年產(chǎn)24萬噸硫酸轉(zhuǎn)化系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)

1、目錄目錄 摘要：摘要：.1 abstract:abstract:.1 1 第一章第一章文獻(xiàn)綜述文獻(xiàn)綜述.2 2 第二章第二章 工藝說明書工藝說明書.4 4 2.1 概述.4 2.1.1 產(chǎn)品規(guī)模和規(guī)格.4 2.1.2 工藝方案敘述.4 2.2 裝置設(shè)計(jì)說明.4 2.1.1 工藝原理.4 2.2.2 工藝流程說明.5 2.2.3 主要設(shè)備選型說明.5 2.2.4 化工原材料規(guī)格及用量.5 第三章第三章 轉(zhuǎn)化工序物料衡算與熱量衡算轉(zhuǎn)化工序物料衡算與熱量衡算.6 3.1 轉(zhuǎn)化工序流程示意圖及簡要說明.6 3.2 確定各段進(jìn)口溫度及轉(zhuǎn)化率.6 3.2.1 溫度與平衡轉(zhuǎn)化率的關(guān)系.6 3.2.2 最適宜

2、溫度與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系.7 3.2.3 確定操作線.7 3.2.4 各段進(jìn)口溫度及轉(zhuǎn)化率.8 3.3 轉(zhuǎn)化工序物料衡算.9 3.3.1 進(jìn)轉(zhuǎn)化器一段氣體量及成分.10 3.3.2 出一段氣體量及成分.10 3.3.3 出二段氣體量及成分.10 3.3.4 出三段氣體量及成分.10 3.3.5 出四段氣體量及成分.10 3.4 轉(zhuǎn)化器各段的熱量衡算.12 3.4.1 轉(zhuǎn)化一段反應(yīng)熱量和出口溫度.12 3.4.2 轉(zhuǎn)化二段反應(yīng)熱量和出口溫度.14 3.4.3 轉(zhuǎn)化三段反應(yīng)熱量和出口溫度.16 3.4.4 轉(zhuǎn)化四段反應(yīng)熱量和出口溫度.17 第四章第四章 安全備忘錄安全備忘錄.21 4.1 概述.21 4

3、.2 二氧化硫和硫酸的危害.21 4.3 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).22 第五章第五章 環(huán)境保護(hù)與治理建議環(huán)境保護(hù)與治理建議.23 5.1 三廢主要來源.23 5.1.1 廢氣.23 5.1.2 廢水.23 5.1.3 礦渣.23 5.2 三廢處理方案.23 5.2.1 廢氣.23 5.2.2 廢水.23 5.2.3 廢渣.24 設(shè)計(jì)小結(jié)設(shè)計(jì)小結(jié) .25 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) .26 致致 謝謝 .27 摘要： 本設(shè)計(jì)是進(jìn)行 24 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

4、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 明書。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：催化劑，物料衡算，熱量衡算 abstract: the 24,000 tons of h2so4 per year conversion system is designed in this paper. the transformation process flow diagram is drawn firstly, and th

5、en draw the equilibrium temperature curve and optimum temperature curve. according to the composition of materials gas and 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 f

6、our periods. the value of the actual exit temperature and set temperature should be closer to each other, otherwise we need 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: catal

7、yst, mass balance, heat balance 第一章文獻(xiàn)綜述 硫酸是一種重要的基本化工原料，廣泛應(yīng)用于各個(gè)工業(yè)部門。硫酸的產(chǎn)量常被用作 衡量一個(gè)國家工業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)志。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)。 我國的硫酸工業(yè)起始于 19 世紀(jì) 70 年代，在舊中國產(chǎn)量很少。新中國建立后，硫酸 工業(yè)獲得了高速發(fā)展。傳統(tǒng)的工藝流程是硫鐵礦制酸法。這種工藝落后，不但廠區(qū)內(nèi)粉 塵飛揚(yáng)，礦渣如山，而且排放出大量廢水、廢氣，嚴(yán)重污染周圍環(huán)境，每年僅向農(nóng)戶支 付的賠償金和上繳的排污費(fèi)占據(jù)了不少生產(chǎn)成本。

