年產(chǎn)30萬噸硫酸畢業(yè)設(shè)計說明書

1、<p><b>　　1 文獻(xiàn)綜述</b></p><p><b>　　1.1概述</b></p><p>　　近十幾年以來,我國硫酸工業(yè)得到很大的發(fā)展, 重要的標(biāo)志之一是硫酸工程設(shè)計項目多、質(zhì)量好、技術(shù)水平高、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益顯著。我國自行設(shè)計、自己建設(shè)的中、小型硫酸工程遍及全國, 還承擔(dān)了許多大型硫酸工程設(shè)計。此外, 從國外引進(jìn)了一

2、些先進(jìn)的硫酸技術(shù)。硫酸工程設(shè)計的進(jìn)步，大大改變了我國硫酸工業(yè)的技術(shù)狀況。</p><p>　　硫酸工程設(shè)計因采用的原料不同其形式各異，工藝過程和設(shè)備須與所用的原料相匹配。以前我國以硫鐵礦生產(chǎn)硫酸為主體，在今相當(dāng)長的時期內(nèi)，這種情況不會有較大的變化；以重有色冶金工業(yè)的冶煉煙氣生產(chǎn)硫酸，是我國硫酸工業(yè)的重要組成部分；隨著硫磺供應(yīng)的增加, 愈來愈多的新建工程從治理環(huán)境、生產(chǎn)簡便和經(jīng)濟(jì)角度考慮，選用以硫磺生產(chǎn)硫酸；以石膏

3、、磷石膏為原料生產(chǎn)硫酸、聯(lián)產(chǎn)水泥的工程，也有新的發(fā)展。一般情況下，以硫鐵礦制酸工藝較復(fù)雜些，硫磺制酸過程簡便些。</p><p>　　硫酸工程設(shè)計與消費(fèi)有關(guān), 因?yàn)榱蛩岙a(chǎn)品大部分用于生產(chǎn)磷肥等化學(xué)肥料, 所以硫酸工程大部分和磷肥工業(yè)配套建設(shè)。比較典型的是小磷銨工程中的120t/d硫酸工程；120kt/a磷銨工程中的600t/d硫酸工程；240kt/a磷銨工程中的1200t/d硫酸工程；還有配合重鈣生產(chǎn)的硫酸工程。

4、對重有色金屬冶煉工業(yè)的硫酸工程, 硫酸裝置的規(guī)模大小取決于冶煉的金屬和所選用的冶煉工藝。在這些聯(lián)合企業(yè)中, 硫酸裝置的投資費(fèi)用是舉足輕重的，所占的比例均較高。由于磷肥工業(yè)和重有色冶金工業(yè)的裝置日趨大型化，配套的硫酸裝置也相應(yīng)大型化。然而, 畢竟硫酸生產(chǎn)不是這些企業(yè)的主體裝置，所以硫酸工程的設(shè)計不應(yīng)喧賓奪主, 而應(yīng)為主體裝置“服務(wù)”。裝置的設(shè)計要有其適應(yīng)性和靈活性。硫鐵礦制酸的南化、開封、云峰、銅陵、黃麥嶺、大峪口等大型硫酸工程和冶煉煙氣

5、制酸的貴溪、白銀、葫蘆島、韶關(guān)、株洲、金川、金隆等大型硫酸工程的設(shè)計都在不同程度上考慮了其配套的地位。</p><p>　　硫酸工程設(shè)計廣泛采用了先進(jìn)的技術(shù)和裝備。在許多工程設(shè)計中，應(yīng)用我國自己開發(fā)的新技術(shù)，也引進(jìn)了國外一些新技術(shù)；大量使用國內(nèi)研制的裝備，亦引進(jìn)了一些先進(jìn)和大型的設(shè)備；還推廣使用了許多新材料等。這些措施大大改善了工藝和裝備狀態(tài)，延長了裝備的使用壽命，減少了維修。我國是世界上使用硫鐵礦生產(chǎn)硫酸最多的

6、國家，在礦制酸方面也是最成熟和最富有經(jīng)驗(yàn)的國家。有一流的沸騰焙燒技術(shù)，較全面地掌握了氣體凈化方面的技術(shù)，效果和指標(biāo)均較好。對裝置的機(jī)械化和自動化作了足夠重視，特別是在大型裝置中，原料的貯運(yùn)、裝卸,采用和移植其他工業(yè)部門行之有效的設(shè)備，提高機(jī)械化的水平?？刂品矫妫呀?jīng)在一些大型工程中，設(shè)置了集散系統(tǒng)(DCS)，提高了工程設(shè)計的自控水平。</p><p>　　工程設(shè)計的組織體制逐步與國際接軌，推廣了以項目經(jīng)理負(fù)責(zé)制為

7、中心的新體制，提高了管理水平，適應(yīng)了進(jìn)入國際市場的需要。許多設(shè)計單位的裝備不斷地改善和提高，應(yīng)用了CAD輔助設(shè)計系統(tǒng)，開發(fā)和引進(jìn)了許多應(yīng)用軟件，計算、方案選擇、出圖均由微機(jī)完成，確保了設(shè)計質(zhì)量，加快了設(shè)計進(jìn)度。設(shè)計單位的設(shè)計質(zhì)量普遍提高了，具體反映在這些年建設(shè)的硫酸工程成功率十分高，許多設(shè)計單位還通過ISO9001質(zhì)量體系認(rèn)證，取得了向國際市場進(jìn)軍的通行證。</p><p>　　1.2硫酸幾種不同的生產(chǎn)工藝<

8、;/p><p>　　1.2.1以硫磺為原料</p><p>　　進(jìn)口硫磺可充分利用世界硫資源，以補(bǔ)充我國硫資源的不足，其前提是世界上要有多余的硫磺供應(yīng)。硫磺進(jìn)口量的多少受多種因素影響，據(jù)最近國際硫研究所和加拿大棱鏡硫磺公司的資料，對世紀(jì)年代以來世界硫磺供應(yīng)總量和需求總量的統(tǒng)計和未來的預(yù)測至年表明，世界硫磺供需總量是平衡的，并且呈現(xiàn)不同程度的供大于求，多余的部分成為庫存在不同地區(qū)、不同時期硫的供

9、應(yīng)或硫的需求發(fā)生著變化，但硫的供應(yīng)總量和需求總量基本上平緩地上升，即使年我國進(jìn)口硫磺達(dá)占世界硫磺貿(mào)易量的，也未出現(xiàn)總體上生產(chǎn)和供應(yīng)小于需求的態(tài)勢。上述資料可能有局限性，不夠全面，但可看出在世界范圍某些地區(qū)的變化和世界總量的變化是有區(qū)別的。拿我國的情況看，年硫鐵礦制酸，硫磺制酸僅幾十萬噸年礦制酸減少到，硫磺制酸升至其中礦制酸改為硫磺制酸的量凈增加了世界硫的消費(fèi)，而其余增加的硫磺制酸大部分用于增產(chǎn)磷肥，并且主要是以產(chǎn)抵進(jìn)，這樣就減少了國外磷

