14万吨硫酸年转化系统工艺设计.doc

武汉工程大学邮电与信息工程学院课程设计说明书设计题目 14万吨硫酸/年转化系统工艺设计 学 号 学生姓名 专业班级 指导教师 总评成绩 年 月 日邮电与信息工程学院课程设计任务书专业 班级 学生姓名 发题时间： 年 月 日一、 课题名称14万吨H2SO4/年转化系统的工艺设计二、 课题条件（文献资料、仪器设备、指导力量）以硫铁矿为原料的接触法硫酸生产过程是目前广泛采用的方法，本课题进行的硫酸转化工艺设计主要采用一次转化法，课题条件如下：硫酸生产能力：14万吨/年转化原料组成：进气组成一次转化分段转化率和温度产品纯度SO2O2段数一二三四99.5%8%8.5%转化率/%67.5879497.79进口温度/430470450405氧化硫转化率98%系统总压：0.11MPa参考文献1刘少武，齐焉，刘东，刘翼鹏等编.硫酸工作手册M.南京：东南大学出版社，2001.2汤桂华，赵增泰、郑冲副.化肥工业丛书硫酸M.北京：化学工业出版社，1999.3杨基和，蒋培华化工工程设计概论M北京：中国石化出版社，2005.4娄爱娟，吴志泉，吴叙美化工设计M上海：华东理工大学出版社，2002.5陈五平主编，硫酸与硝酸M.北京：化学工业出版社，1996.三、 设计任务（包括设计、计算、论述、实验、应绘图纸等，只需简明列出大项目）本课题进行硫铁矿制硫酸转化工艺设计，设计紧密结合生产实际，设计主要任务如下：1.查阅相关文献资料，熟悉反应原理，确定设计方案；2.收集设计数据及物性参数，进行工艺设计计算，包括工艺参数的选定、物料衡算、热量衡算、主要设备结构和工艺参数的确定，以及典型辅助设备的选型及参数确定；3.按照设计流程绘制带控制点的工艺流程图；4.撰写完整的课程设计报告；四、 设计所需技术参数物性数据：物料的密度、粘度、比热容、平衡转化率与温度关系等数据五、 设计说明书内容（指设计说明书正文中包括的主要设计内容，根据目录列出大标题即可）中文摘要Abstract第一章 文献综述第二章 工艺说明书第三章 转化工序物料衡算与热量衡算第四章 安全备忘录第五章 环境保护与治理建议六、 进度计划（列出完成项目设计内容、绘图等具体起始日期）1.设计动员，发放设计任务书 0.5天2.收集资料，阅读教材，拟定设计进度 1.5天3.确定设计方案及设计计算内容 2-3天4.绘制流程图和主要设备结构图 2-3天5.整理设计资料，撰写设计说明书 2天6.设计小结及答辩 1天指导教师（签名）： 年 月 日学科部（教研室）主任（签名）： 年 月 日说明：1.学生进行课程设计前，指导教师应事先填好此任务书，并正式打印、签名，经学科部（教研室）主任审核签字后，正式发给学生。设计装订时应将此任务书订在设计说明书首页。2.如果设计技术参数量大，可在任务书后另设附表列出。3.所有签名均要求手签，以示负责。目 录摘 要IAbstractII第一章 文献综述1第二章 工艺说明书52.1 概述52.2 装置设计说明5第三章 转化工序物料衡算与热量衡算73.1 转化工序流程示意图及简要说明73.2 确定各段进口温度及转化率73.3 转化工序物料衡算103.4 转化器各段的热量衡算123.5 转化器设备计算21第四章 安全备忘录234.1 概述234.2 二氧化硫和硫酸的危害234.3 二氧化硫和硫酸运输、使用等应注意的事项以及如何保护24第五章 环境保护与治理建议255.1 三废主要来源255.2 三废处理方案25参考文献27致 谢28武汉工程大学邮电与信息工程学院课程设计说明书摘 要本设计进行14万吨H2SO4/年转化系统工艺设计，根据进口原料气的组成，平衡曲线和最适温度曲线以及催化剂的起燃温度、使用温度大致估计四段转化过程的操作线，再画出X-T平衡曲线和最适温度曲线，根据操作线来进行物料衡算和热量衡算，如果设定值和实际计算值相差太大，需要用方差的方法重新设定操作曲线来计算，直到设计值和计算值差不多，画出硫酸工艺流程图和一次转化工段流程图。