.22.2 工藝路線的選擇工藝路線的選擇 （1）從環(huán)保的角度出發(fā)，提倡零污染，無公害等意識，又結(jié)合三廢的處理。 （2）從經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)，對于大中型企業(yè)，綜合考慮原材料、污水、廢料的利 用通常采用管道輸送液體以及較危險(xiǎn)化學(xué)溶液等。此設(shè)計(jì)綜合考慮原料的成本 以及充分使用、能源消耗及副產(chǎn)品的處理選擇硫鐵礦接觸法制硫酸。 2.32.3 流程圖的設(shè)計(jì)流程圖的設(shè)計(jì) 2.3.1 硫酸生產(chǎn)工藝簡介 我公司硫酸生產(chǎn)是采用接觸法制酸即以硫精砂作為原料在沸騰爐內(nèi)進(jìn)行沸騰焙 燒，其化學(xué)反應(yīng)式為 4fes2+1102=2fe2o

17、3+8so2+q放，燒出的二氧化硫氣體采用水洗凈 化，然后用 9496%濃硫酸進(jìn)行干燥，再通過轉(zhuǎn)化器內(nèi)的釩觸媒作催化劑將二氧化硫 轉(zhuǎn)化成三氧化硫，其反應(yīng)式為 2so2+o2=2so3+q放，最后用 98%硫酸進(jìn)行吸收，反應(yīng)式 為 so3+h2o=h2so4，吸收酸用水稀釋后，產(chǎn)出的 98%硫酸則為產(chǎn)品酸。 2.3.2 硫酸生產(chǎn)工藝框圖 硫鐵礦進(jìn)廠 行車工段 用戶 分汽缸 原料工段 軟水 汽包 焙燒工段 凈化工段 轉(zhuǎn)化工段 吸收工段 成品硫酸用戶 3.1 轉(zhuǎn)化器的結(jié)構(gòu)圖 五段爐氣冷激式轉(zhuǎn)化器 1- 分布器；2-殼體；3-冷激式分布器；4-觸媒；5-立柱； 6-隔板；7-人們；8-氣體進(jìn)出口；9-

18、蓖子板；10 內(nèi)部排管換熱器 3.3 轉(zhuǎn)化工序物料衡算 本設(shè)計(jì)為 24 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 kmolso75.434 9779 . 0 1 98 1 24300 1030 7 2 可得實(shí)際進(jìn)氣總量為kmol 4 . 5434 08. 0 1 75.434 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)434. 5 1000 4 . 5434 3.3.1 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)行計(jì)算，已知 so2占 8%，o2占 10%，n2占 82% 21000 0.1100okmol2()100

19、 323200omkg 2 3 ()100 22.42240ovm 21000 0.0880sokmol2()80 645120somkg 2 3 ()80 22.41792sovm 21000 0.82820nkmol2()820 2822960nmkg 2 3 ()820 22.418368nvm 3.3.2 出一段氣體量及成分 280 (1 0.8186)14.512sokmol380 0.818665.488sokmol 2 1 10065.48867.256 2 okmol2820nkmol 3.3.3 出二段氣體量及成分 280 (1 0.9071)7.432sokmol380 0

20、.907172.568sokmol 2 1 10073.57563.2125 2 okmol2820nkmol 3.3.4 出三段氣體量及成分 280 (1 0.9513)3.896sokmol380 0.951376.104sokmol 2 1 10076.10461.948 2 okmol2820nkmol 3.3.5 出四段氣體量及成分 280 (1 0.9779)1.768sokmol380 0.977978.232sokmol 2 1 10078.23260.884 2 okmol2820nkmol 由以上計(jì)算匯總轉(zhuǎn)化器物料衡算結(jié)果于表 5 表 5 轉(zhuǎn)化器物料衡算結(jié)果 進(jìn)一段（）km

21、ol （）kg（） 3 m標(biāo) （）v so2347.822261.87791.68 o2434.813913.69739.510 n23565.499830.179864.182 4348136005.497395.2100 出一段（進(jìn)二段） so263.0984038.31413.41.50 so3284.74222779.46378.26.77 o2292.4299357.76550.46.95 n23565.499830.179864.184.78 4205.6136005.494206.1100 出二段（進(jìn)三段） so231.9282043.4715.20.76 so3315.5252

22、42.17067.87.53 o2274.88795.16156.66.56 n23565.499830.179864.185.14 4187.7135910.793803.6100 出三段（進(jìn)四段） so216.9401084.1379.50.41 so3330.926472.07412.27.91 o2269.38619.26033.46.44 n282099830.179864.185.24 4182.55136005.493689.1100 出四段 so27.687492.0172.20.18 so3340.227212.27619.48.14 o2264.78471.25929.86

