【正文】 的硫酸向液相主體擴散。事實上氣體中的三氧化硫不可能百分之百被吸收，只吸收氣體中超過與硫酸相平衡的那一部分三氧化硫，超過的越多，吸收過程的推動力越大，吸收速度就越快。一般把被吸收的三氧化硫數(shù)量和原來氣體中三氧化硫的總數(shù)量之百分比稱為吸收率。η＝(ab)/a100%式中，η — 吸收率，%； a — 進(jìn)吸收裝置的三氧化硫數(shù)量，mol； b — 出吸收裝置的三氧化硫數(shù)量，mol。在實際生產(chǎn)過程中，一般用循環(huán)酸來吸收三氧化硫，吸收酸的濃度在循環(huán)過程中增加，需用稀酸或水稀釋。與此同時取出循環(huán)酸作為產(chǎn)品酸。對濃硫酸而言，%的濃硫酸作為吸收酸時，盡可能使氣相中SO3的吸收率達(dá)到最完全的程度。濃度過高、過低均不適宜。%H2SO4時，酸液面上的SO3的平衡分壓較低，當(dāng)氣體中SO3分子向酸液表面蒸發(fā)并擴散到氣相主體中與水分子相遇，形成硫酸蒸氣，然后在空間冷凝產(chǎn)生細(xì)小的硫酸溶滴。溶滴酸霧很難完全分離，通常隨尾氣帶走或排入大氣。吸收酸的濃度越低，溫度越高，酸液表面上蒸發(fā)出的水蒸氣量越多。酸霧形成量越大，SO3將主要以酸霧形式而損失。%時，液面上水蒸氣平衡分壓接近于零，而SO3的平衡分壓較高。吸收酸濃度越大，溫度越高，SO3平衡分壓越大，氣相中的SO3不能完全吸收，使吸收塔排出氣體中的SO3含量增加，隨后在大氣中形成酸霧。此外，吸收酸溫度不能過高，若過高，酸溶液加劇蒸發(fā)，使液面上的總壓明顯增加，從而降低了吸收率。轉(zhuǎn)化后的氣體溫度也應(yīng)低一點好，否則易形成酸霧。轉(zhuǎn)化器一般控制在120℃左右，而酸溫一般控制在60～70℃。濃硫酸吸收三氧化硫氣體一般在塔設(shè)備中進(jìn)行。吸收三氧化硫是放熱過程，隨著吸收過程的進(jìn)行，吸收酸的溫度也隨著升高。為使循環(huán)酸的溫度保持一定，必須使之通過冷卻設(shè)備，以除去在吸收過程中增加的熱量。每個吸收塔除應(yīng)有自己的循環(huán)酸貯槽外，還應(yīng)有輸送酸的泵（酸泵）。因此，吸收工序的設(shè)備應(yīng)有吸收塔、酸槽、泵和冷卻器組成。轉(zhuǎn)化氣依次通過濃硫酸吸收塔，%H2SO4濃硫酸吸收SO3后，%～%。然后由濃硫酸的吸收塔出口引至尾氣處理部分或直接經(jīng)過捕沫后放空。各塔噴淋用硫酸均由塔的上部進(jìn)入，經(jīng)過噴淋裝置均勻分布在塔截面上，與來自塔下部的轉(zhuǎn)化氣逆流接觸。吸收SO3的硫酸從塔底引出時，其濃度可以提高了。為維持入塔噴淋酸濃度的穩(wěn)定，可在干燥塔和吸收塔之間進(jìn)行串酸，必要時加入補充水。吸收塔的操作氣速問題：～。但填料塔是一種比較穩(wěn)定適應(yīng)操作氣體氣速范圍較大的設(shè)備，而且由于設(shè)計所用塔內(nèi)填料面積是富裕的，所以塔的負(fù)荷可以有較大的波動而不致于影響干燥指標(biāo)。實際生產(chǎn)中由于增產(chǎn)需要，～。循環(huán)酸酸溫的影響：硫酸對設(shè)備的腐蝕能力與硫酸的溫度、濃度有很大的關(guān)系。在干吸工段所選用的酸泵大多數(shù)是國內(nèi)生產(chǎn)的鑄鐵或不銹鋼泵。這些材料的耐蝕性能在很大程度上取決于酸溫的高低。酸泵的使用壽命的影響因素有：一是硫酸對酸泵金屬材料的腐蝕，二是硫酸粘度對酸泵運轉(zhuǎn)的關(guān)系，而這兩個關(guān)系與酸溫有直接的影響和聯(lián)系。干燥酸溫在45℃左右，而吸收溫度可以在45～48℃?？傊?，硫酸的酸溫升高會使硫酸的腐蝕能力增強，還會使硫酸的粘度下降，造成酸泵潤滑不良，因此控制干吸工序循環(huán)槽內(nèi)的酸溫在40℃以下，對酸泵的使用壽命有很重要的影響。爐氣的入塔氣溫：爐氣入塔氣溫低的情況下吸收效果一般是較差的。