8、為了減少污染，降低生產(chǎn)成本改用硫 磺制硫酸。發(fā)達(dá)國家早就開始普遍推廣了，由于近期進(jìn)口硫磺比國內(nèi)便宜，利潤空間很 大，大多數(shù)國內(nèi)硫酸生產(chǎn)廠家轉(zhuǎn)向用硫磺法生產(chǎn)硫酸1。 早在 8 世紀(jì)就有硝石與綠礬在一起蒸餾得到硫酸的方法。paracelsus 記述了用綠礬 （feso47h2o）為原料，放在蒸餾釜中鍛燒而制得硫酸的方法。在鍛燒過程中，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。 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

9、況下很難進(jìn)行。 后來人們發(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，硫酸的工業(yè)制法可分為硝化法和接觸法。 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。其 中鉛室法在 1746 年開始采用，反應(yīng)是在氣相中進(jìn)行的。在鉛室法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的塔 式法，開始于本世紀(jì)初期。塔式法制出的硫酸濃度可達(dá) 76左右。目前，我國仍有少數(shù) 工廠用塔式法生產(chǎn)硫酸。 以硫鐵礦為原料的接觸法硫酸生產(chǎn)過程是目前廣泛采用的方法，它創(chuàng)始于 1831 年， 在本世紀(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

10、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)。 新中國成立后，即大力發(fā)展先進(jìn)的接觸法硫酸生產(chǎn)，逐步代替鉛室法和塔式法。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。在外部換熱式轉(zhuǎn)化流程中，反應(yīng)過程與換熱過程是分開的。氣體在床層 中進(jìn)行絕熱反應(yīng)，溫度升高到一定程度后，離開催化床進(jìn)行降溫，然后再進(jìn)入下一段床 層進(jìn)行絕熱反應(yīng)。酶進(jìn)行這樣一次絕熱反應(yīng)稱為一段。為了達(dá)到較高的最終轉(zhuǎn)化率，必 須采取多段催化轉(zhuǎn)化。 一次轉(zhuǎn)化、一次吸收流程：

11、所謂一次轉(zhuǎn)化、一次吸收是指 so2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。這種流程比較簡單，但轉(zhuǎn)化率相對較低， 一般不超過 97%。在 60 年代以前，我國硫酸廠大多數(shù)采用這種流程。 兩次轉(zhuǎn)化、兩次吸收流程：60 年代以來，轉(zhuǎn)化工藝流程最大的變化就是采用了兩次 轉(zhuǎn)化、兩次吸收新流程，簡稱為兩轉(zhuǎn)兩吸。這項(xiàng)新技術(shù)開始時(shí)，著眼于充分利用硫的資 源和減少 so2排放量，保護(hù)環(huán)境。這種方法的特點(diǎn)是：1.最終轉(zhuǎn)化率高；2.能夠處理較高 濃度的 so2氣體；3.減少尾氣中 so2排放量；4.所需換熱面積較大；5.系統(tǒng)阻力比一轉(zhuǎn)一 吸增加 4-5kpa。 第二章 工藝說明書 2.

12、1 概述 2.1.1 產(chǎn)品規(guī)模和規(guī)格 2.1.1.1 年操作日 300 天/年 2.1.1.2 生產(chǎn)方式 連續(xù)生產(chǎn) 2.1.1.3 生產(chǎn)能力 二氧化硫 轉(zhuǎn)化率98% 2.1.1.4 產(chǎn)品規(guī)格 二氧化硫 轉(zhuǎn)化率98% 2.1.2 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

13、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。 2.2 裝置設(shè)計(jì)說明 2.1.1 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)： 223 1 2 p cat soosoq 3 32 1 2 so p soo p k pp 225 (238970.720.186 101.18 10 /) 4.1868 / p qtttj mol 2.2.2 工藝流程說明 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

14、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，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)

15、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。 2.2.3 主要設(shè)備選型說明 2.2.3.1 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。 2.2.3.2 換熱器考慮到氣體有一定腐蝕性，故選用列管式換熱器 2.2.3.3 風(fēng)機(jī)選用羅茨風(fēng)機(jī)。 2.2.4 化工原材料規(guī)格及用量 2.2.4.1 進(jìn)入轉(zhuǎn)化器氣體組成：so2占 8%，o2占 10%，n2占 82% 2.2.4.2 本設(shè)計(jì)采用的催化劑型號是 s109-1，起