23、.34 n23565.499830.179864.185.34 4177.9136005.493585.51 3.4 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 2 1 26283 2 21 (25.745.8 1038.1 100.861 10) t t pso tttdt c tt 2 1 26283 3 21 (15.09 15.2 10120.7 103.62 10) t t pso tttdt c tt 2 1 262 2 21 (25.74 1.30 103.86 10) t t po ttdt c tt 2 1 2 262 21 (27.180.591 100.338 1

24、0) t t pn ttdt c tt 3.4.1 轉(zhuǎn)化一段反應(yīng)熱量和出口溫度 (1)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： 273 360 26283 273 2 (25.745.8 1038.1 100.861 10) 44.71/() 360 pso tttdt ckjmol k o2的平均摩爾熱容： 273 360 262 273 2 (25.74 1.30 103.86 10) 30.80/() 360 po ttdt ckjmol k n2的平均摩爾熱容： 2 270 36

25、0 262 270 (27.180.591 100.338 10) 29.78/() 360 pn ttdt ckjmol k 故進(jìn)一段氣體每升高 1所需熱量為： so2所需熱量：80 44.71 3576.865kj o2所需熱量：100 30.80 3079.521kj n2所需熱量：820 29.78 24423.06kj 所需總熱量： 31097.44kj 帶入熱量=31097.44 360 11188600kj (2)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： 273 545 26283 273 2 (25.745.8 1038.1

26、 100.861 10) 46.84/() 545 pso tttdt ckjmol k so3的平均摩爾熱容： 273 545 26283 273 3 (15.09 15.2 10120.7 103.62 10) 66.44/() 545 pso tttdt ckjmol k o2的平均摩爾熱容： 273 545 262 273 2 (25.74 1.30 103.86 10) 31.59/() 545 po ttdt ckjmol k n2的平均摩爾熱容： 2 270 545 262 270 (27.180.591 100.338 10) 30.29/() 545 pn ttdt ckjm

27、ol k 故出一段氣體每升高 1所需熱量為： so2所需熱量：14.512 46.84 679.81kj so3所需熱量：65.488 66.44 4351.3kj o2所需熱量：69.256 31.59 2124.44kj n2所需熱量：820 30.29 24841.87kj 所需總熱量：31997.42kj (3)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 0 6529882.15 11188600 553.7 31997.42 tc (4)一段出口氣體帶出熱

28、量 1 6529882.15 1118860017718482.15qkj 3.4.2 轉(zhuǎn)化二段反應(yīng)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(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： 273 480 26283 273 2 (25.745.8 1038.1 100.861 10) 46.15/() 480 pso tttdt ckjmol k so3的平均摩爾熱容： 273 480 26283 273 3 (15.09 15.2 10120.7 103.62 10) 64.94/() 480 pso tttdt ck

29、jmol k o2的平均摩爾熱容： 273 480 262 273 2 (25.74 1.30 103.86 10) 31.32/() 480 po ttdt ckjmol k n2的平均摩爾熱容： 2 270 480 262 270 (27.180.591 100.338 10) 30.12/() 480 pn ttdt ckjmol k 故進(jìn)二段氣體每升高 1所需熱量為： so2所需熱量：14.512 46.15 669.77kj so3所需熱量：65.488 64.94 4252.85kj o2所需熱量：67.256 31.32 2106.394kj n2所需熱量：820 30.12 2

30、4695.44kj 所需總熱量：31724.45kj 帶入熱量=31724.45 480 15227737kj (2)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： 273 500 26283 273 2 (25.745.8 1038.1 100.861 10) 46.37/() 500 pso tttdt ckjmol k so3的平均摩爾熱容： 273 500 26283 273 3 (15.09 15.2 10120.7 103.62 10) 65.42/() 500 pso tttdt ckjmol k o2的平均摩爾熱容： 273 50

31、0 262 273 2 (25.74 1.30 103.86 10) 31.40/() 500 po ttdt ckjmol k n2的平均摩爾熱容： 2 270 500 262 270 (27.180.591 100.338 10) 30.17/() 500 pn ttdt ckjmol k 故出二段氣體每升高 1所需熱量為： so2所需熱量：7.432 46.37 344.64kj so3所需熱量：72.568 65.42 4747.28kj o2所需熱量；63.2125 31.40 1985.05kj n2所需熱量：820 30.17 24740.58kj 所需總熱量：31817.54k

32、j (3)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 0 705368.01 15227737 500.8 31817.54 tc (4)二段出口氣體帶出熱量 2 705368.01 1522773715933105.01qkj 3.4.3 轉(zhuǎn)化三段反應(yīng)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(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爾熱容： so2的平均摩爾熱容： 273 450 26283 273 2