10、肥的生產(chǎn)，即減少了國外硫的消費(fèi)量。所以，我國使世界硫磺消費(fèi)凈增加量實(shí)際低于進(jìn)口硫磺的增加量。</p><p>　　總體上世界硫磺供應(yīng)略有富余，但年以來世界硫磺的價格逐漸抬高，原因何在目前硫磺生產(chǎn)主要地區(qū)是美國、加拿大、中東、前蘇聯(lián)，世界硫磺貿(mào)易最大進(jìn)口國是中國占最大出口地區(qū)是加拿大和中東總和。以下幾個因素影響國際市場硫的供需平衡和價格：我國以及印度近幾年強(qiáng)勁的需求；中東局勢動蕩影響；中東產(chǎn)油國硫磺貿(mào)易；前蘇聯(lián)國家

11、是硫磺生產(chǎn)大國，因存在儲運(yùn)困難，近年進(jìn)入貿(mào)易市場的量還不夠大世界運(yùn)輸保險費(fèi)大幅度增加世界海運(yùn)費(fèi)大幅度增加加拿大鐵路運(yùn)輸費(fèi)用增加。硫磺貿(mào)易中所占份額最大的是加拿大、中東出口方和中國進(jìn)口方，因中東不穩(wěn)定的局勢和費(fèi)用上漲，加拿大隨之漲價的可能性也是存在的，受影響最大的是我國。目前的高價位應(yīng)該能促使我國硫磺制酸增長的勢頭下降。</p><p>　　如果我國進(jìn)口硫磺的增長率逐步減小，上述其它幾項不利因素逐步緩解，市場供應(yīng)量

12、增加，在市場經(jīng)濟(jì)的環(huán)境下價格有望不再增加而有小幅度回落，但不可能再回到年以前的低價位。未來幾年我國硫磺制酸在現(xiàn)有生產(chǎn)能力的基礎(chǔ)上保持平穩(wěn)的增長是恰當(dāng)?shù)摹?lt;/p><p>　　1.2.2以硫鐵礦含伴生硫鐵礦為原料</p><p>　　硫鐵礦是我國的自有資源，從我國這個人口，大國的安全和經(jīng)濟(jì)發(fā)展考慮，保持一定規(guī)模的硫鐵礦采選能力和硫鐵礦制酸能力是需要的。同時，從我國硫鐵礦資源狀況上考慮又應(yīng)該節(jié)

13、約使用，恰當(dāng)?shù)乩脟獾牧蛸Y源。我國已是國際市場中重要的一員，因而特別需要研究和把握好國際市場，為硫酸的長期發(fā)展?fàn)幦∮欣麠l件，硫鐵礦制酸可以起到重要的調(diào)節(jié)、平衡作用。如果將硫鐵礦制酸改為硫磺制酸，將凈增加世界硫磺的消費(fèi)需求，維持現(xiàn)有硫鐵礦原料能力并穩(wěn)步增長不但對國家經(jīng)濟(jì)安全有利，而且可以穩(wěn)定世界硫磺市場，反過來對我國進(jìn)口硫磺有利，總體上對我國硫酸工業(yè)的長期發(fā)展有利。穩(wěn)定和發(fā)展硫鐵礦制酸要重視發(fā)展硫鐵礦礦源和發(fā)展硫鐵礦制酸生產(chǎn)裝置。發(fā)展硫

14、鐵礦礦源包括后備資源的勘探、資源開發(fā)利用的規(guī)劃和評價、資源合理利用的研究、技術(shù)開發(fā)、礦山建設(shè)、提高生產(chǎn)能力和技術(shù)水平等。發(fā)展硫鐵礦制酸生產(chǎn)裝置包括工藝技術(shù)和裝備水平的提高、減少環(huán)境污染、解決礦渣的綜合利用、大型化等。要本著節(jié)約資源的觀點(diǎn)，礦山和硫酸廠都要考慮在充分利用中、高品位礦的同時如何利用好低品位礦，提高資源的綜合利用率。</p><p>　　1.2.3冶煉煙氣和其它原料</p><p&g

15、t;　　冶煉煙氣主要是有色金屬硫化礦物冶煉時產(chǎn)生的含二氧化硫煙氣，冶煉煙氣制酸實(shí)際是冶煉廠的副產(chǎn)品，是隨著冶金工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展。我國冶煉煙氣制酸發(fā)展迅速，已形成較大的生產(chǎn)能力，其硫酸產(chǎn)量占全國總產(chǎn)量的左右。石膏、磷石膏是我國硫酸原料潛在的硫資源,目前已有口以上的工業(yè)生產(chǎn)能力，但近期大規(guī)模發(fā)展的條件還不夠成熟。我國煤炭中所含的硫也是潛在的硫資源，目前燃煤煙氣脫硫主要采用拋棄法，回收這部分硫的開發(fā)研究和工業(yè)化應(yīng)該加緊進(jìn)行。</p>

16、;<p>　　1.2.4硫磺制酸與硫鐵礦制酸的優(yōu)缺點(diǎn)比較</p><p>　　目前我國硫酸工業(yè)是硫鐵礦制酸和硫磺制酸為主。隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展和市場經(jīng)濟(jì)的變化，硫磺制酸體現(xiàn)了越來越多的優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　1.沿海地區(qū)原料到廠價格約為450-550元/噸，國內(nèi)硫鐵礦到廠價格為200 -220元/噸（折35%S）。硫磺制酸消耗的水、電和原料費(fèi)用低于硫鐵礦制酸。生產(chǎn)成本的降低

17、有利于企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益；</p><p>　　2.硫磺制酸裝置中省掉了焙燒、凈化工段，只有熔硫、焚化、轉(zhuǎn)化、干吸、成品工段，原料的加工也比硫鐵礦制酸裝置簡單，因此工藝流程短，物料處理量少，設(shè)備少，建設(shè)工期短。其基建投資約為硫鐵礦裝置的50%。也降低了裝置的管理費(fèi)用。</p><p>　　3.原料運(yùn)輸量少，硫磺雜質(zhì)少，產(chǎn)品質(zhì)量好，單位產(chǎn)品能耗低，熱能利用效率高。</p><

18、;p>　　4.廢物排放量少，有利于環(huán)境的保護(hù)。</p><p>　　由于上述原因，采用硫磺為原料制取硫酸有更大的優(yōu)越性。</p><p>　　由于我國硫鐵礦資源較豐富,國內(nèi)的硫酸企業(yè)基本采用礦石制酸工藝。但隨著社會對環(huán)境質(zhì)量要求的不斷提高，人們的環(huán)保意識越來越強(qiáng)，礦石制酸工藝存在的對環(huán)境污染大的問題越來越突出，到了必須進(jìn)行工藝改進(jìn)的地步，硫磺制酸比較簡單，它把硫磺燃燒后變成二氧化硫，

