硫酸生產(chǎn)畢業(yè)設(shè)計

1、武漢工程大學本科畢業(yè)設(shè)計 i 摘摘 要要 硫酸生產(chǎn)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(zhuǎn)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(shè)備工藝計算及選型，以及繪制 部分設(shè)備的平面布置。本設(shè)計采用二 塔二電流程，以年產(chǎn) 11 萬噸硫酸車間凈化工段工藝設(shè)計，設(shè)計中對主要工序進了物料衡 算，熱量衡算，并以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(guān) 設(shè)備進行了計算。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：硫酸；二塔二電；物料衡算；熱量衡算；工藝設(shè)計 武漢工程大學本科畢業(yè)設(shè)計 ii abstract sulfuric acid prod

2、uction process is mainly composed of five parts, 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 mainly describes about the process o

3、f 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 some equipment. used pyrite as the raw material in the design. the design mainly calculated the mass balance and heat

4、balance，and drew material balance table and heat balance in mainly production process. and then,use the depuration segment as the emphasis ,calculated the relevant model selection of the related devices.finally, the process description, security memorandum, memorandum of technical risk, the proposal

5、 of environmental protection and management were complete. key words：sulfuric acid;two towers and two electric precipitators; mass balance;heat balance 武漢工程大學本科畢業(yè)設(shè)計 iii 目目 錄錄 第一章 文獻綜述-1 1.1 硫酸的性質(zhì) -1 1.1.1 硫酸的物理性質(zhì)-1 1.1.2 硫酸的化學性質(zhì)-1 1.2 硫酸的生產(chǎn)方法 -2 1.2.1 硝化法制造硫酸-3 1.2.2 接觸法制造硫酸-3 1.3 硫酸的安全生產(chǎn) -4 1.3.1 硫

6、酸工業(yè)中催化劑的重要作用-4 1.3.2 硫酸生產(chǎn)中可能存在的危害-5 1.3.3 我國硫酸工業(yè)技術(shù)概況-6 1.3.4 環(huán)境保護與治理建議-7 1.3.5 安全防護措施及防護用具-8 1.4 硫酸生產(chǎn)工藝流程流程敘述 -8 1.4.1so2 氣體的制取 -8 1.4.2 爐氣的凈化-9 1.4.3so3 氣體的吸收-10 1.4.4 尾氣的處理 -10 第二章 酸洗凈化工段計算依據(jù)-13 2.1 凈化流程-13 2.2 設(shè)計能力-13 2.3 課題條件-13 2.4 工藝指標及條件-13 2.5 凈化工段各設(shè)備除霧比率的分配 -14 2.6 各塔循環(huán)酸濃度-14 2.7 氣象條件-14 第三

7、章 物料平衡計算-15 3.1 凈化工段總平衡-15 3.1.1 硫平衡 -15 3.1.2 水平衡 -16 3.1.3 冷卻塔出口爐氣溫度的計算 -16 3.2 冷卻塔循環(huán)系統(tǒng)物料平衡-17 3.2.1 出冷卻塔酸的組成 -18 3.2.2 混合后酸的組成: -18 3.3 洗滌塔循環(huán)系統(tǒng)物料平衡-19 3.3.1 出洗滌塔酸的組成 -19 3.3.2 出洗滌塔的酸混合后的組成 -20 3.4 凈化工段物料流程圖-20 第四章 熱量平衡計算-22 4.1 冷卻塔熱量橫算-22 4.1.1 爐氣帶入的熱量 -22 4.1.2 三氧化硫冷凝器 -22 4.1.3 反應(yīng)熱 -22 4.1.4 稀釋

8、熱 -23 武漢工程大學本科畢業(yè)設(shè)計 iv 4.1.5 冷卻塔內(nèi)水蒸發(fā)吸收熱 -23 4.1.6 爐氣帶出的熱量 -23 4.1.7 傳遞給循環(huán)酸的熱量及出塔酸溫 -24 4.1.8 酸冷卻器和冷卻水用量 -24 4.2 洗滌塔熱量衡算-26 4.2.1 爐氣進洗滌塔帶入熱 -26 4.2.2 冷凝熱和稀釋熱 -27 4.2.3 爐氣帶出熱量 -27 4.2.4 傳遞給循環(huán)酸的熱量及出塔酸溫 -28 4.2.5 酸冷卻器和冷卻水用量 -28 第五章 設(shè)備計算-31 5.1 酸冷卻器-31 5.2 冷卻塔-31 5.2.1 冷卻塔所需的容積及空速 -31 5.2.2 塔中噴頭數(shù)量 -32 5.3

