【正文】 工、煉油等工業(yè)中應(yīng)用很廣，它是氣體混合物與作為吸收劑的液體充分發(fā)接觸時，溶解度大一個或幾 個組分溶解與液體中，溶解度小的組分仍留在氣相，從而實現(xiàn)了氣體混合物的分離。同時，會給硫磺制硫酸帶來廣闊的空間和發(fā)展空間。商品為黃色固體或粉末，有明顯氣味，能揮發(fā)。它對人、畜 安全，不易使作物產(chǎn)生藥害。nH 2 O，故濃硫酸吸水的過程是化學(xué)變化的過程，吸水性是濃硫酸的化學(xué)性質(zhì)濃硫酸不僅能吸收一般的游離態(tài)水而且還能吸收某些結(jié)晶水合物中的水。 加熱時，濃硫酸可 以與除金、鉑之外的北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 所有金屬反應(yīng)，生成高價金屬硫酸鹽，本身一般被還原成 SO2 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 SO2 。L1。它不僅作為許多化工產(chǎn)品的原料，而且還廣泛地應(yīng)用于其他的國民經(jīng)濟部門。 在石油工業(yè)中，硫酸用于汽油、潤滑油等產(chǎn)品的精煉，并用于烯烴的烷基化反應(yīng) ，以生產(chǎn)高辛烷值汽油。 用螢石和硫酸可制取氫氟酸（見螢 石化學(xué)加工），它是現(xiàn)代氟工業(yè)的基礎(chǔ)，與核工業(yè)及航天工業(yè)密切關(guān)聯(lián)。 在染料工業(yè)中，硫酸用 于制造染料中間體。 硫磺法是將硫磺經(jīng)熔融、焚燒生產(chǎn)二氧化硫氣體，經(jīng)廢熱鍋爐、過濾器、再沸器、再經(jīng)通入空氣氧化轉(zhuǎn)化為三氧化硫，再經(jīng)冷卻、酸吸收制得硫酸成品，其使用本方法時，因原料硫磺純度高，工藝過程簡化 , S+O2=SO2 2SO2+O2=2SO3 SO3+H2O=H2SO4 不需要復(fù)雜的凈化工段及廢水，廢渣治理。 （ 6）色度為 . 第 節(jié)硫酸工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 我國硫酸工業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)狀 ]7[ 目前，我國共有硫酸生產(chǎn)企業(yè) 600 多家，其中小型硫酸廠占 80%左右，產(chǎn)量占總產(chǎn)量的 55%左右，其生產(chǎn)工藝、設(shè)備和環(huán)保等技術(shù)水平相對比較落后，原材料消耗高，設(shè)備效率低，環(huán)境污染較嚴重，經(jīng)濟效益較差，與大型企業(yè)相比仍有相當大的差距，嚴重影響了這些企業(yè)的市場競爭力 .硫酸生產(chǎn)路線有硫璜制酸、煙氣制酸、硫鐵礦制酸和石膏制酸等。近幾年來，我國硫磺制酸發(fā)展也比較快。 近年來我國硫酸工業(yè)發(fā)展速度較快，硫酸年產(chǎn)量由 1995 年的 萬噸（折100%）發(fā)展到 20xx 年的 萬噸（折 100%）， 1995 年至 20xx 年間硫酸產(chǎn)量年平均增長率達到了 %。近幾年來，在進口硫磺價格較低的帶動下，使得我國硫磺制酸工業(yè)發(fā)展較快，現(xiàn)在我國硫磺制酸的比例占硫酸工業(yè)已達到了 30%左右。為滿足我國對硫酸逐年遞增的需求量，有計劃地新建一些硫酸生產(chǎn)裝置，并充分考慮到選地、與磷肥基地相配套等，生產(chǎn)規(guī)模上應(yīng) 15 萬噸 /年以上為宜。 ⑵ ．加速實現(xiàn)企業(yè)大型化、信息化、自動化。同時，實現(xiàn)硫酸生產(chǎn)控制自動化也是降低硫酸生產(chǎn)與勞動有關(guān)費用成本的必由之路，控制自動化程度越高，硫酸成本與勞動有關(guān)的費用就越低，硫酸企業(yè)的勞動生產(chǎn)率就越高。要完善以企業(yè)為主體的技術(shù)創(chuàng)新體系，在繼續(xù)搞好北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 引進技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備消化吸收的基礎(chǔ)上結(jié)合我國國情開展技術(shù)創(chuàng)新，希望有更多的企業(yè)和科研設(shè)計單位能擁有自己的專利技術(shù)和知識產(chǎn)權(quán)。