【正文】 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。 本次設計主要研究內容本次設計的主題是年產 7 萬噸硫酸車間干吸工段的工藝設計，采用的是兩轉兩吸的轉化工藝，對干吸工段進行了物料衡算和熱量衡算，其中主要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。噴淋酸由于吸水放熱，酸溫上升。吸收酸由塔頂進入，與來自下部的轉化器逆流接觸，吸收了 SO3 的硫酸從塔底引出時，其濃度提高了。隨著 SO3 吸收的進行，釋放出大量的反應熱和溶解熱，同時，還進行著汽、液兩相之間的傳熱，使塔內酸溫提高。故吸收塔在入塔前必須經過冷卻。再由泵抽出，一部分串入干燥系統(tǒng)，一部分作為吸收酸。二次轉化爐來的轉化氣進入第二吸收塔底，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 %。h) 15～20塔的操作速度/(m/s) ～出塔氣體含水量/(g/m 3） 效率/% ﹥99 兩轉兩吸的吸收塔基礎數(shù)據表 兩轉兩吸吸收塔項目 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/(m 3/m2ht/?? 爐氣成分SO2： ； O2 ：； N2 ：； 爐氣水分含量 進酸濃度干燥塔進酸濃度 93%；出酸濃度≥%。 轉化率及吸收率一次轉化率 92%；二次轉化率 99%吸收率 99%。由 平衡得： （）OH2 xy???%由 平衡得： （）3Sxy95%80 （）將式（33 ）帶入式（31 ）： hkgxyy/.%6.?????設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，故而按酸濃度差計算循環(huán)酸量。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）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 SOO N 2 及 H2O 的摩爾熱容（kJ/(kmol hkJqqQ/???②水的冷凝熱 Q2 水在 40℃時冷凝熱為 2406kJ/kg /?③入塔酸帶入熱 Q3 50℃93% H2SO4 的熱焓 I1=hkJQ/ ????④93% 酸稀釋熱 Q4 （）39。 n—對于 1molH2 O 所用水的摩爾水。 1212 ????????????nnQ式中： —每 mol H2SO4 放出的熱量，kJ/kmol；39。93% H2SO4→% H ?nkmolJQ/386..439。?moQ64639。K) ） 。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%（質量）40℃ 60℃ 80℃92 93 95 12998 12199 （2）干燥塔循環(huán)酸槽的熱量衡算①從干燥塔冷卻器來的 % 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。 .098/?nkmolJq/1698346??./.2kmolJq/ ????/13nklJ/..???kl/.372??21321 qqQ??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。K) ） 。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) ） 。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 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： 5972O2 帶入熱量： kJ/.43..3N2 帶入熱量： hq1728104???式中 、 分別為 0～180℃溫度內 SOSO O N 2 的平均熱容（kJ/(kmol hkJqqQ/???（2）入塔酸帶入熱 Q2 入塔酸溫 55℃，濃度 98% H2SO4，熱焓：I=???（3）吸收反應熱 Q3 /式中：7013 為 50℃時 98% H2SO4 吸收氣體 SO3 的吸收反應熱（ ） 。OHkgJ2/（5）出塔氣體帶入熱量 Q5（t=60℃ ）SO2 帶入熱量： hkJq/???SO3 帶入熱量： 2972O2 帶入熱量： kJ/N2 帶入熱量： ???式中 、 分別為 0～60℃溫度時 SOSO O N 2 的熱容（kJ/(kmol hkJqqQ/1380443215???（6）出塔酸帶出熱 Q6 54321?hkJ/ ? ???（7）出塔酸溫出塔酸熱焓 ，查表 ，然后通過內插法得出塔酸溫為kgJI /?℃。（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=）hkJ/?