进口炉气组成为SO27%-11%、O26.7%-9.6%。
②压强 SO2氧化是体积缩小的可逆反应，增大压强有利于SO2
的转化，但压强对平衡转化率的影响不大，而且在常压下，转化率已达96%-98%，目前硫酸的生产基本上都是常压生产。
③温度 温度是影响放热可逆反应最重要因素。对于可逆放热的化学反应，如降低温度平衡向放热反应的方向移动。但是，温度太低则反应速率又太慢，因此，生产中必须选择最适宜的操作温度。不同催化剂最适宜温度温度范围是不同的。催化剂活性的上下限，便是它的最适宜温度范围，钒催化剂最适宜温度范围430-600℃之间。最适宜温度可用下述公式求得:
Tm= TeERTe1?ln2E2?E1E1 Tm-最适宜温度，（K）;Te-反应平衡时的温度（,K）;R-气体常数;E2、E1-正逆反应的活化能，kJ/mol
④最终转化率 最终转化率是接触法生产硫酸的重要指标之一。提高最终转化率可以提高原料的利用率，使放空尾气中的二氧化硫含量减少，降低生产成本，减少环境污染。我国目前普遍采用的中间换热、一次转化流程，最终转化率一般在97%左右。对于两转两吸工艺，一般要求最终转化率高于99%。 2.5.3 SO2催化氧化工艺流程
SO2催化氧化工艺流程主要是采用两转两吸转化流程，净化后的炉气，经鼓风机送到转化系统的换热器3、换热器1，将炉气预热到430℃左右进入转化器第一段催化剂层Ⅰ进行转化，转化后的气体在换热器冷却后，进入第二段催化剂层Ⅱ进行转化，转化后的气体在换热器2冷却后，进入第三段催化剂层Ⅲ转化，此时转化率可达到90%。然后在换热器3内与冷的SO2炉气换热后被冷却到160-180℃去第一吸收塔将生成的SO3吸收。吸收后的气体经除沫器，再回到转化器，经换热器4、换热器2加热到420℃左右进入第四段催化剂层Ⅳ进行第二次转化，转化后的气体，在换热器4换热后冷却到80-90℃去第二吸收塔。这样，总转化率可达到98.5%-99.5%。 2.6 三氧化硫的吸收 2.6.1 SO3吸收工艺条件
①吸收酸的浓度 98.3%的硫酸是最理想的吸收剂，因为98.3%的硫酸液面上不含水汽，不含或少含SO3，只要转化气本身干燥，不会有酸雾生成，因此一般采用此酸作为吸收剂。浓度低于98.3%的硫酸，酸液面上水蒸汽分压较大，而且浓度越低，温度越高，水蒸气分压越大，气相中的部分SO3分子与扩散到气相主体中的水分子形成硫酸蒸
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气，冷凝后形成的酸雾很难吸收，随尾气排入大气，导致SO3的吸收率降低。
②酸喷淋的密度 喷淋酸量过少，由于吸收放热，会造成酸温增加过高，恶化操作。喷淋酸量过大，使气体通过塔的阻力增大，增大动力消耗。所以，适当的酸喷淋密度使SO3吸收过程中气液接触良好，对吸收有利，一般控制在12-15m3/m2.h.
③吸收酸的温度和进气温度 进气温度较低，气体的溶解度越大，越有利于吸收，但对SO3吸收来说，一般进气温度不低于120℃，因为温度高一些可以避免酸雾产生。 2.6.2 SO3的吸收流程
从转化器来的SO3从塔底进入填料式吸收塔，98.3%浓硫酸从塔顶喷淋，两者呈逆流接触。吸收后的硫酸温度上升到60-70℃，浓度比进塔浓度提高了0.3%-0.5%，经排管冷却器冷却再进入酸槽，在酸槽用来自干燥塔的93%H2SO4混合，调节其浓度，不足水分用新鲜水补充。稀释和冷却后的酸除小部分作为产品外，其余返回吸收塔做SO3的循环酸。
经过原焙工序后的硫铁矿进入沸腾炉等再依次进行焙烧工序、净 化工序、转化工序等制取终产品，主要流程如图2.2所示：
图2.2硫酸生产主要工艺流程图
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2.6.3 产品质量及硫酸质量标准
不同硫酸产品应符合下列要求
指标名称
酸（H2SO4）含量%≥
游离SO3含量%≥
灰分含量%≤ 铁（Fe）含%≤ 砷（As）含%≤ 铅（Pb）含%≤ 汞（Hg）含%≤ 氮氧化物（以N计）含量%≤ SO2含量%≤ 氯（Cl）含%≤ 透明度mm≥
表2.1 H2SO4国家标准 GB534—89 特种 浓硫酸 发烟硫酸
硫酸
优等品 一等品 合格品 优等品 一等品 92.5 或98.0 ___ 0.02 0.10 8×10-5 0.001 0.0005 0.0001 0.001 0.001 160
92.5 或98.0 ___ 0.03 0.010 0.0001 0.01 ___ ___ ___ ___ 50
92.5 或98.0 ___ 0.03 0.010 0.005 ___ ___ ___ ___ ___ 50
___ ___ 0.10 ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___
___ 20.0 0.03 0.010 0.0001 0.01 ___ ___ ___ ___ ___
___ 20.0 0.03 0.010 0.0001 ____ ____ ____ ____ ____ ____
合格品 ___ 20.0 0.03 0.030 ___ ___ ___ ___ ____ ____ ____
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第三章 物料衡算与热量衡算
3.1 物料衡算
设计规模：年产99.95%的硫酸18万吨. 除去因停机检修等一些时间后，一年工作日以300天计，即年作业时间7200小时. 日产量：180000/300=600吨/天
或180000/（300×24）=25吨/小时=25000kg/h
本设计硫酸生产以硫铁矿为原料，制取二氧化硫气体，然后通过催化剂氧化成三氧化硫经吸收而生产硫酸。
1化学方程式为：SO2 + O2 = SO3
2设计采用先进的两转两吸工艺，该工艺的优点是最终转化高，提高了硫利用率，减少了污染。该工艺条件见表3.1。
SO2 O2 N2
进一转气体成
份 9.0% 8.1% 82.9 %
表3.1 两转两吸工艺条件 进二转气体
段 数 一 段
成 份 0.82 % 62 转化率% 5.15% 430 进口温℃ 94.08 %
二 段 80
480
三段 92 440
四段 99.2 420
我国目前使用较多的有―III I—IV II‖和―III II—IV I‖两种流程，各有优点，近年来以采用―III I—IV II‖流程为多。本设计拟采用4台换热器，一次转化采用III，II号换热器（即用触媒三，二层反应热），二次转化采用IV，I号换热器（即用触媒四，一层反应热），为优化配臵，转化器床层从上向下为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ布臵，同时Ⅰ、Ⅲ段催化剂床层从中心圆筒进气，可使气流分布均匀，而Ⅱ、Ⅳ段催化剂床层则侧向进气，通过改进内部结构，可改善气流分布。流程图如图：
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