【正文】 再加上近幾年十多套國產化硫磺制酸裝置的設計和運行，如蘇州精細化工集團有限公司和山東魯西化工集團公司的30萬噸/年硫磺制酸裝置、山東紅日集團40萬噸/年硫磺制酸裝置等，我國硫酸裝置的大型化已取得長足的發(fā)展。 提高總轉化率，嚴格控制尾氣SO2排放量。 為了降低原料消耗和減輕尾氣對環(huán)境的污染，國內外已普遍采用兩次轉化、兩次吸收制酸工藝，%以上，放空尾氣中二氧化硫含量控制在330PPm以下。%，放空尾氣中二氧化硫含量在100PPm以下。提高總轉化率的方法，國外主要是使用了起燃溫度低、低溫活性高的催化劑。如含銫催化劑便是如此，它能使二氧化硫轉化的起燃溫度降低30～40℃，使各段的分段轉化率均有較大提高，從而提高總轉化率。 我國六十年代以來開發(fā)的兩轉兩吸技術，采用國產催化劑，%，排放尾氣中SO2濃度小于500PPm，基本滿足環(huán)保的要求。近年來開發(fā)的“3＋2”兩次轉化技術，%以上，排放尾氣中SO2濃度小于300PPm，達到我國目前新的環(huán)保要求。 技術和裝備水平不斷提高 硫酸工業(yè)作為基礎工業(yè)行業(yè)，加之它所處理介質的高溫、強腐蝕性等特點，被科技界、工業(yè)界廣泛關注。在國際上，硫酸工業(yè)的技術和裝備水平已處在較高水準上，新技術、新材料的運用層出不窮。如低溫余熱回收工藝的不斷更新，SX材料不帶陽極保護的管殼式濃酸冷卻器、管式分酸器的采用等。就總體而言，我國硫酸工業(yè)的技術和裝備與國際水平相比仍有一定的差距。但近十年來，國內硫酸技術已有很大的提高，隨著引進的幾套硫酸裝置，通過技術考察、購買基礎設計、參加中間試驗、設計返包、購買關鍵設備或關鍵部件等形式，以及“八五”國家重大技術裝備科技攻關項目─年產20萬噸硫酸裝置攻關課題的進行，使我國的硫酸工業(yè)技術和裝備水平都有了長足的發(fā)展，大型硫酸的國產化水平不斷提高。國產的濃酸泵的性能已經達到國際先進水平，帶陽極保護的濃酸冷卻器已在國內廣泛使用。 工藝技術方案的選擇 工藝技術選擇原則 （1）充分體現和代表本行業(yè)的先進性、可靠性；（2）降低工程投資，減少環(huán)境污染。 工藝方案及選擇理由 該裝置工藝技術方案的選擇是在包頭明天化學工程有限公司多年從事硫酸工程設計的基礎上，結合國內近年來投產運行硫酸裝置的實際運行經驗，在穩(wěn)妥可靠的前提下進行改進和提高，技術和裝備全部立足國產化。充分考慮到原料雜質多、氟含量高的特點，認真研究國內硫酸裝置在設計與運行中的成功經驗和失敗的教訓，力爭使該裝置技術先進穩(wěn)妥、性能可靠、操作方便，并控制建設投資。采用的技術方案為：沸騰爐氧化焙燒、封閉酸洗凈化、“3＋2”兩轉兩吸、余熱回收發(fā)電等工藝。主要特點如下：（1） 采用沸騰爐氧化焙燒技術，提高硫的燒出率。（2） 采用封閉酸洗凈化，以減少稀酸產出。 （3） 采用“3＋2”五段轉化，%。（4） 采用93%酸干燥爐氣，98%酸吸收SO3。 工藝流程及消耗定額 工藝流程10萬噸/年硫鐵礦制酸項目工藝部分由以下五個工段組成：原料工段、焙燒工段、凈化工段、轉化工段、干吸及成品工段。裝置工藝流程方框圖如下： 尾氣排放 硫鐵礦 干吸 轉化 凈化 成品酸 焙燒 礦渣（鐵精砂）稀酸工藝流程詳見附圖LHS15—1。 原料工段 根據當地的運輸條件和裝置布置要求及氣候條件，硫精礦庫的面積按3060m2設置，倉庫采用半封閉型倉庫，庫內分成兩個區(qū)：原料塊礦區(qū)和成品礦區(qū)。 進廠的硫鐵礦，可堆放在倉庫內，用裝載機進行搬運。 庫內的硫鐵礦由裝載機運到破碎設備進行破碎和篩分，篩下3mm的合格硫鐵礦由帶式輸送機焙燒加料斗。 焙燒工段含硫32%、含水7%的硫鐵礦由焙燒爐的加料斗，通過皮帶給料機連續(xù)均勻地送至沸騰爐，采用氧表控制沸騰爐出口氧含量，根據其氧含量對沸騰爐的加礦量進行自調。