【導(dǎo)讀】本設(shè)計主要講述硫酸生產(chǎn)工業(yè)中焚硫轉(zhuǎn)化生產(chǎn)工段。兩吸”生產(chǎn)工序，其中“兩吸”指硫酸的干燥吸收工序，也是本設(shè)計的主要內(nèi)容。原料和空氣在爐內(nèi)反應(yīng)，生成二氧化硫氣體可達9~11%，經(jīng)廢熱鍋爐回收余熱。后，在氣體過濾器除去其中的粉塵。操作時不得超過99%以上的濃度。吸收都是放熱反應(yīng)，出塔酸都需經(jīng)酸冷卻器后才能返回塔內(nèi)使用。

　　

【正文】 濟源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 30 萬噸 98%硫酸中 H2SO4的質(zhì)量為： M=300000106=294000106g 以 1 kmol 精硫為基準生成 H2SO4的量為： 2429420+980000=3409420 g 1. 年產(chǎn) 30 萬噸硫酸所需硫磺質(zhì)量計算 321000294000106/3409420=109 g 2. 空氣的計算 氧氣： 59840294000106/3409420=109 g 氮氣： 209940294000106/3409420=1010 g 3. 工藝水的計算 71680294000106/3409420=1010g 4. 98%硫酸的計算： 3610320294000106/3409420=1011 g 表 47 年產(chǎn) 30 萬噸硫酸原料消耗量 原料 質(zhì)量 /g S 109 O2 109 N2 1010 98%H2SO4 1011 工藝水 1010 熱量衡算 計算基準：以 1kmol 精硫為基準進行計算。 熔硫階段熱量衡算 精硫消耗量： 32 kg 熔硫蒸汽壓力：一般為 ~ MPa（絕壓） 計算可取 MPa 液流溫度： 130~150，平均 140℃ 大氣溫度： 32℃ 濟源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 正交晶硫變?yōu)閱涡本Я驕囟龋?℃ 轉(zhuǎn)變熱： kJ/kg 單晶硫熔點： ℃ 硫熔化熱： kJ/kg （ 1）熔硫槽所需總熱量 熔爐所需的總熱量 Q，一般包括不含水的固體硫磺所耗熱量 Q/及散熱損失 Q Q=Q/+Q A. 熔融不含水的固體硫磺所耗的熱量 Q/ 此系硫磺從 32℃ 到 140℃ 熔融過程（見圖 33）各個階段所需熱量的總和。 Q/=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5 式中： Q1—正交晶硫從 32℃ 加熱到 ℃ 時的顯熱， kJ Q2—正交晶硫在 ℃ 時轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡本Я虻霓D(zhuǎn)變熱， kJ Q3—單斜晶硫從 ℃ 加熱到 ℃ 時的顯熱， kJ Q4—單斜晶硫在時的熔解熱， kJ Q5—液硫從 ℃ 加熱到 140℃ 的顯熱， kJ 圖 3— 3 固體硫磺熔融過程 正交晶硫加熱到 ℃ 所需的顯熱 Q1： 正交晶硫的熱容 Cp=(++105T2)（ kgK） Tcp=（ 32+） /2=℃ T=273+= K Cp=(+247。105） = kJ/（ kgK） 濟源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 30 Q1=32） = kJ 正交晶硫變?yōu)閱涡本Я虻霓D(zhuǎn)變熱為 Q2 Q2=32= kJ 正交晶硫變?yōu)閱涡本Я虻霓D(zhuǎn)變熱為放熱反應(yīng) 單斜晶硫從 ℃ 加熱到 ℃ 176。C 所需的熱量為 Q3： 單斜晶硫的熱容為 Cp=[++(－ T)2]（ kgK) Tcp=+℃ T=273+= K Cp=[++(－ )2]= kJ/（ kgK） =32(－ )= kJ 單斜晶硫熔解熱 Q4： Q4=32= kJ 液硫從 ℃ 加熱到 140℃ 的顯熱 Q5: Tcp=+140/2=℃ 取液硫熱 容為 kJ/（ kgK） Q5=32（ 140－ ） = kJ Q/=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5= kJ B. 