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摘 要

本文简述了硫酸的历史，且进一步介绍了硫磺制酸装置的工艺流程。用Aspen Plus流程模拟软件对主要装置进行了模拟，并且初步分析了整个流程的模拟结果。吸收系统是本文的重点研究对象，本文对吸收塔进行了设计，塔径采用Aspen Plus进行模拟，塔高通过相关资料及文献进行了估算。另外，本文对酸冷却器进行了设计，在查阅相关资料、手册的基础上，使用EDR软件模拟酸冷却器。除此之外，本文还对主要设备进行了选型，介绍了部分吸收系统的设备布置。

关键词：硫磺制酸 ASPEN PLUS流程模拟 吸收塔 酸冷却器

Process design of absorption system in 300 kt/a sulfuric acid plant

Abstract

The history of sulfuric acid was briefly discussed in this paper, and the processes and construction of sulfuric acid plant are also described in this paper. This paper simulated the main device and entire process by Aspen Plus process simulation software, the result of process simulation has been analyzed. Absorption system was the focus of this study, and absorption tower was designed, the tower trail was simulated by Aspen Plus and tower height was estimated by EDR on basis of related information and article. In addition, acid coolers were designed on basis of related information and manual. Besides，This paper conducted the selection of major equipment of absorption system was described.

Key Words: Sulfuric acid; ASPEN PLUS Process simulation; Absorption tower; Acid cooler

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1 课题背景 1

1.1.1 硫酸简介 1

1.1.2 硫磺以及硫酸的市场分析 1

1.2 硫酸生产工艺及其发展状况 2

1.2.1 硫铁矿制酸 2

1.2.2 冶炼烟气制酸 2

1.2.3 硫磺制酸 2

1.3 硫磺制酸 2

1.3.1 液硫工段： 2

1.3.2 焚硫转化工段： 3

1.3.3干燥吸收工段： 3

第二章 流程模拟 5

2.1 物性方法的选用 5

2.2 模拟流程中涉及的化学反应 5

2.3 Aspen Plus流程模拟 5

2.3.1 绘制模拟计算流程图 5

2.3.2 模拟软件全局性参数设置与物性数据补充 5

2.3.3 确定模拟计算的起点物流 7

2.4 模型选择与参数设置 7

2.4.1 焚硫炉的模拟 7

2.4.2 转化器的模拟 8

2.4.3 干燥塔、吸收塔 9

2.4.4 废热锅炉、过热器、省煤器等换热设备的模拟 11

2.5 流程模拟结果 12

第三章 硫磺制酸吸收系统设计 17

3.1 酸循环流程的选择 17

3.2 吸收系统设备计算与选型 17

3.2.1 吸收塔的设计 17

3.2.2 吸收塔除雾器的设计 21

3.2.3 地下槽的设计 26

3.2.4 泵的选择 26

第四章 吸收系统设备布置 27

4.1 车间布置设计 27

4.1.1 相关规范标准 27

4.2 设备布置设计原则 27

4.3 吸收工段设备布置 27

第五章 自动控制及仪表 28

5.1 设计依据 28

5.2 控制系统的选择 28

5.3 主要仪表选型 28

5.3.1温度仪表 28

5.3.2 压力仪表 28

5.3.3 调节阀 28

第六章 结论与展望 29

参考文献 30

致谢 32

附录 工程设计图纸及设备数据表 35

（1）物料流程图（PFD）、物流表

（2）管道及仪表流程图（Pamp;ID）

（3）吸收工段设备布置图

（4）吸收塔（T402）设备数据表

（5）吸收塔（T403）设备数据表

（6）吸收塔酸冷却器设备数据表

（7）成品酸冷却器设备数据表

（8）吸收塔酸循环槽设备数据表

第一章 文献综述

1.1 课题背景

1.1.1 硫酸简介

硫酸的应用领域非常广泛，主要包括石油、化肥、医药、机械、冶金以及航天方面的各个工业部门。除此之外，硫酸还用于生产化学纤维、染料、农药、涂料、塑料等方面以及各种基本有机、无机化工产品。

生产硫酸的原料有硫铁矿、硫磺、硫化氢、石膏、有色金属冶炼烟气、二氧化硫等。其中，硫铁矿、硫磺和冶炼烟气是硫磺制酸中三种最主要的原料。

早期硫酸工业通常应用硝化法，由于设备生产的强度普遍较低，且产品的浓度通常仅60～70%。20世纪后，人们逐渐用接触法取代了硝化法。

1.1.2硫磺以及硫酸的市场分析

1．硫磺：

2012年，全球硫磺需求总量为56500kt，供应总量为53200kt。硫磺生产来自几个方面，包括天然气的净化，石油加工以及油砂加工回收。其中，油砂回收，石油炼制回收以及天然气回收占比分别为4%、45%和49%。据预测，2011至2016年间，全球回收硫磺的产量将会以15000kt/a的速度增长。

全球的硫磺消费领域主要为磷肥、工业用酸、硫酸铵、普钙、酸浸炼镍、酸浸炼铜、铀冶炼、占比分别为52%、19%、4%、3%、3%、2%、1%、1%，其他领域占总消费为18%。由于硫磺供应量的增长明显比需求量的增长高，因此，预计全球的硫磺供应量在2015至2016年间将出现过剩现象。

2．硫酸：

根据调查数据显示，2007至2013年六年期间，全球硫酸年均增长率为3.4%，其中，2012年全球的硫酸总贸易量约为16500kt。这一年硫酸消费比分别为磷酸占49%、工业用占28%、硫酸铵占7%、普钙占6%、酸浸炼铜占6%、酸浸炼镍占2.5%、采铀占1.5%。

据相关专家预测，与2012年相比，2017年全球硫酸的供应量将增加约45000kt/a，其中，硫磺制酸产量将增加约35000kt/a，达176Mt/a。全球冶炼烟气制酸产量相比2012年将增加14400kt/a，达到79700kt/a。

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