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1、 年产200万吨聚丙烯用成核剂二苄叉山梨醇的初步工艺设计 第一章 综 述1.1 概述聚丙烯（PP）具有相对硬度大，密度小，抗拉伸性能好，透明度高，抗应力开裂和耐化学性能好，耐高温，并具有极好的注塑性能，可以与其他材料共混改性等优点，因此PP的应用范围越来越广，而且在2003年中国已经超过美国成为世界上最大的PP市场。PP主要用于生产纤维编织，注塑制品，薄膜，片材，板材，电缆及护套料，吹塑制品以及管材等，具有广泛的应用前景。1.2聚聚丙烯成成核剂工工业的概概述聚丙烯（）是合成树脂中的相当重要的品种，发展前景十分广阔。聚丙烯（PP）具有机械性能好，无毒，密度小，耐高温，耐化学品，加工成型方便等优点
2、，并且价格便宜，能能通过加加工改性性赋予其其突出的的物理机机械性能能，在取取代工程程塑料时时可优先先考虑聚聚丙烯，的用量占全球通用合成树脂的左右，是五大通用合成树脂中用量增速最快新品种研究最活跃的品种。具有无毒、耐热、耐化学药品、相对密度低、容易加工、成型力学性能好等特性，而且丙烯原料丰富，且性价比高，被广泛地在建筑、化纤、化工、轻工等领域。19544年意大大利的NNattta教授授合成具具有高度度立体规规整性的的聚丙烯烯，然后后在19557年由由意大利利的公司司实现工工业化以以来，已已经成为为通用合成成树脂中中发展最最快、品品种最多多的品种种。1.3我我国聚丙丙烯成核核剂工业业的现状状 随着
3、近近些年来来工业的的快速发发展和人人民生活活水平的的提高，我我国的成成核剂市市场发展展很快，很很多科研研机构和和企业都都在进行行成核剂剂的相关关研究。兰兰州石化化研究院院在国内内率先开开发出第第一代DDBS成成核透明明剂，然然后继续续开发了了第二和和第三代代DBSS成核剂剂。此后后还有许许多企业业进行了了成核剂剂的相关关研究，并并使技术术不断进进步。但但与国外外相比，我我国科学学研究基基础薄弱弱，现阶阶段国内内企业从从事生产产的时候候还是借借鉴国外外的专利利技术，主主要是因因为国内内的研究究机构对对成核剂剂的成核核机理没没有完全全摸清楚楚，虽然然在努力力追赶的的过程中中，但生生产出来来的产品品
4、与国外外产品质质量还是是有差距距，导致致我国生生产的成成核剂产产品在出出口方面面情况不不容乐观观。所以以说我们们要力争争上游，在在成核剂剂对聚丙丙烯结晶晶形态，性性能和加加工工艺艺等方面面进行更更加深入入详细的的研究，尽尽快形成成自己的的专利技技术，使使自己的的成核剂剂产品的的性能能能够媲美美国外产产品。1.4硫硫酸的几几种不同同的生产产工艺1.4.1以硫硫铁矿含含伴生硫硫铁矿为为原料硫铁矿这这种资源源在我国国一直就就存在，从从国家安安全与经经济发展展的长远远考虑 ，保持持一定的的硫铁矿矿采矿选选矿能力力和硫铁铁矿制取取硫酸的的能力是是非常有有必要的的。由于于受到各各种因素素的制约约,建国国以
5、来我我国有很很长一段段时间是是应用自自有原料料,即硫硫铁矿生生产硫酸酸。然而采用用硫铁矿矿生产硫硫酸具有有其自身身的局限限性，主主要表现现为：(1) 生产硫酸酸的技术术本身比比较复杂杂，而且且建设装装置的投投资成本本较高；(2) 硫铁矿矿矿山的勘勘探、采采选成本本较大；(3) 我国硫铁铁矿资源源相对比比较分散散,并且且贫矿多多、富矿矿少,平平均采选选成本较较高；(4) 硫铁矿的的运输通通常需要要铁路来来实现，偏偏远地区区会限制制其运力力。因此在合合理应用用硫铁矿矿资源的的思路上上应该考考虑如何何能够节节约应用用，恰当当的进口口国外的的硫资源源。目前前我国已已经是国国际经济济市场的的重要组组成部