沸騰爐出口爐氣SO2濃度~%，溫度約950℃。該爐氣經余熱鍋爐后，溫度降至~400℃，余熱鍋爐產生的中壓過熱蒸汽，供抽凝汽式汽輪發(fā)電機組發(fā)電。從余熱鍋爐出來的爐氣進旋風除塵器、電除塵器進一步除塵，出電除塵器的爐氣溫度~350℃，含塵量，然后進入凈化工段。焙燒排渣系統(tǒng)：本設計中擬采用冷卻滾筒（浸沒式）+埋刮板輸送機+帶式輸送機的排渣方案。該方案的最大優(yōu)點：冷卻效果顯著，冷卻滾筒附的增濕器除可進一步降溫外，還可抑制渣塵飛揚，保持良好的操作環(huán)境。來自沸騰爐的高溫礦渣會同來自余熱鍋爐、旋風除塵器、電除塵器的高溫礦塵分別通過卸灰閥進入埋刮板輸送機，再進入冷卻滾筒降溫，冷卻后的礦渣通過帶式輸送機送至渣倉，直接通過汽車倒運至鐵精砂堆場。主要設備選擇：浸沒式冷卻滾筒。在排渣工藝的設備選型中，其設備能力主要不體現在礦渣的輸送能力，而是體現在移走礦渣熱量的能力，經過熱平衡計算，排渣我們選用φ900mm的浸沒式冷卻滾筒一臺，該設備的特點是分高溫段和低溫段，高溫段密閉冷卻，低溫段噴淋冷卻。設備參數：體內徑：φ900mm，筒體長度：12000mm。 凈化工段由電除塵器來的爐氣，溫度約350℃，進入第一文氏管，用濃度約10%的稀硫酸除去一部分礦塵，然后進入洗滌塔，進一步除去礦塵、砷、氟等有害物質。氣體溫度降至38℃以下，再經電除霧器除去酸霧，出口氣體中酸霧含量。經凈化后的氣體進入干吸工段，在干燥塔前設有安全封。文氏管采用絕熱蒸發(fā)，循環(huán)酸系統(tǒng)不設冷卻器，熱量由后面的洗滌塔稀酸冷卻器帶走。文氏管淋灑酸經斜管沉降器沉降，清液回文氏管的循環(huán)槽，進入文氏管循環(huán)系統(tǒng)循環(huán)使用，一部分循環(huán)液通過文氏管循環(huán)泵打入脫氣塔，經脫吸后的清液通過脫氣塔循環(huán)泵送入稀酸貯槽，作為稀酸副產品外賣或用石灰中和處理。斜管沉降器沉降下來的污泥，排入酸溝，可用石灰中和處理。洗滌塔為塔、槽一體結構，淋灑酸從洗滌塔塔底循環(huán)槽流出，通過冷卻塔循環(huán)泵打入冷卻塔循環(huán)使用。增多的循環(huán)酸串入文氏管循環(huán)系統(tǒng)，整個凈化系統(tǒng)熱量由稀酸板式冷卻器帶走。在生產中，考慮到因突然停電造成高溫爐氣影響凈化設備，本項目設計中在文氏管上方設置了高位水箱，通過文氏管出口氣溫與文氏管高位水箱出水閥聯鎖來保護下游設備和管道。 干吸工段自凈化工段來的含SO2爐氣，補充一定量空氣，控制SO2濃度為~%進入干燥塔。，吸入二氧化硫鼓風機。干燥塔系填料塔，塔頂裝有金屬絲網除霧器。塔內用93%硫酸淋灑，吸水稀釋后自塔底流入干燥塔循環(huán)槽，槽內配入由吸收塔酸冷卻器出口串來的98%硫酸，以維持循環(huán)酸的濃度。然后經干燥塔循環(huán)泵打入干燥塔酸冷卻器冷卻后，進入干燥塔循環(huán)使用。增多的93%酸全部通過干燥塔循環(huán)泵串入一吸塔。經一次轉化后的氣體，溫度大約為180℃，進入一吸塔，吸收其中的SO3，經塔頂的金屬絲網除霧器除霧后，返回轉化系統(tǒng)進行二次轉化。經二次轉化的轉化氣，溫度大約為156℃，進入二吸塔，吸收其中的SO3，經塔頂的金屬絲網除霧器除霧后，通過60m煙囪達標排放。第一吸收塔和第二吸收塔均為填料塔，第一吸收塔和第二吸收塔淋灑酸濃度為98%，吸收SO3后的酸自塔底流入吸收塔循環(huán)槽混合，加水調節(jié)酸濃至98%，然后經吸收塔循環(huán)泵打入吸收塔酸冷卻器冷卻后，進入吸收塔循環(huán)使用。增多的98%硫酸，一部分串入干燥塔循環(huán)槽，一部分作為成品酸經過成品酸冷卻器冷卻后直接輸入成品酸貯罐。 轉化工段經干燥塔金屬絲網除沫器除沫后，SO2濃度為~%的爐氣進入二氧化硫鼓風機升壓后，經第Ⅲ換熱器和第Ⅰ換熱器換熱至~430℃，進入轉化器。