【正文】 ：SO3帶入熱量：O2帶入熱量： N2帶入熱量： 、～60℃溫度時(shí)SOSOON2的熱容kJ/(kmol（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。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Q311080540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：SO3帶入熱量：O2帶入熱量：N2帶入熱量：、～180℃溫度內(nèi)SOSOON2的平均熱容kJ/(kmol（6）出塔酸帶出熱Q6（7）出塔酸溫出塔酸熱焓，然后通過內(nèi)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：SO3帶入熱量：O2帶入熱量：N2帶入熱量：、～60℃溫度時(shí)SOSOON2的熱容kJ/(kmol（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。進(jìn)物料kg/h出物料kg/h% H2SO4上中間吸收塔98% H2SO4% H2SO4上最終吸收塔98% H2SO493%塔串來93% H2SO4串去93%塔98% H2SO4產(chǎn)成品98% H2SO4∑∑（1）進(jìn)塔氣體帶入熱量Q1（t=160℃）SO2帶入熱量：SO3帶入熱量：O2帶入熱量：N2帶入熱量：、～160℃溫度內(nèi)SOSOON2的平均熱容kJ/(kmol項(xiàng)目SO2SO3O2N2∑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：55（5）出塔酸量（6）出塔酸濃度出塔酸中含SO3% H2SO4最終吸收塔物料衡算結(jié)果見下表。進(jìn)物料 kg/h出物料 kg/h98% H2SO4 % H2SO4 進(jìn)塔SO3氣體 出塔SO3氣體 ∑ ∑ 最終吸收塔物料衡算（1）進(jìn)塔氣體成分進(jìn)最終吸收塔氣體成分見下表。項(xiàng)目kmol/hkg/hm3/hSO2SO3O2N2∑（2）吸收SO3量（吸收率為99%）（3）出塔SO3量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：I= kJ/kg ：% H2SO4的溫度為t=℃℃，℃。③混合熱Q3% H2SO% H2SO4兩種濃度的硫酸，混合成93% H2SO4。⑥出塔酸帶出熱Q6和酸溫則：出塔酸的熱焓：% H2SO4 I=℃硫酸熱含量見下表。93% H2SO4→% H2SO4⑤爐氣帶出熱Q5（t=45℃）SO2帶出熱量：O2帶出熱量：N2帶出熱量：H2O帶出熱量：、～45℃時(shí)SOON2及H2O的摩爾熱容kJ/(kmol②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 （）式中：—稀釋熱，kJ/kmol H2SO4； n—對(duì)于1molH2 O所用水的摩爾水。 干燥塔循環(huán)酸槽物料衡算表進(jìn)物料 kg/h出物料 kg/h%H2SO4 273879上塔循環(huán)93%H2SO4 27266698%硫酸—93%硫酸串酸量 2742093%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(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算）①爐氣帶入熱量Q1（t=40℃）SO2帶入熱量：O2帶入熱量： N2帶入熱量： H2O帶入熱量：、～40℃時(shí)SOON2及H2O的摩爾熱容kJ/(kmol由平衡得： （）由平衡得： （） （）將式（33）帶入式（31）： （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。 干燥塔及其循環(huán)槽的工藝計(jì)算 干燥塔及循環(huán)槽的物料衡算（1）進(jìn)干燥塔氣體成分爐氣成分見下表。吸收塔進(jìn)酸濃度98%；出酸濃度～%。相關(guān)計(jì)算過程見第3章。 