硫酸工業(yè)催化氧化工段設(shè)計(jì)

四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)年產(chǎn)8.0萬(wàn)噸硫酸轉(zhuǎn)化工段初步設(shè)計(jì)學(xué)生：張小強(qiáng)學(xué)號(hào)：05031010122專(zhuān)業(yè)：化學(xué)工程與工藝班級(jí)：工藝2005.1指導(dǎo)老師：陳虹四川理工學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院2021年6月摘要硫酸廣泛應(yīng)用于化肥工業(yè)、鋼鐵工業(yè)、輕工和紡織業(yè)等。其中硫酸的最大消費(fèi)者是化肥工業(yè)。本設(shè)計(jì)是年產(chǎn)8.0萬(wàn)噸接觸法生產(chǎn)硫酸初步設(shè)計(jì)，對(duì)接觸工段物料和熱量做了詳細(xì)衡算，并對(duì)中間換熱器做了設(shè)計(jì)和選型。關(guān)鍵詞：化肥，硫酸，接觸法ThePreliminaryDdesignofAnnualProductionCapacityof80,000TonsofSulfuricAcid'sintoSection ABSTRACTThesulfuricacidwidelyappliesinthefertilizerindustry,theironandsteelindustry,thelightindustryandthetextileindustryandsoon.Andthesulfuricacidbiggestconsumeristhefertilizerindustry.Thedesignisanannualoutputof80,000tonsproductionofsulfuricacidexposuretothepreliminarydesignprocessbycontactprocess,thecontactsectionofmaterialandheathadbeenbalanceindetail,andthemiddleofheatexchangerhadbeendesignedandselectioned.Keyword:Fertilizers,sulfuricacid,contactprocess目錄摘要 IABSTRACT II第一章總論 41.1硫酸的性質(zhì)、用途 41.1.1硫酸的性質(zhì) 41.1.2硫酸的用途 41.2硫酸的工業(yè)開(kāi)展 51.2.1硫酸的工業(yè)現(xiàn)狀 51.2.2硫酸工業(yè)的未來(lái) 8第二章生產(chǎn)方案確實(shí)定 122.1硫酸的生產(chǎn)原理 12硫酸生產(chǎn)方法及其原理 12接觸法制硫酸主要工藝流程 13設(shè)計(jì)流程確實(shí)定 13第三章工藝計(jì)算 153.1物料衡算 153.1.1設(shè)計(jì)依據(jù) 153.1.2物料衡算 153.2能量衡算 17轉(zhuǎn)化器各段出口溫度的計(jì)算 17第四章設(shè)備尺寸計(jì)算及選型 204.1轉(zhuǎn)化器尺寸及觸媒用量計(jì)算 204.1.1觸媒用量的兩種確定方法 204.1.2觸媒用量確實(shí)定 214.1.3轉(zhuǎn)化器尺寸計(jì)算 224.2中間換熱器的選型 22換熱器Ⅰ的選型和校核 234.2.2換熱器Ⅳ選型 384.2.3換熱器Ⅲ選型 404.2.4換熱器Ⅱ選型 42設(shè)計(jì)總結(jié) 44參考文獻(xiàn) 45致謝 46附錄 47第一章總論1.1硫酸的性質(zhì)、用途1.1.1硫酸的性質(zhì)[1]硫酸：分子式H2SO4分子量：98相對(duì)密度：98%硫酸為1.8365(20℃)93%硫酸為1.8276(20℃)熔點(diǎn)：10.35℃沸點(diǎn)：338℃純品為無(wú)色、無(wú)臭、透明的油狀液體，呈強(qiáng)酸性。市售的工業(yè)硫酸為無(wú)色至微黃色，甚至紅棕色。有很強(qiáng)的吸水能力，與水可以按不同比例混合，并放出大量的熱。為無(wú)機(jī)強(qiáng)酸，腐蝕性很強(qiáng)。化學(xué)性很活潑，幾乎能與所有金屬及其氧化物、氫氧化物反響生成硫酸鹽，還能和其他無(wú)機(jī)酸的鹽類(lèi)作用。在稀釋硫酸時(shí)，只能注酸入水，切不可注水入酸，以防酸液外表局部過(guò)熱而發(fā)生爆炸噴酸事故。濃度低于76%的硫酸與金屬反響會(huì)放出氫氣。硫酸的用途[1]用于染料中間體，醫(yī)藥，農(nóng)藥，塑料，化纖，制革，洗漿和顏料，還可用作脫水劑，氣體枯燥劑。硫酸的最大消費(fèi)是化肥工業(yè)，用以制造磷酸、過(guò)磷酸鈣和硫酸銨．西方世界的化肥工業(yè)在硫酸消費(fèi)構(gòu)成中約占65％．中國(guó)化肥工業(yè)在硫酸消費(fèi)上所占比例也一直保持在50％～60％．在石油工業(yè)中，硫酸用于汽油、潤(rùn)滑油等產(chǎn)品的精煉，并用于烯烴的烷基化反響，以生產(chǎn)高辛烷值汽油．鋼鐵工業(yè)需用硫酸進(jìn)行酸洗，以除去鋼鐵外表的氧化鐵皮．這一工序是軋板、冷拔鋼管以及鍍鋅等加工所必需的預(yù)處理．在有色冶金工業(yè)中，濕法冶煉過(guò)程用硫酸浸取銅礦、鈾礦和鋇礦；電解法精煉銅、鋅、鎳、鎘等，需用硫酸配制電解液．用螢石和硫酸可制取氫氟酸〔見(jiàn)螢石化學(xué)加工〕，它是現(xiàn)代氟工業(yè)的根底，與核工業(yè)及航天工業(yè)密切關(guān)聯(lián)。在硝化棉、梯恩梯、硝化甘油、苦味酸等炸藥的制造中，硫酸是硝化工序不可缺少的脫水劑。在化學(xué)纖維工業(yè)中，硫酸用于配制粘膠纖維的抽絲凝固浴；維綸生產(chǎn)需用硫酸進(jìn)行縮醛化；錦綸的制造過(guò)程中，硫酸可溶解環(huán)己酮肟而進(jìn)行貝克曼轉(zhuǎn)位．在塑料工業(yè)方面，環(huán)氧樹(shù)脂和聚四氟乙烯等的生產(chǎn)也需用數(shù)量可觀的硫酸。在染料工業(yè)中，硫酸用于制造染料中間體．硫酸與鈦鐵礦反響可制得重要的白色顏料二氧化鈦。1.2硫酸的工業(yè)開(kāi)展1.2.1硫酸的工業(yè)現(xiàn)狀[2]一、生產(chǎn)及消費(fèi)現(xiàn)狀：硫酸作為重要的根本原料，廣泛用于化工、輕工、紡織、冶金、石油化工和醫(yī)藥等行業(yè)，其在化肥方面的消費(fèi)量約占總消費(fèi)量的70％。因此，化肥工業(yè)的開(kāi)展直接影響硫酸行業(yè)的開(kāi)展。

