10萬(wàn)噸硫酸干燥系統(tǒng)工藝的設(shè)計(jì)(已修改)
2025-06-18 17:54 本頁(yè)面
【正文】 10萬(wàn)噸H2SO4/年干燥系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)目錄 11．1硫酸的性質(zhì)和用途 11．2硫酸的生產(chǎn)方法 2 3 3 3 4 噴淋密度的選擇 5 5 63．1工藝流程 63．2主要設(shè)備—填料塔 7 7 條件 74．2 選擇計(jì)算數(shù)據(jù) 7 物料衡算 8 原料氣的流量 8 8 8 8 氣體總量計(jì)算 9 9 物料平衡表 9 10 原料氣帶入熱量 10 原料氣帶出熱量 10 貧液帶入熱 11 硫酸的稀釋熱 115 .5 水分液化放熱Q7 12 硫酸出口溫度t2的計(jì)算 12 干燥塔熱量平衡表 13 13 設(shè)計(jì)條件 13 13．2 入塔硫酸貧液量 14．3 出塔氣量 14．4 出塔富液量 14 干燥塔填料選用瓷矩鞍環(huán)，其特性參數(shù)如下： 14 液泛速度的計(jì)算 15 入塔氣體流量 15 出塔氣體流量 15 液泛速度的計(jì)算 15 填料高度的計(jì)算 166． 傳質(zhì)系數(shù)的計(jì)算 16 傳質(zhì)推動(dòng)力的計(jì)算 17 填料高度的計(jì)算 18 填料層壓力降 18 19 20硫酸是化學(xué)工業(yè)的一種重要產(chǎn)品，它廣泛使用于各工業(yè)部門，尤其是化學(xué)工業(yè)。硫酸在磷肥、有機(jī)化工和二氧化鈦生產(chǎn)中，用量最大。此外，石油煉制、金屬加工和有色金屬冶煉、染料、醫(yī)藥等行業(yè)也都使用很多硫酸。1．1硫酸的性質(zhì)和用途硫酸，H2SO4，外觀為無(wú)色油狀液體，密度（20℃）。工業(yè)上使用的硫酸是硫酸的水溶液，即SO3與H2O的摩爾比≤1的物質(zhì)。發(fā)煙硫酸是SO3的H2SO4溶液，SO3與H2O的摩爾比＞1，亦為無(wú)色油狀液體，因其暴露于空氣中，逸出SO3與空氣中的水份結(jié)合形成白色酸霧而得名。硫酸是強(qiáng)酸，具有酸的通性。但濃硫酸有其特殊的性質(zhì)，物理性質(zhì)方面，有相對(duì)密度大、沸點(diǎn)高、液面上水蒸汽的平衡分壓極低等特性；化學(xué)性質(zhì)方面，有氧化、脫水、吸水、磺化等特性。硫酸的濃度以所含H2SO4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示,而發(fā)煙硫酸的的濃度常用其中含有游離SO3(除H2SO4以外的SO3)或全部SO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示．不同表達(dá)方式的硫酸濃度可以用下列公式相互轉(zhuǎn)化：ＣH2SO4=(t)=100+(t)式中 ＣH2SO4—H2SO4的質(zhì)量分?jǐn)?shù),%。 CSO3(t) —SO3總含量質(zhì)量分?jǐn)?shù),%。 CSO3(t) —游離SO3質(zhì)量分?jǐn)?shù),%。結(jié)晶溫度 % H2SO4,結(jié)晶溫度是38℃.高于或低于這個(gè)濃度的結(jié)晶溫度多要提高。特別應(yīng)當(dāng)注意，98%硫酸結(jié)晶溫度是+℃，99%硫酸結(jié)晶溫度是+℃，這樣的產(chǎn)品酸結(jié)晶溫度較高。所以，冬季生產(chǎn)時(shí)要注意保溫防凍，以防濃硫酸結(jié)晶，必要時(shí)調(diào)節(jié)產(chǎn)品濃度。硫酸的密度 硫酸水溶液的密度隨著硫酸含量的增加而增大，%時(shí)達(dá)到最大值，過(guò)后則遞減；發(fā)煙硫酸的密度也隨其中游離SO3的含量的增加而增大，達(dá)62%SO3（游離）時(shí)為最大值，繼續(xù)增大游離SO3的含量，則發(fā)煙硫酸的密度減小。在生產(chǎn)中，可以通過(guò)測(cè)定硫酸的溫度和密度來(lái)測(cè)定硫酸的濃度。