物料衡算及热量衡算

第二章硫酸干吸系统设计的计算2.1 干燥塔物料计算[16]

2.1.1 干燥塔入口炉气成分

表2.1 转化气进口气体成分

表2.2 电除雾器出口气体成分

2419.05

2.1.2 干燥塔入口炉气含水量

设补加空气全部在电除雾器之后加入，空气温度20摄氏度、相对湿度75%，由湿含图查得水含量为103

干空气，则补加空气带水量为：

g/m

2419.05×0.01=24.19kg/h=1.34kmol/h=30.8m3/h

2.1.3 干燥塔入口气体带水

设出塔气体中含水量为3

0.1g/m，则干燥后气体带水量为：

(0.1÷1000)×19372.98=1.94kg/h

2.1.4 循环酸量

决定循环酸量的方法一般有两种，一种是根据进出口酸浓度差决定，酸浓度差一般选在0.2%~0.4%范围内，第二个是根据塔的喷淋密度来决定，喷淋密度一般选在14~20m3/(m2·h)的范围内。在这里采用浓度差计算循环酸量。

H SO比重 1.7993

入塔酸：浓度93.00%

24

m/h

温度50O C 酸量x3

出塔酸：浓度92.7%

干燥塔吸收水量=(1115.81＋24.19)－1.94=1138.06kg/h

由物料平衡得：X×1.7993×1000×93%=(X×1.7993×1000＋1146)×92.7%

X=195.44m3/h

所以采用扬量为200m3/h酸泵,型号为IHIHF125-100-250酸泵。

2.2 干燥塔热量衡算

2.2.1 炉气带入热量Q1

t=40O C时

SO2带入热量：q1=76.98×40×41.57=127997.80KJ/h

O2带入热量：q2=69.28×40×29.37=81389.60KJ/h

N 2带入热量： q 3=709.05×40×28.45=806894.52KJ/h

H 2O 带入热量： q 4=（1.34+61.94）×40×32.716=82810.74KJ/h

式中41.57，29.37，28.45，32.716分别为0~40O C 时SO 2、O 2、N 2、H 2O 的摩尔热熔KJ/(mol·K) 。

Q 1=q 1+q 2 +q 3+q 4=1099092.66KJ/h

2.2.2 水的冷凝热Q 2

水在40O C 时冷凝热为2406KJ/kg

Q 2=（1115.81+24.19－1.94）×2406=2738177.35KJ/h 2.2.3 入塔酸带入热Q 3

50O C 时93%H 2SO 4的热焓 I 1=78.7KJ/kg Q 3=195.44×1.7993×1000×78.7=27675734.96KJ/h 2.2.4 93%酸稀释热Q 4

n 17860

Q 4.18

n +1.7983

⨯=

⨯ 式中：Q —稀释热，J/mol

n —对于1molH 2SO 4所用水的mol 数 对于浓度为1C 的硫酸，当稀释到浓度为2C 时，放出的热量按下式计算：

212121n 17860n 17860Q Q 4.1868n 1.793n 1.793⎡⎤

⨯⨯-=-⨯⎢⎥++⎣⎦

93%24H SO →92.7%24H SO ，1122n 0.41 Q 13900 n 0.429 Q 14394 ====

21Q Q 493.8KJ/kmol -=

4195.441.79931000

493.8

1771941.75

/

98

Q KJ h ⨯⨯=

⨯=

2.2.5 炉气带出热Q 5

SO 2带出热量： q 1=76.98×45×41.64=144245.12KJ/h O 2带出热量： q 2=69.28×45×29.395=91641.852KJ/h N 2带出热量： q 3=709.05×45×28.51=909675.70KJ/h H 2O 带出热量： q 4=0.11×45×32.74=162.06KJ/h

式中41.64，29.395，28.51，32.74分别为0~450C 时2SO 、2O 、2N 、2H O 的摩尔热熔KJ/(mol·K)。

Q 5=q 1＋q 2＋q 3＋q 4=1143475.48KJ/h

2.2.6 出塔酸带出热Q 6和酸温

Q 6=Q 1＋Q 2＋Q 3＋Q 4－Q 5=32141471.24KJ/h

则出塔酸的热焓232141471.24

91.1/351655.19+1138.06

I KJ kg =

=

查表得：92.7%H 2SO 4 I 2=91.1KJ/kg 时的温度为t= 57.2O C 2.3 干燥塔循环酸槽的物料衡算

表2.3 干燥塔循环槽物料衡算表

上塔循环= X=195.44m 3/h*1.7993kg/m3=351655.19kg/h

2.4 干燥塔酸循环槽热量衡算

如干燥塔循环系统的流程图所示

干燥塔循环系统流程图

2.4.1 从干燥塔冷却器来到92.7%H2SO4带入热 Q 1=35279

3.25×IKJ/h

2.4.2 从98%酸循环系统串来到98.5%H2SO4带入热 Q 2=1924

3.27×79.34=1526760.91KJ/h 式中：79.34为98.5%H 2SO 4的热焓， KJ/kg 。 2.

4.3 混合热

由98.5%H 2SO 4、92.7%H 2SO 4两种浓度的硫酸，混合成93%H 2SO 4

110.42917860

n 0.429 q 4.186814403KJ /kmol 0.4291.7983⨯==

⨯=+

220.08317860

n 0.083 q 4.18683295KJ /kmol

0.0831.7983⨯==⨯=+330.4117860

n 0.41 q 4.186813900KJ /kmol 0.411.7983

⨯==⨯=+

m 1=(352793.25×0.927)/98=3337.14mol/h m 2=(19243.27×0.985)/98=193.41mol/h Q 3=(3337.14+193.41)×13900－3337.14×14403－193.41×3295=372581.09KJ /h 2.4.4 上塔酸带出热

Q 4=351655.19×78.38=27562733.95KJ /h 2.4.5 串往98%酸循环槽等93%H2SO4带出热

5Q 20381.3378.38=1597488.51KJ/h =⨯ 式中：78.38为93%酸的热焓，KJ /kg 2.4.6 从干燥塔冷却器来的硫酸温度

由热量平衡得：

12345

Q +Q +Q =Q +Q I=77.27KJ/kg,J/kg 92.7%t= 43C 从表中查出热焓为77.27K 的硫酸的温度

即干燥塔冷却器出口酸温为430C ，进口酸温57.20C 。