年产5万吨硫酸生产设备

1、年产5万吨硫酸生产设备目录第一章概述1.1.1 绪论1.1.2 硫酸的性质1.第二章计算设备规格2.2.1 干燥塔2.2.2 中间吸收塔5.2.3 最终吸收塔8.第三章填料塔设计结果1.2第一章概述1.1 绪论硫酸是重要的基础化工原料之一，是化学工业中最重要的产品，广泛用于各个工业部门。在工业生产中，一般都采用二氧化硫催化氧化的方法制硫酸。根据使用催化剂的不同，硫酸的工业制法可分为硝化法和接触法。本设计以年产5万吨硫酸车间干吸工段工艺设计为例。采用两转两吸工艺，即炉气首先在干燥塔中干燥后，再进入转化工段，经一次转化后炉气进入第一吸收塔进行SO的吸收，吸收后气体中含有少量SO和残余的SO,进入二

2、次转化器后回到第二吸收塔进行吸收。本次设计涉及的主要设备有干燥塔，吸收塔，换热器，填料塔等。1.2 硫酸的性质硫酸是（SO3）和水（H2O）化合而成。化学上一般把一个分子的三氧化硫与一个分子的水相结合的物质称为无水硫酸。无水硫酸就是指的100%的硫酸（又称纯硫酸）。纯硫酸的化学式用“H2SO4”来表示，分子量为98.08。硫酸是基础化学工业中重要的产品之一。硫酸的性质决定了它用途的广泛性，硫酸主要用于生产化学肥料、合成纤维、涂料、洗涤剂、致冷剂、饲料添加剂和石油的精炼、有色金属的冶炼，以及钢铁、医药和化学工业。第二章计算设备规格两次吸收法生产硫酸的流程图1焚硫炉2废热锅炉3转化器4蒸汽过热器5

3、蒸发器6锅炉给水预热器7换热器8中间吸收塔9最终吸收塔10过滤器11空气干燥器12鼓风机13泵2.1 干燥塔的工艺计算进塔气温：40C,出塔气温45C；进塔气体压力：-5.884kPa,出塔气体压力：-7.06kPa<进塔气量：20190.91m3/h,出塔气量：20190.91黑0.992=19789.11m3/h；大气压101.3kPa。2.1.1 塔径的计算20190.9119789.112360027340452273101.35.887.06101.32-6.86m3/h平均气体流量（取塔径3.4m）现取空塔速度3=0.8m/s,则塔径D:D=，-686之3.31m,0.785

4、0.8则实际空塔速度6=0.76m/s,塔横截面积为：S=3.14m2.1.2 填料面积F(2-1)式中：G需吸收的水量,K一干燥速度系数,kg/h;kg/(m2h-kpa);AP干燥推动力，kPa。干燥水量:G=1475.28-1.84=1473.44kg/h干燥速度系数：K=0.211父0.808=0.176kg/(m2hkpa)干燥推动力4P：入塔压力=101.3-5.884=95.42kPa,出塔压力=101.3-7.06=94.24kpa入塔气体水蒸气分压："=954281例=0.0856kpa101.3819.4481.94出塔气体水蒸气分压：P2二丝圆01=0.0001

5、17kpa101.3819.440.11P-P20.0856-0.0001172.3lgP22.3lg0.08560.0001798.0665=1.3kpa将以上计算结果带入式(2-1)得：填料面积F=1473.44=6439.86m20.1761.32.1.3 填料高度H填选用尺寸为50mm勺瓷质矩鞍形填料为干燥层。(2-2)F/：H填=TZZT0.785"2式中：f填料面积，m；口一填料的比表面积，m/m3；由式（2-2）得:6439.86/120I2"0.7853.4=6.0m2.1.4 压力降AP7GJ220.7612298110001.260.28.841790.

