40万吨硫铁矿制酸项目可行性研究报告.doc

40万吨硫铁矿制酸项目第一章 总论1.1 概述1.1.1 项目名称、企业性质及法人1、项目名称：广西xx钛业有限公司年产40万吨硫铁矿制酸项目2、建设单位： 广西xx钛业有限公司3、企业性质：有限公司4、法人代表：xx5、项目建设性质：技改1.1.2 可行性研究报告编制的依据和原则1、编制依据（1）中国石油和化学工业协会化工建设项目可行性研究报告内容和深度的规定（修订本）（2）广西工联工业工程咨询设计有限公司和广西金茂钛业有限公司签订的“工程项目合同书”，合同号GL2012Z-041。（3）广西金茂钛业有限公司提供的相关基础资料。2、编制原则（1）采用国内领先、成熟、可靠、高效、节能的生产工艺及国内领先、可靠的环保治理技术，生产出高质量产品，保证项目的盈利性。（2）按照国家、行业和地区的发展规划，以及国家的产业政策、技术政策的要求，力求全面地、客观地反映实际情况，多方面的分析对比工艺方案，使设计做到切合实际，技术先进，生产安全性高，经济合理。（3）采用国内领先和成熟可靠的设备，以保证工艺生产的先进性。（4）厂区功能分区明确，布局合理，布置紧凑，并留有充分的发展余地。（5）严格执行环境保护法规、安全和职业卫生法规，有效治理“三废”，减少对环境的污染，充分利用资源，保护生态环境。贯彻“安全生产，预防为主”的方针，确保项目符合职业卫生的要求，保证职工的安全和健康。1.1.3建设单位基本情况广西金茂钛业有限公司（原广西藤县金茂钛白有限公司）是一家有限责任公司,公司注册资金1080万元，现有固定资产3.5亿元。企业从业人员560多人，其中工程技术人员80人。厂房占地面积400多亩。公司经过40多年的发展，已形成了生产钛白粉、工业硫酸、深水码头、房地产和旅游业全方位的绿色生态环保型开发投资公司。企业内部管理机构健全、制度完善。公司设有董事会、总经理负责制，下辖财务部、企管部、供销部、机电部、生产部、质检部、安全保卫科、行政办公室等职能部门。公司现年生产钛白粉能力为2万吨，生产工业硫酸20万吨。生产线以技术装备大型化、紧凑化、高效化为原则，积极采用了资源利用率高，污染物产量少以及有利于回收利用的工艺技术，在设计上采用了多项国内先进的钛白粉生产技术和装备。随着公司全新经营理念和规范化的科学管理，公司不断地壮大，不断地向区内外乃至东盟稳步发展。广西金茂钛业有限公司已通过ISO 9001（2008） 质量管理体系认证，公司生产经营良好，多年来保持产销平衡，创造了较好的经济效益和社会效益。公司2011年销售收入5亿元，税收6000多万元，利润7000多万元。广西金茂钛白有限公司所生产的“藤茂”牌各种钛白粉质量符合 GB1706-93 国家标准及行业标准，是油漆、油墨、橡胶、塑料、瓷器、制鞋、造纸、粉末涂料等工业的优质材料。产品远销广东、福建、浙江、北京、大连等国内许多地方，出口香港、台湾地区、东南亚各国及荷兰、法国、意大利、巴西等许多国家。产品深受用户好评。1.1.4项目提出的背景、投资的必要性及其经济意义1、项目提出的背景广西是全国生产钛白粉厂家最多的省（区），约占全国总数的20%左右，而广西的钛白粉生产厂主要集中在梧州市。钛白粉分为氯化法及硫酸法，全国钛白粉生产厂家多以硫酸法为主。目前，广西区内大型生产硫酸的企业仅有大新县化工厂，该企业有一条年产20万吨硫酸的生产线，梧州藤县只有广西金茂钛业有限公司有硫酸生产线，且只供企业本身生产钛白粉使用。纵观广西钛白粉生产厂家，除广西金茂钛业有限公司外,其它厂家产品原料用硫酸均依靠外购。交通运输量大，运输时间长，成本高，安全危险性大，价格又根据硫酸成本及供需量的不同极不稳定，就地生产硫酸有良好的市场前景。随着国家钛白粉产业结构调整的深入，钛白粉产能将逐年升高，则硫酸的需求量也会增加。硫酸是化工行业产量最大的产品之一，是最重要的基本化工原料，现代化农业需要大量的化肥和农药，无机化工肥料是硫酸最大的消费对象，我国 50% 以上产量用于生产化肥，化肥中以磷肥生产用硫酸量最大，而农药生产的基本原料三氯乙醛，是使用硫酸将氯油脱水制得。硫酸广泛地应用于国民经济各个领域，故被称为“化工之母”。93%、98%硫酸生产供不应求。2、投资的必要性及意义硫酸是基本化学工业中重要产品之一。可用于化肥生产行业、冶金工业、石油工业、化工生产行业、用于化学纤维生产及高分子化合物生产等行业。用于化肥生产时，可用于生产硫酸铵或磷酸钙；用于冶金工业生产时，可用于生产有色金属；用于石油工业可生产汽油，润滑油等；用于化工行业可用于生产钛白粉、氯碱生产中用作干燥剂；用于化学纤维生产可用于生产粘胶丝、尼龙、聚丙烯晴纤维等；用于高分子化合物生产，可用于环氧树脂、聚四氟乙烯等生产中。