年產(chǎn)七萬噸硫酸車間干吸工段畢業(yè)設(shè)計

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　硫酸廣泛應(yīng)用于化肥工業(yè)、石油工業(yè)、鋼鐵工業(yè)、有色冶金工業(yè)等。其中硫酸的最大消費(fèi)者是化肥工業(yè)。在工業(yè)生產(chǎn)中，一般都采用二氧化硫催化氧化的方法制硫酸。硫酸生產(chǎn)主要分原料預(yù)處理，SO2爐氣制取和凈化，SO2轉(zhuǎn)化，SO3吸收和尾氣處理等6大工序。年產(chǎn)萬噸硫酸車間干吸工段的工藝設(shè)計主要包括工藝流程設(shè)計，工藝過程計算，主要設(shè)備工藝計

2、算及選型，部分設(shè)備的平面布置。在設(shè)計中全系統(tǒng)采用兩轉(zhuǎn)兩吸工藝。首先爐氣進(jìn)入干燥塔干燥后，干燥氣再進(jìn)入轉(zhuǎn)化工段，一次轉(zhuǎn)化后爐氣進(jìn)入第一吸收塔進(jìn)行SO3的吸收，吸收后氣體中含有少量SO2和殘余的SO3，進(jìn)入二次轉(zhuǎn)化器后回到第二吸收塔進(jìn)行吸收。設(shè)計中對主要工序進(jìn)了物料衡算，熱量衡算，并以此繪制物料平衡表和熱量平衡表。</p><p>　　關(guān)鍵詞：硫酸；工藝設(shè)計；物料衡算；熱量衡算；</p><p&g

3、t;<b>　　Abstract</b></p><p>　　Sulfuric acid is widely used in chemical fertilizer industry, petrochemical industry, iron and steel industry, non-ferrous metallurgical industries. One of the larges

4、t consumers of sulfuric acid is a chemical fertilizer industry .In industrial production, we generally used the method of catalytic oxidation of sulfur dioxide sulfuric acid. Sulfuric acid pretreatment includes six major

5、 processes .Which are the main points of raw materials, reparation of SO2 ,purification of exhaust gas, the conver</p><p>　　Keywords: sulfuric acid; process design;mass balance;heat balance</p><p&

6、gt;<b>　　目 錄</b></p><p>　　第1章 緒 論1</p><p>　　1.1 硫酸的性質(zhì)1</p><p>　　1.1.1 硫酸的物理性質(zhì)1</p><p>　　1.1.2 硫酸的化學(xué)性質(zhì)1</p><p>　　1.2 硫酸的生產(chǎn)方法3</p>

7、<p>　　1.2.1 硝化法制造硫酸4</p><p>　　1.2.2 接觸法制造硫酸5</p><p>　　1.3 硫酸生產(chǎn)全工段工藝簡介5</p><p>　　1.3.1 SO2氣體的制取與凈化5</p><p>　　1.3.2 SO2氣體的轉(zhuǎn)化和吸收6</p><p>　　1.3.3 尾

8、氣的處理7</p><p>　　1.4 硫酸工業(yè)的重要性及其發(fā)展8</p><p>　　1.4.1 硫酸在國民經(jīng)濟(jì)中的重要性8</p><p>　　1.4.2 硫酸工業(yè)的發(fā)展10</p><p>　　1.5 本次設(shè)計主要研究內(nèi)容11</p><p>　　第2章 生產(chǎn)工藝12</p><

9、p>　　2.1 兩次吸收法生產(chǎn)硫酸流程圖12</p><p>　　2.2 干燥、一吸及二吸系統(tǒng)流程說明12</p><p>　　2.3 工藝計算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)13</p><p>　　2.3.1 干燥塔基礎(chǔ)數(shù)據(jù)13</p><p>　　2.3.2 兩轉(zhuǎn)兩吸的吸收塔基礎(chǔ)數(shù)據(jù)14</p><p>　　第3章 工

10、藝計算15</p><p>　　3.1 原始數(shù)據(jù)15</p><p>　　3.1.1 產(chǎn)量15</p><p>　　3.1.2 爐氣成分15</p><p>　　3.1.3 爐氣水分含量15</p><p>　　3.1.4 進(jìn)酸濃度15</p><p>　　3.1.5 轉(zhuǎn)化率及吸收率

11、15</p><p>　　3.2 干燥塔及其循環(huán)槽的工藝計算15</p><p>　　3.2.1 干燥塔及循環(huán)槽的物料衡算15</p><p>　　3.2.2 干燥塔及其循環(huán)槽的熱量衡算17</p><p>　　3.3吸收塔及其循環(huán)槽的物料衡算21</p><p>　　3.3.1中間吸收塔物料衡算21<

12、;/p><p>　　3.3.2 最終吸收塔物料衡算22</p><p>　　3.3.3 吸收循環(huán)槽物料衡算24</p><p>　　3.4吸收塔及其循環(huán)槽的熱量衡算24</p><p>　　3.4.1中間吸收塔熱量衡算24</p><p>　　3.4.2 最終吸收塔熱量衡算26</p><p&

13、gt;　　3.4.3 吸收循環(huán)槽熱量衡算27</p><p>　　第4章 主要設(shè)備的工藝計算30</p><p>　　4.1冷卻器計算30</p><p>　　4.1.1干燥塔冷卻器的計算30</p><p>　　4.1.2中間吸收塔冷卻器的計算33</p><p>　　4.1.3最終吸收塔冷卻器的計算34

14、</p><p>　　4.2填料塔的工藝計算36</p><p>　　4.2.1干燥塔的工藝計算36</p><p>　　4.2.2中間吸收塔的工藝計算39</p><p>　　4.2.3最終吸收塔的工藝計算41</p><p>　　第5章 主要設(shè)備設(shè)計結(jié)果匯總45</p><p>

15、　　第6章 環(huán)境保護(hù)與治理建議47</p><p><b>　　設(shè)計小結(jié)48</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)49</b></p><p><b>　　致 謝50</b></p><p><b>　　附 錄51</b>

16、;</p><p><b>　　第1章 緒 論</b></p><p><b>　　1.1 硫酸的性質(zhì)</b></p><p>　　硫酸是基礎(chǔ)化學(xué)工業(yè)中重要的產(chǎn)品之一。硫酸主要用于生產(chǎn)化學(xué)肥料、有色金屬的冶煉、合成纖維、涂料、致冷劑、洗滌劑、飼料添加劑和石油的精煉，以及鋼鐵、醫(yī)藥和化學(xué)工業(yè)。</p>&l

17、t;p>　　1.1.1 硫酸的物理性質(zhì)</p><p>　　硫酸，分子式為H2SO4，相對分子質(zhì)量98.08。純硫酸是一種無色無味油狀液體，工業(yè)品因含雜質(zhì)而呈黃、棕等色。常用的濃硫酸中H2SO4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98.3%，其密度(液態(tài))1.831g/cm3。物質(zhì)的量濃度為18.4mol·L-1。凝固點10.36。沸點(330±0.5)℃。98.3％的硫酸水溶液為恒沸混合物，沸點339℃。硫酸

18、是一種高沸點難揮發(fā)的強(qiáng)酸，易溶于水，能以任意比與水混溶。濃硫酸溶解時放出大量的熱，因此濃硫酸稀釋時應(yīng)該“酸入水，沿器壁，慢慢倒，不斷攪”。若將濃硫酸中繼續(xù)通入三氧化硫,則會產(chǎn)生“發(fā)煙”現(xiàn)象,這樣含有SO3的硫酸稱為“發(fā)煙硫酸”。100%的硫酸熔沸點為熔點10℃，沸點290℃。但是100%的硫酸并不是最穩(wěn)定的，沸騰時會分解一部分，變?yōu)?8.3%的濃硫酸，成為338℃（硫酸水溶液的）恒沸物。加熱濃縮硫酸也只能最高達(dá)到98.3%的濃度。98.

