產(chǎn)30萬噸硫酸畢業(yè)設(shè)計說明書-在線瀏覽
2024-07-30 06:56本頁面
【正文】 別是回收硫 ,在產(chǎn)出時灰分含量是比較少的。硫磺中灰分能污染加熱表面而降低它的傳熱系數(shù) ,部分灰分在熔硫槽、澄清槽中沉降 ,過多的灰分將縮短熔硫槽和澄清槽的清理周期。 2. 水分 硫磺中的水分在 熔硫和液硫澄清過程中基本上全部被蒸發(fā)掉。與完全沒有水分時比較 ,每含 1%水分 ,熔硫蒸汽的理論消耗量 (指完全沒有熱損失時 )增加 %。水分含量增高 ,則酸度增加 ,貽患無窮。這些酸是在潮濕的環(huán)境和在細菌的作用下 ,硫被空氣緩慢氧化而形成的。但酸度 過高則嚴重腐蝕熔硫設(shè)備。有的可以達到或超過燃爆濃度 (常溫下為 %,但液硫貯槽溫度 132℃ 下為 %)。在 138℃ 以下 ,烴類與硫的反應(yīng)速度很慢 ,生成的 H2S 能溶解于液態(tài)硫中。溫度降低也有分解出H2S 的傾向。工業(yè)生產(chǎn)的硫酸是指 SO3 和 H2O 以一定的比例混合的溶液，而發(fā)煙硫酸是其中 SO3 和 H2O 摩爾比大于 1 的溶液。 硫酸的濃度通常用其中所含硫酸的重量百分數(shù)來表示。習(xí)慣上把濃度 ≥75%的硫酸叫做濃硫酸，而把 75%以下的硫酸叫做稀硫酸。相對密度與密度在 7 概念上是不同的，密度即單位體積硫酸的質(zhì)量， g/cm179。 硫酸相對密度是溫度與酸濃度的函數(shù)。當固定硫酸濃 度，相對密度則隨溫度升高而下降。此外當酸濃度在 0～ 100%范圍內(nèi)，在任何溫度下，以 %濃度下的相對密度為最大。 SO3%游離量低于此區(qū)域，相對密度隨游離 SO3%增加而升高。 硫酸的結(jié)晶溫度 液體硫酸轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w硫酸時的溫度稱為結(jié)晶溫度。市場上幾種常見硫酸品種的結(jié)晶溫度如表 1－ 2 所示： 表 12 常用硫酸和發(fā)煙硫酸的結(jié)晶溫度 掌握了硫酸結(jié)晶溫度具有下述意義： 。 據(jù)。以摩爾為單位，即摩爾熱容 [ KJ/（ molK） ]?？梢姴煌臏囟认掠胁煌臒崛荩瑸榱耸褂蒙系姆奖?，在工程計算中采用平均熱容。熱焓是狀態(tài)函數(shù)，它的變化由始態(tài)和終態(tài)決定，與硫酸濃度 %（重量） 結(jié)晶溫度 ℃ 硫酸濃度 %（重量） 結(jié)晶溫度 ℃ － 100 + － 游離 SO310 － － 游離 SO320 + + 游離 SO365 － 8 中間過程無 關(guān)。溶液的沸點隨H2SO4 含量的增加而升高。發(fā)煙硫酸的沸點，則隨 SO3（游離）百分含量的增大而下降，直降至 ℃ 。這說明在常壓下只能將稀硫酸濃縮到 %，成為理論上的濃縮濃度。 位于恒沸點右邊的區(qū)域，其特點是沸騰時，液體中的硫酸含量不是增加而是降低，一直降到 %時為止。這種現(xiàn)象是由于硫 酸分解產(chǎn)生的 SO3 比 H2O 汽更易自液相中逸出。上述的加熱濃縮稀硫酸及加熱蒸發(fā)游離 SO3，相應(yīng)的氣相成分以 H2O 和 SO2 為主。各種溫度下不同濃度硫酸的總蒸氣壓，可有下式計算： logp＝ A－ B/T 式中 p— 蒸氣壓， Pa T— 絕對溫度， K A、 B— 與酸濃度有關(guān)的常數(shù) 當溫度一定時，硫酸液面上的總蒸氣壓隨硫酸濃度升高而降低，且在 %時總蒸氣壓最低。 如表 13 所示： 表 1—3 各種濃度硫酸的 A、 B 常數(shù)值 H2SO4% 20 40 60 80 90 100 A B 2268 2299 2458 3040 3390 4211 3914 9 硫酸的粘度 硫酸粘度是表示流體硫酸內(nèi)部阻礙其相對流動的一種特性。硫酸的粘度隨酸濃度增高而增大，隨酸溫增高而減少。在一定溫度條件下加入填加劑（凝固作用）可制的固體硫酸（膠體狀）。尾氣中二氧化硫的含量與二氧化硫的轉(zhuǎn)化率直接有關(guān) ,但實際生產(chǎn)中 ,使總轉(zhuǎn)化率達到 99%以上 ,尾氣中二氧化硫含量達到排放標準是有一定困難的 ,一般對尾氣進行回收 ,尾氣回收的方法目前主要是氨 酸法和堿法。目前 ,對于硫酸工業(yè)的污水處理 ,普遍采用電石渣中和法或石灰中和法。 廢渣在水泥生產(chǎn)中也可以作為鐵助溶劑、煉鐵原料和氯化劑 (如 CaCl2)進行氯化熔燒處理回收澆渣中大部分有色金屬和貴金屬，回收后燒渣還可煉鐵；燒渣還可用于制造鐵紅，液體三氧化鐵，以及 Fe(OH)3,作凈水劑等。 