我国是农业大国，随着农业和化学工业的发展，化肥产量增长很快，硫酸产品和磷酸一铵消费量也将随之增加。从2003年到2009年我国硫酸及发烟硫酸进出口情况分析，靠国内自身所生产的硫酸产量还满足不了国内对硫酸产品的需求，需要有一部分进口作为补充，其补充的数量在逐年减少，但2009年仍进口硫酸175万吨。硫酸是生产钛白粉的重要原料。2009年最新研究报告显示，全球钛白粉市场需求量已达到510万t，未来几年年均增速将达到4.1%，预计2013年全球需求量将达到630万t。2009年亚洲新增需求约占全球钛白粉新增总需求的80%，其中仅中国就占了50%，未来几年中国钛白粉市场将以年均8.5%的速度增长。2011年，全国共有钛白粉生产企业70余家，其中，广西有13家。广西省内大部分钛白粉生产厂主要集中在梧州市。钛白粉的生产，主要的原料是硫酸，目前整个广西省内生产硫酸的大型外销企业只有大新县化工厂。目前，硫酸受到国际市场的影响较大，国内硫酸市场紧俏，缺口很大，价格上涨。2月份以来，全国硫酸价格一路上扬，98%硫酸以2月15日价格为急转日，华北地区价格为750元/吨，东北700元/吨，华东650700元/吨，华中700元/吨，并且价格还有进一步上扬的趋势。广西金茂钛业有限公司利用硫铁矿作为生产原料，年产40万吨硫酸，配套生产10万吨钛白粉。在硫酸生产过程中所产生的高温余热饱和蒸汽先经汽轮发电机进行发电，发电后的低压蒸汽供钛白粉生产完全利用，年节煤量约7万吨，实现节约7000万元，产品硫酸作为企业内部钛白粉生产的原材料，多余的用于外销，不仅满足自身企业要求，还可解决当地的钛白粉企业对硫酸的部分需求。资源得到了充分利用，同时也调整了产品结构，扩大了企业市场份额，增强了企业的竞争力，形成了综合利用的项目链，产品链和效益链，从而实现工程社会效益，企业效益的协调发展。因此，本项目投资是很有必要的。1.1.6 可行性研究的范围1、选择和确定项目的工艺技术生产方案和配套的公用工程设施。2、研究项目主要产品硫酸的利用及市场需求。3、根据项目产品的市场需求和企业的综合经济能力及经营能力，研究确定项目的产品方案、建设地点及生产规模。4、研究和确定原料、动力的供应方案。5、研究和确定项目的环境保护和劳动卫生、消防方案和具体措施。6、研究和估算项目的总投资，确定资金筹措方案及研究项目的投资效益，评价项目技术经济的合理性与可行性。1.2 研究结论1.2.1 研究的简要结论1、本项目生产工艺先进、可靠，采用目前国内领先的工艺技术、设备，可大幅降低能耗和提高产品利润。2、市场对硫酸需求量较大，本项目建设能够满足企业生产钛白粉所需要的硫酸量，在钛白粉减产时还可供给其他行业，具有广阔的市场前景。3、本项目是新建项目，建设规模为：年产40万吨100%硫酸项目。4、本项目生产所需原料及辅助材料来源充足，所需水、电等供应有保障，厂址所在地交通运输方便，项目建设用地也有保证。5、本项目建成投产后，“三废”排放符合国家有关标准。6、本项目建设的社会效益明显，可增加地方财政收入，繁荣地方经济。本项目的建设符合国家经济社会的发展规划和产业发展规划，有利于国家及区域宏观经济发展战略的顺利实施。7、本项目总投资13499.97万元，其中固定资产投资11999.97万元，流动资金1500万元。本项目达纲年份的销售收入为35722.50万元，各种税金及附加为1798.20万元，年均利润总额为6936.40万元，项目投资财务内部收益率所得税后为41.90%，所得税前为52.74%；项目投资回收期所得税后为3.6年，所得税前为3.2.年。可见，本项目的建设在经济上是可行的，具有较好的经济效益。1.2.2 建议本项目具有很好的区位、资源、市场等优势，产品具有较好的市场前景，项目的建设条件非常有利，建议尽快实施建设。1.2.3 主要技术经济指标序号项 目 名 称单 位数量备 注一生产规模与产品方案1硫酸万t/a40主产品，以100%硫酸计2电万kWh/a8350副产品3铁矿渣万t/a20副产品二年操作日天300三主要原材料、燃料用量1硫铁矿S:43%(干基)万t/a282催化剂t/a1203轻柴油t/a40开机点火4碱t/a20尾气喷淋吸收四公用动力消耗量1电（生产、生活、照明）万kWh/a40002水万m3/a49.6五运输量运出万t/a20运进万t/a28.018六定员人90七总用地面积亩80八建设总投资万元13500流动资金万元1500九达产年销售收入万元35722.50正常年份十年总成本万元26987.80正常年份十一年利润总额万元6936.40税前十二税金及附加（含所得税）万元1734.10十三企业财务评价指标1总投资收益率%61.5正常年份2资本金净利润率%57.4正常年份3所得税前内部收益率%52.74正常年份4所得税后内部收益率%41.90正常年份5所得税前投资回收期年3.26所得税后投资回收期年3.67所得税前财务净现值万元32931.02正常年份8所得税后财务净现值万元23615.51正常年份9盈亏平衡点%19.3第二章 市场预测2.1产品性状、特点及用途本项目的产品为98%硫酸。