9、 洗滌塔-33 5.3.1 表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的計算 -33 5.3.2 洗滌塔填料面積的計算 -35 5.4 電除霧器-36 設(shè)計小結(jié)-37 參考文獻-41 致謝-42 大學本科畢業(yè)設(shè)計 1 第一章第一章 文獻綜述文獻綜述 前言前言 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。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?？欤瑹o論是從制取原料，還是從工藝流程都有質(zhì)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(shù)進行廢熱回收，大大節(jié)約了 能源消耗。通

10、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。 我國硫酸工業(yè)也在高速發(fā)展，不僅產(chǎn)量的增加和品種數(shù)的增多，同時還表現(xiàn)在生產(chǎn)技術(shù)的效率提 高了。 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(chǎn)中也占有相當比重，硫磺制酸比重也有所增加。 工藝流程由過去水洗流程，一轉(zhuǎn)一吸流程，逐步過渡到酸洗精華，二轉(zhuǎn)二吸，并使用多種高效率 凈化設(shè)備。 熱酸回收基本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。 展望未來，我國硫酸工業(yè)前途廣闊，今后發(fā)展，不僅產(chǎn)量迅速增長，而且在生產(chǎn)技術(shù)上也會出現(xiàn) 具有中國特色的裝置路線。 1.1 硫酸的性

11、質(zhì)硫酸的性質(zhì) 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 溶于水，能以任意比與水混溶。硫酸是基礎(chǔ)化學工業(yè)中重要的產(chǎn)品之一。硫酸的性質(zhì)決 定了它用途的廣泛性，硫酸主要用于生產(chǎn)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。 1.1.1 硫酸的物理性質(zhì)硫酸的物理性質(zhì) 純硫酸是一種無色無味油狀液體。常用的濃硫酸中 h2so4的質(zhì)量分數(shù)為 98.3，其 物質(zhì)的量濃度為 18.4moll-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

12、時放出大量的熱，因此濃硫酸稀釋時應(yīng)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 大學本科畢業(yè)設(shè)計 2 化硫,則會產(chǎn)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)?98.3%的濃硫酸，成為 338（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。 1.1.2 硫酸的化學性質(zhì)硫酸的化學性質(zhì) 濃硫酸有三大特性，分別為吸水性，脫水性和強氧化性2。 （一）吸水性 濃硫酸的吸水作用，指的

13、是濃硫酸分子跟水分子強烈結(jié)合，生成一系列穩(wěn)定的水合 物，并放出大量的熱： h2so4+nh2o = h2so4nh2o 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(zhì)。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(jié)晶水合物（如 cuso45h2o、na2co310h2o）中的水。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。 （二）脫水性 脫水性是濃硫酸的化學特性，物質(zhì)被濃硫酸脫水的過程是化學變化的過程，反應(yīng)時， 濃硫酸按水分子中氫氧原子數(shù)的比（21）奪取被脫水物中的氫原子和氧原子?？杀粷饬?酸脫水的物質(zhì)一般為含氫、氧元素的有機物

14、，其中蔗糖、木屑、紙屑和棉花等物質(zhì)中的 有機物，被脫水后生成了黑色的炭（碳化） 。 如 c12h22o1112c+1h2o 濃硫酸 （三）強氧化性 （1）跟金屬反應(yīng) 常溫下，濃硫酸能使鐵、鋁等金屬鈍化。 加熱時，濃硫酸可以與除金、鉑之外的所有金屬反應(yīng)，生成高價金屬硫酸鹽，本 身一般被還原成 so2，在這些反應(yīng)中，硫酸表現(xiàn)出了強氧化性和酸性。 cu+2h2so4(濃)cuso4+so2+2h2o 2fe+6h2so4(濃)=fe2(so4)3+3so2+6h2o （2）跟非金屬反應(yīng) 大學本科畢業(yè)設(shè)計 3 熱的濃硫酸可將碳、硫、磷等非金屬單質(zhì)氧化到其高價態(tài)的氧化物或含氧酸，本身 被還原為 so2。