第一次轉化分別經一、二、三段催化劑層反應和Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ換熱器換熱，轉化率達到92%，反應換熱后的爐氣降溫至180℃，進入第一吸收塔吸收SO3后，再分別經過第Ⅴ、第Ⅳ和第Ⅱ換熱器換熱后，進入轉化器四和五段進行第二次轉化，%以上，二次轉化氣經第Ⅴ換熱器換熱后，溫度降至156℃進入第二吸收塔吸收SO3。為了調節(jié)各段催化劑層的進口溫度，設置了必要的副線和閥門。為了系統(tǒng)的升溫預熱方便，在轉化器一段和四段進口設置了兩臺電爐。　物料平衡 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 單位：萬噸/年 　 空氣： 　　 其中：H2O: 焙燒工段 硫精砂： 硫鐵礦渣、灰： 其中：S： 其中：S： H2O： 凈化工段工藝水： 5%稀酸：3 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 其中：S: 　　　 H2O:補充空氣： 其中:H2O: 干吸，轉化工段 工藝水： 　　　　 98%　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　 其中：S: 　　　 H2O: 　　　　　 尾氣： 　 其中：　S: H2O: 原材料、輔助材料和燃料、動力消耗定額 原材料、輔助材料和燃料、動力消耗定額 表41 （年操作時間8000小時） 序名 稱及規(guī)格單位消耗定額消 耗 量備 注號以每噸100%H2SO4計每小時每年一消耗物1.硫鐵礦(干基)(含S:32%)噸105礦山自產2.電度14521751073.循環(huán)水噸2040107裝置自供4.直流水噸71051055.脫鹽水噸105裝置自供6.釩催化劑公斤1047.輕柴油公斤104開車用8.石灰(CaO70%)公斤100105二付產物1.鐵精砂噸105干基2.稀硫酸噸104 3.電度1752188107三主產品1.98%硫酸噸104 自控技術方案 自控水平和主要控制方案 本設計為10萬噸/年硫鐵礦制酸裝置，包括原料工段、焙燒工段、凈化工段、轉化工段、干吸及成品工段、余熱回收系統(tǒng)、循環(huán)水站、余熱發(fā)電以及脫鹽水站的自控設計。工藝物料主要為硫鐵礦、高溫爐氣、硫酸、蒸汽以及水。整個裝置均為非防爆區(qū)。 以集中控制為主,整個生產過程的操作及主要動設備的狀態(tài)顯示、停止操作均可在控制室內完成。對不重要的或不需要經常監(jiān)視的工藝參數采用就地儀表指示。 根據工藝操作需要，在焙燒工段設置一個操作室，面積約為30平方米；在發(fā)電廠房內設置一個操作室，面積約為30平方米。原料工段、脫鹽水站、循環(huán)水站均單獨設置常規(guī)儀表操作室，面積均為24平方米。 主要關鍵儀表選擇 溫度儀表： 熱電阻和K分度號的熱電偶。就地指示的溫度選用雙金屬溫度計。 壓力儀表：硫酸等腐蝕性介質的壓力測量，就地指示采用隔膜壓力表，集中指示采用隔膜壓力變送器。一般介質采用不銹鋼壓力表或普通壓力變送器進行測量。 流量儀表：氣體流量的測量采用托巴管流量計或阿紐巴流量計。水流量的測量采用威力巴流量計。蒸汽流量的測量采用阿紐巴流量計。成品酸的計量選用質量流量計。 物位儀表：硫酸的液位測量采用雷達液位變送器。鍋爐汽包液位采用差壓變送器進行測量。 分析儀表：酸濃檢測采用電導式酸濃分析儀。氣相在線分析儀表為引進產品，供應商提供全套的采樣和預處理裝置。 儀表電源的要求和用量 儀表電源：來自電氣專業(yè)，通過不間斷電源提供儀表所需的220VAC電源。供控制系統(tǒng)、分析儀表及其它儀表用電設備使用。 交流輸入：380VAC177。10%；頻率：50Hz177。5%