熔硫槽散熱損失 Q Q=（ tw － t）， kJ 式中： F—熔硫槽頂蓋外表面積，㎡ F=85=40 ㎡ αT—對流和輻射傳熱分系數(shù)， W/（㎡ K ） tw—熔硫槽頂蓋外表面溫度， K 或 ℃ ， tw =65℃ t—大氣溫度， ℃ ， t=32℃ 當熔爐槽置于室內(nèi)，則： αT=（ 8+ tw） =（ 8+65） = W/（㎡ K ） Q=（ tw－ t） =40（ 65－ 22） =62170 kJ 濟源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 Q=Q/+Q= kJ （ 2）熔硫蒸汽耗量 若用 （絕壓）飽和蒸汽熔硫，每千克蒸汽汽化熱為 2093 kJ，熔硫所需總熱量為 kJ/h，則蒸汽耗量為 焚硫階段的熱量衡算 S(正交硫 )+O2(氣 )=SO2(氣 )+△ H Q=G△ H, kJ 式中 ： G液硫消耗量 ， kg △ H硫磺燃燒熱， 9282 kJ/kg Q=928232=297024 kJ 轉(zhuǎn)化階段回收熱量計算 （ 1）高溫過熱器回收熱量 Q18： 由表 31得：溫度為 609℃ － 438℃ ， (609+438) ℃ /2=℃ T=273+= K CP(SO2)=+103T= J/(molK) Q(SO2)=CP（ SO2） (609438)T= kJ CP(SO3)=+103T= J/(molK) Q(SO3)= CP（ SO3） (609438)T= kJ CP(O2)=+103T= J/(molK) Q(O2)=CP(O2)(609438)T= kJ C P(N2)=+103T= J/(molK) Q(N2)=CP(N2)(609438)T= kJ Q18= Q（ SO2） +Q（ SO3） +Q(O2) +Q(O2)= kJ （ 2）熱熱換熱器回收的熱量 Q16： 由表 31得：溫度為 519℃ － 439℃ ， (519+439) ℃ /2=479℃ T=273+479=752 K CP（ SO2） =+103T= J/(molK) Q（ SO2） =CP（ SO2） (519439)T= kJ 濟源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 32 CP（ SO3） =+103T= J/(molK) Q（ SO3） =CP（ SO3） (519439)T= kJ CP(O2)=+103T= J/(molK) Q(O2)=CP(O2)(519439)T= kJ CP(N2)=+103T= J/(molK) Q(N2)=CP(N2)(519439)T= kJ Q16= Q（ SO2） +Q（ SO3） +Q(O2) +Q(O2)= kJ （ 3）冷熱換熱器和省煤器回收的熱量 Q15+Q30： 由表 31得 ： 溫度為 463℃ － 175℃ ， (463+175) ℃ /2=319℃ T=273+319=592 K CP(SO2)=+103T= J/(molK) Q(SO2)=C P（ SO2） （ 463175)T= kJ CP(SO3)=+103T= J/(molK) Q(SO3)=C P（ SO3） (463175)T= kJ CP(O2)=+103T= J/(molK) Q(O2)=C P(O2)(463175)T= kJ CP(N2)=+103T= J/(molK) Q(N2)=CP(N2)(463175)T= kJ Q15+Q30= Q（ SO2） +Q（ SO3） +Q(O2) +Q(O2)= kJ （ 4）低溫過熱器和省煤器 2回收的熱量 Q31+Q32： 溫度為 438℃ － 115℃ ， (438+115) ℃ /2=℃ T=273+= K CP（ SO2） =+103T= J/(molK) Q（ SO2） =C P（ SO2） (438115)T=103 kJ CP（ SO3） =+103T= J/(molK) Q（ SO3） =C P（ SO3） 1(438115)T= kJ CP(O2)=+103T= J/(molK) Q(O2)=CP(O2)(438115)T= kJ CP(N2)=+103T= J/(molK) Q(N2)=C P(N2)(438115)T= kJ Q31+Q32= Q(SO2） +Q（ SO3） +Q(O2) +Q(O2)= kJ 濟源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 33 結(jié)語 畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)三年教育最后一個也是最重要的一個環(huán)節(jié)，通過近三個月的努力，順利完成了本次設(shè)計。