关键词：硫酸；转化工艺；设计AbstractThe design of 140,000 tons H2SO4 of every year conversion system is in process design, according to the composition of feed gas imports, balance curve, the optimum temperature curve. Catalyst light-off temperature and the temperature generally estimated using tour paragraphs into the operation of the process line, then draw X-T equilibrium curve and the optimal temperature curve, depending on the operating line to complete the material balance and heat balance, if the calculated values is too large different between the value and the actual, you need to reset curve operations with the method of the variance, and than calculate until that the design values and calculated values is similar, draw the flow chart of sulfuric acid and a conversion section in flow chart.Key words: H2SO4; conversion process; design28第一章 文献综述硫酸，H2SO4，相对分子质量98.078，是指SO3与H2O摩尔比等于1的化合物，或指100%H2SO4，外观为无色透明油状液体，密度（20）为1.8305g/cm3。工业上使用的硫酸是硫酸的水溶液，即SO3与H2O摩尔比1的物质。发烟硫酸是SO3的H2SO4溶液，SO3与H2O的摩尔比1，以为无色油状液体，因其暴露与空气中，逸出的SO3与空气中的水分结合形成白色烟雾，故称之为发烟硫酸。硫酸用途非常广泛，无论在工业部门，还是在发展农业生产、满足人民物质生活需要、加强国防力量，都起着重要作用。硫酸在大宗生产的化学品中产量居于前列，是最重要的化工原料之一。硫酸最重要的用途是生产化学肥料，用于生产磷铵、重过磷酸钙、硫胺等。在中国，硫酸产量的60%以上用于生产磷肥和复肥。在化学工业中，硫酸是生产各种硫酸盐的主要原料，是塑料、人造纤维、染料、油漆、药物等生产中不可缺少的原料。在农药、除草剂、杀虫剂的生产中亦需要硫酸。在石油工业中，石油精炼需要使用大量硫酸作为洗涤剂，以除去石油产品中的不饱和烃的硫化物等杂质。在冶金工业中，钢材加工及成品的酸洗要用硫酸；电解法精炼铜、锌、镉、镍时，电解液需使用硫酸；某些贵金属的精炼亦需用硫酸溶去杂质的其它金属。在炸药及国防工业中，浓硫酸用于制取硝化甘油、消化纤维、三硝基甲苯等炸药。原子能工业中用于浓缩铀。运载火箭所用染料亦离不了硫酸。我国的硫酸工业起始于19世纪70年代，在旧中国产量很少，新中国建立后，硫酸工业获得了高速发展。传统的工艺流程是硫铁矿制酸法。这种工艺落后，不但厂区内粉尘飞扬，矿渣如山，而且排放出大量废水、废气，严重污染周围环境，每年仅向农户支付的赔偿金和上缴的排污费占据了不少生产成本。为了减少污染，降低生产成本改用硫磺制硫酸。