本设计生产能力10万吨/年，按年开车7200h计算，可知硫酸车间每小时硫酸的生产量为： =本次设计采用以每小时的生产产量为基准进行计算 物料衡算以每小时硫酸的生产量为基准热量衡算以0°C作为计算的温度基准炉气成分SO ： 10.40% ； O ： 7.30%； N ： 82.30%2 2 2炉气水分含量0.183mol 干炉气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98.3%转化率及吸收率一次转化率 92%；二次转化率 99%；吸收率 99%干燥塔及循环槽的物料衡算(1) 进干燥塔气体成分SO : 2O : ——2N : ——2HO:2进干燥塔气体成分如表3 . 1所示表 3.1 进干燥塔炉气成分项目kmol/hkg/hm3/h%SO2144.409241.663242.6710.40O101.363243.522268.207.302N21142.7031995.6025596.4882.301388.4644480.7231107.34100.00(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： (3) 吸收塔循环酸与干燥塔循环酸对串酸量设：93%硫酸一98%硫酸串酸量x(kg/h)； 98%硫酸一93%硫酸串酸量为y(kg/h)。
由 H O 平衡得：4573.62+20% =24.08% (3-1)2由 SO 3 平衡得：80%y=75.92% (3-2)x (3-3)将式(3-3)代入式(3-1)：4573.62+20%y=24.08% y=85006.47kg/hx=89596.81kg/h(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% H SO，比重：1.7974g/cm3，温度：50 C，酸量：X ms/h，出塔酸浓 24度： 92.5% 干燥塔吸水量=4573.62-3.11= 4570.51 kg/h 由物料平衡得X解得X=470.21ma/h 采用481m3/h的酸泵，分两个240.5的泵并联使用表 3.2 干燥塔循环酸槽物料衡算表进物料(kg/h)出物料(kg/h)从干燥塔冷却器来92.5%H SO24846594上塔循环93%H2SO485117098%硫酸—93%硫酸串酸量85006.4793%硫酸—98%硫酸串酸量89596.81E931600E940767干燥塔及其循环槽的热量衡算(1) 干燥塔的热量衡算①炉气带入热量 Q1word 文档 可自由复制编辑SO 带入热量：q= kJ/h Q=n*t 差*CpO带入热量：q二 kJ/h22N 带入热量： q= kJ/h23HO带入热量：q二 kJ/h24Q= q+ q+ q+ q= 2129230.31 kJ/h11234②水的冷凝热Q 42°C时水的冷凝热为2406 kJ/kg2Q2③入塔酸带入热Q 50C93% HSO的热焓为1=78.7 kJ/kg3 2 4 1Q3= kJ/h ④93%酸稀释热Q4Q'nx17860n +1.7983x 4.1868式中：Q'—稀释热,kJ/kmol HSO ；24n—对于ImolH O所用水的摩尔水。
2对于浓度为 C 的硫酸,1当稀释到浓度为C2时，放出的热量按下式计算:Q2-Qn x17860 n x17860—2 —1 n +1.7983 n +1.798321x4.1868式中： Q '-Q '—每 mol HSO 放出的热量, kJ/kmol；2 1 2 4n、n —浓度分别为C、C时每mol HSO所含水的摩尔数2 1 2 1 2 493% H SO -92.5% H SO2 4 2 47/1893/98二 0.41Q1'二 04^ x 4・1868 二13883(kJ / kmo1)7.5/1892.5/98二 0.44Q '二 0.44 x 17860 x 4.1868 二 14699(kJ / kmol) 2 0.44 +1.7983Q '-Q ' = 14699-13883 = 816&J/kmol)21Q4=⑤炉气带出热Q (t=47C)5SO 带出热量： q=144.4021O 带出热量： q=101.3622N 带出热量： q=1142.702340.66=275951.29 kJ/h140630.92 kJ/h=1565556.14 kJ/hHO 带出热量： q =3.1124Q5= q1+ q2+ q3+ q4=1987068.66 ⑥出塔酸带出热 Q 和酸温64930.31kJ/hkJ/h• Q1 + Q2 + Q3 + Q4 - Q=2129230.31+11004130+66513734+6591182.55-1987068.66=84251207.6KJ/h则：出塔酸的热焓I= 98.4KJ/kg查表3.3通过内插法得：93% HSO I=98.4kJ/kg时的温度为t=60^o24硫酸浓度%(质量)热含量(kJ/kg)40 °C60C80C9263.296.3130.29362.4951299858.289.21219957.487.9118.9表 3.3 硫酸的热含量表(2)干燥塔循环酸槽的热量衡算① 从干燥塔冷却器来的 92.5% HSO 带入热 Q2 4 1Q=1② 从 98%酸循环系统串来的 98.3% HSO 带入热 Q2 4 2Q=2式中：79.34 为 98.3% H SO 的热焓(kJ/kg)。
