【正文】 （）???填式中： F—填料面積， m2； —填料的比表面積，m 2/m3；? D—塔徑，m。hkpa)； —干燥推動(dòng)力，kpa。（1）塔徑的計(jì)算平均氣體流量： ??smV /. 3????????現(xiàn)取空塔速度 w，則塔徑 D：sm/8.?? （取塔徑 ）???則實(shí)際空塔速度 塔橫截面積為：s/78.? 2?????????（2）填料面積 F （）PKGF???式中：G—需吸收的水量，kg/h； K—干燥速度系數(shù)，kg/(m 2 填料塔的工藝計(jì)算 干燥塔的工藝計(jì)算進(jìn)塔氣溫：40℃，出塔氣溫 45℃；進(jìn)塔氣體壓力：，出塔氣體壓力： 。ssss50?2??假設(shè)：每排 4 層，每層 6 根管。 最終吸收塔冷卻器的計(jì)算熱負(fù)荷 hkJQ/???進(jìn)口酸溫 ℃，出口酸溫 ℃；進(jìn)口水溫 30℃，出口水溫 36℃。ssss5?2??假設(shè)：每排 6 層，每層 7 根管。 中間吸收塔冷卻器的計(jì)算熱負(fù)荷 ??hkJQ/????進(jìn)口酸溫 79℃，出口酸溫 ℃；進(jìn)口水溫 20℃，出口水溫 40℃。ssssk)。k)； —硫酸導(dǎo)熱系數(shù)，kJ/(m （）??udB?Re （）?pCPr上兩式中： —硫酸密度，kg/m 3；? —管內(nèi)直徑，m；Bd u—酸在排管內(nèi)流速，m/s； —硫酸的粘度，passsk)。k） 1；（取 ）21R、 10?R20—管壁厚度，m；（忽略不計(jì)）?—管的導(dǎo)熱系數(shù)，kJ/(m 2k)；21?、 —管內(nèi)、外的污垢系數(shù)， （kJ/m 2k) ()211???????RK管式中： —管內(nèi)、外的傳熱分系數(shù)，kJ/(m 2t?①平均溫差酸側(cè) →℃， ℃???Ht水側(cè) 36→30℃， ℃8704?K平均溫差 （）KHtt?由式（）得：平均溫差 ℃?t②傳熱系數(shù) K℃??酸在此溫度下的物性數(shù)據(jù)（查《硫酸物性手冊(cè)》 ）：密度： 3/??粘度： )(843s????導(dǎo)熱系數(shù)： )/2. kJ??比熱容： )/(651kgCp? ， kJ/(m2s???假設(shè)：每排 6 層，每層 6 根管。k)； —水溫差，℃。吸收循環(huán)槽熱量衡算如表 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中吸塔冷卻器來酸帶入熱 Q1 上塔酸帶出熱 Q5 二吸塔冷卻器來酸帶入熱 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） 中間吸收塔冷卻器來酸帶入熱 Q1??hkJIQ/378??（2）最終吸收塔冷卻器來酸帶入熱 Q2 53℃（I=）hkJQ/???（3）93% H2SO4→98% H2SO4 串酸帶入熱 Q3 （53℃時(shí) 93% H2SO4 的熱焓量I=） hkJ/???（4）93% H2SO4→98% H 2SO4 串酸混合熱 Q4??hkJQ/... ???（5）上塔酸帶出熱 Q5酸溫 55℃，98% H 2SO4，I=。 hkJqqQ/1380443215???（6）出塔酸帶出熱 Q6 54321?hkJ/ ? ???（7）出塔酸溫出塔酸熱焓 ，查表 ，然后通過內(nèi)插法得出塔酸溫為kgJI /?℃。OHkgJ2/（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： kJ/N2 帶入熱量： ???式中 、 分別為 0～60℃溫度時(shí) SOSO O N 2 的熱容（kJ/(kmol hkJqqQ/???（2）入塔酸帶入熱 Q2 入塔酸溫 55℃，濃度 98% H2SO4，熱焓：I=???（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（ ） 。中間吸收塔熱量衡算如表 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 Q1（t=180℃ ）SO2 帶入熱量： hkJq/???SO3 帶入熱量： 5972O2 帶入熱量： kJ/.43..3N2 帶入熱量： hq1728104???式中 、 分別為 0～180℃溫度內(nèi) SOSO O N 2 的平均熱容（kJ/(kmolK) ） 。OHkgJ2/（4）98% H2SO4 濃縮為 % H2SO4 的濃縮熱 Q4??hkQ /?????