硫酸生产技术培训技术人员

硫酸生产技术培训（技术人员）总体思路：温故知新第一部分 国内生产概况2009年我国硫酸总产量为5969万吨，比增11%。其中：硫磺制酸2796万吨，占46.8%；硫铁矿制酸1385万吨，占23.2%；冶炼烟气制酸1778万吨，占29.8%；其它原料制酸产量10万吨，占硫酸总产量的0.2%，2009年鲁北集团的石膏制酸装置未开车，国内仅有少量硫化氢、废硫酸等原料制酸在生产。2009年，广东省硫酸总产量161万吨，比降12%。除了我公司用硫磺制酸及韶冶用冶炼烟气制酸外，其它都用硫铁矿制酸。第二部分 基础知识硫酸的生产工艺较为简单。不同的原料路线的制酸工艺中，硫磺制酸的工艺最简单，可概括为：两种产品、三条化学方程式、三个平衡、七种单元操作。1 两种产品（1）硫酸（性质及用途）（2）蒸汽（饱和蒸汽、过热蒸汽）生产两种产品所用的物料（原料、中间物料及产品）在整个生产过程中都相互隔开（间接换热）。2 三条化学方程式（1）焚硫反应S（l）O2 （g）= S O2（g）H1H1：硫的燃烧热，硫的温度为298K时，H1 = 9276kJ/kg喷雾式焚硫炉（2）转化反应S O2（g）1/2 O2 （g） S O3（g）H2H2：转化反应热，温度为273K时，H2 = 96kJ/mol可逆反应 平衡转化率温度、压力、原始气体浓度 平衡转化率 两转两吸工艺从转化过程中，把生产的S O3除去，逆反应将大大减少，有利于提高转化率。所以，需采用“两转两吸”工艺。反应速率转化活化能高 转化速率很低 触媒（催化剂V2O5）固定床转化器（3）吸收反应S O3（g）H2O（l） = H2SO4（l）H3H3：吸收反应热，132.4kJ/ mol填料塔3 三个平衡物料平衡（容易理解、贯穿整个生产过程）热平衡（平衡转化率；余热利用；保温；换热面积；冷却水参数，冷却塔选型）相平衡（饱和蒸汽参数；确定进吸收塔的气体温度，避免结露；空气的干燥，S O3的吸收）4 七种单元操作（1）流体输送（贯穿整个生产过程，包括液硫、硫酸、水、空气及炉气、蒸气的输送）（2）传热（除了成品输送工段及脱盐水制取系统的所有工段）（3）蒸发（锅炉，将水变为蒸气）（4）吸收及解吸（空气的干燥、S O3的吸收，中间水的脱二氧化碳、脱盐水的除氧）（5）过滤（脱盐水的制取）（6）反渗透（脱盐水的制取）（7）离子交换（脱盐水的制取）第三部分 工艺流程及其特点1 工艺流程制酸装置工艺流程图.dwg脱盐水流程图.dwg除氧系统图.dwg（1）主物料系统制气及气系统：液硫空气 S O2 炉气 S O2S O3 炉气 尾气酸系统：水（空气中的水和补充水），S O3 炉气，工业硫酸，硫酸（S）（2）液硫保温系统硫的熔点：110119蒸汽，冷凝水（3）锅炉热力系统自来水，脱盐水，饱和蒸汽，过热蒸汽（4）脱盐水及除氧系统工业水，中间水，脱盐水，锅炉给水，压缩空气（气动阀用，工艺用）（5）循环水系统补充水，循环水（6）开/停车辅助系统初酸输送系统焚硫、转化升温系统2 车间平面布置图总平面布置图.dwg（1）罐区（2）焚硫、锅炉及转化（3）风机房及干燥、吸收（4）循环水冷却（5）脱盐水及除氧3 主要设备（1）空气风机整个系统由压缩机、电动机、增速器、润油油系统、动力油站等组成。风机为单吸入、单级、悬臂或双支撑结构，10KV电机驱动压缩机。压缩机叶轮采用高效叶轮，效率高、节能。空气风机设计参数进口流量： 700m3/min出口升压： 40kPa额定功率： 640kW电机电压 10kV电机功率 700kW（2）转化器转化器.dwg转化工序的核心设备是转化器，本工序的特点是高温操作，介质为高温SO3、SO2气体。转化器材料选用304不锈钢。转化器由筒体、立柱、格栅和隔板组成，完全焊接结构。