年产七万吨硫酸的热量衡算

浓硫酸稀释的热量衡算

1、 物料衡算

衡算基准为小时。以W表示表示各股物流的质量流量。 流程示意图：

查《硫酸工作手册》（刘少武等编著、东南大学出版社）中的相关表格知25℃的98%硫酸的密度是1.8310g/cm，即1831kg/m。

33.58kg/h 其中W1?3.18?1831?5822稀释器的总质量平衡：W1?W2?W3 稀释器硫酸的平衡： 0.98W1?0.35W3

.58kg代入上面两方程解得： 用W1?5822

W2?10480.644kg/hW3?16303.224kg/h

2、热量衡算

固体、液体和气体溶质溶解于溶剂中吸收和放出的热量称为溶解热，手册给出的溶解热数据中，有积分溶解热与微分溶解热。

积分溶解热：以硫酸溶解于水形成硫酸水溶液说明积分溶解热的含义。在25℃下把1mol硫酸用水逐渐稀释，在此过程中不断取出所放出的热量，使溶液温度保持在25℃，这个过程所放出的热量称为积分溶解热。积分溶解热是浓度的函数，也是温度的函数。

微分溶解热：微分溶解热系指1kmol(有时用1kg)溶质溶解于含量为x的无限多的溶液中（即溶解后溶液的含量仍可视为x）时所放出的热量

武汉工程大学本科毕业设计

摘 要

硫酸广泛应用于化肥工业、石油工业、钢铁工业、有色冶金工业等。其中硫酸的最大消费者是化肥工业。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。硫酸生产主要分原料预处理，SO2炉气制取和净化，SO2转化，SO3吸收和尾气处理等6大工序。年产万吨硫酸车间干吸工段的工艺设计主要包括工艺流程设计，工艺过程计算，主要设备工艺计算及选型，部分设备的平面布置。在设计中全系统采用两转两吸工艺。首先炉气进入干燥塔干燥后，干燥气再进入转化工段，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。设计中对主要工序进了物料衡算，热量衡算，并以此绘制物料平衡表和热量平衡表。

关键词：硫酸；工艺设计；物料衡算；热量衡算；

I

武汉工程大学本科毕业设计

Abstract

Sulfuric acid is widely used in chemical fertilizer industry, petrochemical industry, iron and steel industry, non-ferrous metallurgical indu

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摘 要

硫酸广泛应用于化肥工业、石油工业、钢铁工业、有色冶金工业等。其中硫酸的最大消费者是化肥工业。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。硫酸生产主要分原料预处理，SO2炉气制取和净化，SO2转化，SO3吸收和尾气处理等6大工序。年产万吨硫酸车间干吸工段的工艺设计主要包括工艺流程设计，工艺过程计算，主要设备工艺计算及选型，部分设备的平面布置。在设计中全系统采用两转两吸工艺。首先炉气进入干燥塔干燥后，干燥气再进入转化工段，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。设计中对主要工序进了物料衡算，热量衡算，并以此绘制物料平衡表和热量平衡表。

关键词：硫酸；工艺设计；物料衡算；热量衡算；

I

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Abstract

Sulfuric acid is widely used in chemical fertilizer industry, petrochemical industry, iron and steel industry, non-ferrous metallurgical indu

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摘 要

硫酸广泛应用于化肥工业、石油工业、钢铁工业、有色冶金工业等。其中硫酸的最大消费者是化肥工业。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。硫酸生产主要分原料预处理，SO2炉气制取和净化，SO2转化，SO3吸收和尾气处理等6大工序。年产万吨硫酸车间干吸工段的工艺设计主要包括工艺流程设计，工艺过程计算，主要设备工艺计算及选型，部分设备的平面布置。在设计中全系统采用两转两吸工艺。首先炉气进入干燥塔干燥后，干燥气再进入转化工段，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。设计中对主要工序进了物料衡算，热量衡算，并以此绘制物料平衡表和热量平衡表。

关键词：硫酸；工艺设计；物料衡算；热量衡算；

I

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Abstract

Sulfuric acid is widely used in chemical fertilizer industry, petrochemical industry, iron and steel industry, non-ferrous metallurgical indu

