畢業(yè)設計---年產11萬噸硫酸車間凈化工段工藝設計

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　硫酸生產工藝主要由五部分組成，包括二氧化硫氣體的制取，爐氣的凈化，二氧化硫氣體的轉化，三氧化硫氣體的吸收以及尾氣的處理。主要包括工藝流程的選定，工藝過程計算，主要設備工藝計算及選型，以及繪制 部分設備的平面布置。本設計采用二塔二電流程，以年產11萬噸硫酸車間凈化工段工藝設計，設計中對主要工序進了物料衡算，熱量衡算，并以

2、此繪制物料平衡表和熱量平衡表。然后以凈化工段為重點，對相關設備進行了計算。</p><p>　　關鍵詞：硫酸；二塔二電；物料衡算；熱量衡算；工藝設計</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Sulfuric acid production process is mainly composed of five p

3、arts, including the preparation of sulfur dioxide gas, the furnace gas purification , the transformation of sulfur dioxide gas, the absorption of sulfur trioxide gas and the treatment of exhaust gas processes. The design

4、 mainly describes about the process of sulfuric acid production with the annual production capacity of 110,000 tons, including the flow process design, the calculation and selection of the main equipment, the layout of &

5、lt;/p><p>　　Key words：Sulfuric acid;two towers and two Electric precipitators; mass balance;heat balance</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 文獻綜述1</p><p>　　1

6、.1硫酸的性質1</p><p>　　1.1.1硫酸的物理性質1</p><p>　　1.1.2硫酸的化學性質1</p><p>　　1.2硫酸的生產方法2</p><p>　　1.2.1硝化法制造硫酸3</p><p>　　1.2.2接觸法制造硫酸3</p><p>　　1.3硫酸

7、的安全生產4</p><p>　　1.3.1硫酸工業(yè)中催化劑的重要作用4</p><p>　　1.3.2硫酸生產中可能存在的危害5</p><p>　　1.3.3我國硫酸工業(yè)技術概況6</p><p>　　1.3.4環(huán)境保護與治理建議7</p><p>　　1.3.5安全防護措施及防護用具8</p&g

8、t;<p>　　1.4硫酸生產工藝流程流程敘述8</p><p>　　1.4.1SO2氣體的制取8</p><p>　　1.4.2爐氣的凈化9</p><p>　　1.4.3SO3氣體的吸收10</p><p>　　1.4.4尾氣的處理10</p><p>　　第二章 酸洗凈化工段計算依據(jù)13

9、</p><p>　　2.1凈化流程13</p><p>　　2.2設計能力13</p><p>　　2.3課題條件13</p><p>　　2.4工藝指標及條件13</p><p>　　2.5凈化工段各設備除霧比率的分配14</p><p>　　2.6各塔循環(huán)酸濃度14</p

10、><p>　　2.7氣象條件14</p><p>　　第三章 物料平衡計算15</p><p>　　3.1凈化工段總平衡15</p><p>　　3.1.1硫平衡15</p><p>　　3.1.2水平衡16</p><p>　　3.1.3冷卻塔出口爐氣溫度的計算16</p>

11、<p>　　3.2冷卻塔循環(huán)系統(tǒng)物料平衡17</p><p>　　3.2.1出冷卻塔酸的組成18</p><p>　　3.2.2混合后酸的組成:18</p><p>　　3.3洗滌塔循環(huán)系統(tǒng)物料平衡19</p><p>　　3.3.1出洗滌塔酸的組成19</p><p>　　3.3.2出洗滌塔的

12、酸混合后的組成20</p><p>　　3.4凈化工段物料流程圖20</p><p>　　第四章 熱量平衡計算22</p><p>　　4.1冷卻塔熱量橫算22</p><p>　　4.1.1爐氣帶入的熱量22</p><p>　　4.1.2三氧化硫冷凝器22</p><p>　　4

13、.1.3反應熱22</p><p>　　4.1.4稀釋熱23</p><p>　　4.1.5冷卻塔內水蒸發(fā)吸收熱23</p><p>　　4.1.6爐氣帶出的熱量23</p><p>　　4.1.7傳遞給循環(huán)酸的熱量及出塔酸溫24</p><p>　　4.1.8酸冷卻器和冷卻水用量24</p>

14、<p>　　4.2洗滌塔熱量衡算26</p><p>　　4.2.1爐氣進洗滌塔帶入熱26</p><p>　　4.2.2冷凝熱和稀釋熱27</p><p>　　4.2.3爐氣帶出熱量27</p><p>　　4.2.4傳遞給循環(huán)酸的熱量及出塔酸溫28</p><p>　　4.2.5酸冷卻器和冷卻

15、水用量28</p><p>　　第五章 設備計算31</p><p>　　5.1酸冷卻器31</p><p><b>　　5.2冷卻塔31</b></p><p>　　5.2.1冷卻塔所需的容積及空速31</p><p>　　5.2.2塔中噴頭數(shù)量32</p><p

16、><b>　　5.3洗滌塔33</b></p><p>　　5.3.1表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的計算33</p><p>　　5.3.2洗滌塔填料面積的計算35</p><p>　　5.4電除霧器36</p><p><b>　　設計小結37</b></p><p>&l

17、t;b>　　參考文獻41</b></p><p><b>　　致謝42</b></p><p><b>　　第一章 文獻綜述</b></p><p><b>　　前言</b></p><p>　　硫酸工業(yè)是一項比較古老的工業(yè)，我國很早就有人用蒸餾綠礬制硫酸

18、。隨著時代的發(fā)展，特別是近代工業(yè)的飛速發(fā)展，硫酸制造工業(yè)日益顯示了它的重要性。無論是在國民經(jīng)濟各工業(yè)部門，還是發(fā)展也非?？?，無論是從制取原料，還是從工藝流程都有質的飛躍。以前制取原料單一，工藝流程簡單，現(xiàn)代制取原料廣泛，工藝流程合理，大大提高硫的利用率。引進現(xiàn)代技術進行廢熱回收，大大節(jié)約了能源消耗。通過對工業(yè)廢水的處理，不僅凈化環(huán)境，而且使得貴重金屬得到回收利用。</p><p>　　我國硫酸工業(yè)也在高速發(fā)展，不

19、僅產量的增加和品種數(shù)的增多，同時還表現(xiàn)在生產技術的效率提高了。</p><p>　　在原料品種上，塊礦和尾礦或浮選硫鐵礦同時使用，高品位礦和地品味礦同時使用。冶煉煙氣制酸在生產中也占有相當比重，硫磺制酸比重也有所增加。</p><p>　　工藝流程由過去水洗流程，一轉一吸流程，逐步過渡到酸洗精華，二轉二吸，并使用多種高效率凈化設備。</p><p>　　熱酸回收基本

