物料热量及设备的计算合成硫酸

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硫酸的工业制法

硫酸的工业制法
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4.大气中SO2的来源?
①煤、石油的燃烧 ②金属矿石的冶炼
5.常见大气污染物有哪些?
①SO2 、 SO3 、 H2S②煤烟③氮的氧化物( NO 、 NO2 等) ④碳的氧化物( CO 、 CO2 )⑤粉尘⑥碳氢化合物等。 注意:大气污染物不一定是有毒气体,如 CO2 是大 气污染物,但CO2无毒。
•【例题1 】燃烧2吨含FeS280%的黄铁矿,理论上 能生产98%的硫酸多少吨? 解:设理论上能生产98%的硫酸X吨? 关系式 FeS2 -------------2H2SO4 120 196 2×80% X×98% 120∶196= 2×80%∶X×98%
x=2.67(吨)
答:理论上能生产98%的硫酸2.67吨
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接触室
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吸收塔
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沸腾炉
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关于生产过程中的几个问题
1.工业上接触法制硫酸中为什么要先将黄铁矿粉碎? 2.为什么把燃烧黄铁矿的炉子叫沸腾炉?为什么用这种炉子?
3.黄铁矿石中沸腾炉里燃烧时,为什么要向沸腾炉鼓入过量的空气或氧气? 4.逆流原理中接触法制硫酸的过程中有哪些具体的作用? 5.为什么通入接触室的混合气体必须预先净化?如何净化? 6.什么是热交换过程?
H2SO4 = (NH4)2SO4 + SO2↑+ H2O 制石膏
2、污水处理 Ca(OH)2 + H2SO4 =CaSO4 + 2H2O 3、废渣处理 二、能量充分利用 “废热”利用:

硫酸净化工序物、热、设工艺设计计算

硫酸净化工序物、热、设工艺设计计算

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(整理)第四章能量衡算及热数据的估算习题解答

(整理)第四章能量衡算及热数据的估算习题解答

计算题(P106)

4-1、物料衡算数据如下图所示。主反应式如下。已知加入甲苯和浓硫酸的温度均为30℃,脱水器的排水温度为65 ℃,磺化液的出料温度为140 ℃,甲苯和硫酸的标准化学反应热为117.2kJ·mol -1 (放热) ,设备(包括磺化釜、回流冷凝器和脱水器,下同)升温所需的热量为1.3×105kJ ,设备表面向周围环境的散热量为6.2 ×104kJ, 回流冷凝器中冷却水移走的热量共9.8 ×105kJ 。试对甲苯磺化过程进行热量衡算。有关热力学数据:原料甲苯的定压比热为1.71kJ ·kg -1 ·℃-1 ; 98%硫酸的定压比热为1.47kJ ·kg -1 ·℃-1 ;磺化液的平均定压比热为1.59kJ ·kg -1 ·℃-1 ;水定压比热为4.18kJ ·kg -1 ·℃-1

解法一:对甲苯磺化过程进行热量衡算的目的是为了确定磺化过程中的补充加热量。依题意可将甲苯磺化装置(包括磺化釜、回流冷凝器和脱水器等)作为衡算对象。此时,输入及输出磺化装置的物料还应包括进、出回流冷凝器的冷却水,其带出和带入热量之差即为回流冷凝器移走的热量。若将过程的热效应作为输入热量来考虑,则可绘出如下图所示的热量衡算示意图。

CH 3

+H 2SO 4CH 33H

+H 2O

则热量平衡方程式可表示为 取热量衡算的基准温度为25o C (若取0 ℃作为基准,结果又如何?),则

(1)