19、3%硫酸的熔沸為熔點10℃，沸點338℃。</p><p>　　1.1.2 硫酸的化學(xué)性質(zhì)</p><p><b>　　1.脫水性</b></p><p>　　脫水指濃硫酸脫去非游離態(tài)水分子或脫去有機(jī)物中氫氧元素的過程。 就硫酸而言，濃硫酸有脫水性且脫水性很強(qiáng)。 </p><p>　　(1)可被脫水的物質(zhì) </p&

20、gt;<p>　　物質(zhì)被濃硫酸脫水的過程是化學(xué)變化的過程，反應(yīng)時，濃硫酸按水分子中氫氧原子數(shù)的比(2:1)奪取被脫水物中的氫原子和氧原子或脫去非游離態(tài)的結(jié)晶水，如五水合硫酸銅(CuSO4·5H2O)。 </p><p><b>　　(2)炭化 </b></p><p>　　可被濃硫酸脫水的物質(zhì)一般為含氫、氧元素的有機(jī)物，其中蔗糖、木屑、紙屑和棉

21、花等物質(zhì)中的有機(jī)物，被脫水后生成 了黑色的炭。</p><p>　　黑面包反應(yīng)：在200mL燒杯中放入20g蔗糖，加入幾滴水，水加適量，攪拌均勻。然后再加入15mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的濃硫酸，迅速攪拌。觀察實驗現(xiàn)象?？梢钥吹秸崽侵饾u變黑，體積膨脹，形成疏松多孔的海綿狀的炭，還會聞到刺激性氣味氣體。</p><p>　　濃硫酸 如C12H22O11=濃硫酸=12C + 11H2O </

22、p><p>　　2．難揮發(fā)性（高沸點）</p><p>　　制氯化氫、硝酸等（原理：高沸點酸制低沸點酸）如，用固體氯化鈉與濃硫酸反應(yīng)制取氯化氫氣體。</p><p>　　NaCl(固)+H?SO?(濃)═NaHSO4+HCl↑(常溫)</p><p>　　2NaCl(固)+H?SO?(濃)═加熱═Na2SO4+2HCl↑(加熱)</p>

23、;<p>　　Na2SO3+H?SO?═Na2SO4+H2O+SO2↑</p><p>　　再如，利用濃鹽酸與濃硫酸可以制氯化氫氣體。</p><p>　　酸性：制化肥，如氮肥、磷肥等</p><p>　　2NH3+H2SO4═(NH4)2SO4</p><p>　　Ca3(PO4)2+2H2SO4═2CaSO4+Ca(H2PO

24、4)2</p><p>　　穩(wěn)定性：濃硫酸與亞硫酸鹽反應(yīng)</p><p>　　Na2SO3+H2SO4═Na2SO4+H2O+SO2↑</p><p><b>　　3．強(qiáng)氧化性</b></p><p><b>　　(1)跟金屬反應(yīng) </b></p><p>　　①常溫下濃硫酸

25、能使鐵、鋁等金屬鈍化。 </p><p>　　②加熱時，濃硫酸可以與除金、鉑之外的所有金屬反應(yīng)，生成高價金屬硫酸鹽，本身一般被還原成二氧化硫 。</p><p>　　Cu+2H2SO4(濃)=加熱=CuSO4+SO2↑+2H2O </p><p>　　2Fe+6H2SO4(濃)=加熱=Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O </p><p>

26、;　　在上述反應(yīng)中，硫酸表現(xiàn)出了強(qiáng)氧化性和酸性。 </p><p><b>　　(2)非金屬反應(yīng)</b></p><p>　　熱的濃硫酸可將碳、硫、磷等非金屬單質(zhì)氧化到其高價態(tài)的氧化物或含氧酸，本身被還原為二氧化硫。在這類反應(yīng)中，濃硫酸只表現(xiàn)出氧化性。</p><p>　　C+2H2SO4(濃)=加熱=CO2↑+2SO2↑+2H2O</p

27、><p>　　S+2H2SO4(濃)=加熱=3SO2↑+2H2O</p><p>　　2P+5H2SO4(濃)=加熱=2H3PO4+5SO2↑+2H2O</p><p>　　(3)跟其他還原性物質(zhì)反應(yīng)</p><p>　　濃硫酸具有強(qiáng)氧化性，實驗室制取硫化氫、溴化氫、碘化氫等還原性氣體不能選用濃硫酸。</p><p>　　

28、H2S+H2SO4(稀)=S↓+SO2↑+2H2O</p><p>　　2HBr+H2SO4(稀)=Br2↑+SO2↑+2H2O</p><p>　　2HI+H2SO4(稀)=I2↑ +SO2↑+2H2O</p><p><b>　　4.強(qiáng)酸性</b></p><p>　　純硫酸是無色油狀液體，10.4℃時凝固。加熱純硫

29、酸時，沸點290℃，并分解放出部分SO3直至酸的濃度降到98.3%為止，這時硫酸為恒沸溶液，沸點338℃。無水硫酸體現(xiàn)酸性是給出質(zhì)子的能力，純硫酸仍然具有很強(qiáng)的酸性，98%硫酸與純硫酸的酸性基本上沒有差別，而溶解三氧化硫的發(fā)煙硫酸就是一種超酸體系了，酸性強(qiáng)于純硫酸。</p><p>　　純硫酸是無色、粘稠，導(dǎo)電性能極高的油狀液體，并不易揮發(fā)，但是加熱沸騰前會產(chǎn)生大量的白霧狀硫酸酸霧。 純硫酸是一種非常極性的液體，

30、其介電系數(shù)大約為100。因為它分子與分子之間能夠互相質(zhì)子化對方，造成它極高的導(dǎo)電性，這是由于它發(fā)生自偶電離生成的兩種離子所致，這個過程被稱為質(zhì)子自遷移。這種反應(yīng)機(jī)理是和純磷酸以及純氫氟酸所同出一轍的。但純硫酸達(dá)成這種反應(yīng)平衡所需要的時間則比以上兩者快得多，差不多是即時性的。</p><p>　　1.2 硫酸的生產(chǎn)方法</p><p>　　生產(chǎn)硫酸最古老的方法是用綠礬（FeSO4·

31、7H2O）為原料，放在蒸餾釜中鍛燒而制得硫酸。在煅燒過程中，綠礬發(fā)生分解，放出二氧化硫和三氧化硫，其中三氧化硫與水蒸氣同時冷凝，便可得到硫酸。</p><p>　　2（FeSO4·7H2O）Fe2O3+SO2+SO3+14H2O</p><p>　　在18世紀(jì)40年代以前，這種方法為不少地方所采用。古代稱硫酸為“綠礬油”，就是由于采用了這種制造方法的緣故。二氧化硫氧化成三氧化硫是

32、制硫酸的關(guān)鍵，但是，這一反應(yīng)在通常情況下很難進(jìn)行。后來人們發(fā)現(xiàn)，借助于催化劑的作用，可以使二氧化硫氧化成三氧化硫，然后用水吸收，即制成硫酸。根據(jù)使用催化劑的不同，硫酸的工業(yè)制法可分為硝化法和接觸法[3]。</p><p>　　1.2.1 硝化法制造硫酸</p><p>　　硝化法（包括鉛室法和塔式法）是借助于氮的氧化物使二氧化硫氧化制成硫酸。其中鉛室法在1746年開始采用，反應(yīng)是在氣相中進(jìn)