19、用水吸收，而硫磺的濃度又比較高，對里邊雜質(zhì)的清除就比較簡化，而硫鐵礦要把二硫化鐵燒成氧化鐵，然后二氧化硫出來，又要在沸騰爐內(nèi)，后期的除塵、凈化等工序非常繁瑣。過去硫鐵礦含硫量很高，現(xiàn)在硫鐵礦的含硫量很低，而且運(yùn)輸成本越來越高，這些因素都促使硫磺制酸工藝的不斷推廣。從而選擇清潔生產(chǎn)工藝--硫磺制酸。但隨著我國磺制酸工藝的普及，我國對硫磺需求量也不斷加大，2009年我國硫資源消費(fèi)量約2000萬噸，占世界總消費(fèi)量的2/5，進(jìn)口硫（硫磺、硫酸）

20、占國內(nèi)硫消費(fèi)量的90%左右。隨著硫需求的不斷上升，供應(yīng)價格不斷上漲，企業(yè)生產(chǎn)成不也不斷提高，這些都促使我們改進(jìn)生產(chǎn)工藝，提高硫磺利用效率。</p><p>　　中國硫酸生產(chǎn)由硫磺制酸、硫鐵礦制酸和冶金煙氣制酸構(gòu)成，2006年硫酸產(chǎn)量構(gòu)成是硫磺制酸占44%，硫鐵礦制酸占32%，冶金煙氣制酸占23%，其它約1%。目前我國硫酸生產(chǎn)問題之一是我國硫磺需求量的90%依靠進(jìn)口。硫磺制酸基本上是為磷肥企業(yè)配套建設(shè)的，因此我國磷

21、肥生產(chǎn)嚴(yán)重地受控于國際硫磺市場。問題之二是硫鐵礦制酸前景黯淡，一方面是硫鐵礦制酸即耗能又排酸渣污染環(huán)境，世界上幾乎只有中國利用硫鐵礦制酸，隨著全球加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)，硫鐵礦制酸很可能被淘汰；另一方面是硫鐵礦制酸受制于硫磺價格，2008年國際市場硫磺價格暴漲，我國硫鐵礦制酸產(chǎn)能擴(kuò)張；目前國際市場硫磺價格回落到合理價位，部分硫鐵礦制酸被迫停產(chǎn)或關(guān)閉；雖然硫鐵礦制酸是利用本國豐富的硫鐵礦資源，但是硫鐵礦制酸沒有競爭力，依靠硫鐵礦資源并不能保障我國硫

22、供應(yīng)平穩(wěn)。</p><p>　　表1 中國硫酸產(chǎn)量與構(gòu)成</p><p>　　1.2.5 硫磺中雜質(zhì)對制酸工藝的影響</p><p>　　硫磺中的雜質(zhì)主要有灰分、水分、酸度和硫化氫等,它們對制酸工藝的影響分述如下:</p><p><b>　　1. 灰分</b></p><p>　　硫磺,特別是

23、回收硫,在產(chǎn)出時灰分含量是比較少的。但它們以固態(tài)經(jīng)過堆存、裝卸和運(yùn)輸,以及用戶的庫存,將受到各種固體雜質(zhì)的污染,使其灰分含量增加。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。原料硫磺(固態(tài))灰分含量一般不宜超過0.05%。</p><p><b>　　2. 水分</b></p><p>　　硫磺

24、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。硫磺中水分多或少,僅影響熔硫時的蒸汽消耗量。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16.6%。</p><p>　　液態(tài)硫磺含水分0.01%～0.03%是正常的.固態(tài)硫磺當(dāng)含水分在1%以上,熔硫時則劇烈起跑,影響正常操作。水分含量增高,則酸度增加,貽患無窮。</p><p><b>　　

25、3. 酸度</b></p><p>　　硫磺中酸度(以H2SO4計)呈游離態(tài)。這些酸是在潮濕的環(huán)境和在細(xì)菌的作用下,硫被空氣緩慢氧化而形成的。在熔硫時,它積聚在液硫表面而被分離出來,不會影響焚硫和轉(zhuǎn)化工序操作。但酸度過高則嚴(yán)重腐蝕熔硫設(shè)備。</p><p><b>　　4. 硫化氫</b></p><p>　　烴類與液態(tài)硫會通過下列

26、緩慢的反應(yīng)而產(chǎn)生少量的硫化氫:</p><p>　　8C5H12 +13S →5C8H14 +13H2S</p><p>　　美國Texasgulf公司曾對硫磺貯槽中發(fā)生H2S爆炸事故進(jìn)行過研究,對硫磺貯槽上部空間的氣體進(jìn)行分析,氣體中除經(jīng)常含有濃度不等的H2S外,還存在濃度恒定為0.01%(mol計)的C8H14. H2S。有的可以達(dá)到或超過燃爆濃度(常溫下為>4.3%,但液硫貯槽

27、溫度132℃下為>3.4%)。但回收硫中,烴類含量少,不會達(dá)到爆炸限,而C8H14濃度始終恒定,可以認(rèn)為它已經(jīng)與硫磺中烴類達(dá)到平衡。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。H2S在液硫中的溶解度隨溫度上升而增加,這種反?，F(xiàn)象是由于反應(yīng)生成多硫化氫(H2S4)之故。溫度降低也有分解出H2S的傾向。</p><p><b>　　1.3硫酸的性質(zhì)</b><

28、/p><p>　　純硫酸（H2SO4）是一種無色透明的油狀液體，相對密度為1.8269，幾乎比水重一倍。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。由于發(fā)煙硫酸的SO3蒸氣壓較大，暴露在空氣中能釋放出SO3，和空氣中的水蒸氣迅速結(jié)合并凝結(jié)成酸霧而得名。</p><p>　　硫酸的濃度通常用其中所含硫酸的重量百分?jǐn)?shù)來表示。如98%硫酸

29、，就是指其中含有98%重量的硫酸和2%重量的水。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。各種硫酸的組成如表1-1所示：</p><p>　　表1-1 工業(yè)硫酸的組成</p><p><b>　　1.3.1相對密度</b></p><p>　　相對密度即單位體積硫酸的重量與同體積4℃水的重量之比。相對密度與密度在概

30、念上是不同的，密度即單位體積硫酸的質(zhì)量，g/cm³。但對于同一條件下的同一硫酸的相對密度與密度在數(shù)值上是同一的。</p><p>　　硫酸相對密度是溫度與酸濃度的函數(shù)。當(dāng)固定溫度，硫酸的相對密度隨濃度升高而升高。當(dāng)固定硫酸濃度，相對密度則隨溫度升高而下降。此屬于一般的變化規(guī)律。此外當(dāng)酸濃度在0～100%范圍內(nèi)，在任何溫度下，以98.3%濃度下的相對密度為最大。當(dāng)硫酸濃度屬于發(fā)煙酸范圍時，以含游離SO3在