不锈钢材料高温下仍具有较好的强度，在操作温度下比碳钢要高好几倍，漏气、串气的问题将得到解决，提高了转化率和系统的稳定生产，改善了工厂的操作环境。硫磺制酸系统故障率低，使用不锈钢转化器有更多的优越性。主要技术参数：直径：5600总高：15200材质：304H不锈钢标方空速：0.40m/s触媒：正常76.2m2最大容积： 84m3设备总重: kg （3）焚硫炉焚硫炉.dwg采用喷雾式焚硫炉，其结构简单、容积强度高。炉型为卧式钢制圆筒内衬保温砖和耐火砖结构。液体硫磺经喷枪喷入炉内，空气由端部进气口进入，经旋流装置与雾化后的硫磺充分接触燃烧，产生SO2气体。主要技术参数：结构参数如下衬后内径：3500mm衬后长度：12000mm主要工艺参数及特性炉膛操作温度：10001200炉膛操作压力：0.03MPa（G）雾化方式：机械雾化工作介质：空气、液硫、SO2气体喷枪喷硫量:：1.63.6m3/h液硫磺温度：135145空气温度：65正常空气流量：32735Nm3/h；最大空气流量；36000Nm3/h设备外壳温度：65燃烧强度： 328159282/115=KJ/M3.h（4）干燥和吸收塔第一吸收塔.dwg干燥塔和吸收塔的结构基本相同，均为立式圆筒形结构，碳钢内衬耐酸瓷砖，塔底为蝶形底；干燥塔和吸收塔内部隔离层均采用耐酸石棉板。干燥塔和吸收塔塔内填料采用高效的76mm陶瓷矩鞍填料，填料支撑选择大开孔率的瓷球拱，使塔底受力更为均匀合理，不易漏酸、维修方便。分酸器采用槽管式分酸器，可使酸的分布更加均匀，大大改善了填料的润湿率和分酸均匀度，增大空塔速度，提高吸收效率。干燥塔顶采用高效丝网除雾器，吸收塔顶采用高效纤维烛式除雾器。干、吸塔外形尺寸和相关技术参数如下：干燥塔筒体内径： 3400总高： 16000填料高： 4000酸喷淋强度：28m3/m2.h空塔气速：1.18m/s第一吸收塔筒体内径：3400总高： 16000填料高： 4000酸喷淋强度：22m3/m2.h空塔气速：1.13m/s第二吸收塔筒体内径：3400总高： 14500填料高： 4000酸喷淋强度：22m3/m2.h空塔气速：1.17m/s干吸工序利用98%的浓硫酸吸收空气中的水份（干燥塔）或SO3气体（吸收塔），来完成工艺气体的干燥和得到硫酸产品。（5）浓硫酸冷却器干燥塔酸冷却器带阳极保护管壳式酸冷却器7007750，F=170M2。硫酸浓度 98.2% 硫酸量 200 M3/h进口酸温93 ， 出口酸温65进口水温34， 出口水温42一吸塔酸冷却器带阳极保护管壳式酸冷却器，6005960，F=95M2。硫酸浓度 98.2% 硫酸量 200 M3/h进口酸温93 出口酸温75进口水温34 出口水温42成品酸冷却器带阳极保护管壳式酸冷却器，4506000，F=65M2。硫酸浓度98% 硫酸量 8.6M3/h进口酸温70 出口酸温40进口水温34 出口水温42（6）火管锅炉火管锅炉为卧式双锅筒自然循环锅炉，露天布置。由上下锅筒、进出口烟箱和锅炉范围内管系等部件组成。上锅筒为汽包，下锅筒为锅壳，烟管固定在锅筒两端的管板上。烟气由进口烟箱分流，纵向通过烟管，在出口烟箱内汇流引出。脱盐水经过省煤器加热后被送入汽包，汽包内的炉水通过下降管侧进入锅壳的壳程空间，炉水受热后形所的汽水混合物再通过上升管进入汽包，形成自然循环回路。上升管和下降管同时作为汽包在锅筒上方的支撑结构，使汽包与锅壳连成一体。在汽包内设有导流折板和波形板两道汽水分离装置。此外，汽包上还设有安全阀、水位计、压力表、加药管和连续排污管等接管口。余热火管锅炉L=9170mm H=4180mm炉气量 32700Nm3/ h额定蒸发量18t/ h，饱和蒸汽2.8MPa 2254 主要操作指标 2010年7月工艺参数.xls5 特点（1）本装置以液体硫磺为原料，采用机械雾化液体硫磺燃烧、余热回收、“3+1”两转两吸生产工艺，单系列生产装置。