【原创】年产24465万吨的硫磺制酸工艺设计毕业论文设计

毕业设计

年产24.5万吨的硫磺制酸工艺设计

诚信申明

本人申明：

本人所提交的论文《年产24.5万吨的硫磺制酸工艺设计》，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。论文中所引用他人的无论以何种方式发布的文字、研究结果，均在论文中加以说明。

本人签名：日期：年月日

毕业设计（论文）任务书

毕业设计（论文）题目：年产24.5万吨硫磺制酸吸收装置工艺设计

函授站：专业：化工工艺

班级：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

[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

[3] 编委会，华工工艺手册[M]，化工工业出版社

[4] 张贵军.化工计算[M].北京：化学工业出版社.2008

[5] 侯温顺.化工设计概论(第二版)[M].北京：化学工业出版社.2008

[6] 王绍良.化工设备基础[M].北京：化学工业出版社.2008

[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

[8] 中国石化集团.化工工艺设计手册（上，下）.第2版.北京：化学工业出版社，1994

[9] 石油化工工规划设计院.塔的工艺设计.北京：石油化学工业出版社，1977

年产24.5万吨的硫磺制酸工艺

摘 要

本设计所给的任务是在接触法制硫酸工业中，普遍采用“两转两吸”的生产系统。其中“两吸”是指硫酸的干燥吸收工序，也是本次设计的主要内容。将原料液通过空气过滤器过滤后的空气进入干燥塔内，塔内用)(42SO H 为96％的硫酸吸收空气中的水分，并经塔顶除雾器除去酸沫后进入空气鼓风机，空气经压缩升温后送入焚硫炉。原料和空气在炉内反应，生成二氧化硫气体可达9~11％，经废热锅炉回收余热后，在气体过滤器除去其中的粉尘。操作时不得超过99％以上的浓度。由于干燥和吸收都是放热反应，出塔酸都需经酸冷却器冷却后才能返回塔内循环使用。具有中间吸收的制酸系统，基建投资虽然高些。但是塔能增加硫酸产量，可以使用较高的2SO 气体浓度。因此，足以抵偿其增加的投资费用。但是，采用中间吸收的主要意义，在于改善硫酸厂的环境。本次设计为了满足生产工艺条件的要求，绘制了工艺流程图，对吸收塔进行物料衡算和塔的工艺及物性数据进行了计算，并对塔径工艺尺寸作了算。本设计设计合理，满足生产工艺要求。

关键词：硫磺；空气；吸收；填料塔；设计

目录

前言 (1)

第1章概述 (3)

第1.1节物质的性质 (3)

1.1.1硫磺的性质]3[ (3)

1.1.2硫酸的性质]2[ (3)

第1.2节硫酸的用途 (4)

第1.3节合成方法 (5)

第1.4节质量指标 (5)

第1.5节硫酸工业现状及发展趋势 (6)

1.5.1我国硫酸工业的生产现状]7[ (6)

1.5.2我国硫酸工业的发展趋势]7[ (6)

1.5.3硫酸工业企业发展建议及分析]8[ (7)

1.5.4国外硫酸工业的生产现状及发展趋势]7[ (8)

第2章硫磺制酸吸收工段简介 (10)

第2.1节三氧化硫吸收原理 (10)

第2.2节吸收酸浓度的选择 (11)

第2.3节高温吸收的工艺原理 (11)

第3章主要设备的工艺计算 (13)

第3.1节中间吸收的工艺计算 (13)

3.1.1酸喷淋量Q]1[ (14)

3.1.2中间吸收塔的物料衡算 (15)

3.1.3塔径的计算 (16)

3.1.4填料层高度的计算 (18)

3.1.5塔附属高度的计算]9[ (21)

3.1.6液体初始分布器]8[ (22)

3.1.7吸收塔的流体力学参数计算]3[ (22)

第3.2节主要设备热量衡算 (23)

