年產(chǎn)15萬噸硫酸沸騰焙燒工段初步設(shè)計(jì)

貴州大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))表1.1硫酸質(zhì)量指標(biāo)表指標(biāo)名稱濃硫酸12灰粉%≤34砷(As)含量%≤5透明度mm≥6色度ml≤硫酸純品為無色油狀液體。工業(yè)品因含雜質(zhì)而呈黃、棕等色。密度(液其他酸的鹽類反應(yīng)生成硫酸鹽。濃硫酸具有強(qiáng)烈的脫水作用和氧化性。能使木一起用于除去晶體上已完成屏蔽作用的光刻膠，或作腐蝕劑。還可用作電子產(chǎn)貴州大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))品的清洗劑和腐蝕劑。用純凈水吸收潔凈三氧化硫氣體制得蓄電池硫酸的進(jìn)步也很顯著。在生產(chǎn)發(fā)展中技術(shù)不斷進(jìn)取是我國硫酸工業(yè)的從生產(chǎn)硫酸的原料看,硫磺是世界硫酸生產(chǎn)的從生產(chǎn)硫酸的原料看,硫磺是的日趨嚴(yán)格,石油和天然氣回收的硫磺不斷增加,已取代天然硫成為硫磺市場(chǎng)的主體(近年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為87%),世界硫磺的價(jià)格雖有波動(dòng),但尚能與硫鐵礦制酸相比,硫磺制酸在建設(shè)投資、水電等消耗,以及原料運(yùn)輸量都低得展硫磺制酸,使硫酸生產(chǎn)原料多元化,已成為我國硫酸工業(yè)發(fā)展的策略之一。由于硫酸需求量和生產(chǎn)量都比較大,而硫酸生產(chǎn)過程處于高溫和強(qiáng)腐蝕介質(zhì)中,排貴州大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))使我國硫酸工業(yè)以及需要硫酸的工業(yè)受到極大的損失。所以應(yīng)引適度控制。進(jìn)入本世紀(jì),我國硫酸工業(yè)增長勢(shì)頭加快，年平硫酸是化學(xué)工業(yè)的重要產(chǎn)品，又是許多工業(yè)生產(chǎn)的重要原料。硫酸常常被列為國家主要化工產(chǎn)品之一，人們往往用硫酸的年產(chǎn)量來衡量一個(gè)國家的化工生產(chǎn)能力。硫酸在國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)方面都具有廣泛用途，在有關(guān)化學(xué)工業(yè)方面尤其重要。硫酸所以被譽(yù)為化學(xué)工業(yè)的發(fā)動(dòng)機(jī)。硫酸是一種非常重要的化工原料，幾乎所有的工業(yè)都直接或間接地用到它。硫酸最大消費(fèi)者是化肥工業(yè)，用貴州大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))硫鐵礦制酸，硫磺制酸法受到制酸界的廣泛關(guān)注。我國的硫磺資源較少，年產(chǎn)中必然產(chǎn)生大量的硫化氫氣體；同時(shí)內(nèi)地?zé)捰蛷S對(duì)原油的深度加工，也會(huì)產(chǎn)生大量酸性氣體。因此，我國硫磺的回收總產(chǎn)量在未來的5-10年間預(yù)計(jì)可達(dá)到貴州大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))2006年利用廢熱能源，硫資源帶來的廢熱能源是硫酸行業(yè)得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，石油、天然氣、煤等主要能源原料的供不應(yīng)求更加反映出硫酸行業(yè)廢熱能源的彌足珍貴。對(duì)國內(nèi)硫酸企業(yè)來說和國際市場(chǎng)完全平等的接軌將意味著硫酸價(jià)格的進(jìn)一步下降。目前，西北歐的硫酸企業(yè)出售硫酸廢熱能源獲得的利潤，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了銷售硫酸獲得的利潤。