6、分分，因此此更加需需要研究究好、把把握好国国际市场场，为长长期发展展硫酸工工业争取取有利条条件，硫硫铁矿制制硫酸起起到了重重要的平平衡、调调节作用用。如果果将硫铁铁矿制硫硫酸变为为硫磺制制硫酸，将将大大刺刺激国际际硫磺市市场的消消费需求求，保持持现在的的硫铁矿矿采选能能力而且且能够稳稳步增长长不仅有有利于国国家经济济安全，并并且能够够稳定国国际硫磺磺市场，反反过来对对我国的的硫磺的的进口也也有利，大体上对于稳定我国的制酸工业发展有利。稳定和发展硫铁矿制取硫酸首要任务是发展硫铁矿的采选能力和发展硫铁矿制酸的技术水平和生产装备的提高。1.4.2 以以硫磺为为原料从世界范范围硫磺磺的供、需需关系来来
7、看,硫硫的供应应基本上上是能够够满足现现有市场场对硫的的需求。上上从世纪纪90年代代以来由由于从石石油和天天然气中中回收硫硫磺数量量的迅速速增长,国际硫硫磺市场场出现供供大于求求的态势势,硫磺磺价格走走低。这这时期我我国正处处于磷复复肥高速速发展时时期,对对硫酸需需求量较较大,单单用用国内的的硫铁矿矿为原料料用来生生产硫酸酸已满足足不了需需求,而而硫磺正正是硫酸酸生产最最好的原原料:干干净、投投入较小小、效益好好、方便大型型化设置置。采用用国际市市场的硫硫磺生产产硫酸,以补充充我国生产产硫酸的的原料的的不足,促进我国国硫酸工工业无论论从产量量上还是是技术上上都有了了长足的的发展。1.4.2冶炼
8、炼烟气和和其他原原料冶炼烟气气主要是是冶炼金金属时金金属矿中中含有的的硫转化化为二氧氧化硫烟烟气，冶冶炼烟气气制取硫酸酸其实是是企业的的副产品品，是冶冶金工业业发展的的产物。目目前我国国冶炼烟烟气制取取硫酸已已经得到到高速发发展，并并且形成成较大的的生产能能力，其其硫酸产产量也稳稳步增长长。磷石石膏、石石膏是我我国硫酸酸工业中中潜在的的硫资源源，目前前已有小小批量生生产的能能力，但但是近期期大规模模发展目目前条件件尚不成成熟。“十一五五”期间，随随着煤制制甲醇、煤煤制油、煤煤制天然然气及煤煤制烯烃烃等大型型煤化工工项目的的推进，在煤化工行业中也有越来越多的硫磺回收装置。将这些硫资源合理应用势在
9、必行。第二章 硫磺制取取硫酸的的工艺流流程 现如如今，工工艺上通通常采用用快速熔熔硫、机机械过滤滤液硫、雾雾化焚硫硫技术。现现今多采采用“3+11”两转两两吸阶段段。并且且使用中中压锅炉炉回收焚焚硫阶段段产生的的废热，运用省煤器来利用转化工序的废热。两个装置都能产生中压过热蒸汽。将经过空气净化阶段处理后的干燥、洁净的空气与处理后熔融态的硫在焚硫炉内燃烧。产生高温二氧化硫气体，通过余热锅炉使得气体温度降低到650680，之后进入转化器。本次设计采用了转化工序经过两大步骤完成，第一次转化通过一、二、三段触媒，第二次通过第四段触媒。一次转化的三个阶段全部采用外部换热，二次转换的一个阶段采用空气激冷的
10、换热方式。2.1 硫磺制制取硫酸酸的特点点以硫磺为为原料生生产硫酸酸，炉气气不需要要净化，当当降温至至适宜温温度便可可进入转转化工序序，转化化后用酸酸吸收即即可等到到产品。此此方法没没用废渣渣、废水水的产生生，流程程简易，投资较较少。2.2硫硫磺制取取硫酸工工艺流程程以硫磺为为原料生生产硫酸酸的工艺艺流程主主要有：原料的的预处理理、焚硫硫与转化化、干燥燥及产品品的输出出。用硫硫磺味原原料来生生产硫酸酸工艺流流程的简简述如下下：2.2.1原料预预处理工工段原料预处处理工段段通常包包括硫磺磺的预处处理和空空气的预预处理。硫硫磺的预预处理阶阶段主要要是为了了将固体体的硫磺磺通过加加热使之之变为熔熔融
11、态，之之后将其其进行过过滤处理理以便于于滤去原原料硫磺磺中的杂杂质，从从而能够够得到反反应所需需要的液液态硫磺磺。空气气的预处处理的主主要目的的是为了了将空气气中所含含有的水水蒸气进进行除去去，通常常将外界界的空气气通过鼓鼓风机通通入浓硫硫酸干燥燥塔中，浓浓硫酸具具有吸水水性，能能够很好好的将空空气中的的少量水水蒸气吸吸收从而而能够得得到干燥燥的空气气。2.2.2焚硫转转化工段段焚硫转化化工段是是整个以以硫磺为为原料生生产硫酸酸工艺中中最为重重要的组组成部分分。焚硫硫转化工工段包括括两大部部分内容容，焚硫硫工序的的主要目目的是为为了将原原料预处处理工段段处理过过的硫磺磺和空气气一起送送入焚硫硫
