【導讀】硫酸是三氧化硫和水化合而成?；瘜W上一般把一個分子的三氧化硫與一個分子。的水相結(jié)合的物質(zhì)稱為無水硫酸。無水硫酸就是指100%的硫酸，又稱純硫酸。明的油狀液體，分子量為。硫酸分為發(fā)煙硫酸、濃硫酸和稀硫酸，硫酸中不含水而存在游離。數(shù)在75%以下的硫酸水溶液叫做稀硫酸[1]。硫酸是強酸之一，具有酸的通性，但濃硫酸有其特殊的性質(zhì)。具有相對密度大、沸點高、液面。上水蒸氣的平衡分壓極低等物理特性和吸水性、脫水性和強氧化性等化學特性［2］。濃硫酸的脫水性是指其能將部分物質(zhì)中的氫、氧元素按原子個數(shù)比為2：1的比例奪取出來并生。質(zhì)量分數(shù)為%的濃硫酸其沸點為338℃,與其它常見的酸相比,沸點較高,是一種難揮發(fā)的。硫酸無論是用水稀釋還是與其它液體混合，都會放出大量的熱。低價態(tài)元素的化合物或離子。硫酸的用途非常廣泛，是最重要的化工原料之一。在中國，硫酸產(chǎn)量的。60%以上用于生產(chǎn)磷肥和復肥。排放標準，因此該工藝已逐漸被淘汰。

　　

【正文】 0)( 4 0) (0)( 3 1 7)( 4 2 . 7 5Q 21??????????????????? ?? tCntCn piipii冷 熱流體進口溫度為 455℃ ,去一吸的溫度設(shè)為 180℃ , 由文獻 [3]查 得 各溫度下的平均熱容 pC kJ/(kmol℃ )： 0～ 180℃ SO2： SO3： O2： N2： 0～ 455℃ SO2： SO3： O2： N2： 5t1 5 4 7 4 . 2 2 9 9 4 4 ) . 0 3 5 3 (0)( 4 5 5805).( 3 . 0 3 5 3Q 21i????????????????????? ?? tCntCn piipi熱 根據(jù)熱量平 衡 : 熱冷 ? 即 5 4 7 3 7 7 4 7 4 1 5 9 3 7 ?? 化工學院化學工程系 27 解得 :t=191℃ 設(shè)去一吸的溫度為 191℃ , 由文獻 [3]查得 該溫度下的平均熱容 pC kJ/(kmol℃ )： 0～ 191℃ SO2： SO3： O2： N2： 1 5 5 0 8 .1 9 4 7 3 7 7 4 7 5)( 3 . 0 3 5 30437 3 7 7 4 7 5Q 21?????????????? ??t。tCntCn piipii熱根據(jù)熱量平衡 : 熱冷 ? ,解得 :t=191℃ 故去一吸的溫 度為 191℃ . 第二換熱器 由上面的計算可知熱流體的熱量 為： Q 熱 = 冷流體的出口溫度為 422℃，設(shè)進口溫度為 340℃ , 由文獻 [3]查 各溫度下的平均熱容 pC kJ/(kmol℃ )： 0～ 340℃ SO2： SO3： O2： N2： 0～ 422℃ SO2： SO3： O2： N2： 冷流體的熱量 : 1 3 5 0 4 . 7 5 1 7 4 7 0 5 7) . 0 3 5 3 (0)( 4 2 2)( 3 . 0 3 5 3Q 21????????????????????? ??ttCntCn piipii冷 根據(jù)熱量平衡 : 熱冷 ? 即 ?? 解得 :t=349℃ 設(shè)冷流體進口溫度為 349℃ , 由文獻 [3]查 該溫度下的平均熱容 pC kJ/(kmol℃ )： 0～ 349℃ SO2： SO3： O2： N2： )( 3 . 