尾氣中常帶有酸霧，但入塔氣溫高也帶來一些問題，大量顯熱帶入塔內(nèi)，使出塔酸溫過高，大大加劇了酸管道的腐蝕，同時也增加了濃酸冷卻的負(fù)荷，使淋酸溫度過高，也影響吸收率，一般控制在140℃～160℃之間。、450℃ 中壓過熱蒸汽，在焚硫爐出口設(shè)置火管式廢熱鍋爐生產(chǎn)中壓飽和蒸汽，在轉(zhuǎn)化器第一段出口設(shè)置一臺高溫過熱器，在轉(zhuǎn)化器第三段之后、氣體進(jìn)第一吸收塔前設(shè)置省煤器，在轉(zhuǎn)化器四段后設(shè)置低溫過熱器和省煤器。對于兩次轉(zhuǎn)化工藝，一般在第四段出口增設(shè)一臺中溫過熱器。廢熱回收的汽水系統(tǒng)流程簡述如下：溫度約104℃的合格的鍋爐給水，經(jīng)熱管省煤器（Ⅰ、Ⅱ），加熱到約250℃直接送人中壓廢熱鍋爐的汽包。爐水從汽包引出，沿下降管流人鍋殼，經(jīng)鍋殼中的列管加熱后產(chǎn)生汽水混合物，再由鍋殼頂部上升管送回汽包，經(jīng)汽水分離后的爐水繼續(xù)循環(huán)，飽和蒸汽則從汽包頂部引出，先后經(jīng)低溫過熱器和高溫過熱器加熱到450℃后送往用戶。通常通過噴水調(diào)節(jié)高溫過熱器出口過熱蒸汽溫度，轉(zhuǎn)化器二段爐氣進(jìn)口溫度通過爐氣副線來調(diào)節(jié)。其實高、低溫過熱器可設(shè)蒸汽旁通管，進(jìn)二段的爐氣溫度由高溫過熱器蒸汽旁通閥自動調(diào)節(jié)，而高溫過熱器出口過熱蒸汽溫度由低溫過熱器蒸汽旁通調(diào)節(jié)閥自動調(diào)節(jié)。這樣，高溫過熱器就可不設(shè)爐氣旁通管和旁通調(diào)節(jié)閥，同時正常運行時蒸汽系統(tǒng)無需噴水。不噴水可以保證蒸汽品質(zhì)和高溫過熱器管內(nèi)不結(jié)垢，從而保證高溫過熱器的長期換熱效果及使用壽命。對于配套透平鼓風(fēng)機和汽輪發(fā)電機組的裝置，不噴水也可保證蒸汽透平和汽輪機不結(jié)垢，因而保證其長期運行效率。大多數(shù)硫酸廠的SO3吸收反應(yīng)熱由冷卻水帶走而損失掉，少數(shù)硫酸廠用于加熱鍋爐給水、工業(yè)用水、生活用水。以熱水形式回收這部分熱量在技術(shù)上是成熟的，只是由于熱水的用途非常有限，所以難以普及。低溫位熱能回收技術(shù)在國際上已開發(fā)應(yīng)用多年。美國孟莫克公司開發(fā)的熱回收系統(tǒng)HRS（Heat Recovery System）由具有兩段填料層的熱回收塔、酸槽與循環(huán)泵、釜式鍋爐、酸稀釋器及鍋爐給水預(yù)熱器等組成。將熱回收塔作為兩轉(zhuǎn)兩吸流程的第一吸收塔，塔底部流出的w（H2SO4）%~%、溫度200~220℃(視鍋爐壓力而定)的硫酸經(jīng)換熱稀釋，將w（H2SO4）%后回流至熱回收塔下部第二段。從最終吸收塔循環(huán)系統(tǒng)引來的w（H2SO4）%、溫度約80℃的硫酸進(jìn)人熱回收塔上部第一段，以確保較高的吸收率。為了嚴(yán)格控制進(jìn)人熱回收塔的酸濃度，采用新型無電極環(huán)形電導(dǎo)分析儀。為了及時發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的鍋爐泄漏，在鍋爐上裝有聲波測漏儀。另外安裝了腐蝕監(jiān)測儀，以測量酸循環(huán)系統(tǒng)中不銹鋼試件電化學(xué)腐蝕產(chǎn)生的電流。采用HRS技術(shù)需引進(jìn)技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備，因而建設(shè)投資較高，通過采用與外商合作的辦法，部分HRS設(shè)備由外商提供技術(shù)在國內(nèi)制造，可以節(jié)省不少投資。就我國目前的技術(shù)水平和制造水平，開發(fā)我國自己的HRS技術(shù)的時機已經(jīng)成熟。