发达国家早就开始普遍推广了，由于近期进口硫磺比国内便宜，利润空间很大，大多数国内硫酸生产厂家转向用硫磺法生产硫酸。中国是硫铁矿资源较为丰富的国家，硫铁矿产量居世界首位。相对而言，天然和再生硫磺要少的多，因此硫铁矿是中国硫酸生产的主要原料。用它生产的硫酸占硫酸总产量的80%以上，其它原料在20%以下，其中冶炼烟气占16%左右。根据中国硫资源的特点，今后中国的制酸原料仍以硫铁矿为主，同时大力发展冶炼烟气制酸，稳健的发展硫磺制酸、石膏制酸1。早在8世纪就有硝石与绿矾在一起蒸馏得到硫酸的方法。Paracelsus记述了用绿矾（FeSO47H2O)为原料，放在蒸馏釜中煅烧而制得硫酸的方法。在煅烧过程中，绿矾发生分解，放出二氧化硫和三氧化硫，其中三氧化硫与水蒸气同时冷凝，便可得到硫酸。在18世纪40年代以前，这种方法为不少地方所采用。古代称硫酸为“绿矾油”，就是由于采用了这种制造方法的缘故。实验室硫酸制法：可以用FeSO47H2O加强热，用冰水混合物+U型管冷凝即可，用NaOH吸收SO2，理论可得29.5%的H2SO4 关键在于尾气吸收。 其他硫酸制备工艺：1、氨酸法增浓低浓度二氧化硫气体生产硫酸方法；2、采用就地再生的硫酸作为催化剂的一体化工艺；3、草酸生产中含硫酸废液的回收利用；4、从芳族化合物混酸硝化得到废硫酸的纯化与浓缩工艺；5、从氧化钛生产过程中排出的废硫酸溶液的再生方法；6、从稀硫酸中分离有机磷化合物和其它杂质的方法；7、从制备2-羟基-4-甲硫基丁酸(MHA)工艺的含硫副产物中回收硫酸的方法；8、催化氧化回收含有机物废硫酸的方法；9、电瓶用硫酸生产装置；10、二氧化硫源向硫酸的液相转化方法；11、沸腾炉焙烧硫磺制备硫酸的方法；12、沸腾炉掺烧硫磺生产装置中稀酸的回收利用；13、高浓二氧化硫气三转三吸硫酸生产方法；14、高温浓硫酸液下泵耐磨轴套；15、高效阳极保护管壳式浓硫酸冷却器；16、节能精炼硫酸炉装置；17、精苯再生酸焚烧制取硫酸的方法；18、利用废硫酸再生液的方法和装置；19、利用含硫化氢的酸性气体与硫磺联合制取高浓度硫酸；20、利用含硫化氢的酸性气体制取高浓度硫酸。二氧化硫氧化成三氧化硫是制硫酸的关键，但是，这一反应在通常情况下很难进行。后来人们发现，借助于催化剂的作用，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。根据使用催化剂的不同，硫酸的工业制法可分为硝化法和接触法。硝化法（包括铅室法和塔式法）是借助于氮的氧化物使二氧化硫氧化制成硫酸。其中铅室法在1746年开始采用，反应是在气相中进行的。在铅室法的基础上发展起来的塔式法，开始于本世纪初期。塔式法制出的硫酸浓度可达76%左右。目前，我国仍有少数工厂用塔式法生产硫酸。硝化法制得的硫酸，H2SO4含量低（78%H2SO4），杂质含量高（主要含有尘及氮氧化物），且需耗用大量硝酸或硝酸盐，远远满足不了染料、化纤、有机合成、石油化工部门的要求。因此，次发的发展受到限制2。接触法制酸几乎是世界上硫酸工业的唯一生产方法。其原料为能够生产二氧化硫的含硫物质，一般含有硫磺、硫化物、硫酸盐、含硫化氢的工业废气（包括冶炼烟气）等。在不同的国家中，由于本国含硫资源的不同，生产硫酸的原料路线有很大的差异，且所用原料的比重随硫资源的供给情况也有所调整。以硫铁矿为原料的接触法硫酸生产过程是目前广泛采用的方法，它创始于1831年，在本世纪初才广泛用于工业生产。到20年代后，由于钒触媒的制造技术和催化效能不断提高，已逐步取代价格昂贵和易中毒的铂触媒。世界上多数的硫酸厂都采用接触法生产。新中国成立后，即大力发展先进的接触法硫酸生产，逐步代替铅室法和塔式法。接触法中二氧化硫在固体触媒表面跟氧反应，结合成三氧化硫，然后用98.3%的硫酸吸收为成品酸。这种方法优于塔式法的是成品酸浓度高，质量纯（不含氮化物），但炉气的净化和精制比较复杂。在外部换热式转化流程中，反应过程与换热过程是分开的。