硫磺法硫酸生产工艺设计.doc

1 目目 录录 1 硫酸生产工艺简介 4 1 1 硫铁矿制硫酸 4 1 2 硫磺制酸 4 1 3 冶炼烟气制酸 4 1 4 硫酸盐制酸 4 2 产品级原料物化数据 5 2 1 二氧化硫 SO2 5 2 2 三氧化硫 SO3 5 2 3 硫酸 H2SO4 6 3 工艺设计部分 8 3 1 原料熔硫工段 9 3 2 焚硫工段 11 3 3 余热锅炉系统 13 3 4 转化工段 15 3 5 干吸工段 17 3 6 成品工段 18 3 7 污水处理系统 20 4 物料及热量衡算 22 4 1 设计要求 22 4 2 硫磺焚烧的物料衡算 22 4 3 转化器物料衡算 22 4 4 转化器热量衡算 24 5 主要设备的工艺计算和设备选型 24 5 1 主要设备转化器的设计 24 2 5 2 催化剂的装填量 25 5 3 各段触媒需用量 VK 触媒层厚度 H 26 6 设计总结及致谢 27 参考文件 28 附件 29 3 硫磺法硫酸生产工艺设计硫磺法硫酸生产工艺设计 摘要 以硫磺为原料生产硫酸不需要净化 大大简化了工艺过程 节省投 资费用 且产品质量高 设计了以硫磺为生产原料生产硫酸 300kt a 的 工艺流程 描述了硫酸一些性质级制酸过程的反应原理 对焚硫 转化 吸收三个工段以及整个工艺流程做了阐述 重点分析了焚硫和转化工段的 各个工艺指标 工艺条件 对焚硫工段的焚硫炉 转化工段的转化器和换 热器三个设备做了宏观的设备选型 并且对焚硫炉和转化器做了物料衡算 为了使设计更加合理与完善 在设计中还解决了废水的处理问题 4 1 硫酸生产工艺简介 1 1 硫铁矿制硫酸 以硫铁矿为原料生产硫酸 共有九种流程 他们的共同特点是均采用 沸腾焙烧 干法除尘 酸洗净化 两转两吸 回收高低温位余热技术方案 设计采用的流程为 焙烧炉 废热锅炉 旋风除尘器 电除尘器 Swemco 洗涤塔 电除雾器 干燥塔 主鼓风机 2 2 两转两吸 该流程 首先对硫铁矿进行预处理 对于块状硫铁矿则要粉碎加工成粉矿 对于硫 精砂则要进行干燥 若矿的品种较多 入炉前还要按杂质含量要求进行掺 配 其主要工序有 硫铁矿焙烧 炉气净化 二氧化硫转化及三氧化硫吸 收 1 2 硫磺制酸 根据硫磺原料的品质来确定制酸工艺流程 若硫磺中含有砷 硒等杂 质并危及触媒中毒时 则必须设置转化工序 对于一般纯净的硫磺仅需要 三个工序 焚硫 转化与吸收 即可完成制酸全过程 1 3 冶炼烟气制酸 冶炼烟气即含硫的有色金属在冶炼中产生的废气 其中 SO3 3 13 用此气制成硫酸 称冶炼烟气制酸 流程也有多种形式 主要 差别表现在净化工序上 比如常见的水洗流程 稀酸洗流程 热浓硫酸洗 流程及干法净化流程等 1 4 硫酸盐制酸 有代表性的硫酸盐是硫酸钙 石膏或磷石膏 制酸 其主要原料为石膏 磷石膏 焦碳 一定比例将不同原料加入球磨机中 将细磨的混合物料转 5 入粘土 砂 硫铁矿渣等 这些原料分别经颚式破碎机破碎 双辊破碎机 或反击式破碎机 细破 干燥脱水后转入各自原料储斗中 按回转窑内与高 温燃煤烟气逆向接触 经预热 在 900 1200 下 按下式反应进行还原分 解 生成二氧化硫 二氧化碳与氧化钙 2CaSO4 C 2CaO 2SO2 CO2 进一步在 1200 1450 高温下煅烧 进行矿化反应生成水泥熟料 产 生的二氧化硫烟气可达 7 9 从窑头排出并转入制酸系统 制酸流程 与硫铁矿制酸过程基本相同 仅是窑气中氧含量较低 转化时需加入适量 空气 6 2 产品级原料物化数据 2 1 二氧化硫 SO2 SO2由焚硫工段焚硫炉燃烧产生 其主要理化性质如下 分子量 64 06比重 1 43 液体 熔 点 12 7 沸点 10 蒸汽密度 2 92蒸汽压力 337 5 103Pa 21 时 易溶解于水 溶解于有机溶剂与硫酸 无色且不燃烧气体 有刺激性 酸味 容易与水化合 生成亚硫酸 H2SO3 并且因氧化而慢慢转化成硫 酸 H2SO4 7 2 2 三氧化硫 SO3 SO3在硫酸生产过程中来源于两个工段 一是焚硫工段焚硫炉内 二是 转化工段转化器内 其主要理化性质 分子量 80 06 比重 固体 1 97液体 1 92 6 固体晶形 熔点 62 3 32 5 16 8 沸点 44 8 升华 Subl 44 8 蒸汽密度 2 76 2 76 