6、51790.5=0.0043650.505LfFG；27266611.26YC”0.26G(PlJ27753.40<1790.5J查化工工艺设计手册计算篇二,P239图4.5.2填料层压降的通用关联图得:填料层压力降；：P=5mmH2O/m填料=510，6.010130010.33=295pa2.1.5 填料塔阻力即填料层阻力，Pi查接触法硫酸工艺设计常用参考资料选编P44,图5.3.1得:当切=0.76m/s时,AP干=5.5mmH2O/m填料填料层阻力：AR=AP干（1+ctL）,mmH2O/m填料（2-3）式中：AP干一干填料阻力，mmHzO/m填料；口一校正系数，93%-98搬取

7、0.055;L'淋洒密度，nVm2-ho淋酸密度：L'="=1517=16.7m3/m2hs9.1由式（2-3）得：AR=5.5m（1+0.055父16.7）=10.55mmH2O/m填料二621pa除沫层阻力:P2除沫层填料采用.252.5mn«瓷环，堆放高度：21.05=2.1m则除沫层阻力：PP2=2.1x30=63mmH2O=618pa。填料塔阻力：.,岛=P2=621+618=1239pa2.1.6填料层持酸量持酸量啕酸液膜厚度x填料面积润湿率：LuL：167-0.14120查化工工艺设计手册计算篇二,P246,图4.5.5润湿率与液膜厚度的关系得

8、:-0.330.33水的液膜厚度为0.05cm,校正系数0.022I-=0.022179"5工I=1.24。1九J8.8410J则硫酸的液膜厚度经校正后为0.05/1.24=0.04cm。则填料层持酸量=0.0410?6439.9=2.6m32.1.7塔高H在填料层高度确定后，其它部位的高度均根据装配和工作空间高度来决定，具体尺寸:下气室（包括进气、出酸管）：高度2.5m；分酸管、槽高度：2m球拱（或砖拱）高度：0.4m；除沫层与空间高度：2.1m；填料层高度：6.0m；布酸层高度：0.6m；全塔总高度H=13.6m2.2中间吸收塔的工艺计算进塔气温：160C,出塔气温60C；进塔气

9、体压力：5.9kpa,出塔气体压力：4.7kpa进塔气量：17448.49n?/h(或779.55kmol/h),其中：SO379.79kmol/h;吸收率99%出塔气量：15679.06n?/h(或700.55kmol/h),其中：SO30.79kmol/h;大气压101.3kpa。2.2.1塔径的计算平均气体流量:VJ7448.4915679.06巴23600160602101.33,2=6.8m/s27310135.94.7101.32现取空塔速度Q=1.2m/s,则塔径D:D=1-68一之2.7m(取塔径2.8m),0.7851.2则实际空塔速度切=1.10m/s塔横截面积为：s=3.

10、14m2.2.2填料面积FF二GKP式中：G-SO31收量，kg/h；(2-4)K一吸收速度系数，kg/(m2h-kPa);P吸收推动力，kpaSO31收量：G-J79.79-0.7980-6320kg/h吸收速度系数：K=1.004切0.8kg/(m2hkpa)K=1.0041.100.8=1.08kg/(m2h-kpa)吸收推动力PP:79.7910282590进气分压：P1=二0.108atm=10.9kpa779.55103360.7910828470出气分压：P2=二0.00118atm=0.12kpa700.551033610.9-0.122.3噎2.3lg10.90.12=2.4

11、kpa1.082.4将以上计算结果带入式(2-4)得：填料面积F=6230=2404m22.2.3 填料高度同干燥塔，选用尺寸为50mm勺瓷质矩鞍形填料为吸收层。由式（2-2）得:2404/1030.7852.82=3.8m-27,0.2LgL2.2.4 压力降AP1.1212210001.0902-0.00768.16.9.811791.91791.9/d0.505LPG294688f1.09Y八=父=0.27G1PL,26278.27(1791.9J查化工工艺设计手册计算篇二,P239图4.5.2填料层压降的通用关联图得:填料层压力降.P=8mmH2O/m填料=810,3.81013001

12、0.33=298pa2.2.5填料塔阻力AP且填料层阻力.用查接触法硫酸工艺设计常用参考资料选编P44,图5.3.1得:当0=1.1m/s时，AP干=9.5mmH2O/m填料淋酸密度：L'=VL=/7=24.4m3/m2hs6.51由式（2-3）得：AR=9.5父（1+0.055父24.4）=22.3mmH2O/m填料二829pa除沫层阻力:P2除沫层填料采用.252.5mn«瓷环，堆放高度：21.05=2.1m则除沫层阻力：PP2=2.1x30=63mmH2O=618pa。填料塔阻力：.,岛=P1.=P2=829+618=1447pa2.2.6填料层持酸量持酸量啕酸液膜厚度

