【正文】 間吸收塔及幾臺(tái)換熱器，～。第五章 三氧化硫的吸收5．1三氧化硫吸收的工藝條件吸收酸濃度因?yàn)镾O3易溶純硫酸中。不能用水進(jìn)行吸收，否則將形成大量酸霧。％硫酸作吸收劑，因其液面上水、三氧化硫和硫酸的總蒸氣壓最低，吸收率最高。吸收酸溫度 近20年來(lái)，隨兩轉(zhuǎn)兩吸工藝的廣泛應(yīng)用，以及低溫余熱利用技術(shù)的成熟，采用較高酸溫和進(jìn)塔氣溫的高溫吸收工藝既可避免酸霧的生成，減小酸冷器的換熱面積，又可提高吸收酸余熱利用的價(jià)值。進(jìn)塔氣溫的影響進(jìn)塔氣溫對(duì)吸收SO3亦有較大影響。在一般的吸收過(guò)程中，氣體溫度低有利于提高吸收率和減小吸收設(shè)備體積。但在吸收轉(zhuǎn)化氣中SO3時(shí)，為避免生成酸霧，氣體溫度不能太低。尤其在轉(zhuǎn)化氣中水含量較高時(shí)，提高吸收塔的進(jìn)氣溫度，能有效地減少酸霧的生成。 從表51可以看出，／m179。時(shí)，轉(zhuǎn)化氣進(jìn)吸收塔溫度必須高于112℃。表51 水蒸氣含量與轉(zhuǎn)化氣露點(diǎn)的關(guān)系水蒸氣含量轉(zhuǎn)化器的露點(diǎn)112121127131135138141 在高溫吸收工藝中，進(jìn)塔氣體溫度提高到180一230℃，這樣氣體在吸收塔中各部位均能保持在露點(diǎn)溫度以上，出轉(zhuǎn)化器的氣體不必冷卻。在兩轉(zhuǎn)兩吸工藝中，采用高溫吸收，提高進(jìn)塔氣體溫度可很好地解決系統(tǒng)熱乎衡問(wèn)題，尤其對(duì)中間吸收塔更為有利，可以減緩工藝中“熱冷熱”的弊病。循環(huán)酸量的影響為較完全地吸收三氧化硫．循環(huán)酸量的大小亦很重要。若酸量不足，酸在塔的進(jìn)出口濃度、溫度增長(zhǎng)幅度較大，當(dāng)超過(guò)規(guī)定指標(biāo)后，吸收率下降。吸收設(shè)備為填料塔時(shí)，酸量不足，填料的潤(rùn)濕率降低，傳質(zhì)面積減少，吸收率降低；相反，循環(huán)酸量亦不能過(guò)多，過(guò)多對(duì)提高吸收率無(wú)益，還會(huì)增加氣體阻力，增加動(dòng)力消耗，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成氣體夾帶酸沫和液泛。 循環(huán)酸量通常以噴琳密度表示。中國(guó)硫酸廠多取噴淋密度在15—25 m179。／(m2．h)范圍內(nèi)。5．2．1 一轉(zhuǎn)一吸干—吸系統(tǒng)工藝流程目前中國(guó)硫酸生產(chǎn)，由于技術(shù)發(fā)展的歷史原因，仍有采用一轉(zhuǎn)一吸工藝的。產(chǎn)品只有98％和92．5％H2兩種產(chǎn)品。少數(shù)廠家配有105％發(fā)煙酸吸收塔，生產(chǎn)20％S03(游離)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)煙硫酸，其流程見(jiàn)圖51。圖51 生產(chǎn)發(fā)煙硫酸時(shí)的干燥吸收流程1發(fā)煙硫酸吸收塔；2濃硫酸吸收塔；3捕沫器；4循環(huán)槽；5泵；6,7酸冷卻器；8干燥塔從轉(zhuǎn)化工序?qū)说霓D(zhuǎn)化氣，一部分進(jìn)入發(fā)煙酸吸收塔，經(jīng)發(fā)煙酸吸收后，與另一部分轉(zhuǎn)化氣混合并進(jìn)人98％H2SO4的酸吸收塔，經(jīng)98％H2SO4的硫酸吸收后，導(dǎo)人層氣回收塔或直接放空。105％H2S04的發(fā)煙酸由吸收塔上部分酸裝置均勻分布在填料上，與轉(zhuǎn)化氣逆流接觸．酸濃度和溫度上升，然后從塔底排出，進(jìn)入混酸罐(成循環(huán)酸槽)與來(lái)自98％H2S04的硫酸吸收系統(tǒng)的98％H2SO4的硫酸混合，控制循環(huán)酸中戰(zhàn)況含量在l04．6％一l05．0％之間。從酸罐引出的熱酸由泵送人酸冷卻器冷卻，之后，大部分循環(huán)使用，少部分作為產(chǎn)品或串人98％H2SO4的硫酸混酸罐。98％H2SO4的硫酸吸收系統(tǒng)的酸亦在吸收SO3時(shí)濃度升高，溫度上升，出塔后在泥酸罐中與干燥塔串來(lái)的93％H2SO4的硫酸混合，％％H2SO4的硫酸，必要時(shí)可加人水。罐中出來(lái)的熱酸由酸冷卻器冷卻，其中大部分打人吸收塔循環(huán)使用，一小部分分別串入105％和93％H2S04的硫酸混酸罐。