(2)磺化过程热效应

反应中共加入98%浓硫酸的质量为1100kg ,其中含水22kg 。若以SO 3计,98%硫酸的质量分率为80%。由式(4-44)得

物料衡算和热量衡算

物料衡算和热量衡算

物料衡算和热量衡算

以下计算部分将对石灰石-石膏法的脱硫工艺进行物料衡算、热量衡算、反应器的设计和换热器的设计等具体的步骤

物料衡算简化运算条件:物料衡算主要针对脱硫装置系统(即喷淋塔)和制浆系统(石灰石浆液)来进行的,两个系统之间来联系的纽带是在脱硫塔内进行的脱硫反应,即钙硫比(Ca/S )(选择为1.02,下面将详细论述)。以下条件在计算方法中被简化

(1)不包括吸收塔的损失

(2)假设烟气带入的粉尘为零

(3)假设工艺水和石灰石不含杂质

(4)假设原烟气和净烟气没有夹带物代入和带出系统

(5)假设没有除雾器冲洗水

(6)假设没有泵的密封水

(7)假设工艺系统是封闭的,没有环境物质的进入和流出

3.1吸收系统物料衡算和相关配置

喷淋塔内主要进行脱硫反应,由锅炉引风压机引来的烟气,经过增压风机升压后,从吸收塔中下部进入吸收塔,脱硫除雾后的净烟气从吸收塔顶部侧向离开吸收塔,塔的下部为浆液池。

前面已经详细地介绍了脱硫反应的机理,由此可知反应的物料比例为 CaCO 3∽Ca ∽1.02S ∽1.02SO 2

1.02 : 1.02 : 1 : 1

设原来烟气二氧化硫SO 2质量浓度为 a (mg/m 3),根据理想气体状态方程

PV=nRT

可得: K K m

amg m mg )145273(273//770033+= 求得: a=1.18×104mg/m 4

而原来烟气的流量(145℃时)为20×104(m 3/h)换算成标准状态时(设为V a )

K

K V h m a 273)273145(/2000003+= 求得 V a =1.31×105 m 3/h=36.30 m 3/s

能量衡算及热数据的估算(习题解答)

能量衡算及热数据的估算(习题解答)

计算题(P106)

4-1、物料衡算数据如下图所示。主反应式如下。已知加入甲苯和浓硫酸的温度均为30℃,脱水器的排水温度为65 ℃,磺化液的出料温度为140 ℃,甲苯和硫酸的标准化学反应热为117.2kJ·mol -1 (放热) ,设备(包括磺化釜、回流冷凝器和脱水器,下同)升温所需的热量为1.3×105kJ ,设备表面向周围环境的散热量为6.2 ×104kJ, 回流冷凝器中冷却水移走的热量共9.8 ×105kJ 。试对甲苯磺化过程进行热量衡算。有关热力学数据:原料甲苯的定压比热为1.71kJ ·kg -1 ·℃-1 ; 98%硫酸的定压比热为1.47kJ ·kg -1 ·℃-1 ;磺化液的平均定压比热为1.59kJ ·kg -1 ·℃-1 ;水定压比热为4.18kJ ·kg -1 ·℃-1

象。此时,量来考虑(1)

(2)磺化过程热效应

反应中共加入98%浓硫酸的质量为1100kg ,其中含水22kg 。若以SO 3计,98%硫酸的质量分率为80%。由式(4-44)得

反应结束后,磺化液含硫酸35.2kg,水21.4kg 。以SO 3计,硫酸的质量分率为50.8%。则

所以有

反应消耗的甲苯量为979 kg ,则

(3)反应产物(磺化液、脱水器排出的水)带走的热量Q 4 Q 4=1906.9 x 1.59 x (140-25)+193.1 x 4.18 x (65-25)=3.77 x 105 KJ

141000 1.71(3025)1100 1.47(3025)

1.6610Q kJ

=⨯⨯-+⨯⨯-=⨯3p c

工业制硫酸的工艺流程

工业制硫酸的工艺流程

工业制硫酸的工艺流程

《工业制硫酸的工艺流程》

工业制硫酸是一项重要的化工生产过程,其工艺流程包括硫磺燃烧、稀释、吸收、浓缩和结晶等阶段。以下是一般工业制硫酸的操作步骤:

1. 硫磺燃烧:首先,将硫磺粉末燃烧生成二氧化硫气体。硫磺燃烧反应的化学方程式是:

S + O2 → SO2

2. 稀释:将二氧化硫气体和空气以一定的比例稀释,以便进行后续的吸收和处理。

3. 吸收:将稀释后的二氧化硫气体通过吸收塔,用稀释的硫酸或氢氧化钠溶液进行吸收,生成硫酸或硫酸钠溶液。

4. 浓缩:通过蒸发器或其它设备,将稀释的硫酸或硫酸钠溶液进行浓缩,得到某一浓度的硫酸或硫酸钠。

5. 结晶:在合适的温度和压力下,通过冷却结晶或者蒸发结晶的方式,使得硫酸或硫酸钠结晶,并进行提纯和干燥处理,得到成品硫酸。

除了上述基本的工艺流程外,工业制硫酸的生产还需要考虑设备的选型和操作参数的控制,以确保生产过程的安全和稳定。同时,对废气和废水的处理也是工业制硫酸生产中需要重点考

虑的环保问题。

总之,工业制硫酸的工艺流程涉及反应、分离、浓缩和干燥等多个步骤,需要综合考虑原料、能耗、安全和环保等因素,以满足市场的需求和国家的标准。

硫酸合成工艺流程

硫酸合成工艺流程

硫酸合成工艺流程

硫酸是一种重要的化工原料,广泛应用于冶金、化肥、石油、制药等行业。下面是一种常用的硫酸合成工艺流程的简要介绍。

硫酸合成的主要原料是硫和空气,通过一系列反应和分离过程,最终生成硫酸。

首先,硫和空气进入燃烧室,在高温条件下发生燃烧反应。硫的氧化反应可表示为:S + O2 → SO2。这一步骤产生了二氧

化硫气体。

然后,通过反应室将二氧化硫气体进一步转化为三氧化硫气体。这一步骤是通过SO2气体与空气中的氧气发生反应:2SO2 +

O2 → 2SO3。

接下来,将产生的三氧化硫气体进入冷却器进行冷却,同时,还要保持一定的压力。冷却的目的是降低温度,使SO3气体

凝结为液体。

之后,将冷却后的三氧化硫液体注入吸收塔中。在吸收塔中,将硫酸液体从下向上喷入,与三氧化硫液体进行充分接触。这一步骤中,三氧化硫气体会被硫酸液体吸收,形成浓硫酸:

SO3 + H2SO4 → H2S2O7。

接着,将吸收塔中产生的浓硫酸引出,同时将其中的杂质去除。通常采用脱硫器进行这一操作。通过加入一定的冷却剂,可以使浓硫酸凝固,并将其与杂质分离。

最后,经过脱硫器处理后的浓硫酸得到提纯,并在冷却器中降温,直到达到理想的使用温度。整个流程中,还会有一些辅助设备的使用,如冷却系统、循环泵、反应室等。

需要注意的是,硫酸合成工艺流程中产生的气体废料,如二氧化硫和三氧化硫,是对环境具有污染性的,因此需要进行处理和回收。一般采用多级洗涤、吸附和脱硫等方法进行气体处理,以减少对环境的影响。

硫酸是一种重要的化工原料,其合成工艺流程涉及到多个步骤和设备。通过上述工艺过程,可以高效地合成出优质的硫酸产品。然而,在实际应用中,还需要根据具体的生产要求和条件进行调整和改进,以提高生产效率和产品质量,同时最大限度地减少对环境的影响。