12、炉中进进行充分分燃烧，燃燃烧后产产生的二二氧化硫硫气体经经过降温温后再送送入转化化塔中。完完成焚硫硫工序的的主要设设备是焚焚硫炉，通通常为了了是通入入焚硫炉炉中的硫硫磺燃烧烧的更加加充分，在在焚硫炉炉中再增增加二次次空气入入口，使使得在焚焚硫炉中中没有充充分燃烧烧的微量量硫磺与与二次空空气做进进一步燃燃烧反应应。转化工序序主要为为了完成成二氧化化硫的催催化氧化化从而能能够生成成三氧化化硫。二二氧化硫硫的催化化氧化是是在转化化塔中完完成的，转转化塔中中装填的的五氧化化二钒是是加快反反应进程程的催化化剂。现现如今通通常将转转化塔中中的催化化剂分段段设置，本本设计中中采用四四段催化化剂层。将将在焚硫
13、硫工序生生成的高高温二氧氧化硫气气体经过过降温至至适宜温温度后通通入转化化塔一段段催化反反应层，之之后依次次通入第第二段和和第三段段反应层层。在经经过前三三段反应应后产生生的三氧氧化硫首首先通入入硫酸吸吸收塔。在在第四段段转化后后产生的的三氧化化硫也同同样通入入最终吸吸收塔。因因在本设设计中采采用两次次转化和和两次吸吸收，并并且在转转化塔中中分为前前三段和和最后一一段转换换层分别别完成催催化氧化化反应，通通常将转转化和吸吸收流程程简称为为“3+1”两转两两吸流程程。2.2.3吸收工工段吸收工段段主要是是为了完完成将转转化工段段产生的的三氧化化硫充分分吸收生生成产品品硫酸。三三氧化硫硫和水结结合
14、后能能够生成成硫酸，然然而在实实际的工工业化生生产中通通常是用用浓硫酸酸来吸收收三氧化化硫来生生成发烟烟硫酸。完完成吸收收工段的的主要设设备是吸吸收塔，在在吸收塔塔上部进进行浓硫硫酸的喷喷淋，将将三氧化化硫在吸吸收塔的的下部通通入，与与浓硫酸酸逆流接接触充分分吸收生生成发烟烟硫酸。产品输出出时可以以依据市市场所需需的硫酸酸的浓度度对发烟烟硫酸稀稀释即可可。2.3 废废热回收收工艺为了使反反应阶段段产生的的热量不不被白白白浪费掉掉，可以以使液硫硫燃烧热热、转化化反应产产生的热热量集中中处理产产生中压压过热蒸蒸汽。在在焚硫炉炉的出口口处设置置余热锅锅炉产生生中压饱饱和蒸汽汽，将高高温过热热器配备备
15、在转化化塔的第第一段，在在转化三三段，进进入第一一吸收塔塔之前设设置省煤煤器，在在转化四四段后设设置省煤煤器和低低温过热热器。对对于两次次转化而而言将中温过过热器配配备在第第四段的的出口。在整个的的硫磺制制取硫酸酸的过程程中，硫硫磺和空空气反应应产生二二氧化硫硫、二氧氧化硫转转化为为为三氧化化硫、三三氧化硫硫被吸收收形成硫硫酸，这这三个主主体反应应都是放放热反应应。在不不考虑装装置本身身的散热热的前提提下，上上述三个个反应所所释放的的热量在在理论上上是可以以完全回回收利用用的。在在焚硫转转化工段段产生的的废热占占总体热热量的660%，吸吸收工段段的占440%。然而在我我国，由由于国产产化的制制
16、酸装置置废热回回收的技技术起步步相对较较晚，在在上世纪纪70年代代时制酸酸装置中中废热回回收存在在装置只只能回收收高温废废热，而而且废热热回收装装置会经经常发生生事故等等缺陷。之之后我国国在引进进国外先先进的制制酸技术术和生产产装置后后，废热热回收的的状况得得到明显显的改善善。在焚硫转转化工段段中，废废热锅炉炉、省煤煤器和过过热器为为主要的的废热回回收装置置。通常常将废热热锅炉设设置在焚焚硫炉的的后端，目目前较多多的采用用火管锅锅炉。在在转化工工段通常常配备有有省煤器器和过热热器。由于吸收收工段的的废热品品级较低低，所以以回收的的技术相相对较复复杂。上上世纪880年代代以后，我我国自主主研发了