20、上做到了由大型硫酸廠高溫位能利用發(fā)電過渡到中低溫熱能同時使用。</p><p>　　展望未來，我國硫酸工業(yè)前途廣闊，今后發(fā)展，不僅產量迅速增長，而且在生產技術上也會出現(xiàn)具有中國特色的裝置路線。</p><p><b>　　1.1硫酸的性質</b></p><p>　　硫酸，分子式為H2SO4。是一種無色無味油狀液體，是一種高沸點難揮發(fā)的強酸，易

21、溶于水，能以任意比與水混溶。硫酸是基礎化學工業(yè)中重要的產品之一。硫酸的性質決定了它用途的廣泛性，硫酸主要用于生產化學肥料、合成纖維、涂料、洗滌劑、致冷劑、飼料添加劑和石油的精煉、有色金屬的冶煉，以及鋼鐵、醫(yī)藥和化學工業(yè)[1]。所以硫酸號稱“工業(yè)之母”是名副其實的。</p><p>　　1.1.1硫酸的物理性質</p><p>　　純硫酸是一種無色無味油狀液體。常用的濃硫酸中H2SO4的質量

22、分數(shù)為98.3％，其物質的量濃度為18.4mol·L-1。硫酸是一種高沸點難揮發(fā)的強酸，易溶于水，能以任意比與水混溶。濃硫酸溶解時放出大量的熱，因此濃硫酸稀釋時應該“酸入水，沿器壁，慢慢倒，不斷攪”。若將濃硫酸中繼續(xù)通入三氧化硫,則會產生“發(fā)煙”現(xiàn)象,這樣含有SO3的硫酸稱為“發(fā)煙硫酸”。100%的硫酸熔沸點為熔點10℃，沸點290℃。但是100%的硫酸并不是最穩(wěn)定的，沸騰時會分解一部分，變?yōu)?8.3%的濃硫酸，成為338℃（

23、硫酸水溶液的）恒沸物。加熱濃縮硫酸也只能最高達到98.3%的濃度。98.3%硫酸的熔沸為熔點10℃，沸點338℃。</p><p>　　1.1.2硫酸的化學性質</p><p>　　濃硫酸有三大特性，分別為吸水性，脫水性和強氧化性[2]。</p><p><b>　　（一）吸水性</b></p><p>　　濃硫酸的吸水

24、作用，指的是濃硫酸分子跟水分子強烈結合，生成一系列穩(wěn)定的水合物，并放出大量的熱：</p><p>　　H2SO4+nH2O = H2SO4·nH2O</p><p>　　故濃硫酸吸水的過程是化學變化過程，吸水性是濃硫酸特有的化學性質。濃硫酸不僅能吸收一般的游離態(tài)水（如空氣中的水），而且還能吸收某些結晶水合物（如CuSO4·5H2O、Na2CO3·10H2O）中

25、的水。鑒于硫酸的這個特性，H2SO4可用于干燥很多的氣體，作為干燥劑使用。</p><p><b>　?。ǘ┟撍?lt;/b></p><p>　　脫水性是濃硫酸的化學特性，物質被濃硫酸脫水的過程是化學變化的過程，反應時，濃硫酸按水分子中氫氧原子數(shù)的比（2∶1）奪取被脫水物中的氫原子和氧原子?？杀粷饬蛩崦撍奈镔|一般為含氫、氧元素的有機物，其中蔗糖、木屑、紙屑和棉花等物

26、質中的有機物，被脫水后生成了黑色的炭（碳化）。</p><p>　　如C12H22O1112C+1H2O</p><p><b>　?。ㄈ娧趸?lt;/b></p><p><b>　?。?）跟金屬反應</b></p><p>　?、俪叵?，濃硫酸能使鐵、鋁等金屬鈍化。</p><

27、;p>　?、诩訜釙r，濃硫酸可以與除金、鉑之外的所有金屬反應，生成高價金屬硫酸鹽，本身一般被還原成SO2，在這些反應中，硫酸表現(xiàn)出了強氧化性和酸性。</p><p>　　Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O</p><p>　　2Fe+6H2SO4(濃)=Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O</p><p><b>　?。?）跟非

28、金屬反應</b></p><p>　　熱的濃硫酸可將碳、硫、磷等非金屬單質氧化到其高價態(tài)的氧化物或含氧酸，本身被還原為SO2。在這類反應中，濃硫酸只表現(xiàn)出氧化性。</p><p>　　C+2H2SO4(濃)CO2↑+2SO2↑+2H2O</p><p>　　S+2H2SO4(濃)=3SO2↑+2H2O</p><p>　　2P+5

29、H2SO4(濃)=2H3PO4 + 5SO2↑+2H2O</p><p>　　（3）跟其他還原性物質反應</p><p>　　濃硫酸具有強氧化性，實驗室制取H2S、HBr、HI等還原性氣體不能選用濃硫酸。 </p><p>　　H2S+H2SO4(濃) =S↓+SO2↑+ 2H2O</p><p>　　2HBr+H2SO4(濃)=Br2↑+S

30、O2↑+ H2O</p><p>　　2HI+H2SO4(濃)=I2↑+SO2↑+2H2O</p><p>　　1.2硫酸的生產方法</p><p>　　生產硫酸最古老的方法是用綠礬（FeSO4·7H2O）為原料，放在蒸餾釜中鍛燒而制得硫酸。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冷凝，便可得到硫酸。</p>

31、<p>　　2（FeSO4·7H2O）Fe2O3+SO2+SO3+14H2O</p><p>　　在18世紀40年代以前，這種方法為不少地方所采用。古代稱硫酸為“綠礬油”，就是由于采用了這種制造方法的緣故。二氧化硫氧化成三氧化硫是制硫酸的關鍵，但是，這一反應在通常情況下很難進行。后來人們發(fā)現(xiàn)，借助于催化劑的作用，可以使二氧化硫氧化成三氧化硫，然后用水吸收，即制成硫酸。根據(jù)使用催化劑的不同，

32、硫酸的工業(yè)制法可分為硝化法和接觸法[3]。</p><p>　　1.2.1硝化法制造硫酸</p><p>　　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。</p><p><b>　　塔式法同樣</b></p><p>　　在鉛室法的基礎上發(fā)展起來的塔式法，開始于20世紀初期。1907年在奧地利