第4章 物料衡算与热量衡算

4.1 物料衡算

物料衡算即是利用物料的能量守恒定律对其进行前后操作后物料总量与产品以及物料损失状况的计算方法，也就是进入设备用于生产的物料总数恒等于产物与物料损失的总量。物料衡算与生产经济效益有着直接的关系。

物料衡算需要在知道产量和产品规格的前提下进行所需的原、辅材料量、废品量以及消耗量的计算。

物料衡算的意义：

（1） 知道生产过程中所需的热量或冷量； （2） 实际动力消耗量；

（3） 能够为设备选型、台数、决定规格等提供依据；

（4） 在拟定原料消耗定额基础上，进一步计算日消耗量、时消耗量，

能够为所需设备提供必要的基础数据。

4.1.1 年工作日的选取

（1）年工作时间 365-11（法定节假日）=354×24=8496（小时） （2）设备大修 25天/年=600小时/年 （3）特殊情况停车 15天/年=360小时/年 （4）机头清理、换网过滤 6次/年 8小时/次

[354-(25+15)]×1/6次/天×8小时/次=396小时=16.5天=17天 （5）实际开车时间

365－11－25－15－17=297天 8496－600－360－396=7140小时 （6）设备利用系数

K=

第四章 年产20万吨啤酒厂物料衡算

第一节、基础数据

啤酒生产基础数据 项目 原料利用率 麦芽水分 大米水分 百分比（％） 项目 98.5 5 13 百分比（％） 麦芽净损失 0.35 大米净损失 0.30 冷却损失 过滤损失 发酵损失 包装损失 总损失 5 1.5 1.5 2 10 无水麦芽浸出率 75 无水大米浸出率 95 麦芽用量 大米用量

啤酒国家级企业标准（大型厂） 项目名称 65 35 特级企业 一级企业 >98 二级企业 备注 >95 1．产品质量 合格率 >99 23

2.物质消耗 总损失(%) <6 <8.0 <180 <20 <170 <105 >15000 >40 >1000 <8.5 <185 <25 <185 <120 >12000 >30 >8000 以12度酒计 不计麦芽和生活用水 以标煤计不计生活用煤 粮耗(kg/t酒) <175 水耗(t/t酒) <10 煤耗(kg/t酒) <150 电耗(度/t酒) <100 3.经济效益 不分大中小型类别 全员劳动生产>25000 率(元/人.年) 资金利税率>55 (%) 人均实现利税>15000 (元/人) 说明 1、 2、

企业考核不分大中小型，均以大型厂标准执行。 本标准中要考核的各项指标为全厂性的指标，考核时不

分桶酒和瓶酒，主要原因是目前资料都未分，且桶酒产量不大。 3、

资金利税率未分大中小型企业，考虑到小厂虽然利润稍

低，但占有资金也少，特别是固定资金平均余额低，所以大

物料衡算和热量衡算 物料衡算

根据质量守恒定律，以生产过程或生产单元设备为研究对象，对其进出口处进行定量计算，称为物料衡算。通过物料衡算可以计算原料与产品间的定量转变关系，以及计算各种原料的消耗量，各种中间产品、副产品的产量、损耗量及组成。 物料衡算的基础

物料衡算的基础是物质的质量守恒定律，即进入一个系统的全部物料量必等于离开系统的全部物料量，再加上过程中的损失量和在系统中的积累量。 ∑G1=∑G2+∑G3+∑G4 ∑G2：--输人物料量总和； ∑G3：--输出物料量总和； ∑G4：--物料损失量总和； ∑G5：--物料积累量总和。

当系统内物料积累量为零时，上式可以写成： ∑G1=∑G2+∑G3

物料衡算是所有工艺计算的基础，通过物料衡算可确定设备容积、台数、主要尺寸，同时可进行热量衡算、管路尺寸计算等。 物料衡算的基准

(1)对于间歇式操作的过程，常采用一批原料为基准进行计算。

(2)对于连续式操作的过程，可以采用单位时间产品数量或原料量为基准进行计算。物料衡算的结果应列成原材料消耗定额及消耗量表。

消耗定额是指每吨产品或以一定量的产品(如每千克针剂、每万片药片等)所消耗的原材料量；而消耗量是指以每年或每日等时间所消

物料衡算和热量衡算 物料衡算

根据质量守恒定律，以生产过程或生产单元设备为研究对象，对其进出口处进行定量计算，称为物料衡算。通过物料衡算可以计算原料与产品间的定量转变关系，以及计算各种原料的消耗量，各种中间产品、副产品的产量、损耗量及组成。 物料衡算的基础