15、在這類反應(yīng)中，濃硫酸只表現(xiàn)出氧化性。 c+2h2so4(濃)co2+2so2+2h2o s+2h2so4(濃)=3so2+2h2o 2p+5h2so4(濃)=2h3po4 + 5so2+2h2o （3）跟其他還原性物質(zhì)反應(yīng) 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。 h2s+h2so4(濃) =s+so2+ 2h2o 2hbr+h2so4(濃)=br2+so2+ h2o 2hi+h2so4(濃)=i2+so2+2h2o 1.2 硫酸的生產(chǎn)方法硫酸的生產(chǎn)方法 生產(chǎn)硫酸最古老的方法是用綠礬（feso47h2o）為原料，放在蒸餾釜中鍛燒而制得 硫酸。在煅燒過程

16、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。 2（feso47h2o）fe2o3+so2+so3+14h2o 煅燒 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(guān)鍵，但是，這 一反應(yīng)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，硫酸的工業(yè)制 法可分為硝化法和接觸法3。 1.2.1 硝化法制造硫酸硝化法制造硫酸 硝化法（包括鉛室法和塔式法）是借助于氮的氧化物使

17、二氧化硫氧化制成硫酸。 塔式法塔式法同樣 在鉛室法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的塔式法，開始于 20 世紀初期。1907 年在奧地利建成了 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(chǎn)成本及產(chǎn)品質(zhì)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(chǎn)硫酸。而目前我國硫酸生產(chǎn)接觸法占絕大部分，塔 大學本科畢業(yè)設(shè)計 4 式法已很少，但是硝化法還具有一定的優(yōu)點。它產(chǎn)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(chǎn)方法設(shè)備簡單，建廠快，硫的

18、利用率比較高，可以用雜 質(zhì)比較高的原料。 硝化法的反應(yīng)歷程較復雜，但可用簡單的化學方程式表示如下： 反應(yīng)中所需的 no 由硝酸供給，氧氣來自空氣。 鉛室法鉛室法 鉛室法在 1746 年開始采用，反應(yīng)是在氣相中進行的。由于這個方法所需設(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。 1.2.2 接觸法制造硫酸接觸法制造硫酸 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(chǎn)。到 20 年代后，由于釩觸媒的制造技術(shù)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

19、用接觸法生產(chǎn)。 接觸法中二氧化硫在固體觸媒表面跟氧反應(yīng)，結(jié)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(zhì)量純（不含氮化物） ，但爐 氣的凈化和精制比較復雜。 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氧化硫的反應(yīng)式是： 2so2o2 = 2so3q 這個反應(yīng)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(yīng)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。 大學本科畢業(yè)

20、設(shè)計 5 1.3 硫酸的安全生產(chǎn)硫酸的安全生產(chǎn) 1.3.1 硫酸工業(yè)中催化劑的重要作用硫酸工業(yè)中催化劑的重要作用 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(chǎn)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(shè)計采用的是釩催化劑，型號為 s105型釩催化劑的起燃溫度為 380390，操作溫度為 400550。 釩催化劑具有價格低廉，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(shè)計所采用的工藝中，由于氣體中某些雜質(zhì)的存在，且在凈化過程中，沒

21、有被 完全的消除，在長時間的生產(chǎn)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。 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(zhuǎn)化過程中起著至關(guān)重 要的作用，一旦催化劑中毒，整個轉(zhuǎn)化反應(yīng)，都會受到影響，從而影響整個硫酸生產(chǎn)工 藝。在進入轉(zhuǎn)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(zhì)。 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(yīng)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

22、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 as2o3生成一種 v2o5as2o5的揮發(fā) 性物質(zhì)，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。 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(yīng)， 生成四氟化硅。而這種反應(yīng)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(jié)構(gòu)，催化劑活性下降，熔點降低。同時還可能發(fā)生氟化 氫與五氧化二釩的反應(yīng)，生成五氟化釩，使三氧化二釩揮發(fā)損失，降低催化劑活性。 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(yīng)上。氣

23、體中的水蒸汽含量 越高，溫度越高，越有利于水解反應(yīng)，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(jié)成塊，活性嚴重下降，阻力顯著增加。 爐氣中的礦塵主要是脈石和三氧化二鐵，進入轉(zhuǎn)化器后，礦塵被截留，覆蓋在催化 大學本科畢業(yè)設(shè)計 6 劑的表面，使其活性表面減少，內(nèi)擴散阻力增加。部分 fe2o3硫酸化生成 fe2o3nso3，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(chǎn)物在催化劑 表面結(jié)皮或把催化劑粘結(jié)成團，最后導致阻力過大而不能生產(chǎn)。 催化劑在硫酸生產(chǎn)工藝中起著至關(guān)重要的作用，它的活性高低，直接關(guān)系到硫酸生 產(chǎn)的最終轉(zhuǎn)化率，轉(zhuǎn)化率的降低不僅降