因此充分利用硫酸系統(tǒng)高中低溫位廢熱酸企業(yè)總數(shù)的10.6%，數(shù)量太少，應(yīng)該積極利用熱管技術(shù)等新技術(shù)回收硫酸中續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，企業(yè)的命運(yùn)與環(huán)境的關(guān)系比以往任何時(shí)候都更為緊密。依照我國960mg/m3。大型裝置，特別是硫磺裝置，只要設(shè)計(jì)合理、管理嚴(yán)格完全可以達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)。因此硫磺制硫酸擁有很好的的工業(yè)使用前景。貴州大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))圖1.2硫磺制取硫酸主工藝流程圖分述如下:硫磺中的水分在熔硫和液硫澄清過程中基本上全部被蒸發(fā)掉。硫磺中水分液態(tài)硫磺含水分0.01%～0.03%是正常的.固態(tài)硫磺當(dāng)含水分在1%以上,熔硫時(shí)則劇烈起跑,影響正常操作。水分含量增高,則酸度增加,貽患無下,硫被空氣緩慢氧化而形成的。在熔硫時(shí),它積聚在液硫表面而被分離出來,貴州大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))烴類與液態(tài)硫會(huì)通過下列緩慢的反應(yīng)而產(chǎn)生少量的硫化氫:8CH+13S→5CH+13HS2度恒定為0.01%(mol計(jì))的CHHS。有的可以達(dá)到或超過燃爆濃度(常溫下為>4.3%,但液硫貯槽溫度132℃下為>3.4%)。但回收硫中,烴類含量少,不會(huì)達(dá)到爆炸限,而CH硫中的溶解度隨溫度上升而增加,這種反常現(xiàn)象是由于反應(yīng)生成多硫化氫(HS)21.3.3硫磺制酸與硫鐵礦制酸的優(yōu)缺點(diǎn)比較成品工段，原料的加工也比硫鐵礦制酸裝置簡單，因此工藝流程短，物料處理量少，設(shè)備少，建設(shè)工期短。其基建投資約為硫鐵礦裝置的50%。也降低了裝3.原料運(yùn)輸量少，硫磺雜質(zhì)少，產(chǎn)品質(zhì)量好，單位產(chǎn)品能耗低，熱能利用4.廢物排放量少，有利于環(huán)境的保護(hù)。貴州大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))1此反應(yīng)是體積縮小、放熱、可逆反應(yīng)。這個(gè)反應(yīng)在工業(yè)上只有在催化劑存在的P*、P*、P*P*pP*.P*0.5PT/KXP*K=SO3=PTP*+P*1K+O2TP*T貴州大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))KPTK+P2.1.1最佳溫度的選擇TTS氧化成為SO3的反應(yīng)是可逆放熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度對(duì)反應(yīng)的影響很大。從平衡轉(zhuǎn)化率的角度，溫度低，平衡轉(zhuǎn)化率就高，操作溫度低有利；從反應(yīng)速率反應(yīng)是由化學(xué)動(dòng)力學(xué)控制，可由動(dòng)力學(xué)模型用一般求極值的方法導(dǎo)出最佳TE2–正逆反應(yīng)活化能最佳溫度與平衡溫度關(guān)系式是根據(jù)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)導(dǎo)出的。當(dāng)催化劑顆粒較大時(shí)，內(nèi)擴(kuò)散影響不能忽略，此時(shí)宏觀動(dòng)力學(xué)模型很復(fù)雜，需要用催化劑表面利用率作修正。此外，如果最佳溫度的計(jì)算值超過了催化劑的活性溫度范圍，必須用催化劑的活性溫度來確定操作溫度，也就是說最佳溫度要在催化劑的活性1.催化劑表面活性中心吸附氧分子，使氧分子中原子間的鍵斷裂3.彼吸附的二氧化硫和氧原子之間進(jìn)行電子的重新排列，化合成為三氧化上述過程總反應(yīng)式為:Δ這四步中，對(duì)于釩催化劑來說，氧的吸附最慢，是整個(gè)催化氧化過程的控2劑的結(jié)構(gòu)、特性以及實(shí)驗(yàn)條件不同，所得到的動(dòng)力學(xué)方程也不相同，至今比較認(rèn)可的是波列斯科夫方程。