本次設(shè)計(jì)主要內(nèi)容本次設(shè)計(jì)的主題是年產(chǎn)6萬噸硫酸車間干吸工段的工藝設(shè)計(jì)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求采用了兩轉(zhuǎn)兩吸的工藝，對(duì)干吸工段進(jìn)行了物料衡算和熱量衡算，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(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。h)15～3015～30塔的操作速度/(m/s)～～效率/%﹥99﹥99（、《硫酸工作手冊(cè)》[2]） 我國(guó)硫酸工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)硫酸是個(gè)古老的行業(yè)，迄今已有260多年的歷史。 工藝計(jì)算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 干燥塔基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 干燥塔基礎(chǔ)數(shù)據(jù)項(xiàng)目干燥塔氣體進(jìn)口溫度/℃﹤40氣體出口溫度/℃40～50淋灑酸進(jìn)口溫度/℃﹤45淋灑酸出口溫度/℃50～60淋灑酸濃度/%93～95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(bǔ)充水。酸循環(huán)液由酸泵打出，一部分引入酸冷卻排管，經(jīng)冷卻后作為噴淋酸，一部分串入吸收工段的酸循環(huán)槽。 兩次吸收法生產(chǎn)硫酸工藝流程圖 1 焚硫爐 2 廢熱鍋爐 3 轉(zhuǎn)化器 4 蒸汽過熱器 5 蒸發(fā)器 6 鍋爐給水預(yù)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(fēng)機(jī) 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(jìn)入，與塔頂噴淋的濃硫酸逆流接觸，被吸收了水的硫酸從塔底引出進(jìn)入酸循環(huán)槽，且其濃度降低，為了維持酸濃，由吸收工段引來98%H2SO4，串入酸循環(huán)槽中。在活性炭表面，吸附態(tài)的SO2和吸附態(tài)的氧作用，形成吸附態(tài)SO3，有水存在時(shí)，便形成硫酸。當(dāng)尾氣中的SO2在一定條件下通過活性炭層時(shí)，被活性炭表面吸附。主要有堿性硫酸鋁—石膏法；氧化鋅溶液吸收法；氧化錳法等。其中，石灰乳吸收法的突出優(yōu)點(diǎn)是石灰來源方便，價(jià)格低廉，投資和操作費(fèi)用較低。常用的堿吸收液有碳酸鈉溶液，氫氧化鎂溶液及石灰乳等。其中應(yīng)用最廣的是氨—堿法。但是，在早期建成的硫酸裝置中，絕大多數(shù)為一轉(zhuǎn)一吸流程，對(duì)尾氣及含低濃度SO2氣體的處理方法甚多，且各具特色，主要有：（1）氨法用氨水或銨鹽溶液吸收形成亞硫酸銨—亞硫酸氫銨吸收液。采用兩轉(zhuǎn)兩吸流程時(shí)，在正常的條件下，是可以達(dá)到的。因此，減少尾氣中的有害物的排放，主要應(yīng)該是提高SO2的轉(zhuǎn)化率及SO3的吸收率。轉(zhuǎn)化氣一次通過發(fā)煙硫酸吸收塔和濃硫酸吸收塔，%硫酸吸收SO3氣體后，~%，然后由濃硫酸吸收塔出口引至尾氣處理部分，或直接經(jīng)過捕沫后放空。當(dāng)n1時(shí)，形成發(fā)煙硫酸；n=1時(shí)，形成無水硫酸；n1時(shí)，則為含水硫酸，即硫酸和水的溶液。 SO3氣體的吸收氣體中的二氧化硫經(jīng)催化氧化形成三氧化硫后，即送入到吸收系統(tǒng)用發(fā)煙硫酸或濃硫酸吸收，形成不同規(guī)格的產(chǎn)品硫酸。而且，采用沸騰床轉(zhuǎn)化器可以降低工廠投資，提高蒸汽回收量。為了克服這些缺點(diǎn)，可采用沸騰轉(zhuǎn)化。（3）沸騰轉(zhuǎn)化傳統(tǒng)上，二氧化硫的催化氧化過程都是采用固定床轉(zhuǎn)化器。兩次轉(zhuǎn)化的最終轉(zhuǎn)化率因工藝條件而異，～%范圍內(nèi)。第一次使大部分SO2得到轉(zhuǎn)化，一般控制轉(zhuǎn)化率在90%左右，然后進(jìn)入第一吸收塔（或稱中間吸收塔）將SO2吸收，再進(jìn)行第二次轉(zhuǎn)化。如果將尾氣直接排入大氣，將造成嚴(yán)重的大氣污染。