17、了以下几几种回收收低温废废热的技技术和方方法。A. 用热的脱脱盐水来来升高进进入除氧氧器的水水温，这这样能够够降低蒸蒸汽消耗耗。B. 生产的热热水供给给到居民民生活区区，让居居民有效效的利用用。C. 生产热水水供给到到其他的的生产装装置中。第三章 物料衡算算 3.1设设计要求求：设计任务务：年产产10万吨吨硫酸的的制备；年生产日日：按3300天天计算；生产原料料：以硫硫磺为原原料；尾气排放放形式：生产过过程中含含硫尾气气以二氧氧化硫的的形式排排放到大大气中；吸收规范范：依据大大气污染染物的综合排排放国家家标准（GB16297-1996）之规定，限定二氧化硫的最高排放标准为960mg/m3,吸收
18、率不小于99.5%；建厂地址址：湖南南省长株株潭地区区。3.2物物料衡算算3.2.1 物物料衡算算的缘由由（1）根根据下达达的任务务书中所所确定的的方案、产产品的的的生产规规模、年年运行时时间和具具体的操操作方法法。（2）在在本次设设计中所所涉及的的主要化化学反应应式、投投料的比比例、转转化率、总总收率、选选择性、催催化剂的的状态以以及催化化剂是否否能够回回收利用用。（3）原原料的进进料方式式、产品品的输出出分离方方式、每每一工段段的转化化率和回回收率。（4）特特殊化学学物质的物物性参数数，例如如熔沸点点、饱和和蒸汽压压等。3.2.2 衡算算任务这次设计计的任务务为年产产10万吨吨硫酸的的生产
19、，生生产方式式为连续续化生产产，物料料衡算的的主要任任务为： （1）确定定硫酸的的实际生生产质量量，最终终产品的的规格和和指标； （2）确确定空气气和硫磺磺的消耗耗量，硫硫酸的最最终收率率；（3）确确定最终终的“三废”排放量量；（4）各各个工段段的物料料衡算，并并以此数数据来进进行主题题运行设设备的设设计与选选型；（5）制制作总物物料衡算算表，数数据可以以用来完完成后续续的物料料流程图图的绘制制。3.3 每个工工段的物物料衡算算3.3.1硫磺磺燃烧工工段的物物料衡算算本次设计计的任务务为年产产10万吨吨硫酸的的生产，产产品硫酸酸的浓度度为988.8%，因而而硫酸的的产量为为：以一小时时为基准准
20、，因硫硫磺和硫硫酸中硫硫原子的的个数比比为1:1，则由由硫酸的的质量为为137722.22KKg，可可以推算算出理论论上需要要的硫磺磺的质量量为46667.42KKg。然然而实际际原料中中，因硫硫磺中还还含有杂杂质，取取硫磺的的含量为为96%，则则所需硫硫磺的质质量为：3.3.2 转转化工段段的物料衡衡算在第二章章中我们们已经详详细的对对硫磺制制取硫酸酸工艺过过程中各各个参数数和物性性指标都都得到了了优化，现现利用这这些数据据进行详详细的计计算。（1） 标准通气气量有上述计计算可知知硫酸的的产量为为137722.22KKg/h,在第第二章经经论证决决定在转转化工段段进气组组成中，二二氧化硫硫的
21、浓度度定为99%，氧氧气的浓浓度定为为8.6%，总总转化率率为999.5%，吸吸收率为为0.999975 。进入转化化器的气气量以一一小时为为基准，则则有标准准通气量量 进入第第一段转转化器的的温度为为4200，负压压为100Kpaa,则实实际通气气量 炉气成成分：依据已有有的生产产经验，一一般冷激激气体是是气体总总量的116%左左右。可以计算算出炉气气的分配配表，见见表3-2表3-22 炉气气的分配配比气体进转化器器一段炉炉气/ Kmoll冷激炉气气/ KKmoll二氧化硫硫140.7622.552氧气134.0621.445氮气12899.2206.27合计15644.02247.36（2
22、）物物料衡算算这次设计计使用两转转两吸方方案，转转化以“3+1”模式分分四段进进行，第第一次转转化有三三段，第第二次转转化只有有一段。通入转化器的时候，二氧化硫的浓度为9%，氧气的浓度为8.6%。第一段转化率为60%，第二段为80%，第三段为90%，第四段也就是最终转化率达到99.5%。 第一一次转化化时： 第二二次转化化时： 第三三次转化化时： 第四四次转化化时：在第二次次吸收时时，二次次吸收的的总吸收收率可以以达到999.9755%。出口气体体组成如如表3-3所示表3-33 出口口气体组组成成分分表气体二氧化硫硫三氧化硫硫氧气氮气气量/ kmool0.720.44164.00312899.