33、行的。由于這個方法所需設(shè)備龐大，用鉛很多，檢修麻煩，腐蝕設(shè)備，反應(yīng)緩慢，成品且為稀硫酸，所以，這個方法后來逐漸地被淘汰。</p><p>　　在鉛室法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的塔式法，開始于本世紀(jì)初期。1907年在奧地利建成了世界上第一個塔式法制硫酸的工廠，其制造過程同樣是使氮的氧化物起氧的傳遞作用，從而氧化二氧化硫，再用水吸收三氧化硫而制成硫酸，不同的是該過程在液相中進(jìn)行，生產(chǎn)成本及產(chǎn)品質(zhì)量都大大優(yōu)于鉛室法。塔式法制出

34、的硫酸濃度可達(dá)76%左右，目前，我國仍有少數(shù)工廠用塔式法生產(chǎn)硫酸。目前我國硫酸生產(chǎn)接觸法占絕大部分，塔式法已很少，但是硝化法還具有它一定的優(yōu)點。雖然它產(chǎn)酸的濃度為76％左右，該濃度的酸適合制造過磷酸鈣，另外此種生產(chǎn)方法設(shè)備簡單，建廠快，硫的利用率比較高，可以用雜質(zhì)比較高的原料，其缺點是必須消耗硝酸。</p><p>　?。?）硝化法制造硫酸可歸納為三個重要過程：</p><p>　　① 二

35、氧化硫與氮氧化物的作用。反應(yīng)結(jié)果，二氧化硫被氧化成硫酸，高級的氮氧化物轉(zhuǎn)變?yōu)榈图壍趸铮∟O）。</p><p>　?、?一氧化氮的氧化。目的在于使其變?yōu)楦呒壍牡趸?，并再次參與二氧化硫的氧化反應(yīng)。</p><p>　?、?氮氧化物的回收。以硫酸吸收高級氮氧化物使之與尾氣分離回收。</p><p>　?。?）硝化法的優(yōu)缺點</p><p>

36、;　　硝化法制造硫酸主要有如下優(yōu)點：</p><p>　?、?投資小，建設(shè)速度快；</p><p>　?、?采酸率高，可達(dá)92%以上，電的消耗比較少。</p><p><b>　　硝化法的缺點：</b></p><p>　　① 一般只能生產(chǎn)稀硫酸；</p><p>　?、?設(shè)備腐蝕較重，維護(hù)也比較

37、困難，維護(hù)費(fèi)用也較高；</p><p>　?、?生產(chǎn)操作比較不穩(wěn)定，指標(biāo)波動大。</p><p>　　1.2.2 接觸法制造硫酸</p><p>　　接觸法是目前廣泛采用的方法，它創(chuàng)始于1831年，在本世紀(jì)初才廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)。到20年代后，由于釩觸媒的制造技術(shù)和催化效能不斷提高，已逐步取代價格昂貴和易中毒的鉑觸媒。世界上多數(shù)的硫酸廠都采用接觸法生產(chǎn)。接觸法中二氧化

38、硫在固體觸媒表面跟氧反應(yīng)，結(jié)合成三氧化硫，然后用98.3%的硫酸吸收為成品酸。這種方法優(yōu)于塔式法的是成品酸濃度高，質(zhì)量純（不含氮化物），但爐氣的凈化和精制比較復(fù)雜。目前可作為制造硫酸原料的含硫資源除硫磺外，主要有：硫鐵礦、硫精砂（尾砂）、有色金屬冶煉氣、焦?fàn)t氣、天然氣、石油氣中的硫化氫也可作為制取二氧化硫氣體的原料[6]。將二氧化硫與氧化合成為三氧化硫的反應(yīng)式是：2SO2＋O2 = 2SO3＋Q，這個反應(yīng)在常溫下沒有觸媒存在時，實際上不

39、能進(jìn)行。為了使這一反應(yīng)加快，必須提高溫度并且采用觸媒催化（也叫觸媒氧化）。這便是接觸法制造硫酸名稱的由來。</p><p>　?。?）接觸法生產(chǎn)硫酸由下列四個工序組成：</p><p>　?、?制備二氧化硫氣體；</p><p>　?、?精制二氧化硫以除去其中的雜質(zhì)；</p><p>　?、?二氧化硫氧化成三氧化硫；</p>&

40、lt;p>　?、?三氧化硫被吸收而變成硫酸[4,7]。</p><p>　?。?）接觸法的優(yōu)缺點</p><p>　　接觸法制造硫酸主要有以下優(yōu)點：</p><p>　?、?產(chǎn)品純度高，且產(chǎn)品種類多；</p><p>　?、?設(shè)備腐蝕較輕，容易維護(hù)而且維護(hù)費(fèi)用也較小，設(shè)備壽命比較長，管理也比較容易；</p><p&g

41、t;　　③ 生產(chǎn)比較平穩(wěn)，指標(biāo)波動范圍小。</p><p>　　接觸法的缺點主要有：</p><p>　　投資較大、建造速度慢、采酸率較低等。</p><p>　　1.3 硫酸生產(chǎn)全工段工藝簡介</p><p>　　1.3.1 SO2氣體的制取與凈化</p><p>　　制取SO2氣體是制取硫酸的第一步，也是制取硫酸的

42、重要一步?，F(xiàn)今制取SO2氣體的方法主要有，燃燒硫鐵礦，燃燒硫磺，還原硫酸鹽，冶煉煙氣以及各種含硫工業(yè)廢料再次利用等方法。但現(xiàn)今采用最多的還是硫鐵礦與硫磺的燃燒這兩種方式。</p><p>　　進(jìn)入凈化系統(tǒng)的爐氣含有0.5~30g/cm3的礦塵。礦塵積累起來不僅堵塞管道設(shè)備，而且其中的氧化鐵能與酸霧形成硫酸鐵，覆蓋在二氧化硫催化劑的表面，既降低催化劑的活性，有增加了床層的阻力。此外，硫鐵礦中所含的砷，硒，氟等雜質(zhì)，

43、分別以不同的形式進(jìn)入到爐氣中，其中的一部分或大部分隨爐氣帶入凈化系統(tǒng)。砷能使催化劑中毒，氟能腐蝕設(shè)備。進(jìn)入轉(zhuǎn)化器后，還能侵蝕催化劑載體，引起粉化，使催化床阻力上漲。隨同爐氣帶入凈化系統(tǒng)的還有水蒸氣和少量三氧化硫氣體，二者結(jié)合可形成酸霧。酸霧在洗滌塔中較難吸收，帶入轉(zhuǎn)化系統(tǒng)會降低二氧化硫的轉(zhuǎn)化率，腐蝕系統(tǒng)設(shè)備和管道。因此，爐氣必須進(jìn)行一部的進(jìn)化和干燥，方可進(jìn)行二氧化硫的催化氧化。爐氣的凈化可用干法或濕法進(jìn)行。目前普遍采用的是濕法凈化。&l

44、t;/p><p>　　爐氣凈化技術(shù)隨著凈化設(shè)備的進(jìn)步而提高。初始，由簡單的重力沉降室和慣性除塵室、旋風(fēng)除塵器等所組成，凈化效率低下。自1960年美國科學(xué)家F.G.科特雷爾發(fā)明了高壓靜電除塵、除霧設(shè)備后，加快了爐氣凈化技術(shù)的發(fā)展步伐[8]。高效旋風(fēng)除塵器、文式管、泡沫塔、新型填料塔、星形鉛間冷器、板式冷卻器、沖擊波洗滌器、高密度聚乙烯泵、耐稀酸合金泵等高效耐磨蝕設(shè)備的出現(xiàn)，使凈化設(shè)備的選型范圍擴(kuò)大了，壽命延長了，促進(jìn)了

