工业化学-第二章硫酸工业20140316-王庆锋.ppt

第 章 2 二氧化硫的氧化和三氧化硫的吸收 2.4 硫酸工业 2、 原料气中二氧化硫浓度的确定 2）原料气中SO2起始浓度高，则生产每吨硫酸所需原料气量减少。意味着：如采用同样设备，则系统阻力较小，动力消耗较低；如对相同生产能力的装置，则所需设备、管道和鼓风机等的尺寸都较小，投资较低，折旧费低，见图2-17中的曲线1。 2.4.3 二氧化硫催化氧化的工艺条件 SO2起始浓度对 生产成本的影响 2-17 第 章 2 二氧化硫的氧化和三氧化硫的吸收 2.4 硫酸工业 2、 原料气中二氧化硫浓度的确定 3）综合上述两方面的因素，可得原料气中SO2起始浓度与生产总费用的关系，如图2-17中的曲线3所示。 根据硫酸生产总费用最低的优化原则，可从曲线3中得出最适宜的SO2起始浓度。对硫铁矿生产的炉气而言，进入转化器的最适宜SO2起始浓度范围在7~7.5%之间。 2.4.3 二氧化硫催化氧化的工艺条件 SO2起始浓度对 生产成本的影响 2-17 第 章 2 二氧化硫的氧化和三氧化硫的吸收 2.4 硫酸工业 3、 SO2最终转化率的确定 1）提高SO2的最终转化率，一方面，可提高硫的利用率，从而降低原料消耗，降低尾气处理的负荷；另一方面，将导致催化剂用量增加，转化器尺寸加大，从而增加生产成本。综合这两种因素，从生产的经济效益上看，必有一最适宜的SO2的最终转化率。 2）一般流程，SO2的最终转化率在97.5~98%之间。新型的“两转两吸”流程，可将SO2的最终转化率提高至高于99%而仍有较好的经济效益。 2.4.3 二氧化硫催化氧化的工艺条件 第 章 2 二氧化硫的氧化和三氧化硫的吸收 2.4 硫酸工业 4、操作压力的确定 1）二氧化硫氧化反应是体积缩小的反应。操作压力增加有三个方面的影响： 第一，可提高SO2的平衡转化率，从而也提高SO2的最终转化率，同时使尾气含SO2量降至极低，这种尾气可不必处理而直接排放； 第二，加压可减小设备尺寸，并提高SO2吸收速度； 2.4.3 二氧化硫催化氧化的工艺条件 第 章 2 二氧化硫的氧化和三氧化硫的吸收 2.4 硫酸工业 1、二氧化硫转化器设计中要解决的基本问题 要使二氧化硫转化器中二氧化硫氧化反应温度既在催化剂活性温度范围之内，又要随着二氧化硫转化率的变化相应地改变催化剂床层中各处的温度，使其尽可能地接近最适宜温度。 解决这个基本问题的目的是：在提高反应速度的同时，尽量降低催化剂的用量，减少设备投资，以降低生产成本。 2.4.4 二氧化硫转化器 第 章 2 二氧化硫的氧化和三氧化硫的吸收 2.4 硫酸工业 1、二氧化硫转化器设计中要解决的基本问题 解决这个基本问题的关键是：采用适当的换热方式，将二氧化硫氧化反应在催化剂床层中产生的热量取出，以控制催化剂床层中各处的温度，使其尽可能地接近最适宜温度。 目前，二氧化硫催化氧化用的工业规模的转化器，绝大多数采用固定床反应器。 按换热方式的不同，转化器主要分为两类： 多段间接换热式转化器和多段冷激式转化器。 2.4.4 二氧化硫转化器 SO2的氧化和SO3的吸收 2.4 2、多段间接换热式转化器 1）结构要点（图2-18） ——催化剂床层分成几段； ——反应过程与换热过程分开； ——在各催化剂床层中进行绝热反 应； ——在各床层间通过设置在反应器内或器外的换热器进行间接换热； ——用原料气与反应气体进行换热，既降低了反应气体的温度，同时又加热了进入转化器的原料气。 2.4.4 二氧化硫转化器 四段间接换热式转换器 2-18 SO2的氧化和SO3的吸收 2.4 2、多段间接换热式转化器 2）多段间接换热式转化器尺寸实例 120吨/天四段式间接换热式转化器： 直径：上部4.2m； 下部5.1m; 高度：16.6m 催化剂装量：31m3 （7m3 + 8m3 + 7m3 + 9m3） 2.4.4 二氧化硫转化器 四段间接换热式转换器 2-18 SO2的氧化和SO3的吸收 2.4 2、多段间接换热式转化器 3）结构说明 主体：钢板焊制而成；内衬耐火砖；外有保温层。 催化剂床层：篦子板，鹅卵石，催化剂颗粒。 内置换热器：管壳式，壳程设