3.2.1中间吸收塔热量衡算]5[ (23)

结论 (26)

致谢 (30)

附图 (31)

前言

硫酸是常见的三大强酸之一，它是纯晶为无色，无臭，透明的油状液体。呈酸性。市售的工业硫酸为无色至微黄色，甚至红棕色，相对密度为98％。1.8365（20℃），98.3%的硫酸为1.8276（20℃），熔点10.35℃，沸点338℃.有很强的吸水能力，与水可以按不同比例混合。硫酸是工业上常见的溶剂，也是非常重要的化工原料之一，它无色、有毒、有强的腐蚀性质的液体。

硫酸在化工、医药、农业、国防、工业等行业是不可缺的基础原料和溶剂，它是生产硫酸铵、过磷酸钙等农药和石油的精练不可缺少的原料，在对巩固国防方面是和军用炸药的生产紧密连结在一起。所以，再化工生产中硫酸占据着越来越重要的位置。

为了达到生产的工艺要求，将硫磺与空气混合加热、焚烧、转化提纯分离以达到回首有用组分目的，本工艺是用浓硫酸来吸收SO3以达到吸收的目的。

吸收是利用气体混合物各组分在液体中溶解度的差别，用液体吸收剂分离气体混合物的单元操作。

吸收是分离有用气体与惰性气体最常用的一种操作，在化工、炼油等工业中应用很广，它是气体混合物与作为吸收剂的液体充分发接触时，溶解度大一个或几个组分溶解与液体中，溶解度小的组分仍留在气相，从而实现了气体混合物的分离。

在化工生产中，吸收操作广泛的应用于混合气体的分离，其具体应用大致有一下几种：

⑴回收混合气体中有用价值的组分

⑵出去有害组分以净化气体

⑶之辈某种气体的溶液

⑷工业废气的治理

随着冶炼烟气制酸以及硫磺制酸的发展，我国硫铁矿制酸的产量在总产量中将下降到50 %左右，2005 年，其年产量基本稳定在1300 万～1400 万吨。对现有大、中型硫铁矿制酸能力暂不能盲目改为硫磺制酸，主要是采取积极措施解决对水质的污染问题，降低硫铁矿制酸成本，增强竞争力；同时积极推广沸腾炉焙烧硫磺技术。

我国硫磺资源较少，硫磺年产量多年来维持在30万吨左右，根据有关部门预测，我国在今后的10～15 年内，为满足国内对油品的需求，进口原油量将达到1 亿吨，而且大部分为中东高硫原油，在加工过程中必然会产生大量硫化氢气体；同时内地炼

厂对原油的深度加工，也会副产大量酸性气体，因此，在可预见的将来，我国回收硫磺的总产量会有较大幅度的增长。同时，会给硫磺制硫酸带来广阔的空间和发展空间。

第1章概述

第1.1节物质的性质

1.1.1 硫磺的性质]3[

块状硫磺为淡黄色块状结晶体，粉末为淡黄色粉末，有特殊臭味，能溶于二硫化碳，不溶于水。比重、熔点、及其在二硫化碳中的溶解度均因晶体不同而异，沸点约为445℃，硫磺在空气中燃烧，燃烧时发生蓝色火焰，生成二氧化硫，粉末于空气或氧化剂混合易发生燃烧，甚至爆炸。硫磺是无机农药中的一个重要品种。商品为黄色固体或粉末，有明显气味，能挥发。硫磺水悬液呈微酸性，不溶于水，与碱反应生成多硫化物。硫磺燃烧时发出青色火焰，伴随燃烧产生二氧化硫气体。用于防治病虫害常把硫磺加工成胶悬剂。它对人、畜安全，不易使作物产生药害。硫磺属多功能药剂，除有杀菌作用外，还能杀螨和杀虫。用于防治各种作物的白粉病和叶螬等，持效期可达半月左右。

