【正文】 (62)tKQ???式中： Q—熱負(fù)荷，kJ/h；K—傳熱系數(shù)，kJ/(m 2ss管? ，kJ/(m 2K) (66).??????LGH上兩式中： —硫酸導(dǎo)熱系數(shù)，kJ/(ms ；? Cp—硫酸的熱容量， kJ/(kg?由式(67) 和式(68)得： ?? 3???????將以上計(jì)算結(jié)果代入式(65)和式 (66)得： kJ/（m 2K).. ???????將 的計(jì)算結(jié)果代入式(64)得： kJ/(m2K)代入式(62)得：冷卻面積 ..6mF?其中，冷卻面積 ＜冷卻排管總換熱面積 ，故此裝置合格。選用液下泵，除根據(jù)所需揚(yáng)程、揚(yáng)程的大小外，還需著重注意輸送硫酸的濃度、溫度和雜質(zhì)的含量來(lái)選擇。表 冷卻器主要計(jì)算結(jié)果和結(jié)構(gòu)尺寸項(xiàng)目 項(xiàng)目進(jìn)口酸溫(℃) 冷卻器形式 鑄鐵排管出口酸溫(℃) 40 管徑(mm) 150進(jìn)口水溫(℃) 35 管長(zhǎng)(m) 2出口水溫(℃) 25 排數(shù) 18熱負(fù)荷(kJ/h) 6991297 每排層數(shù) 6冷卻水用量(kJ/h) 每層根數(shù) 6進(jìn)口酸量(m 3/h) 總換熱面積(m 2) 傳熱系數(shù)(kJ/m 2隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新日異，硫酸生產(chǎn)工藝已也在不斷的發(fā)展，在化工生產(chǎn)中可以說(shuō)得是無(wú)處不在。這次的設(shè)計(jì)過(guò)程，有太多辛酸和幸福的回憶，我相信，它對(duì)我以后的人生一定受益匪淺。起初對(duì)于計(jì)算部分毫無(wú)頭緒，我們便一起研究了干吸工段的工藝流程。例如有時(shí)候我們沒(méi)有弄清楚公式的使用范圍而盲目套用，導(dǎo)致最后要從頭算起，這個(gè)過(guò)程浪費(fèi)的時(shí)間較多，同時(shí)，由于計(jì)算中涉及的數(shù)據(jù)過(guò)多，每一次出現(xiàn)錯(cuò)誤再重新計(jì)算都令人非常頭疼。由于目前對(duì)于 CAD 還不是很熟所以選擇了手工繪圖。繪圖過(guò)程中也遇到了很多困難，在同學(xué)及老師的幫助下，我們都不折不扣的完成了硫酸干吸工段的帶控制點(diǎn)的工藝流程圖及干燥塔的裝配圖。我了解了學(xué)好基礎(chǔ)知識(shí)的重要性?！獰嶝?fù)荷，kJ/hr—?dú)饣瘽摕幔琸J/kgn—溶液中水分子與硫酸分子之比H—物質(zhì)的焓，kJ/kg —塔高，mM—摩爾質(zhì)量，g/mol—摩爾熱容， kJ/kmolI—熱含量，kJ/kga—填料的有效比表面積，m 2/m3—泛點(diǎn)填料因子a/ε3—干填料因子，m 1D—塔徑，mS—塔橫截面積，m 2K—干燥速度系數(shù)，kg/(m 2K)1d—管的直徑，mm希臘字母Φ—壓降填料因子ε—孔隙率，m 3/m3Ψ—液體校正系數(shù)?—操作氣速，m/s—導(dǎo)熱系數(shù)，kJ/(msK)?—粘度，PakPa)—干燥推動(dòng)力，kPaP? —壓力降，kPaF—填料面積，m 2 —冷卻面積，m 2L—酸的質(zhì)量流率，kg/hH 填 —填料高度，mRe—雷諾系數(shù)Pr—普蘭特常數(shù)u—流速，m/sR—管的污垢系數(shù)，(kJ/m 2我相信，這次課程設(shè)計(jì)探索的過(guò)程，一定會(huì)對(duì)我以后工作中有很大幫助。終于我們都順利完成了這項(xiàng)艱巨的任務(wù)，雖然設(shè)計(jì)中遇到了很多問(wèn)題，但在各位老師的辛勤指導(dǎo)下，終于游逆而解。之前工藝計(jì)算期間走了很多彎路，導(dǎo)致繪圖時(shí)間較緊張。