33、建成了世界上第一個塔式法制硫酸的工廠，其制造過程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，與鉛室法不同的是該過程在液相中進行，生產成本及產品質量都大大優(yōu)于鉛室法。塔式法制出的硫酸濃度可達76%左右，目前，我國仍有少數(shù)工廠用塔式法生產硫酸。而目前我國硫酸生產接觸法占絕大部分，塔式法已很少，但是硝化法還具有一定的優(yōu)點。它產酸的濃度為76％左右，該濃度的酸適合制造過磷酸鈣，另外此種生產方法設備簡單，建廠快，

34、硫的利用率比較高，可以用雜質比較高的原料。</p><p>　　硝化法的反應歷程較復雜，但可用簡單的化學方程式表示如下：</p><p>　　反應中所需的NO由硝酸供給，氧氣來自空氣。</p><p><b>　　鉛室法</b></p><p>　　鉛室法在1746年開始采用，反應是在氣相中進行的。由于這個方法所需設備龐

35、大，用鉛很多，檢修麻煩，腐蝕設備，反應緩慢，成品為稀硫酸，且必須消耗硝酸。所以，這個方法后來逐漸地被淘汰。</p><p>　　1.2.2接觸法制造硫酸</p><p>　　接觸法是目前廣泛采用的方法，它創(chuàng)始于1831年，在20世紀初才廣泛用于工業(yè)生產。到20年代后，由于釩觸媒的制造技術和催化效能不斷提高，已逐步取代價格昂貴和易中毒的鉑觸媒。世界上多數(shù)的硫酸廠都采用接觸法生產。</p

36、><p>　　接觸法中二氧化硫在固體觸媒表面跟氧反應，結合成三氧化硫，然后用98.3％的硫酸吸收為成品酸。這種方法優(yōu)于塔式法的是成品酸濃度高，質量純（不含氮化物），但爐氣的凈化和精制比較復雜。</p><p>　　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、焦爐氣、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[4]。將二氧化硫與氧化合成為三

37、氧化硫的反應式是：</p><p>　　2SO2＋O2 = 2SO3＋Q</p><p>　　這個反應在常溫下沒有觸媒存在時，實際上不能進行。為了使這一反應加快，必須提高溫度并且采用觸媒催化（也叫觸媒氧化）。這便是接觸法制造硫酸名稱的由來。</p><p>　　1.3硫酸的安全生產</p><p>　　1.3.1硫酸工業(yè)中催化劑的重要作用&l

38、t;/p><p>　　硫酸工業(yè)在很長一段時間里是以均相催化氧化的消化法生產為主。二氧化硫的非均相催化氧化，工業(yè)上最早使用的是鉑催化劑，它雖然活性很好，但是價格昂貴，又容易中毒，競爭不過硝化法。直到20世紀初出現(xiàn)釩催化劑，才使接觸法得以迅速的發(fā)展。本設計采用的是釩催化劑，型號為S105型釩催化劑的起燃溫度為380～390℃，操作溫度為400～550℃。</p><p>　　釩催化劑具有價格低廉，

39、且耐砷，硒等毒物的能力強于鉑催化劑，使用的壽命長。但在本次設計所采用的工藝中，由于氣體中某些雜質的存在，且在凈化過程中，沒有被完全的消除，在長時間的生產過程中，催化劑的中毒現(xiàn)象時有發(fā)生。催化劑的中毒分兩種，一種為可逆的或暫時性中毒，另一種為不可逆的或永久性中毒。</p><p>　　釩催化劑的主要毒物有砷，氟和礦塵。催化劑在二氧化硫的轉化過程中起著至關重要的作用，一旦催化劑中毒，整個轉化反應，都會受到影響，從而影

40、響整個硫酸生產工藝。在進入轉化系統(tǒng)的爐氣中，一般都或多或少的含有三氧化二砷，氟化氫，四氟化硅，以及礦塵等雜質。</p><p>　　三氧化二砷能使催化劑迅速中毒，主要是因為釩催化劑能吸附三氧化二砷，并氧化成五氧化二砷，而五氧化二砷堆積在催化劑的表面，覆蓋活性表面增加反應組分的擴散阻力，從而使催化劑活性下降，這種中毒現(xiàn)象主要發(fā)生在550℃以下的范圍。同時有人發(fā)現(xiàn)，在較高溫度下，特別是在500℃以上，V2O5能和As

41、2O3生成一種V2O5·As2O5的揮發(fā)性物質，把V2O5帶走，使催化劑活性降低。溫度越高，As2O3濃度越高，則揮發(fā)的V2O5越多[5]。</p><p>　　氟化氫對釩催化劑的毒害主要是因為氟化氫能與釩催化劑的載體二氧化硅發(fā)生反應，生成四氟化硅。而這種反應極大程度上破壞了催化劑的載體，輕則使催化劑減重、粉化，重則是催化劑變黑，并呈多空結構，催化劑活性下降，熔點降低。同時還可能發(fā)生氟化氫與五氧化二釩的

42、反應，生成五氟化釩，使三氧化二釩揮發(fā)損失，降低催化劑活性。</p><p>　　四氟化硅對催化劑的毒害主要表現(xiàn)在四氟化硅的水解反應上。氣體中的水蒸汽含量越高，溫度越高，越有利于水解反應，分解出水合二氧化硅，使催化劑表面形成白色的二氧化硅硬殼，嚴重時使催化劑粘結成塊，活性嚴重下降，阻力顯著增加。</p><p>　　爐氣中的礦塵主要是脈石和三氧化二鐵，進入轉化器后，礦塵被截留，覆蓋在催化劑的

43、表面，使其活性表面減少，內擴散阻力增加。部分Fe2O3硫酸化生成Fe2O3·nSO3，還會溶入活性溶體，導致組成的改變，使催化劑活性下降。礦塵及其硫酸化產物在催化劑表面結皮或把催化劑粘結成團，最后導致阻力過大而不能生產。</p><p>　　催化劑在硫酸生產工藝中起著至關重要的作用，它的活性高低，直接關系到硫酸生產的最終轉化率，轉化率的降低不僅降低了硫酸生產帶來的經(jīng)濟收益，同時會使尾氣中的有毒氣體（SO

44、2）含量超標，從而造成環(huán)境污染。為此，必須加強凈化工段與干燥工序的能力，盡可能地除去爐氣中的礦塵、砷、氟、水氣等對催化劑活性有影響的物質，從而減輕對催化劑的毒害。同時還需及時檢查出口氣體組成判斷催化劑的情況，發(fā)現(xiàn)催化劑老化嚴重或燒壞是要及時進行更換。</p><p>　　1.3.2硫酸生產中可能存在的危害</p><p>　　硫酸生產過程具有高度的連續(xù)性，流程長，工藝過程復雜，對工藝參數(shù)的

