【導(dǎo)讀】氣體的轉(zhuǎn)化，三氧化硫氣體的吸收以及尾氣的處理。主要包括工藝流程的選定，工藝過程。計算，主要設(shè)備工藝計算及選型，以及繪制部分設(shè)備的平面布置。本設(shè)計采用二塔二電。衡算，并以此繪制物料平衡表和熱量平衡表。然后以凈化工段為重點，對相關(guān)設(shè)備進行了。第一章文獻綜述---------------------------------------------------------------------------------------1. 硫酸的物理性質(zhì)------------------------------------------------------------------------1. 硫酸的化學(xué)性質(zhì)------------------------------------------------------------------------2. 硫酸的生產(chǎn)方法-------------------------------------------------------------------------------3. 硝化法制造硫酸------------------------------------------------------------------------3. 接觸法制造硫酸------------------------------------------------------------------------4. 硫酸的安全生產(chǎn)-------------------------------------------------------------------------------5. 硫酸工業(yè)中催化劑的重要作用-------------------------------------------------------5. 硫酸生產(chǎn)中可能存在的危害----------------------------------------------------------6. 我國硫酸工業(yè)技術(shù)概況----------------------------------------------------------------7. 環(huán)境保護與治理建議-------------------------------------------------------------------7. 安全防護措施及防護用具-------------------------------------------------------------9. 第二章酸洗凈化工段計算依據(jù)---------------------------------------------------------------------14

　　

【正文】 段物料流程圖見圖 所示。 H 2 O3618. 472冷卻塔 H 2 O+4 066. 258洗滌塔一電二電H 2 O SO 3 H 2 O H 2 O SO 3 25 .81 1H 2 O 60 59SO 3 H 2 O SO 3 32 4H 2 O 25 92 .64SO 3 H 2 O SO 3 22 48H 2 O 53 09 .64 1H 2 O SO 3 SO 3 圖 凈化工段物料流程圖 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 22 第四章 熱量平衡計算 冷卻塔熱量橫算 爐氣帶入的熱量 進塔爐氣溫度為 350℃ ，爐氣帶入熱量 q1，查 參考文獻 [13]可知 0～ 350℃ 時各爐氣熱容如下表： 表 各爐氣熱容 溫度 ℃ 平均摩爾 熱容 J/() SO2 SO3 O2 N2 H2O 350 SO2： hkJ /105 2 8 6???? SO3： hkJ / 4???? O2： hkJ /107 4 7 5???? N2： hkJ /102 2 5 1 8 7 7???? H2O： hkJ /107 5 2 3 5 6???? q1= hkJ / 7? 三氧化硫冷凝器 冷凝 SO3 的量： ，查 參考文獻 [13]可知液體三氧化硫蒸發(fā)熱為 481kJ/kg（ 60℃ ），則： q2= k J / h105 5 1 8 1800 3 5???? 反應(yīng)熱 SO3的量： ，查 參考文獻 [13]可知， 60℃ 時 SO3和水生成 100%H2SO4的混合熱為 ，則： 34223 /)( mo lS OkJSOHOHSO ??? （液）（液）液 （ 60℃ ） 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 23 hkJq /108 9 0 53 ????? 稀釋熱 由 參考文獻 [13]的公式 )( ??? n nQ （ 41） 可知： 4242 %30~%1 0 0 SOHSOH hkJqk m o lkJqn/106 3 7 5 3 9 5/6 5 3 9 5 6 5 7 9 8 1 7 8 6 9830187054 ????????????? 