1.1.2硫酸的性质]2[

(1)化学性质

①．吸水性

浓硫酸的吸水作用，指的是浓硫酸分子跟水分子强烈结合，生成一系列稳定的水

合物，并放出大量的热：H

2SO4 + nH

2

O == H

2

SO4·nH

2

O，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而且还能吸收某些结晶水合物中的水。

②．脱水性

就硫酸而言，脱水性是浓硫酸的性质反应时，浓硫酸按水分子中氢氧原子数的比（2∶1）夺取被脱水物中的氢原子和氧原子。可被浓硫酸脱水的物质一般为含氢、氧元素的有机物，其中蔗糖、木屑、纸屑和棉花等物质中的有机物，被脱水后生成了黑色的炭（碳化）。

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SO

热的浓硫酸可将碳、硫、

2

。

磷等非金属单质氧化到其高价态的氧化物或含氧酸，本身被还原为SO

2 Cu + 2H2SO4(浓) ==(加热)== CuSO4 + SO2↑+ 2H2O

2Fe + 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．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）

⑤.酸性：制化肥，如氮肥、磷肥等

⑥.稳定性：浓硫酸与亚硫酸盐反应

(2)物理性质

稀硫酸是一种无色无嗅的透明液体，纯硫酸是一种无色无味油状液体常用的浓硫SO4的质量分数为98.3％，其密度为1.84g·cm-3，其物质的量浓度18.4mol·L-1。酸中H

2

硫酸是一种高沸点难挥发的强酸，易溶于水，能以任意比与水混溶。浓硫酸溶解时放出大量的热，因此浓硫酸稀释时应该“酸入水，沿器壁，慢慢倒，不断搅。” 若将浓硫酸中继续通入三氧化硫,则会产生"发烟"现象,这样超过98.3%的硫酸称为"发烟硫酸"

第1.2节硫酸的用途

硫酸是基本化学工业中重要产品之一。它不仅作为许多化工产品的原料，而且还广泛地应用于其他的国民经济部门。它的应用范围日益扩大，需要数量日益增加。世界的化肥工业在硫酸消费构成中约占65％。中国化肥工业在硫酸消费上所占比例也一直保持在50％～60％。在石油工业中，硫酸用于汽油、润滑油等产品的精炼，并用于烯烃的烷基化反应，以生产高辛烷值汽油。钢铁工业需用硫酸进行酸洗，以除去钢铁表面的氧化铁皮。这一工序是轧板、冷拔钢管以及镀锌等加工所必需的预处理。在有色冶金工业中，湿法冶炼过程用硫酸浸取铜矿、铀矿和钡矿；电解法精炼铜、锌、镍、镉等，需用硫酸配制电解液。用萤石和硫酸可制取氢氟酸（见萤石化学加工），它是现代氟工业的基础，与核工业及航天工业密切关联。在硝化棉、梯恩梯、硝化甘油、苦味酸等炸药的制造中，硫酸是硝化工序不可缺少的脱水剂。在化学纤维工业中，硫酸用于配制粘胶纤维的抽丝凝固浴；维纶生产需用硫酸进行缩醛化；锦纶的制造过程中，硫酸可溶解环己酮肟而进行贝克曼转位。在塑料工业方面，环氧树脂和聚四氟乙

烯等的生产也需用数量可观的硫酸。在染料工业中，硫酸用于制造染料中间体。硫酸与钛铁矿反应可制得重要的白色颜料二氧化钛。

第1.3节合成方法

工业上生产硫酸的方法主要有接触法和硝化法两类。接触法制得的硫酸纯度、浓度都较硝化法制得的硫酸为高，我国目前全部以接触法生产，其工艺流程依所采用的原料种类而异。

硫磺法是将硫磺经熔融、焚烧生产二氧化硫气体，经废热锅炉、过滤器、再沸器、再经通入空气氧化转化为三氧化硫，再经冷却、酸吸收制得硫酸成品，其使用本方法时，因原料硫磺纯度高，工艺过程简化,