根據(jù)產(chǎn)品的要求，也可引出少量作為成品酸輸出。[4] 5．2．2 兩轉(zhuǎn)兩吸于—吸系統(tǒng)工藝工藝流程見(jiàn)圖52。圖52 冷卻后、泵前串酸干吸工序流程圖 三廢處理工藝生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的廢氣主要來(lái)源為：二吸塔出來(lái)的SOSO3。A、焙燒：采用氧表控制沸騰焙燒為磁性焙燒，爐氣出口SO2濃度高SO3濃度低（即原始酸霧低，通過(guò)一級(jí)電除霧，酸霧指標(biāo)可達(dá)到≤）,渣、灰主要成分為Fe3O4具有磁性，可通過(guò)磁選機(jī)進(jìn)行兩次選磁，使鐵的品位提高到55%以上可用來(lái)煉鐵；渣、灰、灰殘硫≤%，燒出率可達(dá)≧%，渣灰可賣(mài)給水泥廠，生產(chǎn)水泥。B、凈化工序采用封閉酸洗，付產(chǎn)10%濃度稀酸，可用稀酸泵將此稀酸送到磷肥車(chē)間與濃硫酸相配生產(chǎn)磷肥，酸泥與礦渣相混，賣(mài)給水泥廠生產(chǎn)水泥。C、轉(zhuǎn)化工段采用五段兩次轉(zhuǎn)化，總轉(zhuǎn)化率可達(dá)99%，尾氣SO2≤300PPM，可達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。D、干吸工段采用兩次吸收，塔的分酸裝置采用管式分酸器，總吸收率可達(dá)≧%。、污酸的處理以含硫量為35%～25%的硫鐵礦為例，每生產(chǎn)1噸硫酸，～，燒渣中含有較多的鐵和一定數(shù)量的銅、鋅、鉛、鈷等有色金屬，有些還含有金、銀等貴重金屬，應(yīng)回收利用。污水和污酸主要來(lái)自?xún)艋ば?，污水、污酸中含有硫酸、砷、氟、鉛、鐵、硒等，酸、砷、氟等，對(duì)生態(tài)環(huán)境危害很大，排放前必須處理。 [9]第六章 物料衡算和熱量衡算硫酸生產(chǎn)的工藝流程圖如圖61：圖61 硫酸生產(chǎn)的工藝流程一、硫鐵礦焙燒工序：生產(chǎn)條件：硫鐵礦純度W(FeS=90%) 空氣過(guò)剩系數(shù)a=物料流程示意圖如圖62：硫鐵礦W(FeS=) 沸騰焙燒二氧化硫爐氣爐渣圖62 硫鐵礦焙燒工序以1t硫鐵礦為基準(zhǔn)W(FeS) = 100%由W(FeS) ==90%（已知） 得==900kgn(FeS) ===4FeS+11O=2FeO+8SO需要消耗的氧氣為n（O）=n(FeS)= kmol kmol= kmol需要通入的空氣為= kmol kmol－ kmol= kmol生成的二氧化硫?yàn)閚（SO）=2 kmol=15 kmol生成的FeO為n（FeO）= kmol= kmol kmol－ kmol= kmol表71 輸入—輸出物料表 基準(zhǔn)1t硫鐵礦輸入輸出組分質(zhì)量/kg分子量組分質(zhì)量/kg分子量FeS2900120FeO600160雜質(zhì)100SO96064O99032O33032N325928N325928雜質(zhì)100總計(jì)52495249二、爐氣的凈化和干燥工序如圖73：粗二氧化硫爐氣爐氣冷卻和干法除塵干爐氣爐氣濕法凈化濕爐氣爐氣的干燥93%硫酸二氧化硫爐氣礦渣清水圖73 爐氣的凈化和干燥工序由焙燒工序輸送來(lái)的二氧化硫爐氣，經(jīng)過(guò)凈化和干燥工序之后，除去了爐氣中的有害雜質(zhì)，但爐氣中的二氧化硫、氧氣、氮?dú)獾牧坎](méi)有發(fā)生較大的變化。 由表1知：n(SO)=15 kmol n(O)= kmol n(N)= kmol三、二氧化硫催化氧化工序：工藝條件570, k=由凈化和干燥工序輸送來(lái)的原料量n(SO)=15kmol n(O)= n(N)= kmol x(SO)=11% x(O)=% x(N)=%物料流程示意圖如圖圖74：SO為11%%%催化氧化－ x－x x圖74 二氧化硫催化氧化工序計(jì)算基準(zhǔn)1mol原料 平衡轉(zhuǎn)化率為xSO+O SO開(kāi)始 轉(zhuǎn)化 x 平衡 － －x 輸出總物料量：－+ －x+ + =1－ xk=k=k=則x= 輸出總物料1－=W(SO)=100%=%W(O)=100%=%W(SO)=100%=%W(N)=100%=%表72 輸入—輸出物料表 基準(zhǔn)1mol原料輸入輸出組分物質(zhì)的量（mol）摩爾分?jǐn)?shù)（%）組分物質(zhì)的量（mol）摩爾分?jǐn)?shù)（%）SO11SOOONSON總計(jì)1100100由凈化和干燥工序輸送來(lái)的原料量n=四、SO的吸收工序原始數(shù)據(jù)：硫酸的生產(chǎn)能力為10萬(wàn)噸/年；年工作時(shí)間7200h純度為98%的濃硫酸SO+HO= HSO以1 