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1、北京化工大学毕业设计（论文）毕业设计年产24.5万吨的硫磺制酸工艺设计诚信申明本人申明： 本人所提交的论文年产24.5万吨的硫磺制酸工艺设计，论文中所引用的他人的文字，研究成果，是我查阅资料认真思考独立完成的。论文中所引用他人的无论以何种方式发布的文字、研究结果，均在论文中加以说明。 本人签名： 日期： 年 月 日毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）题目：年产24.5万吨硫磺制酸吸收装置工艺设计函授站： 专业：化工工艺班级： 学生姓名：指导教师（含职称）：1 设计（论文）的主要任务及目标：本设计主要是三氧化硫吸收塔的设计，通过该装置的设计，使学生在熟练掌握专业知识的基础上能够将理论应运到实际
2、生产中去，从而培养学生理论联系实际以及独立设计、创新能力。撰写设计计算书一份；主体设备装置图1张，工艺流程图1套。 条件：年开工300天，二氧化硫的转化率为95%，吸收温度180，吸收率100%喷淋酸为80的98%的浓硫酸。2 设计（论文）的基本要求和内容：（1）完成塔设备的主体部分的物料衡算与主要设备设计计算；（2）画出塔设备的装置图；（3）画出带控制点的工艺流程图；3 主要参考文献：1 谭天恩.化工原理(第二版)下册M.北京：化学工业出版社，19982 匡国柱.化工单元过程及设备课程及设计（第二版）M.北京：化学工业出版社.20073 编委会，华工工艺手册M，化工工业出版社4 张贵军.化工
3、计算M.北京：化学工业出版社.20085 侯温顺.化工设计概论(第二版)M.北京：化学工业出版社.20086 王绍良.化工设备基础M.北京：化学工业出版社.20087 高职高专化学教材编写组编.物理化学（第二版）M.北京：化学工业出版社.20008 中国石化集团.化工工艺设计手册（上，下）.第2版.北京：化学工业出版社，19949 石油化工工规划设计院.塔的工艺设计.北京：石油化学工业出版社，19774 进度安排：序号设计（论文各阶段名称）起止时间1下达任务书及设计要求5月3日5月4日2撰写开题报告5月5日5月20日3查找资料明确设计目的及基本要求5月21日6月2日4设计计算6月3日6月14日
4、5绘制设备图6月15日6月20日6编写论文6月21日7月15日7后期修改7月21日7月26日年产24.5万吨的硫磺制酸工艺摘 要本设计所给的任务是在接触法制硫酸工业中，普遍采用“两转两吸”的生产系统。其中“两吸”是指硫酸的干燥吸收工序，也是本次设计的主要内容。将原料液通过空气过滤器过滤后的空气进入干燥塔内，塔内用为96的硫酸吸收空气中的水分，并经塔顶除雾器除去酸沫后进入空气鼓风机，空气经压缩升温后送入焚硫炉。原料和空气在炉内反应，生成二氧化硫气体可达911，经废热锅炉回收余热后，在气体过滤器除去其中的粉尘。操作时不得超过99以上的浓度。由于干燥和吸收都是放热反应，出塔酸都需经酸冷却器冷却后才能
5、返回塔内循环使用。具有中间吸收的制酸系统，基建投资虽然高些。但是塔能增加硫酸产量，可以使用较高的气体浓度。因此，足以抵偿其增加的投资费用。但是，采用中间吸收的主要意义，在于改善硫酸厂的环境。本次设计为了满足生产工艺条件的要求，绘制了工艺流程图，对吸收塔进行物料衡算和塔的工艺及物性数据进行了计算，并对塔径工艺尺寸作了算。本设计设计合理，满足生产工艺要求。关键词：硫磺；空气；吸收；填料塔；设计I目录前言1第1章 概述3第1.1节物质的性质31.1.1 硫磺的性质31.1.2 硫酸的性质3第1.2节硫酸的用途4第1.3节合成方法5第1.4节质量指标5第1.5节硫酸工业现状及发展趋势61.5.1我国硫
