【正文】 入塔酸帶入熱 Q3 93%硫酸稀釋熱 Q4 入塔總熱量 ∑ 出塔總熱量 ∑ 表 干燥塔循環(huán)酸槽的熱量衡算表項(xiàng)目 帶入熱 kJ/h 項(xiàng)目 帶出熱 kJ/h% H2SO4 帶入熱 Q1 上塔酸帶出熱 Q4 % H2SO4 帶入熱 Q2 93% H2SO4 帶出熱 Q5 混合熱 Q3 帶入總熱量 ∑ 帶出總熱量 ∑ 吸收塔及其循環(huán)槽的物料衡算 中間吸收塔物料衡算(1)進(jìn)塔氣體成分 ??????hkmolNhkolOSl/: /: /8..1322???中間吸收塔進(jìn)出氣體成分分別見(jiàn)表 和表 。表 進(jìn)中間吸收塔氣體成分項(xiàng)目 kmol/h kg/h m3/hSO2 SO3 O2 N2 ∑ (2)吸收 SO3 量(吸收率為 99%) ??hkmol/??(3)出塔 SO3 量 l/6...?表 出塔氣體成分項(xiàng)目 SO2 SO3 O2 N2 ∑kmol/h (4)上塔酸量 G為了便于管理，循環(huán)酸泵仍選用與干燥塔相同的酸泵(327 m 3/h)。酸濃：98% ，比重：，溫度：55 C???hkg/???(5)出塔酸量 /?(6)出塔酸濃出塔酸中含 SO3 %????相當(dāng)于出塔酸濃 % H2SO4。中間吸收塔物料衡算結(jié)果如表 所示。表 中間吸收塔物料平衡表進(jìn)物料 (kg/h) 出物料 (kg/h)98% H2SO4 % H2SO4 進(jìn)塔 SO3 氣體 出塔 SO3 氣體 ∑ ∑ 最終吸收塔物料衡算(1)進(jìn)塔氣體成分 ??????hkmolNhkolOmlS/: /: 74..1322???最終吸收塔進(jìn)出氣體成分分別見(jiàn)表 和表 。表 進(jìn)最終吸收塔氣體成分項(xiàng)目 kmol/h kg/h m3/hSO2 SO3 972 O2 N2 ∑ (2)吸收 SO3 量(吸收率為 99%) ??hkmol/??(3)出塔 SO3 量 l/...?表 出最終吸收塔氣體成分項(xiàng)目 SO2 SO3 O2 N2 ∑kmol/h (4)上塔酸量 G為了便于管理，吸收塔仍采用 327 m3/h 酸泵，上塔酸量同中間吸收塔。酸濃：98% ，比重：，溫度：55 。C???hkgG/???(5)出塔酸量 /4..59?(6)出塔酸濃出塔酸中含 SO3 %???相當(dāng)于出塔酸濃 % H2SO4。最終吸收塔物料衡算結(jié)果如表 所示。表 最終吸收塔物料平衡表進(jìn)物料 (kg/h) 出物料 (kg/h)98% H2SO4 % H2SO4 進(jìn)塔 SO3 氣體 出塔 SO3 氣體 ∑ ∑ 吸收循環(huán)槽物料衡算吸收循環(huán)槽物料衡算結(jié)果如表 所示。表 吸收循環(huán)槽物料衡算表進(jìn)物料 (kg/h) 出物料 (kg/h)中吸塔排管來(lái)%H2SO4 上中間吸收塔 98%H2SO4 吸收塔排管來(lái)%H2SO4 上最終吸收塔 98H2SO4 93%塔串來(lái) 93% H2SO4 串去 93%塔 98% H2SO4 產(chǎn)成品 98% H2SO4 ∑ ∑ 吸收塔及其循環(huán)槽的熱量衡算 中間吸收塔熱量衡算(1)進(jìn)塔氣體帶入熱量 Q1SO2 帶入熱量： ??hkJq/.???SO3 帶入熱量： 138592O2 帶入熱量： /..N2 帶入熱量： ??hkJq / ???式中 、 分別為 0～160℃溫度內(nèi) SOSO O N 2 的平均熱容(kJ/(kmolK))。 ??hkJqqQ/???(2)入塔酸帶入熱 Q2 入塔酸溫 55℃，濃度 98% H2SO4，熱焓：I=??hkJ/???(3)吸收反應(yīng)熱 Q3 /式中：7013 為 50℃時(shí) 98% H2SO4 吸收氣體 SO3 的吸收反應(yīng)熱( )。OHkgJ2/(4)98% H2SO4 濃縮為 % H2SO4 的濃縮熱 Q4????hkJQ /?????