年產(chǎn)40萬噸銅冶煉煙氣制酸系統(tǒng)轉(zhuǎn)化工藝恒算

1、畢業(yè)設計（論文）題 目： 年產(chǎn)40萬噸銅冶煉煙氣制酸系統(tǒng)轉(zhuǎn)化工藝恒算學習中心： 遠程教育 專 業(yè)： 冶金工程 年 級：姓 名： 自振華 學 號： 1220080010 指導教師：張輝2015年 3 月 25 日目 錄摘要：1ABSTRACT:1第一章文獻綜述2第二章工藝說明書4概述4產(chǎn)品規(guī)模和規(guī)格4工藝方案敘述42.2 裝置設計說明4工藝原理4工藝流程說明5主要設備選型說明52.2.4 化工原材料規(guī)格及用量5第三章轉(zhuǎn)化工序物料衡算與熱量衡算6轉(zhuǎn)化工序流程示意圖及簡要說明63.2 確定各段進口溫度及轉(zhuǎn)化率6溫度與平衡轉(zhuǎn)化率的關系6最適宜溫度與轉(zhuǎn)化率的關系7確定操作線7各段進口溫度及轉(zhuǎn)化率83.3

2、 轉(zhuǎn)化工序物料衡算9進轉(zhuǎn)化器一段氣體量及成分10出一段氣體量及成分10出二段氣體量及成分10出三段氣體量及成分10出四段氣體量及成分103.4 轉(zhuǎn)化器各段的熱量衡算12轉(zhuǎn)化一段反應熱量和出口溫度12轉(zhuǎn)化二段反應熱量和出口溫度14轉(zhuǎn)化三段反應熱量和出口溫度16轉(zhuǎn)化四段反應熱量和出口溫度17第四章安全備忘錄21概述21二氧化硫和硫酸的危害21二氧化硫和硫酸運輸、使用等應注意的事項以及如何防護22第五章環(huán)境保護與治理建議23三廢主要來源23廢氣235.1.2 廢水235.1.3 礦渣23三廢處理方案235.2.1 廢氣235.2.2 廢水235.2.3 廢渣24設計小結(jié)25參考文獻26致 謝27摘要

3、：本設計是進行400Kt/銅冶煉煙氣制酸轉(zhuǎn)化系統(tǒng)工藝設計，首先，通過制定兩轉(zhuǎn)兩吸接觸法作為主工藝路線，畫出工藝流程圖，再繪制X-T平衡曲線和最適溫度曲線，根據(jù)轉(zhuǎn)化入口原料氣的組成，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,大致估計四段轉(zhuǎn)化過程的操作線，根據(jù)操作線來進行物料衡算和熱量衡算，完成工藝說明書，安全備忘錄，即完成課程設計說明書?！娟P鍵詞】： 銅冶煉煙氣，兩轉(zhuǎn)兩吸接觸法，SO2觸媒，物料橫算，熱量衡算Abstract:The conversion system of 400Kt/a copper smelt off gas sulfuric acid-making proce

4、ss is designed on this paper. Firstly, thedouble conversion and double absorption of contacting technics is selected as the main process, and then the flow chart and equilibrium temperature curve and optimum temperature curve are draw corroding the above mentions. According to the composition of con

5、version section inlet gas, the equilibrium temperature curve and optimum temperature curve, the lowest reacting temperature of catalyst, to draw the operation line of conversion for four catalyst bed performance, and the calculation of mass balance and heat balance will be done after drawing the ope

6、rating line of four periods. At last, complete the process manual and safety procedure, to finish all design.【Key word】 copper smelt off gas, double conversion and absorption, SO2catalyst, mass balance, heat balance第一章文獻綜述硫酸是一種重要的基本化工原料，廣泛應用于各個工業(yè)部門。硫酸的產(chǎn)量常被用作衡量一個國家工業(yè)發(fā)展水平的標志。硫酸主要用于生產(chǎn)化學肥料、合成纖維、涂料、洗滌劑、致

