【正文】 表 中間吸收塔熱量衡算表 項目 進口熱量 kJ/h 項目 出口熱量 kJ/h 進塔氣體帶入熱量 Q1 濃縮熱 Q4 入塔酸帶入熱 Q2 出塔氣體帶入熱量 Q5 吸收反應熱 Q3 11080540 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）進塔氣體帶入熱量 Q1（ t=180℃） SO2 帶入熱量： hkJq / ???? SO3 帶入熱量： hkJq / 1 0 2 ???? O2 帶入熱量： hkJq / 8 7 1 ???? N2 帶入熱量： hkJq / 5 7 5 5 7 ???? 式中 、 、 、 分別為 0～ 180℃溫度內 SO SO O N2的平均熱容 kJ/(kmo。 hkJqqqqQ / 2 0 6 2 6 143215 ????? 武漢工程大學本科畢業(yè)設計 ` 28 （ 6）出塔酸帶出熱 Q6 543216 ????? hkJ / 4 4 6 1 0 1 6 2 0 6 2 6 8 4 9 2 7 51 1 0 8 0 5 4 3 4 8 1 8 0 9 5 4 2 0 7? ????? （ 7）出塔酸溫 出塔酸熱焓 kgkJI / ?? ，查表 ，然后通過內插法得出塔酸溫為79℃。 （ 5）出塔氣體帶入熱量 Q5（ t=60℃） SO2帶入熱量： hkJq / ???? SO3帶入熱量： hkJq / 4 1 69 7 ???? O2帶入熱量： hkJq / 1 3 2 ???? N2帶入熱量： hkJq / 1 6 5 1 0 ???? 式中 、 、 、 分別為 0～ 60℃溫度時 SO SO O N2的熱容 kJ/(kmol hkJqqqqQ / 9 5 4 2 0 743211 ????? （ 2）入塔酸帶入熱 Q2 入塔酸溫 55℃，濃度 98% H2SO4，熱焓： I=hkJQ / ??? （ 3）吸收反應熱 Q3 hkJQ /110 8054 0701 38020632 03 ???? 式中： 7013 為 50℃時 98% H2SO4吸收氣 體 SO3 的吸收反應熱 OHkgkJ2/。 表 吸收循環(huán)槽物料衡算表 進物料 kg/h 出物料 kg/h 中吸塔排管來 % H2SO4 上中間吸收塔 98% H2SO4 吸收塔排管來 % H2SO4 上最終吸收塔 98% H2SO4 93%塔串來 93% H2SO4 串去 93%塔 98% H2SO4 產成品 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）進塔氣體帶入熱量 Q1（ t=160℃） SO2帶入熱量： hkJq / 7 9 8 6 ???? SO3帶入熱量： hkJq / ???? 武漢工程大學本科畢業(yè)設計 ` 27 O2帶入熱量： hkJq / ???? N2帶入熱 量： hkJq / 1 4 5 1 7 ???? 式中 、 、 、 分別為 0～ 160℃溫度內 SO SO O N2的平均熱容 kJ/(kmol 表 出最終吸收塔氣體成分 項目 SO2 SO3 O2 N2 ∑ kmol/h （ 4）上塔酸量 G 為了便于管理，吸收塔仍采用 180 m3/h 酸泵，上塔酸量同中間吸收塔 酸濃： 98%，比重： ，溫度： 55C? hkgG / ???? 武漢工程大學本科畢業(yè)設計 ` 26 （ 5）出塔酸量 hkg / 8 8 8 4 8 8 3 6 8 ??? （ 6）出塔酸濃度 出塔酸中含 SO3 %%100 848 368 ????? 相當于出塔酸濃度 % H2SO4 最終吸收塔物料衡算結果見下表。 