24、低了硫酸生產(chǎn)帶來的經(jīng)濟收益，同時會使尾氣中 的有毒氣體（so2）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(zhì)，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。 1.3.2 硫酸生產(chǎn)中可能存在的危害硫酸生產(chǎn)中可能存在的危害 硫酸生產(chǎn)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)的控制要求 嚴格等特點。在生產(chǎn)過程中時常會面對有毒，有害，有腐蝕性等氣體，且生產(chǎn)過程又是 在高溫高壓，正壓或負壓的狀態(tài)下進行，在生產(chǎn)中使用的原料，中間產(chǎn)品的存

25、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(chǎn)的預防 與保障工作。 在化工廠，工藝規(guī)程、安全技術(shù)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(chǎn)，保障安全的必不可少的作業(yè)法則，具有科學性、 嚴肅性、技術(shù)性、普遍性。 硫酸生產(chǎn)中的危害主要有火災爆炸、中毒、化學灼傷及機械事故等。 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(zhì)，特別是有機物劇烈反應(yīng)，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(yīng)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(chǎn)

26、中，沸騰爐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(jié)疤或停爐清灰時，用冷卻水冷卻也會因溫差太大引起爆炸。 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(jié)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。口服后 引起消化道燒傷以致形成潰瘍；嚴重者可出現(xiàn)胃穿孔、腹膜炎、腎損害及休克等。而由 此產(chǎn)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(chǎn)過程中 大學本科畢業(yè)設(shè)計 7 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

27、程中會產(chǎn) 生粉塵。 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、嗅覺和味覺減退等癥狀。因此中國 規(guī)定，生產(chǎn)場所空氣中的二氧化硫最高允許濃度為 15mg/m3。 三氧化硫漏入空氣中由于強烈的親水性會立即和水分結(jié)合成硫酸酸霧，酸霧能刺激人的 呼吸道。中國國家標準 gb504485 規(guī)定生產(chǎn)場所最高允許濃度為 1.0mg/m36。 化學灼傷是硫酸生產(chǎn)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

28、損傷常經(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(nèi)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。 1.3.3 我國硫酸工業(yè)技術(shù)概況我國硫酸工業(yè)技術(shù)概況 我國硫酸工業(yè)的高速發(fā)展，不僅表現(xiàn)在產(chǎn)量的增加和品種數(shù)的增多，同時還表現(xiàn)與 生產(chǎn)技術(shù)的改革提高上。 在原料品種上：塊礦和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(chǎn)經(jīng)驗。冶煉煙氣制酸在生產(chǎn)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(chǎn)。 焙燒技術(shù)：1956 年開發(fā)硫鐵礦的沸騰焙燒以來，

29、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。 工藝流程：20 世紀 60 年代初期，德國 basf 公司發(fā)明了兩轉(zhuǎn)兩吸技術(shù)。我國于 1966 年在上海硫酸廠首次成功的應(yīng)用了“3+1”式兩次轉(zhuǎn)化技術(shù)，使最終轉(zhuǎn)化率從 97%提升 到 99.5%。1991 年我國又成功設(shè)計了“3+2”式兩次轉(zhuǎn)化技術(shù)，轉(zhuǎn)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(yīng) 用。 熱能回收：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

30、用。其它如沸騰轉(zhuǎn)化、大型化工廠的設(shè)計、投產(chǎn)、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。 大學本科畢業(yè)設(shè)計 8 1.3.4 環(huán)境保護與治理建議環(huán)境保護與治理建議 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(guān)系必須做出改變，才能是我們的地球走出污染的困境。為此，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(chǎn)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。 硫酸工業(yè)是化工生產(chǎn)項目中產(chǎn)生污染的一個工業(yè)方向，同時，相對而言，也是產(chǎn)生污染 最嚴重的一個方向。在硫酸工業(yè)中排

31、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，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。 現(xiàn)階段大多數(shù)硫酸廠都采用了兩轉(zhuǎn)兩吸的生產(chǎn)工藝，使二氧化硫的轉(zhuǎn)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(shè)的硫酸廠大多為一轉(zhuǎn)一吸工藝，轉(zhuǎn)化率在 9596，排放尾氣 so2濃度高達 30004000mlm3。面對這些老廠，我們必須進行相 應(yīng)的技術(shù)改造，同時還應(yīng)添加必要的尾氣凈化吸收裝