23、2百分比%0.055090.144854.644993.55083.3.3吸收工工段的物物料衡算算1. 第第一吸收收塔所需需工艺水水及硫酸酸的量第一吸收塔98.3%硫酸去第四转化段硫酸水溶液工艺水N2 O2 SO2 SO3图3-11第一吸吸收塔物物料衡算算简图上图为吸吸收工段段第一吸吸收塔的的流程简简图，由由图可以以计算出出硫酸和和工艺水水的用量量。（1） 硫酸的使使用量的的计算 三氧化化硫的总总物质的的量是转转化工段段第一、第第二、第第三阶段段的产生生的三氧氧化硫的的总和。由反应式式，则有有：则反应所所产生硫硫酸的质质量为3317227.5Kgg，所需需水的质质量为558277.5Kgg。吸
24、收所需需要的浓浓度为998.3%的硫硫酸的质质量则第一吸吸收塔出出口处硫硫酸混合合液的质质量为 （2）工艺水的计算设所需水水的量为为x,则由由下式解得所需需工艺水水的量为为63776.4Kg。2. 第第二吸收收塔所需需的硫酸酸级工艺艺水的计计算第二吸收塔硫酸水溶液工艺水SO2 O2 N2 SO398.3%硫酸放空图3-22第二吸吸收塔衡衡算示意意图上图为吸吸收工段段第二吸吸收塔的的流程简简图，由由图可以以计算出出硫酸和和工艺水水的用量量。（2） 硫酸的使使用量的的计算 三氧化化硫的总总物质的的量是转转化工段段第一四四阶段的的产生的的三氧化化硫的总总和。由反应式式，则有有：则反应所所产生硫硫酸的
25、质质量为114344.72KKg，所所需水的的质量为为2633.52KKg。吸收所需需要的浓浓度为998.3%的硫硫酸的质质量则第一吸吸收塔出出口处硫硫酸混合合液的质质量为 （2）工艺水的计算设所需水水的量为为x,则由由下式解得所需需工艺水水的量为为2877.75KKg。3.3.4 物料料衡算表表上述各个个工段的的物料衡衡算见表表3-4所示表3-44 各个个工段的的物料衡衡算汇总总表进料出料工段物料名称称组成质量或体体积物料名称称组成质量或体体积硫磺燃烧烧工段硫磺96%46677.42KKg二氧化硫硫9%140.76KKmoll氧气21%274.76KKmoll氧气21%134.06KKmol
26、l氮气78%12899.2Kmmol氮气78%12899.2Kmmol转化工段段二氧化硫硫9%140.76KKmoll二氧化硫硫0.0551%0.7KKmoll氧气21%134.06KKmoll三氧化硫硫0.1449%20.441Kmmol氮气78%12899.2Kmmol氧气4.655%64.003Kmmol氮气93.551%12899.2Kmmol吸收工段段工艺水63766.4Kgg硫酸混合合液3686694.12KKg工艺水287.75KKg硫酸混合合液166772.96KKg第四章 热量衡算算4.1热热量衡算算的依据据热量衡算算主要围围绕热力力学第一一定律来来进行，即即能量守守恒定律律
27、。然而而在本设设计中具具体计算算中，还还需要参参照化工工热力学学中的热热力学定定律，以及查查阅无机机化学和和化工工工艺手册册中的物物性参数数等综合合来完成成热量衡衡算。4.2确确定热力力学参数数4.2.1热力学学参数本设计中中所涉及及物质的的热力学学参数见见表3-1所示：表3-11 物质质的热力力学参数数一览表表物质温度/KK2986.6557277.17236.7167.829927.33298-2966.8-3000.1248.239.99298-3955.7-3711.1256.850.772988.6880205.152229.442988.6770191.609929.11298-2