硫資源帶來的廢熱能源是硫酸行業(yè)得天獨厚優(yōu)勢之所在，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。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 %，數(shù)量太少，應(yīng)積極利用熱管技術(shù)等新技術(shù)回收硫酸中廢熱， 將提高我國硫酸廢熱的回收水平。 ⑹ ．環(huán)保達標成為企業(yè)生存的首要條件?？傊?，我國的硫酸企業(yè)必須嚴格執(zhí)行國家的 環(huán)境保護政策，加強能源和資源的綜合利用，堅持采取“可持續(xù)發(fā)展”之策略，才能保證硫酸企業(yè)立于不敗之地。在意大利羅馬召開的 20xx 年全球硫酸研討會上，英國硫 酸咨詢公司的首席咨詢師邁克凱托指出，收受新增產(chǎn)能陸續(xù)投產(chǎn)的影響，全球硫酸市場將面臨供過于求的局面。現(xiàn)代化的硫酸裝置都有生產(chǎn)規(guī)模大操作人員少的特點，一旦設(shè)備發(fā)生故障將會造成重大經(jīng)濟損失。生產(chǎn)裝置中的高 ,中溫余熱全面給 予回收后發(fā)電供熱 ,生產(chǎn)裝置中午廢水廢渣排放。 北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 第 2 章 硫磺制酸吸收工段簡介 空氣蒸汽 硫磺焚硫爐廢熱鍋爐過濾器轉(zhuǎn)化器熱交換器過熱器省煤器 最終吸收塔冷卻 器 中間吸收塔成品酸貯罐循環(huán)槽循環(huán)槽水熔硫槽干燥塔 在接觸法制硫酸工業(yè)中，普遍采用 “兩轉(zhuǎn)兩吸 ”的生產(chǎn)系統(tǒng)。 干燥和吸收系統(tǒng)均采用泵后冷卻流程，既塔 ——循環(huán)槽 ——泵 ——酸冷卻器——塔的循環(huán)過程。 第 節(jié) 三氧化硫吸收原理 三氧化硫與硫酸中的水結(jié)合是放熱反應(yīng)： SO3(氣 )+H2O(液 )==H2SO4（液） +（ 18℃ ） 北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 大多數(shù)硫酸廠都是采用填料吸收塔用濃硫酸吸收三氧化硫。硫酸蒸汽生成后，氣相硫酸蒸汽分壓便大于酸液面上硫酸蒸汽壓力，此時硫酸蒸汽會被酸吸收。如飽和度超過臨界值，則硫酸蒸汽將會凝結(jié)成酸霧。因此，一部分會隨尾氣排出，與大氣中水蒸氣化合，形成酸霧。因此噴淋酸濃度控制在 98%~%，出塔濃度即使達到 99%也是允許的。 北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 要判斷在吸收過程是否會產(chǎn)生酸霧，要看硫酸蒸汽在過程是的過飽和度 S 值是否大于相應(yīng)的臨界過飽和度值。幸而生產(chǎn)中以有控制不使吸收過程中形成酸霧的成熟經(jīng)驗。出塔酸溫高可以增加酸冷卻器的傳熱溫差，減少所續(xù)傳熱面積。噸酸噴淋量過小則吸收酸濃度被提高的幅度大，溫升也過高。吸收率按 100%計）設(shè)噴淋量為 3qm 或 , H2 SO4 濃度為 1C ,吸收后H2 SO4 濃度 為 2C ， 根據(jù)吸收前后的平衡 : )(80 21 ??? ????? qCqC 根據(jù)上式，得 )( )8 16 ( 12 2CC Cq ??? ? 設(shè) η =， C2=%，則上式簡化為 q=∕ （ C2C1 ） 在吸收塔中吸收酸的溫升可以推導(dǎo)如下： 1 2 2 42 7 0 0)1 8 0 1 6( ????? qQcqQt 式中 t? ── 吸收酸的溫升， ℃ ； Q ── 每生產(chǎn) 1t H2 SO4 ，吸收過程的熱效應(yīng)與氣體降溫放出顯熱之和， kJ。hkmol X,Y ── 分別為液相和氣相的比摩爾分率， 。 )(39。 0 0 ???? hkgV 443439。 OGN ── 傳質(zhì)單元數(shù)， m。 ① 列出各關(guān)聯(lián)式中的物性數(shù)據(jù) LG??, ── 氣相和液相的密度 , 3mkg 。