近年來(lái)我國(guó)硫酸工業(yè)開(kāi)展速度較快，硫酸年產(chǎn)量由1995年的1684.58萬(wàn)t(折100％)開(kāi)展到了2001年的2651.34萬(wàn)t(折100％)，1995-2002年間硫酸產(chǎn)量年平均增長(zhǎng)率到達(dá)了8.11%。表1-1近幾年我國(guó)硫酸生產(chǎn)情況萬(wàn)t年份產(chǎn)量(折100％)年份產(chǎn)量(折100％)19951684.5820012651.3419961756.6720023051.2019971797.2820033371.2019981911.3520043994.6019992029.0920054625.0020002365.0420065044.00目前我國(guó)共有硫酸生產(chǎn)企業(yè)600多家，其中小型硫酸廠占80％左右，產(chǎn)量占總產(chǎn)量的55％左右，其生產(chǎn)工藝、設(shè)備和環(huán)保等技術(shù)水平相比照擬落后，原材料消耗高，設(shè)備效率低，環(huán)境污染較嚴(yán)重，經(jīng)濟(jì)效益較差，與大型企業(yè)相比仍有相當(dāng)大的差距，嚴(yán)重影響了這些企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。硫酸生產(chǎn)路線(xiàn)有硫磺制酸、煙氣制酸、硫鐵礦制酸和石膏制酸等。我國(guó)硫酸生產(chǎn)多年來(lái)一直是以硫鐵礦為主要原料，而國(guó)外根本上是以硫磺為生產(chǎn)原料。硫磺制酸較硫鐵礦制酸，在環(huán)境保護(hù)、生產(chǎn)本錢(qián)以及生產(chǎn)操作等諸多方面存在一定的優(yōu)勢(shì)。近年來(lái)，我國(guó)硫磺制酸開(kāi)展也比擬快。1995年硫鐵礦制酸所占比例約為80％，1998年下降到約60％，到2001年，比例下降到40％左右。同時(shí)，硫磺制酸所占比例由1995年的1.5%左右增加到2001年的30％左右。硫磺制酸工業(yè)開(kāi)展速度較快主要是受進(jìn)口硫磺價(jià)格低、國(guó)內(nèi)硫鐵礦資源緊張等因素的影響。表1-22006年全國(guó)硫酸產(chǎn)量萬(wàn)t制酸品種2006年產(chǎn)量占總產(chǎn)量比例%全國(guó)產(chǎn)量5044.00100硫磺制酸2233.0044.3冶煉煙氣制酸1163.0023.1硫鐵礦制酸1593.0031.6其他550.001.0我國(guó)硫酸主要生產(chǎn)企業(yè)有：魯北企業(yè)集團(tuán)總公司、銅陵有色金屬集團(tuán)公司、江西銅業(yè)公司、四川省什邡鎣峰實(shí)業(yè)總公司、四川宏達(dá)集團(tuán)、聊城市魯西化肥廠等數(shù)十個(gè)公司。我國(guó)硫酸的主要消費(fèi)構(gòu)成：表1-32001年我國(guó)硫酸主要消費(fèi)構(gòu)成%消費(fèi)領(lǐng)域消費(fèi)比例化肥70化工和輕工8紡織3冶金、石油等19合計(jì)100我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，隨著農(nóng)業(yè)和化學(xué)工業(yè)的開(kāi)展，化肥產(chǎn)量增長(zhǎng)很快，硫酸產(chǎn)品消費(fèi)量也將隨之增加。從1995~2002年我國(guó)硫酸及發(fā)煙硫酸進(jìn)出口情況分析，靠國(guó)內(nèi)自身所生產(chǎn)的硫酸產(chǎn)量還滿(mǎn)足不了國(guó)內(nèi)對(duì)硫酸產(chǎn)品的需求，需要有一局部進(jìn)口作為補(bǔ)充，其補(bǔ)充的數(shù)量在逐年增長(zhǎng)。1995-2001年，硫酸及發(fā)煙硫酸凈進(jìn)口量由4.61萬(wàn)t增加到了95.71萬(wàn)t，凈進(jìn)口量逐年遞增，其平均年增長(zhǎng)率遠(yuǎn)高于產(chǎn)量平均年增長(zhǎng)率。因此，在我國(guó)，未來(lái)幾年對(duì)硫酸產(chǎn)品的需求缺口將逐年遞增。表1-4近年我國(guó)硫酸及發(fā)煙硫酸進(jìn)出口情況萬(wàn)t年份進(jìn)口量出口量?jī)暨M(jìn)口量19955.340.734.6119967.550.656.9199712.890.5312.36199829.720.5229.2199926.250.5625.69200036.750.5836.17200196.230.5295.712002〔1-9月〕138.340.91137.43在我國(guó)硫酸工業(yè)的開(kāi)展中，應(yīng)盡快調(diào)整硫酸企業(yè)的規(guī)模結(jié)構(gòu)。近幾年來(lái)，在進(jìn)口硫磺價(jià)格較低的帶動(dòng)下，我國(guó)硫磺制酸工業(yè)開(kāi)展較快，現(xiàn)在硫磺制酸的比例已到達(dá)了30％左右，改變了以硫鐵礦制酸的中小型企業(yè)為主體的狀況。我國(guó)應(yīng)盡一步開(kāi)展硫磺制酸，在沿海地區(qū)有選擇地建設(shè)硫璜制酸裝置，充分利用低價(jià)位的進(jìn)口硫磺原料，使我國(guó)硫磺制酸生產(chǎn)能力占到硫酸工業(yè)的45％左右為宜。同時(shí)保持硫鐵礦制酸的生產(chǎn)比例，防止國(guó)際硫磺市場(chǎng)對(duì)我國(guó)硫酸行業(yè)的沖擊。改中小企業(yè)為大型企業(yè)，發(fā)揮規(guī)模經(jīng)濟(jì)的優(yōu)勢(shì)。