【正文】 5 5987 9 .3 1 0 7 .7 8 1 01000L k g h? ? ? ? 4 6 439。,VL ──分別為液氣相流率， hkg LG??, ──分別為氣液相密度， 3mkg L? ──液相粘度， mPaS ? ──液相密度核正系數(shù)， 液水???? ? ──實(shí)驗(yàn)測取得填料因子， g──重力加速度， 2sm 。 塔徑的計(jì)算 [6] ??SVD 4? （ ） 其中 D： 塔徑， VS：操作條件下混合氣流量， u: 適宜空塔氣速， m/s. u=安全系數(shù) ? Fu ， Fu ：為泛點(diǎn)氣速 m/s， I 泛點(diǎn)氣速 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文 16 Eckert 通用壓降關(guān)聯(lián)圖 20 . 5 0 . 2( ) . . . . . . . . . . . . ( )GGFLLuLXYVg?? ? ?? ???? （ ） 39。壓強(qiáng) P=) 1 0 .1 6 6 0 .0 8 42 0 0 1 0 1 .3 5YX m? ? ? ? 故回流比： 年產(chǎn) 33 萬噸硫磺制酸吸收工藝裝置工段 15 1212m inSBL YYV X X??? ???? ??? () 11 ?? ? ? 根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)得： ? ?m in1 .2 ~ 1 .5SsBBLLVV??? ????。 下標(biāo)： 1 — 指塔底 2 — 指塔頂 100%的吸收率 G=nSO3=? 105mol/h VB=nSO2+nO2+nN2=（ 264++） ? 104=104 mol/h Y2=0 mol/h X2=0 mol/h Y1=G/ VB=? 105/? 104= tmq ? （ H2SO4） 又知 Y1=m 1X? （ m 為相平衡常數(shù)， 1X? 為平衡時(shí)溶質(zhì)在液相中的物質(zhì)的量比） 。 X,Y —— 分別為液相和氣相的比摩爾分率， kmol /h。kJ Cp—— 吸收酸的比熱容，等于 /（ kg.℃ ） Q 按 ? 105計(jì)，的到不同的 q 值是的溫升是的情況列表于一。中間吸收塔的 SO3 量為 ? （ ? 為一次轉(zhuǎn)化率。噸酸噴淋量過大則吸收酸濃度被提高的幅度大，溫升也過高，噸酸 噴淋量過大，則使塔的噴淋密度太高沒有必要。 2. 高進(jìn)吸收塔酸溫度不低于 75～ 80，使出塔酸溫度達(dá)到 105～ 110，提高進(jìn)塔酸 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文 12 3 主要設(shè)備的工藝計(jì)算 中間吸收塔的工藝計(jì)算 [7] 年產(chǎn)濃硫酸 33萬噸 以一年 300 天算 則：日產(chǎn)濃硫酸 1100 噸 則：每小時(shí)產(chǎn) 1100 106/24? 1/98= 510? mol/h 假設(shè) SO2的一次轉(zhuǎn)化率為 95% 來自轉(zhuǎn)化工段的氣體組成為 SO2 1100 106/24? 1/98? 5%=? 104mol/h SO3 1100 106/24? 1/98? 95%=? 105mol/h O2 ? 1100 106/24? 1/98? 5%=? 104mol/h N2 3/2? 79/21? 1100 106/24/98=? 106mol/h 表 中間吸收塔進(jìn)口氣組成 )( hmol SO2 SO3 O2 N2 ? 104 ? 105 ? 104 ? 106 溫度為： 180℃ 即 G= 105 mol/h 設(shè) SO3 吸收率為 100%，則中間吸收塔出口氣組成如下： 表 中間吸收塔出口 氣組成 )( hmol SO2 O2 N2 ? 104 ? 104 ? 106 噴淋酸為 80℃ 的 98%的濃硫酸 酸噴淋量 q[3] 三氧化硫的吸收操作，是一項(xiàng)重要的技術(shù)參數(shù)。最有效的降低蒸氣最大飽和度的辦法是提高冷凝表面溫度，即采用提高吸收酸溫度的高溫吸收工藝。要對是否會發(fā)生空間冷凝進(jìn)行理論計(jì)算是困難的。 硫酸蒸汽的過飽和度可以用式表示 S—— 硫酸蒸汽過飽和度； P—— 氣體中的硫酸蒸汽分壓； Ps—— 酸液面上的硫酸的飽和蒸汽壓； 在實(shí)際生產(chǎn)中，需要控制過 程的最大飽和度小于臨界值。用提高表面溫度的辦法使塔低酸液面上的硫酸蒸氣壓力與進(jìn)塔氣體中的硫酸蒸汽分壓接近，從而使氣體中的硫酸蒸氣能較慢地在酸液表面進(jìn)行冷凝，避免在塔底因硫酸蒸汽過飽和度過大，產(chǎn)生冷凝而形成酸霧。 本設(shè)計(jì)吸收采用 98%的濃硫酸作為吸收劑。這就要求吸收酸濃度保持在某一允許的范圍而不是某一個濃度。 