但是國內(nèi)學(xué)者向德輝考慮到逆反應(yīng)速度的影響，提kpp0.5=___________________22.1.4催化劑的選擇在硫酸生產(chǎn)過程中,研制耐高溫高活性催化劑相當(dāng)重要,普通催化劑允許起2性,就可以允許大大提高起始的∮(SO2),不但能增加生產(chǎn)能力,降低生產(chǎn)成本,而且能獲得滿意的SO2轉(zhuǎn)化率.現(xiàn)在我國廣為采用的是S101-2H型、S107-1H型S107-1H(Y)型,它們是菊花環(huán)狀釩催化劑,床層阻力降比上述二系列催化劑基本相同,催化劑化學(xué)成分同上述二系列相同，主催化劑為VO,助催化劑為KO、鉑催化劑：主要成份為鉑—鍺—鈀三元素合金，活性高，熱穩(wěn)定性好，機(jī)化劑。，以硅膠，硅藻土，硅酸鋁等用作載體的多組分催化劑。釩催化劑的化控制穩(wěn)定,爐氣中SO2濃度為7%時(shí)，轉(zhuǎn)化率可達(dá)97%，8%時(shí)轉(zhuǎn)化率可達(dá)型廠可用四或五段，用五段時(shí)一般用爐氣冷激或空氣冷激調(diào)節(jié)進(jìn)入催化劑層的表2.1S107催化劑主要物理化學(xué)性質(zhì)表正常使用溫度(℃)最高耐熱溫度(℃)1)2.2重點(diǎn)設(shè)計(jì)工序的生產(chǎn)方法選擇論證【5】2.2.1干吸流程的選擇論證【6】“兩轉(zhuǎn)兩吸”硫酸生產(chǎn)裝置,干燥和吸收系統(tǒng)一般均設(shè)有“塔—槽—泵—酸圖2.2三塔兩槽三泵干燥吸收各自獨(dú)立流程示意該流程沿用礦制酸和冶煉煙氣制酸的干燥和吸收工藝,按循環(huán)槽數(shù)量可分為”三塔三槽”工藝流程見圖2.1和”三塔兩槽”工藝流程見圖2.2”三塔三槽”程;”三塔兩槽”工藝流程系指干燥塔配有獨(dú)立循環(huán)槽、而兩臺(tái)吸收塔流程三：三塔兩槽三泵干燥酸與一吸酸混合流程圖圖2.3三塔兩槽三泵干燥酸與一吸酸混合流程示意表2.2四種干洗流程對(duì)比表相對(duì)投資額/1流程一流程長、設(shè)備多,控制點(diǎn)多,串酸量大,酸泵及酸冷卻器材料的耐腐蝕要求高,裝置占地面積大,尾氣2控制點(diǎn)略少,串酸量大,酸泵及酸冷卻器材料的耐流程二腐蝕要求略高,尾氣排放的量略大,硫的損失略高,投資額中等控制點(diǎn)略少,串酸量小,酸泵及酸冷卻器材料的耐流程三腐蝕要求略低,尾氣排放的SO量小,投資額中等2流程短,設(shè)備少,控制點(diǎn)少,無需串酸,裝置占地面流程四積小,尾氣排放的SO量略大,投資省2認(rèn)為干吸流程宜采用流程三（三塔兩槽三泵干燥酸與一吸酸混合流程），理由1.流程一所使用的管線復(fù)雜,設(shè)備多,控制點(diǎn)多,容易造成管道泄漏的點(diǎn)多,2.流程二與流程三相似,設(shè)備數(shù)量相近,但與流程三相比,由于吸收塔的循環(huán)酸溫較高,因此酸循環(huán)槽中酸溫度較高,對(duì)循環(huán)酸泵和酸冷卻器的耐腐蝕性能二的串酸量大,串酸管線多,因此酸泵的揚(yáng)量大,電耗多,操作費(fèi)用高，控制點(diǎn)也2里流入酸循環(huán)槽中,溶解在酸中的SO一部分由一吸塔酸循環(huán)泵送到一吸塔,經(jīng)2解析后進(jìn)入二次轉(zhuǎn)化,一部分由二吸塔酸循環(huán)泵送到二吸塔中經(jīng)解析后排入大氣,因此造成了尾氣中SO含量超標(biāo),造成對(duì)周圍環(huán)境的污染及硫資源的浪費(fèi)。23．流程四雖然其流程簡單、設(shè)備數(shù)量少、控制點(diǎn)少,但對(duì)于大、中型硫酸裝置而言,由于三塔合一槽,合用一臺(tái)酸循環(huán)泵,所以酸泵的揚(yáng)量大,而目前國內(nèi)大揚(yáng)量酸泵和酸冷卻器的設(shè)計(jì)及制造尚無業(yè)績。無法在實(shí)際運(yùn)用。但相信隨著流程二吸收過程中酸里溶解的SO在二吸塔解吸而污染大氣,解決了流程四中2裝置,也適用于硫鐵礦及冶煉煙氣等制酸裝置,使用范圍較廣；如果想利用吸收了廣泛應(yīng)用,如陽極保護(hù)不銹鋼管殼式濃硫酸冷卻器、陽極保護(hù)不銹鋼濃硫酸管道、陽極保護(hù)不銹鋼槽管式分酸器、陽極保護(hù)不銹鋼混酸槽等,大大降低了設(shè)備腐蝕速率,延長了設(shè)備的使用壽命,提高了濃硫酸的質(zhì)量,提高了系統(tǒng)的開車率,值得推廣。