同時(shí)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們也要考慮到實(shí)際的生產(chǎn)實(shí)踐對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。通過(guò)物料恒算和熱量恒算，我們逐步完成干吸工段中對(duì)干燥塔、中間吸收塔及最終吸收塔的工藝計(jì)算。在剛拿到設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)時(shí)，我一頭霧水，不知道從何入手。經(jīng)歷了三個(gè)星期的努力，我終于順利完成了此次的專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)。k) 酸在排管內(nèi)流速(m/s) 冷卻面積(m 2) 設(shè)備一覽表設(shè)計(jì)中主要設(shè)備選型如 所示。表 FY 型液下泵基本參數(shù)型號(hào) 流量 m3/h 揚(yáng)程 m 轉(zhuǎn)速 r/mim 效率% 電機(jī)所需功率 Kw150FY35A 1480 80 40注：摘自《硫酸工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》工藝設(shè)計(jì)篇 P263 表 45337 主要設(shè)備設(shè)計(jì)結(jié)果匯總 干燥塔設(shè)計(jì)結(jié)果干燥塔計(jì)算結(jié)果如表 所示。已知出塔頂出氣量為qn,v2=,該風(fēng)量下選擇風(fēng)機(jī)的參數(shù)如表 所示：表 單吸入離心式鼓風(fēng)機(jī)型號(hào) 介質(zhì) 操作流量 m3/min 進(jìn)口壓力 kPa 溫度℃ 主軸轉(zhuǎn)速 r/min 軸功率 kW 電動(dòng)機(jī)型 號(hào) 配電機(jī)功 率 kWD700—13 二氧化硫 700 50 2975 370 JK134—2 440注：摘自《硫酸工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》工藝計(jì)算篇 P303 塔底進(jìn)口氣鼓風(fēng)機(jī) 在干燥工段，鼓風(fēng)機(jī)是將上一工段來(lái)的原料氣體送到干燥塔。K)????K將 K= kJ/(m2K）??. ??????? kJ/(m2sK)；? —管的內(nèi)外直徑，m ；HBd、 Re—雷諾系數(shù)； Pr—普蘭特常數(shù)； G—冷卻水量，kg/h； L—管的長(zhǎng)度，m。K) (65).??Bd??，kJ/(m 2ssK)；—平均溫差，℃。水t?由式(61) 得： ??hkgG/.????(2)冷卻排管的排列進(jìn)口酸量 sm/0./?擬采用 ；壁厚 ；管長(zhǎng) L=2m 的鑄鐵管。其管徑大小有?80、 ?100、?150mm 等，管徑、長(zhǎng)度、排組數(shù)等根據(jù)冷卻酸量和熱負(fù)荷來(lái)確定。 封頭封頭按其形狀可分為凸形封頭、錐形封頭和平板封頭，本設(shè)計(jì)選用折邊錐形封頭。對(duì)于直徑大于?800mm 的填料塔，人孔可設(shè)在每段填料的上、下方，同時(shí)兼作填料裝卸孔用。筒體厚度：δ=+=故壁厚選 7mm，所用材質(zhì)為 Q235A 酸分布裝置分酸裝置采用槽式掛管分酸器(見(jiàn)圖 )，本設(shè)計(jì)采用分酸槽梯形堰口上寬 46 m m，下寬 15mm ，高 65 mm 的分酸器，穩(wěn)定氣體和酸在整個(gè)塔截面上均勻分布。安裝時(shí)兩層之間留有檢修距離 500mm,上層上部空間 500mm。圖 上裝式絲網(wǎng)除沫器絲網(wǎng)除沫器的液泛氣速 GLfKu???已知? L=1800kg/m3 ?G=，對(duì)于 HP 型絲網(wǎng)除沫器 K=， smVLf /.??