31、50%～65%濃度下的相對密度為最高。SO3%游離量低于此區(qū)域，相對密度隨游離SO3%增加而升高。游離SO3%高于此區(qū)域，相對密度隨游離SO3量增加而下降。</p><p>　　1.3.2硫酸的結(jié)晶溫度</p><p>　　液體硫酸轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w硫酸時的溫度稱為結(jié)晶溫度。結(jié)晶溫度隨硫酸濃度不同而變化，其變化關(guān)系是不規(guī)則的。市場上幾種常見硫酸品種的結(jié)晶溫度如表1－2所示：</p>

32、<p>　　表1-2 常用硫酸和發(fā)煙硫酸的結(jié)晶溫度</p><p>　　掌握了硫酸結(jié)晶溫度具有下述意義：</p><p>　　a.了硫酸貯存輸送提供了防止發(fā)生凍酸的溫度控制依據(jù)。</p><p>　　b.為了確定產(chǎn)品濃度范圍提供了依據(jù)。</p><p>　　c.對處于不正常情況下發(fā)生的酸凍結(jié)原因分析提供了理論依據(jù)。</p>

33、;<p>　　1.3.3硫酸的熱容、熱焓</p><p>　　熱容指在不發(fā)生相變又不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)和無其它功能的條件下，單位硫酸溫度升高或降低1℃時，所引起的熱量變化。以摩爾為單位，即摩爾熱容[ KJ/（mol·K）]，以質(zhì)量千克為單位即為比熱[KJ/（mol·K）]。從實(shí)驗(yàn)上得知，將同一種濃度的硫酸從0升高到1與從99升到100所需要的熱量是不同的?？梢姴煌臏囟认掠胁煌臒崛荩?/p>

34、為了使用上的方便，在工程計算中采用平均熱容。熱焓是指某一單位重量（kg）的硫酸在某一溫度下含有的熱量。熱焓是狀態(tài)函數(shù)，它的變化由始態(tài)和終態(tài)決定，與中間過程無關(guān)。</p><p>　　1.3.4硫酸的沸點(diǎn)蒸氣壓和蒸氣組成</p><p>　　H2O－SO3為二元系統(tǒng)，其溶液具有恒沸狀態(tài)的性質(zhì)，這種性質(zhì)在硫酸水溶液的濃縮、SO3吸收以及濃硫酸用作干燥劑等方面有著極其重要的意義。溶液的沸點(diǎn)隨H2

35、SO4含量的增加而升高。當(dāng)濃度達(dá)到98.3%時達(dá)最大值（336.8℃），此后則下降，至100%H2SO4時為296.2℃。發(fā)煙硫酸的沸點(diǎn)，則隨SO3（游離）百分含量的增大而下降，直降至44.7℃。</p><p>　　常壓下加熱濃縮稀硫酸，當(dāng)酸濃達(dá)到98.3%時，液面上的氣相組成與液相組成達(dá)到相同，即使繼續(xù)加熱蒸發(fā)，液相組分不變，這時沸點(diǎn)（338.8℃）稱恒沸點(diǎn)。這說明在常壓下只能將稀硫酸濃縮到98.3%，成為理

36、論上的濃縮濃度。但在生產(chǎn)操作中為了經(jīng)濟(jì)性和減少硫酸損失，通常只是將稀硫酸濃縮至92%～95%。</p><p>　　位于恒沸點(diǎn)右邊的區(qū)域，其特點(diǎn)是沸騰時，液體中的硫酸含量不是增加而是降低，一直降到98.3%時為止。此時沸點(diǎn)不是升高而是降低。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。</p><p>　　根據(jù)相平衡原理，硫酸液面上應(yīng)有相應(yīng)的氣體成分。上述的加熱濃縮稀硫酸及

37、加熱蒸發(fā)游離SO3，相應(yīng)的氣相成分以H2O和SO2為主。而在常壓低溫范圍內(nèi)，硫酸液面上氣相組分，則以H2SO4為主，其量用總蒸氣壓表示。各種溫度下不同濃度硫酸的總蒸氣壓，可有下式計算：</p><p>　　logp＝A－B/T</p><p>　　式中 p—蒸氣壓，Pa </p><p><b>　　T—絕對溫度，K</b></p>

38、<p>　　A、B—與酸濃度有關(guān)的常數(shù)</p><p>　　當(dāng)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98.3%時總蒸氣壓最低。當(dāng)酸濃超過98.3%時，總蒸氣壓隨濃度的升高（游離SO3%增加）而增大。如表1-3所示：</p><p>　　表1—3 各種濃度硫酸的A、B常數(shù)值</p><p>　　1.3.5硫酸的粘度</p>

39、;<p>　　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。粘度的大小不僅對輸送管路的阻力和泵的動力消耗有很大影響，而且對傳熱、硫酸溶解度和金屬溶解速度等也有較明顯的影響。硫酸的粘度隨酸濃度增高而增大，隨酸溫增高而減少。由于粘度比較大，故硫酸外觀是無色透明似油狀的液體。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）。</p><p>　　1.4 硫酸生產(chǎn)中的三廢治理</p

40、><p>　　1.4.1 廢氣中有害物質(zhì)</p><p>　　從吸收塔排出的尾氣中,仍還有少量的二氧化硫,一般含量在0.5%左右(體積分?jǐn)?shù)),尾氣中含有微量的三氧化硫和硫酸沫。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(shí)際生產(chǎn)中,使總轉(zhuǎn)化率達(dá)到99%以上,尾氣中二氧化硫含量達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)是有一定困難的,一般對尾氣進(jìn)行回收,尾氣回收的方法目前主要是氨-酸法和堿法。</p>&

41、lt;p><b>　　1.4.2廢水處理</b></p><p>　　硫酸生產(chǎn)中排出大量污水和污酸,其量與爐氣凈化流程有關(guān),酸洗法流程排出含酸污水較少,而水洗法流程污水排放量則很大,每生產(chǎn)1t硫酸要排出10-15t污水,污水中除含有硫酸外,還含有砷2-20mg/L,含氟10-100mg/L,以及鐵,硒,礦塵等。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。</p

42、><p><b>　　1.4.3廢渣處理</b></p><p>　　硫磺含硫量為25%-35%時,每生產(chǎn)1t硫酸副產(chǎn)0.5-0.7t燒渣，燒渣中含較少的鐵和一定數(shù)量的銅、鉛、鋅、鈷等有色金屬。</p><p>　　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(jìn)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

43、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。</p><p><b>　　物料衡算</b></p><p><b>　　2.1設(shè)計依據(jù)</b></p><p>　　《年產(chǎn)30萬噸硫酸干燥焚燒工段工藝初步設(shè)計及干燥塔設(shè)計任務(wù)書》</p><p><b>　　2.2

44、設(shè)計條件</b></p><p>　　2 .2.1年產(chǎn)量 </p><p>　　設(shè)計規(guī)模:30萬噸/年</p><p>　　產(chǎn)品：98%的濃硫酸</p><p>　　產(chǎn)品規(guī)格：產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行中華人民共和國工業(yè)硫酸標(biāo)準(zhǔn)（GB / T 534-2002）一等品規(guī)格，硫酸質(zhì)量符合下表要求。</p><p>　　