入熱小計 將以上四部分所得熱量相加： hkJqqqqQ/108 4 0 106 3 7 9 9 5 1 5 9 7555743211?????????????? 冷卻塔內(nèi)水蒸發(fā)吸收熱 查 參考文獻 [13]可知， 60℃ 時水的蒸發(fā)熱為 2358kJ/kg；水的蒸發(fā)量為 ，則： hkJq /1053 2 5 1 8 639。1 ???? 爐氣帶出的熱量 出冷卻塔爐氣溫度為 ℃ ，爐氣帶出的熱量 39。2q ： 查 參考文獻 [13]可知， 30%H2SO4酸霧的熱容量為 ()，則 0～ 70℃ 各爐氣熱容如下表： 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 24 表 各爐氣熱容 溫度 ℃ 平均 摩爾 J/() SO2 30%H2SO4酸霧 O2 N2 H2O SO2： =450631kJ/h O2： =181409kJ/h N2： =2299227kJ/h H2O hkJ /7 70 1 7 1 21 1 ??? 由表 可知： 30%H2SO4酸霧（ +） =199771kJ/h hkJhkJq//3901208199771770170229922718140945063139。62???????? 傳遞給循環(huán)酸的熱量及出塔酸溫 不計散熱量，傳遞給循環(huán)酸的最大的熱量為： hkJqqQ/1666739。239。1?????????? 出塔酸溫： 由 的計算結(jié)果知冷卻塔出塔酸總量為： ,傳遞給循環(huán)酸的最大的熱量為 106kJ/h。 30% H2SO4的比熱容 為 ? ?CkJ ?.kg/ （查 參考文獻 [13]）。則： C????? 1 1 0 1 4 3 . 9 5 5 105 . 9 7 3 460 6 在實際生產(chǎn)中，冷卻塔出口爐氣溫度一般在 65℃ ～ 78℃ 之間，此計算符合實際情況。 酸冷卻器和冷卻水用量 循環(huán)酸的冷卻，采用攪拌式蛇管冷卻器。 總傳熱系數(shù) 總傳熱系數(shù)取 K=500kCal/(.℃ )。 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 25 傳熱量 換熱量和溫差是按在酸冷卻器之前混酸來計算的。洗滌塔的酸冷卻器、換熱器和溫差的計算亦同。 （ 1） 傳遞給酸的熱量： 106kJ/h。 （ 2） 洗滌塔循環(huán)系統(tǒng)串入 37℃ 5%，查 參考文獻 [13]可知，此時5%H2SO4平均熱容量為 ，則其熱量： 37=105kJ/h （ 3） 冷卻塔送出作為副產(chǎn)品的 60℃ 30%H2SO4， ，查 參考文獻 [13]可知，此時30%H2SO4平均熱容量為 ℃ 。則其熱量： 60=105kJ/h 出塔的酸 %H2SO4與 5%H2SO4混合，配成 30%H2SO4的混合熱。由 參考文獻 [13]的公式 )( ??? n nQ （ 41） 可知： 30%H2SO4的稀釋熱： q30=15650=65417kJ/kmol 出塔酸的稀釋熱： k m olkJqn/ 5 13 5 58 17 9 1 7 86 ???????? 5%H2SO4的稀釋熱： k m olkJqn/ 3 8 17 8 985189555??????? 則混合熱： hkJ /)80 ()80 (654175???????? （五） 酸冷卻器的換熱量： 不計散熱量，冷卻器最大的換熱量： 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 26 106+105+105=106kJ/h 溫度差 由 的計算結(jié)果知出塔酸的總量為 ，洗滌塔循環(huán)系統(tǒng)串入37℃ 5%，冷卻器最大的換熱量為 106kJ/h。查表可知 30% H2SO4的比熱容為 ()（見 參考文獻 [13]中物化數(shù)據(jù)）。冷卻水進口溫度 30℃ ，出口 40℃ ；出酸冷卻器酸溫 60℃ ，進酸冷卻器的酸溫為： C??????2 1 )0 8 9 5 3 59 5 1 0 1 4 3(107 0 6 6 溫度差： Ct ??????? 3040 冷卻塔酸冷卻器的冷卻面積 總傳熱系數(shù) K=500kCal/(.℃ )，由公式 tkQF ?? （ 42） 及本節(jié)計算結(jié)果 Q=106kJ/h 知： 26 0 0 0 107 0 6 m??? ? 冷卻水用量 由公式 tVCtmCQ ???? ?及本節(jié)計算結(jié)果知 Q=106kJ/h，查 參考文獻 [13]可知H2O 的熱容量為 ()，水的密度取為 1000kg/m3則： tCQV ??? （ 43） hm / 6 0)3040(1 7 0 0 0 107 0 6 36 ???? ? 洗滌塔熱量衡算 爐氣進洗滌塔帶入熱 爐氣進塔的熱量，按出冷卻塔的爐氣熱量考慮，即： 106kJ/h。 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 27 冷凝熱和稀釋熱 洗滌塔中冷凝水汽量為 ，查 參考文獻 [13]可知 40℃ 時水蒸氣冷凝熱為2406kJ/kg。因此水汽在洗滌塔中冷凝放出熱： hkJ / 6??? 30%H2SO4稀釋至 5%H2SO4的稀釋熱：由物料平衡計算結(jié)果知進入洗滌塔 30%H2SO4酸霧中， SO3=,H2O=。 