应用化工技术毕业论文-200kta硫磺制酸转化工段工艺设计.doc

PAGE PAGE 1 毕业设计 课题：200kt/a硫磺制酸转化工段工艺设计 专 业 应用化工技术 学 生 姓 名 孙 成 兵 班 级 0501应用化工 学 号 2 9 指 导 教 师 夏 德 阳 专业系 主 任 沈 发 治 完 成 日 期 2008年4月1日 目录第一章 绪论1 1.1.硫酸的性质与用途1 1.2.硫酸的工业发展史2 1.3.硫酸的工业概况及其发展趋势3 1.3.1.国外硫酸工业概况及其发展趋势3 1.3.2.中国硫酸工业概况及其发展趋势4第二章 厂址的选择7第三章 原料的选择9 3.1.原料的选择9 3.2.硫磺制酸的优点9 3.3.硫磺的来源10第四章 转化工段工艺设计12 4.1.基本原理12 4.1.1.二氧化硫氧化热力学12 4.1.2.二氧化硫氧化动力学12 4.2.工艺流程144.2.1.工艺流程的确定144.2.1.1.二转二吸与一转一吸144.2.1.2.3+1与3+2转化工艺的主要区别154.2.1.3.工艺流程的确定174.2.2.工艺条件184.2.2.1.转化器一段入口条件中二氧化硫含量184.3.工艺设备204.3.1.转化工段的主要工艺设备204.3.2.自动控制方案224.4工艺计算234.4.1.物料衡算244.4.2.能量衡算26 第五章 环境保护与安全生产335.1.环境保护335.2.安全生产33 第六章 总结34 致谢36 参考文献38 第一章 绪论 1.1 硫酸的性质和用途[1,2] 硫酸(H2SO4)相对分子质量98.078，是指SO3与H2O的摩尔比等于1的化和物，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的硫酸溶液，SO3与H2O的摩尔比≥1的物质，亦为无色油状液体，因其暴露于空气中，逸出的SO 硫酸或发烟硫酸的浓度均可用H2SO4质量分数表示。但发烟硫酸的浓度常用其中所含游离SO3（即除H2SO4也外的SO3）或全部的SO3质量分数表示。不同表达方式的硫酸浓度可用也下公式相互换算： CHSO=1.225CSO (t)=100+0.225CSO (f) CHSO——H2SO4的质量分数，%； CSO (t)——SO3的质量分数，%； CSO (f)——游离SO3质量分数，%。 表1.1 硫酸的组成 名 称 SO3/H2O摩尔比 H2SO4质量分率 H2SO4质量分数/% 游 离 中 和 92%硫酸 0.680 92.00 — 75.10 98%硫酸 0.903 98.00 — 80.00 100%硫酸 1 100.63 — 81.63 20%发烟酸 1.30 104.50 20 85.30 65%发烟酸 3.29 114.62 65 93.57 几种典型浓度硫酸的组成如上表1.1所示。 硫酸是强酸之一，具有酸的通性。但浓酸有其特殊的性质。物理性质方面，有相对密度大，沸点高，液面上水蒸汽的平衡分压极低等特性；化学方面，有氧化，脱水和磺化的特性，有关物理，化学性质及有关数据可查阅文献。 硫酸的用途非常广泛，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，都起非常重要作用。硫酸在大宗生产的化学品中产量居于前列，最重要的是化工原料之一。 硫酸最主要用途是生产化学肥料，用于生产磷铵，重过磷酸钙，硫铵等。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，杀鼠剂的生产中亦需要硫酸。 在石油工业中，石油精练需使用大量硫酸作为洗涤剂，以除去石油产品中不饱和烃和硫化物等杂质。 在冶金工业中，钢材加工及成品的酸洗要用硫酸；电解法精练铜，锌，镉，镍时，电解液需使用硫酸；某些贵金属的精练亦需用硫酸液去夹杂的其它金属。 在火炸药及国防工业中，浓硫酸用于制取硝化甘油，硝化纤维，三硝基甲苯等炸药。原子能工业中用于浓缩铀。运载火箭所用燃料亦离不了硫酸。 1.2 硫酸的工业发展简史[1,2] 8世纪左右，阿拉伯人干馏绿矾（FeSO4·7H2O）得到一种腐蚀性液体，该液体即为硫酸。15