年产10万吨硫酸工艺设计1.设计主要内容：硫酸的概况，包括性质、用途和发展过程；硫酸生产方法的介绍：制定造气，氧化，吸收等工艺流程：对造气，氧化，吸收等工段进行热量衡算和物料衡算：设备选型及计算：三废处理等。2.设计工艺流程确定：本设计采用接触法，以硫磺为原料制取硫酸，主要分为三个工段：(1)炉气制取工段本工段是将硫与氧气通入焚硫炉内制成炉气S02,共处理硫磺的质量为4162.82kgh,焚硫炉内温度维持在150℃左右。(2)炉气转化工段本工段是在转化炉内将二氧化硫转化为三氧化硫，采用S101催化剂。采用两次转化流程共四段，第一次转化为前三段，转化后的气体进入第一吸收塔，进入第一段转化的气体温度为165℃，进入第二次转化即第四段的温度为210℃。第一次转化率可达93%，二转转化率达96%。(3)三氧化硫吸收工段本工段是采用98.3%浓硫酸作吸收剂来吸收S03,使S03溶于硫酸溶液，并与其中的水生成硫酸。采用两次吸收流程，第一吸收塔接受来自一次转化的气体，第二吸收塔接受来自二次转化的气体，最后得到的成品酸浓度可达98%。3.设计影响因素选择：(1)二氧化硫转化反应温度：确定二氧化硫转化反应温度的原则应是，在催化剂活性温度范围内，使反应尽可能沿着最适宜温度曲线进行。本设计进一段转化塔时温度为425℃。(2)二氧化硫初始浓度：二氧化硫初始浓度对反应速率及生产每吨硫酸所需的原料气量有明显的影响。用空气焙烧含硫原料时，二氧化硫和氧量是相互抑制的，SO2浓度高，则氧含量低，反应速率将下降，达到同样转化率所需的催化剂用量也增加。本设计选用二氧化硫初始浓度为10%。(3)吸收液浓度：选用液面上水蒸气分压和三氧化硫蒸气压都小的硫酸，能使三氧化硫吸收完全并在吸收过程中不形成酸雾。从不同温度及各种酸浓度下$O3的蒸气压和水蒸气压数据可知，浓度为98.3%的硫酸是常压下H2O~H2S04体系中的最高恒沸液，水和03的蒸气压最低。只有98.3%的硫酸对S03具有最高的吸收率。因此本设计选择98.3%的硫酸做吸收液。(4)进入吸收系统的转化气温度：进入吸收系统的转化气温度是操作中重要的控制参数。在一般的吸收操作中，气体温度较低有利于吸收。但是三氧化硫吸收过程与一般的吸收过程不同，气体温度不能太低，特别是转化气中水含量较高时，提高吸收塔的进气温度，能有效地避免酸雾的生成。本设计转化气体进入吸收系统的温度为165℃。4.本设计的物料衡算：(1)炉气制取工段所需硫磺的质量为4162.82kg/h,通入空气量为6472.81kgh。(2)炉气转化工段以一小时为基准：第一段转化时：S02的含量为45.55kmol:S03的含量为84.59kmol:O2的含量为68.33kmol:N2的含量为1062.62kmol。第二段转化时：S02的含量为19.52kmol;S03的含量为110.62kmol;O2的含量为55.31kmol;N2的含量为1062.62kmol。第三段转化时：S02的含量为9.11kmol:S03的含量为121.03kmol:02的含量为50.10kmol:N2的含量为1062.62kmol。第四段转化时：S02的含量为5.21kmol:S03的含量为12.37kmol:O2的含量为48.15kmol:N2的含量为1062.62kmol。(3)三氧化硫吸收工段以一小时为基准：第一吸收塔所产生硫酸的质量为30991.52kg,所需水的质量为5692.32kg。此阶段吸收所需要的浓度为98.3%的硫酸的质量为284616.0kg。第二吸收塔所产生硫酸的质量为1212.26kg,所需水的质量为222.66kg。此阶段吸收所需要的浓度为98.3%的硫酸的质量为11133kg。5.本设计的热量衡算：炉气制取工段的热量衡算：(1)物质进入设备时带来的热量Q1=3854966.87kJ(2)反应过程吸收或产生的热量Q2=1469412.01kJ(3)物质离开设备时带走的热量Q3=4264004.00kJ(4)Q4+Q5的值为1060374.88kJ。炉气转化工段的热量衡算：(1)物质进入设备时带来的热量Q1=7850342.55kJ(2)反应过程吸收或产生的热量Q2=4716273.6k(3)物质离开设备时带走的热量Q3-6856280.57kJ(4)Q4+Qs的值为5710335.58kJ。三氧化硫吸收工段的热量衡算：(1)物质进入设备时带来的热量Q1=4662288.60kJ(2)反应过程吸收或产生的热量Q2=55555.87kJ(3)物质离开设备时带走的热量Q3=3460822.91kJ(4)Q4+Q5=1257021.56kJ6.本设计主要设备选型：经核算本设计需要焚硫炉一台，材料为316L,焚烧能力为20-200t/h,外径3500mm,总高6000mm:转化器一台，外径11000mm,总高14600mm,材料为GFRP:换热器四台，型号为FB-600-1.6-127-6/25-4,外壳直径600mm,管子尺寸中25×2.5，公称压强1.6MP,管长6m,换热面积126.23m2,管数为268根，单壳程，四管程，管中心距为32m,管子排列方式为三角形：吸收塔两台，材料为碳钢，塔底吸收液浓度X1为0.222，选DN80mm陶瓷鲍尔环，其填料因子=146m,比表面积a,=75m2m3,液泛气速为8.58m/s,操作气速5.149ms,取塔径为1.5m,填料层高度为2.16m,取25%富余量，则完成设计任务需DN80mm陶瓷鲍尔环的填料层高度为2.7m,全塔填料层压降7946.10Pa。