2.2.2轉(zhuǎn)化流程的選擇論證【7】自從20世紀(jì)60年代來硫酸生產(chǎn)中SO轉(zhuǎn)化工藝最大的進(jìn)步是采用了了兩次2轉(zhuǎn)化、兩次吸收的工藝，即兩轉(zhuǎn)兩吸。該工藝的關(guān)鍵是保持轉(zhuǎn)化工序的熱量平無論采用何種型式的轉(zhuǎn)化器,都必須充分考慮以下五個(gè)因素:1.轉(zhuǎn)化器設(shè)計(jì)應(yīng)該使SO轉(zhuǎn)化反應(yīng)盡可能地在接近于適宜溫度條件下進(jìn)2行,單位硫酸產(chǎn)量需用觸媒量要少,一段出口溫度不要超過600℃。2.轉(zhuǎn)化器生產(chǎn)能力要大,單臺(tái)轉(zhuǎn)化器能力要與全系統(tǒng)能力配套,不要搞多臺(tái)轉(zhuǎn)化器。本世紀(jì)初轉(zhuǎn)化器能力僅有15t/d,一套硫酸系列需數(shù)臺(tái)轉(zhuǎn)化器并3.靠SO反應(yīng)放出的熱量,應(yīng)能維持正常操作,不要從外界補(bǔ)充加熱,亦即2在同等規(guī)模。最終轉(zhuǎn)化率相等的硫磺制酸裝置中，采用這兩種轉(zhuǎn)化工藝在設(shè)計(jì)上主要有以下不同:溫下平衡轉(zhuǎn)化率高，由于反應(yīng)活化能高，因此工業(yè)上需要用催化劑使反應(yīng)在不2取相應(yīng)的方法來降低反應(yīng)的溫度。轉(zhuǎn)化反應(yīng)的速度決定了爐氣在反應(yīng)中需要的度，需要增加四段出口轉(zhuǎn)化氣的換熱設(shè)備，或者采用冷激式轉(zhuǎn)化流程。目前國內(nèi)外硫磺制酸裝置大多在轉(zhuǎn)化器的四段出口設(shè)置中溫蒸汽過熱器，用中壓蒸汽與四段出口的轉(zhuǎn)化氣進(jìn)行換熱，大大降低了進(jìn)五段的轉(zhuǎn)化氣溫度，也充分利用標(biāo)考慮，轉(zhuǎn)化工藝不存在大的差異，相同條件下的操作費(fèi)用相差也不大，只在表2.3四段轉(zhuǎn)化和五段轉(zhuǎn)化主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比表指標(biāo)名稱轉(zhuǎn)化工藝兩次轉(zhuǎn)化一次轉(zhuǎn)化最終轉(zhuǎn)化率/l99.7%～99.8%96.5%～97.5%催化劑用量/Lt-1.d-1硫磺制酸29.0%～9.5%硫磺制酸25～4020～30鼓風(fēng)機(jī)出口壓力/kPa200～3003500～45002/cm3.m-3裝置建設(shè)投資/l表2.4國產(chǎn)釩催化劑的價(jià)格優(yōu)勢(shì)項(xiàng)目名稱2進(jìn)口催化劑裝填量/米3催化劑一次投資(人民幣計(jì))/元20880002222.2.3空氣鼓風(fēng)機(jī)位置在干燥塔前或后的流程論證【8】主風(fēng)機(jī)位置布置有兩種:一是在干燥塔上游,好處是受腐蝕小,便于選擇國產(chǎn)空氣鼓風(fēng)機(jī)；二是在干燥塔下游,風(fēng)機(jī)進(jìn)口為負(fù)壓,去掉水分后實(shí)際狀態(tài)氣量將增加4%-5%,且風(fēng)機(jī)需耐硫酸腐蝕,價(jià)格較高,其好處是干燥氣體經(jīng)風(fēng)機(jī)加壓升溫后,進(jìn)入焚硫爐回收了風(fēng)機(jī)壓縮氣體產(chǎn)生的熱量,多產(chǎn)中壓過熱蒸汽。兩種方主鼓風(fēng)機(jī)設(shè)置在干燥塔后，空氣中所夾帶的酸霧可通過干燥塔塔頂?shù)某F2.2.4采用液硫過濾器還是澄清槽的選擇論證為了盡量減少液硫中的雜質(zhì)，國外采用的是液硫過濾器和助濾槽。液硫通一定量的助濾劑投入到助濾槽熔融液硫中，在攪拌器作用下使其和液硫均勻混2.3設(shè)備選擇論證2.3.1廢熱鍋爐板表面澆筑了耐高溫的耐火保護(hù)層,并在煙道氣管進(jìn)口處安裝了耐高溫保護(hù)套管,該保護(hù)套管材質(zhì)為剛玉。煙氣由煙道分流,縱向沖刷煙管座為活動(dòng)支座以滿足爐體膨脹量的要求。