45、爐氣凈化工藝方法更加合理、完善。</p><p>　　1.3.2 SO2氣體的轉(zhuǎn)化和吸收</p><p>　?。?）一次轉(zhuǎn)化一次吸收</p><p>　　為了使轉(zhuǎn)化器中的SO2催化氧化過程盡可能地遵循最佳溫度曲線進(jìn)行，隨著轉(zhuǎn)化率的提高，必需從反應(yīng)系統(tǒng)中除去多余的熱量，是溫度相應(yīng)地降低。按照換熱方式不同，轉(zhuǎn)化器可以分為多段換熱式和連續(xù)換熱式兩類。由于SO2最終轉(zhuǎn)化率很

46、高，反應(yīng)前期與后期單位時間內(nèi)單位體積催化床的反應(yīng)熱相差倍數(shù)很大，用一般的連續(xù)換熱式轉(zhuǎn)化器時，過程難以遵循最佳溫度曲線；而且溫度調(diào)節(jié)也很困難，對于氣體組成和空速的變化適應(yīng)性也很差；再加上結(jié)構(gòu)復(fù)雜，催化劑裝填系數(shù)較小，設(shè)備的生產(chǎn)能力也低。所以現(xiàn)在普遍采用多段換熱式轉(zhuǎn)化器。一次轉(zhuǎn)化一次吸收工藝可能達(dá)到的最佳最終轉(zhuǎn)化率是97.5～98%如果要得到更高的轉(zhuǎn)化率，將使所需的催化劑用量大幅度增加，這是不經(jīng)濟(jì)的，而且還受到平衡轉(zhuǎn)化率的限制。如果將尾氣直

47、接排入大氣，將造成嚴(yán)重的大氣污染。</p><p>　?。?）二次轉(zhuǎn)化二次吸收</p><p>　　兩次轉(zhuǎn)化兩次吸收工藝與一次轉(zhuǎn)化一次吸收工藝相比，能用較少的催化劑而獲得很高的最終轉(zhuǎn)化率，關(guān)鍵在于將整個轉(zhuǎn)化過程分為兩次進(jìn)行。第一次使大部分SO2得到轉(zhuǎn)化，一般控制轉(zhuǎn)化率在90%左右，然后進(jìn)入第一吸收塔（或稱中間吸收塔）將SO2吸收，再進(jìn)行第二次轉(zhuǎn)化。此時由于反應(yīng)混合物中不含SO3，而且SO2

48、濃度很低，O2/SO2比值較一次轉(zhuǎn)化要高得多，在這種情況下，平衡轉(zhuǎn)化率高，反應(yīng)速度快，用較少的催化劑就能保證轉(zhuǎn)化率達(dá)到95%左右[9]。兩次轉(zhuǎn)化的最終轉(zhuǎn)化率因工藝條件而異，一般在99.5～99.8%范圍內(nèi)。</p><p><b>　?。?）沸騰轉(zhuǎn)化</b></p><p>　　傳統(tǒng)上，二氧化硫的催化氧化過程都是采用固定床轉(zhuǎn)化器。這種轉(zhuǎn)化器的生產(chǎn)強(qiáng)度受到多種因素的限制

49、：</p><p>　　催化劑顆粒不能太小，否則反應(yīng)氣體通過催化床的流體阻力太大；</p><p>　?、?釩催化劑的導(dǎo)熱系數(shù)小，不能采用換熱管將固定床中的熱量除去；</p><p>　　③ 不能采用高濃度的二氧化硫氣體。</p><p>　　為了克服這些缺點，可采用沸騰轉(zhuǎn)化。沸騰轉(zhuǎn)化能從催化床中非常有效地除去熱量，能夠使用小顆粒催化劑和采用

50、高濃度二氧化硫氣體。而且，采用沸騰床轉(zhuǎn)化器可以降低工廠投資，提高蒸汽回收量。硫酸廠使用這種轉(zhuǎn)化器的主要障礙是催化劑的磨損問題。</p><p>　　氣體中的二氧化硫經(jīng)催化氧化形成三氧化硫后，即送入到吸收系統(tǒng)用發(fā)煙硫酸或濃硫酸吸收，形成不同規(guī)格的產(chǎn)品硫酸。吸收過程可用下式表示：</p><p>　　改變上式中的n值，便形成相應(yīng)濃度的產(chǎn)品硫酸。當(dāng)n>1時，形成發(fā)煙硫酸；n=1時，形成無水

51、硫酸；n<1時，則為含水硫酸，即硫酸和水的溶液。要求生產(chǎn)發(fā)煙硫酸時，可采用兩端吸收流程。轉(zhuǎn)化氣一次通過發(fā)煙硫酸吸收塔和濃硫酸吸收塔，分別為發(fā)煙硫酸和98.3%硫酸吸收SO3氣體后，氣相中的SO3含量可降至0.1~0.01%，然后由濃硫酸吸收塔出口引至尾氣處理部分，或直接經(jīng)過捕沫后放空?，F(xiàn)今三氧化硫吸收技術(shù)的發(fā)展主要表現(xiàn)在填料性能的改進(jìn)，布酸設(shè)備的改進(jìn)和冷卻器設(shè)計材料的改進(jìn)。</p><p>　　1.3.3

52、尾氣的處理</p><p>　　硫酸廠尾氣中的有害物，主要是SO2（約0.2%~0.5%），少量的SO3和酸霧。因此，減少尾氣中的有害物的排放，主要應(yīng)該是提高SO2的轉(zhuǎn)化率及SO3的吸收率。提高SO2的最終轉(zhuǎn)化率，使之達(dá)到99.75%，就符合目前的排放標(biāo)準(zhǔn)。采用兩轉(zhuǎn)兩吸流程時，在正常的條件下，是可以達(dá)到的。故在新建的硫酸廠中，這種流程以得到廣泛的采用。但是，在早期建成的硫酸裝置中，絕大多數(shù)為一轉(zhuǎn)一吸流程，對尾氣及

53、含低濃度SO2氣體的處理方法甚多，且各具特色，主要有：</p><p><b>　?。?）氨法</b></p><p>　　用氨水或銨鹽溶液吸收形成亞硫酸銨—亞硫酸氫銨吸收液。連續(xù)引出部分吸收液進(jìn)行處理，隨著處理方法的不同，所獲得的產(chǎn)品異不同。其中應(yīng)用最廣的是氨—堿法。</p><p><b>　?。?）堿法</b><

54、;/p><p>　　用各種堿液吸收尾氣中的SO2，可以免除氨法中氨的損失和霧沫。常用的堿吸收液有碳酸鈉溶液，氫氧化鎂溶液及石灰乳等。其共同的優(yōu)點是：脫除率高，工藝簡單。其中，石灰乳吸收法的突出優(yōu)點是石灰來源方便，價格低廉，投資和操作費(fèi)用較低。</p><p><b>　?。?）金屬氧化物法</b></p><p>　　金屬氧化物所形成的堿性溶液，亦

55、可作為SO2的吸收劑。主要有堿性硫酸鋁—石膏法；氧化鋅溶液吸收法；氧化錳法等。</p><p><b>　?。?）活性炭法</b></p><p>　　活性炭通常具有較大的內(nèi)表面積，是一種良好的吸收劑。當(dāng)尾氣中的SO2在一定條件下通過活性炭層時，被活性炭表面吸附。在100℃以下主要為物理吸附，提高溫度后，從物理吸附轉(zhuǎn)向化學(xué)吸附。在活性炭表面，吸附態(tài)的SO2和吸附態(tài)的氧

