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 (12)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SO3的吸收，吸收后气体中含有少量SO2和残余的SO3，进入二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2.1干燥塔的工艺计算进塔气温：40℃，出塔气温45℃；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：h m /11.1978999.091.2019032=⨯；大气压101.3kPa 。
2.1.1塔径的计算()h m V /86.6206.788.53.1013.101273245402733600211.1978991.201903=+-⨯++⨯⨯+=平均气体流量 现取空塔速度s m /8.0=ω，则塔径D ：m D 31.38.0785.086.6≈⨯=（取塔径3.4m ）1 焚硫炉2 废热锅炉3 转化器4 蒸汽过热器5 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 泵则实际空塔速度s m /76.0=ω ， 塔横截面积为：2207.924.314.3m S =⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=2.1.2填料面积FPK GF ∆⋅=（2-1） 式中：G —需吸收的水量，kg/h ；K —干燥速度系数，kg/(m 2·h ·kpa)； P ∆—干燥推动力，kPa 。
①干燥水量：h kg G /44.147384.128.1475=-=②干燥速度系数：176.08.0211.08.0=⨯=K kg/(m 2·h ·kpa)③干燥推动力P ∆：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：kpa P 0856.094.8144.81994.813.10142.951=+⨯=出塔气体水蒸气分压：kpa P 000117.011.044.81911.03.10124.942=+⨯=kpa P P P P P 3.10665.9800017.00856.0lg3.2000117.00856.0lg 3.22121=⨯⨯-=-=∆∴ 将以上计算结果带入式(2-1)得：填料面积286.64393.1176.044.1473m F =⨯=2.1.3 填料高度H 填选用尺寸为50mm 的瓷质矩鞍形填料为干燥层。
2785.0/DF H ⨯=α填 （2-2） 式中： F —填料面积，m 2；α—填料的比表面积，m 2/m 3； D —塔径，m 。
由式（2-2）得：m H 0.64.3785.0120/86.64392=⨯=填 2.1.4压力降P ∆26.05.179026.140.27753272666004365.084.85.179026.15.1790100081.912276.05.05.02.022.02=⎪⎭⎫⎝⎛⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛⋅=⨯⨯⨯⨯=⋅⋅L G L L G G L g ρρμρρφψω查《化工工艺设计手册计算篇》<二>，239P 图4.5.2填料层压降的通用关联图得： 填料层压力降填料m O mmH P /52=∆pa29533.101013000.61053=⨯⨯⨯=-2.1.5填料塔阻力阻P ∆①填料层阻力1P ∆查《接触法硫酸工艺设计常用参考资料选编》44P ，图5.3.1得： 当时s m /76.0=ω，填料干m O mmH P /5.52=∆填料层阻力：()’干L P P α+∆=∆11，填料m O mmH /2 （2-3） 式中：干P ∆—干填料阻力，填料m O mmH /2； α—校正系数，93%～98%酸取0.055； L ’—淋洒密度，m 3/m 2·h 。
淋酸密度:h m m s V L L ⋅===⋅23/7.161.97.151' 由式（2-3）得：()7.16055.015.51⨯+⨯=∆Pa621/55.102p m O mmH ==填料②除沫层阻力2P ∆除沫层填料采用5.225⨯φmm 陶瓷环，堆放高度：m 1.205.12=⨯ 则除沫层阻力：pa O mmH P 61863301.222==⨯=∆。
③填料塔阻力：=∆+∆=∆21P P P 阻621+618=1239pa 2.1.6 填料层持酸量持酸量=硫酸液膜厚度×填料面积 润湿率:14.01207.16'===αL L 查《化工工艺设计手册计算篇》<二>，246P ,图4.5.5润湿率与液膜厚度的关系得：水的液膜厚度为0.05cm ，校正系数24.11084.85.1790022.0022.033.0333.0=⎪⎭⎫⎝⎛⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-LLμρ。
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326.29.64391004.0m =⨯⨯=- 2.1.7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=13.6m 。
2.2 中间吸收塔的工艺计算进塔气温：160℃，出塔气温60℃；进塔气体压力：5.9kpa ，出塔气体压力：4.7kpa 。
进塔气量：17448.49m 3/h （或779.55kmol/h ），其中：SO3：79.79kmol/h ；吸收率99%。
出塔气量：15679.06m 3/h （或700.55kmol/h ），其中：SO3：0.79kmol/h ；大气压101.3kpa 。
2.2.1塔径的计算平均气体流量：()()s m V /8.627.49.53.1013.1012732601602733600206.1567949.174483=+-⨯++⨯⨯+=现取空塔速度s m /2.1=ω， 则塔径D ：m D 7.22.1785.08.6≈⨯=（取塔径2.8m ）则实际空塔速度s m /10.1=ω 塔横截面积为：2215.628.214.3m S =⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=2.2.2填料面积FPK GF ∆⋅=（2-4） 式中：G —SO3吸收量，kg/h ；K —吸收速度系数，kg/(m 2·h ·kPa)； P ∆—吸收推动力，kpa 。
①SO3吸收量：()()h kg G /63208079.079.79=⨯-= ②吸收速度系数：8.0004.1ω=K kg/(m 2·h ·kpa)08.110.1004.18.0=⨯=K kg/(m 2·h ·kpa) ③吸收推动力P ∆：进气分压：()kpa atm P 9.10108.0103365901028255.77979.791==+⨯=出气分压：()kpa atm P 12.000118.0103364701082855.70079.02==+⨯=kpa P P P P P 4.212.09.10lg3.212.09.10lg 3.22121=⨯-=-=∆∴ 将以上计算结果带入式(2-4)得：填料面积224044.208.16230m F =⨯=2.2.3填料高度填H同干燥塔，选用尺寸为50mm 的瓷质矩鞍形填料为吸收层。
由式（2-2）得：m H 8.38.2785.0103/24042=⨯=填 2.2.4压力降P ∆.27.09.179109.127.262782946880076.016.89.179109.19.1791100081.91221.15.05.02.022.02=⎪⎭⎫⎝⎛⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛⋅=⨯⨯⨯⨯=⋅⋅L G L L G G L g ρρμρρφψω查《化工工艺设计手册计算篇》<二>，239P 图4.5.2填料层压降的通用关联图得： 填料层压力降填料m O mmH P /82=∆a29833.101013008.31083p =⨯⨯⨯=-2.2.5填料塔阻力阻P ∆ ①填料层阻力1P ∆查《接触法硫酸工艺设计常用参考资料选编》44P ，图5.3.1得： 当时s m /1.1=ω，填料干m O mmH P /5.92=∆ 淋酸密度:h m m s V L L ⋅===⋅23/4.2451.67.158' 由式（2-3）得：()4.24055.015.91⨯+⨯=∆Pa829/3.222p m O mmH ==填料②除沫层阻力2P ∆除沫层填料采用5.225⨯φmm 陶瓷环，堆放高度：m 1.205.12=⨯ 则除沫层阻力：pa O mmH P 61863301.222==⨯=∆。
③填料塔阻力：=∆+∆=∆21P P P 阻829+618=1447pa 2.2.6填料层持酸量持酸量=硫酸液膜厚度×填料面积 润湿率:24.01034.24'===αL L 查《化工工艺设计手册计算篇》<二>，246P ,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323.2240410096.0m =⨯⨯=- 2.2.7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=11.4m 。