32、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(chǎn)液體二氧化硫或用三級氨法尾氣回收生產(chǎn)固體亞銨 和高濃度亞硫酸氫銨溶液，排放廢氣中 so2控制在 100150mlm3，優(yōu)于國家排放標準9。 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，鈉法和活性炭法，其中以氨法應(yīng)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(chǎn)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(chǎn)品。 本次設(shè)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

33、，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 準，然后放空。 對于硫酸工業(yè)中產(chǎn)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(nèi)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 大學本科畢業(yè)設(shè)計 9 的礦塵與有毒雜質(zhì)。目前常用的處理方法是：一類為加入堿性物質(zhì)的多段中和法；另一 類為硫化中和法。 總之，在硫酸工業(yè)中，應(yīng)該盡量減少尾氣的排放。從另一方面來說，就是應(yīng)該大力 提高 so2的轉(zhuǎn)化率與 so3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(shù)， 新材料。 1.3.5 安全

34、防護措施及防護用具安全防護措施及防護用具 1、安全防護措施、安全防護措施 （1）強化培訓教育，提高操作水平。 （2）嚴格工藝紀律，確保安全生產(chǎn)。 （3）保持硫酸生產(chǎn)各工段的通風與氣流的流動。 （4）盡量減少高溫接觸，減少有毒氣體的接觸。 （5）生產(chǎn)中要及時檢查盡量避免管道、閥門、設(shè)備漏氣。定期維修，防止漏氣。為 了生產(chǎn)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。 2、防護用具、防護用具 （1）滅火器具 化工生產(chǎn)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。 （2）防毒面具 （3）由于生產(chǎn)過程中有有毒氣體產(chǎn)生，故需

35、配置具有防二氧化硫等酸性氣體的防毒 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。 （3）防毒防塵措施 工廠必須有相應(yīng)的防毒防塵的裝置和機器，對特殊工段進行相 應(yīng)的防毒防塵。 1.4 硫酸生產(chǎn)工藝流程硫酸生產(chǎn)工藝流程流程敘述流程敘述 1.4.1so2氣體的制取氣體的制取 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。現(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(shè) 計的采用的是燃燒硫鐵礦制取 so2氣體的方法。 1.4.2 爐氣的凈化爐氣的凈

36、化 大學本科畢業(yè)設(shè)計 10 進入凈化系統(tǒng)的爐氣含有 0.530g/nm3的礦塵。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，又增加了床層的阻力。此外，硫鐵礦中所含的砷，硒，氟等雜質(zhì)，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(shè)備。進入轉(zhuǎn)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(jié)合可形成酸霧。酸霧 在洗滌塔中較難吸收，帶入轉(zhuǎn)化系統(tǒng)會降低二氧化硫的轉(zhuǎn)化率，腐蝕系統(tǒng)設(shè)備和管道。 因此，爐氣必須進行

37、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。 爐氣凈化技術(shù)隨著凈化設(shè)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(shè)備后，加快了爐氣凈化技術(shù)的發(fā)展步伐10。 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(shè)備的出現(xiàn)，使凈化設(shè)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。 1.3.3so2氣體的轉(zhuǎn)化氣體的轉(zhuǎn)化 （一）一

38、次轉(zhuǎn)化一次吸收 為了使轉(zhuǎn)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，隨著轉(zhuǎn)化率 的提高，必需從反應(yīng)系統(tǒng)中除去多余的熱量，是溫度相應(yīng)地降低。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。由于 so2最終轉(zhuǎn)化率很高，反應(yīng)前期與 后期單位時間內(nèi)單位體積催化床的反應(yīng)熱相差倍數(shù)很大，用一般的連續(xù)換熱式轉(zhuǎn)化器時， 過程難以遵循最佳溫度曲線；而且溫度調(diào)節(jié)也很困難，對于氣體組成和空速的變化適應(yīng) 性也很差；再加上結(jié)構(gòu)復雜，催化劑裝填系數(shù)較小，設(shè)備的生產(chǎn)能力也低。所以現(xiàn)在普 遍采用多段換熱式轉(zhuǎn)化器11。一次轉(zhuǎn)化一次吸收工藝可能達到的最佳最終轉(zhuǎn)化率是 97.598，如果要得到更高的轉(zhuǎn)化

