武汉工程大学本科毕业设计
第2章 生产工艺
2.1 两次吸收法生产硫酸流程图
图2.1 两次吸收的干吸岗位流程[2]
1．干燥塔；2.中间吸收塔；3.最终吸收塔；4.尾气烟囱；
5.酸冷却器；6.酸循环槽；7.酸泵；8.高位槽
2.2 干燥、一吸及二吸系统流程说明
由净化工段来的炉气，从干燥塔的底部进入，与塔顶喷淋的浓硫酸逆流接触，被吸收了水的硫酸从塔底引出进入酸循环槽，且其浓度降低，为了维持酸浓，由吸收工段引来98%H2SO4，串入酸循环槽中。喷淋酸由于吸水放热，酸温上升。酸循环液由酸泵打出，一部分引入酸冷却排管，经冷却后作为喷淋酸，一部分串入吸收工段的酸循环槽。
吸收酸由塔顶进入，与来自下部的转化器逆流接触，吸收了SO3的硫酸从塔底引出时，其浓度提高了。为了维持入塔喷淋酸浓度的稳定，在干燥塔与吸收塔之间串酸，并加入补充水。
随着SO3吸收的进行，释放出大量的反应热和溶解热，同时，还进行着汽、液两相之间的传热，使塔内酸温提高。在串酸过程中，酸温亦有变化。故吸收塔在入塔前必须
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经过冷却。吸收了SO3的酸被引入酸循环槽。再由泵抽出，一部分串入干燥系统，一部分作为吸收酸。另外还有一部分酸直接从酸循环槽引出作为成品酸到酸贮槽。
二次转化炉来的转化气进入第二吸收塔底，与下降的吸收酸形成逆流，其中SO3基本被吸收完全，则SO3的利用率可达99.5%。 2.3 工艺计算的基础数据 2.3.1 干燥塔基础数据
表2.1 干燥塔基础数据
项目 气体进口温度/℃ 气体出口温度/℃ 淋洒酸进口温度/℃ 淋洒酸出口温度/℃ 淋洒酸浓度/% 淋洒密度/(m/m·h) 塔的操作速度/(m/s) 出塔气体含水量/(g/m）
效率/%
3
3
2
干燥塔 ﹤40 40～50 ﹤45 50～60 93～95 15～20 0.8～1.5 0.1 ﹥99
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2.3.2 两转两吸的吸收塔基础数据
表2.2 两转两吸吸收塔
项目 气体进口温度/℃ 气体出口温度/℃ 淋洒酸进口温度/℃ 淋洒酸出口温度/℃ 淋洒酸浓度/%/ 淋洒密度/(m/m·h) 塔的操作速度/(m/s)
效率/%
3
2
一吸塔 130～150 50～70 45～55 60～70 98 15～30 0.8～1.5 ﹥99
二吸塔 120～180 50～70 45～55 50～65 98 15～30 0.8～1.5 ﹥99
（表2.1、表2.2见《硫酸工作手册》[2]
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第3章 工艺计算
3.1 原始数据 3.1.1 产量
本设计生产能力7万吨／年，按年开车7200h计算，可知车间每小时硫酸的生产量为：
7?10000?9.72t/h，以0℃为基准。
72003.1.2 炉气成分
SO2：10.6 ； O2 ：6.35； N2 ：83.2； 3.1.3 炉气水分含量 0.1mol/mol干炉气 3.1.4 进酸浓度
干燥塔进酸浓度93%；出酸浓度≥92.5%。 吸收塔进酸浓度98%；出酸浓度～98.5%。 3.1.5 转化率及吸收率
一次转化率92%；二次转化率99% 吸收率99%。
3.2 干燥塔及其循环槽的工艺计算 3.2.1 干燥塔及循环槽的物料衡算 （1）进干燥塔气体成分
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9.72?10001??101.20kmol/h980.99?0.996.35O2:101.20??60.62kmol/h10.6
83.2N2:101.20??794.33kmol/h10.6H2O:0.1?(101.20?60.62?794.33)?95.62kmol/hSO2:进干燥塔炉气成分如下表3.1所示： 表3.1 进干燥塔炉气成分
项目 SO2 O2 N2 ∑
kmol/h 101.20 60.62 794.33 956.20 95.62
kg/h 6467.8 1940.00 22241.24 30649.04 1721.16
m3/h 2266.88 1358.00 1779.30 21417.76 2141.775
% 10.60 6.35 83.20
H2O
（2）干燥塔出口气体含水量
设出干燥塔气体中含水量为0.1g/cm3，则干燥塔出口气体含水量为：
0.1?21417.76?2.14kmol/h
1000（3）吸收塔循环酸与干燥塔循环酸对串酸量
设：93%硫酸—98%硫酸串酸量为x（kg/h）；98%硫酸—93%硫酸串酸量为y（kg/h）。
.16?20%?y?24.08%?x （3.1） 由H2O平衡得：1721由SO3平衡得：80%y?75.92%?x （3.2）
x?0.8y?1.054y （3.3）
0.7592将式（3-3）带入式（3-1）：
1721.16?20%?y?0.2408?1.054y ?y?31873kg/hx?33594kg/h设出干燥塔气体中含水量为0.1g/cm3，则干燥塔出口气体含水量为：
0.1?2141.775?2.14kg/h1000
（4）循环酸量：
由于塔直径未确定，故而按酸浓度差计算循环酸量。
入塔酸浓度：93% H2SO4，比重：1.7974g/cm3，温度：50?C，酸量：X m3/h，出塔
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