28、855.83-2377.178869.99175.22914.2.2 等等压热容容各个工段段的热量量衡算可可以依据据等压热热容的定定义式(式4-1)计计算 （44-1）表4-22 参与与反应物物质的CCp 一一览表物质ABCD氧气6.7113-8.779E-074.177E-06-2.554E-09二氧化硫硫5.69971.600E-02-1.119E-053.177E-09三氧化硫硫7.58861.722E-02-1.889E-055.277E-09氮气7.444-3.224E-036.400E-06-2.779E-094.3计计算依据据4.3.1 衡衡算数据据在本设计计中，焚焚硫炉所所需要
29、的的氧气的的物质的的量为1140.02 Kmool；转转化器所所需要的的氧气的的物质的的量为1134.06 Kmool，由由于氧气气的来源源为空气气净化车车间，因因此在输输送氧气气时后续续工段所所需要的的氧气都都是在净净化之后后全部先先通入焚焚硫工段段。则氧氧气的通通入量为为2744.088Kmool。氮气的物物质的量量一直为为12889.22Kmool。进入转化化器的三三氧化硫硫的物质质的量为为1400.766 Kmmol。（注：以以上数据据都是以以一小时时为基准准）4.3.2 计计算过程程依据在本设计计中涉及及到了换换热设备备，其遵遵循平衡衡方程式式 (44-2)式中： Q1进入入设备的的
30、物质所所带来的的热量，KKj； Q2反应应过程的的热效应应，Kjj； Q3离开开设备的的物质所所带走的的热量，KKj； Q4加热热或冷却却设备时时所消耗耗的热量量，Kjj； Q5装置置向外界界所散失失的热量量，Kjj。4.4每每个工段段的热量量衡算4.4.1焚硫工工段（1） Q1 的的计算（进进入设备备的物质质所带来来的热量量） (4-3)通常用00作为反反应的标标准。 Cp 的计算算Cp 的的计算可可以应用用热容与与温度的的关联式式来计算算，经过过计算所所得到的的物质的的Cp 见表44-3 所示：表4-33 物质质的Cpp 一览览表温度A(氧气气）B（氮气气）1406.70046.9997单
31、位为每种物质质所带入入的热量量的计算算计算时忽忽略杂质质的Q11。（2） Q2 的的计算（反反应过程程的热效效应）焚硫工段段的过程程的热效效应为在在焚硫炉炉内的热热效应。通通常以00为基准准来进行行反应过过程的热热量衡算算。在反反应过程程中难免免会有副副反应的的发生，然然而副反反应的存存在对整整个过程程的热量量衡算来来说几乎乎可以忽忽略不计计。每次次都只计计算主反反应的热热量，对对于副反反应则忽忽略。查化学工工程手册册可以得得到在225时各个个物质的的生成焓焓见表44-4所所示表4-44 物质质的生成成焓一览览表温度A（硫磺磺）B（氧气气）C（二氧氧化硫）25277.070-2966.8单位为
32、KKj/mmol。由生成焓焓的计算算式 (4-4)焚硫工段段所发生生的反应应为。则在1440时硫的的生成焓焓为在1400时二氧氧化硫的的生成热热为（3） Q3 的的计算（离离开设备备的物质质所带走走的热量量）在焚硫炉炉内硫磺磺与氧气气充分燃燃烧生成成二氧化化硫，此此时还有有氮气和和氧气的的剩余，此此反应为为放热反反应，但但焚硫炉炉内的温温度一直直保持在在1400左右。 (4-5)通常用00作为反反应的标标准。 Cp 的计算算Cp 的的计算可可以应用用热容与与温度的的关联式式来计算算，经过过计算所所得到的的物质的的Cp 见表44-5 所示：表4-55物质的的Cp 一览表表温度A(氧气气）B（二氧
33、氧化硫）C（氮气气）1406.700410.55076.9997单位为 各物质质的Q33 的计计算 其中杂杂质的QQ3 忽略略不计。(4) 的计算 (4-6) 由式44-6可可以计算算的值为为348858446.11Kj。4.4.2转化工工段的计计算转化工段段的反应应式为 (1) Q11 的计计算（进进入设备备的物质质所带来来的热量量） (4-7)通常用00作为反反应的标标准。 Cp 的计算算Cp 的的计算可可以应用用热容与与温度的的关联式式来计算算，经过过计算所所得到的的物质的的Cp 见表44-3 所示：表4-66 物质质的Cpp 一览览表温度A(氧气气）B（氮气气）C（二氧氧化硫）4306