56、作用，形成吸附態(tài)SO3，有水存在時，便形成硫酸。</p><p>　　（5）控制SO2排放的其他方法</p><p>　　這類方法主要有稀釋法，CIL法，調(diào)節(jié)供氣法等。</p><p>　　1.4 硫酸工業(yè)的重要性及其發(fā)展</p><p>　　1.4.1 硫酸在國民經(jīng)濟(jì)中的重要性 </p><p>　　硫酸是化學(xué)工業(yè)的

57、重要產(chǎn)品，又是許多工業(yè)生產(chǎn)的重要原料。硫酸常常被列為國家主要化工產(chǎn)品之一，人們往往用硫酸的年產(chǎn)量來衡量一個國家的化工生產(chǎn)能力。硫酸在國民經(jīng)濟(jì)的各個方面都具有廣泛用途，在有關(guān)化學(xué)工業(yè)方面尤其重要。硫酸所以被譽(yù)為化學(xué)工業(yè)的發(fā)動機(jī)。硫酸是一種非常重要的化工原料，幾乎所有的工業(yè)都直接或間接地用到它。硫酸最大消費(fèi)者是化肥工業(yè)，用以制造磷酸、過磷酸鈣和硫酸銨。在石油工業(yè)中,硫酸用于產(chǎn)品的精煉。鋼鐵工業(yè)需用硫酸進(jìn)行酸洗。在有色冶金工業(yè)中，需用硫酸配制

58、電解液。硫酸是硝化工序不可缺少的脫水劑。硫酸還是現(xiàn)代氟工業(yè)的基礎(chǔ)。其他如制革、造紙、電鍍、印染、醫(yī)藥、農(nóng)藥、煉焦、蓄電池、合成洗滌劑等生產(chǎn)也都需用硫酸。硫酸也是十分重要的化工基礎(chǔ)原料，被人稱為化工之母，衡量一個國家或者一個地區(qū)的經(jīng)濟(jì)是否發(fā)達(dá)，首先就看這個地區(qū)的硫酸產(chǎn)量[3]。我國的硫酸工業(yè)開始于19世紀(jì)，19世紀(jì)70年代以前，我們過的硫酸基本依靠進(jìn)口，用黃金交換?，F(xiàn)在我國的硫酸工業(yè)飛速發(fā)展，從1949年的年產(chǎn)4萬噸，到2000年的235

59、6萬噸每年，以每年20%的高速增加。</p><p>　　自從加入WTO后，中國徹底的打破了資源的局限性，在全球范圍內(nèi)對資源進(jìn)行優(yōu)化配置，硫酸的工業(yè)原料也根據(jù)國際市場進(jìn)行重組，一統(tǒng)天下的硫鐵礦制酸，幾年之內(nèi)就被逼退到只剩半壁江山。2006年全國也將關(guān)閉四萬噸以下的硫鐵礦制酸，硫磺制酸法受到制酸界的廣泛關(guān)注。我國的硫磺資源較少，年產(chǎn)量常年維持在30萬噸，根據(jù)有關(guān)部門預(yù)測我們過未來的10-15年內(nèi)，為滿足對油品的需求

60、，原油進(jìn)口量將達(dá)到一億噸。其中大部分為中東高硫原油，其加工中必然產(chǎn)生大量的硫化氫氣體；同時內(nèi)地?zé)捰蛷S對原油的深度加工，也會產(chǎn)生大量酸性氣體。因此，我國硫磺的回收總產(chǎn)量在未來的5-10年間預(yù)計可達(dá)到100-150萬噸，除去工業(yè)上用硫磺30-40萬噸，還有100萬噸以上的硫磺可共用于硫酸的生產(chǎn)。</p><p>　　2003年我國的硫酸表現(xiàn)消費(fèi)量為3565.2萬噸。其中磷復(fù)合肥占67.6%，增加18%；其他化肥消耗4

61、.1%；非化肥用酸28.3%增加8.7%雖然國內(nèi)產(chǎn)量增加很快，但還是無法完全滿足需求。2003年進(jìn)口硫磺499萬噸，比上年增加22%；進(jìn)口硫酸193.9萬噸，與上年基本持平。同時我國硫酸的產(chǎn)量也達(dá)到了3371.2萬噸，增加10.5%，擺脫了長期以來位居次席的地位，超越了美國的3050-3100萬噸。由于硫磺進(jìn)口價位一直居高不下。部分硫磺制酸裝置改回硫鐵礦制酸，使硫鐵礦制酸的產(chǎn)量達(dá)到了1303.4萬噸，比2002年增加了8.1%，占總產(chǎn)量

62、38.7%；硫磺制酸產(chǎn)量為1260.9萬噸，占總產(chǎn)量的37.4%；冶煉煙氣制酸產(chǎn)量為752.1萬噸，占總產(chǎn)量22.3%；磷石膏以及其他制酸產(chǎn)量為54.7萬噸。</p><p>　　2004年硫酸產(chǎn)量以及市場顯現(xiàn)多年的未見的好形勢，其中有兩個原因：一是從2003年底開始，中央緊抓三農(nóng)問題，出臺一系列對化肥企業(yè)的好政策，促進(jìn)了磷復(fù)合肥特別是高濃度磷復(fù)合肥的生產(chǎn)，復(fù)合肥每月以同比20%以上的速度增加；二是國民經(jīng)濟(jì)的快速

63、增長，增加了對硫酸的需求，因此，2004年硫酸每月的產(chǎn)量同比增長都在18%以上，全國硫酸市場上一度出現(xiàn)供不應(yīng)求的形勢，價格一路上揚(yáng)。2004年全國硫酸產(chǎn)量3994.6萬噸，同比增加了18.5%其中產(chǎn)量最大的是云南。</p><p>　　2005年1-2月總產(chǎn)量為669.4萬噸，比2004年同期564.9增加了18.5%。預(yù)計2005年硫酸產(chǎn)量可超過4400萬噸，同比增加10.1%；其中硫磺制酸2000萬噸，同比增

64、加23.2%；冶煉煙氣制酸900萬噸，同比增加4.7%；硫鐵礦制酸1450萬噸同比增加1.4%；其他制酸55萬噸，與去年基本持平。進(jìn)口硫酸175萬噸，由于韓國硫酸減少，總進(jìn)口量比2004年進(jìn)一步下降。</p><p>　　2006年 利用廢熱能源，硫資源帶來的廢熱能源是硫酸行業(yè)得天獨厚的優(yōu)勢，石油、天然氣、煤等主要能源原料的供不應(yīng)求更加反映出硫酸行業(yè)廢熱能源的彌足珍貴。對國內(nèi)硫酸企業(yè)來說和國際市場完全平等的接軌將

65、意味著硫酸價格的進(jìn)一步下降。目前，西北歐的硫酸企業(yè)出售硫酸廢熱能源獲得的利潤，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了銷售硫酸獲得的利潤。因此充分利用硫酸系統(tǒng)高中低溫位廢熱能源是十分必要的。我國現(xiàn)有利用硫酸系統(tǒng)的中壓蒸汽發(fā)電的硫酸企業(yè)只占硫酸企業(yè)總數(shù)的10.6%，數(shù)量太少，應(yīng)該積極利用熱管技術(shù)等新技術(shù)回收硫酸中的廢熱，提高我國硫酸廢熱的回收水平。</p><p>　　對于中國的硫酸工業(yè)來說, 21 世紀(jì)是一個全新的發(fā)展階段, 加入WTO