為滿(mǎn)足我國(guó)對(duì)硫酸逐年遞增的需求量，有方案地新建一些硫酸生產(chǎn)裝置，并充分考慮到選地、與磷肥基地相配套等因素，生產(chǎn)規(guī)模上應(yīng)在15萬(wàn)t/a以上為宜。二、開(kāi)展建議1．穩(wěn)定硫鐵礦制酸隨著冶煉煙氣制酸以及硫磺制酸的開(kāi)展，我國(guó)硫鐵礦制酸的產(chǎn)量在總產(chǎn)量中將下降到50%左右，到2005年，其年產(chǎn)量根本穩(wěn)定在1300萬(wàn)～1400萬(wàn)噸。對(duì)現(xiàn)有大、中型硫鐵礦制酸能力暫不能盲目改為硫磺制酸，主要是采取積極措施解決對(duì)水質(zhì)的污染問(wèn)題，降低硫鐵礦制酸本錢(qián)，增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力；同時(shí)積極推廣沸騰爐焙燒硫磺技術(shù)，在世界硫磺價(jià)格適合時(shí)，局部礦制酸裝置以硫磺為原料生產(chǎn)硫酸，既減少了改造投資，充分利用了世界硫資源，又能為硫磺價(jià)格的大幅度波動(dòng)留有退路。2．積極穩(wěn)妥地開(kāi)展硫磺制酸我國(guó)硫磺資源較少，硫磺年產(chǎn)量多年來(lái)維持在30萬(wàn)噸左右，根據(jù)有關(guān)部門(mén)預(yù)測(cè)，我國(guó)在今后的10～15年內(nèi)，為滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)對(duì)油品的需求，進(jìn)口原油量將到達(dá)1億噸，而且大局部為中東高硫原油，在加工過(guò)程中必然會(huì)產(chǎn)生大量硫化氫氣體；同時(shí)內(nèi)地?zé)拸S對(duì)原油的深度加工，也會(huì)副產(chǎn)大量酸性氣體，因此，在可預(yù)見(jiàn)的將來(lái)，我國(guó)回收硫磺的總產(chǎn)量會(huì)有較大幅度的增長(zhǎng)。未來(lái)的5至10年間，我國(guó)的回收硫磺預(yù)計(jì)可到達(dá)100～150萬(wàn)噸，扣除工業(yè)用硫磺30～40萬(wàn)噸，還有100萬(wàn)噸以上的硫磺可用于硫酸生產(chǎn)。預(yù)計(jì)2021年我國(guó)進(jìn)口硫磺總量將到達(dá)800萬(wàn)噸，屆時(shí)硫磺制酸產(chǎn)量將占我國(guó)硫酸總產(chǎn)量的30%。我國(guó)對(duì)硫磺需求的快速增長(zhǎng)將引起世界市場(chǎng)硫磺供求和價(jià)格的波動(dòng)，假設(shè)不及時(shí)加以適當(dāng)?shù)目刂?，?dāng)我國(guó)硫磺進(jìn)口量占到世界硫磺貿(mào)易量的20%時(shí)，世界市場(chǎng)硫磺價(jià)格將出現(xiàn)不斷上漲的趨勢(shì)，我國(guó)硫磺制酸將面臨極大的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)會(huì)導(dǎo)致硫鐵礦企業(yè)萎縮，使我國(guó)硫酸工業(yè)以及需要硫酸的工業(yè)受到極大的損失。所以應(yīng)引起高度重視和適度控制。3．謹(jǐn)慎適度地開(kāi)展磷石膏制酸隨著我國(guó)高濃度磷復(fù)肥的開(kāi)展，排出磷石膏量增加，磷石膏作為一種資源也得到了一定開(kāi)展。磷石膏制硫酸技術(shù)首先在山東魯北化工總廠試驗(yàn)成功，且在年產(chǎn)4萬(wàn)噸的根底上，不斷改良工藝。在此根底上，國(guó)家又安排了擴(kuò)大試點(diǎn)工程，魯西、青島、遵化、銀山已到達(dá)和超過(guò)設(shè)計(jì)能力，魯北新建成15萬(wàn)噸/年磷銨、20萬(wàn)噸/年磷石膏制酸聯(lián)產(chǎn)30萬(wàn)噸水泥裝置已投產(chǎn)，且在技術(shù)上又有所突破，同時(shí)還解決了磷石膏堆存占地問(wèn)題。大型裝置建設(shè)成功是利用磷石膏的重要途徑，但由于該技術(shù)投資大、能耗高，在解決固體廢渣的同時(shí)，又很容易造成“廢氣〞和“廢液〞更為嚴(yán)重的二次污染，因此，今后我國(guó)對(duì)磷石膏制酸技術(shù)的開(kāi)展，將持非常謹(jǐn)慎的態(tài)度。4．繼續(xù)加強(qiáng)冶煉煙氣制酸的回收和利用2005年預(yù)計(jì)我國(guó)主要十大有色金屬冶煉廠將使制酸能力到達(dá)420萬(wàn)噸以上，黃金礦冶煉制酸也將逐年增加。冶煉煙氣制酸產(chǎn)量繼續(xù)占全國(guó)硫酸產(chǎn)量18%～20%。我國(guó)磷復(fù)肥工業(yè)的開(kāi)展將充分利用冶煉煙氣制酸資源，繼續(xù)貫徹“酸肥結(jié)合〞的開(kāi)展方針，促進(jìn)高濃度磷復(fù)肥和冶煉煙氣制酸工業(yè)的協(xié)調(diào)開(kāi)展。5．硫酸工業(yè)的技術(shù)開(kāi)展趨勢(shì)硫酸工業(yè)的技術(shù)開(kāi)展趣勢(shì)，主要有以下幾個(gè)方面：1)提高SO2氣體的濃度，強(qiáng)化設(shè)備，降低投資；2)降低系統(tǒng)阻力；3)采用耐腐蝕材料，保證設(shè)備可靠運(yùn)轉(zhuǎn)；4)提高余熱利用效率；5)消除污染；6)生產(chǎn)設(shè)備大型化和集中化；7)采用電子計(jì)算機(jī)控制技術(shù)；8)改良冶煉煙氣制酸技術(shù)；9)加速新技術(shù)的開(kāi)發(fā)與研究。1.2.2硫酸工業(yè)的未來(lái)[2]硫酸產(chǎn)業(yè)開(kāi)展方向：1．集約化程度進(jìn)一步提高根據(jù)國(guó)家發(fā)改委2005年第40號(hào)令發(fā)布的?產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄?，新建硫磺制酸裝置規(guī)模不得低于200kt/a，硫鐵礦制酸裝置規(guī)模不得低于100kt/a；加之市場(chǎng)調(diào)節(jié)作用，對(duì)現(xiàn)有污染嚴(yán)重、技術(shù)落后硫酸裝置的淘汰，我國(guó)硫酸工業(yè)將繼續(xù)沿著大型化、高度集約化的方向開(kāi)展。2．硫磺進(jìn)口依存度將逐步降低，硫酸原料結(jié)構(gòu)更趨于合理近年來(lái)，云南、貴州、湖北、四川等磷資源豐富地區(qū)與磷復(fù)肥工程配套的大型硫酸裝置，以及沿海地區(qū)以獲取能源為目的大型硫酸裝置均采用硫磺為原料。目前，我國(guó)硫磺制酸原料90％以上依賴(lài)進(jìn)口。原料過(guò)度依賴(lài)進(jìn)口對(duì)行業(yè)健康、穩(wěn)定開(kāi)展具有很大的風(fēng)險(xiǎn)性。國(guó)際市場(chǎng)硫磺價(jià)格變化較大，我國(guó)硫酸工業(yè)受制于此，過(guò)度依賴(lài)進(jìn)口硫磺為原料對(duì)我國(guó)硫酸行業(yè)的危害再現(xiàn)端倪。隨著我國(guó)石化行業(yè)回收硫的增長(zhǎng)，我國(guó)硫磺制酸原料對(duì)進(jìn)口的依存度將逐步大為降低，這對(duì)我國(guó)硫酸行業(yè)的健康、可持續(xù)開(kāi)展具有重要作用。冶煉煙氣是“非自愿性〞硫資源，在目前條件下是硫酸生產(chǎn)原料中沒(méi)有選擇余地的必用原料，它將隨著我國(guó)銅、鋅、鉛、鎳有色金屬冶煉的繼續(xù)快速開(kāi)展而保持穩(wěn)定的增長(zhǎng)速度，并可在一定程度上有效地平抑硫酸市場(chǎng)的價(jià)格。硫鐵礦制酸雖然因原料的種種缺乏致使份額持續(xù)下降，但畢竟是我國(guó)主要的硫資源，隨著技術(shù)裝備水平的提高，環(huán)保性能的改善，在經(jīng)濟(jì)運(yùn)程范圍內(nèi)產(chǎn)量還是會(huì)緩慢提升。更值得一提的是硫鐵礦渣的綜合利用目前已成為企業(yè)的盈利點(diǎn)，這在一定程度上將促進(jìn)大型裝置的建設(shè)。今后我國(guó)硫磺制酸的比例將進(jìn)一步加大，同時(shí)，以硫磺、硫鐵礦、冶煉煙氣制酸為主要原料的格局短期內(nèi)根本不會(huì)改變。3．實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)隨著國(guó)家一系列相關(guān)法規(guī)的出臺(tái)，硫酸生產(chǎn)企業(yè)將依法全面推行清潔生產(chǎn)戰(zhàn)略。通過(guò)開(kāi)發(fā)和利用各種先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)、對(duì)廢物進(jìn)行資源化處理和綜合利用，廢氣、廢水、廢渣將逐步實(shí)現(xiàn)源頭減量、再利用和再循環(huán)，硫酸企業(yè)將以全新的環(huán)保形象展示于社會(huì)。4．產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)化為了能在劇烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中生存，大批企業(yè)開(kāi)始注重上下游產(chǎn)品的一體化、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)化，實(shí)施循環(huán)經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略。今后更多的企業(yè)將通過(guò)技術(shù)開(kāi)發(fā)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整或組織結(jié)構(gòu)的優(yōu)化重組，打造更具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品鏈。硫酸在企業(yè)內(nèi)部或作為下游磷肥或其它含硫產(chǎn)品的原料，或作為有色金屬的環(huán)保副產(chǎn)物，或作為熱電產(chǎn)品的副產(chǎn)物而生產(chǎn)。在這些產(chǎn)品鏈中，附加值更高的終端產(chǎn)品將成為企業(yè)的主打產(chǎn)品，而硫酸卻將逐漸退居為產(chǎn)品鏈中的一個(gè)根本環(huán)節(jié)。當(dāng)然，硫酸依然重要，甚至更加重要，因?yàn)榱蛩嵫b置的正常運(yùn)行直接關(guān)系到整條產(chǎn)品鏈的正常運(yùn)作，關(guān)系到整個(gè)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益。為此，硫酸工業(yè)在開(kāi)發(fā)技術(shù)和裝置設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)全面考慮各企業(yè)的整體運(yùn)作要求，注重適應(yīng)上下游產(chǎn)品不同的生產(chǎn)需要，并在熱、電、汽、水、廢物處理等公用工程方面與整個(gè)企業(yè)形成一體化。5．工藝改革的重點(diǎn)今后硫酸生產(chǎn)工藝改革的重點(diǎn)應(yīng)放在提高裝置的環(huán)保性能和對(duì)低濃度、高濃度冶煉煙氣的適應(yīng)能力上。在我國(guó)，除了提高催化劑性能以從源頭上減少二氧化硫的排放外，還可根據(jù)裝置的尾氣排放要求在兩轉(zhuǎn)兩吸〔或一轉(zhuǎn)一吸〕工藝后增設(shè)尾氣吸收裝置，以提高裝置的運(yùn)行可靠性。為此，我國(guó)應(yīng)積極開(kāi)展除氨法、氨酸法以外的其它先進(jìn)的超低二氧化硫尾氣吸收技術(shù)的研究和應(yīng)用，以從工藝上保證氣相污染物的達(dá)標(biāo)排放。另外，對(duì)于硫鐵礦制酸和冶煉煙氣制酸，除加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)有環(huán)保設(shè)施的監(jiān)控管理外，還應(yīng)開(kāi)發(fā)更加有效的廢酸、污水處理和有價(jià)金屬回收的工藝和設(shè)備。