h為基準(zhǔn)=13889 kg/h純硫酸量1388998%=13611kgSO+HO= HSO X 13611 80 98 = X=11111kgn(SO)===139 kmol由硫鐵礦焙燒工序和二氧化硫催化氧化工序知 kmol的SOy硫鐵礦生成139 kmol的SO=y=12年產(chǎn)10萬(wàn)噸98%的濃硫酸，每小時(shí)需要焙燒12t硫鐵礦 熱量衡算沸騰焙燒爐能量衡算計(jì)算基準(zhǔn)：以1t硫鐵礦[即n(FeS)=]為基準(zhǔn)，溫度基準(zhǔn)為25（，計(jì)算中涉及的溫度實(shí)為溫差）。能量衡算示意圖：如圖：75 沸騰焙燒爐圖75 能量衡算示意圖熱平衡方程式 ++=++式中——各股物料帶入設(shè)備的熱量——由加熱劑傳遞給設(shè)備和物料的熱量——過(guò)程的各種熱效應(yīng)——各股物料帶出設(shè)備的熱量——消耗在加熱設(shè)備上的熱量——設(shè)備向外界環(huán)境散發(fā)的熱量（1）=∫=△ △ = －=－=0 ==0（2）——由加熱劑傳遞給設(shè)備和物料的熱量由于沸騰焙燒爐是以煤作為熱源（燃）=B（燃）——燃料提供的有用熱——燃料燃燒的熱效率B——燃料消耗量——燃料的發(fā)熱值；=90%查表的=30（燃）=B=90%10003010=10KJ=（燃）=10KJ（3）化學(xué)反應(yīng)熱4FeS+ 11 O=2 FeO+ 8SO △= kJ/mol =n△=10=10KJ（4）各股物料帶出設(shè)備的熱量=++=∫=△ =(－)=（850－25）=10KJ=∫=△ =(－)=1510（850－25）=10KJ=∫=△ =(－)=10（850－25）=10KJ=++=10KJ+10KJ+10KJ=10KJ(5)=0(6)設(shè)備向外界環(huán)境散發(fā)的熱量=++－－=10+10－10=10KJ[5]致謝 歷時(shí)半載，從論文選題到搜集資料，從開(kāi)題報(bào)告、寫(xiě)初稿到反復(fù)修改，期間經(jīng)歷了喜悅、聒噪、痛苦和彷徨，在寫(xiě)作論文的過(guò)程中心情是如此復(fù)雜。如今，伴隨著這篇畢業(yè)論文的最終成稿，復(fù)雜的心情煙消云散，自己甚至還有一點(diǎn)成就感。要感謝我的家人以及我的朋友們對(duì)我的理解、支持、鼓勵(lì)和幫助，正是因?yàn)橛辛怂麄?，我所做的一切才更有意義；也正是因?yàn)橛辛怂麄?，我才有了追求進(jìn)步的勇氣和信心。我要感謝我的指導(dǎo)老師趙佩老師，在她的悉心指導(dǎo)下,我的論文才得以完成。趙佩老師豐富的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，務(wù)實(shí)的工作作風(fēng)和對(duì)學(xué)生的真摯關(guān)懷給我留下了深刻的印象，也將使我受益匪淺，再次對(duì)趙佩老師給我的幫助和關(guān)懷表示衷心的感謝! 感謝趙頻老師，朱喜霞老師，徐貴敏老師，楊繼朋老師，李小樂(lè)老師，張小杰老師，李亞靜老師等在我平時(shí)學(xué)習(xí)中的細(xì)心指導(dǎo)和栽培！感謝我的同學(xué)和室友們對(duì)我的支持和幫助。感謝冶化系各位老師的培養(yǎng)和在學(xué)業(yè)上給予的幫助！感謝我的家人對(duì)我始終如一的支持，在此，對(duì)他們致以崇高的敬意。參考文獻(xiàn)[1]劉振河. 化工生產(chǎn)技術(shù)[M].北京：：95119.[2]劉亦武，——硫酸價(jià)格的分析[J].湖北武漢：中國(guó)五環(huán)化學(xué)工業(yè)有限公司.　1999(2)：410.[3]張超林. 化工進(jìn)展[M]. 2007（10）.　[4]陳五平. 無(wú)機(jī)化工工藝學(xué)[M]. 普通高等教育“九五”國(guó)家級(jí)重點(diǎn)教材 .[5]鄭廣儉，[M] . 2003年01月.[6]司徒杰生，[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004：913.[7][J].（2）：14.[8][J].（2）：13.[9][J]. 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