式中： 及 分別為 98%及 99% H2SO4 的積分稀釋熱（ ） 。K) ） 。 .098/?nkmolJq/1698346??./.2 klJ/32479810??./3nkmolJq/ ???? kl/.2??213213 qmqQ?????hkJ/9756056840 329014.. ??④上塔酸帶出熱 Q4 hkJ/???⑤串往 98%酸循環(huán)槽的 93% H2SO4 帶出熱 Q5/式中： 為 93% H2SO4 的熱焓 kJ/kg。硫酸的熱含量表如表 所示：表 硫酸的熱含量表熱含量 kJ/kg硫酸濃度%（質(zhì)量）40℃ 60℃ 80℃92 93 95 12998 12199 （2）干燥塔循環(huán)酸槽的熱量衡算①?gòu)母稍锼鋮s器來的 % H2SO4 帶入熱 Q1hIkJQ/31804??②從 98%酸循環(huán)系統(tǒng)串來的 % H2SO4 帶入熱 Q2hkJ/?式中： 為 % H2SO4 的熱焓 kJ/kg。K) ） 。?moQ64639。93% H2SO4→% H ?nkmolJQ/386..439。 1212 ????????????nnQ式中： —每 mol H2SO4 放出的熱量，kJ/kmol；39。 n—對(duì)于 1molH2 O 所用水的摩爾水。 hkJqqQ/???②水的冷凝熱 Q2 水在 40℃時(shí)冷凝熱為 2406kJ/kg /?③入塔酸帶入熱 Q3 50℃93% H2SO4 的熱焓 I1=??④93% 酸稀釋熱 Q4 （）39。m/h干燥塔循環(huán)酸槽物料衡算如表 所示：表 干燥塔循環(huán)酸槽物料衡算表進(jìn)物料 kg/h 出物料 kg/h從干燥塔冷卻器來 %H2SO4 318014 上塔循環(huán) 93%H2SO4 31973398%硫酸—93%硫酸串酸量 31873 93%硫酸—98%硫酸串酸量 33594 ∑ 349887 ∑ 353327 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℃ 氣 態(tài) 水為基準(zhǔn)）①爐氣帶入熱量 Q1（t=40℃ ）SO2 帶入熱量： hkJq/.???O2 帶入熱量： 39062N2 帶入熱量： kJ/..73H2O 帶入熱量： hq61257454???式中 、 分別為 0～40℃時(shí) SOO N 2 及 H2O 的摩爾熱容（kJ/(kmol由 平衡得： （）OH2 xy???%由 平衡得： （）3Sxy95%80 （）將式（33 ）帶入式（31 ）： hkgxyy/.%6.?????設(shè)出干燥塔氣體中含水量為 ，則干燥塔出口氣體含水量為： /.?（4）循環(huán)酸量：由于塔直徑未確定，故而按酸濃度差計(jì)算循環(huán)酸量。 轉(zhuǎn)化率及吸收率一次轉(zhuǎn)化率 92%；二次轉(zhuǎn)化率 99%吸收率 99%。ht/?? 爐氣成分SO2： ； O2 ：； N2 ：； 爐氣水分含量 進(jìn)酸濃度干燥塔進(jìn)酸濃度 93%；出酸濃度≥%。h) 15～20塔的操作速度/(m/s) ～出塔氣體含水量/(g/m 3） 效率/% ﹥99 兩轉(zhuǎn)兩吸的吸收塔基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表 兩轉(zhuǎn)兩吸吸收塔項(xiàng)目 一吸塔 二吸塔氣體進(jìn)口溫度/℃ 130～150 120～180氣體出口溫度/℃ 50～70 50～70淋灑酸進(jìn)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/(m 3/m2二次轉(zhuǎn)化爐來的轉(zhuǎn)化氣進(jìn)入第二吸收塔底，與下降的吸收酸形成逆流，其中 SO3 基本被吸收完全，則 SO3 的利用率可達(dá) %。再由泵抽出，一部分串入干燥系統(tǒng)，一部分作為吸收酸。故吸收塔在入塔前必須經(jīng)過冷卻。隨著 SO3 吸收的進(jìn)行，釋放出大量的反應(yīng)熱和溶解熱，同時(shí)，還進(jìn)行著汽、液兩相之間的傳熱，使塔內(nèi)酸溫提高。吸收酸由塔頂進(jìn)入，與來自下部的轉(zhuǎn)化器逆流接觸，吸收了 SO3 的硫酸從塔底引出時(shí)，其濃度提高了。噴淋酸由于吸水放熱，酸溫上升。 本次設(shè)計(jì)主要研究?jī)?nèi)容本次設(shè)計(jì)的主題是年產(chǎn) 7 萬噸硫酸車間干吸工段的工藝設(shè)計(jì)，采用的是兩轉(zhuǎn)兩吸的轉(zhuǎn)化工藝，對(duì)干吸工段進(jìn)行了物料衡算和熱量衡算，其中主要對(duì)此工段的主要設(shè)備干燥塔、吸收塔和換熱器進(jìn)行了初步的設(shè)計(jì)。隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化戰(zhàn)略的推進(jìn)，我國(guó)目前這種以本國(guó)資源為主要原料、中小型企業(yè)星羅棋布的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)最終將徹底打破，取而代之的是與國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)規(guī)則相適應(yīng)的體系。從技術(shù)方面來看，其工藝設(shè)計(jì)、設(shè)備制造、催化劑性能、廢熱回收率等與國(guó)外先進(jìn)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(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、原料構(gòu)成、裝置規(guī)模、技術(shù)裝備水平、廢物排放指標(biāo)全然今非昔比，正在以嶄新的面貌邁入現(xiàn)代化工的行列。在熱能利用、環(huán)境保護(hù)、自動(dòng)控制和裝備技術(shù)等方面，也取得了豐碩成果。1956 年，成功地開發(fā)了硫鐵礦沸騰焙燒技術(shù)，并將文氏管洗滌器用于凈化作業(yè)。1983 年硫酸產(chǎn)量達(dá) （不包括臺(tái)灣省）,僅次于美國(guó)、蘇聯(lián)，居世界第三位。1934 年，中國(guó)第一座接觸法裝置在河南鞏縣兵工廠分廠投產(chǎn)。19 世紀(jì)后期，接觸法獲得工業(yè)應(yīng)用，目前已成為生產(chǎn)硫酸的主要方法。 硫酸工業(yè)的發(fā)展硫酸工業(yè)已有 200 多年的歷史。大型裝置，特別是硫磺裝置，只要設(shè)計(jì)合理、管理嚴(yán)格完全可以達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)。21 世紀(jì)是綠色的世紀(jì)，實(shí)施的是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，企業(yè)的命運(yùn)與環(huán)境的關(guān)系比以往任何時(shí)候都更為緊密。面對(duì)未來, 我們充滿信心：經(jīng)過入世風(fēng)雨的滌蕩之后，中國(guó)必將躋身于世界硫酸強(qiáng)國(guó)之林。 資源的全球化配置、國(guó)外資金與技術(shù)的全面介入, 必將打破中國(guó)硫酸工業(yè)的原有格局, 我們的技術(shù)水平、生產(chǎn)管理水平也將因此而躍上一個(gè)新的臺(tái)階。我國(guó)現(xiàn)有利用硫酸系統(tǒng)的中壓蒸汽發(fā)電的硫酸企業(yè)只占硫酸企業(yè)總數(shù)的 %，數(shù)量太少，應(yīng)該積極利用熱管技術(shù)等新技術(shù)回收硫酸中的廢熱，提高我國(guó)硫酸廢熱的回收水平。目前，西北歐的硫酸企業(yè)出售硫酸廢熱能源獲得的利潤(rùn)，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了銷售硫酸獲得的利潤(rùn)。2022 年 利用廢熱能源，硫資源帶來的廢熱能源是硫酸行業(yè)得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，石油、天然氣、煤等主要能源原料的供不應(yīng)求更加反映出硫酸行業(yè)廢熱能源的彌足珍貴。預(yù)計(jì) 2022年硫酸產(chǎn)量可超過 4400 萬噸，同比增加 %；其中硫磺制酸 2022 萬噸，同比增加 %；冶煉煙氣制酸 900 萬噸，同比增加 %；硫鐵礦制酸 1450 萬噸同比增加 %；其他制酸 55 萬噸，與去年基本持平。2022 年全國(guó)硫酸產(chǎn)量 萬噸，同比增加了 %其中產(chǎn)量最大的是云南。部分硫磺制酸裝置改回硫鐵礦制酸，使硫鐵礦制酸的產(chǎn)量達(dá)到了 萬噸，比 2022 年增加了 %，占總產(chǎn)量 %；硫磺制酸產(chǎn)量為 萬噸，占總產(chǎn)量的 %；冶煉煙氣制酸產(chǎn)量為 萬噸，占總產(chǎn)量 %；磷石膏以及其他制酸產(chǎn)量為