隨著先進(jìn)的有色金屬熔煉技術(shù)的采用，煙氣二氧化硫濃度越來(lái)越高，甚至高達(dá)50％～70％。直接采用這類(lèi)煙氣生產(chǎn)硫酸，對(duì)于減少裝置的投資和運(yùn)行費(fèi)用及提高裝置的廢熱利用水平相當(dāng)有利。今后應(yīng)將這方面的研究作為硫酸工藝開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)。目前，我國(guó)還存在大量的低濃度冶煉煙氣未加處理或采用拋棄法處理，這不但污染了環(huán)境，而且造成硫資源的浪費(fèi)。在大力倡導(dǎo)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的今天，對(duì)這些低濃度二氧化硫煙氣進(jìn)行資源化處理已成為必然趨勢(shì)。為此，應(yīng)當(dāng)著重開(kāi)展非穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)化專(zhuān)用催化劑的研制，降低催化劑損耗，提高轉(zhuǎn)化率，從而加快非穩(wěn)態(tài)工藝的推廣應(yīng)用。還可先采取吸收、吸附等方法對(duì)二氧化硫進(jìn)行富集，得到高濃度二氧化硫氣體或純二氧化硫氣體后加以利用，處理后的廢氣達(dá)標(biāo)排放。為此，積極開(kāi)發(fā)各種低濃度煙氣處理工藝，特別是可再生處理工藝〔例如活性焦、可再生化學(xué)或物理溶劑吸收法等〕很有必要。全方位提升裝置的技術(shù)裝備水平首先，必須提高裝置的設(shè)計(jì)水平。為此，積極開(kāi)發(fā)或引進(jìn)各種設(shè)計(jì)模擬軟件，是提高我國(guó)硫酸工業(yè)設(shè)計(jì)水平的關(guān)鍵。其次，加強(qiáng)對(duì)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的消化吸收，并力求在此根底上自主創(chuàng)新，開(kāi)發(fā)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的各種單體設(shè)備、催化劑、儀表及控制系統(tǒng)，以及各種耐腐蝕、防滲透、抗老化和機(jī)械強(qiáng)度高的非金屬材料和耐腐蝕性能優(yōu)越的不銹鋼及特殊合金，使我國(guó)硫酸裝置的整體技術(shù)裝備水平進(jìn)一步提高，這也是提高裝置長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行和可靠性的重要前提。6．開(kāi)發(fā)新型高效催化劑并開(kāi)展催化反響器模擬研究進(jìn)一步提高催化劑的實(shí)際轉(zhuǎn)化性能、降低損耗率、延長(zhǎng)使用壽命，這些都是今后努力和改良的方向。同時(shí)，還應(yīng)進(jìn)一步開(kāi)發(fā)低溫高活性釩催化劑，降低二氧化硫轉(zhuǎn)化的起燃溫度，以拓寬裝置的原料氣濃度適應(yīng)范圍，提高二氧化硫的最終轉(zhuǎn)化率。面對(duì)高濃度二氧化硫的挑戰(zhàn)，那么應(yīng)積極開(kāi)發(fā)耐高溫的二氧化硫催化劑，以簡(jiǎn)化工藝，加強(qiáng)熱能回收。在催化劑研究方面，應(yīng)將反響動(dòng)力學(xué)的研究與產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)相結(jié)合，以對(duì)催化劑產(chǎn)品性能進(jìn)行全面、客觀的評(píng)價(jià)，為研究工作提供正確的導(dǎo)向。另外，應(yīng)積極開(kāi)展催化反響器模擬技術(shù)的研究，建立催化劑的結(jié)構(gòu)和性能與反響器設(shè)計(jì)之間的關(guān)聯(lián)，用以?xún)?yōu)化催化劑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提供性能保證值，并對(duì)實(shí)際工業(yè)裝置的性能進(jìn)行模擬與預(yù)測(cè)及評(píng)價(jià)。7．開(kāi)發(fā)低溫?zé)崮芑厥占夹g(shù)近年來(lái)，硫酸廠作為能源工廠的理念已得到越來(lái)越多的人的公識(shí)。因此，對(duì)硫酸廠的所有廢熱綜合考慮，采用先進(jìn)的技術(shù)最大限度地加以回收，優(yōu)化生產(chǎn)工藝與能量回收系統(tǒng)的配置，因地制宜實(shí)行熱電并舉，對(duì)熱能進(jìn)行合理的分級(jí)利用，是硫酸裝置設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要的系統(tǒng)工程。目前應(yīng)以適度引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和自主開(kāi)發(fā)低溫回收技術(shù)相結(jié)合以提高熱能的利用率。第二章生產(chǎn)方案確實(shí)定2.1硫酸的生產(chǎn)原理2.1.1硫酸生產(chǎn)方法及其原理一、煅燒綠礬法硫酸生產(chǎn)始于8世紀(jì)。生產(chǎn)硫酸最古老的方法是以綠礬為原料，放在蒸餾釜中煅燒而制得硫酸。其原理如下：在18世界40年代以前，這種方法為不少地方所采用。古代稱(chēng)硫酸為“綠礬油〞就是由這種方法而得名。二、硝化法1740年，英國(guó)澳德在倫敦附近建立了世界上第一個(gè)硫酸廠。其生產(chǎn)過(guò)程是將硫磺和硝石的混合物置于鐵容器中加熱，將生成的氣體導(dǎo)入一個(gè)玻璃容器內(nèi)，用水吸收，制得硫酸。但用這種方法容器易碎，無(wú)法大規(guī)模生產(chǎn)。1746年，英國(guó)的巴羅克對(duì)此法進(jìn)行改造，開(kāi)始采用鉛室法制硫酸。鉛室法制硫酸的生產(chǎn)原理是在氣相中借助氮的氧化物使二氧化硫氧化制成硫酸。