66、所產(chǎn)生的影響是巨大而深遠(yuǎn)的。 資源的全球化配置、國外資金與技術(shù)的全面介入, 必將打破中國硫酸工業(yè)的原有格局, 我們的技術(shù)水平、生產(chǎn)管理水平也將因此而躍上一個新的臺階。對于企業(yè)來說,機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存, 只要迅速樹立“國際準(zhǔn)則”觀念, 及時調(diào)整發(fā)展方略、不斷提高競爭實力,就能夠成功地立足于國內(nèi)乃至國際硫酸市場。面對未來, 我們充滿信心：經(jīng)過入世風(fēng)雨的滌蕩之后，中國必將躋身于世界硫酸強(qiáng)國之林。</p><p>　　環(huán)保達(dá)

67、標(biāo)成為企業(yè)生存的首要條件。21世紀(jì)是綠色的世紀(jì)，實施的是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，企業(yè)的命運(yùn)與環(huán)境的關(guān)系比以往任何時候都更為緊密。依照我國目前《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》，新建裝置的二氧化硫的最高允許排放濃度為960mg/m3。大型裝置，特別是硫磺裝置，只要設(shè)計合理、管理嚴(yán)格完全可以達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)。因此硫磺制硫酸擁有很好的的工業(yè)使用前景。</p><p>　　1.4.2 硫酸工業(yè)的發(fā)展</p><p>

68、　　硫酸工業(yè)已有 200多年的歷史。早期的硫酸生產(chǎn)采用硝化法，此法按主體設(shè)備的演變又有鉛室法和塔式法之分。19世紀(jì)后期，接觸法獲得工業(yè)應(yīng)用，目前已成為生產(chǎn)硫酸的主要方法。</p><p>　　在我國，1874年，天津機(jī)械局淋硝廠建成中國最早的鉛室法裝置，1876年投產(chǎn)，日產(chǎn)硫酸約2t，用于制造無煙火藥。1934年，中國第一座接觸法裝置在河南鞏縣兵工廠分廠投產(chǎn)。 　　1949年以前，中國硫酸最高年產(chǎn)量為 180k

69、t(1942)。1983年硫酸產(chǎn)量達(dá)8.7Mt（不包括臺灣?。?僅次于美國、蘇聯(lián)，居世界第三位。1951年，研制成功并大量生產(chǎn)釩催化劑，此后還陸續(xù)開發(fā)了幾種新品種。1956年，成功地開發(fā)了硫鐵礦沸騰焙燒技術(shù)，并將文氏管洗滌器用于凈化作業(yè)。1966年,建成了兩次轉(zhuǎn)化的工業(yè)裝置,成為較早應(yīng)用這項新技術(shù)的國家。在熱能利用、環(huán)境保護(hù)、自動控制和裝備技術(shù)等方面，也取得了豐碩成果。</p><p>　　由于硫酸與化肥、繼而與

70、糧食之間的密切關(guān)系，硫酸工業(yè)在我國國民生計中占有舉足輕重的地位，一直是個備受關(guān)注的行業(yè)。</p><p>　　改革開放以來，硫酸工業(yè)得到了迅速發(fā)展，其產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、原料構(gòu)成、裝置規(guī)模、技術(shù)裝備水平、廢物排放指標(biāo)全然今非昔比，正在以嶄新的面貌邁入現(xiàn)代化工的行列。雖然我國硫酸工業(yè)取得了令人矚目的成就，但是，我國只是一個硫酸生產(chǎn)大國，而不是硫酸生產(chǎn)強(qiáng)國。從技術(shù)方面來看，其工藝設(shè)計、設(shè)備制造、催化劑性能、廢熱回收率等與國外先

71、進(jìn)水平仍有一定的差距。因此，堅持與時俱進(jìn)、堅持技術(shù)創(chuàng)新，是我國硫酸工業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的唯一途徑。隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化戰(zhàn)略的推進(jìn)，我國目前這種以本國資源為主要原料、中小型企業(yè)星羅棋布的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)最終將徹底打破，取而代之的是與國際市場競爭規(guī)則相適應(yīng)的體系。生產(chǎn)裝置的大型化、環(huán)保意識的極限增強(qiáng)、技術(shù)裝備水平的全方位提升、能源工廠設(shè)計理念的廣為接納，這些目前發(fā)達(dá)國家已經(jīng)實現(xiàn)或正在追尋的目標(biāo)必將成為新世紀(jì)我國硫酸工業(yè)的現(xiàn)實。</p>&

72、lt;p>　　1.5 本次設(shè)計主要研究內(nèi)容</p><p>　　本次設(shè)計的主題是年產(chǎn)7萬噸硫酸車間干吸工段的工藝設(shè)計，采用的是兩轉(zhuǎn)兩吸的轉(zhuǎn)化工藝，對干吸工段進(jìn)行了物料衡算和熱量衡算，其中主要對此工段的主要設(shè)備干燥塔、吸收塔和換熱器進(jìn)行了初步的設(shè)計。</p><p><b>　　第2章 生產(chǎn)工藝</b></p><p>　　2.1 兩次吸

73、收法生產(chǎn)硫酸流程圖</p><p>　　圖2.1 兩次吸收的干吸崗位流程[2]</p><p>　　1．干燥塔；2.中間吸收塔；3.最終吸收塔；4.尾氣煙囪；</p><p>　　5.酸冷卻器；6.酸循環(huán)槽；7.酸泵；8.高位槽</p><p>　　2.2 干燥、一吸及二吸系統(tǒng)流程說明</p><p>　　由凈化工段來

74、的爐氣，從干燥塔的底部進(jìn)入，與塔頂噴淋的濃硫酸逆流接觸，被吸收了水的硫酸從塔底引出進(jìn)入酸循環(huán)槽，且其濃度降低，為了維持酸濃，由吸收工段引來98%H2SO4，串入酸循環(huán)槽中。噴淋酸由于吸水放熱，酸溫上升。酸循環(huán)液由酸泵打出，一部分引入酸冷卻排管，經(jīng)冷卻后作為噴淋酸，一部分串入吸收工段的酸循環(huán)槽。</p><p>　　吸收酸由塔頂進(jìn)入，與來自下部的轉(zhuǎn)化器逆流接觸，吸收了SO3的硫酸從塔底引出時，其濃度提高了。為了維持

75、入塔噴淋酸濃度的穩(wěn)定，在干燥塔與吸收塔之間串酸，并加入補(bǔ)充水。</p><p>　　隨著SO3吸收的進(jìn)行，釋放出大量的反應(yīng)熱和溶解熱，同時，還進(jìn)行著汽、液兩相之間的傳熱，使塔內(nèi)酸溫提高。在串酸過程中，酸溫亦有變化。故吸收塔在入塔前必須經(jīng)過冷卻。吸收了SO3的酸被引入酸循環(huán)槽。再由泵抽出，一部分串入干燥系統(tǒng)，一部分作為吸收酸。另外還有一部分酸直接從酸循環(huán)槽引出作為成品酸到酸貯槽。</p><p&

76、gt;　　二次轉(zhuǎn)化爐來的轉(zhuǎn)化氣進(jìn)入第二吸收塔底，與下降的吸收酸形成逆流，其中SO3基本被吸收完全，則SO3的利用率可達(dá)99.5%。</p><p>　　2.3 工藝計算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)</p><p>　　2.3.1 干燥塔基礎(chǔ)數(shù)據(jù)</p><p>　　表2.1 干燥塔基礎(chǔ)數(shù)據(jù)</p><p>　　2.3.2 兩轉(zhuǎn)兩吸的吸收塔基礎(chǔ)數(shù)據(jù)</p&

77、gt;<p>　　表2.2 兩轉(zhuǎn)兩吸吸收塔</p><p>　?。ū?.1、表2.2見《硫酸工作手冊》[2]</p><p><b>　　第3章 工藝計算</b></p><p><b>　　3.1 原始數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　3.1.1 產(chǎn)量</b&