2 76 蒸汽压力 13 3 103Pa 10 5 14 3 62 1 溶解于二硫化碳和硫酸 气体三氧化硫以单体形式存在时 无味并且 比空气重 只有刚配制的无色液体是单独存在的 与水接触则固体聚合物 形成 固体三氧化硫以三种不同形式存在 稳定的 形 棱柱晶体 由液 体凝固而成 形 白色类似石棉的纤维 以及 型 玻璃状 后两者都 是亚稳定的 2 3 硫酸 H2SO4 硫酸在生产中来源于干吸工段 转化工段反应生成的 SO3进入吸收工 序中间吸收塔 最终吸收塔 由浓硫酸吸收加水配制成 96 98 的成品 酸 2 3 1 硫酸的化学组成 分子式 H2SO4 分子量 98 08 分子结构 HO S OH 2 3 2 硫酸的物理性质 可以任何比例溶解于水 伴随大量的热产生 纯净的硫酸是清澈 无 色透明的油状液体 但不纯时为棕色或灰白色液体 无气味但有明显的酸 味 硫酸的密度 O O 7 随着浓度和温度的变化而不同 当酸浓小于 98 3 时硫酸的水溶液的密 度随着硫酸浓度的增加而增大 于 98 3 时达到最大值 当酸浓在 98 3 至 100 时随着酸浓增大而下降 发烟硫酸随着其中游离的 SO3含量增加而 增大 游离 SO3 62 时为最大值 过后则逐渐减小 熔点及结晶温度 凝固点 充分了解硫酸的结晶温度 对于在寒冷季节搞好硫酸生产 贮存和运 输等工作具有重要意义 下图所示为硫酸液体浓度和结晶温度的关系曲线 图中各点的结晶化合物之组成 H2SO4 结晶温度 图中点组 成 0 37 55 57 64 67 80 73 13 73 68 84 48 93 77 100 0 73 10 28 36 47 46 39 51 39 87 8 56 34 86 10 37 A B C D E F G H I H2O 冰 低共熔物 H2O H2SO4 4H2O 介稳定状态 H2SO4 4H2O 熔化点 低共熔物 H2SO4 4H2O H2SO4 2H2O 介稳定状态 H2SO4 2H2O 熔化点 低共熔物 H2SO4 2H2O H2SO4 H2O H2SO4 H2O 熔化点 低共熔物 H2SO4 H2O H2SO4 H2SO4 熔化点 8 游离 SO3 结晶温度 图中点固 相 组 成 15 61 44 79 62 0 100 10 15 35 15 1 2 16 8 J K L M 低共熔物 H2SO4 H2S2O7 H2S2O7 熔化点 低共熔物 H2S2O7 H2SO4 2SO3 H2SO4 2SO3 熔化 点 SO3 熔化点 掌握了硫酸结晶温度具有下述意义 A 为硫酸贮存输送提供了防止发生冻酸的温度控制依据 B 为了确定产品浓度范围提供了依据 C 对处于不正常情况下发生的酸冻结原因分析提供了理论依据 2 3 3 硫酸的化学性质 硫酸是最重要的无机强酸之一 浓硫酸具有强酸性 强氧化性 强的 吸水性 强的磺化性等 当加热到 30 以上放出蒸气 加热到 200 以上 散发出三氧化硫 硫酸是一种强酸 具有酸的特性 它的化学性质非常活泼 根据硫 酸的浓度和温度及金属的种类不同 而生成 H2 H2S SO2 S 及金属的硫 化物和硫酸盐 a 稀硫酸能与金属直接反应 放出氢气 所以它对金属具有强烈的腐 蚀性 Fe H2SO4 FeSO4 3H2 b 与金属氧化物作用 生成硫酸盐 Fe2O3 3H2SO4 Fe2 SO4 3 3H2O 浓硫酸具有强的氧化性 Cu 2H2SO4 浓 CuSO4 SO2 2H2O 9 浓硫酸具有强的吸水性 浓硫酸对水有大力亲和力 吸收大气水分 从有机物中提取水份导致 碳化 利用其这一性质可用来作干燥剂 如硫酸生产中用其干燥湿的 SO2炉 气 浓硫酸不仅能够吸收游离水份 而且可以把碳水化合物中的氢和氧按 2 1 的比例以水的形式脱下 这是硫酸伤人的主要途径 浓硫酸具有强的磺化性 C6H6 H2SO4 浓 C6H5SO3H H2O 2 3 4 工业硫酸质量标准 本硫磺制酸装置硫酸产品质量 应符合国家标准 GB534 2002 规定 浓 硫 酸发 烟 硫 酸 项 目 特种工业 硫酸优等品一等品合格品优等品一等品合格品 浓度 游离 SO3 灰分 铁 Fe 砷 As 铅 Pb 汞 Hg 氮氧化物 以 N 计 氯 CL 透明度 mm 92 5 或 98 0 02 0 005 0 00008 0 001 