焚硫爐,爐頭每只磺槍分別配有空氣旋硫裝置；二是一次擴(kuò)大型臥式焚硫爐,爐鋼制圓筒內(nèi)襯耐火磚和保溫磚結(jié)構(gòu)。液硫通過噴槍進(jìn)入爐內(nèi)，霧化的硫磺與進(jìn)爐空氣充分混合燃燒。為強(qiáng)化硫磺與空氣混合均勻，爐內(nèi)設(shè)置多道擋板，在頂部設(shè)置了兩個(gè)切向進(jìn)氣口，并在擋墻之間設(shè)置了二次進(jìn)風(fēng)，一是補(bǔ)充空氣，二在硫磺制酸過程中,固體硫磺需經(jīng)加熱熔化,固體硫磺進(jìn)入熔硫槽中,被蒸汽盤中的飽和蒸汽加熱而熔化,大多數(shù)雜質(zhì)也被分離出來。經(jīng)初步凈化的液體硫磺流向下一精硫槽中進(jìn)一步處理,成為純凈的液硫。熔硫槽分帶攪拌器身重量沉入池中,受熱熔化。由于設(shè)備內(nèi)的液硫流動(dòng)滯緩具有較強(qiáng)的湍流擴(kuò)散能力和對(duì)流循環(huán)作用,故而傳熱效果較好多組蒸汽加熱盤管,以提供熔硫所需熱量,同時(shí)起導(dǎo)流筒目前我國設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)化器流速普遍較低,不能保證爐氣在催化劑層內(nèi)均勻分由于容積增加,也相當(dāng)于增加催化劑層的高度。普通鋼材和少量耐熱不銹鋼為主要材料的結(jié)構(gòu)。以鋼材和少量耐熱不銹鋼材為主要材料的無立化器。應(yīng)特別注意第一段催化劑層的篦子板,因其操作溫度達(dá)600℃,普通鋼材在高溫下的強(qiáng)度顯著減弱,使用一段時(shí)間后,會(huì)引起中部下陷,嚴(yán)重時(shí)將產(chǎn)生篦子板塌陷。故應(yīng)采用第一種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化器。硫酸工業(yè)用的填料,除了要考慮適用于在較高的溫度下具有耐腐蝕的性能1．通性大，壓降小，在一定的淋灑密度下，泛點(diǎn)氣速高。3．操作彈性大，操作性能穩(wěn)定，能適應(yīng)操作條件的變化。5．最低濕潤率要小，且具有較大的比表面積和空隙率，并能有效地利用。2.3.6填料的支撐形式從吸收塔排出的尾氣中,仍還有少量的二氧化硫,一般含量在0.5%左右(體積分?jǐn)?shù)),尾氣中含有微量的三氧化硫和硫酸沫。尾氣中二氧化硫的含量與二氧化硫的轉(zhuǎn)化率直接有關(guān),但實(shí)際生產(chǎn)中,使總轉(zhuǎn)化率達(dá)到99%以上,尾氣中二氧化硫含量達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)是有一定困難的,一般對(duì)尾氣進(jìn)行回收,尾氣回收的方法目硫酸生產(chǎn)中排出大量污水和污酸,其量與爐氣凈化流程有關(guān),酸洗法流程排出含酸污水較少,而水洗法流程污水排放量則很大,每生產(chǎn)1t硫酸要排出10-15t污水,污水中除含有硫酸外,還含有砷2-20mg/L含,氟10-100mg/L以,及鐵,硒,礦塵等。目前,對(duì)于硫酸工業(yè)的污水處理,普遍采用電石渣中和法或石灰2氯化熔燒處理回收澆渣中大部分有色金屬和貴金屬，回收后燒渣還可煉鐵；燒32實(shí)際設(shè)計(jì)小時(shí)產(chǎn)量為:0.24%0.72%空氣平均相對(duì)濕度:79.0%；年平均大氣壓:100.63kpa。2.4.2系統(tǒng)物料衡算【11】333同理，第二次轉(zhuǎn)化所吸收的SO3量：[23N2O22O2N2==表2.5轉(zhuǎn)化進(jìn)氣組成表23O2N2量（%）2原料硫磺含硫99.04%，考慮硫處理過程中收率為98.5%，則原料硫7.1967÷98.5%÷99.04%=7.3771t/h每噸酸消耗的原料硫磺的消耗定額:23lnPvp=A—B 硫磺帶入水量，若考慮熔硫中水分除去率為90%，則精硫帶入的水量1508.122+1.7439-5.403=1504.463k干燥效率:3/h3.干燥酸:進(jìn)口酸溫度：當(dāng)?shù)仄咴路萜骄鶞囟葹?5.5℃,若考慮△T=10℃循環(huán)水溫度為34.5℃,則酸溫溫度為44.5℃。