气体在床层中进行绝热反应，温度升高到一定程度后，离开催化床进行降温，然后再进入下一段床层进行绝热反应。每进行这样一次绝热反应成为一段。为了达到较高的最终转化率，必须采取多段催化转化3。一次转化、一次吸收流程：所谓一次转化、一次吸收是指SO2经过多段转化以后只经过一个或串联两个吸收塔，吸收其中SO2后就排放。这种流程比较简单，但转化率相对较低，一般不超过97%。在60年代以前，我国硫酸厂大多数采用这种流程。两次转化、两次吸收流程：60年代以来，转化工艺流程最大的变化就是采用了两次转化、两次吸收新流程，简称为两转两吸。这项新技术开始时，着眼于充分利用硫的资源和减少SO2气体排放量，保护环境。这种方法的特点是：1.最终转化率搞；2.能够处理较高浓度的SO2气体；3.减少尾气中SO2排放量；4.所需换热面积较大；5.系统阻力比一转一吸增加4-5KPa。接触法制造硫酸的生产过程包含以下三个基本工序：第一，由含硫原料制取含二氧化硫气体。实现这一过程需将寒流原料焙烧，故工业上称之为“焙烧”。第二，将二氧化硫和氧的气体催化转化为三氧化硫，工业上称之为“转化”。第三，将三氧化硫与水结合成硫酸。实现这一过程需将转化所得三氧化硫气体用硫酸吸收，工业上称之为“吸收”。这样，在三个基本工序之外，再加上原料的贮存与加工，含二氧化硫气体的净化，成品酸的贮存与计量，三废处理等工序才构成一个接触法硫酸生产的完整系统。硫铁矿制酸是辅助工序最多且最有代表性的化工过程。前述的原料加工、焙烧、净化、吸收、三废处理，成品酸贮存和计量工序在该过程中均有4。第二章 工艺说明书2.1 概述2.1.1 产品规模和规格(1)年操作日 300天/年(2)生产方式 连续生产(3)生产能力 二氧化硫 转化率98%(4)产品规格 二氧化硫 转化率98%2.1.2 工艺方案叙述国内生产硫酸的方法主要是用硝化法和接触法，考虑到硝化法所需设备庞大，用铅很多，检修麻烦，腐蚀设备，反应缓慢，本设计采用的是接触法，该方法制得的成品酸浓度高，纯度较高。理论上催化氧化操作过程的段数越多，最终转化率越高，而且过程更接近于最佳温度曲线，催化剂的利用率越高。本设计的生产过程采用一转一吸的工艺流程，即将二氧化硫经过多段转化后只经过一个或串联两个吸收塔，吸收其中SO2后就排放。转化流程为4段间接换热式。2.2 装置设计说明2.2.1 工艺原理二氧化硫转化通常是在不高于0.5MPa压力下进行，而且SO2、SO3浓度又较低，体系可视为理想气体。二氧化硫氧化反应是一个可逆放热反应：2.2.2 工艺流程说明现运用接触法一转一吸酸洗封闭流程生产硫酸，其生产工艺大致有六大工序，即：原料预处理、SO2炉气制取、SO2气体净化、二氧化硫转化、三氧化硫吸收、“三废”处理。这里主要介绍一下转化系统。转化系统为一转一吸四段反应装置，因为二氧化硫转化的过程是一个放热过程，它的转化率随着温度的升高而降低，因此采用多段反应器，通过一段反应器后物料的温度升高，经冷却后通入下一段反应器继续反应，使整个反应的操作曲线在最适温度曲线附近，既保证了反应的速度，又可以达到较高的转化率。此流程使用原料气作为冷却剂，可以省去外加的冷却剂，又可以利用反应产生的热量来预热原料气，节约能源，一举两得。转化系统包括一个四段反应器和四个换热器。前面制取的气体经过一系列净化的过程，依次通过第四、第三、第二、第一换热器预热后进入反应器，第一、第二、第三、第四段反应床层出来的气体分别经过第二、第三、第四、第一换热器进行冷却，再通入吸收塔。2.2.3 主要设备选型说明考虑到转化器设计应让二氧化硫尽可能在最优化温度条件下反应，最大限度的利用二氧化硫反应放出的热量，设备阻力既要小，又能使气体分布均匀。故考虑使用外部换热型转化器。换热器考虑到气体有一定腐蚀性，故选用列管式换热器。风机选用罗茨风机。2.2.4 化工原材料规格及用量进入转化器气体组成：SO2占8%，02占8.5%，N2占83.5%。