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摘 要

本文论述了硫酸的历史，并介绍了硫磺制酸生产装置的工艺流程与建设意义。本文介绍了使用Aspen Plus流程模拟软件模拟主要装置的方法，并对整个流程进行了模拟，对整个流程的模拟结果进行了初步的分析。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。此外，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模拟酸冷却器。本文对主要设备进行了选型，介绍了吸收系统的设备布置和配管设计。

关键词：硫磺制酸 流程模拟 吸收塔 酸冷却器

300 kt / a sulfuric acid plant - absorption system process design

Abstract

This paper discusses the history of sulfuric acid, and describes the processes and construction importance of sulfuric acid plant. This paper describes the simulation of main device by Aspen Plus process simulation software, and the entire process was simulated, the result of process simulation has been preliminary analysed. Absorption system is the focus of this study, and absorption tower was designed, tower trail was simulated by Aspen Plus, 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. This paper conducted the selection of major equipment, and the equipment layout and piping design of absorption system was described.

Key words: Sulfuric acid; Process simulation; Absorption tower; Acid cooler

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1 硫酸的历史 1

1.2 硫酸的物理性质 1

1.3 硫酸的化学性质 2

1.3.1 脱水性 2

1.3.2 强氧化性 2

1.4 硫酸生产现状 2

1.5 硫酸市场需求 3

1.6 硫磺制酸 4

1.6.1 液硫工段 4

1.6.2焚硫转化工段 4

1.6.3 干吸工段 5

1.7 论文课题设计范围 5

第二章 流程模拟 7

2.1 物性方法的选用 7

2.2 模拟流程中涉及的化学反应 7

2.3 Aspen Plus流程模拟 7

2.3.1 绘制模拟计算流程图 7

2.3.2 模拟软件全局性参数设置与物性数据补充 8

2.3.3 确定模拟计算的起点物流 9

2.4 模块模型的选择与参数设置 9

2.4.1 焚硫炉的模拟 9

2.4.2 转化器的模拟 10

2.4.3 干燥塔、吸收塔 11

2.4.4 废热锅炉、过热器、省煤器等换热设备的模拟 14

2.5 流程模拟结果 15

第三章 硫磺制酸吸收系统设计 19

3.1 酸循环流程的选择 19

3.2 吸收系统设备计算与选型 19

3.2.1 吸收塔的设计 19

3.2.2 吸收塔除雾器的设计 23

3.2.3 酸冷却器的设计 24

3.2.4 酸循环槽的设计 28

3.2.5 地下槽的设计 29

3.2.6 泵的选择 29

第四章 吸收系统设备布置 30

4.1 车间布置设计依据 30

4.1.1相关规范和标准 30

4.1.2 基础资料 30

4.2 设备布置设计原则 30

4.3 吸收工段设备布置 31

第五章 吸收系统管道设计 32

5.1 设计依据 32

5.1.1 设计标准 32

5.1.2 基础资料 32

5.2 管道设计的一般原则 32

5.3 管径计算 33

5.4 管道材料选用 33

第六章 自动控制及仪表 34

6.1 设计依据 34

6.2 控制系统选择 34

6.3 主要仪表选型 34

6.3.1 压力仪表 34

6.3.2 温度仪表 34

6.3.3 调节阀 34

6.4 仪表防护和防暴 34

第七章 结论与展望 36

参考文献 37

致谢 39

附录 工程设计图纸及设备数据表 40

（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）吸收塔酸循环槽设备数据表

（7）吸收塔酸冷却器设备数据表

（8）成品酸冷却器设备数据表

第一章 文献综述

1.1 硫酸的历史

硫酸（分子式：H₂SO₄）是重要基础化工、化肥原材料，其用途非常广泛^[1,2]。硫酸主要用于无机化学肥料的制造，特别是复合磷肥的制造，其次则用于金属冶炼、石油化工、橡胶工业、农药医药和国防工业。

硫酸发现于公元8世纪。阿拉伯炼丹家贾比尔通过干馏硫酸亚铁晶体得到硫酸。一些早期对化学有研究的人，如拉齐、贾比尔等，还写了有关硫酸及与其相关的矿物质的分类名单。

在17世纪，德国化学家Johann Rudolf Glauber将硫与硝酸钾混合蒸汽加热制出硫酸，在这过程中，硝酸钾分解并氧化硫令其成为能与水混合并变为硫酸的三氧化硫（SO₃）。于是，在1736年，伦敦药剂师Joshua Ward用此方法开拓大规模的硫酸生产。

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