干燥塔直徑:03/h03/h噴淋酸量:42出塔酸量:出塔酸濃度:3600x-D244.操作氣速的校核:W2CW2C3 LLLCC30標(biāo)-4LaFF2-7T2kcal/(kmol·℃)QQ氣氣氣HO：2-76損空帶稀釋酸入-8T2N210-7T2210-7T2氣2表2.6熔硫物料衡算表進(jìn)項(xiàng)量/（kg/h）量/（kg/h）原料硫磺精硫量汽化水渣12-5212234425=1372931.253kJ/h水量:17.710kg/h則從25.5℃加熱到100℃的顯熱:Q=17.710×1.0×(100-25.5)×4.1868=5524.04299kJ/h1水的比熱為:1.0kcal/(kg·℃)12總熱量:表2.7爐氣組成統(tǒng)計(jì)表23O2N2Nm3/h6000.781242.4566267.46857580.81472741.896%79.1582222Q)qLπ焚硫爐的凈內(nèi)長度L和內(nèi)直徑D的比值為-=2.8而V=D2LD4D=3.831mL=10.727mKTT帶入計(jì)算結(jié)果如下表,根據(jù)催化劑的適用范圍，設(shè)初始溫度為380℃,由試表2.8一轉(zhuǎn)平衡曲線數(shù)據(jù)表溫度(℃)平衡常數(shù)平衡轉(zhuǎn)化率XT溫度(℃)平衡常數(shù)平衡轉(zhuǎn)化率XT732.86830.995228.99520.8908564.63860.993724.39060.9728438.40980.992020.60270.8528342.93120.98970.8309270.15420.98700.8071214.27080.98370.78150.97960.75420.97489.389960.72530.96908.11050.695290.25170.96210.66400.95406.11010.632160.59870.94460.59970.93374.65980.567241.52470.92114.08720.5348T硫量為aXmol。相應(yīng)消耗氧氣量為0.5aXmol，剩余氧氣量為b－0.5aXmol,反T2mmRTETT=eEEEm1轉(zhuǎn)化率XT為縱坐標(biāo)繪出最適宜溫度曲線（圖一）表2.9一轉(zhuǎn)最適宜溫度曲線數(shù)據(jù)表Xm455.057492.898Xm605.697620.966絕熱操作過程中溫度與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系，可由催化劑床的熱量衡算式?jīng)Q定?？杉?0=ΣyiCpi2222-8t22-6T23-7t22 0── ' iiR,ii即確定催化劑的用量達(dá)到最小。根據(jù)第一類條件式和第二類條件式，就可以對(duì)各段始末溫度和反應(yīng)率進(jìn)行最佳分配，本設(shè)計(jì)采用的催化劑是國產(chǎn)的S107催化劑，其最高耐熱溫度為進(jìn)口轉(zhuǎn)化率0.76以及λ=272.492℃得出反應(yīng)過程中溫度和表2.10二段反應(yīng)過程中溫度與轉(zhuǎn)化率對(duì)應(yīng)表XT(K)XT(K)800.9XT(K)802.3__________=]|p2(1-x)2得出dτ同理也可計(jì)算出二段相同的反應(yīng)速率下其他溫度τ如表2.11所示：00.58290.56420.54610.52870.512000.54510.52820.51200.49640.481300.52230.50710.49250.47830.464700.51920.50550.49230.47960.467400.52810.51580.50350.49160.4802 0.54960.53780.52650.51580.5056 0.58900.57890.56950.56070.5525 0.66180.65530.64960.64500.6413800.2 0.80880.81180.83240.82450.8349800.9801.9802.90|?T|=x0)]x0)]|?T|=xx]||?T|x|?T|x|?T|x-0.01176-0.01061]||?T|=x|?(0)||?