（3）93% H2SO4→98% H2SO4 串酸帶入熱 Q3 （53℃時 93% H2SO4 的熱焓量I=） hkJQ/???（4）93% H2SO4→98% H 2SO4 串酸混合熱 Q4??hkJ/... ???（5）上塔酸帶出熱 Q5酸溫 55℃，98% H 2SO4，I=。吸收循環(huán)槽熱量衡算如表 所示：表 吸收循環(huán)槽熱量衡算表項目 進口熱量 kJ/h 項目 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 產成品酸帶出熱 Q7 串酸混合熱 Q4 ∑ ∑ 第 4章 主要設備的工藝計算 冷卻器計算 干燥塔冷卻器的計算熱負荷 hkJQ/???進口酸溫 ℃，出口酸溫 ℃；進口水溫 30℃，出口水溫 36℃。k)； —水溫差，℃。???假設：每排 6 層，每層 6 根管。st?①平均溫差酸側 →℃， ℃???Ht水側 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（查《硫酸物性手冊》 ）：密度： 3/??粘度： )(843s????導熱系數(shù)： )/2. kJ??比熱容： )/(651kgCp? ， kJ/(m2k) ()211???????RK管式中： —管內、外的傳熱分系數(shù)，kJ/(m 2k)；21?、 —管內、外的污垢系數(shù)， （kJ/m 2k） 1；（取 ）21R、 10?R20—管壁厚度，m；（忽略不計）?—管的導熱系數(shù)，kJ/(m 2k)。sss （）??udB?Re （）?pCPr上兩式中： —硫酸密度， kg/m3；? —管內直徑，m；Bd u—酸在排管內流速，m/s； —硫酸的粘度， pak)； —硫酸導熱系數(shù)， kJ/(mk)。ssss 中間吸收塔冷卻器的計算熱負荷 ??hkJQ/????進口酸溫 79℃，出口酸溫 ℃；進口水溫 20℃，出口水溫 40℃。5?2??假設：每排 6 層，每層 7 根管。ssss 最終吸收塔冷卻器的計算熱負荷 hkJQ/???進口酸溫 ℃，出口酸溫 ℃；進口水溫 30℃，出口水溫 36℃。50?2??假設：每排 4 層，每層 6 根管。ssss 填料塔的工藝計算 干燥塔的工藝計算進塔氣溫：40℃，出塔氣溫 45℃；進塔氣體壓力：，出塔氣體壓力： 。（1）塔徑的計算平均氣體流量： ??smV /. 3????????現(xiàn)取空塔速度 w，則塔徑 D：sm/8.?? （取塔徑 ）???則實際空塔速度 塔橫截面積為：sm/?? 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 2kpa)； —干燥推動力，kpa 。h （）???填式中： F—填料面積， m2； —填料的比表面積，m 2/m3；? D—塔徑，m。h。由式（）得： ??.????填 料②除沫層阻力 2P?除沫層填料采用 mm 陶瓷環(huán)，堆放高度：5.?? .??則除沫層阻力： 。??L查《化工工藝設計手冊計算篇》 [1]， ,圖 潤濕率與液膜厚度的關系得：246P水的液膜厚度為 ，校正系數(shù) 。則填料層持酸量 . m???（7）塔高 H在填料層高度確定后，其它部位的高度均根據裝配和工作空間高度來決定，具體尺寸為：下氣室（包括進氣、出酸管）：高度 ；分酸管、槽高度：2m；球拱（或磚拱）高度：；除沫層與空間高度：；填料層高度：；布酸層高度：；全塔總高度 H=。進塔氣量： 3/h（或 ） ，其中： SO3：；吸收率 99%。（1）塔徑的計算平均氣體流量： ??smV / 3????????現(xiàn)取空塔速度 w，則塔徑 D：sm/.?? （取塔徑 ）???則實際空塔速度 塔橫截面積為：s/0.?? 2?????????（2）填料面積 F （）PKGF???式中：G—SO 3 吸收量，kg/h； K—吸收速度系數(shù)，kg/(m 2kpa)； —吸收推動力，kpa 。hh由式（）得： ???填（4）壓力降 P? .. ???????????????? ???LGLg?????查《化工工藝設計手冊計算篇》 [1]， 圖 填料層壓降的通用關聯(lián)圖得：239P填料層壓力降 填 料mOHP/82????（5）填料塔阻力 阻P?①填料層阻力 1查《接觸法硫酸工藝設計常用參考資料選編》 [14] ，圖 得：4P當 ，時sm/08.??填 料干 mOHP/??淋酸密度: hVL?39。paOmH618630122 ??③填料塔阻力 881+618=1499pa??2P阻（6）填料層持酸量持酸量=硫酸液膜厚度 填料面積潤濕率: .39。則填料層持酸量 . m????（7）塔高 H在填料層高度確定后，其它部位的高度均根據裝配和工作空間高度來決定，具體尺寸為：下氣室（包括進氣、出酸管）：高度 ；分酸管、槽高度：2m；球拱（或磚拱）高度：；除沫層與空間高度：；填料層高度：；布酸層高度：；全塔總高度 H=