1、年產5萬噸硫酸生產設備 目錄第一章 概述11.1 緒論11.2硫酸的性質1第二章 計算設備規格22.1 干燥塔2 2.2中間吸收塔5 2.3最終吸收塔8 第三章 填料塔設計結果12 第1章 概述1.1 緒論 硫酸是重要的基礎化工原料之一，是化學工業中最重要的產品,廣泛用于各個工業部門。 在工業生產中，一般都采用二氧化硫催化氧化的方法制硫酸。根據使用催化劑的不同，硫酸的工業制法可分為硝化法和接觸法。本設計以年產5萬噸硫酸車間干吸工段工藝設計為例。采用兩轉兩吸工藝，即爐氣首先在干燥塔中干燥后，再進入轉化工段，經一次轉化后爐氣進入第一吸收塔進行SO3的吸收，吸收后氣體中含有少量SO2和殘余的SO3，

2、進入二次轉化器后回到第二吸收塔進行吸收。本次設計涉及的主要設備有干燥塔，吸收塔，換熱器，填料塔等。1.2硫酸的性質硫酸是（SO3）和水（H2O）化合而成。化學上一般把一個分子的三氧化硫與一個分子的水相結合的物質稱為無水硫酸。無水硫酸就是指的100%的硫酸（又稱純硫酸）。純硫酸的化學式用“H2SO4”來表示，分子量為98.08。硫酸是基礎化學工業中重要的產品之一。硫酸的性質決定了它用途的廣泛性，硫酸主要用于生產化學肥料、合成纖維、涂料、洗滌劑、致冷劑、飼料添加劑和石油的精煉、有色金屬的冶煉，以及鋼鐵、醫藥和化學工業。第2章 計算設備規格 1 焚硫爐 2 廢熱鍋爐 3 轉化器 4 蒸汽過熱器 5

3、蒸發器 6 鍋爐給水預熱器 7 換熱器 8 中間吸收塔 9 最終吸收塔 10過濾器 11 空氣干燥器 12鼓風機 13 泵兩次吸收法生產硫酸的流程圖 2.1干燥塔的工藝計算 進塔氣溫：40，出塔氣溫45；進塔氣體壓力：-5.884kPa，出塔氣體壓力：-7.06kPa。進塔氣量：20190.91m3/h，出塔氣量：；大氣壓101.3kPa。2.1.1塔徑的計算平均氣體流量現取空塔速度，則塔徑D： （取塔徑3.4m）則實際空塔速度 ， 塔橫截面積為：2.1.2填料面積F （2-1） 式中：G需吸收的水量，kg/h； K干燥速度系數，kg/(m2·h·kpa)； 干燥推動力，k

4、Pa。 干燥水量： 干燥速度系數：kg/(m2·h·kpa) 干燥推動力：入塔壓力=101.3-5.884=95.42kPa，出塔壓力=101.3-7.06=94.24kpa入塔氣體水蒸氣分壓：出塔氣體水蒸氣分壓：將以上計算結果帶入式(2-1)得：填料面積2.1.3 填料高度H填選用尺寸為50mm的瓷質矩鞍形填料為干燥層。 （2-2）式中： F填料面積，m2； 填料的比表面積，m2/m3； D塔徑，m。由式（2-2）得：2.1.4壓力降查化工工藝設計手冊計算篇<二>，圖4.5.2填料層壓降的通用關聯圖得：填料層壓力降2.1.5填料塔阻力 填料層阻力查接觸法硫酸工

5、藝設計常用參考資料選編，圖5.3.1得：當，填料層阻力：， （2-3） 式中：干填料阻力，； 校正系數，93%98%酸取0.055； L淋灑密度，m3/m2·h。淋酸密度:由式（2-3）得： 除沫層阻力除沫層填料采用mm陶瓷環，堆放高度：則除沫層阻力：。填料塔阻力：621+618=1239pa2.1.6 填料層持酸量持酸量=硫酸液膜厚度×填料面積潤濕率:查化工工藝設計手冊計算篇<二>，,圖4.5.5潤濕率與液膜厚度的關系得：水的液膜厚度為0.05cm，校正系數。則硫酸的液膜厚度經校正后為0.05/1.24=0.04cm。則填料層持酸量2.1.7塔高H在填料層高度

6、確定后，其它部位的高度均根據裝配和工作空間高度來決定，具體尺寸：下氣室（包括進氣、出酸管）：高度2.5m；分酸管、槽高度：2m；球拱（或磚拱）高度：0.4m；除沫層與空間高度：2.1m；填料層高度：6.0m；布酸層高度：0.6m；全塔總高度H=13.6m。2.2 中間吸收塔的工藝計算進塔氣溫：160，出塔氣溫60；進塔氣體壓力：5.9kpa，出塔氣體壓力：4.7kpa。進塔氣量：17448.49m3/h（或779.55kmol/h），其中：SO3：79.79kmol/h；吸收率99%。出塔氣量：15679.06m3/h（或700.55kmol/h），其中：SO3：0.79kmol/h；大氣壓1