6、酸工业的生产现状61.5.2我国硫酸工业的发展趋势61.5.3硫酸工业企业发展建议及分析71.5.4国外硫酸工业的生产现状及发展趋势8第2章 硫磺制酸吸收工段简介10第2.1节三氧化硫吸收原理10第2.2节吸收酸浓度的选择11第2.3节高温吸收的工艺原理11第3章 主要设备的工艺计算13第3.1节中间吸收的工艺计算133.1.1酸喷淋量q143.1.2中间吸收塔的物料衡算153.1.3塔径的计算163.1.4填料层高度的计算183.1.5塔附属高度的计算213.1.6液体初始分布器223.1.7吸收塔的流体力学参数计算22第3.2节 主要设备热量衡算233.2.1 中间吸收塔热量衡算23结论2
7、6致谢30附图3123前言硫酸是常见的三大强酸之一，它是纯晶为无色，无臭，透明的油状液体。呈酸性。市售的工业硫酸为无色至微黄色，甚至红棕色，相对密度为98。1.8365（20），98.3%的硫酸为1.8276（20），熔点10.35，沸点338.有很强的吸水能力，与水可以按不同比例混合。硫酸是工业上常见的溶剂，也是非常重要的化工原料之一，它无色、有毒、有强的腐蚀性质的液体。硫酸在化工、医药、农业、国防、工业等行业是不可缺的基础原料和溶剂，它是生产硫酸铵、过磷酸钙等农药和石油的精练不可缺少的原料，在对巩固国防方面是和军用炸药的生产紧密连结在一起。所以，再化工生产中硫酸占据着越来越重要的位置。为了
8、达到生产的工艺要求，将硫磺与空气混合加热、焚烧、转化提纯分离以达到回首有用组分目的，本工艺是用浓硫酸来吸收SO3以达到吸收的目的。吸收是利用气体混合物各组分在液体中溶解度的差别，用液体吸收剂分离气体混合物的单元操作。吸收是分离有用气体与惰性气体最常用的一种操作，在化工、炼油等工业中应用很广，它是气体混合物与作为吸收剂的液体充分发接触时，溶解度大一个或几个组分溶解与液体中，溶解度小的组分仍留在气相，从而实现了气体混合物的分离。在化工生产中，吸收操作广泛的应用于混合气体的分离，其具体应用大致有一下几种：回收混合气体中有用价值的组分出去有害组分以净化气体之辈某种气体的溶液工业废气的治理随着冶炼烟气制
9、酸以及硫磺制酸的发展，我国硫铁矿制酸的产量在总产量中将下降到50 %左右，2005 年，其年产量基本稳定在1300 万1400 万吨。对现有大、中型硫铁矿制酸能力暂不能盲目改为硫磺制酸，主要是采取积极措施解决对水质的污染问题，降低硫铁矿制酸成本，增强竞争力；同时积极推广沸腾炉焙烧硫磺技术。我国硫磺资源较少，硫磺年产量多年来维持在30万吨左右，根据有关部门预测，我国在今后的1015 年内，为满足国内对油品的需求，进口原油量将达到1 亿吨，而且大部分为中东高硫原油，在加工过程中必然会产生大量硫化氢气体；同时内地炼厂对原油的深度加工，也会副产大量酸性气体，因此，在可预见的将来，我国回收硫磺的总产量会
10、有较大幅度的增长。同时，会给硫磺制硫酸带来广阔的空间和发展空间。第1章 概述第1.1节物质的性质1.1.1 硫磺的性质块状硫磺为淡黄色块状结晶体，粉末为淡黄色粉末，有特殊臭味，能溶于二硫化碳，不溶于水。比重、熔点、及其在二硫化碳中的溶解度均因晶体不同而异，沸点约为445，硫磺在空气中燃烧，燃烧时发生蓝色火焰，生成二氧化硫，粉末于空气或氧化剂混合易发生燃烧，甚至爆炸。 硫磺是无机农药中的一个重要品种。商品为黄色固体或粉末，有明显气味，能挥发。硫磺水悬液呈微酸性，不溶于水，与碱反应生成多硫化物。硫磺燃烧时发出青色火焰，伴随燃烧产生二氧化硫气体。用于防治病虫害常把硫磺加工成胶悬剂。它对人、畜安全，不