0 3 5 Q 21?????????????? ??ttCntCn piipii冷根據(jù)熱量平衡 : 熱冷 ? ,解得 :t=349℃ 故冷流體進第二換熱器的為 349℃ 青海大學本科畢業(yè)設(shè)計： 西寧地區(qū)年產(chǎn) 3 萬噸 100%硫酸轉(zhuǎn)化工序工藝初步設(shè)計 28 化工學院化學工程系 第四換熱器 冷流體進口溫度為 60℃ ,出口溫度為 354℃ (計入熱損失 5℃ ), 由文獻 [3]查得 各溫 度下的平均熱容 pC kJ/(kmol℃ )： 0～ 60℃ SO2： SO3： O2： N2： 0～ 354℃ SO2： SO3： O2： N2： kJ 17 8 3 7 7 7 .1 9 7 8 5 7 5 2 40)( 6 0) .0 3 5 3 (0)( 3 5 4)( 3 .0 3 5 3Q 21??????????????????????? ?? tCntCn piipii冷 熱流體進口溫度為 ℃ ,去一吸的溫度設(shè)為 140℃ , 由文獻 [3]查得 各溫度下的平均熱容 pC kJ/(kmol℃ )： 0～ 140℃ SO2： SO3： O2： N2： 0～ ℃ SO2： SO3： O2： N2： 1 3 1 8 5 . 7 5 4 ) . 1 5 2 (0)( 4 3 0 . 5)( 0 . 1 5 2Q 21i????????????????????? ?? tCntCn piipi熱根據(jù)熱量平衡 : 熱冷 ? 即 t7 5 3 1 8 59 9 8 7 0 6 5 70 6 0 0 3 7 4 7 ?? 解得 : t=142℃ 設(shè)去一吸的溫度為 142℃ , 由文獻 [3]查得 該溫度下的平均熱容 pC kJ/(kmol℃ )： 0～ 142℃ SO2： SO3： O2： N2： 1t1 3 1 8 9 .0 0 7 )( 0 .1 5 Q 21?????????????? ??ttCntCn piipii熱根據(jù)熱量平衡 : 熱冷 ? ,解得 :t=142℃ 故去二吸的溫度為 141℃ . 根據(jù)上述計算，確定的換熱流程如下圖所示： 化工學院化學工程系 29 349 176。C40 176。C自主機來60 176。C自一吸來142 176。C去二吸455 176。CⅢⅡⅣⅠ477 176。C 176。C410 176。C 176。C475 176。C 176。C446 176。C460 176。C415 176。C 176。C 176。C422 176。C448 176。CⅢⅠⅣⅡ流程191 176。C去一吸418 176。C312 176。C317 176。C354 176。C 176。C 換熱器換熱面積的計算 第一換熱器 熱流體： ? ?? ℃ 冷流體： 312418 ? ?? ℃ 1 59 165ln ???? mt℃ 由前面的計算可知： 換熱量 hkJQ / 7 6 4 4 4 3? , 青海大學本科畢業(yè)設(shè)計： 西寧地區(qū)年產(chǎn) 3 萬噸 100%硫酸轉(zhuǎn)化工序工藝初步設(shè)計 30 化工學院化學工程系 則 )/(10865 ChkJtQKA m ?????? 第二換熱器 熱流體： ? ?? ℃ 冷流體： 349422 ? ?? ℃ 99ln ???? mt℃ 由前面的計算可知： 換熱量 hkJQ /7 9 0 3 1 1 4 3? , 則 )/(11217 ChkJtQKA m ?????? 第三換熱器 熱流體： 191455 ? ?? ℃ 冷流體： 40317 ? ?? ℃ 151138 4 41 3 81 5 1ln 1 3 81 5 1 ???? mt℃ 由前面的計算可知： 換熱量 hkJQ / 2 5 1 6 6 4? , 則 )/(29443 ChkJtQKA m ?????? 第四換熱器 熱流體： ? ?? ℃ 冷流體： 60354 ? ?? ℃ 化工學院化學工程系 31 82ln ???? mt℃ 由前面的計算可知： 換熱量 hkJQ / 8 6 3 7 5 6? , 則 )/(46 024 6375 6 ChkJtQKA m ?????? 