這種方法所需設(shè)備龐大，耗鉛多、投資高，制得硫酸的濃度僅為65%，于是便產(chǎn)生了塔式法。1881年，奧地利的澳普爾建立了世界上第一套塔式裝置。其生產(chǎn)原理同樣是使氮的氧化物起氧的傳遞作用，使SO2氧化成SO3，再用水吸收，制得硫酸。與鉛室法不同的是，該反響是在液相中進(jìn)行，所得硫酸濃度可達(dá)76%左右，生產(chǎn)本錢(qián)較低。鉛室法和塔式法合稱(chēng)為硝化法或亞硝基法，其反響過(guò)程較為復(fù)雜，主要反響的化學(xué)方程式如下：三、接觸法1831年，英國(guó)的菲利普斯首先應(yīng)用接觸法制造硫酸，利用鉑絲為催化劑較好地解決了SO2氧化成SO3這個(gè)制造硫酸的關(guān)鍵問(wèn)題。20世紀(jì)初期，1903年俄國(guó)田帖列夫化學(xué)工廠。建成了世界上第一套采用鉑石棉觸媒來(lái)氧化二氧化硫制造濃硫酸的裝置。20世紀(jì)20年代后，釩觸媒制造技術(shù)和催化效能不斷提高終于完全取代了鉑和其他催化劑，這一變革大大推動(dòng)了接觸法硫酸工業(yè)的開(kāi)展。迄今為止，接觸法仍是硫酸工業(yè)最主要的生產(chǎn)方法。其反響式如下：接觸法制硫酸主要工藝流程[3]接觸法生產(chǎn)硫酸分為一次轉(zhuǎn)化和兩次轉(zhuǎn)化。一、一次轉(zhuǎn)化的三種常用流程〔按換熱方式分〕1.中間間接換熱式流程2.爐氣冷激式流程3.空氣冷激式流程二、兩次轉(zhuǎn)化的常用流程〔按觸媒段分〕1.二、一段式三段轉(zhuǎn)化流程2.三、一段式四段轉(zhuǎn)化流程3.二、二段式四段轉(zhuǎn)化流程4.三、二段式五段轉(zhuǎn)化流程2.1.3設(shè)計(jì)流程確實(shí)定為了充分利用熱能以及獲得較高轉(zhuǎn)化率選擇兩轉(zhuǎn)兩吸2+2型流程，爐氣在進(jìn)入接觸塔之前，先由二段和三段轉(zhuǎn)化氣預(yù)熱到設(shè)計(jì)溫度，進(jìn)入接觸塔經(jīng)一段和二段反響后進(jìn)入一級(jí)吸收塔，出吸收塔的尾氣由四段和一段轉(zhuǎn)化氣預(yù)熱至設(shè)計(jì)溫度，再進(jìn)入接觸塔三段和四段反響后，進(jìn)入二級(jí)吸收塔。最終轉(zhuǎn)化率為99.5%，吸收率為99.95%。其流程簡(jiǎn)圖如下：1——第一換熱器；2——第二換熱器；3——第三換熱器；4——第四換熱器；5——接觸塔圖2-1接觸法制硫酸接觸工段流程簡(jiǎn)圖第三章工藝計(jì)算3.1物料衡算3.1.1設(shè)計(jì)依據(jù)年產(chǎn)量：8萬(wàn)噸硫酸〔按純硫酸算〕；年生產(chǎn)日：330天；爐氣溫度：50℃；SO3吸收率：99.95%；爐氣組成及含量：SO27%O211%N282%轉(zhuǎn)化器設(shè)計(jì)初步數(shù)據(jù)：[4]表3-1設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化率及各段轉(zhuǎn)化進(jìn)口溫度入口出口溫度〔℃〕轉(zhuǎn)化率〔%〕溫度〔℃〕轉(zhuǎn)化率〔%〕一段4350-70二段45070-90三段440累積：900-累積：98.282四段435累積：98.282-累積：99.595轉(zhuǎn)化器系統(tǒng)壓力：為了減小設(shè)備尺寸設(shè)計(jì)工作壓力為0.3Mpa3.1.2物料衡算1．爐氣量：爐氣量可由下式計(jì)算[3]：V標(biāo)=×22.4×××式中G─硫酸產(chǎn)量，Kg/小時(shí)；XT─最終轉(zhuǎn)化率，%；η吸─吸收率，%；C進(jìn)─轉(zhuǎn)化器進(jìn)口二氧化硫濃度，%；V標(biāo)─標(biāo)準(zhǔn)狀況下的通氣量，Nm3/h。所以爐氣進(jìn)量標(biāo)準(zhǔn)體積：V標(biāo)=Nm3/h實(shí)際體積可由下式校核：那么=13252.27m3表3-2爐氣量及其組成以1小時(shí)為基準(zhǔn)組成%Nm3kmolkgSO272321.57103.646632.96O2113648.17162.865211.52N28227195.481214.0833994.24小計(jì)10033165.221480.5845838.72圖3-1轉(zhuǎn)化氣流向2．轉(zhuǎn)化器一段出口〔二段入口〕氣量G1SO2：103.64〔1-0.7〕=31.092kmol=1989.888kgSO3：103.64-31.092=72.548kmol=5803.84kgO2：kmol=4050.752kgN2：1214.08kmol=33994.24kg小計(jì)：1444.306kmol，45838.72kg3．轉(zhuǎn)化器二段出口氣量G2SO2：103.64〔1-0.9〕=10.364kmol=663.296kgSO3：103.64-10.364=93.276kmol=7462.08O2：kmol=3719.104N2：1214.08kmol=33994.24kg小計(jì)：1433.942kmol，45838.72kg4．一吸出口〔三段入口〕氣量G'2SO2：10.364kmol=663.296kgSO3：93.276(1-99.95%)=0.047kmol=3.731kgO2：116.222kmol=3719.104kgN2：1214.08kmol=33994.24kg小計(jì)：1340.711kmol，38380.371kg5．轉(zhuǎn)化器三段出口〔四段入口〕氣量G3SO2：10.364(1-82%)=1.865kmol=119.36kgSO3：0.047+10.364-1.865=8.546kmol=683.635kgO2：kmol=3583.136kgN2：1214.08kmol=33994.24小計(jì)：1336.464kmol，38380.371kg6．