硫酸是一种无色无味油状液体，是一种高沸点难挥发的强酸，易溶于水，能以任意比与水混溶。硫酸是基本化学工业中重要产品之一。它不仅作为许多化工产品的原料，而且还广泛地应用于其他的国民经济部门。硫酸是化学六大无机强酸（硫酸、硝酸(HNO3)、盐酸（HCl，学名氢氯酸）、氢溴酸(HBr)、氢碘酸（HI）、高氯酸(HClO4)之一，也是所有酸中最常见的强酸之一。硫酸可用于冶金及石油工业。在有色金属的生产过程中需要使用硫酸，在钢铁工业中进行冷轧、冷拔及冲压加工之前，都必须使用硫酸清楚钢铁表面的氧化铁。在石油工业中，汽油、润滑油等石油产品的生产过程中，都需要浓硫酸精炼，以出去其中的含硫化合物和不饱和碳氢化合物。在氯碱工业中，以浓硫酸来干燥氯气、氯化氢气等。此外炼焦化学工业、电镀业、制革业、颜料工业、橡胶工业、造纸工业、油漆工业（有机溶剂的制备）、工业炸药和铅蓄电池制造业等等，都消耗相当数量的硫酸。硫酸还可用于解决人民衣食住行方面。用于化学纤维的生产、高分子化合物生产塑料方面、染料工业中几乎所有的染料（或其中间体）的制备方面、日用品生产合成洗涤剂方面、制药工业硫胺药物的制备过程中均需要使用硫酸。硫酸对于巩固国防、原子能工业及火箭技术上也起到一定的作用。军用炸药（发射药、爆炸药）或工业炸药，这些化合物的制备除依靠硝酸外，都必须同时使用浓硫酸或发烟硫酸。原子反应堆用的核燃料的生产，反应堆用的钛、铝等合金材料的制备，以及用于制造火箭、超声速喷漆飞机和人造卫星的材料的钛合金，都和硫酸有直接或间接的关系。硫酸还广泛应用于农业及化肥生产中。在农业生产中，可采用硫酸改良高PH值的石灰质土壤。硫酸可用于生产硫酸铵（俗称硫胺或肥田粉）或过磷酸钙（俗称过磷酸石灰或普钙），还可用作杀鼠剂、除锈剂的原料。2.2国内外市场预测硫酸是一种重要的基本化工原料，广泛应用于各个工业部门。硫酸主要用于生产化学料肥、有色金属冶炼、钢铁、医药和化学工业等。近几年来，我国硫酸工业发展速度较快，硫酸年产量由2003年的3371.2万吨（折100%硫酸）发展到2009年的5000万吨（折100%硫酸）。硫酸行业“十二五”发展规划思路提出，硫酸产能控制在9500万吨以内。产量方面，到2015年硫酸产量达9000万吨左右。硫资源自给率方面，争取达到60%左右。节能减排方面，硫磺制酸年回收蒸汽总量达到6400万吨，硫铁矿制酸年回收蒸汽量达到1800万吨。为达到新的污染物排放标准，硫酸工业将改进工艺，使尾气二硫化碳排放达到400mg/m3以下，到2015年80%硫酸企业尾气需达标排放，未达标企业将被淘汰。沿江、河、湖、海环保严控地区，将淘汰年产20万吨以下硫铁矿制酸装置，其他地区淘汰年产10万吨以下硫铁矿制酸和硫酸制酸装置。随着硫酸产业结构的调整，将有利于大型硫酸企业的发展。随着磷复肥的耗酸工业产品产量持续增长，国内硫酸产量继续增长。经中国硫酸工业协会初步核实，2007年全国硫酸产量（以H2SO4计）57000kt，同比增长13.0%，其中硫磺制酸产量26550kt，占总产量46.6%，同比增长18.9%；冶炼烟气制酸产量13150kt，占总产量23.1%，同比增长13.1%；硫铁矿制酸产量16780kt，占总产量29.4%，同比增长5.3%；其它原料制酸产量520kt，占总产量0.9%。由于国际市场化肥和有色金属冶炼对硫酸需求加大，2007年日本、韩国冶炼酸向中国出口量减少，部分硫酸流向印度、澳大利亚、菲律宾等国市场。2007年我国进口硫酸1960kt，同比下降了9.2%，其中日本硫酸占38%，同比下降15.5%；韩国硫酸占62%，同比下降3.7%。2007年12月份硫酸平均到岸价54.9美元/t，同比上涨91%。受硫磺价格持续上涨的带动，全国硫酸价格提升到1000元/t左右，其中华北地区11001300元/t，东北地区10001200元/t，华东地区13001450元/t，湖北、湖南等华中地区8001000元/t，华南地区1000元/t，磷复肥用酸量最大的西南地区也达到1000元/t。除磷复肥外，其它用酸量大的工业产口如钛白粉、保险粉、硫酸铝、氢氟酸等因硫酸价格太高而纷纷减产或停产。国际市场硫酸价格也在上涨，巴西硫酸到岸价达到200250美元/t。我国硫酸产能、产量快速增长，已成为世界第一产酸大国。加入WTO前的2001年我国硫酸产量为27863kt，硫酸产量仅次于美国，居世界第二位；入世后的第三年即2004年，我国硫酸产量已达到39946kt，比此超过美国居世界第一位。