7、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)藥和化學工業(yè)。我國的硫酸工業(yè)起始于19世紀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，礦渣如山，而且排放出大量廢水、廢氣，嚴重污染周圍環(huán)境，每年僅向農(nóng)戶支付的賠償金和上繳的排污費占據(jù)了不少生產(chǎn)成本。為了減少污染，降低生產(chǎn)成本改用硫磺制硫酸。發(fā)達國家早就開始普遍推廣了，由于近期進口硫磺比國內(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（FeSO4

8、83;7H2O）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冷凝，便可得到硫酸。在18世紀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鍵，但是，這一反應在通常情況下很難進行。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，反應是在氣相中

9、進行的。在鉛室法的基礎上發(fā)展起來的塔式法，開始于本世紀初期。塔式法制出的硫酸濃度可達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和催化效能不斷提高，已逐步取代價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，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

10、制比較復雜。在外部換熱式轉(zhuǎn)化流程中，反應過程與換熱過程是分開的。氣體在床層中進行絕熱反應，溫度升高到一定程度后，離開催化床進行降溫，然后再進入下一段床層進行絕熱反應。酶進行這樣一次絕熱反應稱為一段。為了達到較高的最終轉(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：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)過一個或串聯(lián)兩個吸收塔，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。這項新技術開始時，著

11、眼于充分利用硫的資源和減少SO222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 工藝說明書概述產(chǎn)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：轉(zhuǎn)化處理煙氣量122315Nm3/h，硫回收率98.84%， 二氧化硫轉(zhuǎn)化率9%，廢酸排放量288m3/d，排放酸濃度49.6g/L，其中SO2含量822mg/m3，酸霧含量3.1mg/m3；尾氣污染物含量均低于大氣污染物綜合排放標準（GB16297-1996）的相關規(guī)定，滿足排放要求。 產(chǎn)品規(guī)格：根據(jù)硫平衡計算，硫酸產(chǎn)量40萬噸/年（100% H2SO4），產(chǎn)品酸規(guī)格98.5%，質(zhì)量符合標準工業(yè)硫酸（G

12、B/T534-2002）中一級品的要求。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備龐大，用鉛很多，檢修麻煩，腐蝕設備，反應緩慢，本設計采用的是接觸法，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。本設計的生產(chǎn)過程采用兩轉(zhuǎn)兩吸的工藝流程，即將二氧化硫經(jīng)過三段轉(zhuǎn)化后進入一吸塔吸收，吸收一次轉(zhuǎn)化生成的SO3，而后，剩余的SO2返回轉(zhuǎn)化工序，通過四段觸媒，進行二次轉(zhuǎn)化后，再返回二吸塔吸收生成的SO3，吸收達標的尾氣排放。轉(zhuǎn)化工藝采用四段3+1兩次轉(zhuǎn)化，一次轉(zhuǎn)化以后生成的SO3被一吸

13、塔吸收以后，吸收率99.99%以上，將一次轉(zhuǎn)化所生成的SO3移除煙氣的氣象組分，減少生成物，有利于提高二次轉(zhuǎn)化的反應推動力和正反應速率，SO2轉(zhuǎn)化率將達到99.。裝置設計說明2.2.1 為確保總轉(zhuǎn)化率99.8%，轉(zhuǎn)化觸媒采用進口高效觸媒，部分為低溫觸媒。2.2.2 SO2鼓風機采用進口產(chǎn)品。目前國內(nèi)SO2風機的的制造水平，通常采用一用一備的 配置，這樣，不但增加了占地，而且維護量較大、設備利用率低。2.2.3 轉(zhuǎn)化熱交換器及SO3冷卻器選用新型急擴加速流縮放管殼式換熱器。該換熱器采用雙面強化傳熱的縮放型傳熱管，對管內(nèi)外兩側(cè)氣體均有促進界面湍流，強化對流傳熱，使得總傳熱系數(shù)可達36W/(m2&#