式中： 及 分別為 98%及 99% H2SO4 的積分稀釋熱( )。OHg2(5)出塔氣體帶入熱量 Q5(t=60℃)SO2 帶入熱量： ??hkJq/???SO3 帶入熱量： 972O2 帶入熱量： /2..N2 帶入熱量： ??hkJq73108586014 ???式中 、 分別為 0～60℃溫度時(shí) SOSO O N 2 的熱容 kJ/(kmolK)。 ??hkJqqQ/???(6)出塔酸帶出熱 Q6 54321Q???hkJ/ ? ???(7)出塔酸溫出塔酸熱焓 ，查表 ，然后通過(guò)內(nèi)插法得出塔酸溫kgI /.為 ℃。中間吸收塔物料衡算結(jié)果如表 所示。表 中間吸收塔熱量衡算表項(xiàng)目 進(jìn)口熱量 kJ/h 項(xiàng)目 出口熱量 kJ/h進(jìn)塔氣體帶入熱量 Q1 濃縮熱 Q4 入塔酸帶入熱 Q2 出塔氣體帶入熱量 Q5 吸收反應(yīng)熱 Q3 出塔酸帶出熱 Q6 入塔總熱量 ∑ 出塔總熱量 ∑ 最終吸收塔熱量衡算(1)進(jìn)塔氣體帶入熱量 Q1SO2 帶入熱量： ??hkJq/.???SO3 帶入熱量： 482O2 帶入熱量： /N2 帶入熱量： ??hkJq7513804 ???式中 、 分別為 0～180℃溫度內(nèi) SOSO O N 2 的平均熱容(kJ/(kmolK))。 ??hkJqqQ/???(2)入塔酸帶入熱 Q2 入塔酸溫 55℃，濃度 98% H2SO4，熱焓：I=??hkJ/???(3)吸收反應(yīng)熱 Q3 /式中：7013 為 50℃時(shí) 98% H2SO4 吸收氣體 SO3 的吸收反應(yīng)熱( )。OHkgJ2/(4)98% H2SO4 濃縮為 % H2SO4 的濃縮熱 Q4????hkJQ /?????式中： 及 分別為 98%及 99% H2SO4 的積分稀釋熱( )。OHg2(5)出塔氣體帶入熱量 Q5(t=60℃)SO2 帶入熱量： ??hkJq/???SO3 帶入熱量： 07952O2 帶入熱量： /9...83N2 帶入熱量： ??hkJq231886014 ???式中 、 分別為 0～60℃溫度時(shí) SOSO O N 2 的熱容(kJ/(kmolK))。 ??hkJqqQ/???(6)出塔酸帶出熱 Q6 54321Q???hkJ/.540 ? ??(7)出塔酸溫出塔酸熱焓 ，查表 ，然后通過(guò)內(nèi)插法得出塔酸溫kgI /?為 ℃。最終吸收塔熱量衡算結(jié)果如表 所示。表 最終吸收塔熱量衡算表項(xiàng)目 進(jìn)口熱量 kJ/h 項(xiàng)目 出口熱量 kJ/h進(jìn)塔氣體帶入熱量 Q1 濃縮熱 Q4 入塔酸帶入熱 Q2 出塔氣體帶入熱量 Q5 吸收反應(yīng)熱 Q3 出塔酸帶出熱 Q6 入塔總熱量 ∑ 出塔總熱量 ∑ 吸收循環(huán)槽熱量衡算為簡(jiǎn)化計(jì)算，先設(shè)吸收塔冷卻器出口溫度為 53℃。(1)中間吸收塔冷卻器來(lái)酸帶入熱 Q1??hkJIQ/60195??(2)最終吸收塔冷卻器來(lái)酸帶入熱 Q2 53℃(I=)??hkJ/?(3)93% H2SO4→98% H2SO4 串酸帶入熱 Q3 (53℃時(shí) 93% H2SO4 的熱焓量 I=)Q/??(4)93% H2SO4→98% H2SO4 串酸混合熱 Q4????hkJQ /?????(5)上塔酸帶出熱 Q5酸溫 55℃，98% H 2SO4，I=。 ??hkJ/???(6)串去 93%塔酸帶出熱 Q6 /(7)產(chǎn)成品酸帶出熱 Q7 ??hkJ/???(8)吸收塔冷卻器出口溫度 t：熱平衡 出進(jìn) 7654321 ??? ??I??kgJ/.查表 ，然后通過(guò)內(nèi)插法得吸收塔冷卻器出口溫度為 ℃。吸收循環(huán)槽熱量衡算結(jié)果如表 所示。