絲網(wǎng)除沫器的操作氣速: ，取fuu)~5(?ufG47??絲網(wǎng)除沫器直徑: ? 絲網(wǎng)除沫器在塔內(nèi)的安裝位置由于除沫器中氣速比塔的氣速高，除沫器直徑比塔徑小，一般將除沫器置于干燥塔頂部。 封頭： 全塔總高度 H=。???L查《硫酸工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)工藝計(jì)算篇 》P246 圖 ,潤(rùn)濕率與液膜厚度的關(guān)系得：水的液膜厚度為 ，校正系數(shù)。kPa)； —干燥推動(dòng)力，kPa。本干燥塔填料選用瓷矩鞍環(huán),且堆積方式采用堆放，為保證液體均勻分布在塔底部設(shè) 1 層整堆?38m m拉西環(huán)填充高度為 300mm，頂部設(shè)一層整堆?38mm 瓷矩鞍環(huán)填充高度以保證填充至分酸槽堰口下緣大約 400mm， 以減少氣體帶酸沫。12—濃度分別為 CC 1時(shí)每 mol H2SO4 所含水的摩爾數(shù)n、95% H2SO4→% H 2SO4 ?n 425 / SOkmolHJQ??????????? hk/56%5? 出塔處干氣帶出熱 Q6出塔氣溫度 T2=55℃，T 2=55+=，由表 中數(shù)據(jù)計(jì)算得到在此溫度下各組分的比熱容如下表所示：表 出口氣各組分比熱容組成 SO2 SO3 O2 N2 Ar%（干基） 9 11 79 （KJ/kmol/K） 出塔干氣平均熱容；=（9++11+79+）/100=Q6= qn,v 干氣 =55= 出塔處水氣帶出熱 Q7查《化工原理》附錄八有如下溫度下的焓值： 表 不同溫度水蒸氣的焓，當(dāng) T2=55℃時(shí)，由內(nèi)插法得此時(shí)蒸汽的焓 H2＝出塔處水氣帶出熱:Q7= qn,L2H2M 水 =18= 出塔酸帶出熱 Q 出和酸溫 t2進(jìn)口熱量總量 Q 入 :Q 入 =Q1+Q2+Q3+Q4+Q5 =++ ++ = kJ/h設(shè)塔內(nèi)熱量損失為 8%△Q = Q 入 8% ＝ kJ/h8%= kJ/hQ 出 = Q 入 △ 6Q7= = %的硫酸的平均摩爾質(zhì)量:M2=（+）98+（+）18=出塔酸的熱焓： kgJLI /????出溫度/℃ 焓（kJ/kg) 表 硫酸的熱含量表熱含量( kJ/kg)硫酸濃度%(質(zhì)量)40℃ 60℃ 80℃92 93 95 12998 12199 注:摘自《硫酸工藝設(shè)計(jì)手冊(cè) 物化數(shù)據(jù)篇》P41查表 ，通過(guò)內(nèi)插法得：% H 2SO4 I= kJ/kg 時(shí)的溫度為 t=℃。K入塔干氣帶入熱：Q1= qn,v 干氣 1ΔT1 =36= 入塔處水氣帶入熱 Q2查《化工原理》附錄八有如下溫度下的焓值：表 不同溫度水蒸氣的焓 當(dāng) T1=36℃時(shí)，由內(nèi)插法得此時(shí)蒸汽的焓 H1=入塔處水氣帶入熱：Q2= qn,L1 水 H1M 水 =18= kJ/h 水的冷凝熱 Q3 查《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)上冊(cè)》P2819 表 ，內(nèi)插得 36℃時(shí)水的氣化潛熱為 水的冷凝熱： hkJMr /△Ln,3 ?????水 入塔酸帶入熱 Q4 查《硫酸工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)物化數(shù)據(jù)篇 》P37 知,40℃時(shí) 95%的硫酸的 為 ()95%的硫酸平均摩爾質(zhì)量為M1=95/98/（ 95/98+5/18）98+5/18/（95/98+5/18）18=故入塔酸帶入熱為,Q4= qn,L1 M1Δt1＝40＝ 95%酸稀釋熱 Q5查《硫酸工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)物化數(shù)據(jù)篇 》P46 可知，硫酸的稀釋熱的計(jì)算有如下的計(jì)算方式 （39。