0 0005 0 0001 0 001 160 1 0 92 5 98 0 02 0 010 0 0001 0 01 0 001 50 2 0 92 5 98 0 03 0 010 0 005 50 2 0 92 5 98 0 10 20 0 0 03 0 010 0 0001 0 01 0 001 20 0 0 03 0 010 0 0001 0 10 0 010 10 色度 ml 二氧化硫 0 01 3 工艺设计部分 主要工艺技术以固体硫磺为原料 采用湿式搅拌快速熔硫 液硫石灰 中和 叶片式机械过滤机过滤精制液硫 机械雾化焚烧 III II IV I3 1 两次转化两次吸收 接触法制造硫酸 中压余热锅炉回收高 中温热能 副产过热蒸汽供动力车间 3 1 原料熔硫工段 3 1 1 岗位职责 3 1 1 1 岗位任务 1 按规定指标进行操作 制备合格液体硫磺 维护好本岗位设备 及 时清除熔硫槽悬浮物和大颗粒不熔固体杂质 2 保证固体硫磺 石灰下料均匀 稳定 根据固体硫磺的酸度分析 计算石灰粉的加入量 调节螺旋输送机出口开启度定量加入石灰中和硫磺 中的酸度 3 设备管道不堵 不漏 勤检查 固体硫磺 石灰进料稳定 蒸汽流 11 量稳定 液位变化及时调节 跑冒滴漏及时处理 设备管道堵塞及时疏通 滤渣及时除卸 3 1 1 2 所管范围 硫磺库硫磺料斗 石灰料斗 螺旋给料机 胶带输送机 熔硫槽 预 涂槽 预涂泵 过滤机 一级液硫输送槽 一级液硫输送泵 精硫槽 凝 结水回收器 熔硫蒸汽和保温蒸汽的减温减压系统 以及所属仪表电气设 备 3 1 2 工艺流程 市场固体硫磺中杂质组分主要为游离酸 烃类 灰分 为保证硫酸装 置长周期 稳定生产减少投资 减少维护 改善熔硫工序操作环境 本装 置采用石灰中和酸度 湿式搅拌快速熔硫 硅藻土助滤 叶式过滤机精制 液硫 过滤后的液硫灰份含量小于 0 003 PH 7 解决了进焚硫炉焚烧 液硫中的酸度和固体杂质问题 取消了焚硫工段庞大的气体过滤器 硫磺中的沥青是不能沉降和完全过滤掉的杂质 在燃烧过程中 沥青 会生成灰渣和烟气 灰渣会沉降在钒触媒表面 引起压降升高 烟气会使 烟囱中排放的废气酸度升高 产生可见的烟雾 并且可能在转化工序温度 低的设备产生严重的发烟硫酸冷凝腐蚀 通过液硫过滤 可除去 30 左右 的沥青 减少上述危害 新型湿式搅拌快速熔硫槽液硫界面采用内防腐结构 避免了游离酸对 设备槽体和加热盘管的腐蚀 同时 设备高于地坪布置 便于设备维修时 残余液硫的排放 降低劳动强度 减少维修时间 硫磺熔融过程中产生的 蒸汽集中排气筒排放 考虑了预防硫蒸汽堵塞的措施 同时在槽内设置了 蒸汽灭火措施 在熔硫槽液硫出口设置液硫过滤网 除去编织袋碎片 封口绳等轻质 杂物 避免它们缠绕到预涂槽泵轴上造成泵的损坏 精硫槽为保温的立式圆形容器 配有盘管式加热器 在槽的四周有空 12 气入口 中心有放空口 且带有蒸汽伴热 以防硫冷凝堵塞 四周入口和 中心出口的高度差保证了气体的流动 防止硫化氢气体在罐中累积导致爆 炸 槽内设有蒸汽灭火装置 散装硫磺直接由装载机上料或袋装硫磺经人工拆包倒入硫磺料斗经胶 带输送机 L1101 L1103 并加入石灰送到熔硫槽 V1103 V1104 硫磺经皮带输送机送入熔硫槽 在熔硫槽中固体硫磺在搅拌器作用下 用 0 6 0 8MPa 表 左右的饱和蒸汽熔为液硫 液硫由熔硫槽自流入预涂 槽 V1105 预涂槽处于搅拌和保温状态 由预涂槽中预涂泵 P1101A B 将液 硫送入过滤机 M1102A B C 过滤后所得合格液硫进入一级液硫输送槽 V1106 再经一级液硫输送泵 P1102 送入精硫槽 V1107 备用 精硫槽的液 硫经精硫泵槽 V1108A B 由精硫输送泵 P1103A B P1103C D 送入焚硫工 段的焚硫炉 F1201 F2201 过滤机所滤的滤饼由汽车运出 3 1 3 生产过程中的化学反应和工艺指标 3 1 3 1 生产过程中的化学反应 H2SO4 CaO CaSO4 H2O 式 3 1 H2SO3 CaO CaSO3 H2O 式 3 2 2HCL CaO CaCL2 H2 式 3 3 3 1 3 2 操作工艺指标 序号设备名称 操作压力 MPa 表 操作温度 介质备注 1熔硫槽常压135 150液硫 其中 蒸汽0 7 0 