表 中間吸收塔物料平衡表 進物料 kg/h 出物料 kg/h 98% H2SO4 % H2SO4 進塔 SO3氣體 出塔 SO3氣體 ∑ ∑ 武漢工程大學本科畢業(yè)設計 ` 25 最終吸收塔物料衡算 （ 1）進塔氣體成分 ? ?? ?hk m o lNhk m lOhk m o lSOhk m o lSO/:/2:/:/:2232???????? 進最終吸收塔氣體成分見下表。 表 進中間吸收塔氣體成分 項目 kmol/h kg/h m3/h SO2 SO3 O2 N2 ∑ （ 2）吸收 SO3 量（吸收率為 99%） hk m ol / ?? （ 3）出塔 SO3 量 hk m ol / ?? 武漢工程大學本科畢業(yè)設計 ` 24 出中間塔氣體成分見下表。 ⑥從干燥塔冷卻器 來的硫酸溫度 由熱量平衡得： 54321 Q ???? 2 0 6 5 3 8 0 92 7 3 8 7 9 2 2 6 5 2 6 02 1 3 7 1 5 6 18 0 7 5 0 92 1 7 5 5 0 32 7 3 8 7 9 ? ????II I= kJ/kg 查表 通過內插法得： % H2SO4的溫度為 t=℃ 即干燥塔冷卻器出口酸溫為 ℃，進口酸溫 ℃ 干燥塔熱量衡算結果見下表 及 。 ③混合熱 Q3 由 % H2SO % H2SO4兩種濃度的硫酸，混合成 93% H2SO4。 hkJqqqqQ / 1 0 4 2 2 443215 ????? ⑥出塔酸帶出熱 Q6和酸溫 543216 ????? hkJ / 7 0 9 8 2 7 0 1 0 4 2 2 1 1 1 4 3 1 4 5 8 7 8 5 4 5 0 9 0 8 7 1 8 0? ????? 則：出塔酸的熱焓 kgkJI / 7327 2666 0982 70 ??? 查表 通過內插法得： % H2SO4 I=℃ 硫酸熱含量見下表。 12 ???? hkJQ / ???? ⑤爐氣帶出熱 Q5（ t=45℃） SO2帶出熱量： hkJq / ???? O2帶出熱量 ： hkJq / ???? N2帶出熱量： hkJq / 7 3 0 6 ???? H2O 帶出熱量： hkJq /)18/(4 ???? 式中 、 、 、 分別為 0～ 45℃時 SO O N2 及 H2O 的摩爾熱容kJ/(kmol2 ????? k m o lkJ /8 1 61 3 8 8 31 4 6 9 939。 93% H2SO4→ % H2SO4 ??n k m olkJQ / 39。39。39。Q — 稀釋熱， kJ/kmol H2SO4； n— 對于 1molH2 O 所用水的摩爾水。 hkJqqqqQ / ????? ②水的冷凝熱 Q2 水在 40℃時冷凝熱為 2406kJ/kg hkJQ / 4 7 3 . 4 42 ??? ③入塔酸帶入熱 Q3 50℃ 93% H2SO4的熱焓 I1= hkJQ / 1 4 5 8 7 8 0 0 07 9 7 ????? ④ 93%酸稀釋熱 Q4 039。 表 干燥塔循環(huán)酸槽物料衡算表 進物料 kg/h 出物料 kg/h 從干燥塔冷卻器來 %H2SO4 273879 上塔循環(huán) 93%H2SO4 272666 98%硫酸 — 93%硫酸串酸量 27420 93%硫酸 — 98%硫酸串酸量 28901 ∑ 301299 ∑ 301567 干燥塔及其循環(huán)槽的熱量衡算 （ 1） 干燥塔的熱量衡算 （以 0℃為基準進行計算） ①爐氣帶入熱量 Q1（ t=40℃） SO2帶入熱量： hkJq / ???? O2帶入熱量： hkJq / 1 0 4 ???? 