14、183;K），節(jié)省了傳熱面積；該換熱器采用空心環(huán)管間支承結(jié)構，可降低流體阻力，且殼程環(huán)狀進出口不易積垢，有利于降低能耗。工藝原理二氧化硫轉(zhuǎn)化通常是在不高于0.5MPa壓力下進行，而且SO2、SO3濃度又較低，體系可視為理想氣體。二氧化硫氧化反應是一個可逆放熱反應：工藝流程說明轉(zhuǎn)化工藝采用四段3+1兩次轉(zhuǎn)化，III，IIV，II換熱流程。圖1轉(zhuǎn)化工序流程圖從SO2鼓風機出來的煙氣，依次通過III、I換熱器，與三段轉(zhuǎn)化、一段轉(zhuǎn)化后的高溫煙氣進行換熱后，氣體升溫至430，進入一段轉(zhuǎn)化，在此，煙氣中的大部分SO2被轉(zhuǎn)化成SO3，反應放出的熱使煙氣溫度升高，為提高SO2轉(zhuǎn)化率，經(jīng)換熱器降溫后進入二段轉(zhuǎn)化

15、，在此，煙氣中的部分SO2被轉(zhuǎn)化成SO3，從二段轉(zhuǎn)化出來的高溫煙氣經(jīng)換器降溫后進入三段轉(zhuǎn)化，煙氣中的SO2進一步轉(zhuǎn)化為SO3，從三段轉(zhuǎn)化出來的高溫煙氣依次經(jīng)換熱器、SO3冷卻器降溫冷卻后，進入中間吸收塔。在吸收塔煙氣中SO3被塔上部噴淋的98%酸充分吸收，吸收后約83的氣體，經(jīng)過IV換熱器、換熱器，被四段轉(zhuǎn)化、二段轉(zhuǎn)化后的高溫煙氣加熱升溫至430，進入四段轉(zhuǎn)化，煙氣中的SO2進一步轉(zhuǎn)化為SO3，出四段轉(zhuǎn)化后的高溫煙氣經(jīng)換熱器冷卻降溫后進入最終吸收塔，出最終吸收塔的煙氣經(jīng)尾氣煙囪排放。在吸收塔，煙氣中SO3被塔頂噴淋的98%酸充分吸收。主要設備選型說明考慮到轉(zhuǎn)化器設計應讓二氧化硫盡可能在最優(yōu)化溫

16、度條件下反應，最大限度的利用二氧化硫反應放出的熱量，設備阻力既要小，又能使氣體分布均勻。故考慮使用外部換熱型轉(zhuǎn)化器。換熱器考慮到氣體有一定腐蝕性，故選用列管式換熱器風機選用離心通風機。2.2.4 化工原材料規(guī)格及用量進入轉(zhuǎn)化器氣體組成：系統(tǒng)處理煙氣量為122315Nm3/h，SO2占%，O2占10.22%，N2占75.745%煙氣成份SO2SO3O2CO2N2H2O合計%2微量192100 SO2催化劑選型：本設計采用的催化劑型號有：丹麥TOPSO生成的VK59,VK38 和VK48，針對轉(zhuǎn)化器各層進口溫度和氣體組分的特點，進行科學分配、填裝。觸媒名稱促進類型V2O5含量起燃溫度操作溫度熱穩(wěn)定

17、性篩分損失填裝位置需求量VK38鉀促進7%36040063065057%一、二、三層212 m3VK48鉀促進8%36040055065057%三層觸媒83 m3VK59銫促進5%32037050065057%一層觸媒表面15 m3觸媒填裝系數(shù)235 L/噸酸·d觸媒總填裝量310 m3第三章 轉(zhuǎn)化工序物料衡算與熱量衡算轉(zhuǎn)化工序流程示意圖及簡要說明凈化干燥后的氣體,換熱器殼程轉(zhuǎn)化器一層觸媒換熱器管程程轉(zhuǎn)化器二層觸媒換熱器管程轉(zhuǎn)化器三層觸媒換熱器管程SO3冷卻器，換熱器殼程轉(zhuǎn)化器四層觸媒，換熱器管程圖2 轉(zhuǎn)化工序流程工藝說明確定各段進口溫度及轉(zhuǎn)化率溫度與平衡轉(zhuǎn)化率的關系在400700時