本设计采用的催化剂型号是S109-1，起燃温度为360，使用温度为400-580，入口SO2：7.5%9.4%5。第三章 转化工序物料衡算与热量衡算3.1 转化工序流程示意图及简要说明图3.1是硫酸转化工艺的流程，原料气由干燥器进入转化炉一段，再进入换热器，再进入到转换炉二段，由此类推，直到从转化炉四段出来降温至吸收塔。鼓风机原 料 气转化炉一段第一换热器第三转化炉转化炉二段第二转换炉转化炉四段第四换热器转换炉三段降温至吸收塔图3.1 转化工序流程示意图3.2 确定各段进口温度及转化率3.2.1 温度与平衡转化率的关系6在时， (3.1)式中：平衡常数 温度/平衡转化率 (3.2)式中： 进转化器的炉气中的浓度（%） 进转化器的炉气中的浓度（%） 系统总压力/取反应温度由公式（3.1）计算由公式（3.2）计算试差过程：时，由公式得由公式，试差可得依次计算得平衡转化率与温度的关系列表3-1。表3-1 平衡转化率与温度的关系T/400420440460480Kp568.77342.44212.13134.8887.85Xt/%99.2498.7598.0096.9095.23T/500520540560580Kp58.5139.7727.5519.4313.92Xt/%93.0690.2286.6482.3077.323.2.2 最适温度与转化率关系其中a=8%,b=8.5%,取不同x值，计算。计算得最适宜温度与转化率的关系列表3-2。表3-2 最适宜温度与转化率的关系Xt/%99.2498.7598.0096.9095.23T/362.40381.11399.82418.56438.43Xt/%93.0690.2286.6482.3077.32T/457.12475.78494.43513.05531.423.2.3 确定操作线进气组成：SO2占，O2占8.5%,N2占83.5%所选取钒催化剂的起燃温度为360确定转化器一段进口温度430气体经每层触媒后温度升高，计算式是：表3-3 二氧化硫的浓度与l值的关系SO2浓度，%SO3浓度，%SO4浓度，%26061731027838972001130341178226123285156925214378由表3-3查得，浓度为8%的SO2对应的l值为226。操作线温度的确定：已知催化剂的起燃温度为360，在使用的温度为400580，考虑到应使操作线尽量与最适温度曲线靠近，且出口温度在催化剂的使用温度范围内，取原料气的进口温度为430，四段操作线的斜率根据原料气里SO2的浓度差查得1/226。考虑到原料气的预热过程是依次经历第一、第二、第三、第四换热器的冷却，所以如果考虑每个换热器的换热面积相当，则出口气体冷却降温的温差应为第一段大于第二段，第二段大于第三段，按照这个原则，分别取第一段的降温的温差为157.43，第二段的降温的温差45.32，第三段的降温的温差16.33，并且每一段转化器的出口温度和转化率对应的点都在平衡曲线和最佳温度曲线之间，由此估算得到四段反应器的操作曲线7。3.2.4 各段进口温度及转化率表 3-4一次转化分段转化率和温度段数一二三四转化率/67.5879497.79进口温度/430470450405由图3.2及表3-4的数据可得：转化器第一段操作线方程：第二段操作线方程：第三段操作线方程：第四段操作线方程：t图3.2 四段反应过程的X-T关系图3.3 转化工序物料衡算本设计为14万吨/年硫酸转化系统工艺设计（以每小时计算），由可得实际进气总量为：为方便计算，本设计假设近期总量为,故在最后计算结果上需乘上系数3.3.1 进转化器一段气体量及成分以的进气量为标准进行计算，已知SO2占8%，O2占8.5%，N2占83.5%。O2的进气量及成分： SO2的进气量及成分：N2的进气量及成分：3.3.2 出一段气体量及成分 3.3.3 出二段气体量及成分 3.3.4 出三段气体量及成分 3.3.5 出四段气体量及成分 由以上计算汇总转化器物料衡算结果于表3-5。