年產(chǎn) 33 萬噸硫磺制酸吸收工藝裝置工段 11 在實(shí)際生產(chǎn)中，不可能在整個過程中自始至終保持同一硫酸濃度。 硫酸濃度高于 %的濃硫酸，液面上有硫酸蒸氣和三氧化硫蒸氣存在，三氧化硫便不能被它吸收完全。硫酸濃度越低，淋灑酸溫越高，則由于其中的水蒸氣越多，生成的酸霧就越多。當(dāng)水的蒸發(fā)速度大于硫酸蒸汽的吸收速度時(shí)，氣相中硫酸含量便不斷增多，直至超過其飽和含量于是產(chǎn)生硫酸蒸汽過飽和現(xiàn)象。由于水蒸汽的做用，故氣體中水蒸氣含量就會減少，使氣相中水蒸汽分壓比酸液面上的水蒸氣壓力低。 吸收酸濃度的選擇 在濃度低于 %的硫酸液面是水蒸汽和少量硫酸蒸汽存在，在吸收含氣體混合物的同時(shí)，氣體是與水蒸汽相互作用生成硫酸蒸汽。三氧化硫吸收過程是化學(xué)過程。但是，采用中間吸收的主要意義，在于改善硫酸廠的環(huán)境。但是塔能增加硫酸產(chǎn)量，可以使用較高的 SO2氣體濃度。由于干燥和吸收都是吸熱反應(yīng)，出塔酸都需經(jīng)酸冷卻器冷去后才能返回塔內(nèi)循環(huán)使用。 干燥塔是干燥空氣的，可采用 93%硫酸以上的濃硫酸淋灑。四段出來的氣體經(jīng)省煤氣冷 卻后送入最終吸收塔進(jìn)行吸收。 及吸收 SO3以后的剩余氣體從中間吸收塔出來，利用二，三段觸媒出口爐氣的熱量 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文 10 在熱交換器內(nèi)加熱至 410℃左右送入轉(zhuǎn)化器的第四段觸媒進(jìn)行第 2 次轉(zhuǎn)換。出來的氣體經(jīng)熱交換器而入三段觸媒反應(yīng)。 流程中，爐氣由過濾器出來，首先進(jìn)入轉(zhuǎn)化器一端觸媒層。由于三氧化硫得出去，可是上述方程式平 衡轉(zhuǎn)向完全氧化一邊。 制酸系統(tǒng)采用中間吸收技術(shù)。 主要缺點(diǎn)是管外流 體的對流傳熱膜系數(shù)較小。 換熱器的選型 按照熱量交換的方法不同 ，分為間壁式換熱器、直接接觸熱器、蓄熱式換熱器三種。離心式機(jī)械是利用高速旋轉(zhuǎn)的葉輪將能量傳給流體，以增加流體的機(jī)械能，如離心泵、離心式通風(fēng)機(jī)等。通常，用于輸送液體的機(jī)械稱為泵。 泵的選型 在化工生產(chǎn)中，常常需要將流體從一個地方輸送到另一個地方。 除沫裝置是用來除去由填料層頂部逸出的氣體 中的液滴，安裝在液體分布器上方?？蛇x斜板式液體收集器。 填料壓緊裝置分為填料壓板和床層限制板兩大 類，而床層限制板用于金屬散裝填料 ，故選之。 填料支撐裝置根據(jù)對其的要求以及根據(jù)塔徑、使用的填料種類及型號、塔體及填料的材質(zhì)、氣液流量等而決定選柵板型填料支撐裝置。 節(jié) 塔輔助設(shè)備 填料塔的輔助設(shè)備包括填料支撐裝置、液體分 布裝置、填料壓緊裝置、液體收集及 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文 8 再分布器 、氣（液）體進(jìn)口及出口 裝置、除沫裝置等塔內(nèi)件，它與填料及塔體共同構(gòu)成一個完整的填料塔。 2 填料的類型 填料 一般用陶瓷、不銹鋼、塑料、木材等制成。在這么多類塔中，通過對比和經(jīng)濟(jì)性考慮，本設(shè)計(jì)選用填料塔 填料選擇 填料的作用是為氣液兩相提供充分的接觸面積，加快吸收速率。 塔 設(shè)備 及填料的選擇 塔的選擇 吸收設(shè)備應(yīng)滿足以下要求：操作液氣比大，氣液兩相接觸良好，吸收速率打，設(shè)備阻力小，操作范圍廣，穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，維修方便。 焚硫及轉(zhuǎn)化工段 液流由精硫泵加壓經(jīng)磺搶機(jī)械化而噴入焚燒，硫磺燃燒所需的空氣經(jīng)空氣過濾器過濾后再經(jīng)空氣鼓風(fēng)機(jī)加壓，干燥后送入焚硫爐。目前，我國硫酸生產(chǎn)每噸硫酸副產(chǎn)蒸汽量平均為 ，廢熱回收率僅為 60%―70% ，冶煉煙氣制酸企業(yè)則更低；而采用 美國孟莫克公司技術(shù)（帶 HRS）產(chǎn)汽率可達(dá) at ，廢熱回收率超過 90%。就數(shù)量而言，高溫廢熱占總熱量的大部分，低溫廢熱占總熱量的 20%―30% ，通常，設(shè)置火管或水管廢熱鍋爐回收高溫廢熱產(chǎn)生蒸汽，蒸汽用于發(fā)電或直 接應(yīng)用；設(shè)置過熱器、省煤器等設(shè)備回收中溫廢熱，熱中壓飽和蒸汽轉(zhuǎn)變?yōu)檫^熱蒸汽和加熱鍋爐給水，提高了蒸汽的品質(zhì)和產(chǎn)率。其中燃燒反應(yīng)的放熱量隨原料的不同而大小不等，其它三部分反應(yīng)熱則相同。而硫