總換熱面積為： ? ??? )/(9 7 5 5 0 ChkJKA 表 9 熱量衡算結(jié)果 名稱 第一換熱器 第二換熱器 第三換熱器 第四換熱器 交換熱量 kJ/h 傳熱溫差 ℃ KA值 kJ/(h﹒℃ ) 10866 11217 29443 46024 根據(jù)以上計算可知，通過熱量衡算計算出的熱量進行換熱流程的組合只有一種組合方式，即ⅢⅠ － ⅣⅡ組合，僅有一種組合方式，不具有對比性，因此我們對各段操作參數(shù)重新進行調(diào)整，然后進行熱量衡算如下： 各段操作參數(shù)的確定 轉(zhuǎn)化器一段床層操作參數(shù)的確定 由前面的計算可知， 0℃時的反應熱為 ? 假設(shè)一段出口轉(zhuǎn)化率為 72%，以 1小時進料量為基準，對一段床層做物料衡算： 進一段氣體量及組成： 總氣體量： kmo ln ?總 k m o ln SO % ??? k m o ln O % ??? k m o ln N % 8 4 ??? 出一段氣體量及組成： k m o ln SO )( ???? 青海大學本科畢業(yè)設(shè)計： 西寧地區(qū)年產(chǎn) 3 萬噸 100%硫酸轉(zhuǎn)化工序工藝初步設(shè)計 32 化工學院化學工程系 km o ln SO ??? k m o ln O ???? kmolnN ? kmoln ?總 一段進口溫度取 410℃， 對第一段作熱量衡算： 由文獻 [3]查得 0～ 410℃ 時 SO2＼ O2＼ N2的平均熱容分別為 kJ/(kmol℃ )： 、 、 設(shè)以下反應途徑： CSOOSOCHHtSOOSOCHH??? ????????? ??????021021410322313222 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 反應為絕熱操作，故 0??H ，即 0321 ?????? HHH 進口物料帶入的焓： kJtCnCnCnH pSOSOpNNpOO)( 2222221???????????????）（）（ 反應生成焓： kJso nHH SOR 061 332 3 ?????????? ? 根據(jù)催化劑的活性溫度范圍 ,假設(shè)出口溫度為 580℃ , 由文獻 [3]查得 查得 0~580℃時 SO SO O N2的平均熱容分別為 kJ/(kmol℃ )： 、 、 、 ? ?? ?ttttpCnH ii 7 1 3 3 1 3 2 6 3 3??????????????????? 又 0321 ?????? HHH Ct ?? ： 平衡曲線查得：由 etX ? % 8 0 ?? TXC 時， 化工學院化學工程系 33 ??? TXXR則對比轉(zhuǎn)化率 絕熱溫升 12 ??????? XX tt? 轉(zhuǎn)化器二段床層操作參數(shù)的確定 假設(shè)二段出口溫度為 520℃，由 平衡曲線查得：eT tX ? % ?? TXC 時， 7 , 2 ??????? TRXXRR ，則取因為 Ctt ??? ??? 11 解得可由一段絕熱溫升 ? 對二段作物料衡算： 進口物料量： kmolnSO ? kmolnSO ? kmolnO ? kmolnN ? kmoln ?總 出口物料量： k m o ln SO )( ???? km o ln SO ??? k m o ln O ???? kmolnN ? kmoln 497?總 二段進口溫度取 492℃， 對第二段作熱量衡算： 由文獻 [3]查得 0~492℃時 SO SO O N2的平均熱容分別為 kJ/(kmol℃ )： 、 、 、 設(shè)計以下反應途徑： 青海大學本科畢業(yè)設(shè)計： 西寧地區(qū)年產(chǎn) 3 萬噸 100%硫酸轉(zhuǎn)化工序工藝初步設(shè)計 34