S+O2=SO2

2SO2+O2=2SO3

SO3+H2O=H2SO4

不需要复杂的净化工段及废水，废渣治理。

硫铁矿法制硫酸是将硫铁矿原料处理后，加入沸腾烧焙炉，通入空气进行氧化焙烧，生产的二氧化硫气体经净化后进入转化器转化为三氧化硫，再经酸吸收制得硫酸成品，其

4Fe+11O=8SO

2+2Fe

2

O3

3FS

2+8O

2

=6SO

2

+Fe3O4

2SO

2+O

2

=2SO3

SO3+H

2O=H

2

SO4

冶炼烟道气法以冶炼烟气为原料，将其中的二氧化硫通过转化器转化为三氧化硫，再经过酸吸收，制得硫酸成品。其

2SO

2+O

2

=2SO3

SO3+H

2O=H

2

SO4

第1.4节质量指标国家一级标准工业硫酸质量指标

（1）42SO H 含量大于等于92.5%;

（2）灰分含量小于等于0.010%；

（3）Fe 的含量小于等于0.010%；

（4）沙的含量小于等于0.005%；

（5）透明度大于等于50mm;

（6）色度为2.0mL.

第1.5节硫酸工业现状及发展趋势

1.5.1我国硫酸工业的生产现状]7[

目前，我国共有硫酸生产企业600多家，其中小型硫酸厂占80%左右，产量占总

产量的55%左右，其生产工艺、设备和环保等技术水平相对比较落后，原材料消耗高，设备效率低，环境污染较严重，经济效益较差，与大型企业相比仍有相当大的差距，严重影响了这些企业的市场竞争力.硫酸生产路线有硫璜制酸、烟气制酸、硫铁矿制酸和石膏制酸等。我国硫酸生产多年来一直是以硫铁矿为主要原料。而国外基本上是以硫磺为生产原料的。硫磺制酸与硫铁矿制酸相比，在环境保护、生产成本以及生产操作等诸多方面存在着一定的优势。近几年来，我国硫磺制酸发展也比较快。1995年硫铁矿制酸所占比例约为80%，1998年硫铁矿制酸所占比例约为60%，到了2001年比例下降到40%左右。同时，硫磺制酸所占比例由1995年的1.5%左右增加到2001年的30%左右，硫磺制酸工业发展速度较快。这主要是受进口硫磺价格低、国内硫铁矿资源紧张等因素制约了硫铁矿制酸的发展。

近年来我国硫酸工业发展速度较快，硫酸年产量由1995年的1684.58万吨（折

100%）发展到2001年的2651.34万吨（折100%），1995年至2002年间硫酸产量年平均增长率达到了8.11%。

1.5.2我国硫酸工业的发展趋势]7[

我国是农业大国，随着农业和化学工业的发展，化肥产量增长很快。硫酸产品消

费量也将随之增加。在我国硫酸工业的发展中，应尽快调整硫酸企业的规模结构，硫

铁矿制酸与硫磺制酸相比，在硫铁矿资源、品位、运输费用以及环保等方面存在着一定的劣势。近几年来，在进口硫磺价格较低的带动下，使得我国硫磺制酸工业发展较快，现在我国硫磺制酸的比例占硫酸工业已达到了30%左右。改变了以硫铁矿制酸中小型企业为主体的状况，尽一步发展硫磺制酸，在沿海地区有选择地建设硫磺制酸装置，充分利用低价位的进口硫磺原料，使我国硫磺制酸生产能力占硫酸工业的45%左右为宜。同时保持硫铁矿制酸的生产比例，避免国际硫磺市场对我国硫酸行业的冲击。改中小企业为大型企业，发挥规模经济的优势。为满足我国对硫酸逐年递增的需求量，有计划地新建一些硫酸生产装置，并充分考虑到选地、与磷肥基地相配套等，生产规模上应15万吨年以上为宜。