39、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(zhuǎn)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。 （二）二次轉(zhuǎn)化二次吸收 兩次轉(zhuǎn)化兩次吸收工藝與一次轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化率，關(guān)鍵在于將整個轉(zhuǎn)化過程分為兩次進行。第一次使大部分 so2得 大學本科畢業(yè)設(shè)計 11 到轉(zhuǎn)化，一般控制轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化。此時由于反應(yīng)混合物中不含 so3，而且 so2濃度很低， o2/so2比值較一次轉(zhuǎn)化要高得多，在這種情況下，平衡轉(zhuǎn)化率高，反應(yīng)速度快，用較少 的催化劑就能保證轉(zhuǎn)

40、化率達到 95左右11。兩次轉(zhuǎn)化的最終轉(zhuǎn)化率因工藝條件而異，一 般在 99.599.8范圍內(nèi)。 （三）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。這種轉(zhuǎn)化器的生產(chǎn)強度 受到多種因素的限制： 催化劑顆粒不能太小，否則反應(yīng)氣體通過催化床的流體阻力太大； 釩催化劑的導熱系數(shù)小，不能采用換熱管將固定床中的熱量除去； 不能采用高濃度的二氧化硫氣體。 為了克服這些缺點，可采用沸騰轉(zhuǎn)化。沸騰轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)化器的主要障礙是催化劑的磨損問題。 1.4.

41、3so3氣體的吸收氣體的吸收 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。吸收過程可用下式表示： 32243() nso +h o=h so+n-1so （液液）液） （） 改變上式中的 n 值，便形成相應(yīng)濃度的產(chǎn)品硫酸。當 n1 時，形成發(fā)煙硫酸；n=1 時， 形成無水硫酸；n1 時，則為含水硫酸，即硫酸和水的溶液。要求生產(chǎn)發(fā)煙硫酸時，可采 用兩端吸收流程。轉(zhuǎn)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含量可降至 0.10.01%，然后由濃硫酸吸收塔 出口引至尾氣

42、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(shù)的發(fā)展主要表 現(xiàn)在填料性能的改進，布酸設(shè)備的改進和冷卻器設(shè)計材料的改進。 1.4.4 尾氣的處理尾氣的處理 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(yīng)該是提高 so2的轉(zhuǎn)化率及 so3的吸收率。提高 so2 的最終轉(zhuǎn)化率，使之達到 99.75%，符合目前的排放標準。采用兩轉(zhuǎn)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， 大學本科畢

43、業(yè)設(shè)計 12 活性炭等12。 各種處理方法簡介：各種處理方法簡介： （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。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(chǎn)品異不同。其中應(yīng)用最廣的是氨堿法。 （2）堿法 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。 （3）金屬氧化物法 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。

44、（4）活性炭法 活性炭通常具有較大的內(nèi)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(zhuǎn)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。 （5）控制 so2排放的其他方法 這類方法主要有稀釋法，cil 法，調(diào)節(jié)供氣法等。 老廠設(shè)計中采用的一般是氨法中的氨老廠設(shè)計中采用的一般是氨法中的氨酸法：酸法： 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。 （1）吸收 吸收液是亞硫酸銨亞硫酸氫銨溶液，在吸收塔內(nèi)按下列反

45、應(yīng)式吸收煙氣中的 so2 及 so3 2423243 so +(nh ) so +h o=2nh hso 3423243424 so +2(nh ) so +h o=2nh hso +(nh ) so 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(yīng)： 4232424 2(nh ) so +o =2(nh ) so 大學本科畢業(yè)設(shè)計 13 43244 2nh hso +o =2nh hso （2）再生 吸收液在循環(huán)槽內(nèi)加入氣氨或氨水，按下列反應(yīng)使溶液部分再生，以使吸收液中 /比值不變。部分循環(huán)母液則送往分解系統(tǒng)。 423 (nh ) so 43 nh hso 34

46、3423 nh +nh hso =(nh ) so （3）分解 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。 4232442422 (nh ) so +h so =(nh ) so +so +h o 432442422 2nh hso +h so =(nh ) so +2so +h o 蒸汽加熱分解，實質(zhì)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： 434322 2nh hsonh hso +h o+so 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 1545 滴 度。過量硫酸則在中

47、和槽用氣氨或氨水中和。 （4）中和 用氨按下列反應(yīng)中和過量硫酸： 243424 h so +2nh =(nh ) so 氨加入量比理論量略高，使中和液成 23 滴度的硫氨溶液。硫氨溶液直接用于農(nóng)業(yè) 或蒸發(fā)結(jié)晶加工成固體硫銨。 大學本科畢業(yè)設(shè)計 14 第二章第二章 酸洗凈化工段酸洗凈化工段計算依據(jù)計算依據(jù) 2.1 凈化流程凈化流程 采用二塔二電流程，即：冷卻塔 洗滌塔 一級電霧 二級電霧 2.2 設(shè)計設(shè)計能力能力 年產(chǎn) 11 萬噸硫酸。 2.3 課題條件課題條件 （1）爐氣組成 表 2.1 爐氣組成 物 料（干基）so2so3o2n2小計 氣體量（mol%）11.00.286.382.42100

