【正文】 ........................ 47 管徑計算 .................................................................................... 47 管道材料 .................................................................................... 48 閥門及管件 ................................................................................ 48 管道連接 .................................................................................... 49 焚硫爐工段管道布置 ........................................................................... 49 管道敷設(shè)原則 ............................................................................ 49 焚硫爐管道布置 ........................................................................ 49 管廊上的管道布置 ..................................................................... 50 其它管道布置 ............................................................................ 50 第九章 自動控制及儀表 .............................................................. 51 設(shè)計依據(jù) ............................................................................................... 51 控制系統(tǒng)的選擇 ................................................................................... 51 轉(zhuǎn)化工段控制方案 ............................................................................... 51 鼓風機 ........................................................................................ 51 焚硫爐 ........................................................................................ 51 廢熱鍋爐 .................................................................................... 52 焚硫工段儀表控制點 ........................................................................... 52 焚硫工段主要儀表選型 ....................................................................... 52 壓力儀表 .................................................................................... 52 溫度儀表 .................................................................................... 52 調(diào)節(jié)閥 ........................................................................................ 52 儀表防護和防暴 ................................................................................... 53 參考文獻 ....................................................................................... 54 致謝 ............................................................................................... 55 南京工業(yè)大學本科生畢業(yè)設(shè)計 1 第一章 文獻綜述 硫酸簡介 硫酸（分子式： H2SO4）作為廣泛用于化肥、纖維、制藥等化學工業(yè)及鋼鐵、有色金屬、食品等各種工業(yè)的 基礎(chǔ)原料，有工業(yè)之母之稱。 III 300 kt / a sulfuric acid plant burning sulfur conversion section burning sulfur furnace process design Abstract This article discusses the sulfuric acid production plant processes and construction of importance. This paper describes the use of Aspen Plus process simulation software to simulate the main device, and the entire process was simulated, the entire process has been the material balance and energy balance. Burning sulfur section is the focus of this study, this paper presents the sulfur burning furnace body size calculation method and process, and the burning of sulfur furnace designed in detail. In addition, this paper conducted a selection of major equipment, burning sulfur section describes the equipment layout and piping design, and the section of the DCS control system. Key words: Sulfuric acid production。 