2001-2006年我国硫酸产量及原料构成见下表。项目硫酸产量/kt硫铁矿制酸硫磺制酸冶炼烟气制酸其它制酸产量/kt比例%产量/kt比例%产量/kt比例%产量/kt比例%2001年278631236544.4818329.4688324.74321.52002年305201205839.51111636.4693222.74141.42003年337111303438.71260937.4752122.35471.62004年399461431635.81623640.6884822.25461.42005年462501612034.81974042.7981021.25801.32006年504401593031.62233044.31163023.15501.0短短5年多时间,我国硫酸产量从27863kt/a提高到50440kt/a，年均增长率为12.6%。新中国成立50年后的1999年我国硫酸产量为22500kt，加入WTO五年时间我国硫酸增产已达到22577kt，可以说，入世5年来在硫酸工业发展速度已超过了新中国成立50年来的发展速度。但随着耗酸大户磷复肥工业大幅度增长，我国硫酸市场的缺口依然很大。广西硫酸生产企业主要以有色金属冶炼企业为主，主要有柳州锌品厂、柳州冶炼厂、龙城化工厂等企业。硫铁矿制酸有贵港西江化工厂及各县一些企业。目前广西硫酸生产年总量为250万吨，而化肥行业用量超过60%，其他主要用户钛白粉厂、生化厂、净水厂、硫酸锰及柠檬酸厂用量近100万吨，每年缺口达40、50万吨。所以，广西区内硫酸市场的缺口亦很大。2.3价格分析硫酸产品价格随市场需求和原料供应情况有所波动，前几年硫酸市场价格比较低迷，近几年由于国内对硫酸的需求量不断增加，加上硫磺价格上的上扬引起制酸成本的增加，2003年以来硫酸价格也在不断上涨。因此，根据国内硫酸市场的发展情况，结合当地的实际情况，取硫酸出厂价为500600元/吨作为本项目经济评价的价格基础，与近几年的国内硫酸市场价格相比较，该价格定位是比较适中的，具有较强的抗风险能力。第三章 产品方案及生产规模3.1 产品方案根据市场调研、预测和企业的综合经济能力及经营能力，结合相关的行业发展规划，本项目确定产品方案如下：产品：98%硫酸。3.2 建设规模 本项目建设年产40万吨（折100%）硫酸项目。3.3 产品的品种、规格及质量指标本项目产品为98%硫酸，产品执行GB534-89中一等品的指标：项目98%工业硫酸指标104.5%发烟硫酸指标H2SO498%游离三氧化硫（SO3）含量20%灰分0.03%0.03%Fe0.01%0.01%As0.005%0.001%透明度50mm色度2.0ml第四章 工艺技术方案4.1 生产工艺技术方案4.1.1原料路线确定的原则和依据世界上近四十年来生产硫酸的原料一直是以硫磺为主。目前世界上硫酸原料结构为：硫磺约占65%，硫铁矿占16%。冶炼烟气制酸及其它原料占19%。由于硫铁矿包括有色金属伴生副产的硫精砂是我国的主要硫资源，我国的生产硫酸的原料原来一直以硫铁矿为主。1995年以后，由于国际市场上硫磺呈供过于求的状况，我国硫酸生产的原料结构发生了很大的变化。硫铁矿制酸比例逐年下降。硫磺制酸装置飞速发展，生产能力逐年上升。2001年以来，受国际局势影响，加上国内硫磺市场需求急剧上涨，造成国际市场硫磺供应偏紧，价格一路上扬，硫磺到岸价最高为600美元/吨，自进入2003年以来国内已出现将硫磺制酸改造为硫铁矿制酸的现象。从合理利用资源和控制环境方面，利用冶炼烟来生产硫酸是一条较合理的原料路线，但其必须依托于相关的资源丰富的国家，受到有色冶炼规模的制约。我国是一个硫铁矿资源丰富的国家，探明储量在22亿吨以上，（折标矿计），产地达多处，占全国含硫资源的55%，但矿石平均品位仅在18%左右，品位大于35%的硫铁矿仅2.2亿吨，且主要集中在广东、安徽两省。本项目选用的硫铁矿主要是广东云浮硫铁矿，距离本项目约160公里，其含硫量在4045%，含铁量在3842%，储量丰富，供应可靠。因距离近，可直接采用汽车运输，能保证原料长期稳定的低价格供给，保持硫酸产品极强的市场竞争力。经过焙烧后的矿渣质量较好，含铁量可达到6063%，残硫约0.4%，是钢铁生产优质的原材料，可用汽车运出外售到柳州及周边省份作为钢铁生产的原材料，或进一步加工成球团作为钢铁冶炼的原料等，在周边地区有较好的市场需求。4.1.2工艺技术方案及工艺流程1、国内外工艺技术概况目前世界上硫酸生产技术基本上都是采用接触法工艺，即是以含硫原料制取二氧化硫气体，二氧化硫气体在催化剂的催化作用下氧化成三氧化硫，再将三氧化硫吸收而生成硫酸。当今硫酸生产技术主要特点如下：（1）生产装置向大型化发展由于单体设备生产效率的不断提高，为装置的大型化创造了条件，其结果是提高了劳动生产率、降低了单位产品的投资和生产成本。