7、01.3kpa。2.2.1塔徑的計算平均氣體流量：現取空塔速度， 則塔徑D： （取塔徑2.8m）則實際空塔速度 塔橫截面積為： 2.2.2填料面積F （2-4）式中：GSO3吸收量，kg/h； K吸收速度系數，kg/(m2·h·kPa)； 吸收推動力，kpa。SO3吸收量：吸收速度系數：kg/(m2·h·kpa) kg/(m2·h·kpa)吸收推動力： 進氣分壓： 出氣分壓： 將以上計算結果帶入式(2-4)得：填料面積2.2.3填料高度同干燥塔，選用尺寸為50mm的瓷質矩鞍形填料為吸收層。由式（2-2）得：2.2.4壓力降.查化工工藝

8、設計手冊計算篇<二>，圖4.5.2填料層壓降的通用關聯圖得：填料層壓力降 2.2.5填料塔阻力 填料層阻力查接觸法硫酸工藝設計常用參考資料選編，圖5.3.1得：當，淋酸密度:由式（2-3）得： 除沫層阻力除沫層填料采用mm陶瓷環，堆放高度：則除沫層阻力：。填料塔阻力：829+618=1447pa2.2.6填料層持酸量持酸量=硫酸液膜厚度×填料面積潤濕率:查化工工藝設計手冊計算篇<二>，,圖4.5.5潤濕率與液膜厚度的關系得：硫酸的液膜厚度為0.096cm。則填料層持酸量2.2.7塔高H在填料層高度確定后，其它部位的高度均根據裝配和工作空間高度來決定，具體尺寸為

9、：下氣室（包括進氣、出酸管）：高度2.5m；分酸管、槽高度：2m；球拱（或磚拱）高度：0.4m；除沫層與空間高度：2.1m；填料層高度：3.8m；布酸層高度：0.6m；全塔總高度H=11.4m。2.3 最終吸收塔的工藝計算進塔氣溫：180，出塔氣溫60；進塔氣體壓力：118.8Pa，出塔氣體壓力：0kPa。進塔氣量：15606.76m3/h（或696.73kmol/h），其中：SO3：6.07kmol/h；吸收率99%。出塔氣量： 15472.15m3/h（或690.72kmol/h）， 其中： SO3：0.06kmol/h；大氣壓101.3kPa。2.3.1塔徑的計算平均氣體流量：現取空塔速

10、度w，則塔徑D： （取塔徑2.8m）則實際空塔速度 塔橫截面積為：2.3.2填料面積F SO3吸收量： 吸收速度系數： kg/(m2·h·kPa) kg/(m2·h·kPa) 吸收推動力： 進氣分壓： 出氣分壓： 將以上計算結果帶入式(2-4)得：填料面積2.3.3填料高度同干燥塔，選用尺寸為50mm的瓷質矩鞍形填料為吸收層。由式（2-2）得：2.3.4壓力降查化工工藝設計手冊計算篇<二>，圖4.5.2填料層壓降的通用關聯圖得：填料層壓力降 2.3.5填料塔阻力 填料層阻力查接觸法硫酸工藝設計常用參考資料選編，圖5.3.1得：當，淋酸密度:由

11、式（2-3）得： 除沫層阻力除沫層填料采用mm陶瓷環，堆放高度：則除沫層阻力：。 填料塔阻力：959+618=1577pa2.3.6填料層持酸量持酸量=硫酸液膜厚度×填料面積潤濕率:查化工工藝設計手冊計算篇<二>，,圖4.5.5潤濕率與液膜厚度的關系得：硫酸的液膜厚度為0.095cm。則填料層持酸量2.3.7塔高H 在填料層高度確定后，其它部位的高度均根據裝配和工作空間高度來決定，具體尺寸：下氣室（包括進氣、出酸管）：高度2.5m；分酸管、槽高度：2m；球拱（或磚拱）高度：0.4m；除沫層與空間高度：2.1m；填料層高度：3.8m；布酸層高度：0.6m；全塔總高度H=11

12、.4m。13第3章 填料塔設計結果3.1 填料塔設計結果見下表 填料塔主要計算結果項目干燥塔中間吸收塔最終吸收塔進塔氣溫/40160180出塔氣溫/456060進塔壓力/kPa-5.8845.90.1188出塔壓力/kPa-7.064.70進塔氣量/(m3/h)20190.9117448.4915606.76出塔氣量/(m3/h)19789.1115679.0615472.15平均氣體流量/(m3/s)6.866.806.2空塔速度/(m/s)0.761.101.07塔徑/m3.42.82.8塔截面積/m29.076.156.15速度系數/(kg/m2hkPa)0.1761.081.07推動力

13、/kPa1.32.40.19填料面積/m26439.862404.002365.00填料高度/m6.03.83.8淋灑密度/(m3/m2h)16.725.326.1壓力降/Pa295298291填料塔阻力/Pa123914641526填料層持酸量/m32.62.32.3塔高/m13.611.411.4填料類型50mm瓷質矩鞍型填料50mm瓷質矩鞍型填料50mm瓷質矩鞍型填料排列形式堆放堆放堆放3.2 設備一覽表主要設備選型見下表主要設備選型序號設備位號設備名稱型號規格數量材料1E-2036-01干燥塔3400×136001臺16MnR2E-2036-02中間吸收塔2800×114001臺16MnR3E-2036-03最終吸收塔2800×11