45、控制要求嚴格等特點。在生產過程中時常會面對有毒，有害，有腐蝕性等氣體，且生產過程又是在高溫高壓，正壓或負壓的狀態(tài)下進行，在生產中使用的原料，中間產品的存在易燃，易爆，易中毒，易腐蝕等許多危險。因此，必須認真做好整個過程中的安全生產的預防與保障工作。</p><p>　　在化工廠，工藝規(guī)程、安全技術規(guī)程、操作規(guī)程是化工企業(yè)安全管理的重要組成部分。被稱為稱為“三大規(guī)程”，是指導生產，保障安全的必不可少的作業(yè)法則，具有

46、科學性、嚴肅性、技術性、普遍性。</p><p>　　硫酸生產中的危害主要有火災爆炸、中毒、化學灼傷及機械事故等。</p><p>　　對于火災、爆炸等危險，硫酸本身沒有燃燒性和爆炸危險，然而，高濃度硫酸可與許多物質，特別是有機物劇烈反應，釋放出大量的熱，從而引起火災和爆炸。此外，當硫酸與金屬反應時可釋放出氫，氫可與空氣形成爆炸性混合物，硫酸儲槽發(fā)生爆炸的事故屢見不鮮。在硫酸生產中，沸騰爐

47、和預熱器燃燒爐點火升溫時可能發(fā)生爆炸和噴火；處理沸騰爐結疤或停爐清灰時，用冷卻水冷卻也會因溫差太大引起爆炸。</p><p>　　第二大類是中毒危險，吸入或食入硫酸物會引起中毒。硫酸對皮膚及黏膜等組織有強烈的刺激和腐蝕作用。蒸氣或霧可引起結膜炎、角膜混濁以致失明；引起呼吸道刺激，重者發(fā)生呼吸困難和肺水腫；高濃度吸人會引起喉痙攣或聲門水腫而窒息死亡?？诜笠鹣罒齻灾滦纬蓾?；嚴重者可出現(xiàn)胃穿孔、腹膜炎、腎損

48、害及休克等。而由此產生的慢性影響有牙齒酸蝕癥、慢性支氣管炎、肺氣腫和肺硬化。此外，生產過程中可能會泄漏出對人體和環(huán)境有害的二氧化硫、三氧化硫。硫鐵礦粉碎、輸送過程中會產生粉塵。</p><p>　　二氧化硫刺激人的皮膚、鼻粘膜、眼睛、呼吸道、空氣中含有60mg/m3二氧化硫時，就會引起劇烈的中毒，引起肺水腫和心臟擴大等癥狀。長期吸入低濃度二氧化硫，有頭昏、頭痛、乏力等全身癥狀，并常有鼻炎、咽喉炎、嗅覺和味覺減退等

49、癥狀。因此中國規(guī)定，生產場所空氣中的二氧化硫最高允許濃度為15mg/m3。</p><p>　　三氧化硫漏入空氣中由于強烈的親水性會立即和水分結合成硫酸酸霧，酸霧能刺激人的呼吸道。中國國家標準GB5044–85規(guī)定生產場所最高允許濃度為1.0mg/m3[6]。</p><p>　　化學灼傷是硫酸生產中常見的危害。濃溶液引起黏膜及皮膚的深度灼傷，出現(xiàn)以淺紅色為基底的、邊緣清楚的潰瘍。這些損傷

50、常經(jīng)久不愈，并形成很大的疤痕，使功能受到抑制；如灼傷面積過大，可導致死亡。濺入眼內可造成灼傷、導致角膜穿孔、以致失明。面對這些危害，我們必須做好安全防護措施。</p><p>　　1.3.3我國硫酸工業(yè)技術概況</p><p>　　我國硫酸工業(yè)的高速發(fā)展，不僅表現(xiàn)在產量的增加和品種數(shù)的增多，同時還表現(xiàn)與生產技術的改革提高上。</p><p>　　在原料品種上：塊礦和

51、尾砂或浮選硫鐵礦同時使用；高品位礦和低品位礦同時使用，以及對含砷、氟礦的利用方面都取得豐富的生產經(jīng)驗。冶煉煙氣制酸在生產中也占有相當比重，硫磺制酸比重也有所增加。以石膏為原料制取硫酸和水泥的工廠已建成投產。</p><p>　　焙燒技術：1956年開發(fā)硫鐵礦的沸騰焙燒以來，目前凡用硫鐵礦制酸裝置，已全部使用沸騰焙燒爐。既可燒富礦，又可燒貧礦。既可進行氧化焙燒，又可進行磁性焙燒、硫酸化焙燒，對燒渣進行綜合利用[7]

52、。</p><p>　　工藝流程：20世紀60年代初期，德國BASF公司發(fā)明了兩轉兩吸技術。我國于1966年在上海硫酸廠首次成功的應用了“3+1”式兩次轉化技術，使最終轉化率從97%提升到99.5%。1991年我國又成功設計了“3+2”式兩次轉化技術，轉化率達到99.8%。20世紀80年代初期，蘇聯(lián)科學院西伯利亞分院研究成功了SO2非穩(wěn)態(tài)氧化法，已經(jīng)獲得廣泛應用。</p><p>　　熱能

53、回收：基本上做到由大型硫酸廠高溫位能利用發(fā)電，過渡到中、低溫熱能同時利用。其它如沸騰轉化、大型化工廠的設計、投產、新型催化劑、塔器、防腐材料的研制使用，都給我國硫酸工業(yè)帶來新氣象。</p><p>　　1.3.4環(huán)境保護與治理建議</p><p>　　進入21世紀，環(huán)境保護真正的走進了人們的視線與意識之中，越來越多的人逐漸認識到人與環(huán)境的關系必須做出改變，才能是我們的地球走出污染的困境。為

54、此，世界各國都出臺了一系列的環(huán)境保護措施與法律法規(guī)?；どa作為環(huán)境污染的重要來源之一，必須執(zhí)行更加嚴格的環(huán)境保護措施，從而減少廢氣，廢水，廢渣的排放。</p><p>　　硫酸工業(yè)是化工生產項目中產生污染的一個工業(yè)方向，同時，相對而言，也是產生污染最嚴重的一個方向。在硫酸工業(yè)中排放的大量尾氣中，還有不少二氧化硫氣體，三氧化硫氣體，這些氣體一旦排放在大氣中，即有可能形成酸雨，從而破壞地球表面植被，污染水源等。同時

55、，硫酸工業(yè)排放的廢水中，一般都含有重金屬，極易造成水資源中，重金屬含量過度，從而造成水污染[8]。</p><p>　　現(xiàn)階段大多數(shù)硫酸廠都采用了兩轉兩吸的生產工藝，使二氧化硫的轉化率以及三氧化硫的吸收率得到提高，從而減少了尾氣中二氧化硫及三氧化硫的含量，以致減少了污染。但在我國，還有一些五六十年代建設的硫酸廠大多為一轉一吸工藝，轉化率在95％～96％，排放尾氣SO2濃度高達3000～4000mL∕m3。面對這些