表 吸收循環(huán)槽熱量衡算表項(xiàng)目 進(jìn)口熱量 kJ/h 項(xiàng)目 出口熱量 kJ/h中吸塔冷卻器來(lái)酸帶入熱 Q1 上塔酸帶出熱 Q5 二吸塔冷卻器來(lái)酸帶入熱 Q2 串去 93%塔酸帶出熱 Q6 串酸帶入熱 Q3 產(chǎn)成品酸帶出熱 Q7 串酸混合熱 Q4 ∑ ∑ 第 4 章 主要設(shè)備的工藝計(jì)算 冷卻器計(jì)算 干燥塔冷卻器的計(jì)算熱負(fù)荷 ??hkJQ/???進(jìn)口酸溫 ℃，出口酸溫 ℃；進(jìn)口水溫 30℃，出口水溫 36℃。(1)冷卻水用量 G (41)水tCQ???式中：Q—熱負(fù)荷，kJ/h； C—水的比熱容，kJ/(kgK)； —水溫差，℃ 。水t?由式(41)得： 或(=515m 3/h)????hkgG/????(2)冷卻排管的排列進(jìn)口酸量 或(= 3/s)hm/.10854..73擬采用 ；壁厚 ；管長(zhǎng) L=2m 的鑄鐵管。?2??假設(shè)：每排 6 層，每層 6 根管。則：直管總長(zhǎng) ，每排有 彎頭 5 個(gè)，每個(gè)相當(dāng)直管長(zhǎng)度為：7?直L?180??mD8021???每排管總長(zhǎng) 每排換熱面積為： ??總L假設(shè)干燥塔冷卻器共 9 排，總換熱面積： 酸在排管內(nèi)流速 (合格，可以采用)??sm/??(3)冷卻面積 F (42)tKQ??式中： Q—熱負(fù)荷，kJ/h；K—傳熱系數(shù)，kJ/(m 2sK)；—平均溫差，℃。t?①平均溫差 t酸側(cè) →℃， ℃???Ht水側(cè) 36→30℃， ℃8704?K平均溫差 (43)KHtt??由式(43)得：平均溫差 ℃?②傳熱系數(shù) K℃?酸在此溫度下的物性數(shù)據(jù)(查文獻(xiàn) [11])：密度： 3/???粘度： )(843s???導(dǎo)熱系數(shù)： )/2. KJ??比熱容： )/(651kgCp?? ， kJ/(m2sK) (4211??????RK管4)式中： —管內(nèi)、外的傳熱分系數(shù)，kJ/(m 2sK)[12]2—管內(nèi)、外的污垢系數(shù)，(kJ/m 2sK)1；(取 )2R、 10?R20—管壁厚度，m( 忽略不計(jì))；?—管的導(dǎo)熱系數(shù)，kJ/(m 2sK)。管? ，kJ/(m 2sK) (.??Bd??5)，kJ/(m 2sK) (46)??????LGdH上兩式中： —硫酸導(dǎo)熱系數(shù)， kJ/(msK)；? —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。 (47)??udB?Re (48)?pCPr上兩式中： —硫酸密度， kg/m3；? —管內(nèi)直徑，m；Bd u—酸在排管內(nèi)流速，m/s； —硫酸的粘度， Pas；? Cp—硫酸的熱容量，kJ/(kgK)； —硫酸導(dǎo)熱系數(shù)， kJ/(msK)。?由式(47)和式(48)得： ??135261084. . ?????.???將以上計(jì)算結(jié)果代入式(45)得： kJ/(m2sK)??. ??????? kJ/(m2sK)...02 ???????將 的計(jì)算結(jié)果代入式(44)得： kJ/(m2sK)???K將 K= kJ/(m2sK)代入式 (44)得：冷卻面積 ..7946mF???其中，冷卻面積 ＜冷卻排管總換熱面積 ，故此裝置合格。 中間吸收塔冷卻器的計(jì)算熱負(fù)荷 ??hkJQ/????進(jìn)口酸溫 ℃，出口酸溫 ℃；進(jìn)口水溫 20℃，出口水溫 40℃。(1)冷卻水用量 G由式(41)得： 或(= 3/h)????hkg/..295????(2)冷卻排管的排列進(jìn)口酸量 或(= 3/s)hm/. 3擬采用 ；壁厚 ；管長(zhǎng) L=2m 的鑄鐵管。15?1??假設(shè)：每排 6 層，每層 6 根管。則：直管總長(zhǎng) ，每排有 彎頭 5 個(gè)，每個(gè)相當(dāng)直管長(zhǎng)度為：72?直L?180??mD8021???每排管總長(zhǎng)