国外所建的硫酸装置，六十年代最大单系列硫酸装置生产能力为日产600吨，七十年代则增至日产2000吨，八十年代达到日产3000吨，目前，以硫磺为原料的单系列硫酸装置，最大生产能力为日产4400吨硫酸，以铜冶炼烟气为原料，目前世界最大的单系列生产能力为日产3600吨硫酸。显然，大型化有利于节省投资和经营费用，而且随着磷复肥装置的大型化，也要求与之配套的硫酸装置的大型化。在国内因受资金来源、原料供应、产品及原料运输、设备制造、生产管理等因素的影响，生产规模以中小型为主。近十多年来，随着大型磷复肥工程建设的需要，大型硫铁矿资源的开采，硫酸新技术、新装备的引进及消化吸收，大型硫酸装置的投产运行和陆续兴建，使我国硫酸工业技术和装备都有了较大进步，自1988年我国第一套大型硫酸年产20万吨硫酸装置在南化集团公司磷肥厂投入运行以来，又有年产56万吨（两系列）和28万吨硫酸装置在湖北大峪口荆襄磷工业基地和黄麦岭化工厂建成投产；广西鹿寨化肥总厂年产40万吨、贵州瓮福80万吨（两系列）硫酸装置，再加上近几年十多套国产化硫磺制酸装置的设计和运行，如苏州精细化工集团有限公司和山东鲁西化工集团公司的30万吨/年硫磺制酸装置、山东红日集团40万吨/年硫磺制酸装置等，我国硫酸装置的大型化已取得长足的发展。（2）提高总转化率，严格控制尾气SO2排放量。为了降低原料消耗和减轻尾气对环境的污染，国内外已普遍采用两次转化、两次吸收制酸工艺，使二氧化硫的转化率达到99.7%以上，放空尾气中二氧化硫含量控制在330ppm以下。国外有的装置甚至能使二氧化硫的总转化率高达99.9%以上，放空尾气在二氧化硫含量在100ppm以下，提高总转化率的方法，国外主要是使用了起燃温度低、低温活性高的催化剂。如含铯催化剂便是如此，它能使二氧化硫转化的起燃温度降低3040，使各段的分段转化率均有较大提高，从而提高总转化率。我国六十年代以来开发的两转两吸技术，采用国产催化剂，能使总转化率达到99.5%，排放尾气中SO2浓度小于500ppm，基本满足环保的要求。近年来开发的“3+2”两次转化技术可使总转化率达到99.7%以上，排放尾气中SO2浓度小于300ppm，达到我国目前新的环保要求。（3）热能利用效率提高国际上，随着能源价格的提高，越来越重视硫酸装置的热能利用效率。不仅注重硫酸生产过程中的高、中温位余热的回收利用，而且关注低温位余热的回收。美国孟山都环境化学公司近年来开发的热量回收系统HRS，利用吸收酸的低温位热量产生0.51.0MPa蒸汽，每吨酸可产低压蒸汽0.6吨左右。一般流程仅回收了焙烧、转化的高、中温热量，即使回收了部分酸热，也是加热锅炉给水或产生90以下的热水。到目前为止，HRS技术已在国外几十套装置上运行。我国自60年代开始使用中压余热锅炉，目前在生产规模大于或等于年产4万吨硫酸装置，基本上都回收了高温位余热。低温位余热的回收利用也已经起步。南化公司磷肥厂20万吨/年硫酸装置利用干吸系统的低温位热预热锅炉给水和供职工浴室等用。大连化学工业公司以管壳式冷却器回收酸的低温位余热用于采暖已获得成功。铜陵磷铵厂20万吨/年硫酸装置利用吸收系统的部分低温位余热加热锅炉给水。大峪口化工厂56万吨/年硫酸装置利用干吸系统的低温位余热同时加热锅炉给水、工业用水以及生活用水。鹿寨化肥总厂40万吨/年硫酸装置利用省煤器回收转化系统的低温位余热加热锅炉给水。（4）技术装备水平不断提高硫酸工业作为基础工业行业，加之它所处理介质的高温、强腐蚀性等特点，被科技界、工业界广泛关注。在国际上，硫酸工业的技术和装备水平已处在较高水准上，新技术、新材料的运用层出不穷。如低温余热回收工艺的不断更新，SX材料不带阳极保护的管壳式浓酸冷却器、管式分酸器的采用等。就总体而言，我国硫酸工业的技术和装备与国际水平相比仍有一定的差距。但近十年来，国内硫酸技术已有很大的提高，随着引进的几套硫酸装置，通过技术考察、购买基础设计、参加中间试验、设计返包、购买关键设备或关键部件等形式，以及“八五”国家重大技术装备科技攻关项目年产20万吨硫酸装置攻关课题的进行，使我国的硫酸工业技术和装备水平都有了长足的发展，大型硫酸的国产化不断提高。国产的浓酸泵的性能已经达到国际先进水平，带阳极保护的浓酸冷却器已在国内广泛使用。2、工艺技术方案的选择（1）工艺技术选择原则（1）充分体现和代表本行业的先进性、可靠性；（2）降低工程投资，减少环境污染。（2）工艺方案及选择理由该装置工艺技术方案的选择是在山东汇智工程设计有限公司多年从事硫酸工程设计的基础上，结合国内近年来投产运行硫酸装置的实际运行经验，在稳妥可靠的前提下进行改进和提高，技术和装备全部立足国产化。