18、，公式(見化工工藝工程設計鄒蘭，閻傳智編) 公式（3.1）式中： 平衡常數(shù) 溫度/K平衡轉(zhuǎn)化率公式(見化工工藝工程設計鄒蘭，閻傳智編)公式（3.2）式中：=8%進轉(zhuǎn)化器的爐氣中的SO2的濃度（%）=10%進轉(zhuǎn)化器的爐氣中的O2的濃度（%）系統(tǒng)總壓力取反應溫度T由公式（3.1）計算由公式（3.2）計算依此計算得平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關系列表：表1 平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關系400420440460480500520540560580XT最適宜溫度與轉(zhuǎn)化率的關系公式(見化工工藝工程設計鄒蘭，閻傳智編)公式（3.3）取不同值，計算。計算得最適宜溫度與轉(zhuǎn)化率的關系列表：表2 最適宜溫度與轉(zhuǎn)化率的關系XT確定操

19、作線3.2.3.1 進氣組成：SO2占%，O2占10.22%，N2占75.745%所選取釩催化劑的起燃溫度為360，確定轉(zhuǎn)化器一段進口溫度390，而氣體經(jīng)每層觸媒后溫度升高，計算式是：公式(見化工工藝工程設計鄒蘭，閻傳智編)公式（3.4）3.2.3.2 SO2絕熱溫升系數(shù)的計算：轉(zhuǎn)化器二氧化硫濃度與與絕熱溫升系數(shù)的關系為：公式（3.5）式中a為二氧化硫的初始氣體百分比濃度，R為復相光系數(shù)。 公式（見文獻二氧化硫氧化反應絕熱溫升系數(shù)的計算，角仕榮，萬鼎麟）依據(jù)上述公式，一段觸媒入口SO2絕熱溫升系數(shù)為所以，依據(jù)公式（3.5）計算可得：濃度為%的SO2對應的值為292.19，為考慮冶煉煙氣制酸SO

20、2濃度波動大，并保留一定設計余量的因素，實際絕熱溫升系數(shù)需進行適量增大，所以實際的取值為：3.2.3.3 操作線溫度的確定：已知轉(zhuǎn)化器一段表面為VK59觸媒，中下部為VK38觸媒，起燃溫度分別為320和360，使用的溫度為370500和400630，考慮到冶煉煙氣制酸SO2濃度波動較大的特點，使操作線盡量與最適溫度曲線靠近，同時口溫度在催化劑的使用溫度范圍內(nèi)，取轉(zhuǎn)化器一段的進口溫度為390，慮到轉(zhuǎn)化煙氣的預熱過程是依次經(jīng)過第一、第二、第三、第四換熱器，對應于第四、第一、第二、第三段反應器的冷卻，所以如果考慮每個換熱器的換熱面積相當，則各段觸媒出口氣體冷卻降溫的溫差應為第一段大于第二段，第二段大

21、于第三段，按照這個原則，分別取第一段至二段的降溫的溫差為164，第二段至三段的降溫溫差為71，第三段至四段的降溫的溫差為45，并且每一段轉(zhuǎn)化器的出口溫度和轉(zhuǎn)化率對應的點都在平衡曲線和最佳溫度曲線之間，由此估算得到轉(zhuǎn)化器各段觸媒的操作曲線。各段進口溫度及轉(zhuǎn)化率表3兩次轉(zhuǎn)化分段轉(zhuǎn)化率和溫度觸媒段數(shù)一二三四轉(zhuǎn)化率95進口溫度390445445420進口濃度%10.562 3.433 0.395 0.020 絕熱溫升系數(shù)325.50 325.50 325.50 325.50 出口溫度/609.71 513.36 466.16 435.62 由公式以及表3的數(shù)據(jù)可得：轉(zhuǎn)化器第一段操作線方程：第二段操作線