56、老廠，我們必須進行相應的技術改造，同時還應添加必要的尾氣凈化吸收裝置。目前采用最多的是氨﹣酸法凈化吸收尾氣。采用氨﹣酸法尾氣回收生產液體二氧化硫或用三級氨法尾氣回收生產固體亞銨和高濃度亞硫酸氫銨溶液，排放廢氣中SO2控制在100～150mL∕m3，優(yōu)于國家排放標準[9]。</p><p>　　其他的尾氣處里吸收方法還有一些，例如堿法，金屬氧化物法，活性炭法等。但現(xiàn)今，經(jīng)濟合理，有長期操作經(jīng)驗的只有氨﹣酸法，鈉法和

57、活性炭法，其中以氨法應用最為廣泛，其次為鈉法。除能消除SO2污染保護環(huán)境之外，綜合利用生產出有經(jīng)濟價值的固體亞硫酸銨、亞硫酸氫銨、固體亞硫酸鈉、液體二氧化硫等延伸產品。</p><p>　　本次設計采用的是最普遍的氨﹣酸法處理吸收尾氣。氨—酸法回收低濃度二氧化硫及三氧化硫的過程由吸收，分解，及中和三個主要部分組成。經(jīng)過氨—酸法處理的尾氣，其中的二氧化硫含量可以得到很大程度上的降低，從而滿足行業(yè)標準，達到國家排放標

58、準，然后放空。</p><p>　　對于硫酸工業(yè)中產生的廢水主要來自兩個方面：一是爐氣水洗凈化系統(tǒng)排出的洗滌水；另一方面是廠區(qū)內沖洗被污染地面的排除水。這些污酸和廢水中，均含有數(shù)量不等的礦塵與有毒雜質。目前常用的處理方法是：一類為加入堿性物質的多段中和法；另一類為硫化中和法。</p><p>　　總之，在硫酸工業(yè)中，應該盡量減少尾氣的排放。從另一方面來說，就是應該大力提高SO2的轉化率與S

59、O3的吸收率。這就需要科技人員繼續(xù)努力開發(fā)新工藝，新技術，新材料。</p><p>　　1.3.5安全防護措施及防護用具</p><p><b>　　1、安全防護措施</b></p><p>　?。?）強化培訓教育，提高操作水平。</p><p>　?。?）嚴格工藝紀律，確保安全生產。</p><p&

60、gt;　　（3）保持硫酸生產各工段的通風與氣流的流動。</p><p>　?。?）盡量減少高溫接觸，減少有毒氣體的接觸。</p><p>　?。?）生產中要及時檢查盡量避免管道、閥門、設備漏氣。定期維修，防止漏氣。為了生產安全要加入氣體吸收裝置，當出現(xiàn)泄漏時，使爐氣進入氣體吸收裝置以免泄漏到空氣中造成更嚴重的危害。</p><p><b>　　2、防護用具

61、</b></p><p><b>　?。?）滅火器具</b></p><p>　　化工生產過程中普遍會面對易燃，易爆物品，這就需要配置有效的滅火器具，防止突發(fā)意外。</p><p><b>　　防毒面具</b></p><p>　　由于生產過程中有有毒氣體產生，故需配置具有防二氧化硫等酸

62、性氣體的防毒面具，并且放在工作工段附近，保證工作人員能在最短時間拿到。</p><p>　?。?）防毒防塵措施 工廠必須有相應的防毒防塵的裝置和機器，對特殊工段進行相應的防毒防塵。</p><p>　　1.4硫酸生產工藝流程流程敘述</p><p>　　1.4.1SO2氣體的制取</p><p>　　制取SO2氣體是制取硫酸的第一步，也是制

63、取硫酸的重要一步?，F(xiàn)今制取SO2氣體的方法主要有，燃燒硫鐵礦，燃燒硫磺，還原硫酸鹽，冶煉煙氣以及各種含硫工業(yè)廢料再次利用等方法。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。本次畢業(yè)設計的采用的是燃燒硫鐵礦制取SO2氣體的方法。</p><p>　　1.4.2爐氣的凈化</p><p>　　進入凈化系統(tǒng)的爐氣含有0.5~30g/Nm3的礦塵。礦塵積累起來不僅堵塞管道設備，而且其中的氧化

64、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，又增加了床層的阻力。此外，硫鐵礦中所含的砷，硒，氟等雜質，分別以不同的形式進入到爐氣中，其中的一部分或大部分隨爐氣帶入凈化系統(tǒng)。砷能使催化劑中毒，氟能腐蝕設備。進入轉化器后，還能侵蝕催化劑載體，引起粉化，使催化床阻力上漲。隨同爐氣帶入凈化系統(tǒng)的還有水蒸汽和少量三氧化硫氣體，二者結合可形成酸霧。酸霧在洗滌塔中較難吸收，帶入轉化系統(tǒng)會降低二氧化硫的轉化率，腐蝕系統(tǒng)設備和管

65、道。因此，爐氣必須進行進一部的凈化和干燥，方可進行二氧化硫的催化氧化。爐氣的凈化可用干法或濕法進行，目前普遍采用的是濕法凈化。</p><p>　　爐氣凈化技術隨著凈化設備的進步而提高。初始，由簡單的重力沉降室和慣性除塵室、旋風除塵器等所組成，凈化效率低下。自1960年美國科學家F·.G·.科特雷爾發(fā)明了高壓靜電除塵、除霧設備后，加快了爐氣凈化技術的發(fā)展步伐[10]。</p>&

66、lt;p>　　高效旋風除塵器、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備的出現(xiàn)，使凈化設備的選型范圍擴大了，壽命延長了，促進了爐氣凈化工藝方法更加合理、完善。</p><p>　　1.3.3SO2氣體的轉化（一）一次轉化一次吸收</p><p>　　為了使轉化器中的SO2催化氧化過程盡可能地遵循最佳溫度曲線進行，

67、隨著轉化率的提高，必需從反應系統(tǒng)中除去多余的熱量，是溫度相應地降低。按照換熱方式不同，轉化器可以分為多段換熱式和連續(xù)換熱式兩類。由于SO2最終轉化率很高，反應前期與后期單位時間內單位體積催化床的反應熱相差倍數(shù)很大，用一般的連續(xù)換熱式轉化器時，過程難以遵循最佳溫度曲線；而且溫度調節(jié)也很困難，對于氣體組成和空速的變化適應性也很差；再加上結構復雜，催化劑裝填系數(shù)較小，設備的生產能力也低。所以現(xiàn)在普遍采用多段換熱式轉化器[11]。一次轉化一次吸