1.5.3硫酸工业企业发展建议及分析]8[

我国硫酸工业与世界硫酸强国的差距，以及硫酸行业面临的挑战，提出以下发展建议：

⑴．要创建一流硫酸企业。针对我国硫酸行业中小企业居多、企业管理相对比较落后的现实情况，我们要把重点放在加强企业管理方面，尽快改善我国硫酸企业管理落后的局面。硫酸企业应把产品质量视为企业的生命，把质量工作放企业各项工作的首位，发挥品牌效应，创造世界知名品牌，向管理要效益。

⑵．加速实现企业大型化、信息化、自动化。组建企业集团只是形式上的做大，真正要实现企业大型化达到降低硫酸成本的目的，还必须通过技术改造尽快实现硫酸设备的大型化。其次通过技术改造来加速实现硫酸企业信息化、自动化。信息化可使企业的销售、供应、技术及管理快捷、畅通地和国际接轨，为此我国的硫酸企业必须尽快进入网络时代。同时，实现硫酸生产控制自动化也是降低硫酸生产与劳动有关费用成本的必由之路，控制自动化程度越高，硫酸成本与劳动有关的费用就越低，硫酸企业的劳动生产率就越高。

⑶．提高硫酸企业装备技术水平。发展我国自身技术的同时，对发达国家已经研制成功的硫酸新工艺、新技术、新材料、新设备，我们可以通过对工艺技术和成套设备的引进，也可以因地制宜地消化吸收之后用来改造我们自己的硫酸装备，向国外技术水平靠拢，从而尽快提高我国硫酸企业的装备技术水平。积极采用高新技术和先进适用技术，改造和提升传统产业。要完善以企业为主体的技术创新体系，在继续搞好

引进技术和关键设备消化吸收的基础上结合我国国情开展技术创新，希望有更多的企业和科研设计单位能拥有自己的专利技术和知识产权。我们要继续搞好对外开放，加大对外技术交流和国际合作的广度和深度，逐步缩小我们与国外的差距。我们要运用世贸组织的有关规则，制定具体的应对措施，保护硫酸产业安全。

⑷．分利用废热能源。硫资源带来的废热能源是硫酸行业得天独厚优势之所在，石油、天然气、煤等主要能源原料的供不应求更加反映出硫酸行业废热能源的弥足珍贵。对国内硫酸企业来说和国际市场完全平等的接轨将意味着硫酸价格的进一步下降。目前，西北欧的硫酸企业出售硫酸废热能源获得的利润，已经远远超过了销售硫酸获得的利润。因此充分利用硫酸系统高中低温位废热能源是十分必要的。我国现有利用硫酸系统的中压蒸汽发电的硫酸企业只占硫酸企业总数的10.6 %，数量太少，应积极利用热管技术等新技术回收硫酸中废热，将提高我国硫酸废热的回收水平。

⑸．人才是事业之本。我国不仅需要创建一支高素质的硫酸产业科技人才队伍，而且还需要创建一支高素质的硫酸产业企业家和职工队伍，二者缺一不可. 一个硫酸企业管理水平的高低和科技人才的使用主要取决于该企业的“领导班子”特别是“一把手”。同时还需要一支有奉献精神、敢打硬仗善打硬仗的高素质职工队伍。

⑹．环保达标成为企业生存的首要条件。21世纪是绿色世纪，实施的是可持续发展战略，企业的命运与环境的关系比以往任何时候都更为密切。按照我国目前《大气污染物综合排放标准》，新建装置的二氧化硫最高允许排放浓度为960mg m3。大型装置，特别是硫磺制酸装置，只要设计合理、管理严格完全可以达到这一标准。总之，我国的硫酸企业必须严格执行国家的环境保护政策，加强能源和资源的综合利用，坚持采取“可持续发展”之策略，才能保证硫酸企业立于不败之地。