30%H2SO4的稀釋熱 q30=15650=65417kJ/h 5%H2SO4的稀釋熱 q5=17555=hkJ /102 4 8 98)()6 5 4 1 3 3 7 9(4?????? 爐氣帶出熱量 出洗滌塔的爐氣熱量：查 參考文獻 [13]可知 40℃ 時 5%H2SO4 的平均熱容量為，則各爐氣熱容如下表： 表 各爐氣熱容 溫度（ ℃ ） 平均比熱容 J/（ ） SO2 O2 N2 H2O 5%H2SO4 40 SO3:40=105kJ/h O2:40=105kJ/h N2:40=106kJ/h H2O: hkJ /105 5 1 44 5???? 5%H2SO4酸霧 : hkJ / )( 5?? ????? 總計： 105+105+106+105+105=106kJ/h 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 28 傳遞給循環(huán)酸的熱量及出塔酸溫 散熱量略而不計，傳遞給循環(huán)酸的熱量為： 106+106+106=107kJ/h 出塔酸溫： 洗滌塔出塔酸總量為 ，傳遞給循環(huán)酸的熱量為 107kJ/h。查 參考文獻 [13]可知 40℃ ～ 60℃ 時 5%H2SO4的平均熱容量為 ，設(shè)出塔酸溫 37℃ ，則： C????? 0 2 8 5 7 3 5 101 2 2 7 酸冷卻器和冷卻水用量 循環(huán)酸的冷卻，采用攪拌式蛇管冷卻器。 總傳熱系數(shù) 總傳熱系數(shù)： K=500kCal/(.℃ ) 換熱量 （ 1） 循環(huán)酸帶入的熱量，即在塔內(nèi)傳遞給酸的熱量： 107kJ/h （ 2） 一電、二電引入的 5%H2SO4熱量： 查 參考文獻 [13]知 40℃ 時 5%H2SO4 的平均熱容量為 ，由表 知一電、二電引入 5%H2SO4的量為 :+++=，則： hkJ / )( 5?? ????? （ 3） 水帶入的熱量： 由 中水的總平衡計算知，補充水的量為 ,查 參考文獻 [13]知 30℃ 時H2O 的平均熱容量為 ，則： 30=104kJ/h （ 4） 37℃ 5%H2SO4引至冷卻塔循環(huán)系統(tǒng)的熱量： 由 計算結(jié)果知 5%H2SO4引至冷卻塔循環(huán)系統(tǒng)的量為 ，查 參考文獻[13]知 37℃ 時 5%H2SO4的平均熱容量為 ，則： 37=105kJ/h （ 5） 混合熱： 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 29 由 的計算結(jié)果知 ,混合后 5%H2SO4的量為 hk m ol /80 8 75 7 ?SO3，出洗滌塔%H2SO4的量為 hkm ol / 6 0 2 ? SO3。 由 參考文獻 [13]的公式 )( ??? n nQ 可知： 對于 5%H2SO4稀釋熱： q=17555=； 對于 %H2SO4 其稀釋熱： m olkJqn/73 3 5 5379 8 17 8 ???????? 則混合熱： =105kJ/h （六） 酸冷卻器的換熱量： 107+105+105+105 =107kJ/h 溫度差 由 的計算結(jié)果知混合酸 5%H2SO4 的量 ，酸冷卻器的換熱量為107kJ/h。查表可知 40℃ ～ 60℃ 時 5%H2SO4的平均熱容量為 （見 參考文獻 [13]中物化數(shù)據(jù)）。則進酸冷卻器的酸溫為： C?? ??? 00 76 7 溫度差： Ct ??????? 3040 冷卻塔酸冷卻器的冷卻面積 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 30 總傳熱系數(shù) K=500kCal/(.℃ )，由公式 tkQF ?? 及本節(jié)計算結(jié)果 Q=107kJ/h 知： 27 7 0 0 101 2 1 m??? ? 冷卻水用量 由公式 tVCtmCQ ???? ? 及本節(jié)計算結(jié)果 Q=107kJ/h，查 參考文獻 [13] 可知 H2O 的熱容量為()，水的密度取為 1000kg/m3則： hm /)3040( 37 ???? ? 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 31 第五章 設(shè)備計算 酸冷卻器 根據(jù)上 章 的計算結(jié)果，冷卻塔設(shè)置二臺攪拌式蛇管酸冷卻器，每臺傳熱面積 100m2，共 200 m2；洗滌塔設(shè)置 六 臺攪拌式蛇管酸冷卻器，每臺傳熱面積 100m2，共 600m2。兩 塔的酸冷卻器所需的冷卻面積，隨循環(huán)酸的濃度、冷卻水溫度、進氣溫度和總傳熱系數(shù)的改變而有所增減，但所設(shè)置的酸冷卻器設(shè)備能力，仍可適應(yīng)在一定范圍的變化。 冷卻塔 冷卻塔所需的容積及空速 氣體進塔溫度： 350℃ 出塔溫度： ℃ 酸進塔溫度： 60℃ 出塔溫度： ℃ 傳遞熱量： 106kJ/h 氣體流量：進塔 （干）， +=（濕）。 出塔 =（干）， ol / ?? （濕）。 冷卻塔循環(huán)酸濃度： 30% 42SOH 淋灑量： 180m3/h