68、收工藝可能達到的最佳最終轉化率是97.5～98％，如果要得到更高的轉化率，將使所需的催化劑用量大幅度增加，這是不經(jīng)濟的，而且還受到平衡轉化率的限制。如果將尾氣直接排入大氣，將造成嚴重的大氣污染。</p><p>　　（二）二次轉化二次吸收</p><p>　　兩次轉化兩次吸收工藝與一次轉化一次吸收工藝相比，所以能用較少的催化劑而獲得很高的最終轉化率，關鍵在于將整個轉化過程分為兩次進行。第一

69、次使大部分SO2得到轉化，一般控制轉化率在90％左右，然后進入第一吸收塔（或稱中間吸收塔）將SO2吸收，再進行第二次轉化。此時由于反應混合物中不含SO3，而且SO2濃度很低，O2/SO2比值較一次轉化要高得多，在這種情況下，平衡轉化率高，反應速度快，用較少的催化劑就能保證轉化率達到95％左右[11]。兩次轉化的最終轉化率因工藝條件而異，一般在99.5～99.8％范圍內。</p><p><b>　　（三

70、）沸騰轉化</b></p><p>　　傳統(tǒng)上，二氧化硫的催化氧化過程都是采用固定床轉化器。這種轉化器的生產強度受到多種因素的限制：</p><p>　?、俅呋瘎╊w粒不能太小，否則反應氣體通過催化床的流體阻力太大；</p><p>　?、阝C催化劑的導熱系數(shù)小，不能采用換熱管將固定床中的熱量除去；</p><p>　?、鄄荒懿捎酶邼?/p>

71、度的二氧化硫氣體。</p><p>　　為了克服這些缺點，可采用沸騰轉化。沸騰轉化能從催化床中非常有效地除去熱量，能夠使用小顆粒催化劑和采用高濃度二氧化硫氣體。而且，采用沸騰床轉化器可以降低工廠投資，提高蒸汽回收量。硫酸廠使用這種轉化器的主要障礙是催化劑的磨損問題。</p><p>　　1.4.3SO3氣體的吸收</p><p>　　氣體中的二氧化硫經(jīng)催化氧化形成三

72、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)格的產品硫酸。吸收過程可用下式表示：</p><p>　　改變上式中的n值，便形成相應濃度的產品硫酸。當n>1時，形成發(fā)煙硫酸；n=1時，形成無水硫酸；n<1時，則為含水硫酸，即硫酸和水的溶液。要求生產發(fā)煙硫酸時，可采用兩端吸收流程。轉化氣一次通過發(fā)煙硫酸吸收塔和濃硫酸吸收塔，分別為發(fā)煙硫酸和98.3%硫酸吸收SO3氣體后，氣相中的SO3含量

73、可降至0.1~0.01%，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。現(xiàn)今三氧化硫吸收技術的發(fā)展主要表現(xiàn)在填料性能的改進，布酸設備的改進和冷卻器設計材料的改進。</p><p>　　1.4.4尾氣的處理</p><p>　　硫酸廠尾氣中的有害物，主要是SO2（約0.2%~0.5%），少量的SO3和酸霧。因此，減少尾氣中的有害物的排放，主要應該是提高SO2的轉化率及SO3的

74、吸收率。提高SO2的最終轉化率，使之達到99.75%，符合目前的排放標準。采用兩轉兩吸流程時，在正常的條件下，是可以達到的。故在新建的硫酸廠中，這種流程已得到廣泛采用。對尾氣及含低濃度SO2氣體的處理方法甚多，且各具特色，主要有氨法，堿法，金屬氧化物法，活性炭等[12]。</p><p><b>　　各種處理方法簡介：</b></p><p><b>　　（

75、1）氨法</b></p><p>　　用氨水或銨鹽溶液吸收形成亞硫酸銨—亞硫酸氫銨吸收液。連續(xù)引出部分吸收液進行處理，隨著處理方法的不同，所獲得的產品異不同。其中應用最廣的是氨—堿法。</p><p><b>　?。?）堿法</b></p><p>　　用各種堿液吸收尾氣中的SO2，可以免除氨法中氨的損失和霧沫。常用的堿吸收液有碳酸

76、鈉溶液，氫氧化鎂溶液及石灰乳等。其共同的優(yōu)點是：脫除率高，工藝簡單。其中，石灰乳吸收法的突出優(yōu)點是石灰來源方便，價格低廉，投資和操作費用較低。</p><p><b>　?。?）金屬氧化物法</b></p><p>　　金屬氧化物所形成的堿性溶液，亦可作為SO2的吸收劑。主要有堿性硫酸鋁—石膏法；氧化鋅溶液吸收法；氧化錳法等。</p><p>

77、<b>　?。?）活性炭法</b></p><p>　　活性炭通常具有較大的內表面積，是一種良好的吸收劑。當尾氣中的SO2在一定條件下通過活性炭層時，被活性炭表面吸附。在100℃以下主要為物理吸附，提高溫度后，從物理吸附轉向化學吸附。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，便形成硫酸。</p><p>　?。?）控制SO2排放的其他

78、方法</p><p>　　這類方法主要有稀釋法，CIL法，調節(jié)供氣法等。</p><p>　　老廠設計中采用的一般是氨法中的氨—酸法：</p><p>　　氨—酸法回收低濃度二氧化硫及三氧化硫的過程由吸收、分解、中和三個主要部分組成。</p><p><b>　?。?）吸收</b></p><p>

79、;　　吸收液是亞硫酸銨—亞硫酸氫銨溶液，在吸收塔內按下列反應式吸收煙氣中的SO2及 SO3</p><p>　　由于亞硫酸銨—亞硫酸氫銨溶液得不穩(wěn)定性，當煙氣含O2時吸收過程發(fā)生下列副反應：</p><p><b>　?。?）再生</b></p><p>　　吸收液在循環(huán)槽內加入氣氨或氨水，按下列反應使溶液部分再生，以使吸收液中/比值不變。部分

80、循環(huán)母液則送往分解系統(tǒng)。</p><p><b>　?。?）分解</b></p><p>　　用濃硫酸分解亞硫酸銨—亞硫酸氫銨溶液，得到含水蒸汽的100%二氧化硫和硫酸銨溶液。</p><p>　　蒸汽加熱分解，實質上是將亞鹽分解放出而趕走溶解于分解液中的SO2，同時將為兩未分解的亞鹽按下式完全分解：</p><p>　

