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1、第二章 硫酸干吸系统设计的计算2.1 干燥塔物料计算162.1.1 干燥塔入口炉气成分表 2.1 转化气进口气体成分项目相对分子量%密度kmolkgm3S0264.009.02.55176.984926.911931.370232.008.11.42969.282216.861551.34N228.0182.91.250709.0519862.8515890.28E100.0855.3027006.6319372.98H2018.020.8050.111.942.41表 2.2 电除雾器出口气体成分项目相对分子量%密度kmolkgm3SO264.0010.302.55176.984926.91
2、1931.370232.007.701.42957.551841.411288.60N228.0182.001.250612.8317167.4713733.97E100.00747.3523935.7916953.94H2O18.020.80561.941115.811386.10则：干燥塔入口补加空气量=19372.98-16953.94= 2419.05 m3/h2.1.2 干燥塔入口炉气含水量设补加空气全部在电除雾器之后加入，空气温度 20 摄氏度、相对湿度 75%，由 湿含图查得水含量为10g/干空气m3,则补加空气带水量为：2419.05x0.01=24.19kg/h=1.34km
3、ol/h=30.8m3/h2.1.3 干燥塔入口气体带水设出塔气体中含水量为 0.1g/m3 ,则干燥后气体带水量为：(0.1m1000)x19372.98=1.94kg/h2.1.4 循环酸量决定循环酸量的方法一般有两种,一种是根据进出口酸浓度差决定,酸浓度差一 般选在 0.2%0.4%范围内,第二个是根据塔的喷淋密度来决定,喷淋密度一般选在 1420m3/(m2h )的范围内。在这里采用浓度差计算循环酸量。入塔酸：浓度 93.00%H SO比重1.799324温度 50OC酸量xm3/h出塔酸：浓度 92.7%干燥塔吸收水量=(1115.81+24.19) 1.94=1138.06kg/h
4、由物料平衡得：Xx1.7993x1000x93%=(Xx1.7993x1000+1146)x92.7%X=195.44m3/h所以采用扬量为 200m3/h 酸泵,型号为 IHIHF125-100-250 酸泵。2.2 干燥塔热量衡算2.2.1 炉气带入热量 Q1t=40OC 时SO2 带入热量： q1=76.98x40x41.57=127997.80KJ/hO2 带入热量：q2=69.28x40x29.37=81389.60KJ/hN2 带入热量：q3=709.05x40x28.45=806894.52KJ/hH2O 带入热量：q4= (1.34+61.94) x40x32.716=8281
5、0.74KJ/h 式中41.57, 29.37, 28.45, 32.716分别为040OC 时 S02、02、N2、H2O 的摩尔热 熔 KJ/(molK)。Q1=q1+q2 +q3+q4=1099092.66KJ/h2.2.2 水的冷凝热 Q2水在 40OC 时冷凝热为 2406KJ/kgQ2= (1115.81+24.191.94) x2406=2738177.35KJ/h2.2.3 入塔酸带入热 Q350OC 时 93%H2SO4 的热焓 I1=78.7KJ/kgQ3=195.44x1.7993x1000x78.7=27675734.96KJ/h2.2.4 93%酸稀释热 Q4Q二 n
6、X n +1.793 n +1.793 7 8604. 1 8 n+ 1. 7983式中：Q稀释热，J/mol n一对于1molH2SO4所用水的mol数对于浓度为C的硫酸，当稀释到浓度为C时，放出的热量按下式计算:12Q2 - Q1X4.1868n X17860n X1786093%H SO t 92.7%H SO，n 二 0.41 Q 二 13900 n 二 0.429 Q 二 1439424241122Q - Q = 493.8KJ/kmol Q 二 1 95.X4 1.X 993 刖奧 1 7 7 1 974J1 .h7 5 214982.2.5 炉气带出热 Q5SO2 带出热量：q=
7、76.98x45x41.64=144245.12KJ/hO2 带出热量：q2=69.28x45x29.395=91641.852KJ/hN2 带出热量：q3=709.05x45x28.51=909675.70KJ/hH2O 带出热量：q4=0.11x45x32.74=162.06KJ/h式中41.64，29.395，28.51，32.74分别为0450c 时SO、O、N、H O 的摩尔 2222热熔 KJ/(molK)。Q5=q1q2q3q4=1143475.48KJ/h2.2.6出塔酸带出热Q6和酸温Q6=Q1Q2Q3Q4Q5=32141471.24KJ/h则出塔酸的热焓12二3214147
