- 硫磺制酸裝置水平衡計算（一）
1.硫磺制酸裝置水的來源
1）空氣帶入的水份
這部分水通常經過干燥塔98%左右濃硫酸吸收進入系統。空氣中的水份含量會因為不同地區，不同溫度和不同空氣濕度有明顯不同，水的總量也和裝置控制的氣濃息息相關，加水量的多少差異很大，基本是整個硫磺制酸系統很難控制的點。
2）低溫熱回收工段加水
低溫熱回收工段吸收一轉過來的三氧化硫氣體，在一轉轉化率固定，低溫熱回收塔二級酸濃固定和產酸酸濃固定的前提下，低溫熱回收工段的加水量是相對固定的，是硫磺制酸系統加水量最多的點也是最易控制的點。
3）干吸工段加水
干吸承擔二轉轉化三氧化硫的吸收，同時平衡干燥串酸和低溫熱回收產酸酸濃，此處加水量相對較少，受干燥串酸影響較大。
2.設定場景
已知某地區當地氣壓為97KPa，當時氣溫為25℃，濕度為60%，該地區有一套80萬噸/年硫磺制酸裝置，其滿負荷控制氣濃為11.0%，為簡化計算流程，焚硫爐不考慮三氧化硫，設定干燥出口空氣含水量為零，裝置一轉轉化率為95%，總轉化率為99.80%。該裝置配置低溫余熱回收系統，低溫熱回收產酸酸濃控制99.6%，串干燥循環酸控制干燥酸濃在98%。剩余產酸進二吸循環酸槽。干燥酸槽液位通過干燥串二吸循環酸槽閥門控制。
3.各部分含水量計算
3.1干燥水量計算
1）空氣含水量計算
空氣中水分的含量可以通過不同的方法和公式來計算。
方法一：使用絕對濕度和相對濕度的概念。絕對濕度是指單位體積空氣中所含的水汽質量，通常用克/立方米（g/m³）來表示。相對濕度則是指空氣中實際所含水蒸汽密度和同溫度下飽和水蒸汽密度的百分比值。絕對濕度可以從下表中查得（表格數據來源于網絡，與實際數據可能會有出入），相對濕度可以從手機中天氣查得
從上表查得25度時絕對濕度為23.03g/m3，
計算可得空氣含水量為23.03*60%=13.818g/m3，
該裝置在滿負荷狀態下需要氣量為100/98/99.8%*22.4/11%=208208Nm3/h，
根據理想氣體狀態方程P1V1/T1=P2V2/T2，
求得工況下所需氣量為V2=101.325*208208*(298.15)/（97*298.15）=217491m3/h。
可計算空氣帶入水分為217491m3/h*13.818g/m3=3t/h
方法二：使用飽和蒸汽壓計算，公式如下
HS-----空氣中含水量，kg/m3
n-----相對濕度
Ps---某一溫度下水的飽和壓力，Pa
P----當地當時大氣壓力
從上表可查得25℃水的飽和壓力為3167Pa
空氣中含水量=60%*18/22.4*3167/(97000-3167)=0.01191kg/m3
可計算空氣帶入水量為217491m3/h*0.01191kg/m3=2.6t/h
上表為網絡查找數據，與實際數據可能會有變差，在常溫下計算數據基本接近，在高溫下數據可能會有偏差。
通過以上計算可以看出，在溫度較低的環境中，空氣帶入系統的水量較少，干燥酸濃很容易維持，若在高溫極端的天氣下，比如某地氣溫達38℃，濕度達80%。根據上表可查的絕對濕度為46.16g/m3
計算空氣量=101.325*208208*(311.15)/（97*298.15）=226974m3/h
裝置滿負荷空氣帶水量=46.16g/m3*80%*226974m3/h=8.38t/h
此時干燥酸濃就不容易維持，對整個系統的水平衡也影響很大，我們不得不采用其他措施控制酸濃平衡。
2）干燥酸濃平衡計算
空氣帶水量以方法一計算3t/h為依據。
因干燥循環是一個動態平衡的過程，在運行中，干燥上塔酸濃及循環酸槽液位保持不變，我們只需計算低溫熱回收系統串干燥循環酸槽酸（99.6%）吸收空氣中水分稀釋成98%酸串二吸循環酸槽。
計算串酸量m1*99.6%/(m1+3t/h)=98% m1=183.75t/h
根據計算，HRS產酸串183.75t/h即可保持干燥酸濃。低溫熱回收產酸量能滿足需求（后續計算低溫熱回收產酸量約298t/h）。
若在38℃極端天氣下空氣帶水8.38t/h
計算串酸量m2*99.6%/(m2+8.38t/h)=98% m2=513t/h
此時保持干燥98%酸濃，低溫熱回收系統串干燥循環酸槽酸量需513t/h，已經超過低溫熱回收產酸總量，我們只能采取降低干燥酸濃或者干燥串稀釋器的措施來實現。
若計算低溫余熱回收系統全部產酸進干燥循環酸槽，
干燥酸濃只能達到=298*99.6%/(298+8.38)=96.9%
若要滿足98%酸濃，還需通過干燥串低溫熱回收稀釋器，增大低溫熱回收產酸量
計算干燥串低溫熱回收稀釋器酸量=（513-298）*99.6%/98%=218.5t/h
空氣的溫度和濕度受天氣影響較大，特別是晝夜溫差較大區域，還有天氣陰晴變化較快區域，酸濃的控制就由為艱難。
計算內容較多，水平衡計算需通過幾次發布完成。下期見低溫熱回收和二吸水平衡計算。