81、　為了使亞鹽分解完全，硫酸加入量比理論量大30%~50%，使分解液酸度成15~45滴度。過量硫酸則在中和槽用氣氨或氨水中和。</p><p><b>　?。?）中和</b></p><p>　　用氨按下列反應中和過量硫酸：</p><p>　　氨加入量比理論量略高，使中和液成2~3滴度的硫氨溶液。硫氨溶液直接用于農業(yè)或蒸發(fā)結晶加工成固體硫銨。&

82、lt;/p><p>　　第二章 酸洗凈化工段計算依據(jù)</p><p><b>　　2.1凈化流程</b></p><p>　　采用二塔二電流程，即：冷卻塔 洗滌塔 一級電霧 二級電霧</p><p><b>　　2.2設計能力</b></p><p><b>　　年產1

83、1萬噸硫酸。</b></p><p><b>　　2.3課題條件</b></p><p><b>　?。?）爐氣組成</b></p><p><b>　　表2.1爐氣組成</b></p><p>　　爐氣水分含量：0.1mol/mol干爐氣。</p>

84、<p>　　爐氣含塵量：0.01 g/mol干爐氣。</p><p>　　年開車時間：7200h。</p><p>　　2.4工藝指標及條件</p><p>　?。?）進入凈化工段氣體含水量：</p><p>　　（2）進入凈化工段氣體含塵量：</p><p>　?。?）進入凈化工段爐氣溫度：350℃<

85、/p><p>　　壓力：-280mm水柱</p><p>　?。?）出凈化工段爐氣溫度：40℃</p><p>　　壓力：-700mm水柱</p><p><b>　　設計參數(shù)</b></p><p>　　爐氣轉化率：0.92+（1-0.92）×0.99×100%=99.92%；&

86、lt;/p><p>　　爐氣凈化率：97%；</p><p>　　爐氣吸收率：99%。</p><p>　　2.5凈化工段各設備除霧比率的分配</p><p>　　各酸霧除去部位的比例由經(jīng)驗統(tǒng)計得出。</p><p>　　表2.2各酸霧除去部位的比例</p><p>　　2.6各塔循環(huán)酸濃度<

87、/p><p>　　冷卻塔：30%H2SO4</p><p>　　洗滌塔：5%H2SO4</p><p><b>　　2.7氣象條件</b></p><p>　　大氣壓力：756mm汞柱</p><p>　　計算采用水溫：30℃</p><p>　　第三章 物料平衡計算</

88、p><p>　　以每小時的產量為計算基準。</p><p>　　3.1凈化工段總平衡</p><p>　　H2SO4每小時的產量：</p><p>　　進入凈化工段爐氣中硫的含量：</p><p>　　依次可得爐氣中各組分的流量：</p><p><b>　　SO2：</b>&

89、lt;/p><p><b>　　SO3 ：</b></p><p><b>　　O2：</b></p><p><b>　　N2：</b></p><p><b>　　即有：</b></p><p><b>　　表3.1進料爐

90、氣量</b></p><p><b>　　爐氣含塵量：</b></p><p><b>　　爐氣含H2O量：</b></p><p><b>　　3.1.1硫平衡</b></p><p>　　進入凈化工段總硫量：</p><p>　　按凈化率

91、97%進算損失硫量：</p><p>　　進入轉化工段的硫量：162.471- 4.874=157.597kmol/h</p><p>　　副產硫酸量：（按照來計算）</p><p>　　折合30%H2SO4：</p><p><b>　　其中：</b></p><p><b>　　3.

92、1.2水平衡</b></p><p>　　出凈化工段的爐氣為40℃，氣體中水蒸氣100%飽和，洗滌塔用5%的硫酸淋灑，查參考文獻[13]可知，5%H2SO4飽和蒸汽壓力為7.199kPa，即在5%H2SO4表面上水蒸氣分壓為54.0mm汞柱。</p><p><b>　　所以爐氣中含水量：</b></p><p><b>

93、　　凈化工序補充水：</b></p><p>　　(1317.447-322.64)+2144.854-144.0357×18=547.0184kg/h</p><p>　　3.1.3冷卻塔出口爐氣溫度的計算</p><p>　　進入洗滌塔氣體中硫酸的總量，按照計為，進入洗滌塔氣體中水分量按照下式(參考文獻[14])計算：</p>

94、<p><b>　?。?-1）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　C1——冷卻塔酸濃度，分數(shù)；</p><p>　　C2——洗滌塔酸濃度，分數(shù)；</p><p>　　M1——進入冷卻塔氣體中硫酸的總含量，折算成；</p><p&g

95、t;　　M2——進入洗滌塔氣體中硫酸的總含量，折算成；</p><p>　　B1——進入冷卻塔爐氣中總含水量，144.0357×18=2592.64kg/h；</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)：</b></p><p>　　氣體飽和度為90%，冷卻塔阻力假定為100毫米水柱，則爐氣中水蒸氣分壓P按照下式計算：</p>

96、<p><b>　　經(jīng)計算得：</b></p><p>　　在硫酸液面上，水蒸汽分壓P應該符合下式（見參考文獻[13]）：</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　其中，對于30%H2SO4，A=8.7705，B=2245。則：</p><p><b&g

97、t;　　，T=340.9K</b></p><p>　　冷卻塔出口爐氣溫度：</p><p>　　t=T-273.15=67.8℃</p><p>　　3.2冷卻塔循環(huán)系統(tǒng)物料平衡</p><p>　　進冷卻塔爐氣含水量：</p><p><b>　　含量：</b></p>

98、<p>　　出冷卻塔爐氣溫度：67.8℃</p><p><b>　　飽和度：90%</b></p><p>　　進洗滌塔爐氣總含水量：6907.476kg/h</p><p>　　出冷卻塔爐氣含水汽量為：</p><p>　　冷卻塔蒸發(fā)水量：6211.112-2592.64=3618.472kg/h<

99、;/p><p><b>　　生成酸霧水平衡：</b></p><p>　　進塔全部生成30%硫酸酸霧，其量為。其中：為322.64kg/h，為994.807kg/h。</p><p>　　在冷卻塔中除下酸霧30%，即除下。</p><p>　　進入洗滌塔30%H2SO4酸霧，其中：</p><p>　

100、　冷卻塔淋灑30%H2SO4，淋灑酸量180/h,進塔酸溫度60℃，比重1.1909。</p><p>　　淋灑酸量：180×1190.9=214362，其中SO3: 、 H2O:。</p><p>　　3.2.1出冷卻塔酸的組成</p><p><b>　　出冷卻塔酸的組成：</b></p><p>　　SO