4物料衡算与热量衡算

4物料衡算与热量衡算

a. 简单混合
1
混合器
NT
2
NT-1
NT 1
图3.2 简单混合系统示意图
FNT Fi Fiei
i 1
NT 1
(Fi Zi, j )i NT (Fi Zi, j ) (j=1,2, ……, NC)
i 1
FNT Z NT , j Fi Z i , j
i=1,2, ……, NT-1 j=1,2, ……, NC
M jVj 0
j1
M jV j 0
( j 1,2,, NC)
式中 Vj——反应中第 j 组分的化学计量系数; (反应物为消失负,生成物为正)
Mj——第 j 组分的分子量。
质量守恒: 转化物质总质量=产生物质总质量
转化物质量 生成物质量
NC
M jV j 0
j 1
NC
H2SO4 55.2 0.40 844.8 0.98 900.0 0.90 H2O 82.8 0.60 17.2 0.02 100.0 0.10 合计 138.0 1.00 862. 1.00 1000 1.00
结果分析
F1=138 kg/h H2SO4 Z1,1=0.40
1
H2O Z1,2=0.60
1 反应 2
M jF1Z 1, j
M jF2Z 2,j
数学模型:F2Z2, j=F1Z1, j -F1Z1, k (YkVj /Vk)

化工设计物料衡算和热量衡算

化工设计物料衡算和热量衡算

化工设计物料衡算和热量衡算

化工设计物料衡算和热量衡算是化工工程设计中非常重要的内容。物

料衡算是指在化工工程中对物料的流动进行计算和衡量的过程,而热量衡

算则是指对化工工程中的热量流动进行计算和衡量的过程。下面将详细介

绍这两个内容。

首先,物料衡算是化工工程设计中的一个必不可少的环节。物料衡算

要基于反应的化学反应原理或工艺流程,计算出物料的各项数据,如流量、摩尔质量、摩尔仓数等。具体的衡算步骤包括:确定物料的基本特性,如

摩尔质量、密度等;确定物料的流动量和流速;根据反应方程式和反应器

的驱动力,计算出反应速率;进一步计算出反应器的物料应用时间(HRT),以衡量物料在反应器中的停留时间。

物料衡算的目的是为了选择合适的设备和工艺流程,以确保化工工程

的安全运行。通过物料衡算,可以计算出物料在不同设备中的流速和停留

时间,从而判断是否需要增加搅拌装置或延长反应器的体积等改进措施。

此外,物料衡算还能帮助设计人员确定各种物料转移设备的大小和形式,

以满足工艺流程的需求。

其次,热量衡算是物料衡算的重要组成部分,也是化工工程中的关键

环节。热量衡算要根据物料的热力学特性及其运动过程,计算出热量的流

动和传递。具体的衡算步骤包括:测定物料的初始和终止温度;计算物料

的比热容和比焓;计算物料在设备中的热量传递和损失;计算过程中发生

的温度变化和热量变化;计算设备的热损失和热水平;最终评估设备的热

效率。

热量衡算的目的是为了保证化工工程的热平衡和能量效率。通过热量衡算,可以计算出各个设备和工艺过程的热量损失和热交换,从而判断是否需要增加散热装置或回收热量等改进措施。此外,热量衡算还能帮助设计人员确定各种热交换设备的大小和形式,以满足工艺流程的需求。

课程设计硫酸物料及热量衡算

课程设计硫酸物料及热量衡算

本设计生产能力10万吨/年,按年开车7200h计算,可知硫酸车间每小时硫酸的生产量为:=

本次设计采用以每小时的生产产量为基准进行计算。

物料衡算以每小时硫酸的生产量为基准。

热量衡算以0℃作为计算的温度基准。

炉气成分

SO

2:10.40% ; O

2

:7.30%; N

2

:82.30%。

炉气水分含量

0.183mol干炉气

进酸浓度

干燥塔进酸浓度93%;出酸浓度≥92.5%。

吸收塔进酸浓度98%;出酸浓度98.3%。

转化率及吸收率

一次转化率92%;

二次转化率99%;

吸收率99%。

干燥塔及循环槽的物料衡算

(1)进干燥塔气体成分

SO

2

:

O

2

:

N

2

:

H

2

O:

进干燥塔气体成分如表3.1所示。

表3.1 进干燥塔炉气成分

项目kmol/h kg/h m3/h %

SO2 144.40 9241.66 3242.67 10.40

O2 101.36 3243.52

2268.20

7.30

N2 1142.70 31995.60 25596.48 82.30 ∑1388.46 44480.72 31107.34 100.00

H 2O 254.09 4573.62 6212.35

(2)干燥塔出口气体含水量

设出干燥塔气体中含水量为0.1g/cm 3,则干燥塔出口气体含水量为:

(3)吸收塔循环酸与干燥塔循环酸对串酸量

设:93%硫酸—98%硫酸串酸量x(kg/h);98%硫酸—93%硫酸串酸量为y(kg/h)。 由O H 2平衡得:4573.62+20% =24.08% (3-1) 由3SO 平衡得:80%y=75.92% (3-2) x

硫酸工艺计算

硫酸工艺计算

硫酸工艺计算

本计算基于本公司目前烟气量及烟气成分含量,对硫酸系统物料、热量进行衡算,并确定主要设备的基本尺寸,填料、触媒装填高度,所需换热设备换热面积,转化保温层厚度等。

一、 电收尘

转炉烟气进入#3电收尘器的含尘量约为310/g Nm ,烟气量约为330000m /N h ,艾萨炉烟气进入#3电收尘器的含尘量最大可达320/g Nm ,烟气量约为337000m /N h 。净化动力波入口混合烟气要求含尘量30.4/g Nm <,根据转炉、艾萨炉烟气各自的特点,保险起见,#3电收尘器设计除尘效率取98%,有效驱进速度7.3cm /s ,#4电收尘器设计除尘效率取99%,有效驱进速度8.5cm /s ,进入#3、#4电收尘器的烟气温度约为0

350C ,设计#3电收尘器的入口压力为1400Pa -,#4电收尘器的入口压力为900Pa -。

进入#

3、#4电收尘器的实际烟气流量为:

33273+t 101.35273+350101.35

=30000/69420/273101.35273101.35 1.4Q Q m h m h H ⨯

⨯=⨯⨯=+-转实转标

33273+t 101.35273+350101.35

=37000/85192/273101.35273101.350.9

Q Q m h m h H ⨯

⨯=⨯⨯=+-艾标艾实 则所需集尘板总面积分别为:

223#3#3#116942011ln ln 1033136000.07310.98c p A Q m m w η==⨯⨯=--转实

224#4#4#118519211

硫酸工艺计算手册

硫酸工艺计算手册

硫酸工艺计算手册

硫酸工艺计算手册是关于硫酸生产过程的详细指南,其中包括了各种工艺参数的计算和优化。以下是硫酸工艺计算手册的部分内容摘要:

1. 原料准备:根据原料的成分和纯度,计算出所需的原料量。同时,需要考虑原料的储存和输送等环节,确保原料的稳定供应。

2. 燃烧过程:燃烧过程是硫酸生产的关键环节之一。需要计算出燃烧所需的热量和氧气量,以及燃烧产物的成分和温度。同时,需要考虑燃烧器的效率和安全性。

3. 气体净化:为了得到高质量的硫酸,需要将原料气中的杂质去除。需要根据原料气的成分和杂质含量,计算出净化所需的化学药品量和去除效率。

4. 吸收和精制:硫酸吸收过程需要计算出吸收效率和吸收液的成分,以及吸收后气体的处理方式。硫酸精制过程需要考虑结晶和分离等环节,确保硫酸的质量和纯度。

5. 能耗和物耗:硫酸生产过程中的能耗和物耗是评价工艺经济性的重要指标。需要根据生产过程计算出各种物料的消耗量和能耗,并优化工艺参数以降低能耗和物耗。

6. 安全与环保:硫酸生产过程中存在一定的安全风险和环境污染问题。需要计算出各种物料的危险性和处理方法,以及生产过程中的环保措施。

总之,硫酸工艺计算手册是硫酸生产过程中的重要指南,可以帮助企业优化生产过程、提高产品质量、降低能耗和物耗,从而实现经济可持续发展。

硫酸的制备方法

硫酸的制备方法

硫酸的制备方法

硫酸(H2SO4)是一种重要的无机化合物,常用于化学工业中。它

是一种强酸,具有广泛的应用,特别是在石油、化工、冶金、医药等

行业中。本文将介绍硫酸的主要制备方法。

一、硫酸的生产方法

硫酸的生产方法主要有两种:接触法(接触过程发生在升温的条件下)和铁法(利用铁精矿或硫化铁作为原料,氧化生成二氧化硫)。

1. 接触法

接触法是硫酸的主要生产方法之一。其制备过程经历三个主要步骤:燃烧、转化和吸收。

首先,将硫矿(硫化铁)精矿与空气混合燃烧,生成二氧化硫气体:FeS2 + O2 → Fe2O3 + SO2

接着,硫磺磷酸催化下的氧化反应将二氧化硫气体转化为三氧化硫:2SO2 + O2 → 2SO3

最后,SO3与硫酸液混合反应,生成硫酸:

SO3 + H2SO4 → H2S2O7

将H2S2O7稀释后便得到浓硫酸。整个接触法的过程需要高温和高

压条件下进行。

2. 铁法

铁法是制备硫酸的另一种方法。它利用硫化铁矿或铁精矿(FeS2)

作为原料,在高温下氧化生成二氧化硫气体。该方法一般包括以下步骤:

首先,将硫化铁矿或铁精矿煅烧,生成FeO和SO2:

2FeS2 + 11O2 → 2FeO + 4SO2

然后,将FeO再次氧化为Fe2O3:

2FeO + O2 → 2Fe2O3

接着,再次与SO2反应,生成三氧化硫:

2SO2 + O2 → 2SO3

最后,将SO3稀释后便得到浓硫酸。

二、硫酸的应用领域

硫酸是一种重要的化学原料,在许多领域有广泛的应用。

1. 化学工业

硫酸是许多其他化学物质的制备原料。它可用于生产化学肥料、杀

物料热量及设备的计算合成硫酸

物料热量及设备的计算合成硫酸

3物料、热量及设备的计算

3.1 设计计算条件

连续生产时间为335天,年产80万t/a 硫酸。 冶炼烟气的主要成分:SO 2:9.0%,O 2:8.0%,N 2:83.0%。 工序采用一转一吸,转化率99%,吸收率99.95%。 3.2 干吸工序工艺计算

进入吸收塔成为H 2SO 4的SO 3量=1026.10⨯99%⨯99.95%=1015.33kmol/h

硫酸产量=1015.33⨯(98/1000)=99.502(t/h )(100%H 2SO 4)[或8⨯105t/a (100%H 2SO 4)] 干燥塔处理的气体量:

V d =

y

b Q ⨯⨯⨯⨯981000

4.22 (m 3/h )

式中:Q ——H 2SO 4的产量(100%H 2SO 4计) b ——气体中SO 2的浓度 (%) y ——硫的利用率 (%) 由Q=

335

24800000

⨯=99.502(t/h ),b=9.0%,y=99%X99.95%,

得Vd=

9995

.099.009.0981000

4.22502.99⨯⨯⨯⨯⨯=255383.7(m 3/h )

气体含水量:B=18/22.4Vd Pw

Pi P Pw

⨯--⨯

(kg/t 100%H 2SO 4)

式中:Pw ——在一定温度下饱和水蒸汽压(Pa ); Pi ——干燥塔入口的操作压力(Pa ) P ——大气压力(Pa )

Vd ——处理的干燥气体量(m 3/h )

∴66.172597.25538373

.79573

.74.2218=⨯-⨯=

B (kg/t 100%H 2SO 4) 表3-1电除雾出口气体成分

硫酸合成工艺流程

硫酸合成工艺流程

硫酸合成工艺流程

《硫酸合成工艺流程》

硫酸是一种重要的化工原料,广泛应用于冶金、化工、电子、造纸等领域。其合成工艺流程经过多年的发展和优化,已经非常成熟和完善。

硫酸的合成工艺主要采用硫磺氧化法,其工艺流程包括硫磺熔炼、氧化生成二氧化硫、硫酸生成和提纯等步骤。下面是硫酸合成的一般工艺流程:

1. 硫磺熔炼:首先将硫磺与空气或氧气在熔融状态下进行反应,生成二氧化硫和硫化氢。常用的熔炼设备包括熔融炉和燃烧室。

2. 氧化生成二氧化硫:将产生的二氧化硫和氧气(或空气)通过氧化炉进行反应,生成二氧化硫。氧化反应通常在高温和高压下进行。

3. 硫酸生成:将二氧化硫与水进行反应,生成亚硫酸氢和亚硫酸铵。然后通过氧化、结晶和干燥等工艺步骤,将亚硫酸氢和亚硫酸铵转化为硫酸。

4. 提纯:对生成的硫酸进行脱水、净化和浓缩等处理,提高硫酸的纯度。

此外,硫酸的合成工艺还涉及原料的准备、废气处理、余热利用等环节。在工艺流程中,需要考虑能源消耗、环境保护、安

全生产等因素,采用先进的设备和技术,优化工艺流程,提高生产效率和产品质量。

总的来说,硫酸的合成工艺流程是一个复杂的系统工程,需要多方面知识和技能的综合运用。随着科学技术的不断进步和发展,硫酸合成工艺流程也会不断改进和完善,为硫酸生产提供更好的技术支持。

化工物料衡算及设备计算参考

化工物料衡算及设备计算参考

摘要

本次设计的内容是年产12万吨苯乙烯减压精馏系统模拟计算及工艺设计,采用连续精馏的方式,使用四个精馏塔,将脱氢混合液精馏成纯度大于99.7%产品苯乙烯以及乙苯、苯、甲苯和焦油等重组分。

利用PRO/II对苯乙烯减压精馏全工段进行了模拟计算,完成了物料衡算。利用模拟结果,对苯乙烯分离塔(T0403)进行了热量衡算和严格的设备计算,确定了塔高、塔径,填料性能和尺寸等。对塔顶冷凝器,进料泵,回流罐,塔接管等进行了计算选型和设计。绘制了带控制点的工艺流程图,物料平衡图,设备布置图及管道布置图。

关键词:苯乙烯;减压;精馏;设计

Abstract

The content is thesimulate computation and process design of 120000 t/a of styrene vacuum distillation system.Thedehydrogenated mixture is separeted into styrene, ethylbenzene,benzene, toluene and other heavy constituents like flux oil with continuous rectification of four distillation columns.The purity of the styrene is more than 99.7%.

The simulate computation of the whole process about the styrene vacuum distillation system has been completed with PRO/II. The material balance has also been finished. According to the resulsts, heat balance and the equipments of the styrene separation tower (T0403) are strictly calculated.The equipments computation consists of the determination of tower height, tower Drive, packing performance and size. The overhead condenser,feed pump,reflux accumulator and tower pipes are strictly calculated, selected and desighed. The engineering flow sheet with control points, material balance diagram,equipment layout and piping diagram have already finished.

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3物料、热量及设备的计算

3.1 设计计算条件

连续生产时间为335天,年产80万t/a 硫酸。 冶炼烟气的主要成分:SO 2:9.0%,O 2:8.0%,N 2:83.0%。 工序采用一转一吸,转化率99%,吸收率99.95%。 3.2 干吸工序工艺计算

进入吸收塔成为H 2SO 4的SO 3量=1026.10⨯99%⨯99.95%=1015.33kmol/h

硫酸产量=1015.33⨯(98/1000)=99.502(t/h )(100%H 2SO 4)[或8⨯105t/a (100%H 2SO 4)] 干燥塔处理的气体量:

V d =

y

b Q ⨯⨯⨯⨯981000

4.22 (m 3/h )

式中:Q ——H 2SO 4的产量(100%H 2SO 4计) b ——气体中SO 2的浓度 (%) y ——硫的利用率 (%) 由Q=

335

24800000

⨯=99.502(t/h ),b=9.0%,y=99%X99.95%,

得Vd=

9995

.099.009.0981000

4.22502.99⨯⨯⨯⨯⨯=255383.7(m 3/h )