8179 13 2预涂槽常压135 145液硫PH7 8 其中 蒸汽0 4151 3过滤机 内筒0 4145液硫 PH7 8 30ppm 外筒0 4151蒸汽 4一级液硫输送槽常压135 145液硫PH6 7 其中 蒸汽0 4151 5精硫槽常压135 145液硫PH6 7 其中 蒸汽0 4151 3 2 焚硫工段 3 2 1 岗位职责 3 2 1 1 岗位任务 1 按规定指标进行操作 制备合格 SO2炉气 维护好本岗位设备 2 保证设备 管道不堵 不漏 做到有堵必通 有漏必补 3 勤检查 保证液体硫磺进料稳定 SO2炉气浓度稳定 精硫泵槽液位 变化及时调节 跑冒滴漏及时处理 管道堵塞及时疏通 3 2 1 2 所管范围 精硫泵槽 精硫泵 焚硫炉 升温风机 油槽 油泵以及所属电气 仪表 设备管线等 3 2 2 工艺流程 精硫泵加压后的液硫 经二根液硫喷枪 M1202A B M2202A B 喷入 焚硫炉 在焚硫炉 F1201 F2201 中雾化的液硫与来自主鼓风机 C1301 C2301 的干燥空气进行反应 氧化为二氧化硫 放出大量热量 控制焚硫 炉出口炉气 SO2浓度 10 5 温度在 1000 左右进入余热锅炉 F1202 14 F2202 回收热量后 炉气经三通阀调节气体温度后在 425 左右去转化工 段 由主鼓风机联锁精硫泵的自动停机 由焚硫炉出口温度调节精硫泵的 液硫量 来自精硫贮槽的液硫进入精硫泵槽 经精硫泵加压由磺枪喷入焚硫炉 与来自主风机的干燥空气混合燃烧生成 SO2炉气 高温 SO2炉气经余热锅 炉回收热能副产蒸汽后降温进入转化工段 采用液硫机械雾化 火管式中压余热锅炉回收焚硫高位热能 结合转 化工段余热回收 副产过热蒸汽供动力车间发电 取消传统气体过滤器 焚硫炉装有二个高压雾化喷嘴 可根据生产负荷选择投用一个或两个 从而保证在较宽的工况下有很好的雾化效果 采用火管式余热锅炉 无炉墙的砌筑工作 使筑炉和维修工作减少 气流通过锅炉的结构安排得很简单 气体通过换热管的流速较高 形成气 体滞留区的可能性很小 可避免硫酸冷凝 从而减少腐蚀 如果传热面有 污垢 很容易清理 生产装置的负荷变化以后 产生的水循环问题较少 无炉气过滤器 降低系统阻力 延长运行时间 减少投资 采用独有的三通调温阀 将锅炉出口 360 380 度左右炉气经管道返回 焚硫炉出口到锅炉进口管道上顶部座板阀 调温后再进入转化器一段 解 决了炉气调温问题 该阀主体 阀杆和密封 通过的气温在 435 左右 因 而材质要求降低 使用寿命增长 且价格低廉 3 2 3 生产过程中的化学反应和工艺指标 3 2 3 1 生产过程中的化学反应 S O2 SO2 Q 式 4 1 3 2 3 2 操作工艺指标 序号设备名称 操作压力 MPa 表 操作温度 组分含量备注 15 1精硫泵槽常压135 145液硫PH 6 7 其中 蒸汽0 4151 2精硫泵0 8135 145液硫PH 6 7 其中 蒸汽0 4151 3焚硫炉0 035950 1050 SO2 10 0 5 4油槽常压常温柴油 5油泵2 5常温柴油 6升温风机0 004常温空气 3 3 余热锅炉系统 3 3 1 岗位职责 3 3 1 1 岗位任务 1 管好余热锅炉区域所有电气 仪表和机械设备 并保证区域环境卫 生 2 管好用好加药泵 保证炉水指标满足锅炉安全运行的技术要求和过 热蒸满足汽轮机发电的技术要求 3 严格按照各项工艺指标操作 确保余热锅炉安全经济运行 3 3 1 2 管辖范围 余热锅炉 一段过热器 三段省煤器 四段过热器 四段省煤器 加 药装置及所有附属阀门 管线 电气 仪表等 3 3 2 工艺流程 焚硫炉出口温度为 950 1050 的炉气进入锅炉 经锅炉蒸发管换热降 温后 其出口炉气温度在 380 420 进入转化工序 16 动力车间将除氧后的合格脱盐水经给水泵送至硫磺制酸装置转化工段 四段省煤器低温区吸热升温 再进入三段省煤器吸热升温 然后进入四段 省煤器高温区吸热升温后进入汽包 通过泡包与锅筒连接的下降管 炉水 流至锅筒 通过锅炉蒸发管吸收焚硫炉出口炉气热量产生汽水混合物 经 汽包与锅筒连接的上升管进入汽包 在汽包进行汽水分离后 排出的饱和 蒸汽进入转化工段四段过热器过热后经一级喷水减温器降温进入一段蒸汽 过热器低温区 再次过热 经二级喷水减温器降温进入一段蒸汽过热器高 