45、表1.1 硫酸質(zhì)量指標(biāo)表【1】</p><p>　　年工作日: 300天</p><p><b>　　小時產(chǎn)量： </b></p><p>　　其中含H2SO4 kmol/h</p><p>　　2.2.2氣象條件及空氣組成</p><p>　　氣象條件：取株洲地區(qū)年平均氣溫作為設(shè)

46、計溫度:17.0 ；</p><p>　　空氣平均相對濕度:79.0%；</p><p>　　年平均大氣壓:101.325 kPa。</p><p>　　2.2.3 反應(yīng)方程式 </p><p><b>　　S+O2 =SO2</b></p><p>　　S+ O2 =S

47、O3</p><p>　　SO3 +H2 O=H2 SO4</p><p>　　2.2.4 硫磺轉(zhuǎn)化率與吸收率</p><p>　　設(shè)計采用塔前流程，兩轉(zhuǎn)兩吸“3+1”流程</p><p>　　轉(zhuǎn)化進(jìn)口SO2濃度 9.99% 轉(zhuǎn)化進(jìn)口SO3濃度 0.40%</p><p>　　其中：x1、x2—分別表示第一

48、、二轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)化率；x—總轉(zhuǎn)化率</p><p>　　取X1=93.5% ， X2=96.9% ， 吸收率: 99.98%</p><p>　　總轉(zhuǎn)化率： x=x1+(1-x1)x2=99.8% </p><p>　　2.2.5原料硫磺組成</p><p>　　原料硫磺： 含 S 99.50%<

49、/p><p>　　含 H20 0.45% </p><p>　　含 灰分 0.05%</p><p>　　得到利用的S量= =13333.34 kg/h</p><p>　　原料含精S量= =13362.74 kg/h</p><p>　　精S量 = 417.59 kmol

50、/h</p><p>　　原料硫磺= = 13429.89 kg/h</p><p>　　原料含水量=0.45% =60.43 kg/h</p><p>　　原料含灰分量=0.05% =6.72 kg/h</p><p><b>　　S ～ 02</b></p><p>　　氧氣消耗量n=

51、 417.59=626.39 kmol/h</p><p>　　V=n Vm =626.39 22.4=14031.14 Nm3/h</p><p>　　干空氣消耗量=V/21%=66814.95 Nm3/h</p><p>　　為確保S被完全燃燒，轉(zhuǎn)化進(jìn)口SO2濃度 9.99%，實(shí)際干空氣消耗量取理論干空氣消耗量的1.35倍</p><p&

52、gt;　　實(shí)際干空氣消耗量V=1.35 66814.95=90200.22 Nm3/h</p><p>　　m=ρV=1.29 90200.22=116358.28 kg/h</p><p>　　實(shí)際干空氣中N2量V=90200.22 0.79=71285.17 Nm3/h</p><p>　　實(shí)際干空氣中O2量V=90200.22 0.21=18942.05 Nm

53、3/h</p><p>　　2.3熔硫槽的物料衡算</p><p>　　2.3.1流程示意圖</p><p><b>　　2.3.2已知條件</b></p><p>　　熔硫溫度130～150 ，取140 </p><p>　　原料硫磺帶入水量=60.43 kg/h</p><

54、p><b>　　2.3.3給定條件</b></p><p>　　熔硫過程中原料硫磺帶入的水分蒸發(fā)掉99.95%</p><p>　　熔融后的液硫中帶出水量= =6.69 kg/h</p><p>　　2.3.4物料衡算表</p><p>　　2.4過濾機(jī)的物料衡算</p><p>　　2.4

55、.1流程示意圖</p><p><b>　　2.4.2已知條件</b></p><p>　　液硫經(jīng)過過濾機(jī)，灰分全部被過濾掉</p><p><b>　　2.4.3物料衡算</b></p><p>　　2.5干燥塔的物料衡算</p><p>　　2.5.1流程示意圖</

56、p><p><b>　　2.5.2已知條件</b></p><p>　　年平均氣溫:17.0 ;</p><p>　　年平均相對濕度:79.0%；</p><p>　　年平均大氣壓:101.325kpa；</p><p>　　17.0 水飽和蒸汽壓Ps=1.93714KPa [2] 。

57、 </p><p><b>　　2.5.3計算</b></p><p>　　空氣中濕含量Ｈ＝0.622 ＝0.009538 (kg/kg) [4]　　 </p><p>　　空氣帶入水量＝Ｈ 絕干空氣量＝0.009538 116358.28=1109.83 kg/

58、h [4]</p><p>　　由于98%H2 SO4吸水性很強(qiáng)，故取它吸收空氣中99.95%的水分。</p><p>　　干燥塔吸水量＝1109.83 99.95%＝1109.28 kg/h</p><p>　　干空氣中帶出水量=1109.82 (1-99.95%)=0.55 kg/h</p><p>　　設(shè)98%H2 SO4每小時進(jìn)入干燥

59、塔的量為X，則：</p><p>　　98％H2 SO4 ～ 97.51％H2 SO4</p><p>　?。?-98%）X＋1109.28＝(1-97.51%) X</p><p>　　解得：X＝228177.52 kg/h</p><p>　　出干燥塔的97.51% H2 SO4量=228177.52+1109.83-0.55=22

60、9286.80 kg/h</p><p>　　2.5.4物料衡算表</p><p>　　2.6焚硫爐的物料衡算</p><p>　　2.6.1流程示意圖</p><p><b>　　2.6.2反應(yīng)方程</b></p><p><b>　　S+O2 =SO2</b></p

61、><p>　　SO2+ O2 =SO3</p><p><b>　　2.6.3已知條件</b></p><p>　　A進(jìn)口：液流中含S量：13362.74 kg/h</p><p>　　液硫帶入水量: 6.69 kg/h </p><p>　　干空氣帶入水量：0.55 kg/h</

62、p><p>　　干空氣中含O2:18924.05 Nm3/h </p><p>　　干空氣中含N2 ：71285.17 Nm3/h</p><p>　　進(jìn)料中總水量m=6.69+0.55=7.27 kg/h n=m/M=0.40 kmol/h</p><p>　　B出口：轉(zhuǎn)化進(jìn)口SO2 =9.99%，轉(zhuǎn)化進(jìn)口SO3 =0.40%</p&

63、gt;<p><b>　　2.6.4計算</b></p><p>　　SO2 量：V= Nm3/h</p><p>　　SO3量：V= Nm3/h</p><p>　　O2 剩余量：V=18924.05-8990.75- =9388.41 Nm3/h</p><p>　　2.6.5物料衡算表</p

64、><p><b>　　3熱量衡算</b></p><p>　　3.1 熔硫槽的熱料衡算</p><p>　　3.1.1 流程示意圖</p><p>　　3.1.2 計算依據(jù)</p><p>　　液硫中精S量: 13362.74 kg/h</p><p&