充分考虑原料特点，认真研究国内硫酸装置在设计与运行中的成功经验和失败教训，力争使该装置技术先进稳妥、性能可靠、操作方便，并控制建设投资。采用的技术方案为：沸腾炉酸化焙烧、封闭酸洗净化、“3+2”两转两吸、余热回收发电等工艺，并采用DCS系统进行自动控制。主要特点如下：（a）采用沸腾炉酸化焙烧技术，提高硫的烧出率。（b）采用封闭酸洗净化，以减少稀酸产出。（c）采用“3+2”五段转化，使SO2总转化率大于99.7%，保证尾气中SO2的达标排放。（d）采用93%酸干燥炉气，98%酸吸收SO3。（e）采用中温吸收，以抑制雾粒的形成并增大雾粒粒径以便除雾。（f）在沸腾炉出口设置余热锅炉，回收余热产中压过热蒸汽用于发电。4.1.3工艺流程1、工艺流程40万吨/年硫铁矿是酸项目工艺部分由以下五个工段组成：原料工段、焙烧工段、净化工段、转化工段、干吸及成品工段。装置工艺流程方框图如下：尾气排放硫铁矿 焙烧 净化 转化 干吸 成品酸 矿渣 稀酸（1）沸腾焙烧系统沸腾焙烧系统由原料工段和焙烧工段组成，焙烧工段又分为焙烧工序、收尘工序和排渣工序等。原料工段：汽车运来的硫铁矿在原料库的两端卸入矿仓，由15t抓斗行车倒堆、上料，通过胶带运输机到加料房，再送往焙烧工段。焙烧工段：原料工段送来的硫铁矿贮存在加料房（8m12m）中，然后由带电子计量的调速加料机送入抛料机中。抛料机连续向沸腾炉炉床均匀、适度、细致地抛洒加料。在沸腾炉炉床内，来自炉底高压风机的供风使硫铁矿保持悬浮状态，并完成焙烧。炉内焙烧温度控制在800900，最大950。焙烧炉内发生强烈放热反应，焙烧热量通过间接冷却（冷却盘管）以蒸汽热的形式吸收，这部分蒸汽与废热锅炉的强制循环系统连接。当焙烧温度较高时通过直接冷却（喷水）来控制。焙烧炉内发生的主要反应如下：9004FeS2+11O2 8SO2+2Fe2O3900H298 3310.08KJ3FeS2+8O2 6SO2+Fe3O4H298 23466.38KJ焙烧产生的烟气，首先进入废热锅炉回收余热，产生约450过热蒸汽，这部分过热蒸汽先经配套装置汽轮机发电后，出来的低温蒸汽再送到钛白粉厂供钛白粉生产使用，热能利用完全。同时，烟气温度冷却到350左右（在热交换的同时，因为沉降作用，烟气的含尘浓度也有所降低）；然后进入旋风除尘器将烟气中的较大颗粒烟尘捕集，其中粒径大于40m的烟尘均能在此捕集（捕集效率约80%），剩余的少量细小烟尘在旋风收尘器之后的电收尘器中捕集。经电收尘器捕集后的烟气含尘浓度在200mg/Nm3左右，送制酸系统的净化工段。焙烧产生的烧渣（含Fe，60%；S，0.4%），大约8590%随烟气离开焙烧炉，其余由溢流口排出。为防止烟气从焙烧炉开口处泄漏，将通过微负压来保持，其实现的设备为硫酸系统的SO2风机。焙烧炉溢流的烧渣和余热锅炉收集的烧渣汇合进入烧渣冷却器。在烧渣冷却器内，烧渣通过浸没式冷却滚筒间接冷却，将温度冷却到80左右，然后由刮板输送机输送到烧渣中间仓。同样，旋风收尘器和电收尘器捕集的烟尘（烧渣）经集合刮板机汇合后，再由刮板输送机输送到烧渣中间仓。中间仓的烧渣由高温皮带输送机输送至烧渣库（42m24m）中，然后由密封装灰车将其运出并出售给钢铁厂。（2）烟气制酸系统制酸系统主要包括烟气净化、干吸、转化、废酸处理和酸库等工段。烟气净化工段：由电收尘器来的烟气（温度310330，含SO29.7%），首先在动力波洗涤器（5400/6800）中被绝热冷却和洗涤去除杂质，并通过动力波气液分离槽进行气液分离。分离后的气体进入气体冷却塔进一步冷却和除杂，烟气温度降至40左右，烟尘浓度2mg/Nm3，然后进入两级FRP电除雾器，在除去酸雾（烟气中的酸雾降至5mg/Nm3）后，送往干吸工段。电除雾冲洗水送至动力波气液分离槽。净化工段中的动力波洗涤器和气体冷却塔均有单独的稀酸循环系统。气体冷却塔的循环酸通过板式换热器进行换热，将热量移出系统。稀酸采用由稀向浓，由后向前的串酸方式。为保证净化效果，稀酸循环系统需开路一定量的稀酸，并进行相应的补充。设计的稀酸开路方式为：从动力波洗涤器中抽出一定数量的稀酸，采用CN过滤器进行固液分离。CN过滤器分离出的底流排入酸泥搅拌槽，再泵至废酸处理工段的压滤工序；液体部分送回干吸收工序。转化工段：采用“32”五段双接触工艺，“3+2”式五段两次转化，比“3+1”式四层两次转化，在理论和实践上，能更好调节反应速度和平衡转化率的矛盾，用同种催化剂，最终转化率在硫铁矿制酸上要高0.10.2%。二氧化硫的转化原理为：V2O5SO2 O2 SO3 H298 = -96.25KJ/molSO2风机送来的冷SO2烟气（一次气体）进入转化器的第一段进行转化。