1.5.4国外硫酸工业的生产现状及发展趋势]7[

近年来，国外硫酸工业技术不断得到改进，主要集中在设备结构和材质的改进，提高余热利用效率和节能生产装置的大型化，环境保护和安全生产，催化剂的改进，以及生产操作的计算机管理方面。国外硫酸工业先进，热能利用率高，既能发电，又能供热。自动化水平高，便于管理，提高劳动生产率。在意大利罗马召开的2008年全球硫酸研讨会上，英国硫酸咨询公司的首席咨询师迈克凯托指出，收受新增产能陆续投产的影响，全球硫酸市场将面临供过于求的局面。预计2017年全球硫酸产品将增加到3560万吨年，其中大部分来自中东，加拿大，哈萨克斯坦和中国。同时，全球硫酸消费量有望增加2090万吨年，其新增消费量来自东亚，非洲，大洋洲和中东地区。

产能增速 将远超过需求增速，这意味着全球硫酸市场将出现产量过剩情况，即硫酸产品也将会过剩。现代化的硫酸装置都有生产规模大操作人员少的特点，一旦设备发生故障将会造成重大经济损失。特别是冶炼烟气制酸厂，硫酸装置的故障，还会影响有色金属的生产，造成损失更大。因此，改进设备的结构和材质，保证生产装置的可靠稳定运转，是个各家公司不断努力的方向。国外生产装置中三废得到妥善的解决，不污染周围环境，2SO 排放气中含量82.5 kg 3

∕t(H 2SO 4)

30=?t ℃

3.1.2中间吸收塔的物料衡算]4[ )()(2121X X L Y Y V G S B -=-= （3.1-2）

其中： G ── 被吸收的溶质量;

B V ── 不含溶质的惰气流率，;h kmol

X,Y ── 分别为液相和气相的比摩尔分率，;h kmol

SO 3 ── 吸收剂流率,;h kmol

下标： 1──指塔底 2──指塔顶

100%的吸收率

h mol G 51030.3?=

B V =h mol 410)19887.00.33(?++=2.006610?

h mol Y 02=

166.006.2030.31===B V G Y

q=14.66)(423SO H m

h mol SO 333105.04

.221180273802731066.14:?=?++?

?

h mol SO H 36

42102.1098

101:?=? h mol SO H SO G L S 533

54231032.6710

5.0102.101030.3?=????== （3.1-3） 049.05.7675.31==X 出口酸浓度:

%9.988075.376509825.80801075.398

100105.76981098)75.35.76(5552=?+?=??+?????+=C 则喷淋密度:

)(97.72.2

101.77864106.623235h m m L *=?????=π喷 合乎要求。

3.1.3塔径的计算]6[

u

V D S π4=

（3.1-4） 其中 D ： 塔径， :S V 操作条件下混合气流量,

:u 适宜空塔气速,s m .

=u 安全系数F u ?

:F u 为泛点气速,s m .

I 泛点气速

Eckert 通用压降关联图

5.0')('L G V L ρρ…………………2.0)(μρρ?L

G F g u Φ

'

',V L ──分别为液气相流率，h kg

L G ρρ,──分别为气液相密度，3m kg

L μ──液相粘度，mPaS

?──液相密度核正系数，液水

ρρ

?=

（3.1-5） φ──实验测取得填料因子，

g ──重力加速度，2s m .

h kg L 55'106.6100098

1032.67?=?=

h

kg V 44

3

4'107.51000100.198********.8641074.1?=??+??+??=

334499.01010)180273(4.2206.2080

273107.5m kg G =??+??+?=-ρ

98%的浓硫酸在80℃时的

33

107786.1m kg L ?=ρ

273.0)10

7786.199.0

(107.5106.6)(''5.03455.0=???=L G V L ρρ

根据Eckert 通用压降关联图

074.0)(2.02

=Φ

u g u L

G

F ρρ?

