论文总字数：32844字

摘 要

以硫磺为原料生产硫酸不需净化，不仅简化了工艺流程还提高了产品质量。本文论述了硫磺制酸生产装置的工艺流程与建设意义。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，对整个流程进行了物料衡算和能量衡算。转化与换热工段是本文的重点研究对象，重点分析了各个工艺指标和工艺条件。并给出了转化器的主体尺寸，并对转化器进行了详细设计。此外，本文对主要设备进行了选型，介绍了转化与换热工段的设备布置和配管设计，以及该工段的DCS控制系统。

关键词：硫酸；转化器；两转两吸；硫磺制酸；工艺设计

300 kt / a sulfuric acid plant burning sulfur conversion section -

heat transfer process design

Abstract

The production of sulfuric acid with sulfur as raw material done not need to purify, not only simplifies the process flow but also improves the quality of the product.. This paper discusses the technological process and the construction significance of sulphuric acid production plant.. This paper introduces the method of simulating the main device of Plus Aspen process simulation software, and simulates the whole process, and carries on the material balance and energy balance calculation for the whole process.. Transformation and heat transfer process is the focus of this paper, focuses on the analysis of various technical indices and process conditions. And given the size of the main converter, the converter is designed in detail. In addition, this paper the main equipment selection, describes the transformation and change the hot section of the equipment layout and piping design, and the section of the DCS control system.

Key words: Sulfuric acid ; Aspen Plus process simulation; Converter；Sulphur acid；Process design

目录

摘要 II

Abstract II

目录 III

第一章 文献综述 1

1.1 硫酸简介 1

1.2 国内外硫酸工业概况 1

1.3 硫酸市场分析 2

1.4 硫磺制酸 3

1.4.1 硫磺制酸的工艺流程 3

1.4.2 焚硫工段 3

1.4.3 转化工段平 4

1.4.4干吸工段 5

1.4.5 废热回收 6

1.5 论文设计项目内容与意义 6

第二章 总论 8

2.1 项目概述 8

2.2 设计依据 8

2.3 设计原则 8

2.3.1 环境保护条例 8

2.3.2 约束条件 9

2.4 项目建设意义 9

2.5 原料及产品方案 10

2.6 主要物料规格及消耗 10

2.7 主要危险品性质 11

第三章 工艺流程的计算与模拟 12

3.1 设计目标 12

3.1.1概述 12

3.1.2 生产规模 12

3.2 工艺路线选择 12

3.2.1 工艺路线选择原则 12

3.2.2 工艺路线的比较及选择 12

3.3 工艺流程介绍 14

3.3.1 焚硫转化工段 14

3.3.2 干吸工段 15

3.5基础数据计算 17

3.5.1 已知基础文献数据 17

3.5.2 基础数据计算 17

3.6 组分设置 18

3.7 物性方法的选择 19

3.8 化学反应 19

3.9 各模块模型的选择与设置 19

3.9.1 干燥塔T401 19

3.9.2 吸收塔T402，T403 20

3.9.3 焚硫炉F301 21

3.9.4转化器R1-5 22

3.10 全流程模拟 23

第四章 物料与能量衡算 25

4.1 物料衡算 25

4.1.1 物料衡算依据 25

4.1.2 衡算方法 25

4.1.3 衡算任务 26

4.1.4 总物料衡算 26

4.2 能量衡算 27

4.2.1 衡算依据 27

4.2.2 衡算任务 28

4.2.3 全流程热量衡算 28

第五章 转化、换热系统工艺设计与计算 29

5.1概述 29

5.2基本原理 30

5.3.1.换热流程的选定 33

5.3.2计算基准 33

5.3.3二氧化硫气浓级差 33

5.3.4各段催化剂层进口温度的选取 33

5.3.5催化剂层的总转化率 33

5.3.6总温度降的选取 34

5.4两次转化工艺中几个问题的讨论 34

5.5转化装置 35

5.5.1转化装置的设计 35

5.5.2.催化剂的用量和分配 37

5.6换热器 37

5.6.1换热器的设计 38

6.6.2化热器的计算方法 38

5.6.3.换热器的详细设计 39

5.7硫酸生产常用的SO₂鼓风机 39

5.7.1.离心式鼓风机 39

5.8保温 40

5.8.1保温材料的基本性能及选用要求 40

5.8.3.保温层厚度的计算 41

第六章 转化工段设备布置 42

6.1 车间布置设计据 42

6.1.1相关规范和标准 42

6.1.2 基础资料 42

6.2 设备布置设计原则 42

6.3 转化、换热工段设备布置 43

第七章 转化工段的配管及仪表设计 44

7.1 设计依据 44

7.1.1 设计标准 44

7.1.2 基础资料 44

7.2 焚硫工段配管设计 44

7.2.1 管径计算 44

7.2.2 管道材料 45

7.2.3 阀门及管件 45

7.2.4 管道连接 46

7.3 转化工段管道布置 46

7.3.1 管道敷设原则 46

7.3.2 转化器管道布置 47

7.3.3管廊上的管道布置 47

7.3.4 其它管道布置 47

7.4设计依据 48

7.5 控制系统的选择 48

7.6 转化工段控制方案 48

7.6.1 鼓风机 48

7.6.2 转化器 48

7.6.3 换热器 48

7.8 转化、换热工段仪表控制点 49

7.9 转化工段主要仪表选型 49

7.9.1 压力仪表 49

7.9.2 温度仪表 49

7.9.3 调节阀 49

7.10 仪表防护和防暴 50

参考文献 51

致谢 52

附录 工程设计图纸及设备数据表 52

1.物料流程图（PFD）、物流表 52

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