78、gt;</p><p>　　本設(shè)計生產(chǎn)能力7萬噸／年，按年開車7200h計算，可知車間每小時硫酸的生產(chǎn)量為：，以0℃為基準(zhǔn)。</p><p>　　3.1.2 爐氣成分</p><p>　　SO2：10.6 ； O2 ：6.35； N2 ：83.2； </p><p>　　3.1.3 爐氣水分含量</p><p>　　0

79、.1mol/mol干爐氣</p><p>　　3.1.4 進(jìn)酸濃度</p><p>　　干燥塔進(jìn)酸濃度93%；出酸濃度≥92.5%。</p><p>　　吸收塔進(jìn)酸濃度98%；出酸濃度～98.5%。</p><p>　　3.1.5 轉(zhuǎn)化率及吸收率</p><p>　　一次轉(zhuǎn)化率92%；二次轉(zhuǎn)化率99%</p>

80、;<p><b>　　吸收率99%。</b></p><p>　　3.2 干燥塔及其循環(huán)槽的工藝計算</p><p>　　3.2.1 干燥塔及循環(huán)槽的物料衡算</p><p>　?。?）進(jìn)干燥塔氣體成分</p><p>　　進(jìn)干燥塔爐氣成分如下表3.1所示：</p><p>　　表3

81、.1 進(jìn)干燥塔爐氣成分</p><p>　?。?）干燥塔出口氣體含水量</p><p>　　設(shè)出干燥塔氣體中含水量為0.1g/cm3，則干燥塔出口氣體含水量為：</p><p>　?。?）吸收塔循環(huán)酸與干燥塔循環(huán)酸對串酸量</p><p>　　設(shè)：93%硫酸—98%硫酸串酸量為x（kg/h）；98%硫酸—93%硫酸串酸量為y（kg/h）。&l

82、t;/p><p>　　由平衡得： （3.1）</p><p>　　由平衡得： （3.2）</p><p><b>　　（3.3）</b></p><p>　　將式（3-3）帶入式（3-1）：</p&

83、gt;<p>　　設(shè)出干燥塔氣體中含水量為0.1g/cm3，則干燥塔出口氣體含水量為：</p><p><b>　　（4）循環(huán)酸量：</b></p><p>　　由于塔直徑未確定，故而按酸濃度差計算循環(huán)酸量。</p><p>　　入塔酸濃度：93% H2SO4，比重：1.7974g/cm3，溫度：50，酸量：X m3/h，出塔酸濃

84、度：92.5%</p><p>　　干燥塔吸水量=1721.16-2.14=1719.02kg/h</p><p><b>　　由物料平衡得</b></p><p>　　解得X=176.93m3/h 采用180的酸泵。</p><p>　　干燥塔循環(huán)酸槽物料衡算如表3.2所示：</p><p>

85、;　　表3.2 干燥塔循環(huán)酸槽物料衡算表</p><p>　　3.2.2 干燥塔及其循環(huán)槽的熱量衡算</p><p>　?。?） 干燥塔的熱量衡算（以0℃氣態(tài)水為基準(zhǔn)）</p><p>　?、贍t氣帶入熱量Q1（t=40℃）</p><p><b>　　SO2帶入熱量：</b></p><p>&l

86、t;b>　　O2帶入熱量：</b></p><p><b>　　N2帶入熱量：</b></p><p><b>　　H2O帶入熱量：</b></p><p>　　式中41.57、29.37、28.45、32.716分別為0～40℃時SO2、O2、N2及H2O的摩爾熱容（kJ/(kmol·K)）。

87、</p><p>　?、谒睦淠裏酫2 水在40℃時冷凝熱為2406kJ/kg</p><p>　?、廴胨釒霟酫3 50℃93% H2SO4的熱焓I1=78.7kJ/kg</p><p>　?、?3%酸稀釋熱Q4</p><p><b>　?。?.4）</b></p><p>　　

88、式中：—稀釋熱，kJ/kmol H2SO4；</p><p>　　n—對于1molH2 O所用水的摩爾水。</p><p>　　對于濃度為C1的硫酸，當(dāng)稀釋到濃度為C2時，放出的熱量按下式計算：</p><p><b>　　（3.5）</b></p><p>　　式中：—每mol H2SO4放出的熱量，kJ/kmol；&

89、lt;/p><p>　　—濃度分別為C2、C1時每mol H2SO4所含水的摩爾數(shù)。</p><p>　　93% H2SO4→92.5% H2SO4</p><p>　?、轄t氣帶出熱Q5（t=45℃）</p><p><b>　　SO2帶出熱量：</b></p><p><b>　　O2帶

90、出熱量：</b></p><p><b>　　N2帶出熱量：</b></p><p><b>　　H2O帶出熱量：</b></p><p>　　式中41.64、29.295、28.5、32.74分別為0～45℃時SO2、O2、N2及H2O的摩爾熱容（kJ/(kmol·K)）。</p>&

91、lt;p>　　⑥出塔酸帶出熱Q6和酸溫</p><p><b>　　則：出塔酸的熱焓</b></p><p>　　查表3.3通過內(nèi)插法得：92.5% H2SO4 I=98.37 kJ/kg時的溫度為t=61.95℃。</p><p>　　硫酸的熱含量表如表3.3所示：</p><p>　　表3.3硫酸的熱含量表&l

92、t;/p><p>　?。?）干燥塔循環(huán)酸槽的熱量衡算</p><p>　?、購母稍锼鋮s器來的92.5% H2SO4帶入熱Q1</p><p>　?、趶?8%酸循環(huán)系統(tǒng)串來的98.5% H2SO4帶入熱Q2</p><p>　　式中：79.34為98.5% H2SO4的熱焓kJ/kg。</p><p><b>　

93、?、刍旌蠠酫3</b></p><p>　　由98.5% H2SO4、92.5% H2SO4兩種濃度的硫酸，混合成93% H2SO4。</p><p><b>　?、苌纤釒С鰺酫4</b></p><p>　?、荽?8%酸循環(huán)槽的93% H2SO4帶出熱Q5</p><p>　　式中：78.38為93%

94、H2SO4的熱焓kJ/kg。</p><p>　?、迯母稍锼鋮s器來的硫酸溫度</p><p><b>　　由熱量平衡得：</b></p><p>　　I=76..18 kJ/kg 查表3.3通過內(nèi)插法得：92.5% H2SO4的溫度為t=47.68℃</p><p>　　即干燥塔冷卻器出口酸溫為47.68℃，進(jìn)口酸溫6

95、1.95℃</p><p>　　干燥塔熱量衡算如表3.4所示：</p><p>　　表3.4干燥塔熱量衡算表</p><p>　　干燥塔循環(huán)酸槽的熱量衡算如表3.5所示：</p><p>　　表3.5干燥塔循環(huán)酸槽的熱量衡算表</p><p>　　3.3吸收塔及其循環(huán)槽的物料衡算</p><p>

96、;　　3.3.1中間吸收塔物料衡算</p><p><b>　　（1）進(jìn)塔氣體成分</b></p><p>　　進(jìn)中間吸收塔氣體成分如表3.6所示：</p><p>　　表3.6進(jìn)中間吸收塔氣體成分</p><p>　?。?）吸收SO3量（吸收率為99%）</p><p><b>　?。?/p>

97、3）出塔SO3量</b></p><p>　　出塔氣體成分如表3.7所示：</p><p>　　表3.7出塔氣體成分</p><p><b>　?。?）上塔酸量G</b></p><p>　　為了便于管理，循環(huán)酸泵仍選用與干燥塔相同的酸泵（180 m3/h）</p><p>　　酸濃：

98、98%，比重：1.8023g/cm3，溫度：55</p><p><b>　?。?）出塔酸量</b></p><p><b>　?。?）出塔酸濃</b></p><p><b>　　出塔酸中含SO3</b></p><p>　　相當(dāng)于出塔酸濃98.54% H2SO4</p