温区 制取合格过热蒸汽经管网送动力车间发电 为保证炉水 饱和蒸汽 过热蒸汽品质符合要求 根据分析结果 一 方面用加药泵将合格的磷酸三纳溶液按时按量地注入汽包内 进行炉内水 处理 另一方面合理地控制炉水的排污量 以确保余热锅炉安全经济运行 83 3 3 3 3 3 工艺流程框图工艺流程框图 四段省煤器低温区三段省煤器高温区 除氧水 三段省煤器低温区四段省煤器高温区汽 包 第一余热锅炉低温过热器高温过热器低温区 高温过热器高温区加药装置排污膨胀器 排污降温池 厂区工业水 电厂发电 17 3 3 4 操作工艺指标及水质指标 3 3 4 1 水汽控制指标及分析频率 序号项 目单位指标 硬度 mol L 1 5 含氧量 g L 151给水 PH 值8 5 9 2 磷酸根含量 PO43 mg L5 15 PH 值10 12 总碱度mg L2 8 总固体mg L 1200 2炉水 二氧化硅含量 SiO2 mg L 25 SiO2ug Kg 20 3饱和蒸汽 Na ug Kg 15 3 3 4 2 操作工艺指标 序号项 目单位指标允许波动范围 1饱和蒸汽压力MPa4 1 0 1 2汽包工作压力MPa4 1 0 1 3过热蒸汽压力MPa3 82 0 2 4过热蒸汽安全阀起跳压力MPa3 97 5过热蒸汽温度 450 15 6汽包正常水位mm汽包中心线 50 7锅炉进口炉气压力kPa35 8锅炉进口炉气温度 1030 50 9锅炉出口炉气温度 400 20 10给水压力MPa5 6 0 2 18 3 4 转化工段 3 4 1 岗位职责 3 4 1 1 岗位任务 1 按规定指标进行操作 最大限度提高 SO2总转化率 为吸收岗位提 供 SO3 减少 SO2的排量 维护好本工段设备 2 保证转化器一段出口炉气不超温 总转化率合乎要求 3 勤检查 换热器 低温过热器 三段省煤器 四段省煤器的积酸并 及时排除 保证转化器各段温度 总转化率稳定 符合操作指标 3 4 1 2 管辖范围 负责自干燥塔及主鼓风机入口至尾气烟囱 以及预热系统范围内属于 气体回路方面的一切设备 管线 阀门 电气 仪表和所使用的工器具及 岗位卫生区 3 4 2 工艺流程 由焚硫工段来的 SO2炉气以适宜温度进入转化器 在钒触媒的作用下 氧化为 SO3 释放出的热量维持二次转化的热量 富裕热量回收副产蒸汽 在转化系统采用 3 1 二转二吸流程 即焚硫工段 SO2炉气 转化器一 段 一段过热器管外 转化器二段 二段换热器管内 转化器三段 三段 换热管内 三段省煤器管外 中间吸收塔 三段换热器管外 二段换热管 外 转化器四段 四段过热器管外 四段省煤器管外 最终吸收塔 烟囱 放空 9 19 3 4 3 流程框图 来自锅炉出口的炉气 三 省 最终吸收塔 转化二段 三换管程 转化四段 二换壳程 转化一段高温过热器 二换管程转化三段 中间吸收塔三换壳程 低温过热器四 省 3 4 4 生产过程中的化学反应和工艺指标 3 4 4 1 生产过程中的化学反应 SO2 1 2O2 SO3 Q 式 6 1 3 4 4 2 操作工艺指标 1 转化器各段进出口气体温度 名称一段二段三段四段 进口 420 5450 5450 5425 5 出口 600 10523 5471 5444 5 转化率 64889599 8 四段催化剂床层 各段进口温度 420 450 出口温度 620 最高 2 中间吸收塔入口气体温度 180 3 最终吸收塔入口气体温度 160 4 转化器一段进口炉气 SO2浓度 10 5 5 O2 SO2比 1 1 尾气烟囱 20 6 中间吸收后转化率 94 96 7 总转化率 99 8 8 鼓风机出口水份 0 1g Nm3 9 鼓风机出口酸雾 0 005g Nm3 3 5 干吸工段 3 5 1 岗位职责和所管范围 3 5 1 1 岗位任务 使用 96 硫酸干燥由大气抽进干燥塔的潮湿空气 使干燥塔出口空气水 份含量小于 0 1g Nm3 再送至焚硫岗位 使用 98 硫酸吸收由转化工序来 的转化气中的 SO3制备合格产品酸 正确控制各塔循环酸浓度 温度及酸量等各项指标 以达到规定的干 燥效率和吸收效率确保产品质量符合标准 保证吸收率不小于 99 95 维 护好用好本工段设备 3 5 1 2 所管范围 干燥塔 中间吸收塔 最终吸收塔 循环酸槽 