兩次轉(zhuǎn)化的最終轉(zhuǎn)化率因工藝條件而異，一般在 ～％范圍內(nèi)。圖 接觸法制硫酸工藝流程圖 兩轉(zhuǎn)兩吸的工藝流程本次硫酸干吸工段的工藝設(shè)計(jì)我們采用兩轉(zhuǎn)兩吸的工藝流程，其流程示意圖如圖 所示。（5）控制 SO2 排放的其他方法這類(lèi)方法主要有稀釋法，CIL 法，調(diào)節(jié)供氣法等。（4）活性炭法活性炭通常具有較大的內(nèi)表面積，是一種良好的吸收劑。其共同的優(yōu)點(diǎn)是：脫除率高，工藝簡(jiǎn)單。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。提高 SO2 的最終轉(zhuǎn)化率，使之達(dá)到%，就符合目前的排放標(biāo)準(zhǔn)。轉(zhuǎn)化氣一次通過(guò)發(fā)煙硫酸吸收塔和濃硫酸吸收塔，分別為發(fā)煙硫酸和 %硫酸吸收 SO3 氣體后，氣相中的 SO3 含量可降至 ~%，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(guò)捕沫后放空。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。為了克服這些缺點(diǎn)，可采用沸騰轉(zhuǎn)化。此時(shí)由于反應(yīng)混合物中不含 SO3，而且 SO2 濃度很低，O 2/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]。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～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。 SO2 氣體的轉(zhuǎn)化和吸收（1）一次轉(zhuǎn)化一次吸收為了使轉(zhuǎn)化器中的 SO2 催化氧化過(guò)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。爐氣凈化技術(shù)隨著凈化設(shè)備的進(jìn)步而提高。酸霧在洗滌塔中較難吸收，帶入轉(zhuǎn)化系統(tǒng)會(huì)降低二氧化硫的轉(zhuǎn)化率，腐蝕系統(tǒng)設(shè)備和管道。此外，硫鐵礦中所含的砷，硒，氟等雜質(zhì)，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)?，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。（1）接觸法生產(chǎn)硫酸由下列四個(gè)工序組成：① 制備二氧化硫氣體；② 精制二氧化硫以除去其中的雜質(zhì)；③ 二氧化硫氧化成三氧化硫；④ 三氧化硫被吸收而變成硫酸。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 [2]。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(jià)格昂貴和易中毒的鉑觸媒。以硫酸吸收高級(jí)氮氧化物使之與尾氣分離回收。反應(yīng)結(jié)果，二氧化硫被氧化成硫酸，高級(jí)的氮氧化物轉(zhuǎn)變?yōu)榈图?jí)氮氧化物（NO） 。塔式法制出的硫酸濃度可達(dá) 76%左右，目前，我國(guó)仍有少數(shù)工廠用塔式法生產(chǎn)硫酸。其中鉛室法在1746 年開(kāi)始采用，反應(yīng)是在氣相中進(jìn)行的。二氧化硫氧化成三氧化硫是制硫酸的關(guān)鍵，但是，這一反應(yīng)在通常情況下很難