经一段反应后，温度升至590左右，经高温过热器，使温度降至450，进入转化器第二段催化剂床层进行催化反应，然后出转化器进入第II换热器降温至440进入转化器第三段催化剂床层进行反应，从转化器第三段出口的气体，依次进入第III换热器和热管省煤器（II），温度降至180后，进入第一吸收塔，在一吸塔中气体中 的SO3被吸收，再经过塔顶的纤维除雾器除去其中的酸雾后，再依次通过III换热器、III换热器、II换热器换热的壳程，气体被加热至430左右进入转化器第四段催化剂床层进行第二次转化，出第四段床层的热气体，经四段中温过热器，使其冷却至415左右进入转化器的第五段床层进行进一步转化反应，出第五段床层的气体通过五段低温过热器和热管省煤器（I）后，气体被降温至170后进入第二吸收塔，在第二吸收塔中，气体中的SO3被吸收后并经过塔顶的纤维除雾器除去其中的酸雾，出二吸塔的尾气经尾气处理装置处理后由尾气烟囱排放。三氧化硫的吸收原理为：n SO3 + H2O H2SO4 + (n-1)SO3烟气制酸系统SO2净化率98%、SO2总转化率99.7%、SO3吸收率99.99%。干吸（干燥、吸收）工段：空气鼓风机设在干燥塔下游，一是提高热能利用、二是改善车间环境。干吸酸循环系统采用三塔二循环槽。经来自干燥塔酸冷却器由塔顶喷淋的98.3%硫酸吸收掉空气中的水分使出塔干燥空气中水分0.1g/Nm3，吸收水分后的酸自塔底流出进入酸循环槽的低温端，与一吸收塔下塔酸混合并加水调节使混合酸浓度达98.1%。后由干燥塔酸循环泵送入干燥塔酸冷却器，经循环冷却水冷却后进入干燥塔顶部喷淋。少量作为成品酸引出。由转化器第三段出口的第一次转化气体经III换热器、II省煤器冷却后进入一吸收塔塔底，塔顶直接用来自吸收塔酸循环泵的浓度为98.1%硫酸喷淋，吸收气体中的SO3后的酸自塔底流出进入酸循环槽的高温端，经加水调节酸浓度至98.1%后，由一吸塔酸循环泵经一吸塔酸冷却器冷却后，再进入一吸塔进行喷淋。由转化器最后一段出来的二次转化气经过III热管省煤器换热降温后进入二吸收塔塔底。该塔也采用来自吸收塔循环泵的浓度为98.1%硫酸进行喷淋吸收，吸收SO3后的酸自塔空气鼓风机设在干燥塔后，干吸酸循环系统采用塔槽泵器的循环系统。硫铁矿焚烧所需空气经过滤器后进入干燥塔塔底，经来自干燥塔酸冷却器由塔顶喷淋的98%硫酸吸收掉空气中的水分使出塔干燥空气中水分0.1g/Nm3,经塔顶除雾器除去酸沫后，干燥空气经空气鼓风机加压后送入焚烧炉。由转化气第三段出口的一次转化气体经III换热器、省煤器（II）冷却后，进入第一吸收塔，在塔顶用来自一吸酸冷器的、温度约70、浓度为98.1%的硫酸喷淋，吸收气体中的SO3后的酸自塔底流出、进入酸循环槽，经穿酸使酸浓度达到要求后，由第一吸收塔酸循环泵送入第一吸收塔酸冷却器，经循环冷却水冷却后，再进入塔顶进行喷淋。由转化器第五段出来的二次转化气经过低温过热器和热管省煤器换热降温后进入第二吸收塔塔底。该塔采用来自第二吸收塔酸冷却器的温度为70、浓度约为98.2%硫酸喷淋吸收，吸收SO3后的酸自塔底流出进入酸循环槽，经第二吸收塔酸循环泵送入第二吸收塔酸冷却器冷却后进入第二吸收塔塔顶进行喷淋。98%成品硫酸由干燥塔循环泵出口引出，送入成品酸贮罐贮存。串酸方式：干燥酸通过干燥塔循环泵，在经酸冷却器前，串至第一吸收塔入口酸管道；一吸塔酸通过一吸塔循环泵，在经酸冷却器后，串至干燥塔循环泵槽；二吸塔酸通过二吸塔循环泵，在经酸冷却器前，串至成品酸中间槽，再经成品酸输送泵送入成品酸冷却器，经冷却水间接冷却后，送往酸库工段的储酸罐。（3）、酸库工段来自干吸工段成品酸中间槽产出的成品酸，在经板式成品酸冷却器冷却后，贮存在酸库工段的储酸罐中。酸库工段设有2个3000t储酸罐，还配有装酸地下槽、装酸计量槽和装酸平台等设施。成品酸自储酸罐放入装酸地下槽，再经装酸计量槽，由泵送至钛白生产车间或硫酸槽罐汽车外运。（4）污水处理工段 本装置使用的硫铁矿含有害杂质较低，且有电除尘器，正常生产时可以只从净化工段斜管沉淀器底部排放少量含泥浆稀酸2m3/h，可作为增湿液直接掺入硫铁矿渣中，称为“零”排放。本装置设置处理能力10 m3/h的污水处理系统。当含泥浆稀酸污水不能作为增湿液直接掺入硫铁矿渣中时，或系统停车需处理稀酸，或环保要求特别严格时使用。采用一级石灰乳中和、絮凝沉淀、压滤的方法。污水处理流程：石灰乳反应剂 清净污水 污水中和反应槽 浓密机沉淀 压滤 滤饼污水流入污水调节池,通过泵送入中和反应槽，加入溶解的石灰乳、絮凝剂、铁盐、或氧化剂。进行中和反应，然后进沉淀池沉淀，底部沉淀泥浆用压滤泵经压滤机压滤，滤液回中和反应槽，滤饼送出。清液即清净污水，PH值、悬浮物、颜色等指标能达到标准，溶解物有可能达标，流入出水池，用回水输送泵送入滚筒冷却输送机作为增湿用水或用于地坪冲洗。这样增湿不会堵塞和腐蚀管道设备，不会增加矿渣的酸性。（5）余热回收产蒸汽硫酸工艺生产过程中，有大量的余热可以回收利用。