22539。于是得吸收塔的總壓力降為 )( PaP f ????? （ 1） 吸收塔的泛點率 吸收塔的操作氣速為 sm ，泛點氣速為 sm ，所以泛點率為 該塔的泛點率合適。 （ 2） 入塔酸帶入熱量 2Q 入塔酸溫度： 80℃ ，濃度 %H2SO4，熱焓： I= kgkJ ，入塔酸帶入熱量： 4 0 5 2 1 7 352 ?????? ?Q )( hkJ （ 3） 吸收反應(yīng)熱 3Q 6 2 3 9 5 5 07 0 5 353 ??????? ?Q )( hkJ 式中： 7050 為 80℃ 時 %H2SO4 吸收 SO3 的吸收反應(yīng)熱 )(2OHkgkJ （ 4） %H2SO4 濃縮為 %H2SO4 的濃縮熱 4Q 1 0 8 6 4 4 1 )5 8 (1 0 )1( 354 ???????????? ?Q )( hkJ 式中； 、 分別為 98%及 99%H2SO4 的積分稀釋熱 )(2OHkgkJ （ 5） 出塔氣體帶出熱 5Q 出塔氣體溫度： 80?t ℃ SO2 帶出熱量： 8 7 9 341 ?????? ?q )( hkJ O2 帶出熱量： 0 8 3 342 ?????? ?q )( hkJ N2 帶出熱量： 4 7 4 0 9 1 363 ?????? ?q )( hkJ 氣體帶出熱量總計： ?Q )( hkJ 式中： 、 、 分別為 080℃ 時 SO O N2的平均摩爾熱容， )。設(shè)計中要從理論、技術(shù)、過程的 經(jīng)濟性、安全性、過程的可操作性等方面因素及環(huán)保節(jié)能角度出發(fā)，選擇查詢資料、選用公式、搜集數(shù)據(jù)和正確選擇設(shè)計參數(shù)。在這個有著太多不確定因素的世界里，如何才能盡量地保證效益，又如何盡 可能地避開不利因素。 Pd填料直徑， mm。 HOG氣相總傳質(zhì)單元高度 ,m 。 Lk液相傳質(zhì)總系數(shù) , ； G氣相吸傳質(zhì)系數(shù) , ； aKY氣相體積總吸收系數(shù) ,)( *3 smkmol。 P總壓 ,kPa R氣體通用常數(shù)，)/( KkmolKJ ?； t?吸收酸的溫升 ,C?。 S混合氣體體積流量 , m3/s V混合氣流量 , kmol /s。 Z填料層高度 ,m。 L?液相密度 ,kg/m2。 C吸收酸的比熱容 ,kJ/(kg℃ ) 。 LD溶質(zhì)在液相中的擴散系數(shù)，s2； G 溶質(zhì)在氣相中的擴散系數(shù) ，m； 北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 30 致謝 感謝我的 劉明麗 老師，這片論文的每個實驗細節(jié)和每個數(shù)據(jù)，都離不開你的細心指導(dǎo) ， 由于缺乏實際經(jīng)驗，并在大學(xué)期間掌握的專業(yè)知識有限，我時常在設(shè)計中碰到難以解決的問題，老師總是耐心的講解啟發(fā)我的思路。 另外，感謝校方給予我這樣一次機 會，能夠獨立地完成一個課題，并在這個過程當中，給予我們各種方便，使我們在即將離校的最后一段時間里，能夠更多學(xué)習(xí)一些實踐應(yīng)用知識，增強了我們實踐操作 和動手應(yīng)用能力，提高了獨立思考的能力。 此致 敬禮 李柱柱 二零零九年六月 北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 附圖 北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 32 。 感謝在整個畢業(yè)設(shè)計期間和我密切合作的同學(xué)，和曾經(jīng)在各個方面給予過我?guī)椭幕锇閭?，在大學(xué)生活即將結(jié)束的最后的日子里，我們再一次演繹了團結(jié)合作的童話，把一個龐大的，從來沒有上手的課題，圓滿地完成了。但更重要的是從劉老師身上我深刻的認識到什么菜是嚴謹治學(xué)的態(tài)度，什么才是精益求精的品質(zhì)，什么才是堅忍不拔的科研精神。 SM水的摩爾質(zhì)量 ,molg。 ?填料因子； ? 液相密度校正系數(shù) ,(水?/液) G被吸收的溶質(zhì)量； ?液體的表面張力，mN； C填料材質(zhì)的臨界表面張力， ； q酸噴淋量 ,3m。