硫酸设计报告

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1、泮斗诛一 XXX 洋 洪 06H EJ 淨 200912 t. XXX目录第一章总论31.1概述31.2硫酸市场41.3设计依据51.4生产方案及规模5第二章工艺方案选择52.1工艺流程选择52.1.1硫磺制酸市场分析62.1.2冶炼烟气制酸市场分析62.1.3硫铁矿制酸市场分析62.1.4工艺方案确定72.2硫酸生产工艺72.2.1原料预处理72.2.2二氧化硫制取82.2.3炉气净化112.2.4二氧化硫气体的转化122.2.5三氧化硫的吸收132.2.6 “三废”处理15第三章工艺计算163.1物料衡算163.2换热器工艺设计17第一章总论1.1概述硫酸（英文名称：sulfuric ac

2、id）分子式：H2SO4,分子相对质量：98.08硫酸的性质;浓硫酸是一种无色无味油状液体。常用的浓硫酸中H2SO4的质 量分数为98.3%，其密度为1.84gcm-3,其物质的量浓度为18.4molL-1。硫酸 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。浓硫酸溶解时放 出大量的热，因此浓硫酸稀释时应该“酸入水，沿器壁，慢慢倒，不断搅。”若 将浓硫酸中继续通入三氧化硫，则会产生发烟现象，这样超过98.3%的硫酸称为 发烟硫酸98.3%硫酸的熔沸点：熔点：-90.8C ；沸点：338硫酸还具备脱水 性，还原性，难挥发性，吸水性。硫酸的用途；硫酸是重要的基础化工原料之一，是化学工业中

3、最重要的产 品，主要用于制造无机化学肥料，其次作为基础化工原料用于有色金属的冶炼、 石油精炼和石油化工、纺织印染、无机盐工业、某些无机酸和有机酸、橡胶工业、 油漆工业以及国防军工、农药医药、制革、炼焦等工业部门，此外还用于钢铁酸 洗。1.2硫酸市场我国硫酸基本是自产自销，近年来基本稳定在5000万吨左右:表1中国硫酸产销（万吨）日期产盘进口竜1出口量1表观消费就J全年5500V95J9203956%1008Q11250512613.921287Q2137539.562.531412Q3126642.76IO11290 1Q4114127.092.99H65全牟5110L160+66M.2451

4、332009Qi1254270.071336QI45189.50.071541Q3J4306L70.091492注：2009年三李度数搪为预估值，赴据来源：安泰料，申国禅关，蜒计同从国内市场来看，硫酸价格较高的主要集中在西南地区、华南地区、华中地 区，其次是山东、江苏等华东地区，这些主要是磷肥生产地。而西北地区的冶炼 酸由于运输瓶颈，价格依旧很低。2000160012008004000 进口硫酸价格 国内硫酸价格巴西硫酸到岸价：T:Z -： i - *7-图1硫酸价格走势（元盹）1.3设计依据本设计依据浙江省衢州晋巨公司年产硫酸30万吨/年,晋巨公司有新老两个 工艺，本设计采用新工艺，是根据生

5、产实际而确定的项目。1.4生产方案及规模本设计采用衢州晋巨公司硫铁矿制酸的生产方案，本设计生产30万吨/年硫 酸。第二章工艺方案选择21工艺流程选择全球生产硫酸的技术主要有三种，即硫磺制全球生产硫酸的技术主要有三 种，即硫磺制是硫磺、硫铁矿和冶炼含硫烟气；其中，硫磺制酸产量最大，2008 年比重达到38. 7%，其次是硫铁矿制酸和烟气制酸。211硫磺制酸市场分析目前，国内硫磺自给率不足30%，大部分依靠进口，2009年三季度，中国 硫磺净进口量为290. 12万吨，环比减少12. 1%,同比增加63. 4%.但国内 硫磺需求变化不大，进口量仍远远超过国内的正常需求，导致国内硫磺库存持续 上升，