65、gt;　　液硫中水量: 60.43 kg/h</p><p>　　液硫溫度: 130-150 平均140 </p><p>　　大氣溫度: 17.0 </p><p>　　正交晶硫變?yōu)閱涡本Я驕囟龋?95.4 </p><p>

66、;　　轉(zhuǎn)變熱： 2.992 kcal/kg</p><p>　　硫融化熱： 9.2 kcal/kg[1]</p><p>　　3.1.3熔融不含水的固體硫磺所消耗的熱量Q′：</p><p>　　式中，Q1—正交晶硫從17.0 加熱到95.4 時的顯熱；</p><p&g

67、t;　　Q2—正交晶硫在95.4 時轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡本Я虻霓D(zhuǎn)變熱；</p><p>　　Q3—單斜晶硫95.4 加熱到118.9 ；</p><p>　　Q4—單斜晶硫在118.9 時的溶解熱；</p><p>　　Q5—液硫從118.9 加熱到140 時的顯熱。</p><p>　　1）正交晶硫加熱到95.4 所需的顯熱Q1：</p>

68、;<p>　　Cp = 2.9863+0.01058T+0.8160×10-5×T2× =0.9714kJ/（kg.k）</p><p>　　Q1 = 13362.74×0.9714×(95.4-17.0)=1017676.35 kJ/h</p><p>　　2）正交晶硫變?yōu)閱涡本Я虻霓D(zhuǎn)變熱Q2：</p><

69、;p>　　Q2 = 13362.74×2.992×4.1868=167393.78kJ/h</p><p>　　3）單斜晶硫從95.4 加熱到118.9 所需的熱量Q3:</p><p><b>　　(kg.K)</b></p><p>　　Q3=13362.74×0.7845×(118.9-95.

70、4)=246352.13kJ/h</p><p>　　4）單斜晶硫熔解熱Q4：</p><p>　　Q4=13362.74×9.2×4.1868=514713.50 kJ/h</p><p>　　5）液硫從118.9 加熱到140 時的顯熱Q5:</p><p>　　取液硫熱容為1.0174 (kg.K)【1】</p

71、><p><b>　　(kg.K)</b></p><p>　　Q5=13362.74×1.0174×(140-118.9)=286859.81kJ/h</p><p>　　6）熔融不含水的固體硫磺所消耗的熱量Q′</p><p>　　Q′=Q1+ Q2+ Q3+ Q4+ Q5=2232995.54kJ/

72、h</p><p>　　3.1.4硫磺中水分所消耗熱量</p><p>　　1）水從17.0 加熱到100℃的顯熱:</p><p>　　Q1=60.43×4.1868×(100-17.0)×4.1868=20999.69kJ/h</p><p>　　2）水在100 下蒸發(fā)潛熱為2256.7kJ/kg[3]<

73、;/p><p><b>　　水蒸發(fā)的潛熱:</b></p><p>　　Q2=60.43×2256.7=136372.38 kJ/h</p><p>　　3）硫磺中水分所消耗熱量:</p><p>　　=Q1+Q2=20999.69+136372.38=157372.07 kJ/h</p><p

74、>　　3.1.5熱損失及硫磺熔融所需總熱量Q</p><p>　　取熔硫槽散熱損失為5%，則硫磺熔融所需總熱量Q</p><p>　　Q總= = =2516176.43 kJ/h</p><p>　　Q損=2516176.43×5%=125808.82 kJ/h</p><p>　　3.1.6液硫帶出熱量</p>

75、<p>　　Q=2516176.43×（1-5%）=2390367.61 kJ/h</p><p>　　3.1.7熱量衡算表</p><p><b>　　3.2空氣鼓風(fēng)機(jī)</b></p><p>　　T2=T1 , 取k=1.4</p><p>　　已知：空氣進(jìn)口溫度T1=17.0 </p&

76、gt;<p>　　解得：T2=21.8 </p><p>　　3.3干燥塔的熱量衡算</p><p>　　3.3.1流程示意圖</p><p>　　3.3.2干燥塔的物料衡算表</p><p><b>　　3.3.3計算</b></p><p><b>　　1）空氣帶入熱&

77、lt;/b></p><p>　　空氣進(jìn)口溫度：21.80 ；</p><p>　　O2 C P=6.919+0.000109T+9.3 10-8 2=6.9214 kcal/(kmol· ) [3]</p><p>　　N2 2=6.9782 kcal/(kmol· ) [3]</p><p>　　H2O

78、 CP =6.87+0.001051T-2.04 10-7 2=6.8928 kcal/(kmol· ) [3]</p><p>　　Q氧=845.63 21.8 6.9214 4.1868=534211.26 kJ/h</p><p>　　Q氮=3181.17 21.8 6.9782 4.1868=2026137.90 kJ/h</p><p>　　Q

79、水=61.66 21.8 6.8928 4.1868=38791.62 kJ/h </p><p>　　空氣帶入熱Q空入= Q氧+ Q氮+ Q水=2599140.78 kJ/h</p><p><b>　　2）酸帶入熱量</b></p><p>　　進(jìn)口

80、溫度40 ，98%硫酸熱含量:65.18kJ/kg [1]</p><p>　　Q酸入=228177.52 65.18=14872610.75 kJ/h</p><p>　　3）酸稀釋熱 </p><p>　　湯姆生式計算 H= [1]</p><p>　　其中：H為硫酸的稀釋熱，n為每克硫酸所加入的克分子水?dāng)?shù)</p>

81、<p>　　n1= =0.1111</p><p>　　n2= =0.4098</p><p>　　H1-H2= =3314.63 kcal/kmol</p><p>　　酸稀釋熱Q稀釋= =3078849.43 kJ/h</p><p>　　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。</p>&l

82、t;p><b>　　5 空氣帶出熱</b></p><p>　　空氣出口溫度為30 </p><p>　　O2 C P=6.919+0.000109T+9.3 10-8 2=6.9224 kcal/(kmol· ) [2]</p><p>　　N2 2=6.9877 kcal/(kmol· ) [2]<

83、;/p><p>　　H2O CP =6.87+0.001051T-2.04 10-7 2=6.9013 kcal/(kmol· ) [2]</p><p>　　Q氧=845.63 30 6.9224 4.1868=743084.66 kJ/h</p><p>　　Q氮=3181.17 30 6.877 4.1868=2792059.05 kJ/h</p

84、><p>　　Q水=0.03 30 6.9013 4.1868=26.00 kJ/h</p><p>　　空氣帶出熱Q空出= Q氧+ Q氮+ Q水=3535169.71 kJ/h</p><p><b>　　6 酸帶出熱 </b></p><p>　　Q酸出= Q空入 + Q酸入+ Q稀釋- Q空出=2599140.78+

85、14872610.75+3078849.43-3535169.71=17015431.25kJ/h</p><p>　　3.3.4 干燥塔熱量衡算表</p><p>　　3.4焚硫爐的熱量衡算</p><p>　　3.4.1流程示意圖</p><p>　　3.4.2反應(yīng)方程式</p><p><b>　　[1

