陕西科技大学毕业设计 20
HD?132.5?5.2
经校核合成塔高径比在5—8范围内。 4.3.5 换热器的工艺计算 （1）Ⅰ换热器的工艺计算
热气体进口温度：579℃ 出口温度：450 ℃ 冷气体进口温度：220℃ 出口温度：435 ℃ 热流量：6kg/s 换热器由?25mm?2.5mm的管组成
气体的平均比热：0.725KJ/kg??C
由于管内外侧气体组成和空气比较接近，?近似取空气值，所以 管内侧气体的?i为50W/m2??C,管外侧气体的?o取50W/m2??C 钢的?为45W/m??C
由《物化手册》查得气体的污垢热阻Rsi?0.5?10?3m2??C/W，且近似认为
Rsi?Rso
由
1k0?do?di?Rsidoid?ibdo?d?Rm?so1??
o?0.02550?0.02?0.5?102??30.0250.020.0025?0.02545?0.0225?0.5?10?3?150
?0.0462m?C/W∴k0?21.6W/m2??C
换热器传热面积可根据传热速率方程求得，即S?3Qk0?tm，换热器的传热量为：
Q?WhCph(T1?T2)?6?0.725?10(579?450)?561KW?tm??t2??t1ln?t2?t1S??(579?450)?(435?220)ln579?450435?2203?43.8C
?Qk0?tm?561?1021.6?13.8?593m2
所以Ⅰ换热器的传热面积为593m2 （2）Ⅱ换热器工艺计算
热气体进口温度：476℃ 出口温度：440 ℃ 冷气体进口温度：265℃ 出口温度：435 ℃
热流量：9kg/s 换热器由?25mm?2.5mm的管组成
其它条件与Ⅰ换热器近似相同，气体组成没有发生大的变化，总的传热系数参考Ⅰ
年产10万吨硫酸工厂设计 21
换热器的总传热系数
换热器传热面积可根据传热速率方程求得，即S?3Qk0?tm，换热器的传热量为：
Q?WhCph(T1?T2)?9?0.725?10(476?440)?234.9KW?tm??t2??t1ln?t2?t1?(476?440)?(435?265)ln476?440435?2653??89C
S?Qk0?tm?234.9?1021.6?89?127m2
所以Ⅱ换热器的传热面积为127m2 （3）Ⅲ换热器工艺计算
热气体进口温度：473℃ 出口温度：140 ℃ 冷气体进口温度： 60℃ 出口温度：265 ℃
热流量：9kg/s 换热器由?25mm?2.5mm的管组成
其它条件与Ⅰ换热器近似相同，气体组成没有发生大的变化，总的传热系数参考Ⅰ换热器的总传热系数
换热器传热面积可根据传热速率方程求得，即S?3Qk0?tm，换热器的传热量为：
Q?WhCph(T1?T2)?9?0.725?10(473?140)?2172.8KW?tm??t2??t1ln?t2?t1?(473?140)?(265?60)ln473?140265?603?263.9C
?S?Qk0?tm?2172.8?1021.6?263.9?382m2
所以Ⅲ换热器的传热面积为382m2 （4）Ⅳ换热器工艺计算
热气体进口温度：461℃ 出口温度：140 ℃ 冷气体进口温度： 70℃ 出口温度：220 ℃ 热流量：6kg/s 换热器由?25mm?2.5mm的管组成
其它条件与Ⅰ换热器近似相同，气体组成没有发生大的变化，总的传热系数参考Ⅰ换热器的总传热系数
换热器传热面积可根据传热速率方程求得，即S?3Qk0?tm，换热器的传热量为：
Q?WhCph(T1?T2)?6?0.725?10(461?140)?1396.35KW陕西科技大学毕业设计 22
?tm??t2??t1ln?t2?t1Q?(461?140)?(220?70)ln461?140220?703??225C
S?k0?tm?1396.35?1021.6?225?288m2
所以Ⅳ换热器的传热面积为288m2 换热器的选型：选用固定管板式换热器
表4-11 换热器选型
换热器 名称 Ⅰ换热器 Ⅱ换热器 Ⅲ换热器 Ⅳ换热器
公称直mm 1300 900 1200 900
公称直MPa 1.6 1.6 1.6 1.6
N 1 1 1 1
根数n 1301 605 1115 605
管数 39 27 37 27
面积 Φ25×2.5 0.4085 0.1900 0.3501 0.1900
计算换换热管 长度 602.6m2 6000m 137.8m2 3000m 385.1m2 4500m 280.2m2 6000m
管程数 管子 中心排 管程流通 热面积
径（DN） 径（PN）
4.4吸收工序的工艺计算
4.4.1吸收工序物料衡算： （1）Ⅰ吸塔物料衡算：
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计算依据：来自转化塔三段的气体组成为：
?3(SO3)?7.22% ?3(2N ?3?)83.85 %2(SO2 ?)0.03%?3(O2)?8.51% ?3(CO ?)0.39%转化塔三段出口气体流量：
V'?46316.39m/h333347.20 m/ V('S3O?)吸收塔总的吸收率：?吸?99.95%
各吸收塔的吸收率分别为：?1吸?84.80% ?2吸?57%
3去转化器四段进口气体流量： V'?'42970.86 m/h设其它气体的量在吸收过程中不变，在吸收塔中吸收的SO3的量（体积流量）为
V''(SO3)，
未被吸收的SO3的量（体积流量）为V''1(SO)，每小时产生的H2SO4（100%）
3的量为n1，气体的总体积变为V'1 计算基准：1h的进气量
吸收的SO3量为：
V''(SO3)?V'(SO3)??1吸?3347.2?84.80%?2838.66m/h3
3V''1(SO3)?V'(SO3)?(1??1吸)?3347.2?(1?84.80%)?508.54m/h
则每小时产生的硫酸量为：
n1?V''(SO3)22.4?2838.6622.4?126.73kmol/h
则气体的总体积V'1为：
V'1?V'?V''(SO3)?46316.39?2838.66?43477.73
去转化塔四段进口气体组成如下：
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表4-12 转化塔四段进口气体组成
体积含量 体积百分
比
（2）Ⅱ吸塔物料衡算:
SO3 508.54 1.16%SO2
N2 38833.5 89.32%O2 3941.23 9.07%CO2 182.360.42.1 0.03%
计算依据：
转化器四段出口气体流量：V'1?43477.73m3/h， ?2吸?57% 各种气体的组成见上表。
设其它气体的量在吸收过程中不变，在吸收塔中吸收的SO3的量（体积流量）为
V'''(SO3)，未被吸收的SO3的量（体积流量）为V''2(SO3)，每小时产生的H2SO4（100%）
的量为n2，气体的总体积变为V'2 计算基准：1h的进气量
吸收的SO3量为：
V'''(SO3)?505.4??2吸?505.4?57%?228m3
3未被吸收的SO3量为：
V''2(SO3)?505.4?(1??2吸)?505.4?(1?57%)?217.4m
产生的硫酸量为：