6、对国内硫磺价格也形成压力。表2中国硫磺进出口量统计（万吨）2007年2008年2008 年2009 年Q1Q2Q3Q4QiQ2Q3进口964.67841,85263.73220.3178.41179.3310.7347.4290.9出口0.334.080.10.190.832.20.60.7注：三季度数据为预估值，数据来源：安泰科，中国海关2.1.2冶炼烟气制酸市场分析中国六家主要的铜冶炼企业硫酸产量达到159. 6万吨，比2008年同期增加5. 56%； 200年1-9月份，该六家企业产量总计448.7万吨，比2008年同期增 加 4.37%.表3中国主要冶炼烟气制酸企业硫酸产量（万吨）20

7、08 年2009 年Q1Q2Q3Q4全年Q1Q2Q3铜陵有色公司46351349.657.3204.458.249.658.0江西铜业公司37.343124430.515541345345.2云南铜业公司14.426*822.421.184.815.222.125,6大冶有色公司14.914.11415.65&714.814.114.1中条山有色4.83.45.85.519.53.73.73J白银有色公司10.6H.615.415.453.111.612.613.4小计12831 150.4151.2145.4575.5144.8147.4159.6数据来源：安秦科2.1.3硫铁矿制酸市场分析

8、中国的硫铁矿资源比较丰富，硫铁矿制酸也是传统的硫酸生产方式，在2O世纪90年代，其占硫酸总产量的比重高达80%以上。近年，由于硫磺制酸和烟 气制酸的快速发展，其比重已经下降至30%左右。2.1.4工艺方案确定综上所述，最经济可靠的方法是硫铁矿制酸，其生产工艺大致有六大工序， 即：原料预处理、SO2炉气制取、SO2气体净化、二氧化硫转化、三氧化硫吸收、 “三废”处理。2.2硫酸生产工艺硫酸是重要的基本化工原料，化学工业的基本原料，硫酸的产量是一个国家 化学工业生产能力标志之一.用途十分广泛，如制造硫酸铵、过磷酸钙、硫酸铝、 二氧化钛、合成药物、合成染料及合成洗涤剂等。有机合成中用作脱水剂和磺化

9、剂。金属、搪瓷等工业中用作酸洗剂。石油工业中用于精炼石油制品等。所以随 着化工业的不断发展，近年来市场对硫酸的需求越来越大，公司坚持以市场为导 向，效益优先的前提下，生产硫酸。其生产工艺大致有六大工序，即：原料预处 理、SO2炉气制取、SO2气体净化、二氧化硫转化、三氧化硫吸收、“三废”处理。 二氧化硫的炉气制取是采用沸腾焙烧。炉气烟尘率高，设置旋风除尘器，经除尘 后的炉气进入湿法净化工序，通过第一、第二洗涤设备除去炉气中大部分杂质， 再经电除雾对炉气进一步精制。炉气中的水分在干燥塔内采用浓硫酸进行脱水干 燥，并通过滤设备捕集炉气夹带的雾沫。此后，由主风机将炉气抽送到转化工序。 入转化的二氧化

10、硫经换热器加热到反应温度，进入四段触媒转化，最后一段出口 三氧化硫经冷却进入98%酸吸收塔，出塔气体经除沫后转入尾气处理工序。2.2.1原料预处理我厂的原料为含硫40&的硫铁矿，主要产自龙游和江西德兴。1、硫铁矿的粉碎机理硫铁矿的粉碎，是由于硫铁矿料受到机械力作用而发生的一种粉碎现象。综合起来，机械力的种类有：压力、弯曲力、剪切力、劈力、研磨力、打击与冲击 力等。其破碎机理如下所述：a）齿牙粉碎：将粉碎机的关键部件制成具有不同程度的刃，称此为齿牙。 矿料，同齿牙接触部分首先发生局部破碎，然后产生较大的裂缝，最终导致矿料 全部粉碎。b）拉力与剪切力粉碎：矿料的抗拉抗剪强度大大低于抗压强度。因此，