原料纯度高，容易生产出高质量的工业酸（“过滤酸”）、电池酸和试剂硫酸。（2）采用“3+1”两转两吸工艺技术，并采用进口高效低压降钒触媒，一吸塔和二吸塔采用纤维烛式除雾器，SO2总转化率达99.83%，SO3吸收率达99.99%，尾气SO2698mg/Nm3，酸雾40 mg/Nm3。实际转化率一般达到99.9%，不使用尾气吸收系统时，尾气SO2359 mg/Nm3。大气污染物综合排放标准（GB16297-1996）的要求（SO2含量 960mg/Nm3）。（3）干燥、吸塔工段工艺路线合理，既减少了二吸塔尾气中SO2的排放量，又降低了酸中溶解的二氧化硫量，提高了产品质量。第四部分 存在问题及改进措施1 存在问题1.1 部分设备选型不当以下几台设备，其额定功率均过大，导致运行过程中能耗较高。（1）空气风机硫酸装置设计工艺参数现有风机参数现有风机实际运行参数（装置负荷100%情况下）建议新选风机参数流量m3/h2730042000(700m3/min)2700028000(450-467m3/min)30000(500m3/min)压力kPa4041272935电压kV101010电流A44（额定）3931（额定）功率kw630574450（2）循环水泵（3）锅炉给水泵1.2 不能直接稳定地产出试剂酸除了铁含量，其它指标均达到GB/T625-2007 化学试剂硫酸规定的“化学纯”的要求。上述标准要求铁含量0.0001%，我公司5月10日以来，循环酸槽的硫酸含铁量为：Fe0.0001%的硫酸：18%；Fe0.00015%的硫酸：54%；Fe0.0002%的硫酸：82%。2 已作或正在实施的改进2.1 硫酸（S）项目（1）流程在循环酸槽二吸泵出口处安装控制阀门，干燥塔出口处的硫酸，经取样分析确认符合蓄电池用硫酸或化学纯硫酸（分析用户关注的某些指标即可）的要求后，即打开该阀门，将电池酸输送到装车台附近的高位槽中，然后按现有工业硫酸的装车方法进行装车。另外，本方案还改用脱盐水工段的中间水作为干吸工段的制酸补充水，在中间水泵出口处接管到循环酸槽即可。（2）实施过程2009年底提出该项目，3月1日开始实施，4月30日竣工，5月9日开始试生产硫酸（S），5月10日开始销售硫酸（S）。（3）项目总投资为：19.4万元。（4）实际生产能力：约11吨/小时，但库存容量只有40吨。（5）产品质量：全部优于HG/T2692-2007 蓄电池用硫酸规定的“浓硫酸 优等品”的要求。其中，约20%的硫酸（S）的质量达到GB/T625-2007 化学试剂硫酸规定的“化学纯”的要求。（6）应用情况：经下游用户使用证明，该产品可代替目前市场上的“过滤酸”和“CP酸”，用于电子行业的线路板清洗、铅酸蓄电池的电解液及生产试剂级硫酸盐等。 2.2 正在实施的节能改造项目（1）增加一台较小的空气风机功率较小采用变频器调速（原空气风机采用液力偶合器调速）已完成设备基础建设及大部分设备已到货，预计下个月上旬完成安装（2）废水回收预计下个月完成。3 最大潜力本生产线的最大潜力是：通过技术改造，减少铁元素从设备（管道）中“溶出”，使生产线在绝大多数情况下能稳定生产出化学纯级试剂硫酸。干吸工段循环酸接触不锈钢设备面积.xls当然，是通过对晟安现有生产线的技术改造生产化学纯级试剂硫酸，还是硫酸项目二期的生产线直接按生产试剂硫酸设计，尚有待研究。（制酸装置规模、试剂硫酸市场容量、与HRS的取舍或配合）第五部分 应用实例1 流体输送的计算（硫酸（S）项目）管道压损计算.doc循环酸槽二吸泵出口处的硫酸分两路输送，一路送入二吸塔，另一路送到高位酸槽和成品酸冷却器；二吸塔喷淋酸进口比高位酸槽硫酸进口高2m左右；采DN65mm的钢衬氟管道输送。不增加泵能否将硫酸输送到高位酸槽？如能，最大流量是多