8、1.24351655.19+1138.06二 91.1KJ / kg查表得：92.7%H2SO4 I2=91.1KJ/kg 时的温度为 t=57.2OC2.3 干燥塔循环酸槽的物料衡算表 2.3 干燥塔循环槽物料衡算表上塔循环= X=195.44m3/h*1.7993kg/m3=351655.19kg/h进物料/kg/h出物料/kg/h从干燥塔冷却 器来92.7%H2SO4352793.25上塔循环93% H2SO4351655.1998%酸串来98.5% H2SO419243.27去98%酸循 环槽20381.33372036.52372036.522.4 干燥塔酸循环槽热量衡算如干燥塔循环
9、系统的流程图所示炉气40摄氏度45摄氏度干燥塔系统流程图2.4.1从干燥塔冷却器来到927%H2SO4带入热Qi=352793.25xIKJ/h2.4.2从98%酸循环系统串来到98.5%H2SO4带入热Q2=19243.27x79.34=1526760.91KJ/h式中：79.34 为 98.5%H2SO4 的热焓，KJ/kg。2.4.3 混合热由98.5%H2SO4、92.7%H2SO4两种浓度的硫酸，混合成93%H2SO4n 二 0.42910.429 x 17860q =x 4.1868 = 14403KJ /kmol10.429 +1.7983n = 0.08320.083x1786
10、0q =x 4.1868 = 3295KJ / kmol20.083 +1.7983n 二 0.4130.41x17860q =x 4.1868 = 13900KJ / kmol30.41 +1.7983m1=(352793.25x0.927)/98=3337.14mol/hm2=(19243.27x0.985)/98=193.41mol/hQ3=(3337.14+193.41)x139003337.14x14403 193.41x3295=372581.09KJ/h2.4.4 上塔酸带出热Q4=351655.19x78.38=27562733.95KJ/h2.4.5串往98%酸循环槽等93%
11、H2SO4带出热Q5 二 2038133X 78.38=1597488.51KJ/h式中： 78.38 为 93%酸的热焓， KJ/kg2.4.6 从干燥塔冷却器来的硫酸温度由热量平衡得： Q +Q +Q =Q +Q12345I=77.27KJ/kg,从表中查出热焓为77.27KJ/kg的92.7%硫酸的温度t= 43oC即干燥塔冷却器出口酸温为43oC，进口酸温57.2oC。第三章 吸收系统计算3.1 一吸塔物料衡算一次转化后的气体进入吸收塔，经过98%H2SO4，吸收率为99.95%。3.1.1 进塔气体成分SO2(kmol/h)N2(kmol/h)O2(kmol/h)SO3(kmol/h
12、)(kmol/h)5.54709.0533.5671.43819.583.1.2 出塔气体成分SO2(kmol/h)N2(kmol/h)O2(kmol/h)SO3(kmol/h)(kmol/h)5.54709.0533.560.04748.193.1.3吸收SO3量71.430.04=71.39kmol/h3.1.4 上塔酸量为了便于管理，循环酸泵仍选用与干燥塔相同的酸泵上塔酸量 G130m3/h浓度 98% 比重 1.8023t=55OCG=130xl.8023xl000=234299kg/h=2928.74kmol/h3.1.5 出塔酸量234299+71.39x80=240010.2kg
13、/h3.1.6 出塔酸浓度出塔酸中含SO3234299 x 0.8 + 5711.2234299 + 5711.2二 0.8048 二80.48%SO3查硫酸溶液密度表，相当于出塔酸浓度为98.40%H2SO4,在一般生产控制中酸浓 度差在0.30.5%H2SO4的范围，故此设计的循环量合适。表 3.1 一吸塔物料衡算表出物料/kg/h进物料/kg/h98%H2SO423429998.40%H2SO240010.2进塔SO3气体5714.4出塔SO3气体3.2240013.4240013.43.2 一吸收塔热量衡算3.2.1 进塔气体带入热 Q1t=160OC502 带入热量：q=5.54xl
14、60x43.21=38301.344KJ/hN2 带入热量：q2=709.05x160x28.876=3275924.448KJ/hO2 带入热量：q3=33.56x160x29.852=1620293.2992KJ/h503 带入热量：q4=71.43x160x55.098=629704.0224KJ/h式中,43.21、28.876、29.852、55.098 分别是 S02 N2 O2 SO3 平均摩尔热熔 KJ/(molk)2、 2、 2、3Q1=q1q2q3q4=4104223.114KJ/h3.2.2 入塔酸带入热 Q2入塔酸温度55OC，浓度98%H2SO4，热焓I=81.43KJ/kg入塔酸带入热量 Q2=234299x81.43=19078967.57KJ/h3.2.3 吸收反应热 Q319.52Q 二 2928.74 x x 7013 二 4981687.757KJ/h3 80.48式中7013为50OC时98%硫酸吸收气体SO3的