33

101.7786101.0??=

=液水ρρ?

采用76mm 钢性西环

取填料因子 80=Φ

mPaS L 6=μ

即: 074.06)107786.199

.0(8.980

7786.10

.12.032=????F u

s m u F 55.4=

取安全系数80% 则空塔气速s m u 64.3%8055.4=?=

s m V S 335633.1136001)

180273()80273(104.22)1030.310006.2(=?++????+?=- m u V D S

99.164.314.333

.1144=??==π

（3.1-6） 取D=2.2m

核算u s m D V u S

98.214.32.233

.114422=??==π

（3.1-6） 核算径比 d D =2200∕76=29符合要求

3.1.4填料层高度的计算]6[

依式， ?-Ω==12*Y Y Y B OG OG Y Y dY

a K V N H Z

（3.1-7） Z ──填料层高度,m ；

OG H ──传质单元高度，m;

OG N ──传质单元数，m;

B V ──惰性气体流量，;s kmol

a K Y ──气相体积吸收总系数，)*(3s m kmol ；

I 单元高度计算

aP

K a K a K V H G Y Y B

OG =Ω=其中

（3.1-8） a Hk a k a K L G G 1

11+

=

（3.1-9）

a K G ──气相体积吸收总系数;

a k a k L G ,──分别为气液相体积分系数；

（1） 本设计采用恩田式计算填料润湿面积W a 作为传质面积a ，依改进的恩田式及分

别计算a K a K K K L G L G 和再合并为及,。

①列出各关联式中的物性数据

L G ρρ,──气相和液相的密度,3m kg ;

L G μμ,──气相和液相的粘度,PaS;

L G D D ,──溶质在气相和液相中的扩散系数,s m 2;

气体性质（以塔底180，1013空气计）

3981.0m kg G =ρ

PaS G 3100238.0-?=μ

根据fuller 公式

s m T D G 25231312

175.15106.2)1.411.20(35.101)641291(

10013.1--?=++?= 液体性质（以塔顶80浓硫酸计）

33107786.1m kg L ?=ρ

PaS L 3106-?=μ

.

,,V ))(107.4D (A 6.05.0-8L 为溶剂的缔合因子为溶剂的分子量的摩尔体积为溶质在常压沸点下式中式计算依A

L S V T m μβ?= s m 260.60.5-8L 103.04244.86353182.6107.4D ?=????=）（ 气体液体的质量流速：

②依式

})()()()(45.1exp{12.02

05.0221.075.0t L G t G L t G c t w L Lg a L a L a a σαρρμσσ---= （3.1-10）

t w a a ,──分别为单位体积填料层的润湿表面及总面积，32m m ；

c σσ,──分别为液体的表面张力及填料材质的临界表面张力，;

m N

981.0)68

10416.17783.48()81.96.1778683.48()106683.48()10411075(45.1exp{12.032

05.0221.0375.033

=?????????--=-----t w a a 3

264.6668981.0m m a a a a t t w w =?=?=

③依式 s m k g D a L k L L

L L L L L w G

L 34.03132193

3234.0312132101.7)1()6

.177881.9106()10

3042.06.1778106()10664.663.48(0095.0)()()(0095.0-------?=???????==ψρμρμμ ④依式 1.1317.0)()()(237.0ψρμμRT

D a D a V k G t G G G G t G G = ()51.153/1537.031064.21453314.8106.268106.299.010023.0100238.06817.4237.0-----?=???

? ????????? ???????? ????=G k 故 s m k k Law La /47.064.66101.73=??==- （3.1-11） ()

a G aw G a kp s m kmol k k **/1082.08.32105.2235--?=??== （3.1-12） ⑵ 计算a K Y

aP K a K G Y = （3.1-13） ;11K 1 G a Hk a k a L G +=而 （3.1-14） S L EM H ρ=

（3.1-15）