轉(zhuǎn)化器四段出口氣量G4SO2：10.364(1-95%)=0.518kmol=33.152kgSO3：0.047+10.364-0.518=9.893kmol=791.411kgO2：kmol=3561.568kgN2：1214.08kmol=33994.24kg小計(jì)：1335.79kmol，38380.371kg表3-3各段進(jìn)出口氣量及組成以一小時(shí)為基準(zhǔn)組分G0G1G2G'2G3G4kg%kg%kg%kmol%kmol%kmol%SO26632.9614.471989.8884.34663.2961.45663.2961.73119.360.3133.1520.09SO35803.8412.667462.0816.283.7310.01683.6351.78791.4112.06O25211.5211.374050.7528.843719.1048.113719.1049.693583.1369.343561.5689.28N233994.2474.1633994.2474.1633994.2474.1633994.2488.5733994.2488.5733994.2488.57小計(jì)45838.7210045838.7210045838.7210038380.37110038380.37110038380.3711003.2能量衡算3.2.1轉(zhuǎn)化器各段出口溫度的計(jì)算1．各段出口溫度計(jì)算方法[3]：轉(zhuǎn)化反響過(guò)程中放出的熱量使氣體溫度升高，它與氣體中SO2的含量有關(guān)，每段轉(zhuǎn)化后氣體升高情況可用下式計(jì)算：式中：t——出觸媒層氣體溫度，℃t0——進(jìn)觸媒層氣體溫度，℃xT——出觸媒層氣體轉(zhuǎn)化率，%x0——進(jìn)觸媒層氣體轉(zhuǎn)化率，%——絕熱系數(shù)〔絕熱反響過(guò)程下，由開(kāi)始的氣體組成而決定的系數(shù)。相當(dāng)于轉(zhuǎn)換率從0增加到100%時(shí)的氣體溫度升高的度數(shù)?！潮?-4二氧化硫濃度與λ值的關(guān)系[3]SO2濃度%λSO2濃度%λSO2濃度%λ234559881171456789173200226252101112132783033285062．視兩段進(jìn)料計(jì)算：第一段：一段觸媒層入口SO2含量7%查的λ=200第二段：一級(jí)吸收塔出口SO2含量0.77%據(jù)資料[4]外推可得λ=24.39(1)一段觸媒層出口溫度計(jì)算：入口溫度：t0=435℃入口轉(zhuǎn)化率：x0=0出口轉(zhuǎn)化率：xT=70%出口溫度：t=435+200×(70%-0)=575℃(2)二段觸媒層出口溫度計(jì)算入口溫度：t0=450℃入口轉(zhuǎn)化率：x0=70%出口轉(zhuǎn)化率：xT=90%出口溫度：t=450+200×(90%-70%)=490℃(3)三段觸媒層出口溫度計(jì)算入口溫度：t0=440℃入口轉(zhuǎn)化率：x0=0出口轉(zhuǎn)化率：xT=82%出口溫度：t=440+24.39×(80%-0)=460℃(4)二段觸媒層出口溫度計(jì)算入口溫度：t0=435℃入口轉(zhuǎn)化率：x0=82%出口轉(zhuǎn)化率：xT=95%出口溫度：t=450+200×(95%-82%)=438℃表3-5各段觸媒層轉(zhuǎn)化率及進(jìn)出口溫度情況觸媒層溫度℃轉(zhuǎn)化率%入口出口入口出口一段觸媒層435575070二段觸媒層4504907090三段觸媒層440460082累積：9098.2四段觸媒層4354388295累積：98.299.5第四章設(shè)備尺寸計(jì)算及選型4.1轉(zhuǎn)化器尺寸及觸媒用量計(jì)算4.1.1觸媒用量的兩種確定方法[3](1)計(jì)算法這個(gè)方法一般作研究改良各段觸媒填裝量用的，比擬麻煩，應(yīng)用下式進(jìn)行計(jì)算。=〔4-1-1〕式中—欲到達(dá)的轉(zhuǎn)化率所需用的觸媒兩，米3；—?dú)怏w與觸媒的接觸時(shí)間，秒；—混合氣體的體積，標(biāo)準(zhǔn)米3/秒；—平安系數(shù)；—內(nèi)外表利用率。觸媒的內(nèi)外表利用率第一層可取ξ1=0.5，第二層取ξ2=0.75，第三層取ξ3=0.9〔三段轉(zhuǎn)化器〕。對(duì)四段和五段轉(zhuǎn)化器來(lái)講，內(nèi)外表利用率分別可取ξ1=0.5，ξ2=0.7，ξ3=0.9，ξ4=ξ5=0.95。接觸時(shí)間τ，是在一定氣體成分、轉(zhuǎn)化率、進(jìn)口溫度和出口溫度的條件下，用積分方程式算出來(lái)的，比擬麻煩，這里不介紹計(jì)算方法，只把從420℃開(kāi)始到最有效的絕熱反響條件下計(jì)算出來(lái)的τ值，列于表4-1，供帶入式〔4-1-1〕作計(jì)算觸媒用量用。表4-1SO2轉(zhuǎn)化過(guò)程中的接觸時(shí)間τ轉(zhuǎn)化率XT接觸時(shí)間τ，秒123說(shuō)明0.100.200.300.400.500.600.700.750.800.850.900.930.940.950.970.98—0.0460.0740.1040.1400.1800.2300.2700.3350.4500.6870.9821.1371.3501.9543.2640.0260.0540.0870.1250.1670.2200.3000.3700.4700.6100.9901.4801.7302.0503.3005.5000.0300.0650.1050.1470.1920.2500.3600.4700.6500.9701.6402.4502.8703.4305.9208.8101—?dú)怏w成分為：SO26%，O212.45%，N281.55%;2—?dú)怏w成分為：SO27%，O211%，N282.42%;3—?dú)怏w成分為：SO28%，O29.58%，N282.42%;平安系數(shù)C，按照各段的理想的轉(zhuǎn)化條件，計(jì)算出各段觸媒的理論用量，然后根據(jù)實(shí)用經(jīng)驗(yàn)及計(jì)算偏差的糾偏因素，乘上保險(xiǎn)系數(shù)。保險(xiǎn)系數(shù)在這里習(xí)稱(chēng)觸媒需用量的平安系數(shù)。例如對(duì)第一段的平安系數(shù)取2~4〔即觸媒實(shí)際用量取為理論計(jì)算量的2~4倍〕，第二段取2，第三段取1.5，第四段去1.2。