焚硫工段是本文 的 重點研究對象，本 文給出了 焚硫爐 的主 體 尺寸 的 計算方法和過程 ， 并 對 焚硫爐進行了詳細設(shè)計。 I 畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) (2021 年 ) 課題名稱 300kt/a 硫磺制酸裝置 焚硫轉(zhuǎn)化工段 焚硫爐工藝設(shè)計 300kt/a 硫磺制酸裝置焚硫轉(zhuǎn)化工段 焚硫爐工藝設(shè)計 摘要 本文 論述了硫磺制酸生產(chǎn)裝置的 工藝 流程與建設(shè)意義 。本文 介紹了使用Aspen Plus 流程 模擬軟件 模擬 主要裝置的方法， 并對 整個流程進行了模擬 ， 對整個流程進行了 物料衡算和 能量衡算。 此外 ，本文 對 主要 設(shè)備 進行了選型，介紹了焚硫工段的設(shè)備布置和配管設(shè)計 ， 以及該工段的 DCS 控制系統(tǒng)。 Aspen Plus process simulation。 硫酸按濃度分，一般分為稀硫酸（密度小于 ）、濃硫酸（密度約為）和發(fā)煙硫酸（密度大于 ）。 生產(chǎn)硫酸的原料主要有硫鐵礦、硫磺、石膏、硫化氫、有色金屬冶煉煙氣、廢酸和各種含硫排放物，全世界硫資源近 90%用于生產(chǎn)硫酸 [1]。 世界硫酸的產(chǎn)量增長很快，在 20 世紀初，其總產(chǎn)量只有幾百萬噸，到 1997年，其產(chǎn)量達 155163kt，最近 40 年的年平均遞增率為 %[1]。 生產(chǎn)硫酸的原料以硫磺為主， 冶煉煙氣次之， 兩者共占所用原料總量的90%以上，而使用硫鐵礦制酸在逐年減少 [2]。 1995 年，以硫鐵礦為原料的硫酸產(chǎn)量為20210kt 左右，占硫酸總產(chǎn)量的 13%； 1997 年，除中國以外，其余地區(qū)以硫鐵礦為原料的硫酸產(chǎn)量下降了 8%[34]； 1998 年全球硫鐵礦產(chǎn)量 6270kt(折 100%硫， 下同 )，硫鐵礦制酸的產(chǎn)量約 18000kt； t 2021 年全球硫鐵礦產(chǎn)量降至 5730kt，僅為所有形態(tài)硫總生產(chǎn)量的 %[2]。新中國建立后，尤第一章 文獻綜述 其是 20 世紀 80 年代以后，硫酸工業(yè)獲得了快速地發(fā)展 [6]。 2021 年硫酸產(chǎn)量突破 3000 萬噸，達到 3051. 9 萬噸 [5]。至 2021 年我國以硫鐵礦為原料的產(chǎn)酸量，仍占國內(nèi)硫酸產(chǎn)量的 3/ 4 左右 [1]。至 2021 年我國硫磺制酸產(chǎn)能已達到 38000kt/a，產(chǎn)量為 32980kt/a， 2021— 2021 年硫磺制酸產(chǎn)能、產(chǎn)量年均增長率分別為 %， %。 目前世界各國硫酸工程都趨向于大型化發(fā)展， 進入 21 世紀的幾年中， 全球建成規(guī)模最大的硫酸生產(chǎn)裝置， 在硫磺制酸方面，單系列最大規(guī)模已達4500t/d。到 2021 年底，我國硫 磺制酸單系列最大規(guī)模已達到 1000kt/a[7]。 硫酸市場分析 世界上肥料工業(yè)是硫酸的最大用戶，約占 60%，而磷肥生產(chǎn)又是硫酸的最大消耗部分。 1995 年化肥生產(chǎn)用酸占硫酸總產(chǎn)量的 %(其中磷肥占 %、硫酸銨占 %) ， 1997 年占全年硫酸總產(chǎn)量的 %。 1999 年國家化肥生產(chǎn)計劃安排 3000 萬噸 (折純 ) ，其中磷肥 660 萬噸 [1]。南京工業(yè)大學本科生畢業(yè)設(shè)計 3 2021 年國產(chǎn)和進口硫酸資源總量為 323412 萬噸， 消費量為 323118 萬噸。 2021 年我國硫酸裝置總產(chǎn)能約 68000k， t 生產(chǎn)量 57000k， t 占全球產(chǎn)量的 25. 7%[2]。 21世紀的這十年中，特別是我國的硫酸工業(yè)更是發(fā)展迅速，硫酸產(chǎn)量不斷提高。 硫磺制酸 正如上一節(jié)所提到的，隨著我國際硫磺價格的下降和硫磺回收量的增加，硫磺制酸在硫酸產(chǎn)量中所占的比例也越來越大。同時硫磺制酸還有原料清潔，不產(chǎn)生礦渣或酸性污水，氣 體 SO2濃度較高，制酸工藝簡單和氣體流程簡單等優(yōu)點 [8]。 圖 硫磺制酸流程框圖 Fig Flow diagram of sulfuric acid from sulfuric 焚硫工段 焚硫工段的目的是將硫氧化生成 SO2，將精制液硫通過精硫泵加壓后，經(jīng)硫第一章 文獻綜述 磺噴槍機械霧化而噴入焚硫爐焚燒，所需的干燥空氣來自干燥塔 [10]。 根據(jù)空氣鼓風機的布置不同可分為：塔前流程，即鼓風機布置在干燥塔上游，風機進口為濕空氣，它對鼓風機的耐腐蝕要求低；塔后流程，即將鼓風機布置在干燥塔下游，風機進口為干燥空氣（含微量酸霧），它對鼓風機耐腐性要求較高，氣量比塔前流程大，相應(yīng)的干燥塔直徑稍大。這兩種路程目前都有使用，南化公司硫磺制酸裝置采用的是塔后流程。 目前國內(nèi)焚硫爐主要有兩種形式，一種是圓筒形臥式焚硫爐，爐頭每只磺槍分別配有空氣旋流裝置；另一種是一次擴大型臥式焚硫爐，空氣進口采用雙螺旋結(jié)構(gòu)的進氣裝置，爐頭設(shè)有大蝸形旋流裝置，旋流裝置中間放置數(shù)根磺槍。 焚硫爐布置 [12] 焚硫爐和廢熱鍋爐是相關(guān)設(shè)備，需要統(tǒng)一布置，由于兩臺設(shè)備的整體長度都比較長， 可根據(jù)場地的情況將兩臺設(shè)備平行布置或呈“ L”形布置。 轉(zhuǎn)化工段平 轉(zhuǎn)化工段的任務(wù)是將 SO2轉(zhuǎn)化成 SO3，由焚硫爐出來的含有 SO2的高溫氣體，首先進入廢熱鍋爐回收熱量，溫度降低后進入轉(zhuǎn)化器，在催化劑上反應(yīng)生成 SO3。與傳統(tǒng)的一轉(zhuǎn)一吸工藝相比 ，兩轉(zhuǎn)兩吸工藝具有以下特點： ○ 1 最終轉(zhuǎn)化率高： 南京工業(yè)大學本科生畢業(yè)設(shè)計 5 ○ 2 能夠處理 ?(SO2)較高的爐氣； ○ 3 可以減少尾氣中 SO2的排放量； ○ 4 所需的換熱面積較大； ○ 5 系統(tǒng)阻力比一轉(zhuǎn)一吸工藝增加 4~5kPa。目前國內(nèi)硫磺制酸裝置大多采用前兩種。南化公司硫磺制酸裝置采用的是“ 3+2”五段轉(zhuǎn)化工藝。吸收塔用來吸收由轉(zhuǎn)化器出來的 SO3。 a) 三塔三槽為三塔各自設(shè)循環(huán)槽，循環(huán) 流程有：三塔各自獨立循環(huán)流程；二吸塔獨立循環(huán)，干燥塔和一吸塔交叉循環(huán)流程；一