(0)||?x-0.009333-0.003571|?T|=x0)]x||δT|xxdx000)]0)]|x|δ(0度472.5℃,即745.5K,進(jìn)口轉(zhuǎn)化率0.883以及λ=272.492℃得出反應(yīng)過程中溫度和反應(yīng)率的關(guān)系如下表：表2.12三段反應(yīng)溫度和反應(yīng)率關(guān)系表XT(K)XT(K)X利用表中數(shù)據(jù)分別做 |δT|xx|δT|x 0.58290.56420.54610.52870.5120 0.54510.52820.51200.49640.4813 0.52230.50710.49250.47830.464700.51920.50550.49230.47960.467400.52810.51580.50350.49160.480200.54960.53780.52650.51580.505600.58900.57890.56950.56070.552500.66180.65530.64960.64500.6413800.2 0.80880.81180.83240.82450.8349800.9801.9802.90xxxx]||δT|x]|x-0.01176-0.01061]|x]|x-0.009333-0.0035710)]xx0)]0.885T/K800.3801.3802.3803.3804.3x2.6.5一轉(zhuǎn)各段進(jìn)出口物料衡算【13】23222232223222322表2.14一轉(zhuǎn)物料衡算表(kg/h)23O2N2一段進(jìn)口857.69040.81959400.15286279.064一段出口4075.3155814.52859400.15286279.064二段進(jìn)口4075.3155814.52859400.15286279.064二段出口5292.39159400.15286279.064三段進(jìn)口5292.39159400.15286279.064三段出口20805.4195051.26459400.15286279.064一吸塔進(jìn)口的氣體組成和質(zhì)量與出一轉(zhuǎn)即三段轉(zhuǎn)化出口的氣體的組成和質(zhì)一吸塔的吸收率為99.98%V=V 0.PT0/h03/2W2CW2C3G4223600x-D24CC則3 LLLL-3LFF表2.15一吸塔出口氣體組成表23O2N2Kmol/h0.052522121.4342295.3105Kg/h4.20165051.26459400.15265477.8426%0.69590.0022886.877292.4247取不同的溫度帶入平衡轉(zhuǎn)化率公式，平衡常數(shù)公式可求出關(guān)于溫度和轉(zhuǎn)化率的表2.16二轉(zhuǎn)平衡曲線數(shù)據(jù)表溫度(℃)平衡常數(shù)平衡轉(zhuǎn)化率XT溫度(℃)平衡常數(shù)平衡轉(zhuǎn)化率XT0.997860.59870.94290.99710.9317958.96580.996241.52470.9189732.86830.99500.9043564.36860.993528.99520.8878438.40980.991724.39060.8695342.93120.989420.60270.8492270.15420.98660.8270214.27080.98320.80280.97900.77690.97400.74930.96809.389960.720390.25170.96098.11050.69000.95260.6587T表2.17最適宜溫度曲線數(shù)據(jù)表Xm452.92489.53Xm608.322232223-6T22其四段入口溫度460℃X=0.936出口溫度479.8X=0.969出口溫度436.7℃,繪制絕熱操作線(如圖二十五)。