物料衡算的基础是物质的质量守恒定律，即进入一个系统的全部物料量必等于离开系统的全部物料量，再加上过程中的损失量和在系统中的积累量。 ∑G1=∑G2+∑G3+∑G4 ∑G2：--输人物料量总和； ∑G3：--输出物料量总和； ∑G4：--物料损失量总和； ∑G5：--物料积累量总和。

当系统内物料积累量为零时，上式可以写成： ∑G1=∑G2+∑G3

物料衡算是所有工艺计算的基础，通过物料衡算可确定设备容积、台数、主要尺寸，同时可进行热量衡算、管路尺寸计算等。 物料衡算的基准

(1)对于间歇式操作的过程，常采用一批原料为基准进行计算。

(2)对于连续式操作的过程，可以采用单位时间产品数量或原料量为基准进行计算。物料衡算的结果应列成原材料消耗定额及消耗量表。

消耗定额是指每吨产品或以一定量的产品(如每千克针剂、每万片药片等)所消耗的原材料量；而消耗量是指以每年或每日等时间所消

物料衡算和热量衡算

物料衡算

根据质量守恒定律，以生产过程或生产单元设备为研究对象，对其进出口处进行定量计算，称为物料衡算。通过物料衡算可以计算原料与产品间的定量转变关系，以及计算各种原料的消耗量，各种中间产品、副产品的产量、损耗量及组成。

物料衡算的基础

物料衡算的基础是物质的质量守恒定律，即进入一个系统的全部物料量必等于离开系统的全部物料量，再加上过程中的损失量和在系统中的积累量。 ∑G1=∑G2+∑G3+∑G4 ∑G2：--输人物料量总和； ∑G3：--输出物料量总和； ∑G4：--物料损失量总和； ∑G5：--物料积累量总和。

当系统内物料积累量为零时，上式可以写成： ∑G1=∑G2+∑G3

物料衡算是所有工艺计算的基础，通过物料衡算可确定设备容积、台数、主要尺寸，同时可进行热量衡算、管路尺寸计算等。

物料衡算的基准

(1)对于间歇式操作的过程，常采用一批原料为基准进行计算。

(2)对于连续式操作的过程，可以采用单位时间产品数量或原料量为基准进行计算。物料衡算的结果应列成原材料消耗定额及消耗量表。

消耗定额是指每吨产品或以一定量的产品(如每千克针剂、每万

第一章 综述

1.1物质的性质

1.1.1硫磺的性质

硫磺一般呈块状或粉末状，浅黄色，带杂质者为灰绿色。条痕黄白色，脂肪光泽，晶体透明或半透明。硬度1.2，不完全解离，性脆。硫磺的比重2.05-2.09。摩擦生负电，易溶（180℃），燃烧时生淡蓝色火焰，并放出SO2气体。

硫磺外观为淡黄色脆性结晶或粉末，有特殊臭味。分子量为32.06，蒸汽压是0.13KPa，闪点为207℃，熔点为119℃，沸点为444.6℃，相对密度为2.0。硫磺不溶于水，微溶于乙醇、醚，易溶于二硫化碳。作为易燃固体，硫磺主要用于制造染料、农药、火柴、橡胶、人造丝等。

1.1.2稀硫酸化学性质

（1）可与多数金属（比铜活泼）氧化物反应，生成相应的硫酸盐和水； （2）可与所含酸根离子对应酸酸性比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、二糖和多糖的水解。 （6）强电解质,在水中发生电离H2SO4=2H+ + SO4 2-

-1-

1.1.3浓硫酸的性质 脱水性

⑴就硫酸而言，脱水性是浓硫酸的性质，而非稀硫酸的性质，即浓硫酸有