表 硫酸質(zhì)量指標表 【 1】 指標名稱 硫 酸 % 1 硫酸（ H2so4） ≥ 2 灰 分 %≤ 3 鐵（ Fe）含量 ≤ 4 砷 (As)含量 %≤ 年工作日 : 300 天 小時產(chǎn)量： 其中含 H2SO4 kmol/h 氣象條件及空氣組成 氣象條件：取 株洲 地區(qū)年平均氣溫作為設(shè)計溫度 : ； 空氣平均相對濕度 :%； 年平均大氣壓 : kPa。 年平均相對濕度 :%； 年平均大氣壓 :； 水飽和蒸汽壓 Ps= [2] 。 14 干燥塔吸水量 ＝ %＝ kg/h 干空氣中帶出水量 = (%)= kg/h 設(shè) 98%H2 SO4 每小時進入干燥塔的量為 X，則： 98％ H2 SO4 ～ ％ H2 SO4 （ 198%） X＋ ＝ (%) X 解得： X＝ kg/h 出干燥塔的 % H2 SO4 量 =+= kg/h 物料衡算 表 干燥塔的物料衡算 進料 組分 N2 O2 H2 O 98%H2 SO4 質(zhì)量流量 kg/h 摩爾流量 kmol/h 體積流量 Nm3/h 出料 組分 N2 O2 H2 O %H2 SO4 質(zhì)量流量 kg/h 摩爾流量 kmol/h 體積流量 Nm3/h 焚硫爐 的物料衡算 流程示意圖 反應(yīng)方程 S+O2 =SO2 SO2+ O2 =SO3 已知條件 15 A 進口：液流中含 S 量： kg/h 液硫帶入水量 : kg/h 干空氣帶入水量： kg/h 干空氣中含 O2: Nm3/h 干空氣中含 N2 ： Nm3/h 進料中總水量 m=+= kg/h n=m/M= kmol/h B 出口：轉(zhuǎn)化進口 SO2 =%，轉(zhuǎn)化進口 SO3 =% 計算 SO2 量： V= Nm3/h SO3 量： V= Nm3/h O2 剩余量： V= = Nm3/h 物料衡算表 焚硫爐物料衡算 進料 組分 摩爾流量 kmol/h 體積流量 Nm3/h 質(zhì)量流量 kg/h 硫酸產(chǎn)量 kg/h 硫磺用量 kg/h N2 O2 理論氧氣量 理論氮氣量 S H2O 實際氧氣與理論氧氣比 出料 組分 摩爾流量 kmol/h 體積流量 Nm3/h 體積百分含量 質(zhì)量流量 kg/h N2 O2 H2O SO2 SO3 3 熱量衡算 16 熔硫槽的熱 料衡算 流程示意圖 計算依據(jù) 液硫中精 S 量 : kg/h 液硫中水量 : kg/h 液硫溫度 : 130150 平均 140 大氣溫度 : 正交晶硫變?yōu)閱涡本Я驕囟龋? 轉(zhuǎn)變熱： kcal/kg 硫融化熱： kcal/kg[1] 熔融不含水的固體硫磺所消耗的熱量 Q′： 1 2 3 4 5Q 39。 1） 正交晶硫加熱到 所需的顯熱 Q1： 1Q =mCp T? Cp = ++105T 2 =（ ） Q1 = ()= kJ/h 2） 正交晶硫變?yōu)閱涡本Я虻霓D(zhuǎn)變熱 Q2： 17 Q2 = =3） 單斜晶硫從 加熱到 所需的熱量 Q3: 1 1 8 . 9 + 9 5 . 4T = + 2 7 3 . 1 5 = 3 8 0 . 3 K2 () Q3=()=4） 單斜晶硫熔解熱 Q4： Q4== kJ/h 5） 液硫從 加熱到 140 時的顯熱 Q5: 1 1 8 . 9 + 1 4 0T 39。 ) [3] N2 7C p= +0 .0011 63T 10 T?2= kcal/(kmol ) [3] Q 氧 = = kJ/h Q 氮 = = kJ/h Q 水 = = kJ/h 空氣帶入熱 Q 空入 = Q 氧 + Q 氮 + Q 水 = kJ/h 2） 酸帶入熱量 進口溫度 40 ， 98%硫酸熱含量 :[1] Q 酸入 = = kJ/h 3） 酸稀釋熱 湯姆生式計算 H= [1] 其中： H 為硫酸的稀釋熱， n 為每克硫酸所加入的克分子水數(shù) n1= = n2= = 20 H1H2= = kcal/kmol 酸稀釋熱 Q 稀釋 = = kJ/h 4 熱損失：因干燥塔中溫度與外界溫度相差不大，故忽略不計。 ) [2] N2 7C p= +0 .0011 63T 10 T?2= kcal/(kmol ) [2] Q 氧 = 30 = kJ/h Q 氮 = 30 = kJ/h Q 水 = 30 = kJ/h 空氣帶出熱 Q 空出 = Q 氧 + Q 氮 + Q 水 = kJ/h 6 酸帶出熱 Q 酸出 = Q
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