22、方程：第三段操作線方程；第四段操作線方程；圖2 四段反應過程的X-T關系圖轉(zhuǎn)化工序物料衡算本設計按照硫酸產(chǎn)量40萬噸/年（100% H2SO4），轉(zhuǎn)化系統(tǒng)工藝設計轉(zhuǎn)化系統(tǒng)處理風量為122315Nm3/h， 二氧化硫轉(zhuǎn)化率9%，可得到每小時SO2氣體mol項目硫酸年產(chǎn)量年生產(chǎn)天數(shù)SO2濃度成品酸濃轉(zhuǎn)化率吸收率轉(zhuǎn)化系統(tǒng)進風量單位萬噸/年天%Nm3/h數(shù)值40.000 300 10.56%98.50%99.80%99.99%122315為便于設計計算，取轉(zhuǎn)化系統(tǒng)1小時的進風量122315Nm3進行計算，已知SO2占%，O2占10.220%，N2占75.745%，CO2為3.461%，H2O為0.01

23、2，其中CO2和H2O不參與轉(zhuǎn)化反應，為便于計算，將兩者組分份額歸并至N2組分計算，所以假設N2占79.218%進轉(zhuǎn)化器一段氣體量及成分以122315的進氣總量為標準進行計算，已知SO2占%，O2占10.220%，N2占%，可得煙氣總摩爾量為，則對于組分有：對于組分有：對于組分有：出一段氣體量及成分已知煙氣在一段觸媒轉(zhuǎn)化率為67.5%，可得出一段氣體組分和摩爾量為：出二段氣體量及成分已知煙氣在二段觸媒轉(zhuǎn)化率為88.5%，可得出二段氣體組分和摩爾量為：出三段氣體量及成分已知煙氣在三段觸媒轉(zhuǎn)化率為95.0%，可得出三段氣體組分和摩爾量為：3.3.5進四段氣體量及成分 已知煙氣在三段觸媒轉(zhuǎn)化率為95

24、.0%，出三段以后的煙氣完成一次轉(zhuǎn)化的過程，并進入一吸塔生的SO3以99.99%的吸收率被吸收，而后返回轉(zhuǎn)化工序，假設一次轉(zhuǎn)化生成的SO3在一吸塔內(nèi)被100%吸收，且SO2和O2在一吸塔內(nèi)的溶解量為0，則可得出三段氣體組分和摩爾量為：3.3.6出四段氣體量及成分已知煙氣在四段觸媒轉(zhuǎn)化率為99.8%，可得出四段氣體組分和摩爾量為：由以上計算匯總轉(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)果進一段（）SO2576.74 36911.36 12918.98 O2558.50 17872.00 12510.40 N24325.69 121119.32 96895.46 5460.93 175902.

25、68 122324.83 100出一段（進二段）SO2187.44 11996.16 4198.66 3.56 SO3389.30 37372.80 8720.32 7.39 O2363.85 12457.60 8150.24 6.91 N24325.69 10187.80 96895.46 82.14 5266.28 72014.36 117964.67 100.00 出二段（進三段）SO266.32 4244.48 1485.57 1.27 SO3510.41 48999.36 11433.18 9.80 O2303.30 16333.12 6793.92 5.83 N24325.69 8

26、492.40 96895.46 83.09 5205.72 78069.36 116608.13 100.00 出三段（進一吸塔）SO228.84 1845.76 646.02 0.56 SO3547.90 52598.40 12272.96 10.56 O2284.55 17532.80 6373.92 5.49 N24325.69 7967.40 96895.46 83.40 5186.98 79944.36 116188.35 100.00 進四段（出一吸塔）SO228.84 1845.76 646.02 0.56 SO30.00 0.00 0.00 0.00 O2284.55 1821

27、1.20 6373.92 5.49 N24325.69 276844.16 96895.46 83.40 4639.08 296901.12 103915.39 89.44 出四段SO21.15 73.60 25.76 0.02 SO320.19 1938.24 452.26 0.44 O2270.79 646.08 6065.70 5.86 N24325.69 7582.12 96895.46 93.67 4617.82 10240.04 103439.17 100.00 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轉(zhuǎn)化一段反應熱量和出口溫度(1)進轉(zhuǎn)化器第一段氣體帶入熱量（以每小時氣量