16、燃溫度為 360，使用溫度為 400-580， 入口 so2：7.5-9.4%2。 第三章 轉(zhuǎn)化工序物料衡算與熱量衡算 3.1 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 1 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。 3.2 確定各段進(jìn)口溫度及轉(zhuǎn)化率 3.2.1 溫度與平衡轉(zhuǎn)化率的關(guān)系 在 400700時(shí)， 公式(見化工工藝工程設(shè)計(jì)鄒蘭，閻 5140.6 lg4.8817 p k t 傳智編) 公式

17、（3.1） 式中： 平衡常數(shù) 溫度/kkpt 平衡轉(zhuǎn)化率 公式(見化工工藝工程設(shè)計(jì)鄒蘭，閻 t x 1000.5 0.5 t t kp ax kp p bax 傳智編) 公式（3.2） 式中：=8%進(jìn)轉(zhuǎn)化器的爐氣中的 so2的濃度（%）a =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p a kp 取反應(yīng)溫度 t 由公式（3.1）計(jì)算kp 由公式（3.2）計(jì)算 t x 依此計(jì)算得平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系列表： 表 1 平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系 t400420440460480500520540560580 xt99.3298.8898.2197.2295.8193.88

18、91.3188.0384.0079.24 3.2.2 最適宜溫度與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系 公式(見化工工藝工程設(shè)計(jì)鄒蘭，閻 4905 lg4.937 0.5 1 1000.5 t x bax x ax 適 傳智編) 公式（3.3） 取不同值，計(jì)算。x 計(jì)算得最適宜溫度與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系列表： 表 2 最適宜溫度與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系 xt99.3298.8898.2197.2295.8193.8891.3188.0384.0079.24 t適 363.54382.28401.01419.73438.44457.12475.79494.44513.07531.67 3.2.3 確定操作線 進(jìn)氣組成：so2占 8%，o

19、2占 10%，n2占 82% 所選取釩催化劑的起燃溫度為 360 確定轉(zhuǎn)化器一段進(jìn)口溫度 360 氣體經(jīng)每層觸媒后溫度升高，計(jì)算式是： 公式(見化工工藝工程設(shè)計(jì)鄒蘭，閻傳智編) 公式 00 ttxx （3.4） 表 3 二氧化硫的濃度與 值的關(guān)系 so2濃度，%so2濃度，%so2濃度，% 259617310278 388720011303 4117822612328 5145925213506 由上表查得，濃度為 8%的 so2對應(yīng)的 值為 226。 操作線溫度的確定：已知催化劑的起燃溫度為 360，使用的溫度為 400-580，考 慮到應(yīng)使操作線盡量與最適溫度曲線靠近，且出口溫度在催化劑的

20、使用溫度范圍內(nèi)，取 原料氣的進(jìn)口溫度為 360，四段操作線的斜率根據(jù)原理氣里 so2的濃度差表得 1/226。 考慮到原料氣的預(yù)熱過程是依次經(jīng)過第一、第二、第三、第四換熱器，對應(yīng)于第四、第 一、第二、第三段反應(yīng)器的冷卻，所以如果考慮每個(gè)換熱器的換熱面積相當(dāng)，則出口氣 體冷卻降溫的溫差應(yīng)為第一段大于第二段，第二段大于第三段，按照這個(gè)原則，分別取 第一段的降溫的溫差為 65，第二段的降溫的溫差為 50，第三段的降溫的溫差為 40，并且 每一段轉(zhuǎn)化器的出口溫度和轉(zhuǎn)化率對應(yīng)的點(diǎn)都在平衡曲線和最佳溫度曲線之間，由此估 算得到四段反應(yīng)器的操作曲線。 3.2.4 各段進(jìn)口溫度及轉(zhuǎn)化率 表 4 一次轉(zhuǎn)化分段轉(zhuǎn)

21、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)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；4202130.97.79tx 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 300350400450500550600650700750 t xt 圖 2 四段反應(yīng)過程的 x-t 關(guān)系圖 3.3 轉(zhuǎn)化工序物料衡算 本設(shè)計(jì)為 24 萬噸/年硫