13、乂填料面积润湿率：L=U=244=0.24103查化工工艺设计手册计算篇二,P246,图4.5.5润湿率与液膜厚度的关系得:硫酸的液膜厚度为0.096cm。则填料层持酸量=0.09610?2404=2.3m32.2.7塔高H在填料层高度确定后，其它部位的高度均根据装配和工作空间高度来决定，具体尺寸为：下气室（包括进气、出酸管）：高度2.5m；分酸管、槽高度：2m球拱（或砖拱）高度：0.4m；除沫层与空间高度：2.1m；填料层高度：3.8m；布酸层高度：0.6m；全塔总高度H=11.4m2.3最终吸收塔的工艺计算进塔气温：180C,出塔气温60C；进塔气体压力：118.8Pa,出塔气体压力：0k

14、Pa。进塔气量：15606.76m/h（或696.73kmol/h）,其中：SO36.07kmol/h;吸收率99%出塔气量：15472.15m3/h(或690.72kmol/h),其中：SO3:0.06kmol/h;大气压101.3kPa。2.3.1 塔径的计算巫明片决自目一15606.7615472.15273平均气体流重：V=18060236002273101.33,c.cc=6.2m/s0.1188101.32现取空塔速度=1.2m/sw,则塔径D:（取塔径2.8m）36420.1636105.9x2360027318060273101.30.1188101.3-2112.56=1.0

15、8m/sD一之2.70m.0.7851.22则实际空塔速度eo=1.08m/s塔横截面积为：S=3.14J281=6.15m2<2）2.3.2 填料面积FSO31收量：G=6.07-0.0680=480.8kg/h吸收速度系数:K=1.004W0.8kg/(m2h-kPa)K=1.0041.080.8=1.07kg/(m2h-kPa)吸收推动力AP:6.0710282118.8进气分压：P=父=0.00877(atm)=0.889kpa696.7310336出气分压：P2=0.0610828=0.0000864atm)=0.00876kpa690.72103360.889-0.00876

16、2.3喘22.31g0.8890.008760.19kpa将以上计算结果带入式（2-4）得：填*«积F=号=236.2.3.3 填料高度H填同干燥塔，选用尺寸为50mm勺瓷质矩鞍形填料为吸收层。2365/103由式（2-2）住p.H埴=2=3.8m'0.785父2.822：G,0.2Lg：lL2.3.4 压力降AP1.08212210000.9302-0.00659.44.9.811800.81800.8/J.505GFG288848.800.93八”G=x11=0.32IPL,19894（1800.8）查化工工艺设计手册计算篇二,P239图4.5.2填料层压降的通用关联图得

17、:填料层压力降=7.8mmH2O/m填料3=7.8103.810130010.33=291pa2.3.5 填料塔阻力AP且填料层阻力.用查接触法硫酸工艺设计常用参考资料选编P44,图5.3.1得:当0=1.08m/s时，&P干=10mmH2O/m填料淋酸密度：L'="=1547=25.2m3/m2hs6.15由式（2-3）得：AR=10父（1+0.055父25.2）=23.86mmHzO/m填料二959pa10除沫层阻力P2除沫层填料采用.252.5mn«瓷环，堆放高度：21.05=2.1m则除沫层阻力：AP2=2.1w30=63mmH2O=618pa。填料

18、塔阻力：，P阻=用P2=959+618=1577pa2.3.6 填料层持酸量持酸量啕酸液膜厚度乂填料面积润湿率:L=252=0.25103查化工工艺设计手册计算篇二,P246,图4.5.5润湿率与液膜厚度的关系得:硫酸的液膜厚度为0.095cm。则填料层持酸量=0.09510?2365=2.3m32.3.7 塔高H在填料层高度确定后，其它部位的高度均根据装配和工作空间高度来决定，具体尺寸:下气室（包括进气、出酸管）：高度2.5m；分酸管、槽高度：2m；球拱（或砖拱）高度：0.4m；除沫层与空间高度：2.1m；填料层高度：3.8m；布酸层高度：0.6m；全塔总高度H=11.4m11第三章填料塔设计结果3.1 填料塔设计结果见下表填料塔主要计算结果项目干燥塔中间吸收塔最终吸收塔进塔气温/c40160180出塔气温/C456060进塔压力/kPa-5.8845.90.1188出塔压力/kPa-7.064.70进塔气量/(m3/h)20190.9117448.4915606.76出塔气量/(m3/h)19789.1115679.0615472.15平均气体流量/(m3/s)6.866.806.2空塔速度