循环酸泵及酸排出泵 地槽污水泵 浓酸冷却器及相关酸管线气体管线 上下水管线 阀门 浓 度测定仪及分析用品以及相关的电仪设备等 3 5 2 工艺流程 电力驱动的鼓风机安装在干燥塔的下游 抽吸空气进入制酸装置 空 气过滤器安装在干燥塔进口空气管上 干燥塔上部安装两层不锈钢金属丝 网除沫器 中间吸收塔上部安装 MONSANTO ES 型除沫器 最终吸收塔顶 部安装 MONSANTO CS 型除沫器 这些高效除雾器将保护气体换热器和转 化器不被腐蚀及适应环境保护的要求 三个浓酸塔 干燥塔 中间吸收塔 最终吸收塔 填料都是矩鞍型瓷 填料 且有条型拱支撑 21 干燥塔酸泵槽供干燥塔酸循环泵使用 中间吸收塔和最终吸收塔共用 一个吸收酸泵槽 循环酸泵由特种路密特合金制成的立式液下泵 酸循环过程采用塔 槽 泵 器 塔流程 成品酸由循环酸泵出口管线引入 成品酸冷器降温后送入成品岗位 3 5 3 流程框图 干燥塔 干燥泵槽吸收酸泵 转化三段 干燥酸冷器 干燥泵吸收酸泵槽 中间吸收塔最终吸收塔 3 5 4 工艺指标 干燥酸浓 96 0 5 吸收酸浓 98 3 0 2 成品酸浓 96 0 5 98 3 0 2 成品酸温 40 干燥塔入塔酸温 50 55 吸收塔入塔酸温 70 78 3 6 成品工段 3 6 1 岗位职责 3 6 1 1 岗位任务 22 1 将两系列硫磺制酸装置干吸工段送来的 98 0 或 96 浓硫酸及外购 酸 供往磷酸 动力及选矿装置使用 2 保证硫磺制酸两装置开车用浓酸的输送 3 负责外购酸的卸酸或装置酸的外卖 3 6 1 2 管辖范围 3 个 98 浓酸贮槽 98 酸地下槽泵 2 台 混酸贮罐 2 个 93 酸地下 槽泵 2 台 硫酸地下槽 2 个 污水泵 1 台 浓酸贮罐 个 浓酸卸车贮槽 1 个 卸酸泵 2 台 引酸罐 个 火车鹤管 2 个及其附属管线 阀门 电气 仪表等 3 6 2 工艺流程 由两硫酸装置干吸工段生产的 98 0 浓硫酸送至本工段浓酸贮罐 浓硫 酸由浓酸贮罐底部排入浓酸地下槽 经浓酸液下泵送到磷酸装置 贮存于 混酸贮罐中的混酸 由混酸贮罐底部排入混酸地下槽 经混酸液下泵 选 矿输酸泵直接送到磷酸或选矿装置 硫酸装置干吸工段的浓硫酸送至本岗位硫酸贮罐 硫酸需要通过铁路 外卖时 酸由贮罐经火车鹤管自流至罐车 当生产用硫酸需求量大 需要 把外购酸卸入时 则由火车鹤管或专用汽车卸酸贮槽用卸酸泵卸出送往磷 酸或成品工段 3 6 3 流程框图 3 6 3 1 卸火车酸流程图 3 6 3 2 成品工艺流程框图 火车酸卸酸鹤管酸泵送往磷酸 卸酸大罐 23 B 系列产酸往磷酸车间 V1605V1606 V1601 V1602 V2601 浓酸地槽混酸地槽酸泵 酸泵选矿车间 3 7 污水处理系统 3 7 1 岗位职责 3 7 1 1 岗位任务 1 对公司各装置产生的污水进行处理 使其达到工业污水排放标准 污水主要来自于 MAP 装置 H2SO4装置 动力车间脱盐水再生废水及渣池 污水 磷酸装置磷石膏渣场回水 NPK 装置等 2 制备合格的石灰乳和药剂 根据污水水质 调节石灰乳和各种药剂 的加入量 保证指标合格 3 将处理后的废水和产生的污泥排入汉江或渣场 也根据需要可以直 接送磷酸装置 4 勤检查 污水 石灰乳和药剂进料稳定 及时调节 设备管道不堵 不漏 跑冒滴漏及时处理 设备管道堵塞及时疏通 5 保证设备完好和正常运行 保持生产现场环境整洁 A 系列产酸 24 6 回收 1 环保池污水送其它装置使用 3 7 1 2 所管范围 化灰间 加药间 加压泵房 调节池 沉淀池 污泥池 净化水池 包括从污水入口至清水泵出口 化灰池至灰乳泵出口范围内的所有建筑物 设备 如搅拌桨 泵 管道以及所属电气仪表等 3 7 2 工艺流程 本装置采用二级中和二级沉降工艺 流程简述如下 化灰工序 汽车运来的生石灰块直接倒入化灰池 与池内放置的工艺水或处理后 的废水进行反应初步消化 行车将池内未消化完全的石灰抓入石灰料斗进 入化灰机 机内添加工艺水或处理后的污水使生石灰完全消化为石灰乳 化灰机出来的灰乳自流至密度测定槽 控制一定浓度 然后用灰乳泵送到 灰乳高位槽或直接打到中和槽供污水中和用 生石灰中未反应部分经洗砂 铰刀从灰乳中分离出来 用斗车拉到渣池 中和工序 来自 MAP 装置 H2SO4装置 动力车间 