表3-5 转化器物料衡算结果进一段kmolkgm3VSO2203.9213050.644567.738.00%O2216.666933.154853.218.50%N22128.3859594.5447675.6383.50%2548.9579578.3457096.56100.00%出一段kmolkgm3VSO266.274241.461484.512.67%SO3137.6411011.483083.215.55%O2147.844730.863311.605.96%N22128.3859594.5447675.6385.82%2480.1379578.3455554.96100.00%出二段kmolkgm3VSO226.511696.58593.801.08%SO3177.4114192.573973.927.21%O2127.964094.642866.255.20%N22128.3859594.5447675.6386.51%2460.2579578.3455109.60100.00%出三段kmolkgm3VSO212.23783.04274.060.50%SO3191.6815334.514293.667.81%O2120.823866.252706.384.93%N22128.3859594.5447675.6386.76%2453.1179578.3454949.73100.00%出四段kmolkgm3VSO24.51288.75101.060.18%SO3199.4015952.374466.668.14%O2116.973743.092620.164.78%N22128.3859594.5447675.6386.90%2449.2679578.7454863.52100.00%3.4 转化器各段的热量衡算气体的摩尔热熔量可按下式求出：3.4.1 转化一段反应热与出口温度(1)进转化器第一段气体带入热量（以每小时气量计算）已知进一段触媒层气体温度为430，所以可得各组分气体的平均摩尔热熔：SO2的平均摩尔热容： O2的平均摩尔热容：N2的平均摩尔热容：故进一段气体每升高1所需的热量为：SO2所需的热量：O2所需的热量：N2所需的热量：所需的总热量：带入热量=31323.93430=13469289.90kJ(2)预计出转化器第一段气体温度582.55所以可得各组分气体的平均摩尔热容：SO2的平均摩尔热容： SO3的平均摩尔热容： O2的平均摩尔热容：N2的平均摩尔热容：故出一段气体每升高1所需的热量为：SO2所需的热量：2647.22=1227.72kJSO3所需的热量：5467.25=3631.5kJO2所需的热量：N2所需的热量：所需的总热量：32084.14kJ(3)反应热摩尔反应热：kJ总反应热： kJ一段出口温度与预计温度相近，合理。(4)一段出口气带出热：Q1=5377983.12+13469289.90=18847273.02kJ3.4.2 转化二段反应热与出口温度(1)进转化器第二段气体带入热量（以每小时气量计算）已知进二段触媒层气体温度为470，所以可得各组分气体的平均摩尔热熔：SO2的平均摩尔热容： SO3的平均摩尔热容： O2的平均摩尔热容：N2的平均摩尔热容：故进二段气体每升高1所需的热量为：SO2所需的热量：SO3所需的热量：O2所需的热量：N2所需的热量：所需的总热量：31630.23kJ带入热量=31630.23470=14866208.10kJ(2)预计出转化器第二段气体温度514.07所以可得各组分气体的平均摩尔热容：SO2的平均摩尔热容： SO3的平均摩尔热容： O2的平均摩尔热容：N2的平均摩尔热容：故出二段气体每升高1所需的热量为：SO2所需的热量：SO3所需的热量：O2所需的热量：N2所需的热量：所需的总热量：31864.65kJ(3)反应热摩尔反应热：总反应热：二段出口温度与预计温度相近，合理。