气体含水量:B=18/22.4Vd Pw

Pi P Pw

⨯--⨯

(kg/t 100%H 2SO 4)

式中:Pw ——在一定温度下饱和水蒸汽压(Pa ); Pi ——干燥塔入口的操作压力(Pa ) P ——大气压力(Pa )

Vd ——处理的干燥气体量(m 3/h )

∴66.172597.25538373

.79573

.74.2218=⨯-⨯=

B (kg/t 100%H 2SO 4) 表3-1电除雾出口气体成分

项目 Kmol/h Kg/h m 3/h %

SO 2 1026.10 65670.4 22984.53 9.0

O 2 912.08 29186.56 2043.70 8.0

N 2 9462.88 264960.64 211968.47 83.0

∑ 11401.06 359817.60 255383.70 100.0

H 2O 958.87 17259.66 21478.69 ——

表3-2 转化进口气体成份

项目Kmol/h Kg/h m3/h%

1026.1065670.4022984.537.9

SO

2

O

1091.0469826.7524439.258.4

2

10871.47695773.73243519.6483.7

N

2

∑12988.61831270.89290943.42100.0

H

O 1.616290936.20——

2

3.3 干燥塔及其循环槽的物料衡算

3.3.1 干燥塔入口炉气成分

1 净化工序补加空气量:干燥塔入口补加空气量

=290943.42-255383.70=35559.72(m3/h)

2 干燥塔入口炉气含水量:设补加空气全部在电除雾之后加入,空气温度20℃,相对湿度50%。由湿气图查得含水量6.7(g)/干空气(m3),则补加空气带水量:35559.72 0.0067=238.25(kg/h)

干燥塔入口炉气总含水量:

17259.66+238.25=17497.91(kg/h )(或972.11kmol/h ) 3.3.2 干燥塔出口气体带水量

干燥后指标:水分≤0.1g/m 3 则干燥后气体含水量=094.2942.2909431000

1

.0=⨯(kg/h ) 3.3.3 循环酸量

由于塔径还未确定,故按酸浓度差计算。入塔酸:浓度:93.00%,比重:1.7993,温度:50℃,酸量:x (m 3/h )。出塔酸:92.7% 干燥塔的吸水量=17497.91-29.09=17468.82(kg/h ) 由物料平衡得: 解得:=x 2999.98

3.3.4干燥系统各塔串酸量

1 吸收塔循环酸与干燥塔循环酸对串酸量。

设:93%硫酸~98%硫酸为x (kg/h );98%硫酸~93%硫酸串酸量为y 1(kg/h )

由H 2O 平衡得: 17468.82+19.59%⨯y 1=24.08%⨯x (3-1) 由SO 3平衡得: 80.41%y 1=75.92%x (3-1)

x = 1.055y 1 (3-3)

将(3-3)式代入(3-1)

17468.82+19.59%y 1=0.2408⨯1.055y 1

得: y 1=300440.63(kg/h ) x =316964.86(kg/h )

2 吸收塔循环酸与104.5%H 2SO 4塔循环酸对串酸量

104.5%吸收SO 3量=1015.33⨯30%=304.60(kmol/h )(或=24368kg/h ) 产品104.5H 2SO 4为29850.8kg/h ,其中:SO 3:24368kg/h ,H 2O :4197.77kg/h 设: 105%酸——98%酸串酸量为z (kg/h ) 98%酸——105%酸串酸量为y 2(kg/h )

由H 2O 平衡得:0.1959y 2=0.1469z +4197.77 (3-4) 由SO 3平衡得:0.8041y 2+24368=0.8531z +24368 (3-5) y 2=1.061z (3-6)

将(3-6)代入(3-4)式得:

0.1959⨯1.06z =0.1469z +4197.77

z =69094.55(kg/h ) y 2=1.06⨯69094.55=73240.22(kg/h )

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