11、当 矿料受到拉力和剪力时，很易发生与所施力方向呈45。夹角或沿着矿粒颗粒内 部的脆弱面方向的裂纹导致最后粉碎。c）冲（打）击粉碎：当矿料处于被冲击与打击作用下，颗粒内部产生向四 方传播的应力波，并在内部缺陷、裂纹、晶粒界面等处产生应力集中，使矿料沿 着这些脆弱面而粉碎2、硫精砂干燥我们公司地处浙江衢州，由于气候干燥少雨。我们采用自然晾晒。晾晒后我 们通过铲车推入库房。3工艺流程我们公司根据实际我们采用两次粉碎流程。硫铁矿石经铲车、皮带机传送到 PE400 X 600鄂式破碎机，经鄂式破碎机破碎后由HL300 X 15m提升机提升到70m3 的粗料库。然后由B500X 15m皮带机传送到PF10

12、71000X700反击式破碎机， 经反击式破碎机破碎后由B500X25m皮带机传送到3000X 1500筛网的震动筛， 经筛选后W3s4mm的矿粉由HL300X25m的提升机提升至200m3的细料库，以被 下道工序使用。4、控制标准工序质量控制点质量控制项目控制标准原料预处理硫矿石矿含硫 28%矿含水 5%粉碎后粒度Z3s4mm硫精砂干燥后含水量Z6%2.2.2二氧化硫制取1、原理硫铁矿经过沸腾炉的焙烧生产硫，然后氧化成二氧化硫。这个反应比较复杂, 反应如下：2FeS =2FeS+S2 2S +2O =2SO2 2 24FeS+70 =2Fe O +4SO2232硫铁矿的燃烧是一个非均相反应过

13、程。反应在两相的接触表面上进行，反应 过程由一系列依次进行的阶段组成。首先是氧气相硫矿表面扩散；其次是吸附在 表面上的氧与一硫化铁放应；第三则为生成的二氧化硫自表面相气流中扩散。在 表面上，除了 FeS与氧的反应外，还进行着硫磺蒸气与氧的反应。2、二氧化硫二氧化硫为无色、有刺激性臭味气体，既不自燃也不助燃，二氧化硫与水作 用生成亚硫酸，对管道及设备带来腐蚀和堵塞。二氧化硫能刺激粘膜、眼睛和呼 吸器官，严重时会引起剧烈中毒，呼吸困难，咳嗽剧烈且粘痰带血，最后失去知 觉。工作场所二氧化硫最高允许浓度为15mg/m2(TJ36-79标准)3、沸腾炉的开停车(1) 开车前的准备 、烤炉：一般来说新建炉

14、第一次投产前要经过烤炉，还有刚经过大修重砌 的炉，第一次开车前也要经过烤炉。其余情况没有必要进行。烤炉的目的，主要是为了除去筑炉或修炉过程中耐火材料与缝隙中多余的水 分。 、铺料：一般对炉子铺料工作的要求是粒度细且均匀，矿料水分小与2%， 含硫12%si8%。另外，矿斗内要准备一些开车矿，对开车况的要求，一般是：S2 0%s2 5%、水W4%、平均粒度要小于正常生产时的平均粒度约30%左右。(2) 、升温、开车首先，在清理好的炉膛内，有里向外，均匀的铺上3 0 0 mm左右高度的矿 渣，然后再矿渣上堆放木柴。然后，盖好炉门，打开防空烟囱，料斗打进开车矿 和点火用料。第三步，在转化一、二段和末段