這種計(jì)算方法所取平安系數(shù)與理論計(jì)算量比擬，倍數(shù)太大，故理論計(jì)算的觸媒用量就不精確了。所以國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)和各廠的實(shí)際填裝量，一般式采用以下第二種方法來(lái)確定。(2)經(jīng)驗(yàn)定額法這方法就是根據(jù)每天生產(chǎn)一噸硫酸需要多少升觸媒的定額，由日產(chǎn)硫酸量來(lái)確定觸媒總用量的，然后再根據(jù)經(jīng)驗(yàn)對(duì)各段進(jìn)行分配。根據(jù)國(guó)內(nèi)對(duì)V1型觸媒的多年使用經(jīng)驗(yàn)，已由南京化學(xué)工業(yè)公司研究院將這種方法簡(jiǎn)單概括于“V1型釩觸媒使用說(shuō)明書(shū)〞中。V1型觸媒一般采用97%左右的最終轉(zhuǎn)化率，在四段轉(zhuǎn)化器里，觸媒定額一般是220～240升/日·噸酸〔100%硫酸〕。對(duì)于五段轉(zhuǎn)化器，一、二段間采用爐氣冷激，最終轉(zhuǎn)化率97%，觸媒定額一般是230～250升/日·噸酸。觸媒的分配，過(guò)去受?chē)?guó)外影響，有很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)是采取前段分配少、后段分配多的做法。1960年以后總結(jié)了我國(guó)各廠的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，證明了應(yīng)當(dāng)減少后段而增加前段的分配量才有利生產(chǎn)。這樣做是為了充分考慮前一段觸媒所處的不利條件〔第一段觸媒受到污染、中毒、老化、過(guò)熱、生產(chǎn)波動(dòng)等不利因素的影響比以后各段嚴(yán)重得多〕，力求在第一段到達(dá)較高的轉(zhuǎn)化率，使反響盡量向前移，以保證獲得較高的最終轉(zhuǎn)化率。目前我國(guó)硫酸四段轉(zhuǎn)化〔一次和兩次〕轉(zhuǎn)化器常用的分配比例見(jiàn)表4-2所示。表4-2催化劑用量及分配[5]硫鐵礦為原料用量一層%二層%三層%四層%一次轉(zhuǎn)化210~24020252530二次轉(zhuǎn)化210~270202527.527.54.1.2觸媒用量確實(shí)定由于計(jì)算法誤差較大，使用經(jīng)驗(yàn)定額法確定觸媒用量[3]。選擇觸媒用量：V=260L/tH2SO4·d=0.26m3/tH2SO4·d總觸媒用量：VK=V=0.26=63m3一段觸媒層用量V1=VK×20%=63×20%=12.6m3一段觸媒層用量V2=VK×25%=63×25%=15.75m3一段觸媒層用量V3=VK×27.5%=63×27.5%=17.325m3一段觸媒層用量V4=VK×27.5%=63×27.5%=17.325m3表4-3各段觸媒用量觸媒層用量m3一段12.6二段15.75三段17.325四段17.325總計(jì)634.1.3轉(zhuǎn)化器〔接觸塔〕尺寸計(jì)算(1)轉(zhuǎn)化器使用條件表見(jiàn)表4-4：表4-4轉(zhuǎn)化器使用條件[1]催化劑量L/t·d氣流速度m/s壓力損失mm·H2O處理催化劑次/年轉(zhuǎn)化率%備注180～2700.3～0.5300～15001/〔1～7〕95～98.599.5～99.8〔〕內(nèi)指兩次轉(zhuǎn)化(2)選擇一段觸媒層入口流速u(mài)0=0.3m/s并設(shè)塔徑為D=13252.27m3/h=3.68m3/s那么：轉(zhuǎn)化器直徑=m假設(shè)轉(zhuǎn)化器觸媒裝填量占轉(zhuǎn)化器總?cè)莘e的40%，那么轉(zhuǎn)化器體積那么：轉(zhuǎn)化器的高度≈12.5m，取整為13m轉(zhuǎn)化器的體積=163.3m34.2中間換熱器的選型接觸法制硫酸接觸工段中間換熱器使用條件見(jiàn)表4-5：表4-5熱交換器使用條件[1]氣流速度m/s標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)總傳熱系數(shù)kcal/m2·h·℃壓力損失mmH2O傳熱面積m2/t·d壽命年備注管內(nèi)管外管內(nèi)管外10～255～208～2520～8050～2508～20(5～10)4～15〔〕內(nèi)指兩次轉(zhuǎn)化法〔注：1kcal/m2·h·℃=1.163W/m2·℃〕4.2.1換熱器Ⅰ的選型和校核圖4-1換熱器Ⅰ流程簡(jiǎn)圖熱流體G1走管程，冷流體G'2走殼程，據(jù)流程可知換熱器Ⅰ熱負(fù)荷由熱流體G1確定。(1)熱流體相關(guān)計(jì)算：熱流體G1：T1→T2575℃→450℃那么定性溫度：℃查得0.3MPa512.5℃下氣體比熱容[6]=52.251kJ/kmol·K=34.834kJ/kmol·K=32.121kJ/kmol·K按下式計(jì)算:[6]式中T——?dú)怏w溫度KCp——?dú)怏w分子熱容kJ/kmol·K那么：混合氣體平均熱容的計(jì)算：[6]那么混合氣G1的平均熱容為：35.074kJ/kmol·K以一小時(shí)計(jì)算那么換熱器Ⅰ的熱負(fù)荷：=1444.30635.074(575-435)=7092062.41kJ(2)冷流體相關(guān)計(jì)算冷流體G'2：t1→t2t1→440℃設(shè)t1=300℃那么定性溫度：℃查得0.3MPa370℃下氣體比熱容[6]=51.447kJ/kmol·K=33.494kJ/kmol·K=31.027kJ/kmol·K混合氣G'2的平均熱容為：31.402kJ/kmol·K校核t1：=Q即1340.711×31.402(440-t1)=7092062.41kJ解得：t1=271.55℃(3)估算換熱面積和管子根數(shù)換熱器為逆流換熱熱流體T570℃→450℃冷流體t440℃←272℃Δt130℃178℃故逆流對(duì)數(shù)平均溫差：℃按經(jīng)驗(yàn)值選取K=20W/m2·K初算傳熱面積S：從腐蝕性、傳