33、(25.745.8 1038.1 100.861 10) 45.81/() 450 pso tttdt ckjmol k so3的平均摩爾熱容： 273 450 26283 273 3 (15.09 15.2 10120.7 103.62 10) 64.20/() 450 pso tttdt ckjmol k o2的平均摩爾熱容： 273 450 262 273 2 (25.74 1.30 103.86 10) 31.19/() 450 po ttdt ckjmol k n2的平均摩爾熱容： 2 270 450 262 270 (27.180.591 100.338 10) 30.03/()

34、450 pn ttdt ckjmol k 故進(jìn)三段氣體每升高 1所需熱量為： so2所需熱量：7.432 45.81 340.48kj so3所需熱量：72.568 64.20 4658.77kj o2所需熱量：63.2125 31.19 1971.70kj n2所需熱量：820 30.03 24627.59kj 所需總熱量：31598.54kj 帶入熱量=31598.54 450 14219342kj (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： 273 460 26283 273 2 (25.745.8 1038.1 100.861 10) 45

35、.93/() 460 pso tttdt ckjmol k so3的平均摩爾熱容： 273 460 26283 273 3 (15.09 15.2 10120.7 103.62 10) 64.45/() 460 pso tttdt ckjmol k o2的平均摩爾熱容： 273 460 262 273 2 (25.74 1.30 103.86 10) 31.23/() 460 po ttdt ckjmol k n2的平均摩爾熱容： 2 270 460 262 270 (27.180.591 100.338 10) 30.06/() 460 pn ttdt ckjmol k 故出三段氣體每升高

36、1所需熱量為： so2所需熱量：3.896 45.93 178.93kj so3所需熱量：76.104 61.948 4904.88kj o2所需熱量：61.948 31.23 1934.90kj n2所需熱量：820 30.06 24650.23kj 所需總熱量：31668.94kj (3)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 0 352559.0 14219342 460.1 31668.94 tc (4)三段出口氣體帶出熱量 3 352559.0 1

37、421934214571901qkj 3.4.4 轉(zhuǎn)化四段反應(yīng)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(shí)氣量計(jì)算） 已知進(jìn)四段觸媒層氣體溫度為 420 所以可得各組分氣體的平均摩爾熱容： so2的平均摩爾熱容： 273 420 26283 273 2 (25.745.8 1038.1 100.861 10) 45.46/() 420 pso tttdt ckjmol k so3的平均摩爾熱容： 273 420 26283 273 3 (15.09 15.2 10120.7 103.62 10) 63.42/() 420 pso tttdt ckjmol k o2的平均摩爾熱容：

38、 273 420 262 273 2 (25.74 1.30 103.86 10) 31.06/() 420 po ttdt ckjmol k n2的平均摩爾熱容： 2 270 420 262 270 (27.180.591 100.338 10) 29.95/() 420 pn ttdt ckjmol k 故進(jìn)四段氣體每升高 1所需熱量為： so2所需熱量：3.896 45.46 177.11kj so3所需熱量：76.104 63.42 4826.80kj o2所需熱量：61.948 31.06 1924.214kj n2所需熱量：820 29.95 24559.58kj 所需總熱量：31

39、487.71kj 帶入熱量=31487.71 420 13224837kj (2)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： 273 426 26283 273 2 (25.745.8 1038.1 100.861 10) 45.53/() 426 pso tttdt ckjmol k so3的平均摩爾熱容： 273 426 26283 273 3 (15.09 15.2 10120.7 103.62 10) 63.58/() 426 pso tttdt ckjmol k o2的平均摩爾熱容： 273 426 262 273 2 (25.74

40、 1.30 103.86 10) 31.09/() 426 po ttdt ckjmol k n2的平均摩爾熱容： 2 270 426 262 270 (27.180.591 100.338 10) 29.97/() 426 pn ttdt ckjmol k 故出四段氣體每升高 1所需熱量為： so2所需熱量：1.768 45.53 80.50kj so3所需熱量：78.232 63.58 4974.10kj o2所需熱量：60.884 31.09 1892.756kj n2所需熱量：820 29.97 24573.2kj 所需總熱量：31520.55kj (3)反應(yīng)熱 摩爾反應(yīng)熱 10131

41、4.482.21 (273423)99776.32qkj 總反應(yīng)熱 (78.23276.104) 99776.32212324.0qkj 四段出口溫度 0 212324.0 13224837 426.3 31520.55 tc (4)四段出口氣體帶出熱量 4 212324.0 1322483713437161qkj 轉(zhuǎn)化器熱量平衡見表 6 表 6 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 反應(yīng)熱量 kj溫度熱量kj 一段360486480332839192854577039960 二段48066210200306694050069277141 三段450618256991532