在設(shè)計過程中，我受益匪淺。一方面我所學(xué)的專業(yè)知識得到了鞏固和加強，使我的知識理性上升到理論與實踐結(jié)合，并且應(yīng)用到現(xiàn)實生活中，做到學(xué)以致用；另一方面培養(yǎng)了自己的創(chuàng)新意識，提高了自己分析問題解決問題的能力，這些對我今后的學(xué)習(xí)和工作都會有很大的幫助。 盡管在設(shè)計過程中取得了不少收獲，但我同時認識到理論與實踐之間的差距，感覺到自己的知識結(jié)構(gòu)還不夠完善，有待于今后的繼續(xù)努力?？傊谠O(shè)計過程所形成的思維過程，對我今后的學(xué)習(xí)和工作將有著深遠的影響。 由于缺乏實踐經(jīng)驗，專業(yè)水平有限且手里資料不夠的原因，所以在設(shè)計過程中難免存在一些紕漏，請老師和同學(xué)批評指正。 濟源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 34 致謝 經(jīng)歷近二個月的忙碌和工作，本設(shè)計已經(jīng)接近尾聲。由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有指導(dǎo)老師的督促指導(dǎo)，以及一起學(xué)習(xí)的同學(xué)的支持幫助，想要完成本設(shè)計是難以想象 的。在這里首先要感謝我的指導(dǎo)老師王保玉老師。王老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計的每個階段，從查閱資料到設(shè)計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細設(shè)計，裝配草圖，完成設(shè)計計算等過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計較為復(fù)雜繁瑣，但是王老師仍然細心地糾正設(shè)計中的錯誤。除了敬王徐老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴謹和科學(xué)教研的精神也是我學(xué)習(xí)的榜樣。他的循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路也給與我無盡的啟迪，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。其次要感謝我的同學(xué)對我無私的幫助，特別是在焚硫設(shè)備的相關(guān)信息方面，正因為如此我才順利的完 成設(shè)計。最后我要感謝我的母校 濟源職業(yè)技術(shù)學(xué)院，時母校給我們提供了優(yōu)良的學(xué)習(xí)環(huán)境，另外我還要感謝那些曾給我授過課的每一位老師，是你們教會我專業(yè)知識。在此，我再說一次感謝大家，你們幸苦了！ 濟源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 35 參考文獻 [1] 孫正東，張一麟．我國硫磺和硫鐵礦制酸大型裝置綜述 [J]．硫酸工業(yè)， 2020（ 2）： 512 [2] 張龍銀． 150kt／ a 硫磺制酸裝置的幾個特點 [J]． 2020(1)： 3034 [3] 魏而宏．我國硫酸原料路線狀況和展望 [J]．硫酸工業(yè)， 2020(1)： 14 [4] 葉樹滋 ．銅陵有色 400kt／ a 硫鐵礦制酸生產(chǎn)實踐 [J]．硫酸工業(yè)， 2020(1)： 2426 [5] 孫正東．硫磺制酸裝置的設(shè)計 [J]．硫酸工業(yè)， 2020（ 6）： 2432 [6] 劉振河．化工生產(chǎn)技術(shù)［ M］．高等教育出版社， 2020（ 3）： [7] 孫正東．超大型硫磺制酸裝置的設(shè)計 [J]．硫酸工業(yè)， 2020（ 2）： 1520 [8] 袁亞飛．硫磺制酸裝置關(guān)鍵設(shè)備的選型 [J]．硫酸工業(yè)， 2020(4)： 18 [9] 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