在本硫酸装置中，在焙烧炉出口设置一台3.82MPa锅炉，转化器一段、四段和五段出口各设一台高、中、低温过热器，使蒸汽加热到450.在三段III换出口和五段低温过热器出口各设置一台热管省煤器，使104脱盐水串联加热，制成汽水混合物，串入焚烧炉锅炉的汽包，一并制成3.82MPa的饱和蒸汽。经汽包出来的主流汽体，经低、中、高温过热器达450、3.82MPa，减温减压后送出，少部分低压蒸汽供熔硫和保温用汽。每小时可生产蒸汽约70t。2、物料平衡 硫铁矿280000.00(含硫：125097.18)焙烧工段焙烧渣冷却336103.56净化工段转化工段349103.56干吸工段尾气处理100%工业硫酸:400000(含硫128000)焙烧渣200000.00(含硫707.67)无组织排放粉尘8.82SO2 20.02(含硫10.01)废渣:314.88286.78174.4816.78水：5120028%稀硫酸含水：28800含硫酸11200(含硫: 3657.14)除尘粉尘26700309403.56149632.46Na2CO3202.58176303.62 无组织排放SO2：10.92SO3：5.86滤渣300O2：194834.25尾气排放SO2：44.4SO3：5.8粉尘：40.2CO2：82.08 原材料、辅助材料和燃料、动力消耗定额（年操作时间300天）序号名称及规格单位消耗定额以每吨100%H2SO4计消 耗 量备 注每小时每 年一消耗物1硫铁矿（干基）（含S：43%）吨0.7280000从云浮外购2电度10040000000利用系统过热蒸汽自发电3循环水吨33.67513470000装置自供4催化剂公斤0.3120000外购5轻柴油公斤0.140000开车用6、碱kg0.0520000尾气处理4.1.4 主要设备1、设计原则和一般技术规定（1）设计原则a、工程设计应以设计合同为依据进行优化设计，技术上应稳妥、性能上应可靠、操作方便、投资节省。b、设备设计条件在工艺数据表和结构简图中已有明确规定的，必须以设计条件的内容为准。c、容器及封头的公称直径应尽量选用标准系列。d、设备法兰按设计条件选用靠近压力等级或高一等级标准法兰；无标准直接选用时，允许进行设计；对既能选用板材也能使用锻件加工时，优先选用板材加工。e、设备上使用的人孔、手孔、检查孔、吊耳、支座、视镜等，应尽量按标准或选用标图；螺栓、螺母应按相应标依次为匹配使用，并尽量使用商品等级。（2）一般技术规定a、自然条件参数：按业主提供的数据。b、设计压力：设备设计压力在工艺数据表有明确规定时，以数据表规定为准；当工艺数据表没有明确规定时，必须考虑在工作情况下可能遇到的工作压力和对应的工作温度两组合中和各种工况，并以最苛刻工况下的工作压力来确定设计压力。c、设计温度：设备设计温度在工艺数据表有明确规定时，以数据表规定为准；当工艺数据表没有明确规定时，必须考虑在工作过程式中可能遇到的工作温度和相应工作压力两者结合中各种苛刻条件下的最高工作温度。d、焊接接头系数：焊接接头系数应根据均元件的焊接接头型式及无损检测的长度比例确定。e、腐蚀裕量：容器的腐蚀裕量在工艺数据表有明确规定时，以数据表规定为准，当工艺数据没有明确规定时，按以下规定选取：碳钢容器：取C2=3mm（当采取内部防腐措施时取C2=1mm）不锈钢容器：取C2=0mmf、材料许用应力：材料的许用应力按JB/T4735确定和选取。2、主要设备说明（1）沸腾炉：沸腾炉炉体为钢壳圆筒（上部扩大）内衬保温砖和耐火砖结构。炉子的最下部是风室，设有空气进口管，其上部是空气分布板，空气分布板上是耐火烧注料炉床，炉床上埋设有许多侧向开小孔风帽。炉膛中部为向上扩大的截头锥体，上部炉膛的截面积比沸腾层的截面积大，以降低炉气的上升速度，减少固体粒子的带出。沸腾床是装有冷却管束，以移走沸腾床的余热，它们与锅炉汽包联结，是余热锅炉蒸发受热面的一部分。此外，沸腾炉上还设置有加料口、矿渣溢流管（口）、炉气出口、点火孔等接管。为防止SO3露点腐蚀，沸腾炉壳体外部设有保温。炉体：钢衬隔热纤维砖和火砖，一次扩大型、扩大角16，炉顶用异型砖砌筑。风帽：高密度布置，优化物料流化质量。材质选用使用寿命5年以上的耐热耐磨不锈钢。帽型选用最新的“帽顶拆卸”型，小孔风速选用60m/s，保证空气分布均匀，消除风帽漏灰和烧结现象。沸腾床直径：根据原料平均粒度和国内外生产实践，硫铁矿焙烧沸腾床气速一般为1.02.0m/s，本设计选定26.4m2，核算气速为1.5m/s，炉内径为5790mm。炉上部直径：根据烟尘率要求和烟尘的平均粒径，计算上部直内径为7700mm，炉上部平均气速为0.5m/s。炉体积：为保证烟尘的焙烧质量，达到硫烧出完全，计算出烟尘的焙烧时间0