48、 （2）爐氣水分含量：0.1mol/mol 干爐氣。 （3）爐氣含塵量：0.01 g/mol 干爐氣。 （4）年開車時間：7200h。 2.4 工藝指標及條件工藝指標及條件 （1）進入凈化工段氣體含水量： 3 /5 . 0mg （2）進入凈化工段氣體含塵量： 3 /005 . 0 mg （3）進入凈化工段爐氣溫度：350 壓力：-280mm 水柱 （4）出凈化工段爐氣溫度：40 壓力：-700mm 水柱 （5）設(shè)計參數(shù) 爐氣轉(zhuǎn)化率：0.92+（1-0.92）0.99100%=99.92%； 爐氣凈化率：97%； 大學本科畢業(yè)設(shè)計 15 爐氣吸收率：99%。 2.5 凈化工段各設(shè)備除霧比率的分配

49、凈化工段各設(shè)備除霧比率的分配 各酸霧除去部位的比例由經(jīng)驗統(tǒng)計得出。 表 2.2 各酸霧除去部位的比例 冷卻塔洗滌塔一級電霧二級電霧 30%22%40%8% 2.6 各塔循環(huán)酸濃度各塔循環(huán)酸濃度 冷卻塔：30%h2so4 洗滌塔：5%h2so4 2.7 氣象條件氣象條件 大氣壓力：756mm 汞柱 計算采用水溫：30 大學本科畢業(yè)設(shè)計 16 第三章第三章 物料平衡計算物料平衡計算 以每小時的產(chǎn)量為計算基準。 3.1 凈化工段總平衡凈化工段總平衡 h2so4每小時的產(chǎn)量：hkmol/896.155 987200 101011 34 進入凈化工段爐氣中硫的含量：hkmol/471.162 %99%9

50、7%92.99 896.155 依次可得爐氣中各組分的流量： so2：hkmol/438.158%100 28 . 0 11 11 471.162 so3 ：hkmol/033. 4%100 28 . 0 11 28. 0 471.162 o2：hkmol/743.903 . 6 28 . 0 033 . 4 n2：hkmol/142.118742.82 28. 0 033 . 4 即有： 表 3.1 進料爐氣量 物 料so2so3 o2n2合 計 氣體量（kmol/h）158.4384.03390.7431187.1421440.357 爐氣含塵量：hkgmolghkmol/404.14/0

51、1. 0/357.1440 爐氣含 h2o 量：hkmolmolmolhkmol/0357.144/1 . 0/357.1440 3.1.1 硫平衡硫平衡 進入凈化工段總硫量：hkmol/471.162033 . 4 438.158 按凈化率 97%進算損失硫量：hkmol/874. 4%)971 (471.162 進入轉(zhuǎn)化工段的硫量：162.471- 4.874=157.597kmol/h 大學本科畢業(yè)設(shè)計 17 副產(chǎn)硫酸量：（按照來計算）hkg /234.39598033 . 4 42so 100%h 折合 30%h2so4：hkg /447.1317%30234.395 其中： 322.

52、64kg/h :so3 h994.807kg/ :oh2 3.1.2 水平衡水平衡 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。 所以爐氣中含水量： hkg hkg /854.2144 /18159.119 529.650483.1435 6 . 13 700 54756 54 )874 . 4 357.1440( 凈化工序補充水： (1317.447-322.64)+2144.854-144.035718=547.0184kg

53、/h 3.1.3 冷卻塔出口爐氣溫度的計算冷卻塔出口爐氣溫度的計算 進入洗滌塔氣體中硫酸的總量，按照計為，進入 3 sohkg /848.225%)301 (64.322 洗滌塔氣體中水分量按照下式(參考文獻14)計算： （3-1） 1221 1 1 2 2 1 bbmm c c m c 式中： c1冷卻塔酸濃度，分數(shù)； 3 so2449 . 0 %30 98 80 c2洗滌塔酸濃度， 3 so 分數(shù)；0408 . 0 %5 98 80 m1進入冷卻塔氣體中硫酸的總含 量，折算成；322.64kg/hso3 大學本科畢業(yè)設(shè)計 18 m2進入洗滌塔氣體中硫酸的總含量，折算成；h225.848kg