15、触媒温度达到4 15T左右时，沸 腾炉开始点火，炉温升高幅度用炉底进风量来调节，约半个小时左右，当炉温高 达9 OOt以上并有下降的趋势时，即通知转化岗位开始抽炉气，在炉子形成负 压时立即防空烟囱、增大炉底进风量开始投料。最后，根据转化升温情况、逐步 调节炉底进风量和投料量，使沸腾炉转入正常操作。(3) 、停车短期停炉时要注意这几点情况：炉内不要维持黑渣黑灰，使残硫不高； 炉温不宜太高，不要到IO OOC时停炉，宜在8OO-9OOt之间停下； 炉底压力不易太低；不要让水进入炉内。短期内停车要注意保持炉底温度在45OC以上。停车时首先停止加矿，在将空气鼓风机停止。计划大检修前停车，一般要做到：将

16、炉子吹熄把炉温降下来；尽量设法 大量排渣降低炉内矿层，以减少清理工作量；停车前尽可能使矿斗内料用完。 如果是由于冷却设备大量漏水或锅炉泄漏，则应立即停止让其自行熄灭，否则可 能会产生蒸气爆炸将炉体或炉顶炸坏。4、工艺流程来自原料工段的硫铁矿经B650皮带喂料机加入沸腾炉，焙烧产生的二氧化 硫浓度约13%、温度900-950C的炉气经炉气冷却器移热降温到380-420C之间， 进入旋风除尘器，经两级旋风除尘使尘含量降至W15g/Nm3,温度降至350C左右 进入净化工序。焙烧所需空气，由空气鼓风机从炉底送入。沸腾炉排出的矿渣，炉气冷却器和两级旋风除尘器除下的矿尘进入冷却滚 筒，经增湿后进入胶带输

17、送机送至渣场。5、控制标准工序质量控制点质量控制项目控制标准SO2气体制取温度焙烧温度800s950C炉气冷却器冷却后温度380s420C旋风除尘后温度s350CSO2浓度焙烧气体浓度S13%工作场所浓度要求W15mg/m2含尘量旋风除尘后W15g/Nm32.2.3炉气净化1、净化原因从沸腾炉出来的炉气中含有矿尘及砷、硒等的化合物，这些矿尘和杂质会引 起催化剂中毒，水蒸气会腐蚀设备。故进入接触室之前须对原料气进行净化处理。 催化剂中毒是指杂质和矿尘使催化剂减弱或失去催化作用的现象。净化后气体成 份是：二氧化硫、氧气、氮气2、炉气净化的基本方法A、利用机械力的作用，是炉气中的悬浮杂质沉降分离。B

18、、利用炉气通过液体层或用液体来喷洒气体，使炉气中的杂质得到分离。C、利用炉气通过一种多孔的物质，使炉气中的悬浮杂质截流分离下来。3、工艺流程我厂根据实际情况采用“动力波洗涤系统”流程。来自焙烧工段的400 r的 炉气进入内喷文式管，与喷淋s10%的稀硫酸接触降温，除去大部分矿尘及其它 杂质，然后进入泡沫塔，与1s2%的稀硫酸喷淋接触进一步除尘和其它杂质，使 温度降至40C，在经电除雾器除去酸雾，使酸雾降至0.03g/Nm3 后进入干燥塔，除去炉气中的水份。内喷文式管流出的稀酸温度约为6065C，进入斜管沉降器，清液溢流到 循环槽循环使用，斜管沉降器排出的酸泥，与矿灰混在一起，卖给水泥厂。 泡沫

19、塔排出的1s2%的稀硫酸入泡沫塔循环槽，并经稀酸泵送至板式换热器换 热，经冷却后的稀酸进入泡沫塔使用，增多的稀酸串入文式管循环槽。4、控制标准工序质量控制点质量控制项目控制标准炉气净化水分含量Z0.1g/m3酸雾含量Z0.03g/m3尘含量 Z0.005g/m32.2.4二氧化硫气体的转化1、触媒转化过程a）触媒表面的活性中心吸附氧分子，使氧分子中原子间的键断裂成为活泼 的氧原子0；b）触媒表面的活性中心吸附二氧化硫分子；c）被吸附了的二氧化硫和氧原子之间进行电子的重新排列，化合成为三氧 化硫分子：S02.0.触媒一S03.触媒d）三氧化硫分子从触媒表面脱附下来，进入气相。2、三氧化硫三氧化硫