99、><p>　　中間吸收塔物料平衡如表3.8所示：</p><p>　　表3.8中間吸收塔物料平衡表</p><p>　　3.3.2 最終吸收塔物料衡算</p><p><b>　?。?）進(jìn)塔氣體成分</b></p><p>　　進(jìn)最終吸收塔氣體成分如表3.9所示：</p><p&g

100、t;　　表3.9 進(jìn)最終吸收塔氣體成分</p><p>　　（2）吸收SO3量（吸收率為99%）</p><p><b>　?。?）出塔SO3量</b></p><p>　　出塔氣體成分如表3.7所示：</p><p>　　表3.7出塔氣體成分</p><p><b>　?。?）上塔酸量

101、G</b></p><p>　　為了便于管理，吸收塔仍采用160 m3/h酸泵，上塔酸量同中間吸收塔</p><p>　　酸濃：98%，比重：1.8023g/cm3，溫度：55</p><p><b>　　（5）出塔酸量</b></p><p><b>　?。?）出塔酸濃</b><

102、/p><p><b>　　出塔酸中含SO3</b></p><p>　　相當(dāng)于出塔酸濃98.04% H2SO4</p><p>　　最終吸收塔物料平衡如表3.9所示：</p><p>　　表3.9最終吸收塔物料平衡表</p><p>　　3.3.3 吸收循環(huán)槽物料衡算</p><p

103、>　　表3.10吸收循環(huán)槽物料衡算表</p><p>　　3.4吸收塔及其循環(huán)槽的熱量衡算</p><p>　　3.4.1中間吸收塔熱量衡算</p><p>　?。?）進(jìn)塔氣體帶入熱量Q1（t=160℃）</p><p><b>　　SO2帶入熱量：</b></p><p><b>

104、;　　SO3帶入熱量：</b></p><p><b>　　O2帶入熱量：</b></p><p><b>　　N2帶入熱量：</b></p><p>　　式中43.21、55.098、29.852、28.876分別為0～160℃溫度內(nèi)SO2、SO3、O2、N2的平均熱容（kJ/(kmol·K)）。&

105、lt;/p><p>　?。?）入塔酸帶入熱Q2 </p><p>　　入塔酸溫55℃，濃度98% H2SO4，熱焓：I=81.43kJ/kg</p><p>　?。?）吸收反應(yīng)熱Q3</p><p>　　式中：7013為50℃時98% H2SO4吸收氣體SO3的吸收反應(yīng)熱（）。</p><p>　?。?）98% H2

106、SO4濃縮為98.54% H2SO4的濃縮熱Q4</p><p>　　式中：37.26及18.589分別為98%及99% H2SO4的積分稀釋熱（）。</p><p>　?。?）出塔氣體帶入熱量Q5（t=60℃）</p><p><b>　　SO2帶入熱量：</b></p><p><b>　　SO3帶入熱量：

107、</b></p><p><b>　　O2帶入熱量：</b></p><p><b>　　N2帶入熱量：</b></p><p>　　式中41.826、50.978、29.446、28.525分別為0～60℃溫度時SO2、SO3、O2、N2的熱容（kJ/(kmol·K)）。</p>&l

108、t;p>　?。?）出塔酸帶出熱Q6</p><p><b>　　（7）出塔酸溫</b></p><p>　　出塔酸熱焓，查表3.3，然后通過內(nèi)插法得出塔酸溫為79℃。</p><p>　　中間吸收塔熱量衡算如表3.11所示</p><p>　　表3.11中間吸收塔熱量衡算表</p><p>

109、　　3.4.2 最終吸收塔熱量衡算</p><p>　?。?）進(jìn)塔氣體帶入熱量Q1（t=180℃）</p><p><b>　　SO2帶入熱量：</b></p><p><b>　　SO3帶入熱量：</b></p><p><b>　　O2帶入熱量：</b></p>

110、<p><b>　　N2帶入熱量：</b></p><p>　　式中42.25、55.852、29.936、29.18分別為0～180℃溫度內(nèi)SO2、SO3、O2、N2的平均熱容（kJ/(kmol·K)）。</p><p>　　（2）入塔酸帶入熱Q2 </p><p>　　入塔酸溫55℃，濃度98% H2SO4，熱

111、焓：I=81.43kJ/kg</p><p>　?。?）吸收反應(yīng)熱Q3</p><p>　　式中：7013為50℃時98% H2SO4吸收氣體SO3的吸收反應(yīng)熱（）。</p><p>　　（4）98% H2SO4濃縮為98.04% H2SO4的濃縮熱Q4</p><p>　　式中：37.26及18.589分別為98%及99% H2SO4的積分

112、稀釋熱（）。</p><p>　?。?）出塔氣體帶入熱量Q5（t=60℃）</p><p><b>　　SO2帶入熱量：</b></p><p><b>　　SO3帶入熱量：</b></p><p><b>　　O2帶入熱量：</b></p><p>&

113、lt;b>　　N2帶入熱量：</b></p><p>　　式中41.826、50.978、29.446、28.525分別為0～60℃溫度時SO2、SO3、O2、N2的熱容（kJ/(kmol·K)）。</p><p>　　（6）出塔酸帶出熱Q6</p><p><b>　?。?）出塔酸溫</b></p>

114、<p>　　出塔酸熱焓，查表3.3，然后通過內(nèi)插法得出塔酸溫為62.2℃。</p><p>　　最終吸收塔熱量衡算如表3.12所示：</p><p>　　表3.12最終吸收塔熱量衡算表</p><p>　　3.4.3 吸收循環(huán)槽熱量衡算</p><p>　　為簡化計算，先設(shè)吸收塔冷卻器出口溫度為53℃。</p><

115、;p>　　中間吸收塔冷卻器來酸帶入熱Q1</p><p>　　（2）最終吸收塔冷卻器來酸帶入熱Q2 53℃（I=78.335kJ/kg）</p><p>　?。?）93% H2SO4→98% H2SO4串酸帶入熱Q3 （53℃時93% H2SO4的熱焓量I=83.59kJ/kg）</p><p>　?。?）93% H2SO4→98% H2SO4串酸混合熱Q4

116、</p><p>　?。?）上塔酸帶出熱Q5</p><p>　　酸溫55℃，98% H2SO4，I=81.43kJ/kg。</p><p>　?。?）串去93%塔酸帶出熱Q6</p><p>　?。?）產(chǎn)成品酸帶出熱Q7</p><p>　?。?）吸收塔冷卻器出口溫度t：</p><p>&l

117、t;b>　　熱平衡</b></p><p>　　查表3.3，然后通過內(nèi)插法得吸收塔冷卻器出口溫度為51.2℃。</p><p>　　吸收循環(huán)槽熱量衡算如表3.13所示：</p><p>　　表3.13吸收循環(huán)槽熱量衡算表</p><p>　　第4章 主要設(shè)備的工藝計算</p><p><b>

118、;　　4.1冷卻器計算</b></p><p>　　4.1.1干燥塔冷卻器的計算</p><p><b>　　熱負(fù)荷</b></p><p>　　進(jìn)口酸溫61.95℃，出口酸溫47.68℃；進(jìn)口水溫30℃，出口水溫36℃。</p><p><b>　?。?）冷卻水用量G</b></

119、p><p><b>　?。?.1）</b></p><p>　　式中：Q—熱負(fù)荷，kJ/h；</p><p>　　C—水的比熱容，kJ/(kg·k)；</p><p><b>　　—水溫差，℃。</b></p><p>　　由式（4.1）得： 或（=299m3/h）&l