年产23万吨硫磺制酸吸收装置工艺设计（毕业学术论文设计）.docx

年产23万吨硫磺制酸吸收装置工艺设计（毕业学术论文设计）.docx

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毕 业 论 文

题目：

年产23万吨硫磺制酸吸收装置工艺设计

学 生：

学 号：

院（系）：

专 业：

指导教师：

2012年 月 日

毕业设计（论文）任务书

毕业设计（论文）题目：

年产30万吨硫磺制酸吸收装置工艺设计函授站：

陕西函授站 专业：

化工工艺

班级：

化学工程与工艺 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.1998：

132—156

[2]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.2007：

193—236

[3]编委会.化工工艺手册[M].北京：

化工工业出版社.1994：

203—264

[4].张贵军.化工计算[M].北京：

化学工业出版社.2008：

88—142

[5]侯温顺.化工设计概论（第二版）[M].北京：

化学工业出版社.2007：

123—156

[6].王绍良.化工设备基础[M].北京：

化学工业出版社.2007：

84—134

[7].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.2000：

183—205

4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

10月3日—10月4日

2

撰写开题报告

10月5日—10月10日

3

查找资料明确设计目的及基本要求

10月11日—10月15日

4

设计计算

10月16日—11月15日

5

绘制设备图

11月16日—11月30日

6

编写论文

12月1日—12月10日

7

后期修改

12月11日—12月20日

诚信申明

本人申明：

我声明，所呈交毕业设计论文《年产30万吨的硫磺制酸工艺设计》是本人在指导老师马鹏帅，刘明丽老师细心指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

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据实查证。

我毕业设计所撰写的内容及所参考的资料均真实、可靠，如有不实之处，我愿按照学校有关规定，承担一切后果。

申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。

本人签名：

赵强强

2011年12月18日

年产23万吨硫磺制酸

摘要

本设计针对硫磺制硫酸工艺，在查阅了全国硫酸工业技术交流会论文集等大量资料的基础上，实现生产23万吨的硫酸生产工艺。

介绍了硫酸生产的主要方法和成熟的工艺流程。

主要内容包括原料熔硫工段、焚硫转化工段、干吸工段、主要生产设备的选择、技术经济指标的确定、环保措施等。

文章重点完成了中间吸收塔的物料衡算、热量衡算、吸收塔和液体分布器尺寸的计算，并完成了相关图纸的绘制，包括硫磺制酸的带控制点的工艺流程图和中间吸收塔设备装配图。

关键词：

硫磺，空气，吸收，填料塔

Yearlyproduces230,000tonsulfursystemacid

ABSTRACT

Thisdesignisaimedatimprovingsulfuricacidprocess,inturnnationalsulphuricacidindustrytechniqueexchangingmeetingproceedingsonthebasisofsuchalargenumberofdata,therealizationproduce230,000tonsofsulfuricacidproductionprocess.Introducessulphuricacidproduction,themainmethodandmatureprocessflow.Themaincontentsincluderawmaterialthesulfurmeltingpelletizingsection,burnedintosectionsofsulfur,drysuctionpelletizingsection,themainproductionequipmentselection,technicalandeconomicindexesofdetermination,environmentalprotectionmeasures,etc.Thepapermainlyfinishedmiddleabsorbermaterialcalculation,heatcalculation,absorptiontowerandliquiddistributorsizecalculation,andcompletedmappingengineeringdrawings,includingimprovingacidwithcontrolflowchartandmiddleabsorptiontowerequipmentassemblydrawing.

KEYWORDS:

brimstone;Air.Absorption;Packedtower

目录

摘要 I

ABSTRACT II

目录 III

1绪论 1

1.1硫酸的组成及性质 1

1.2硫酸的用途 2

1.3硫酸的生产方法 2

1.4我国硫酸工业的生产现状 3

1.4.1国外硫酸工业的现状 5

1.4.2发展建议 5

1.5注重环保以及能源消耗情况与废热回收利用 5

1.5.1环境保护 5

1.5.2能源消耗情况 6

1.5.3废热回收利用 6

1.6工艺流程的简述 7

1.6.1原料工段 7

1.6.2熔硫工段 7

1.6.3焚硫及转化工段 7

1.6.4干吸及成品阶段 7

1.7塔及填料的选择 7

1.7.1塔的选择 7

1.7.2填料选择 8

1.8泵的选择 8

1.8.1泵的主要用途 8

1.8.2泵的性能参数 8

1.9硫酸的质量指标和增产技术 8

1.9.1国家一级标准工业硫酸质量指标 8

1.9.2硫酸的增产技术 9

1.9换热器的选择 9

1.9.1换热器的分类 9

2硫磺制酸吸收工段流程简介 10

2.1三氧化硫吸收原理 11

2.2吸收酸浓度的选择 11

2.3高温吸收的工艺原理 12

3主要设备的工艺计算 12

3.1中间吸收塔的工艺计算【1】【4】 12

3.1.1酸喷淋量q【7】 13

3.1.2中间吸收塔的物料恒算【3】【8】 14

3.1.4填料层高度的计算【5】 18

3.1.5塔附属高度的计算【6】【9】 22

3.1.6液体初始分布器【2】 22

3.1.7吸收塔流体力学参数计算【4】 22

3.2主要设备能量衡算【4】 24

3.2.1 中间吸收塔能量衡算 24

致谢 26

参考文献 27

符号说明 28

结论 30

1绪论

1.1硫酸的组成及性质

纯硫酸是一种无色透明的油状液体，相对密度为1.8269，冰点11.4，工业生产的硫系指三氧化硫和水以一定比例混合的溶液，其中三氧化硫与水的物质的量之比等于1，成为无水硫酸；物质的量之比小于1，为含水硫酸；大于1则为发烟硫酸。

三氧化硫蒸汽压大，暴露在空气中释放出的三氧化硫和空气中的水蒸气迅速结合凝聚成酸雾，因此而得名。

发烟硫是无色至棕色油状稠厚流体，常用98.3%的

硫酸是最活泼的无机酸之一，具有强酸的通性，浓硫酸还具有脱水性、吸水性和氧化、硫化等性质。

稀硫酸：

（1）可与多数金属（比钢活泼/氧化物）反应，生产相应的硫酸盐和水;

（2）可与所含酸根离子对应酸性和硫酸根离子弱的盐反应，生成相应的硫酸盐和弱酸;

（3）可与碱反应生成相应的硫酸盐和水;

（4）可与氢前金属在一定条件下反应，生成相应的硫酸盐和氢气；

（5）加热条件下可催化蛋白质、二糖和多精的水解。

浓硫酸：

（1）脱水性：

脱水性是浓硫酸的化学特性，物质与浓硫酸脱水的过程是化学变化的过程，反应时，浓硫酸按水分子中氢氧原子数的比为2

（2）吸水性：

将一瓶浓硫酸敞口放置在空气中，其质量将增加，密度将减小，浓度降低，体积变大，这是因为浓硫酸具有吸水性。

就硫酸而言，吸水性是浓硫酸的性质，而不是稀硫酸的性质,浓硫酸的吸水作用，指的是浓硫酸分子跟水分子强烈成一系列稳定的水合物，并放出大量的热：

H2SO4+nH2O=H2SO4·nH2O

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（如空气中的水）能吸收某些结晶水合物（如

CuSO4·5H2O.Na2CO3·5H2O.Na2CO3·10H2O）中的水。

（3）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SO2。

Cu+2H2SO4（浓）==（加热）==CuSO4+SO2↑+2H2O2Fe+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。

（4）跟其他还原性物质反应浓硫酸具有强氧化性，实验室制取

H2S、HBr、HI等还原性气体不能选用浓硫酸。

H2S+H2SO4（浓）===S↓+SO2↑+2H2O2HBr+H2SO4（浓）===Br2↑+SO2↑+2H2O

2HI+H2SO4（浓）===I2↑+SO2↑+H2O

（5）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）如，用固体氯化钠与浓硫酸反应制取氯化氢气体

NaCl（固）+H2SO4（浓）====NaHSO4+HCl↑（常温）

2NaCl（固）+H2SO4（浓）====Na2SO4+2HCl↑（加热）

Na2SO3+H2SO4====Na2SO4+H2O+SO2↑

（6） 酸性：

制化肥，如氮肥、磷肥等2NH3+H2SO4====（NH4）2SO4Ca3（PO3）2+2SO4====2CaSO4+Ca（H2PO4）2

1.2硫酸的用途

硫酸的性质决定其用途之广泛，在同民经济中占重要地位，是十分重要的化工原料，曾被誉为“工业之母”。

某些磷肥、氮肥和其他多元复合肥料都需要大量的硫酸，如生产化普通过磷酸钙就要消耗310Kg的硫酸。

在冶金工业中，如钢材加工及其成品的酸洗、有色冶金工业中炼铝、炼钢、炼锌也需要大量