54、/so3 b1進入冷卻塔爐氣中總含水量，144.035718=2592.64kg/h； 代入數(shù)據(jù)： 64.2592848.22564.322 2449 . 0 2449 . 0 1 848.225 0408 . 0 2 b hkgb/476.69072 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： 9 . 018 )848.225 2449. 0 848.225 (476.6907 6 .13 100280 756 )033 . 4 357.1440( p p 經(jīng)計算得：mmhgp4 .153 在硫酸液面上，水蒸汽分壓 p 應(yīng)該符合下式（見

55、參考文獻13）： （3-2） t b aplog 其中，對于 30%h2so4，a=8.7705，b=2245。則： ，t=340.9k t 2245 7705. 8 4 . 153log 冷卻塔出口爐氣溫度： t=t-273.15=67.8 3.2 冷卻塔循環(huán)系統(tǒng)物料平衡冷卻塔循環(huán)系統(tǒng)物料平衡 進冷卻塔爐氣含水量：h2592.64kg/ 含量： 3 so322.64kg/h 出冷卻塔爐氣溫度：67.8 飽和度：90% 進洗滌塔爐氣總含水量：6907.476kg/h 出冷卻塔爐氣含水汽量為： hkg /112.6211)848.225 2449 . 0 848.225 (476.6907 大學

56、本科畢業(yè)設(shè)計 19 冷卻塔蒸發(fā)水量：6211.112-2592.64=3618.472kg/h 生成酸霧水平衡： 進塔全部生成 30%硫酸酸霧，其量為。其中：為 322.64kg/h， 3 sog/h447.1317k 3 so 為 994.807kg/h。oh2 在冷卻塔中除下酸霧 30%，即除下。hkgso/792. 6930%64.322 3 進入洗滌塔 30%h2so4酸霧，其中： hkgso/848.225792.9664.322 3 hkgoh/365.696%70807.994 2 冷卻塔淋灑 30%h2so4，淋灑酸量 180/h,進塔酸溫度 60，比重 1.1909。 3 m

57、 淋灑酸量：1801190.9=214362，其中 so3: 、 hkg / 52497kg/h 98 80 30%214362 h2o:。hkg /16186552497214362 3.2.1 出冷卻塔酸的組成出冷卻塔酸的組成 出冷卻塔酸的組成： so3:52497+96.792=52593.792kg/h h2o:161865-(3618.472+696.365)=157550.163kg/h 出塔酸的總量：52593.792+157550.163=210143.955kg/h 出塔酸的濃度： ,相當于。 3 %03.25%100 955.210143 792.52593 so 42 %

58、66.30 80 98 03.25soh 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: 42 %5soh 3 so 。/h5307.428kg848.225 5% 80 98 225.848 3.2.2 混合后酸的組成混合后酸的組成: 混合后酸的組成: hkgoh hkgso /591.162857428.5307163.157550 /64.52819848.225792.52593 2 3 混合后酸的總量：52819.64+162857.591=215677.231kg/h 混合后酸的濃度： 大學本科畢業(yè)設(shè)計 20 ，相當于。 3 %49.24%100 23

59、1.215677 64.52819 so 42 %30 80 98 49.24soh 引出副產(chǎn)品稀酸（）：1317.447kg/h，其中 so3：322.64kg/h 42 %30soh 、h2o：994.807kg/h。 供冷卻塔循環(huán)的淋灑酸，其中： so3：hkg /5249764.32264.52819 h2o：hkg / 8 . 161862807.994591.162857 3.33.3 洗滌塔循環(huán)系統(tǒng)物料平衡洗滌塔循環(huán)系統(tǒng)物料平衡 3.3.1 出洗滌塔酸的組成出洗滌塔酸的組成 在洗滌塔中冷凝水汽量： hkg /258.4066854.2144112.6211 假定出洗滌塔酸霧濃度為

60、 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： 以 so3來計算，洗滌塔除霧量：322.6422%=70.981kg/h 以 so3來計算，一電除霧量：322.6440%=129.056kg/h 相應(yīng)含水量：hkg /816.3032056.129 %5 98/80129.056 以 so3來計算，二電除霧量：322.648%=25.811kg/h 相應(yīng)含水量：hkg /559.606811.25 %5 80 98 811.25 則各設(shè)備除霧情況如下表： 表 3.2 各設(shè)備除霧情況（kg/h） 5%h2so4酸霧