磷酸装置及 NPK 装置等的 污水进入调节池均质 调节池中的污水由污水提升泵送到 中和槽 A C 与石灰乳进行中和后 溢流进入 混合槽 与来自加药间的药剂 PAM CaCL2 铝盐等混合后 流入 沉淀池沉降 污泥由沉淀池底部的 污泥泵送入 污泥池 清液进入 净化水池 此为一级中和一级沉降 当污水氟含量高 经一级中和一级沉降处理后达不到指标时可进行二 级中和二级沉降 净化水池中的水由污水泵送到 中和槽 加入灰乳 再次中和后 溢流进入 混合槽 将加药间已制备好的适当药剂加入到混 合槽中 与污水混合 混合后的污水流入 沉淀池沉降 污泥由沉淀池底 部的污泥泵送入 污泥池 清液进入 净化水池 外排工序 25 处理产生的污泥由污泥泵送到磷酸装置磷石膏调浆槽排入磷石膏渣场 当磷酸装置停车或其不要时直接排放到硫铁矿渣场 处理后的合格污水部 分回用 部分由外排清水泵排入汉江 也可以将不需要处理的污水直接由 外排泵送至磷酸装置 在硫酸或磷酸装置污水多或事故状态下 可将二次中和沉降变为一次 中和沉降 即将装置并联运行 在进装置污水杂质 如 F 含量 少 仅用 一次中和沉降处理即可达标时 可仅运行 或 中和沉降系统 3 7 3 生产过程中的化学反应和工艺指标 3 7 3 1 生产过程中的化学反应 H2O CaO Ca OH 2 式 1 1 H2SO3 Ca OH 2 CaSO3 2H2O 式 1 2 H2SO4 Ca OH 2 CaSO4 2H2 式 1 3 2NaOH H2SO4 Na2SO4 2H2O 式 1 4 F Ca2 CaF2 式 1 5 3Ca OH 2 2AsO43 Ca AsO4 2 6OH 式 1 6 2H3PO4 3Ca OH 2 Ca3 PO4 2 3H2O 式 1 7 3 7 3 2 操作工艺指标 序号名称单位操作指标备注 1处理水量m350 100正常 2 外排污水水质 常压135 145 FMg l 10 PH 值6 9 3主要药剂规格 26 生石灰CaO 60灰乳浓度5 左右 PAM分子量1200 万 阴离子型 正常用量 0 6kg h 硫酸 98反调 PH 值用 CaL2 10 左右根据需要添加 4 物料及热量衡算 4 1 设计要求 设计规模 硫磺制酸 300kt a 生产过程中 硫磺中的含硫尾气以 SO2的形式排出 吸收要求 大气污染物综合排放国家标准 GB16297 1996 限定 二氧化硫最高允许排放质量浓度为 960mg m3 吸收率 99 95 4 2 硫磺焚烧的物料衡算 本设计的硫酸产量为每年 98 3 的 H2SO4300000t 则 H2SO4的产量为 Y 年产量 t 1000 生产日 24 300000 98 3 1000 300 24 40833 33kg h 416666 67mol h 取一小时为基准 根据关系式 S H2SO4 可得 n S n H2SO4 416666 67mol 13333333 33g 13333 33kg 硫磺的含硫量为 96 则需要硫磺的量为 13888 89kg 4 3 转化器物料衡算 A 标准通气量 H2SO4的产量为 Y 40833 33kg h 进转化工序 a 0 09 b 0 086 总转化率 X 0 995 吸收率 0 99975 27 进转化器标准气量以 1 小时为基准 V标 Y 22 4 98 X 吸 a 104250 88m3 4654 06kmol 进入转化器一段炉气温度为 680 压力为负压 10kPa V VG 273 t 273 100000 100000 H出 94639 5m3 1716 72kmol 炉气成分 SO2 V标 a 418 87kmol 26807 39kg O2 V标 b 400 25kmol 12807 97kg 所以 N2 1716 72 418 87 400 25 897 6kmol 以实际生产经验 一般冷激炉气为总量的 16 左右 B 物料衡算 本设计选用两转两吸流程 转化阶段共分为四段 其中第一次转化过 程有两段 第二次抓花过程有两段 进转化器 SO2浓度为 10 5 O2浓度 为 10 5 一段转化率为 64 二段转化率为 88 三段转化率为 95 四段转化率为 99 8 第一次转化 a 转化器一段出口气量 转化率为 0 64 SO2 418 87 1 0 64 150 