20、是无色、有刺激性气体，为强氧化剂，与可燃性、还原性物质反应 强烈，溶于水成为具有腐蚀性的强酸，遇碱起猛烈反应产生大量热量。三氧化硫 与空气中的水蒸气形成酸雾，刺激眼睛和皮肤，使人呼吸苦难，严重时可致死。 工作场所三氧化硫的最高允许浓度为2 mg/m2（TJ36-79标准）3、工艺流程新转化炉气路线：S02风机出口来的炉气首先进入第四换热器，与转化四段 出口的炉气进行换热，预热后的炉气然后进入第三换热器，与转化三段出口的炉 气继续进行换热，升温后的炉气进入第二换热器，与转化二段出口的炉气进行换 热，温度进一步升高后进入第一换热器与转化一段处炉气进行换热，预热充分后 的炉气进入转化器一段，在触媒的

21、催化作用下进行反应，并放出大量的热，使炉 气温度升高，温度升高后的炉气进入第一换热器换热降温后进入转化二段继续反 应，反应后的炉气进入第二换热器降温后进入三段，在三段继续反应后进入第三 换热器降温，从第三转化器出来的炉气进入四段进一步反应完全，反应后的炉气 经过第四换热器和省煤器降温后去干吸或氯磺酸工序。4、控制标准温度：转化器一段入口温度：415s440C转化器二段入口温度：480s510C转化器三段入口温度：420s440C转化器四段入口温度：420s440C转化器一段触媒层温度：W 620 C省煤器出口 so3温度：160S190CSO风机轴瓦轴承温度：W65C2压力：干燥塔入口压力：W

22、11.5kpa效率：转化率$95.0%气体成分：SO风机出口浓度：单炉7.8s8.5%，双炉8.0s9.0%2SO风机出口水分：W0.1g/Nm32SO风机出口酸雾：W0.005g/Nm322.2.5三氧化硫的吸收1、so吸收过程和反应3我厂使用硫酸来吸收转化后气体中的三氧化硫。三氧化硫被吸收后于其中的 水化合成硫酸，其反应式如下：nSO +H O-H SO + （n-1）SO +89247j32243由此反应可知，随着SO与水比例的改变，可以生成各种浓度的硫酸。若使3n1,生成发烟硫酸；n=1生成无水硫酸；n8 4 7. 54 6. 5 5m A t m主要设备一览表设备名称型号规格性能用途

23、沸腾炉开放式一级扩大炉膛：0 1600X6400炉膛面积：F=5076m2容积：V=150M3风帽个数：473个氧化硫铁矿制成SO2锅炉F330-7/39-450吸收废热，为发电厂提供蒸汽单级旋风除尘器Yh-15 进口0 868X9 出口0 702X9, H=3900除去炉气中的较大杂质颗粒静电除尘器LD1202,处理气量：33000 标m3/h,有效面积：37m2除去炉气中的较小杂质颗粒电除雾0 4500X12195除去炉气中的液沫冷却塔0 4000X14285降低炉气温度洗涤塔0 4200X13070斜管沉降器3000X3000X4837沉降出洗涤液中的杂质稀酸泵LB45 Q=140m3/hH=22m为稀酸的循环提供动力动力波洗涤器用稀酸洗涤炉气中的杂质新96干燥塔0 5132X10X12690干燥从电除雾中出来的炉气新98吸收塔0 5132X10X12690吸收SO3制成硫酸新96丝网除沫器0 5000X6000 24 个元件除去炉气中的酸沫新98丝网除沫器0 3000X3114除去炉气中的酸沫尾吸空塔0 5040X11100吸收尾气附：各工段工艺流程图吸收塔的设计