表2.18二轉(zhuǎn)物料衡算表五段進(jìn)口五段出口265.422465.422434.2016O25051.0644811.86344811.86344803.4300N259400.15259400.15259400.15259400.15265477.842665477.642665477.642665477.6426p⑶將前面算出的各段對(duì)應(yīng)的a,b,K,K分別帶入向德輝經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛣?dòng)力學(xué)方p=]|p2(1-x)2表2.19一段催化劑對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)化率下的—的值數(shù)表X0.79950.51400.43680.20020.10160.059140.049670.11200.2680表2.20二段催化劑對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)化率下的—的值數(shù)表X0.54610.51200.49250.49230.50350.52650.56950.64960.8324表2.21三段催化劑對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)化率下的—的值數(shù)表X2.85522.92124.04126.55598.15559.9206表2.22四段催化劑對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)化率下的—的值數(shù)表x0x0.043740.044230.045300.047140.050090.054780.062480.076350.10680.23200.5921表2.23五段催化劑對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)化率下的—的值數(shù)表X0.9652.14612.47422.94764.7501-12345;;;V=V2;D4H4H3/h24溫過熱器換熱，換熱后的爐氣溫度降至495.5℃后進(jìn)入轉(zhuǎn)化器二段觸媒層繼續(xù)一換熱器后與來自一吸塔并經(jīng)過第Ⅱ換熱器（冷換熱器）預(yù)熱氣體換熱，降溫至472.5℃后與進(jìn)入轉(zhuǎn)化器的三段觸媒層反應(yīng)。出轉(zhuǎn)化器三段的氣體溫度為487.9℃,經(jīng)第Ⅱ換熱器和第一省煤器換熱后的氣體溫度降至160℃后進(jìn)入第一第Ⅱ換熱器、第一換熱器換熱后溫度變?yōu)?87.9℃;進(jìn)入轉(zhuǎn)化器四段進(jìn)行二次轉(zhuǎn)化；出轉(zhuǎn)化器四段的溫度為479.8℃的氣體經(jīng)第一低溫?fù)Q熱器換熱后溫度降經(jīng)第二低溫過熱器和第二省煤器回收熱能后進(jìn)入第二吸收塔，此時(shí)氣體的溫度3t1t3C0C24表2.24高溫過熱器管程流體數(shù)據(jù)表23O2N247.46846.51829.2906.453%82.776%2C10C2氣體—水的傳熱系數(shù)為10-240kcal/(m2.h.0C)⑧,取K=150kcal/(m2.h.0C)m2m2.10.2第Ⅰ換熱器管程：二段出口氣體0C10C2C3C4表2.25熱換熱器管程流體數(shù)據(jù)表23O2N246.83046.30629.27182.776%12)C10C2m2.10.3第Ⅱ換熱器tttt0CC20C4表2.26冷換熱器管程流體數(shù)據(jù)表23O2N246.57544.61229.1430.625%6.178%83.021%120C1C22m2.10.4第Ⅰ省煤器tttt殼程：冷凝水C24表2.27第一省煤器管程流體數(shù)據(jù)表23O2N244.61243.037929.05129.8670.625%6.177%83.020%12C1C2Q2mtt2.10.5tt管程：四段出口氣體殼程：冷凝水C24表2.28第一低溫?zé)崞鞴艹塘黧w數(shù)據(jù)表23O2N246.37044.94929.2410.0447%6.573%92.727%12)C12Q919734.3552m2.10.6第Ⅱ低溫過熱器tttt殼程：冷凝水C24表2.29第二低溫?zé)崞鞴艹塘黧w數(shù)據(jù)表23O2N246.09144.57029.05129.8670.0216%6.562%92.738%12122m2.10.7第Ⅱ省煤器管程：五段出口氣體C43表2.30第二省煤器管程流體數(shù)據(jù)表23O2N244.57043.03729.05129.8670.0216%6.562%92.738%12