所以現(xiàn)在普遍采用多段換熱式轉(zhuǎn)化器[9]。按照換熱方式不同，轉(zhuǎn)化器可以分為多段換熱式和連續(xù)換熱式兩類。高效旋風(fēng)除塵器、文式管、泡沫塔、新型填料塔、星形鉛間冷器、板式冷卻器、沖擊波洗滌器、高密度聚乙烯泵、耐稀酸合金泵等高效耐磨蝕設(shè)備的出現(xiàn)，使凈化設(shè)備的選型范圍擴(kuò)大了，壽命延長(zhǎng)了，促進(jìn)了爐氣凈化工藝方法更加合理、完善。初始，由簡(jiǎn)單的重力沉降室和慣性除塵室、旋風(fēng)除塵器等所組成，凈化效率低下。目前普遍采用的是濕法凈化。因此，爐氣必須進(jìn)行一部的進(jìn)化和干燥，方可進(jìn)行二氧化硫的催化氧化。隨同爐氣帶入凈化系統(tǒng)的還有水蒸氣和少量三氧化硫氣體，二者結(jié)合可形成酸霧。砷能使催化劑中毒，氟能腐蝕設(shè)備。礦塵積累起來不僅堵塞管道設(shè)備，而且其中的氧化鐵能與酸霧形成硫酸鐵，覆蓋在二氧化硫催化劑的表面，既降低催化劑的活性，有增加了床層的阻力。但現(xiàn)今采用最多的還是硫鐵礦與硫磺的燃燒這兩種方式。 硫酸生產(chǎn)全工段工藝簡(jiǎn)介 SO2氣體的制取制取SO2氣體是制取硫酸的第一步，也是制取硫酸的重要一步。（2）硝化法的優(yōu)缺點(diǎn)硝化法制造硫酸主要有如下優(yōu)點(diǎn)：① 投資小，建設(shè)速度快；② 采酸率高，可達(dá)92%以上，電的消耗比較少。③ 氮氧化物的回收。② 一氧化氮的氧化。（1）硝化法制造硫酸可歸納為三個(gè)重要過程：① 二氧化硫與氮氧化物的作用。目前我國(guó)硫酸生產(chǎn)接觸法占絕大部分，塔式法已很少，但是硝化法還具有它一定的優(yōu)點(diǎn)。1907年在奧地利建成了世界上第一個(gè)塔式法制硫酸的工廠，其制造過程同樣是使氮的氧化物起氧的傳遞作用，從而氧化二氧化硫，再用水吸收三氧化硫而制成硫酸，不同的是該過程在液相中進(jìn)行，生產(chǎn)成本及產(chǎn)品質(zhì)量都大大優(yōu)于鉛室法。由于這個(gè)方法所需設(shè)備龐大，用鉛很多，檢修麻煩，腐蝕設(shè)備，反應(yīng)緩慢，成品且為稀硫酸，所以，這個(gè)方法后來逐漸地被淘汰。 硝化法制造硫酸硝化法（包括鉛室法和塔式法）是借助于氮的氧化物使二氧化硫氧化制成硫酸。（2）接觸法的優(yōu)缺點(diǎn)接觸法制造硫酸主要有以下優(yōu)點(diǎn)：① 產(chǎn)品純度高，且產(chǎn)品種類多；② 設(shè)備腐蝕較輕，容易維護(hù)而且維護(hù)費(fèi)用也較小，設(shè)備壽命比較長(zhǎng)，管理也比較容易；③ 生產(chǎn)比較平穩(wěn)，指標(biāo)波動(dòng)范圍小。目前可作為制造硫酸原料的含硫資源除硫磺外，主要有：硫鐵礦、硫精砂（尾砂）、有色金屬冶煉氣、焦?fàn)t氣、天然氣、石油氣中的硫化氫也可作為制取二氧化硫氣體的原料[6]。為了使這一反應(yīng)加快，必須提高溫度并且采用觸媒催化（也叫觸媒氧化）。在以硫化氫為原料時(shí)，進(jìn)轉(zhuǎn)化器的氣體中含有大量水蒸氣，二氧化硫在水蒸氣存在下進(jìn)行轉(zhuǎn)化，故又稱之為濕接觸法。由于中間吸收移除了反應(yīng)生成物，提高了第二次轉(zhuǎn)化的轉(zhuǎn)化率，％以上。根據(jù)使用催化劑的不同，硫酸的工業(yè)制法可分為接觸法和硝化法[3]。二氧化硫氧化成三氧化硫是制硫酸的關(guān)鍵，但是，這一反應(yīng)在通常情況下很難進(jìn)行。7H2O）Fe2O3+SO2+SO3+14H2O在18世紀(jì)40年代以前，這種方法為不少地方所采用。在煅燒過程中，綠礬發(fā)生分解，放出二氧化硫和三氧化硫，其中三氧化硫與水蒸氣同時(shí)冷凝，便可得到硫酸?！　?硫酸的生產(chǎn)方法生產(chǎn)硫酸最古老的方法是用綠礬（FeSO4硼烷又用做制備硼氫化鈾用來分離鈾235的一種原料。從硼砂制備硼烷的過程需要多量硫酸。雖然這些化合物的制備是依靠硝酸，但同時(shí)必須使用濃硫酸或發(fā)煙硫酸。無論軍用炸藥（發(fā)射藥、爆炸藥）或工業(yè)炸藥，大都是以硝基化物或硝酸酯為其主要成分。此外，許多抗生素的制備，常用藥物如阿斯匹林、咖啡因、維生素BB12及維生素C、某些激素、異煙肼、紅汞、糖精等的制備，無不需用硫酸。此外，紡織印染工業(yè)、搪瓷工業(yè)、小五金工