86、]</b></p><p><b>　　[1]</b></p><p>　　3.4.3焚硫爐的物料衡算表</p><p><b>　　3.4.4計算</b></p><p>　　1） 進(jìn)口物料帶入熱量</p><p>　　液硫帶入熱量 Q1=2390367.6

87、1 kJ/h</p><p>　　干空氣帶入熱量 Q2=3535169.71 kJ/h</p><p>　　物料帶入總熱量 Q入=Q1+Q2=5925537.32 kJ/h</p><p><b>　　2 ）反應(yīng)燃燒熱</b></p><p>　　查資料[2]得：25 時，SO2燃燒熱：296.83kJ/mol; SO3

88、燃燒熱：296.83kJ/mol</p><p>　　經(jīng)過推算得：930 時，SO2燃燒熱：286.54kJ/mol; SO3燃燒熱：385.54kJ/mol</p><p>　　反應(yīng)燃燒熱Q反=401.53 286.54+16.08 385.54） =1121253889kJ/h</p><p>　　3） 混合氣體帶出熱量</p><p>

89、　　氣體進(jìn)口溫度T1=18.66+273.15=291.81K</p><p>　　氣體出口溫度T2=930+273.15=1203.15K</p><p>　　Q氮= 3181.17 (27.32 (T2-T1)+0.003113 ( )-0.0000003167 ( ))= 90676196.61 kJ/h[2]</p><p>　　Q氧=419.2 28.17

90、 (T2-T1)+0.0031485 ( )-0.0000002498 ( ))= 12340874.77 kJ/h[2]</p><p>　　Q二氧化硫=401.53 (25.76 (T2-T1)+0.028955 ( )-0.000012697 ( )+0.0000000021515 ( ))= 18267569.75 kJ/h[2]</p><p>　　Q三氧化硫=16.08 50.

91、67 ( T2-T1)= 739977.3835 kJ/h[2]</p><p>　　Q水= 0.04 (29.16 (T2-T1)+0.007245 ( )-0.000000674 ( ))= 1407.356007 kJ/h[2]</p><p>　　氣體帶出總熱量Q出= Q氮+Q氧+Q二氧化硫+Q三氧化硫+Q水= 122026025.9 kJ/h</p><p&g

92、t;<b>　　4）熱損失</b></p><p>　　Q損=Q入+Q反-Q出=5153400.849 kJ/h</p><p>　　熱損失率 w= =4.25%</p><p>　　3.4.5焚硫爐熱量衡算表</p><p>　　3.5 余熱鍋爐的熱量衡算</p><p>　　3.5.1流

93、程示意圖</p><p>　　3.5.2 已知條件</p><p>　　進(jìn)口混合氣體溫度T1=930+273.15=1203.15K</p><p>　　出口混合氣體溫度T2=430+273.15=703.15K</p><p>　　混合氣體中各組分含量如下圖：</p><p><b>　　3.5.3計算&l

94、t;/b></p><p>　　1） 混合氣體放出熱量Q放</p><p>　　Q氮= 3181.17 (27.32 (T2-T1)+0.003113 ( )-0.0000003167 ( ))=-51489395.07 kJ/h [2]</p><p>　　Q氧= 419.2 (28.17 (T2-T1)+0.0031485 ( )-0.0000002498

95、 ( ))= -14153963.39 kJ/h [2]</p><p>　　Q二氧化硫=401.53 (25.76 (T2-T1)+0.028955 ( )-0.000012697 ( )+0.0000000021515 ( ))= -10746941.97 kJ/h[2]</p><p>　　Q三氧化硫=16.08 50.67 ( T2-T1)= -411071.7758 kJ/h[2

96、]</p><p>　　Q水= 0.04 (29.16 (T2-T1)+0.007245 ( )-0.000000674 ( ))= -821.8408353 kJ/h[2]</p><p>　　混合氣體放出總熱量</p><p>　　Q放= -（Q氮+Q氧+Q二氧化硫+Q三氧化硫+Q水）= 76802194.04 kJ/h</p><p>

97、;<b>　　2） 熱損失</b></p><p><b>　　考慮鍋爐熱損失5%</b></p><p>　　Q損=5% Q放=3840109.70 kJ/h</p><p>　　3） 水蒸氣吸收熱Q吸=（1-5%） Q放=72962084.34 kJ/h</p><p>　　4） 確定水蒸氣消耗

98、量M</p><p>　　水蒸氣t1=150 飽和水蒸汽t2=240 ，r=1766.39 kJ/kg[2]</p><p>　　水蒸氣T= =195 時，Cp=1.8924kJ/(kg.K) </p><p>　　Q吸=m (Cp (t2-t1)+ r )</p><p>　　m= =37673.29 kg/h</p&

99、gt;<p>　　考慮到只有95%的水蒸氣能得到利用，則</p><p>　　水蒸氣消耗量M= =39656.09 kg/h</p><p><b>　　4干燥塔設(shè)備設(shè)計</b></p><p>　　高效干吸塔系統(tǒng)是將塔填料支撐結(jié)構(gòu)形式、高效塔填料、高效分酸器、高效除霧器元件與塔的尺寸、操作氣速和噴淋酸密度統(tǒng)一考慮，互相配合，從而

100、形成高強(qiáng)度塔，達(dá)到符合工藝要求的干燥吸收效率。干吸塔的主要結(jié)構(gòu)基本上是相似的，塔體為立式圓筒形結(jié)構(gòu)，碳鋼內(nèi)襯耐酸磚。一般采用高鋁制耐酸瓷填料支撐結(jié)構(gòu)，有的采用大跨度、高開孔率的耐酸高鋁瓷條梁，也有的采用高開孔率的瓷球拱。干燥塔一般采用國產(chǎn)抽屜式金屬絲網(wǎng)除霧器或進(jìn)口網(wǎng)墊式除霧器。第一吸收塔酸溫度高、霧量大、霧粒細(xì)，為保護(hù)后面的換熱設(shè)備，采用高效纖維除霧器第二吸收塔為保證尾氣排放的要求也采用高效纖維除霧器。從生產(chǎn)使用的效果看，其儲物效率均令

101、人滿意。</p><p>　　酸分布器的分酸效果直接影響到空氣干燥和SO3.國內(nèi)研究開發(fā)的帶陽極保護(hù)槽管式酸分布器每平方米超過40個分酸點(diǎn)，目前大部分大型硫酸裝置干吸塔采用這種形式的分酸器。該分酸器的降酸管填埋與階梯環(huán)墳料之中，酸液由酸泵打入主管，再分配至各分酸槽，由槽體上各降液管流出。槽體的結(jié)構(gòu)設(shè)計要保證每個槽的分酸量基本相同，并且不會產(chǎn)生磁流等現(xiàn)象。分酸器制造完成后，在制造廠內(nèi)要進(jìn)行水噴淋試驗(yàn)。采用帶陽極保護(hù)