24③混合热 Q3由 98.5% HSO 、2492.5% HSO 两种浓度的硫酸，混合成 93% HSO 2 4 2 47.5/18= =0.4492.5 / 98% 二 ^7983 x 4'1868 二146血/ 稠)1.5/1898.5/98二 0.0830.083 x 178600.083 +1.7983x 4.1868 二 3299(kJ / kmol)n 二卫18 二 0.413 93/98仇二 04^x 4-1868 二1388血/ kmo1)kmol/hkmol/hm =850062Q = (m + m 7x q — m x q — m x q3 1 2 3 1 1 2 2=2522313.6kJ/h④ 上塔酸带出热Q4Q= kJ/h4⑤ 串往98%酸循环槽的93% HS0带出热Q2 4 5Q= kJ/h5式中：78.38 为 93% H SO 的热焓(kJ/kg)24⑥ 从干燥塔冷却器来的硫酸温度由热量平衡得：Q + Q + Q = Q + Q1 2 3 4 5846594 +6744376+2522313.6=66714704.6+7022597846594 64470612I=76.15 kJ/kg查表3.3通过内插法得：92.5% HSO的温度为t=47°C。
24即干燥塔冷却器出口酸温为47C，进口酸温60C干燥塔的热量衡算及循环酸槽的热量衡算结果分别见表3 . 4和表3 . 5 表 3.4 干燥塔热量衡算表项目进口热kJ/h项目出口热kJ/h炉气带入热Q]2129230.31炉气带出热Q51987068.66水的冷凝热 Q211004130出塔酸带出热 Q6684251207.6入塔酸带入热 Q66513734.393%硫酸稀释热 Q4入塔总热量工86238276.3出塔总热量工86238276.3表 3.5 干燥塔循环酸槽的热量衡算表项目带入热 kJ/h项目带出热 kJ/h92.5%HS0带入热Q2 4 164468133.1上塔酸带出热Q466714704.698.5% HS0 带入热 Q2 4 2674437693% HS0 带出热 Q2 4 57022597混合热 Q332522313.6带入总热量工73737301.6带出总热量工73737301.6吸收塔及其循环槽的物料衡中间吸收塔物料衡算(1)进塔气体成分SO :144.40 11.55kmol/h2SO :144.40 132.85kmol/h30:101.36 34.94kmol/h2N:1142.70kmol/h2中间吸收塔进出气体成分分别见表 3.6 和表 3.7。
表 3.6 进中间吸收塔气体成分项目kmol/hkg/hm3/hS0211.55739.33285.87S03132.8510627.842976.990234.941117.95781.78N21142.7031995.6025596.481322.0444480.7229641.12(1)吸收 S0 量3132.85(3)出塔 S0 量3132.85表 3.7 出塔气体成分项目S0S00N2322kmol/h11.551.3334.941142.701190.52(4) 上塔酸量 G 为了便于管理，循环酸泵仍选用与干燥塔相同的酸泵(260 m3/h) 酸浓：98%，比重：1.8023g/cm3，温度：54 CG=481(5) 出塔酸量866903+131.52 =877427.9kg/h(6) 出塔酸浓出塔酸中含SO = 3相当于出塔酸浓 98.3% HSO24中间吸收塔物料衡算结果如表3.8 所示表 3.8 中间吸收塔物料平衡表进物料(kg/h)出物料(kg/h)98% H SO2446859898.54% H SO24479119进塔 SO 气体10627.84出塔 SO3 气体106.4479225.84479225.4最终吸收塔物料衡算(1)进塔气体成分SO:144.40 1.44kmol/h2SO:144.40 ( ) 10.11kmol/h3O : 34.936 29.88kmol/h2N:1142.70kmol/h2最终吸收塔进出气体成分分别见表3.9 和表3.10。
表 3.9 进最终吸收塔气体成分项目kmol/hkg/hm3/hSO21.4492.4232.36SO310.11。