34、.71147.35567.3556单位为每种物质质所带入入的热量量的计算算计算时忽忽略杂质质的Q11。 (2) Q22 的计计算（反反应过程程的热效效应）转化工段段的过程程的热效效应为在在转化塔塔内的热热效应。通通常以00为基准准来进行行反应过过程的热热量衡算算。在反反应过程程中难免免会有副副反应的的发生，然然而副反反应的存存在对整整个过程程的热量量衡算来来说几乎乎可以忽忽略不计计。每次次都只计计算主反反应的热热量，对对于副反反应则忽忽略。查化学工工程手册册可以得得到在225时各个个物质的的生成焓焓见表44-7所所示表4-88 物质质的生成成焓一览览表温度A（二氧氧化硫）B（氧气气）C（三氧氧
35、化硫）25-2966.80-3955.7单位为KKj/mmol。由生成焓焓的计算算式 (4-8)则在4330时二氧氧化硫的的生成焓焓为在4300时二氧氧化硫的的生成热热为(3) Q3 的计算算（离开开设备的的物质所所带走的的热量）在焚硫炉炉内二氧氧化硫催催化氧化化为三氧氧化硫，此此时还有有氮气和和氧气的的剩余，此此反应为为放热反反应，但但焚硫炉炉内的温温度一直直保持在在4300左右。 (4-9)通常用00作为反反应的标标准。 Cp 的计算算Cp 的的计算可可以应用用热容与与温度的的关联式式来计算算，经过过计算所所得到的的物质的的Cp 见表44-5 所示：温度A(氧气气）B（二氧氧化硫）C（氮气
36、气）D（三氧氧化硫）4306.71147.98897.355612.1152表4-99 物质质的Cpp 一览览表单位为 各物质质的Q33 的计计算其中杂质质的Q33 忽略略不计。 （44）的计计算 (4-10)由式4-10可可以计算算的值为为574404338.443Kjj。4.4.3 吸吸收工段段的热量量衡算吸收工段段的反应应式为 (1)Q1 的计算算（进入入设备的的物质所所带来的的热量） (4-11)通常用00作为反反应的标标准。 Cp 的计算算Cp 的的计算可可以应用用热容与与温度的的关联式式来计算算，经过过计算所所得到的的物质的的Cp 见表44-111 所示示：表4-111 物物质的C
37、Cp 一一览表温度A(氧气气）B（二氧氧化硫）C（氮气气）D（三氧氧化硫）1506.711310.55857.000411.8874 单位为为每种物质质所带入入的热量量的计算算计算时忽忽略杂质质的Q11。 (2)Q2的计算算（反应应过程的的热效应应） （4-12）由式4-12可可得吸收收工段的的热效应应为(3) Q 33的计算算（离开开设备的的物质所所带走的的热量）在吸收塔塔内三氧氧化硫被被硫酸吸吸收生成成硫酸产产品，此此时还有有氮气和和氧气的的剩余，此此反应为为放热反反应，但但焚硫炉炉内的温温度一直直保持在在1500左右。 (4-13)通常用00作为反反应的标标准。 Cp 的计算算Cp 的的
38、计算可可以应用用热容与与温度的的关联式式来计算算，经过过计算所所得到的的物质的的Cp 见表44-122 所示示：表4-112物质质的Cpp 一览览表温度A(氧气气）B（二氧氧化硫）C（氮气气）D（三氧氧化硫）1506.711310.55857.000411.8874 单位为为 各物质质的Q33 的计计算其中杂质质的Q33 忽略略不计。 （44）的计计算 (4-10)由式4-10可可以计算算的值为为115590009.99Kj第五章 主要设设备的设设计与选选型在以硫磺磺为原料料生产硫硫酸的装置中中,焚硫硫和转化化是最为为重要的的关键流流程。虽虽然现有有的生产产技术和和运行装装置都相相对比较较先进