采用低溫位熱回收技術(shù)產(chǎn)生低壓蒸汽，而低壓蒸汽正是磷復(fù)肥生產(chǎn)所需要的。采用HRS技術(shù)， ，并相應(yīng)減少70%左右的干吸部分循環(huán)水量，從而相應(yīng)減少循環(huán)水站的投資費用和運行費用。在超大型硫磺制酸裝置布置時最好考慮預(yù)留HRS的位置，待條件成熟后，再進(jìn)行技術(shù)改造[21]?？梢詫⒌谝晃账米鳠峄厥账囊徊糠郑杂脀（H2SO4）98%硫酸噴淋，以確保較高的吸收率，后建的熱回收塔只建高溫吸收部分。3 物料衡算 設(shè)計要求：設(shè)計規(guī)模：硫磺制酸20萬t/a；生產(chǎn)過程中：硫磺中的含硫尾氣以SO2的形式排出；吸收要求：《大氣污染物綜合排放國家標(biāo)準(zhǔn)》( GB 16297 —1996) 限定二氧化硫最高允許排放質(zhì)量濃度為960mg/ m3，吸收率≥%。%的H2SO4200000t，則H2SO4的產(chǎn)量為：Y=年產(chǎn)量（t）1000/（生產(chǎn)日24）=200000%1000/（30024）=取一小時為基準(zhǔn)根據(jù)關(guān)系式：S→H2SO4；→；硫磺的含硫量為96%。在工藝參數(shù)確定中我們已確定了各段的物料含量和溫度數(shù)據(jù)并已對其優(yōu)化?，F(xiàn)在通過這些數(shù)據(jù)計算各段物料組成[22]。 （1）標(biāo)準(zhǔn)通氣量%的H2SO4200000t則產(chǎn)酸量為== kg/h進(jìn)轉(zhuǎn)化工序a= ,b=，總轉(zhuǎn)化率x=，吸收率η=,進(jìn)轉(zhuǎn)化器標(biāo)準(zhǔn)氣量以1小時為基準(zhǔn) V標(biāo) = Y(98xη吸a)= = 進(jìn)入轉(zhuǎn)化器一段爐氣溫度為680℃，壓力為負(fù)壓10kPa。V實=V標(biāo)==爐氣成分: SO2=V標(biāo)a== O2=V標(biāo)b== N2==以實際生產(chǎn)經(jīng)驗，一般冷激爐氣為總量的16%左右。計算得爐氣分配表，見表31表31爐氣的分配比氣體進(jìn)轉(zhuǎn)化器一段爐氣/kmol冷激爐氣/kmolSO2O2N2合計（2）物料衡算本設(shè)計選用兩轉(zhuǎn)兩吸流程，轉(zhuǎn)化階段共分五段，其中第一次轉(zhuǎn)化過程有三段，第二次轉(zhuǎn)化有兩段。進(jìn)轉(zhuǎn)化器SO2濃度為9%，%，%。一段轉(zhuǎn)化率為60%，二段轉(zhuǎn)化率為80%，三段轉(zhuǎn)化率為96%，%，%。第一次轉(zhuǎn)化:SO2 ()=SO3 =O2 N2 SO2 ()=SO3 =O2 N2 SO2 ()=SO3 =O2 N2 第一次SO3吸收率為99%,進(jìn)入第二次轉(zhuǎn)化:SO2 ()=SO3 (99%)=O2 N2 SO2 ()=SO3 (99%)=O2 N2 第二次吸收，%。出口氣體成分如表32：表32出口氣的分配比氣體SO2SO3O2N2氣量/kmol百分比％熱量衡算的主要目的是為了確定設(shè)備的熱負(fù)荷，根據(jù)設(shè)備熱負(fù)荷的大小、所處理物料的性質(zhì)及工藝要求在選擇傳熱面積的型式、計算傳熱面積、確定設(shè)備的主要工藝尺寸。熱量衡算的主要依據(jù)是能量守恒定律，以車間物料衡算的結(jié)果為基礎(chǔ)進(jìn)行的，所以車間物料衡算表是進(jìn)行車間熱量衡算的首要條件。[23]（標(biāo)況下）表33 物質(zhì)的熱力學(xué)參數(shù)物質(zhì)溫度KS298SO2298SO3298O22980N22980H2O298表34 物質(zhì)的Cp參數(shù)一覽表[7]A