101、3:52497+96.792=52593.792kg/h</p><p>　　H2O:161865-(3618.472+696.365)=157550.163kg/h</p><p>　　出塔酸的總量：52593.792+157550.163=210143.955kg/h</p><p><b>　　出塔酸的濃度：</b></p>

102、<p><b>　　,相當于。</b></p><p>　　由洗滌塔循環(huán)系統(tǒng)引來冷卻塔循環(huán)系統(tǒng)的，其中:225.848kg/h、H2O:。</p><p>　　3.2.2混合后酸的組成:</p><p><b>　　混合后酸的組成:</b></p><p>　　混合后酸的總量：52819

103、.64+162857.591=215677.231kg/h</p><p><b>　　混合后酸的濃度：</b></p><p><b>　　，相當于。</b></p><p>　　引出副產品稀酸（）：1317.447kg/h，其中SO3：322.64kg/h 、H2O：994.807kg/h。</p>&l

104、t;p>　　供冷卻塔循環(huán)的淋灑酸，其中：</p><p><b>　　SO3：</b></p><p><b>　　H2O：</b></p><p>　　3.3洗滌塔循環(huán)系統(tǒng)物料平衡</p><p>　　3.3.1出洗滌塔酸的組成</p><p>　　在洗滌塔中冷凝水汽

105、量：</p><p>　　假定出洗滌塔酸霧濃度為5%H2SO4，由本節(jié)3.2.1中計算可知，進冷卻塔爐氣中所含SO3的量為322.64kg/h,再由表3.3可知：</p><p>　　以SO3來計算，洗滌塔除霧量：322.64×22%=70.981kg/h</p><p>　　以SO3來計算，一電除霧量：322.64×40%=129.056kg/

106、h</p><p><b>　　相應含水量：</b></p><p>　　以SO3來計算，二電除霧量：322.64×8%=25.811kg/h</p><p><b>　　相應含水量：</b></p><p>　　則各設備除霧情況如下表：</p><p>　　表3.

107、2各設備除霧情況（kg/h）</p><p>　　洗滌塔淋灑酸為5%H2SO4，淋灑量為，進塔酸溫度37℃，比重1.02523。</p><p>　　淋灑酸量：180×1025.23=184541.4kg/h，其中SO3：7532kg/h、H2O：177009kg/h。</p><p><b>　　出洗滌塔酸的組成：</b></

108、p><p><b>　　SO3：</b></p><p>　　H2O：177009+4066.258-（3032.816+606.559）+696.365=178132.248kg/h</p><p>　　出塔酸的總量：7602.981+178132.248=185735.229kg/h</p><p>　　出塔酸的濃度：，

109、相當于。</p><p>　　3.3.2出洗滌塔的酸混合后的組成</p><p>　　由凈化工段總平衡中的水平衡計算可知，補充水的量為547.0184kg/h。則一電、二電除去的酸霧和出塔的酸混合后的組成如下：</p><p>　　所以酸的量：7757.848+182318.6414=190076.4894kg/h</p><p>　　酸的濃

110、度：,相當于。除保持洗滌塔循環(huán)酸量外，其余引至冷卻塔循環(huán)系統(tǒng)。</p><p>　　引至冷卻塔循環(huán)系統(tǒng)的5%H2SO4量：190076.4894-184541.4=5535.0894kg/h，其中SO3:7757.848-7532=225.848kg/h，H2O:182318.6414-177009=5309.641kg/h。</p><p>　　3.4凈化工段物料流程圖</p>

111、;<p>　　凈化工段物料流程圖見圖3.1所示。</p><p>　　圖3.1凈化工段物料流程圖</p><p>　　第四章 熱量平衡計算</p><p>　　4.1冷卻塔熱量橫算</p><p>　　4.1.1爐氣帶入的熱量</p><p>　　進塔爐氣溫度為350℃，爐氣帶入熱量q1，查參考文獻[13

112、]可知0～350℃時各爐氣熱容如下表：</p><p><b>　　表4.1各爐氣熱容</b></p><p><b>　　SO2：</b></p><p><b>　　SO3：</b></p><p><b>　　O2：</b></p>&

113、lt;p><b>　　N2：</b></p><p><b>　　H2O：</b></p><p><b>　　q1=</b></p><p>　　4.1.2三氧化硫冷凝器</p><p>　　冷凝SO3的量：4.033kmol/h，查參考文獻[13]可知液體三氧化硫蒸發(fā)

114、熱為481kJ/kg（60℃），則：</p><p><b>　　q2=</b></p><p><b>　　4.1.3反應熱</b></p><p>　　SO3的量：4.033kmol/h，查參考文獻[13]可知，60℃時SO3和水生成100%H2SO4的混合熱為96.7kJ/mol，則：</p><

115、p><b>　　（60℃）</b></p><p><b>　　4.1.4稀釋熱</b></p><p>　　由參考文獻[13]的公式</p><p><b>　　（4-1）</b></p><p><b>　　可知：</b></p>

116、<p><b>　　入熱小計</b></p><p>　　將以上四部分所得熱量相加：</p><p>　　4.1.5冷卻塔內水蒸發(fā)吸收熱</p><p>　　查參考文獻[13]可知，60℃時水的蒸發(fā)熱為2358kJ/kg；水的蒸發(fā)量為3618.472kg/h，則：</p><p>　　4.1.6爐氣帶出的熱量&

117、lt;/p><p>　　出冷卻塔爐氣溫度為67.8℃，爐氣帶出的熱量：</p><p>　　查參考文獻[13]可知，30%H2SO4酸霧的熱容量為3.195J/(mol.k)，則0～70℃各爐氣熱容如下表：</p><p><b>　　表4.2各爐氣熱容</b></p><p>　　SO2：158.438×41.9

118、5×67.8=450631kJ/h</p><p>　　O2：90.743×29.486×67.8=181409kJ/h</p><p>　　N2：1187.142×28.566×67.8=2299227kJ/h</p><p><b>　　H2O </b></p><p&g

119、t;<b>　　由表3.5可知：</b></p><p>　　30%H2SO4酸霧（225.848+696.365）×3.195×67.8=199771kJ/h</p><p>　　4.1.7傳遞給循環(huán)酸的熱量及出塔酸溫</p><p>　　不計散熱量，傳遞給循環(huán)酸的最大的熱量為：</p><p>&

120、lt;b>　　出塔酸溫：</b></p><p>　　由3.2.2的計算結果知冷卻塔出塔酸總量為：210143.955kg/h,傳遞給循環(huán)酸的最大的熱量為5.9734×106kJ/h。30% H2SO4的比熱容為（查參考文獻[13]）。則：</p><p>　　在實際生產中，冷卻塔出口爐氣溫度一般在65℃～78℃之間，此計算符合實際情況。</p>