39、,然而当当在实际际的工业业化生产产中更加加需要进进一步的的技术革革新，同同时更加加应该与与时俱进进，时刻刻遵循“环境保保护”和“节能减减排”这两大大主旨。在在本次设设计中，重重点对焚焚硫转化化工段中中的主要要设备进进行详细细阐述，这这样可以以更加直直接、方方便的指指导硫酸酸的实际际生产。5.1熔熔硫工段段（包括括原料准准备工段段）空气净化化工段的的主要设设备有空空气鼓风风机，熔熔硫工段段的主要要配备有输输送机、熔熔硫槽、过过滤助虑虑槽、液液体硫磺磺过滤器器、液硫硫贮槽、精精硫槽、硫硫磺泵等等，主题题管道采采用夹套套管。以以下对主主要的设设备进行行简述。5.1.1空气鼓鼓风机空气鼓风风机是以以硫
40、磺生生产硫酸酸的比较较关键的的设备之之一，其其运行是是否良好好直接关关系到此此工艺的的稳定性性和连续续性，也也是开车车阶段最最为重要要的控制制部位。评评价一台台鼓风机机的性能能是否良良好，除除了要看看它是否否满足工工艺条件件，还要要综合其其是否能能长期运运行和有有良好的的操作弹弹性，另另外还需需考虑其其成本低低、噪声声小等因因素。大大型鼓风风机主要要有离心心式和轴轴流式两两种类型型。由于轴流流式鼓风风机的结结构相对对复杂，造造价、安安装成本本较高，因因而在国国外生产产硫酸的的装置中中一般采采用离心心式空气气鼓风机机。空气气鼓风机机的驱动动方式有有电驱动动和蒸汽汽驱动两两种方式式。蒸汽汽驱动使使
41、用的设设备是背背压式蒸蒸汽透平平直接驱驱动鼓风风机，蒸蒸汽是用用设备在在运行时时附带产产生的中中压过热热蒸汽。优优点是直直接利用用了一部部分生产产装置所所产生的的蒸汽，使使得另一一部分的的蒸汽送送入发电电系统进进行发电电，这样样减少发发电机组组的负荷荷和整个个硫酸生生产装置置的用电电负荷。虽虽然蒸汽汽驱动方方式的装装置成本本比电驱驱动方式式的成本本高，但但是综合合总的投投资效益益，这种种方式的的选择是是合理的的。5.1.2液体硫硫磺泵在熔硫工工段的设设备中，液液体硫磺磺的输送送拟选用用屏蔽泵泵。熔融融态的硫硫磺输送送时温度度在1440左右，为为了不产产生主轴轴密封渗渗油现象象，采用用屏蔽泵泵型
42、式。5.1.3液体硫硫磺过滤滤器本次设计计使用卧式式叶片液液体硫磺磺过滤器器。熔融融态的硫硫磺中掺掺杂硅藻藻土一起起进入卧卧式叶片片过滤器器，在叶叶片过滤滤网表面面上形成成硅藻土土滤饼层层，达到到标准的的液体硫硫磺在叶叶片框架架内流动动，最后后一起输出出。每次次在一定定时间清清理硅藻藻土滤饼饼层时，在顶盖配备的自动液压将顶盖打开，叶片框架直接能移出设备的外面，当在处理滤饼的时候，清理完毕后，自动放进设备和顶盖关闭。该设备具有结构紧凑，过滤效果好的优点。5.2焚焚硫转化化工段焚硫转化化工段的的主要设设备有焚焚硫炉、热热力设备备主要包包括过滤滤器、废废热锅炉炉、省煤煤器等、转转化塔、热热热换热器器
43、、冷热热换热器器。主题题管道是是用来输输送气体体，大部部分管道道是钢板板现场卷卷制或是是直接购购买的螺螺旋管。本次设计的焚硫炉内部要配备耐火砖，换热器、热力设备、转化器和管道都需要保温。5.2.1焚硫炉炉 硫磺和和空气燃燃烧的反反应速率率较快，焚焚硫炉的的结构相相对比较较简单，本设计使用卧式焚硫炉。用的最多的是喷雾焚硫炉。焚硫炉的构造为最外层设置钢壳，里面配备有二层隔热砖，二层耐火砖。炉内的硫磺喷枪使用高压喷嘴型式，增设空气导流装置用以加强雾化效果。进口干燥空气和雾化后液体硫磺同方向进入焚硫炉炉内，炉子中部设有二次空气以便燃烧更加充分。炉体上部设有遮雨棚，防止热量的散失，支座为鞍式支座，设有固定支座和活动支座。图5-11 焚硫硫炉的结结构示意意图焚硫炉的的燃烧能能力的弹弹性较大大，一般般控制在在12.5 之间间。在实实际生产产过程中中，由经经验可得得，容积积为1mm3的焚硫硫炉，大大概能够够每天能能够燃烧烧1t左右右的硫磺磺，可以以用来生生产3tt的硫酸酸。燃烧烧能力较较高的焚焚硫炉一一天可以以燃烧22t的硫硫磺。但但一般的的规律显显示，大大型炉能能力偏大大，小型型炉的能能力偏小小。主要要原因是是炉体内内气速和和雾化情情况不同同造成的的。5.2.2转化化塔转化塔是是保证二二氧化硫硫催化氧氧化为三三氧化硫硫的核心心设备。转转