28、計算）。已知進一段觸媒層氣體溫度為390，所以可得各組分氣體的平均摩爾熱容：SO2的平均摩爾熱容：O2的平均摩爾熱容： N2的平均摩爾熱容： 故進一段氣體每升高1所需熱量為： SO2所需熱量：O2所需熱量：N2所需熱量：所需總熱量：帶入熱量=(2)已知出轉(zhuǎn)化器第一段氣體溫度609所以可得各組分氣體的平均摩爾熱容：SO2的平均摩爾熱容：SO3的平均摩爾熱容： O2的平均摩爾熱容： N2的平均摩爾熱容： 故出一段氣體每升高1所需熱量為：SO2所需熱量：SO3所需熱量：O2所需熱量：N2所需熱量：所需總熱量：(3)反應熱摩爾反應熱總反應熱一段出口溫度(4)一段出口氣體帶出熱量轉(zhuǎn)化二段反應熱量和出口溫

29、度(1)進轉(zhuǎn)化器第二段氣體帶入熱量（以每小時氣量計算）已知進二段觸媒層氣體溫度為445，所以可得氣體的平均摩爾熱容：SO2的平均摩爾熱容：SO3的平均摩爾熱容：O2的平均摩爾熱容： N2的平均摩爾熱容： 故進二段氣體每升高1所需熱量為： SO2所需熱量：SO3所需熱量：O2所需熱量：N2所需熱量：所需總熱量：帶入熱量=(2)已知出轉(zhuǎn)化器第二段氣體溫度516所以可得各組分氣體的平均摩爾熱容：SO2的平均摩爾熱容：SO3的平均摩爾熱容： O2的平均摩爾熱容： N2的平均摩爾熱容： 故出二段氣體每升高1所需熱量為：SO2所需熱量：SO3所需熱量：O2所需熱量；N2所需熱量：所需總熱量：(3)反應熱摩

30、爾反應熱總反應熱二段出口溫度(4)二段出口氣體帶出熱量轉(zhuǎn)化三段反應熱量和出口溫度(1)進轉(zhuǎn)化器第三段氣體帶入熱量（以每小時氣量計算）已知進三段觸媒層氣體溫度為445所以可得各組分氣體的平均摩爾熱容：SO2的平均摩爾熱容：SO3的平均摩爾熱容：O2的平均摩爾熱容： N2的平均摩爾熱容： 故進三段氣體每升高1所需熱量為： SO2所需熱量：SO3所需熱量：O2所需熱量：N2所需熱量：所需總熱量：帶入熱量=(2)出轉(zhuǎn)化器第三段氣體溫度465各組分氣體的平均摩爾熱容：SO2的平均摩爾熱容：SO3的平均摩爾熱容： O2的平均摩爾熱容： N2的平均摩爾熱容： 故出三段氣體每升高1所需熱量為：SO2所需熱量：

31、SO3所需熱量：O2所需熱量：N2所需熱量：所需總熱量：(3)反應熱摩爾反應熱總反應熱三段出口溫度(4)三段出口氣體帶出熱量轉(zhuǎn)化四段反應熱量和出口溫度(1)進轉(zhuǎn)化器第四段氣體帶入熱量（以每小時氣量計算）已知進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：SO3的平均摩爾熱容：O2的平均摩爾熱容： N2的平均摩爾熱容： 故進四段氣體每升高1所需熱量為： SO2所需熱量：SO3所需熱量：O2所需熱量：N2所需熱量：所需總熱量：帶入熱量=(2)已知出轉(zhuǎn)化器第四段氣體溫度439所以可得各組分氣體的平均摩爾熱容：SO2的平均摩爾熱容：SO3的平均摩爾熱容： O2的平均