(4)二段出口气带出热：kJ3.4.3 转化三段反应热与出口温度(1)进转化器第三段气体带入热量（以每小时气量计算）已知进三段触媒层气体温度为450，所以可得各组分气体的平均摩尔热熔：SO2的平均摩尔热容： SO3的平均摩尔热容： O2的平均摩尔热容：N2的平均摩尔热容：故进三段气体每升高1所需的热量为：SO2所需的热量：SO3所需的热量：O2所需的热量：N2所需的热量：所需的总热量：31585.53kJ带入热量=31585.53450=14213488.50kJ(2)预计出转化器第三段气体温度465.82所以可得各组分气体的平均摩尔热容：SO2的平均摩尔热容： SO3的平均摩尔热容： O2的平均摩尔热容：N2的平均摩尔热容：故出三段气体每升高1所需的热量为：SO2所需的热量：SO3所需的热量：O2所需的热量：N2所需的热量：所需的总热量：31676.39kJ(3)反应热摩尔反应热：总反应热：三段出口温度与预计温度相近，合理。(4)三段出口气带出热：Q3=558315.35+14213488.50=14771803.85kJ3.4.4 转化四段反应热与出口温度(1)进转化器第四段气体带入热量（以每小时气量计算）已知进四段触媒层气体温度为405，所以可得各组分气体的平均摩尔热熔：SO2的平均摩尔热容： SO3的平均摩尔热容： O2的平均摩尔热容：N2的平均摩尔热容：故进四段气体每升高1所需的热量为：SO2所需的热量：SO3所需的热量：O2所需的热量：N2所需的热量：所需的总热量：31400.69kJ带入热量=31400.69405=12717279.45kJ(2)预计出转化器第四段气体温度413.57所以可得各组分气体的平均摩尔热容：SO2的平均摩尔热容： SO3的平均摩尔热容： O2的平均摩尔热容：N2的平均摩尔热容：故出四段气体每升高1所需的热量为：SO2所需的热量：SO3所需的热量：O2所需的热量：N2所需的热量：所需的总热量：(3)反应热摩尔反应热：总反应热：四段出口温度kJ与预计温度相近，合理。(4)四段出口气带出热：Q4=302412.64+12717279.45=13019692.09kJ转化器热量衡算见表3-6。表3-6 转化器热量衡算结果段数气体进口反应热量气体出口温度（）热量（kJ）（kJ）温度（）热量（kJ）一段43034332596.55 13708230.06 587.4348040826.61 二段47037893276.39 3961406.71 515.3241854683.10 三段45036229524.34 1423119.99 466.3337652644.32 四段40532415756.72 770835.82 414.6333186592.54 140871153.99 19863592.58 160734746.57 3.5 转化器设备计算3.5.1 转化器的直径计算由于前面段数反应速度快，后面段数反应速度慢，老式转化器的外型是上校下大。然而SO2反应成SO3是体积减小的，前面段数反应温度较高，后面却较低，触媒层厚度调整的范围也比较宽，所以现在转化器的设计，一般都采用直筒形的。转化器气速，过去一般采用0.40.6m/s,现在一般控制在0.61.0m/s。因气速通过触媒的速度不易算准且又复杂，故在计算径向转化器触媒框面积时，也取以上两种范围的气速来计算。轴向取0.7m/s，横向取0.5m/s。现在许多设计中气速以m标/s计，国内多采用0.3m标/s，国外常采用0.40.45m标/s。转化器操作温度，一般取各段的总平均值，本计算即为t平均=467.34。转化器操作压力，一般也是取各段的总平均值，根据生产实际一般平均在9.811.8kPa，这里取10.79kPa计算。