22、酸轉(zhuǎn)化系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)（以每小時(shí)計(jì)算） ，由 7 2 24 1011 347.8 300 24980.9779 sokmol 可得實(shí)際進(jìn)氣總量為 1 347.84347.8 0.08 kmol 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) 4347.8 4.348 1000 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 323200omkg2 3 ()100 22.42240ovm 21000 0.0880sokmol2

23、()80 645120somkg2 3 ()80 22.41792sovm 21000 0.82820nkmol2()820 2822960nmkg2 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 0.907172.568sokmol 2 1 10073.57563.2125 2 okmol2820nkmol

24、 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（）kmol （）kg（） 3 m標(biāo) （）v so2347.822261.87791.68 o2434.813913.

25、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 so3315.525242.17067.87.53 o2274.88795.16156.66.56 n23565.499830.17

26、9864.185.14 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 o2264.78471.25929.86.34 n23565.499830.179864.185.34 4177.9136005.493585.51

27、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 10) 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

28、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： 2 270 360 262 270 (27.180.591 100.338 10) 29.78/() 360 pn ttdt

29、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 1038.1 100.861 10) 46.84/() 545 pso tttdt ckjmol k so3的平均摩爾熱容

30、： 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 ckjmol 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 so

31、3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量 1 6529882.15 1118860017718482.15qkj 3.4.2 轉(zhuǎn)化二段反應(yīng)熱量和出口

32、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 ckjmol k o2的平均摩爾熱容： 273 480 262 273 2 (25.74 1.30 103.86

33、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 24695.44kj 所需總熱量：31724.45kj 帶入熱量=31724.45 480 15227737kj

34、 (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： 273 500 262 273 2 (25.74 1.30 103.86 10) 31.40/() 500 po ttdt

35、 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：31817.54kj (3)反應(yīng)熱 摩爾反應(yīng)熱 101314.482.21 (273490)99628.25qkj 總反應(yīng)熱 (

36、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 (25.745.8 1038.1 100.861 10) 45.81/() 450 pso tttdt ckj

37、mol 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/() 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

38、.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) 45.93/() 460 pso tttdt ckjmol k so3的平均摩爾熱容： 273 460 26283

39、 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 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.

40、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 1421934214571901qkj 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

41、（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： 273 420 262 273 2 (25.74 1.30 103.86 10) 31.06/() 420

42、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：31487.71kj 帶入熱量=31487.71 420 13224837kj (2)已知出轉(zhuǎn)化器第四段氣體溫度

43、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 1.30 103.86 10) 31.09/() 426 po ttdt ckjmol k n2的平均摩爾熱

44、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 101314.482.21 (273423)99776.32qkj 總反應(yīng)熱 (78.23276.104) 99776.

45、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45061825699153292746063358626 四段42057501591923184.842658424776 2341855

46、2433914979268100502.5 第四章 安全備忘錄 4.1 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。而硫酸對皮膚、粘膜等組織有強(qiáng)烈的刺激和腐蝕作用， 會(huì)對人體產(chǎn)生嚴(yán)重危害，所以對這些物質(zhì)必須進(jìn)行有效的防范。 4.2 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

47、支氣管的管腔縮小，氣道阻力 增加。上呼吸道對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?激。但進(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，對肝臟有一定的損害。動(dòng)物試驗(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

48、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，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

49、起喉痙攣或聲門水腫而窒息死亡?？诜笠鹣?化道燒傷以致潰瘍形成；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：對環(huán)境有危害，對水體和土壤可造成污染。燃爆危險(xiǎn)： 本品助燃，具強(qiáng)腐蝕性、 強(qiáng)刺激性，可致人體灼傷。 4.3 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

50、 2%碳酸氫鈉溶液漱口。生產(chǎn)和使用場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底沖洗眼結(jié)膜囊及被液體二氧化硫污染 的皮膚。.對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)

51、，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，工作場所嚴(yán)禁吸煙。遠(yuǎn)離易燃、 可燃物。防止蒸氣泄漏到工作場所空氣中。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。 第五章 環(huán)境保護(hù)與治理建議 5.1 三廢主要來源 5.1.1 廢氣 一轉(zhuǎn)一吸工藝及尾氣回收后的主要