课程设计(论文)-18万吨硫酸年转化系统工艺设计[管理资料].docxVIP

PAGE

1-

课程设计(论文)-18万吨硫酸年转化系统工艺设计[管理资料]

一、项目背景与意义

(1)硫酸作为一种重要的工业原料，广泛应用于化肥、农药、石油化工、冶金、纺织等领域。随着我国经济的快速发展，硫酸的需求量逐年增加，对硫酸生产技术的需求也日益迫切。本项目旨在设计一套年转化能力为18万吨的硫酸生产系统，以满足市场对硫酸产品的需求，推动我国硫酸产业的升级和可持续发展。

(2)当前，硫酸生产过程中存在能耗高、污染严重等问题，对环境造成了较大的压力。本项目通过优化工艺流程，采用先进的设备和技术，旨在降低生产过程中的能耗和污染物排放，实现绿色、环保的生产目标。此外，项目的实施还将有助于提高硫酸产品的质量和稳定性，满足不同行业对硫酸产品的特殊需求。

(3)本项目的设计与实施，不仅对硫酸生产企业具有重要的经济效益，同时也对环境保护和社会发展具有深远的意义。通过引进和消化吸收国内外先进的硫酸生产技术，可以提高我国硫酸产业的整体技术水平，增强企业在国际市场的竞争力。同时，项目的成功实施还将有助于推动硫酸产业链的完善，促进相关产业的协同发展。

二、工艺流程设计

(1)硫酸生产流程主要包括原料的储存与输送、硫磺燃烧、沸腾炉制酸、吸收塔吸收、浓缩、蒸发、结晶、包装等环节。首先，原料硫磺经过破碎、干燥等预处理后，送入沸腾炉进行燃烧，产生二氧化硫气体。该气体随后进入沸腾炉制酸段，与水蒸气反应生成三氧化硫。在吸收塔中，三氧化硫气体与吸收剂（通常为浓硫酸）反应生成硫酸。为了提高硫酸浓度，需要将吸收后的酸液进行浓缩处理。浓缩后的酸液送入蒸发器，通过蒸发去除水分，得到浓缩硫酸。最后，浓缩硫酸通过结晶设备得到硫酸产品，并经过包装环节准备出厂。

(2)在硫磺燃烧环节，为了保证燃烧充分，通常采用沸腾炉作为反应设备。沸腾炉内温度控制在600-800℃之间，硫磺燃烧产生的二氧化硫气体在此温度下具有较高的转化率。此外，为防止硫磺燃烧过程中产生的大量SO2直接排放到大气中，需在沸腾炉出口设置余热回收装置，回收燃烧过程中的余热，用于预热原料和产生蒸汽，从而降低能耗。

(3)在吸收塔吸收环节，为保证吸收效果，需合理设计吸收塔的结构和操作参数。通常采用喷淋塔作为吸收设备，将三氧化硫气体与浓硫酸混合液充分接触，使三氧化硫气体被浓硫酸吸收，生成硫酸。为提高吸收效率，可通过增加喷淋层高度、优化喷淋层分布、调整吸收剂循环量等方法。此外，为防止吸收塔内结垢，需定期进行清洗和维护。在浓缩环节，采用蒸发器将吸收后的酸液浓缩至所需浓度。蒸发过程中，产生的蒸汽可用于加热原料和预热吸收剂，实现能量的梯级利用，降低生产成本。最后，结晶设备采用冷却结晶法，将浓缩后的硫酸冷却至一定温度，使硫酸结晶析出，得到合格的产品。

三、设备选型与计算

(1)在设备选型方面，首先需根据工艺流程和设计参数确定各设备的具体型号和规格。以沸腾炉为例，其设计参数包括处理能力、燃烧效率、温度控制等。以某硫酸生产企业为例，其沸腾炉处理能力为1000吨/小时，燃烧效率达到98%，温度控制范围为600-800℃。根据这些参数，选择沸腾炉型号为FZL-1000，该型号沸腾炉尺寸为Φ4.5×40m，燃烧室容积为450m3。

(2)设备选型过程中，还需考虑设备的可靠性和安全性。以吸收塔为例，其设计需满足以下要求：塔内压力损失不超过0.1MPa，塔内温度不超过60℃，塔内液位控制在1.5-2.5m。以某硫酸生产企业为例，其吸收塔选用型号为LW-1000，该型号吸收塔直径为Φ4m，高度为20m，塔内填充材料为陶瓷环，具有较好的耐腐蚀性和耐高温性能。

(3)在设备计算方面，需根据工艺流程和设计参数进行详细计算。以蒸发器为例，其计算主要包括蒸发面积、蒸发速率、加热面积等。以某硫酸生产企业为例，其蒸发器设计参数为：处理能力为1000吨/小时，蒸发速率为0.1kg/(m2·h)，加热面积为2000m2。根据这些参数，选用型号为E-2000的蒸发器，该蒸发器为单效蒸发器，由不锈钢材质制成，具有较好的耐腐蚀性能。

四、控制系统与自动化

(1)在控制系统与自动化方面，本项目采用PLC（可编程逻辑控制器）和DCS（分布式控制系统）相结合的方式，实现对硫酸生产过程的实时监控和自动化控制。以某硫酸生产企业为例，其控制系统包括PLC控制单元、现场仪表、执行器、人机界面（HMI）等。PLC控制单元负责接收来自现场仪表的数据，如温度、压力、流量等，并根据预设的程序进行逻辑判断和运算，控制执行器的启停和调节，确保生产过程的稳定运行。

(2)在具体应用中，控制系统通过安装在关键设备上的温度传感器、压力传感器、流量计等现场仪表，实时监测生产过程中的关键参数。例如，在沸腾炉中，通过安装温度传感器和压力传感器，实时监测燃烧温度和压力，确保燃烧过程的