武漢工程大學本科畢業(yè)設計 ` 19 N2帶入熱量： hkJq / 7 4 6 9 ???? H2O 帶入熱量： hkJq / 0 7 2 2 ???? 式中 、 、 、 分別為 0～ 40℃時 SO O N2及 H2O 的摩爾熱容kJ/(kmol 由 OH2 平衡得： xy ???? %% 4 7 5 （ ） 由 3SO 平衡得： xy ?? %%80 （ ） 武漢工程大學本科畢業(yè)設計 ` 18 yx 0 5 5 9 ?? （ ） 將式（ 33）帶入式（ 31）： ??????????hkgyhkgxyy/27420/28901% （ 4）循環(huán)酸量： 由于塔直徑未確定，故而按酸濃度差計算循環(huán)酸量。 武漢工程大學本科畢業(yè)設計 ` 17 干燥塔及其循環(huán)槽的工藝計算 干燥塔及循環(huán)槽的物料衡算 （ 1）進干燥塔氣體成分 hk m olOHhk m olNhk m olOhk m olSO/)(:/:/:/1981 0 :2222???????????? 爐氣成分見下表。 吸收塔進酸濃度 98%；出酸濃度～ %。相關計算過程見第 3 章。 本次設計主要內容 本次設計的主題是年產 6 萬噸硫酸車間干吸工段的工藝設計，根據設計要求采用了兩轉兩吸的工藝，對干吸工段進行了物料衡算和熱量衡算，并根據計算結果對此工段的主要設備干燥塔、吸收塔和換熱器進行了初步的設計。隨著全球經濟一體化戰(zhàn)略的推進，我國目前這種以本國資源為主要原料、中小型企業(yè)星羅棋布的產業(yè)結構最終將徹底打破，取而代之的是與國際市場競爭規(guī)則相適應的體系。從技術方面來看，其工藝設計、設備制造、催化劑性能、廢熱回收率等與國外先進水平仍有一定的差距。 改革開放以來，硫酸工業(yè)得到了迅速發(fā)展，其產業(yè)結構、原料構成、裝置規(guī)模、技術裝備水平、廢物排放 指標全然今非昔比，正在以嶄新的面貌邁入現代化工的行列。 h) 15～ 20 塔的操作速度 /(m/s) ～ 出塔氣體含水量 /(g/m3） 效率 /% ﹥ 99 武漢工程大學本科畢業(yè)設計 15 我國硫酸工業(yè)的發(fā)展趨勢 硫酸是個古老的行業(yè)，迄今已有 260 多年的歷史。 武漢工程大學本科畢業(yè)設計 14 工藝計算的基礎數據 干燥塔基礎數據 表 干燥塔基礎數據 兩轉兩吸的吸收塔基礎數據 表 兩轉兩吸吸收塔基礎數據 項目 一吸塔 二吸塔 氣體進口溫度 /℃ 130～ 150 120～ 180 氣體出口溫度 /℃ 50～ 70 50～ 70 淋灑酸進口溫度 /℃ 45～ 55 45～ 55 淋灑酸出口溫度 /℃ 60～ 70 50～ 65 淋灑酸 濃度 /%/ 98 98 淋灑密度 /(m3/m2另外還有一部分酸直接從酸循環(huán)槽引出作為成品酸到酸貯槽。吸收了 SO3 的酸被引入酸循環(huán)槽。在串酸過程中，酸 溫亦有變化。為了維持入塔噴淋酸濃度的穩(wěn)定，在干燥塔與吸收塔之間串酸，并加入補充水。酸循環(huán)液由酸泵打出，一部分引入酸冷卻排管，經冷卻后作為噴淋酸，一部分串入吸收工段的酸循環(huán)槽。 武漢工程大學本科畢業(yè)設計 12 兩次吸收法生產硫酸的流程圖 圖 兩次吸收法生產硫酸工藝流程圖 1 焚硫爐 2 廢熱鍋爐 3 轉化器 4 蒸汽過熱器 5 蒸發(fā)器 6 鍋爐給水預熱器 7 換熱器 8 中間吸收塔 9 最終吸收塔 10 過濾器 11 空氣干燥器 12 鼓風機 13 泵 流程說明 干燥系統(tǒng)流程說明 由凈化工段來的爐氣，從干燥塔的底部進入，與塔頂噴淋的濃硫酸逆流接觸，被吸收了水的