11、易使作物产生药害。硫磺属多功能药剂，除有杀菌作用外，还能杀螨和杀虫。用于防治各种作物的白粉病和叶螬等，持效期可达半月左右。1.1.2 硫酸的性质(1)化学性质吸水性 浓硫酸的吸水作用，指的是浓硫酸分子跟水分子强烈结合，生成一系列稳定的水合物，并放出大量 的热：HSO4 + nHO = HSO4nHO，故浓硫酸吸水的过程是化学变化的过程，吸水性是浓硫酸的化学性质浓硫酸不仅能吸收一般的游离态水而且还能吸收某些结晶水合物中的水。 脱水性 就硫酸而言，脱水性是浓硫酸的性质反应时，浓硫酸按水分 子中氢氧原子数的比（21）夺取被脱水物中的氢原子和氧原子。 可被浓硫酸脱水的物质一般为含氢、氧元素的有机物，其
12、中蔗糖、木屑、纸屑和棉花等物质中的有 机物，被脱水后生成了黑色的炭（碳化）。 强氧化性 常温下，浓硫酸能使铁、铝等金属钝化。 加热时，浓硫酸可以与除金、铂之外的所有金属反应，生成高价金属硫酸盐，本身一般被还原成SO热的浓硫酸可将碳、硫、磷等非金属单质氧化到其高价态的氧化物或含氧酸，本身被还原为SO 。Cu + 2H2SO4(浓) =(加热)= CuSO4 + SO2+ 2H2O 2Fe + 6H2SO4(浓) = Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O 在上述反应中，硫酸表现出了强氧化性和酸性。难挥发性（高沸点）：制氯化氢、硝酸等（原理：利用难挥发性酸制易挥发性酸）.酸性：制化肥，如氮
13、肥、磷肥等 .稳定性：浓硫酸与亚硫酸盐反应 (2)物理性质 稀硫酸是一种无色无嗅的透明液体，纯硫酸是一种无色无味油状液体常用的浓硫酸中HSO4的质量分数为98.3，其密度为1.84gcm-3，其物 质的量浓度18.4molL-1。硫酸是一种高沸点难挥发的强酸，易溶于水，能以任意比与水混溶。浓硫酸溶 解时放出大量的热，因此浓硫酸稀释时应该“酸入水，沿器壁，慢慢倒，不断搅。” 若将浓硫酸中继续通入三氧化硫,则会产生发烟现象,这样超过98.3%的硫酸称为发烟硫酸 第1.2节硫酸的用途硫酸是基本化学工业中重要产品之一。它不仅作为许多化工产品的原料，而且还广泛地应用于其他的国民经济部门。它的应用范围日益
14、扩大，需要数量日益增加。世界的化肥工业在硫酸消费构成中约占65。中国化肥工业在硫酸消费上所占比例也一直保持在5060。在石油工业中，硫酸用于汽油、润滑油等产品的精炼，并用于烯烃的烷基化反应，以生产高辛烷值汽油。钢铁工业需用硫酸进行酸洗，以除去钢铁表面的氧化铁皮。这一工序是轧板、冷拔钢管以及镀锌等加工所必需的预处理。在有色冶金工业中，湿法冶炼过程用硫酸浸取铜矿、铀矿和钡矿；电解法精炼铜、锌、镍、镉等，需用硫酸配制电解液。用萤石和硫酸可制取氢氟酸（见萤石化学加工），它是现代氟工业的基础，与核工业及航天工业密切关联。在硝化棉、梯恩梯、硝化甘油、苦味酸等炸药的制造中，硫酸是硝化工序不可缺少的脱水剂。在化学纤维工业中，硫酸用于配制粘胶纤维的抽丝凝固浴；维纶生产需用硫酸进行缩醛化；锦纶的制造过程中，硫酸可溶解环己酮肟而进行贝克曼转位。在塑料工业方面，环氧树脂和聚四氟乙烯等的生产也需用数量可观的硫酸。在染料工业中，硫酸用于制造染料中间体。硫酸与钛铁矿反应可制得重要的白色颜料二氧化钛。第1.3节合成方法工业上生产硫酸的方法主要有接触法和硝化法两类。接触法制得的硫酸纯度、浓度都较硝化法制得的硫酸为高，我国目前全部以接触法生产，其工艺流程依所采用的原料种类而异。硫磺法是将硫磺经熔融、焚烧生产二氧化硫气体，经废热锅炉、过滤器、再沸器、再经通入空气氧化转化为三氧化硫，