102、的槽管式酸分布器，雖然一次性投資較大，但酸分布點(diǎn)多，分酸效果好，使用壽命長，且節(jié)省了維護(hù)和維修的費(fèi)用。塔底設(shè)計一般分為碟型底和平底兩種方案。本次模擬工程設(shè)計結(jié)合以上兩種塔底結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，并根據(jù)大型化干吸塔的特點(diǎn)，將干吸塔設(shè)計成具有塔底出酸優(yōu)點(diǎn)的平底結(jié)構(gòu)，即將塔底設(shè)計成外部平底內(nèi)部錐形的結(jié)構(gòu)，出酸口在錐形底的中央最低點(diǎn)。這種結(jié)構(gòu)同蝶形底結(jié)構(gòu)一樣不需要大的混凝土平臺，設(shè)計若干根支腿支撐整座塔重量，生產(chǎn)或停車時都可使塔底積酸全部排盡。為防止降塔

103、內(nèi)填料碎片帶至循環(huán)槽打壞酸泵葉輪，在出酸口一般都設(shè)置防渦流裝置。</p><p><b>　　4.1 填料的選擇</b></p><p>　　硫酸工業(yè)用的填料,除了要考慮適用于在較高的溫度下具有耐腐蝕的性能外,還應(yīng)具備一般的填料如下的通性：</p><p>　　1．通性大，壓降小，在一定的淋灑密度下，泛點(diǎn)氣速高。</p><

104、p>　　2．效率高，傳質(zhì)性能好，傳質(zhì)系數(shù)要大。</p><p>　　3．操作彈性大，操作性能穩(wěn)定，能適應(yīng)操作條件的變化。</p><p>　　4．抗污，抗堵的性能好。</p><p>　　5．最低濕潤率要小，且具有較大的比表面積和空隙率，并能有效地利用。</p><p>　　6．強(qiáng)度大，破損小。</p><p>

105、　　7．價格低廉，來源容易。</p><p>　　因此，本次干燥塔的填料采用瓷質(zhì)矩鞍型[5]。</p><p><b>　　4.2 塔徑的計算</b></p><p>　　4.2.1塔徑 [4]</p><p>　　4.2.2進(jìn)干燥塔的空氣量</p><p><b>　　[4]<

106、/b></p><p><b>　　m3/h</b></p><p>　　4.2.3干燥塔空塔氣速</p><p>　　取w=1.2 m/s</p><p><b>　　4.2.4塔徑D</b></p><p>　　m,圓整取D=3.4 m</p><

107、;p>　　4.2.5噴淋密度L</p><p>　　已知：噴淋酸 40 , 98%H2SO4, m=228177.52kg/h, m3</p><p>　　噴淋密度 m3/(m2.h)</p><p>　　4.3傳質(zhì)面積的計算</p><p>　　4.3.1傳質(zhì)面積 F= [1] ，m2</p><

108、p>　　其中：G——被吸收的水蒸氣1109.28 kg/h</p><p>　　——吸收推動力，Pa</p><p>　　K——吸收系數(shù)，kg/(m2.h.Pa)</p><p>　　4.3.2 的計算</p><p>　　——吸收過程始末液面上被吸收氣體的平衡壓力；</p><p><b>　　。&

109、lt;/b></p><p><b>　　[1]</b></p><p>　　4.3.3 K=Au0.8</p><p>　　A=0.040kg/(m2.h.Pa)</p><p><b>　　u=1.2 m/s</b></p&

110、gt;<p>　　K=0.040 1.20.8=0.04628 [1]</p><p>　　4.3.4 =9218.80 m2[1]</p><p><b>　　4.4填料高度</b></p><p><b>　　Hp= ,m</b></p><p>　　D=3.4 m,　　a=2

111、00 m2/m3</p><p>　　填料容積　 　Vp m3</p><p><b>　　Hp [1]</b></p><p>　　取填料高度5.1 m。</p><p><b>　　4.5壓力降</b></p><p><b>　　G ,Pa<

112、/b></p><p>　　其中： ——填料層的壓降，Pa；</p><p>　　——阻力系數(shù)，查圖得 </p><p>　　Z——填料層的高度，取5.1 m;</p><p>　　G——?dú)怏w密度，kg/m3</p><p>　　G = 標(biāo) kg/m3</p><p><b>

113、;　　[1]</b></p><p>　　4.6操作氣速的校核</p><p>　　取瓷矩鞍填料，則 ，公稱尺寸DN=25 mm ，A=0.176</p><p>　　G=2.6825 kg/m3， L=1618.7 kg/m3， L=13 cP</p><p>　　G=116385.28 kg/h, L=2218

114、77.52 kg/h, g=9.81 m/s2</p><p><b>　　代入計算得：</b></p><p>　　WF=4.4 m/s</p><p>　　0.5 WF=2.2 m/s>1.2 m/s</p><p>　　故取空塔操作氣速u=1.2 m/s符合要求[1]。</p><

115、;p>　　4.7塔進(jìn)出口管徑的計算及選擇</p><p><b>　　4.7.1進(jìn)料管</b></p><p>　　取進(jìn)料管速度u=1.2m/s</p><p>　　V1= m3/h=0.0349 m3/s</p><p>　　查標(biāo)準(zhǔn)選用 mm的管子，選取DN200PN0.25 ，JB/T 81-94的法蘭。<

116、;/p><p>　　核算管內(nèi)實(shí)際流速= =1.11 <1.2 m/s[6]</p><p>　　4.7.2空氣進(jìn)氣管</p><p>　　取空氣進(jìn)管速度u=18m/s</p><p>　　V=38427.10 m3/h</p><p>　　查標(biāo)準(zhǔn)選用 mm的管子，選取DN1000PN0.25 ，JB 4701-92

117、的法蘭。</p><p>　　核算管內(nèi)實(shí)際流速= =17.56 <18 m/s[6]</p><p>　　4.7.4空氣出氣管</p><p>　　取空氣進(jìn)管速度u=18m/s</p><p>　　氣體體積經(jīng)過干燥塔變化很小，可忽略。</p><p>　　選用 mm的管子，選取DN1000PN0.25 ，JB

118、4701-92的法蘭。</p><p>　　4.7.5塔釜出料管</p><p>　　塔釜流出液體速度u=1.2m/s</p><p>　　V= m3/h=0.03524 m3/s</p><p>　　查標(biāo)準(zhǔn)選用 mm的管子，選取DN200PN0.25 ，JB/T 81-94的法蘭。</p><p>　　4.8液體分布

119、器簡要設(shè)計</p><p>　　4.8.1液體分布器類型</p><p>　　一個理想的液體分布裝置應(yīng)該是液體分布均勻，自由截面大，操作彈性寬，不易堵塞，裝置的部件可以通過人孔進(jìn)行安裝拆卸。</p><p>　　溢流型布液裝置是目前廣泛應(yīng)用的分布器，特別適用于大型填料塔，有溢流盤式和溢流槽式兩種結(jié)構(gòu)，一般當(dāng)D＞1000 mm的場合，選擇溢流槽式布液器[5]。<