（或38.87m3/s）转化直径D：（取8.60）3.5.2 转化器的高度的计算段高累加法即将各段的触媒层高度、布气层高度（包括检修空间高度）相加，即为转化器总高度。触媒层高度h1一般为600700mm，取h1=600mm计算。布气层高度h2一般为600800mm，取h2=700mm。外部换热式转化器，布气层分进和出两个，即布气层高度为2h2。四段外部换热式转化器总高度H为：第四章 安全备忘录4.1 概述本设计中的主要危害物质为原料气中的二氧化硫,以及产物硫酸。二氧化硫是大气中的主要污染物之一，是衡量大气是否遭污染的重要标志。在我国的一些城镇，大气中二氧化硫的危害较为普遍而又严重。而硫酸对皮肤、粘膜等组织有强烈的刺激作用，会对人体产生严重危害，所以对这些物质必须进行有效地防范。4.2 二氧化硫和硫酸的危害二氧化硫进入呼吸道后，因其易溶于水，故大部分被阻滞在上呼吸道，在湿润的粘膜上生成具有腐蚀性的亚硫酸、硫酸和硫酸盐，使刺激作用争强。上呼吸道的平滑肌因有末梢神经感受器，遇到刺激就会产生窄缩反应，使气管和支气管的官腔缩小，气道阻力增加。上呼吸道对二氧化硫的这种阻留作用，在一定程度上可减轻二氧化硫对肺部的刺激。但进入血液的二氧化硫仍可通过血液循环抵达肺部产生刺激作用。二氧化硫可被吸收进入血液，对全身产生毒副作用，它能破坏酶的活力，从而明显地影响碳水化合物及蛋白质的代谢，对肝脏有一定的损害。动物实验证明，二氧化硫慢性中毒后，机体的免疫受到明显抑制。二氧化硫浓度为1015ppm时，呼吸道纤毛运动和粘膜的分泌功能均能受到抑制。浓度达20ppm时，引起咳嗽并刺激眼睛。若每天吸入浓度为100ppm八小时，支气管和肺部出现明显的刺激症状，使肺组织受损。浓度达400ppm时可使人产生呼吸困难。二氧化硫与飘尘一起被吸入，飘尘气溶胶微粒可把二氧化硫带到肺部使毒性增加34倍。若飘尘表面吸附金属颗粒，在其催化作用下，使二氧化硫氧化为硫酸雾，其刺激作用比二氧化硫增强约一倍。长期生活在大气污染环境中，由于二氧化硫和飘尘的联合作用，可促使肺泡纤维的增生。如果增生范围波及广泛，形成纤维性病变，发展下去可使纤维断裂形成肺气肿。二氧化硫可以加强致癌物的致癌作用。据动物实验，在二氧化硫作用下，动物肺癌的发病率高于单个因子的发病率，在短期内即可诱发肺部扁平细胞癌8。硫酸蒸汽或雾可引起结膜炎、结膜水肿、角膜混浊，以致失明；引起呼吸道刺激，重者发生呼吸困难和肺水肿；高浓度引起喉痉挛或声门水肿而窒息死亡。口服后引起消化道烧伤以致溃疡形成；严重者可能有胃穿孔、腹膜炎、肾损害、休克等。皮肤烧伤轻者出现红斑、重者形成溃疡，愈后瘢痕收缩影响功能。溅入眼内可造成灼伤，甚至角膜穿孔、全眼炎以致失明。慢性影响；牙齿酸蚀症、慢性支气管炎、肺气肿和肺硬化。4.3 二氧化硫和硫酸运输、使用等应注意的事项以及如何保护生产、运输和使用二氧化硫时应严格按照刺激性气体有害作业要求操作和作好个人防护，可将数层纱布用饱和碳酸氢钠溶液及1甘油湿润后夹在纱布口罩中，工作前后用2碳酸氢钠溶液漱口。生产和使用场所空气中二氧化硫浓度不应超过15mgm3的最高容许浓度。有明显呼吸系统及心血管系统疾病者，禁止从事与二氧化硫有关的作业。若有人中毒，应立即将患者移离有毒场所，呼吸新鲜空气或氧气、雾化吸入25碳酸氢钠+氨茶碱+地塞米松+抗生素。用生理盐水或清水彻底冲洗眼结膜囊及被液体二氧化硫污染的皮肤。对吸入高浓度二氧化硫有明显刺激症状，但无体征者，应密切观察不少于48h，并对症治疗。积极防治肺水肿，可早期、足量、短期应用糖皮质激素。需要时可用二甲基硅油消泡剂9。硫酸操作处置：密闭操作，注意通风。操作尽可能机械化、自动化。操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴自吸过滤式防毒面具(全面罩)，穿橡胶耐酸碱服，戴橡胶耐酸碱手套。远离火种、热源，工作场所严禁吸烟。远离易燃、可燃物。防止蒸汽泄漏到工作场所