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课题介绍硫酸是一种工农业生产必需的大宗化工基础原料，用途十分广泛。在诸多领域均有广泛应用。由于硫酸是主要的基础化工原料，其发展程度是一个国家的工业、国民经济发达程度上的标志之一，各国对硫酸生产都比较重视[1]。23982
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工业上，塔设备主要用于蒸馏和吸收传质单元操作过程。传统的设计中，蒸馏过程多选用板式塔，而吸收过程多选用填料塔。近年来，随着塔设备设计水平的提高及新型塔构件的出现，上述传统已逐渐被打破。在蒸馏过程中采用填料塔及在吸收过程中采用板式塔已有不少应用范例[2]。论文网
此次毕业设计的主要研究对象为用98%硫酸作为吸收剂吸收SO3来生产发烟硫酸的筛板塔。设计着眼于整个生产的基本原理和流程以及着重研究吸收工序中吸收塔的设计和材料的选择。
2 课题研究的意义
2.1 硫酸的基本性质
硫酸纯品为无色透明油状液体，工业品因含杂质而呈黄、棕等色。它是一种活泼的二元无机强酸，能与许多金属、金属氧化物或其他酸的盐类反应生成硫酸盐。浓硫酸具有强烈的脱水作用和氧化性，能使木材、纸张、棉麻织物等强烈脱水而炭化。与水混合反应激烈，放出大量热[3]。
硫酸用途广泛但具有很强的危险性。虽然硫酸并不是易燃，但当与金属发生反应后会释出易燃的氢气，有机会导致爆炸，而作为强氧化剂的浓硫酸与金属进行氧化还原反应时会释出有毒的二氧化硫，威胁工作人员的健康。作为一种危险液体，无论是生产机械还是储存容器都必须保证不泄露、材料抗腐蚀能力强等。这就需要不断完善设计以达到使用要求。
2.2 研究用98%硫酸吸收SO3的筛板塔的意义
三氧化硫被水吸收生成硫酸，同时放出大量的热。从化学方程式上看，吸收三氧化硫似乎可以用水。但实际上用水吸收的效率很低，并得不到较高浓度的硫酸，这是因为水的表面上有很大的水蒸气分压，也就是说，在气相中水蒸气分子数很多。三氧化硫跟水蒸气分子迅速结合，生成硫酸分子，由于来不及溶解在水里，在气相中即发生硫酸蒸气的过饱和现象而凝成酸雾。酸雾比硫酸分子大得多，且又悬浮于气相中，运动速度慢，使进一步吸收三氧化硫发生困难。用质量分数为98.3％的浓硫酸吸收三氧化硫时，能达到很高的吸收率。当使用硫酸的质量分数低于98.3％时，发生的情况与用水吸收三氧化硫相似。如果吸收的酸越稀，则生成酸雾的可能性就越大，三氧化硫的吸收也就越不完全[4]。本次设计的要求是用98%的硫酸而并非最合适的浓度98.3%，显然，对筛板塔的设计有了更高的要求。特别是如何设计塔板及其附件以减少酸雾的形成。
所谓筛板塔，就是板式塔中安装有筛孔塔板，气液两相在塔板上鼓泡进行接触。所谓筛板，其结构特点为塔板上开有许多均匀的小孔。筛板的优点是结构简单、造价低，板上液面落差小、气体压降低、生产能力较大，气体分散均匀、传质效率较高。根据孔径的大小，分为小孔径筛板（孔径为3~8mm）和大孔径筛板（孔径为10~25mm）两类。工业应用中以小孔径筛板为主[5]。在本次毕设中，SO3混合气体从塔底引入吸收塔，向上流动，硫酸从塔顶引入，向上流动。吸收液从塔底引出，吸收尾气从塔顶引出。这样便是吸收塔的基本工作情况。
筛板塔结构简单、造价低廉、文修方便，是板式塔在工业上最早使用的塔设备之一，早在1830年就得到了应用，但由于筛板的流体力学研究很少，被认为操作不易掌握，没有被广泛地采用。直到本世纪五十年代初，由于工业发展的需要，对筛板塔的结构、性能作了较为充分的研究，并形成了相当完善的设计方法，其应用才日趋广泛[6]。