32、摩爾熱容： N2的平均摩爾熱容： 故出四段氣體每升高1所需熱量為：SO2所需熱量：SO3所需熱量：O2所需熱量：N2所需熱量：所需總熱量：(3)反應熱摩爾反應熱總反應熱四段出口溫度(4)四段出口氣體帶出熱量轉(zhuǎn)化器熱量平衡見表6表6 轉(zhuǎn)化器熱量衡算結(jié)果段數(shù)氣體進口反應熱量氣體出口溫度熱量溫度熱量一段390609106043688.04 二段445516三段4453737962.94 465四段4202014193.87 439281588983.49 56597781.25 338186764.74 第四章 安全備忘錄概述本設計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

33、污染物之一，是衡量大氣是否遭到污染的重要標志。 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重。而硫酸對皮膚、粘膜等組織有強烈的刺激和腐蝕作用，會對人體產(chǎn)生嚴重危害，所以對這些物質(zhì)必須進行有效的防范。二氧化硫和硫酸的危害二氧化硫進入呼吸道后，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。上呼吸道的平滑肌因有末梢神經(jīng)感受器，遇刺激就會產(chǎn)生窄縮反應，使氣管和支氣管的管腔縮小，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尾康拇碳?。但進入血液的二氧化硫仍可通過血液循環(huán)抵達肺部產(chǎn)生刺激作用。二氧化硫可

34、被吸收進入血液，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。動物試驗證明，二氧化硫慢性中毒后，機體的免疫受到明顯抑制。二氧化硫濃度為1015ppm時，呼吸道纖毛運動和粘膜的分泌功能均能受到抑制。濃度達20ppm時，引起咳嗽并刺激眼睛。若每天吸入濃度為100ppm8小時，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400ppm時可使人產(chǎn)生呼吸困難。二氧化硫與飄塵一起被吸入，飄塵氣溶膠微粒可把二氧化硫帶到肺部使毒性增加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約1倍。長期生活在大氣污

35、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。二氧化硫可以加強致癌物的致癌作用。據(jù)動物試驗，在二氧化硫作用下，動物肺癌的發(fā)病率高于單個因子的發(fā)病率，在短期內(nèi)即可誘發(fā)肺部扁平細胞癌。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冃纬桑粐乐卣呖赡苡形复┛?、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

36、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： 本品助燃，具強腐蝕性、強刺激性，可致人體灼傷。二氧化硫和硫酸運輸、使用等應注意的事項以及如何防護生產(chǎn)、運輸和使用二氧化硫時應嚴格按照刺激性氣體有害作業(yè)要求操作和作好個人防護，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)和使用場所空氣中二氧化硫濃度不應超過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的作業(yè)。若有人中毒，應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

37、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、 短期應用糖皮質(zhì)激素。需要時可用二甲基硅油消泡劑。硫酸操作處置：密閉操作，注意通風。操作盡可能機械化、自動化。操作人員必須經(jīng)過專門培訓，嚴格遵守操作規(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。遠離火種、熱源，工作場所嚴禁吸煙。遠離易燃、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。搬運時要輕裝輕卸，防止包裝及容器損壞。配備相應品種和數(shù)量的消防器

38、材及泄漏應急處理設備。倒空的容器可能殘留有害物。稀釋或制備溶液時，應把酸加入水中，避免沸騰和飛濺。 硫酸運輸注意事項： 本品鐵路運輸時限使用鋼制企業(yè)自備罐車裝運，裝運前需報有關部門批準。鐵路非罐裝運輸時應嚴格按照鐵道部危險貨物運輸規(guī)則中的危險貨物配裝表進行配裝。起運時包裝要完整，裝載應穩(wěn)妥。運輸過程中要確保容器不泄漏、不倒塌、不墜落、不損壞。嚴禁與易燃物或可燃物、還原劑、堿類、堿金屬、食用化學品等混裝混運。運輸時運輸車輛應配備泄漏應急處理設備。運輸途中應防曝曬、雨淋，防高溫。公路運輸時要按規(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)境保護與治理建議 三廢主要來源 廢氣兩轉(zhuǎn)兩吸工藝及尾氣回收后的主要廢氣為SO2。 廢水硫酸制備工藝主