42、92746063358626 四段42057501591923184.842658424776 23418552433914979268100502.5 5 5 投資與成本估算 5.1 車間裝置人員配置表 車間定員表 序號職能名稱每班人數(shù)四班人數(shù)合計(jì) 1 操作工人 416 2 分析工人 22 3 機(jī)修工人 14 4 電議工人 28 5 管理工人 66 45 36 5.25.2 經(jīng)濟(jì)評價(jià)構(gòu)建 資金流通示意圖： 固定 資本 流動(dòng) 資本 風(fēng) 險(xiǎn) 投 資 投資成本 直 接 生 產(chǎn) 成 本 固 定 費(fèi) 用 間 接 成 本 行 政 管 理 費(fèi) 運(yùn) 銷 費(fèi) 用 研 究 開 發(fā) 費(fèi) 其 他 費(fèi) 用 企 業(yè) 凈

43、 收 益 個(gè)人所得稅 總效益 毛利潤 資金雙股流動(dòng)示意圖 5.35.3 成本估算 產(chǎn)品成本指工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)某種產(chǎn)品所需費(fèi)用的總稱,即投資該產(chǎn)品所需的人 力及物力總和的貨幣值，其可行性研究圖示如下： 車間成本工廠折舊企業(yè)管理費(fèi) 銷售成本工廠成本 總成本 原料及輔助 材料 重要原料 輔助材料 包裝材料 公用工程 冷卻水 工藝水 電費(fèi) 人工 直接操作工 資 附加工資 車間 折舊 維修 機(jī)器 車間 管理 費(fèi) 6 6 廠房布置及三廢處理 6.1 廠房布置 6.1.1 工廠選址問題 （1)對周圍環(huán)境的空氣有污染，并有大量的有氣味氣體，同時(shí)有有毒氣體 散出。 （2)因噪音較大，應(yīng)選擇在偏遠(yuǎn)的地方。 （3)有大

44、量的水，所以必須選擇水源豐富，交通運(yùn)輸方便之處。 （4)應(yīng)選擇能源有保障，電力供應(yīng)穩(wěn)定的區(qū)域。 （5)有良好的工程地質(zhì)和水文氣象條件。 （6)應(yīng)選擇有原料，燃料供應(yīng)和產(chǎn)品銷售的良好的交通條件。 612 工廠選址問題 （1)加工單元應(yīng)該離開工廠邊界一定的距離，應(yīng)該是集中而不是分散的分 布。 （2)罐區(qū)和辦公室、輔助生產(chǎn)區(qū)之間要保持足夠的安全距離。 （3)廢水處理裝置是工廠各處流出的毒性或易燃物匯集的終點(diǎn)，應(yīng)該置于 工廠的下風(fēng)遠(yuǎn)程區(qū)域。 （4)主要辦事機(jī)構(gòu)應(yīng)該設(shè)置在工廠的邊緣區(qū)域，并盡可能與工廠的危險(xiǎn)區(qū) 隔離。 6.2 三廢處理 三廢處理情況表 7 車間主要物料危害及防護(hù)護(hù)措施 7.1 車間主要物

45、料危害 硫酸生產(chǎn)的特點(diǎn)是要接觸腐蝕性很強(qiáng)、能燒傷人體的硫酸，高溫礦渣和二氧 化硫、三氧化硫等有毒氣體，還要接觸眾多電器和機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備。因此，我們必 須高度注意安全生產(chǎn)和加強(qiáng)勞動(dòng)保護(hù)措施，牢固樹立安全第一觀念。 序號排放物名稱排放去向及方式 1 循環(huán)水直接排放或利用 2 廢水按標(biāo)準(zhǔn)排放 3 廢渣按標(biāo)準(zhǔn)排放 4 廢氣按標(biāo)準(zhǔn)排放 7.2 防護(hù)措施 我們必須全面遵守公司安全生產(chǎn)委員會(huì)制定的安全生產(chǎn)技術(shù)條例和其它安 全生產(chǎn)的各種規(guī)章制度。現(xiàn)結(jié)合這些規(guī)章制度的內(nèi)容和硫酸生產(chǎn)的特點(diǎn)，制定下列 安全規(guī)則： （1）園盤給料機(jī)、反擊式破碎機(jī)、膠帶輸送機(jī)、爐前風(fēng)機(jī)等用皮帶（膠帶）傳 動(dòng)的一切設(shè)備上的皮帶輪、聯(lián)軸器必須有防護(hù)罩。 （2）樓梯有扶手、平臺(tái)有欄桿，地下貯酸池或酸槽應(yīng)加蓋板和欄桿。 （3）對所有鋼結(jié)構(gòu)的平臺(tái)、樓梯、屋架要定期檢查是否牢靠。 （4）在操作崗位附近或通行地點(diǎn)，有壓力的酸管道法蘭處，應(yīng)加裝防護(hù)罩。 （5）所