7932kmol SO3 418 87 0 64 268 0768kmol O2 400 25 268 07 2 266 2116kmol b 转化器二段出口气量 转化率为 0 88 SO2 418 87 1 0 88 50 2644kmol SO3 418 87 0 88 368 6056kmol O2 400 25 368 61 2 215 9472kmol 28 第一次 SO3吸收率为 96 进入第二次转化 a 转化器三段出口气量 转化率为 0 95 SO2 418 87 1 0 95 20 9435kmol SO3 418 87 0 95 368 6065 96 44 0643kmol O2 400 25 418 87 0 95 2 201 2867kmol b 转化器四段出口气量 转化率为 0 998 SO2 418 87 1 0 998 0 8377kmol SO3 418 87 0 998 368 6065 96 64 1700kmol O2 400 25 418 87 0 998 2 191 2339kmol 两次吸收的总吸收率为 99 8 4 4 转化器热量衡算 1 一段反应热量 进一段触媒层气体温度为 430 出一段触媒层的温度为 571 Cp m SO2 50 67J K 1 mol 1 Cp m O2 29 355J K 1 mol 1 Cp m SO3 39 87J K 1 mol 1 SO2 1 2O2 SO3 rH m 197 78kJ mol rH m T2 rH m T1 Cp m B T2 T1 197 78 50 67 1 2 29 355 39 87 198 33 kJ mol Q 198 33 571 430 9 2764 53 kJ 2 二段反应热量 进二段触媒层气体温度为 450 出二段触媒层的温度为 490 29 Q 198 33 490 450 7933 2kJ 3 三段反应热量 进三段触媒层气体温度为 440 出三段触媒层的温度为 450 Q 198 33 450 440 1983 3kJ 4 四段反应热量 进四段触媒层气体温度为 425 出四段触媒层的温度为 438 Q 198 33 438 425 2578 29kJ 5 主要设备的工艺计算和设备选型 5 1 主要设备转化器的设计 5 1 1 转化器的直径 转化器操作温度 一般取各段的总平均值即 461 8 转化器操作压力 根据生产实际一般平均在 110 千帕 进口烟气量 43942 25 m3 h 标况 进口烟气温度 t 70 转化器空速选取 u 0 33m s 标况 转化器内径 D内 43942 25 3600 0 33 0 785 0 5 6 86m 选用转化器 68600 20500mm 5 2 催化剂的装填量 根据我国触媒的性能和实际使用情况 建议采用下列工程动力学方程 式来计算触媒的用量 Vk Vo Vk 触媒用量 m3 30 Vo 气体流量 接触时间 根据向德辉高级工程师提出的数学模型 3 2 Dt 400 0 3k 3 1 5x 0 5 x 0 01 1 x 0 5 dxC f x C 使用效率总系数 根据实际调查 采用回归分析方法研究后 采用 下列式计算 C 1 C1 C2 C3 C1 热衰退校正系数 C1 0 001t B t 某一接触层最高温度 B 线性函数方程截距 及调节参数 根据实验和生产经验 在 400 以下触媒无热衰退现象 可不考虑备用触媒量 故取 B 0 4 慢性中毒校正系数 C2采用下列式计算 C2 A G水 B G雾 C G尘 式中 G水 进转化器气体实际含水量 克 标米 3 G雾 进转化器气体实际酸雾含量 克 标米 3 G尘 进转化器气体实际矿尘含量 克 标米 3 A B C 毒物影响系数 A B 各为 1 C 为 50 气流不均匀校正系数 C3采用下列式计算 C3 0 008 D H 式中 D 转化器直径 米 H 每段触媒层高度 米 31 C1 热衰退 校正系数 C2 慢性中 毒校正系数 C3 气流不 均校正系数 一段 0 1710 180 159 二段 0 090 1080 159 三段 0 050 090 159 四段 0 060 1440 159 k 反应速 率常数 Kp 反应平 衡常数 接触 时间 扩散效 率因子 一段 1 97