硫酸的沸點(diǎn) %以下時(shí)，它的沸點(diǎn)是隨著濃度的升而增加的。%的硫酸沸點(diǎn)最高（℃），而100%的硫酸反而在較低的溫度（℃）下沸騰。當(dāng)硫酸溶液蒸發(fā)時(shí)，它的濃度不斷增高，%后保持恒定，不再繼續(xù)升高。發(fā)煙硫酸的沸點(diǎn)，℃℃。硫酸用途非常廣泛，無(wú)論要工業(yè)部門，還是要發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、滿足人們的物質(zhì)生活需要、加強(qiáng)國(guó)防力量，都起著重要的作用。硫酸在大宗生產(chǎn)的化學(xué)品中產(chǎn)量居前列，是最重要的化工原料之一。硫酸的主要用途是生產(chǎn)化學(xué)肥料，用于生產(chǎn)磷銨、重過(guò)磷酸鈣、硫銨等。在化學(xué)工業(yè)中，硫酸是生產(chǎn)各種硫酸鹽的主要原料，是塑料、人造纖維、染料、油漆、藥物等生產(chǎn)中不可缺少的原料。要農(nóng)藥、除草劑、殺鼠劑的生產(chǎn)中也需要硫酸。要石油工業(yè)中，石油精煉需使用大量的硫酸作洗滌劑，以除去石油產(chǎn)品中不飽和烴和硫化物等雜質(zhì)。要冶金工業(yè)中，鋼材加工和成品的酸洗要用硫酸；電解法精煉銅、鋅、鎘、鎳時(shí)，電解液需用硫酸；某些貴金屬的精煉也需硫酸溶去夾雜的其它金屬。要火藥和國(guó)防工業(yè)中，濃硫酸伯于制取硝化甘油、硝化纖維、三硝基甲苯等炸藥。原子能工業(yè)中用于濃縮鈾。運(yùn)載火箭所用燃料也離不了硫酸。1．2硫酸的生產(chǎn)方法硫酸的工業(yè)生產(chǎn)，基本上有兩種，即亞硝基法和接觸法。亞硝基法中又可分為鉛室法和塔式法，由于亞硝法存在諸多不足，已被接觸法所取代。接觸法硫酸生產(chǎn)的原料有多種，其中每一種原料的制酸工藝也有多種，因此接觸法硫酸生產(chǎn)工藝過(guò)程種類很多。原料本身和不同原料的生產(chǎn)工藝過(guò)程各具特色，按原料的不同，主要有以下幾種：1．硫磺硫磺是硫酸工業(yè)中使用較早而又較理想的原料。硫磺制酸工藝簡(jiǎn)單，基建投資省，產(chǎn)品質(zhì)量高，成本低，故近年來(lái)一直發(fā)展很快。目前國(guó)外硫酸生產(chǎn)以硫磺為原料的比重已超過(guò)一半。2．硫鐵礦硫鐵礦(主要成分FeS2,反應(yīng)主程式4 FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2)制酸，在世界硫酸生產(chǎn)中所占比例有所下降。但擁有硫鐵礦資源的國(guó)家結(jié)合礦渣綜合利用，仍有發(fā)展余地。當(dāng)然這對(duì)硫鐵礦的質(zhì)量有所要求，含硫品位盡量要求高，對(duì)砷、氟等有害雜質(zhì)也有限制。(國(guó)外礦石含硫一般大于45％,國(guó)內(nèi)一般含硫35％,％,％)3．冶煉煙氣冶煉煙氣制酸具有回收硫資源和消除公害的雙重目的。國(guó)外有些國(guó)家如日本、俄羅斯等從改革冶金工藝著手、穩(wěn)定氣量，提高氣體濃度，使得冶煉煙氣制酸技術(shù)發(fā)展很快。4．硫酸鹽石膏、硫酸亞鐵等硫酸鹽可以作為制酸原料。利用天然石膏制取硫酸，由于經(jīng)濟(jì)性差，沒(méi)有得到發(fā)展。但是磷石膏制酸，從環(huán)境保護(hù)出發(fā)，其重要性往往超過(guò)了它的經(jīng)濟(jì)性，故有所發(fā)展。從鈦白和鋼鐵酸洗生成的硫酸亞鐵來(lái)生產(chǎn)硫酸，雖然建廠費(fèi)用高，但為保護(hù)環(huán)境迫使廠家設(shè)法解決，這種廠系在沸騰爐內(nèi)以硫鐵礦作燃料和還原劑進(jìn)行焙燒反應(yīng)。5．硫化氫石油煉制氣體、石油氣、天然氣、焦?fàn)t氣和發(fā)生爐煤氣等可燃?xì)怏w中大都含有硫化氫。脫除并回收其中的硫化氫可制造硫酸,主要反應(yīng)主程式為2H2S +3 O2 = 2H2O + 2SO2,然后再將SO2轉(zhuǎn)化為SO3,用
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