【正文】 再加上近幾年十多套國產(chǎn)化硫磺制酸裝置的設(shè)計(jì)和運(yùn)行，如蘇州精細(xì)化工集團(tuán)有限公司和山東魯西化工集團(tuán)公司的30萬噸/年硫磺制酸裝置、山東紅日集團(tuán)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(zhuǎn)化率，嚴(yán)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(nèi)外已普遍采用兩次轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)化的起燃溫度降低30～40℃，使各段的分段轉(zhuǎn)化率均有較大提高，從而提高總轉(zhuǎn)化率。 我國六十年代以來開發(fā)的兩轉(zhuǎn)兩吸技術(shù)，采用國產(chǎn)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(zhuǎn)化技術(shù)，%以上，排放尾氣中SO2濃度小于300PPm，達(dá)到我國目前新的環(huán)保要求。 技術(shù)和裝備水平不斷提高 硫酸工業(yè)作為基礎(chǔ)工業(yè)行業(yè)，加之它所處理介質(zhì)的高溫、強(qiáng)腐蝕性等特點(diǎn)，被科技界、工業(yè)界廣泛關(guān)注。在國際上，硫酸工業(yè)的技術(shù)和裝備水平已處在較高水準(zhǔn)上，新技術(shù)、新材料的運(yùn)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(hù)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(shù)和裝備與國際水平相比仍有一定的差距。但近十年來，國內(nèi)硫酸技術(shù)已有很大的提高，隨著引進(jìn)的幾套硫酸裝置，通過技術(shù)考察、購買基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、參加中間試驗(yàn)、設(shè)計(jì)返包、購買關(guān)鍵設(shè)備或關(guān)鍵部件等形式，以及“八五”國家重大技術(shù)裝備科技攻關(guān)項(xiàng)目─年產(chǎn)20萬噸硫酸裝置攻關(guān)課題的進(jìn)行，使我國的硫酸工業(yè)技術(shù)和裝備水平都有了長足的發(fā)展，大型硫酸的國產(chǎn)化水平不斷提高。國產(chǎn)的濃酸泵的性能已經(jīng)達(dá)到國際先進(jìn)水平，帶陽極保護(hù)的濃酸冷卻器已在國內(nèi)廣泛使用。 工藝技術(shù)方案的選擇 工藝技術(shù)選擇原則 （1）充分體現(xiàn)和代表本行業(yè)的先進(jìn)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(shù)方案的選擇是在包頭明天化學(xué)工程有限公司多年從事硫酸工程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，結(jié)合國內(nèi)近年來投產(chǎn)運(yùn)行硫酸裝置的實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，在穩(wěn)妥可靠的前提下進(jìn)行改進(jìn)和提高，技術(shù)和裝備全部立足國產(chǎn)化。充分考慮到原料雜質(zhì)多、氟含量高的特點(diǎn)，認(rèn)真研究國內(nèi)硫酸裝置在設(shè)計(jì)與運(yùn)行中的成功經(jīng)驗(yàn)和失敗的教訓(xùn)，力爭使該裝置技術(shù)先進(jìn)穩(wěn)妥、性能可靠、操作方便，并控制建設(shè)投資。采用的技術(shù)方案為：沸騰爐氧化焙燒、封閉酸洗凈化、“3＋2”兩轉(zhuǎn)兩吸、余熱回收發(fā)電等工藝。主要特點(diǎn)如下：（1） 采用沸騰爐氧化焙燒技術(shù)，提高硫的燒出率。（2） 采用封閉酸洗凈化，以減少稀酸產(chǎn)出。 （3） 采用“3＋2”五段轉(zhuǎn)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(xiàng)目工藝部分由以下五個(gè)工段組成：原料工段、焙燒工段、凈化工段、轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(jù)當(dāng)?shù)氐倪\(yùn)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(shè)置，倉庫采用半封閉型倉庫，庫內(nèi)分成兩個(gè)區(qū)：原料塊礦區(qū)和成品礦區(qū)。 進(jìn)廠的硫鐵礦，可堆放在倉庫內(nèi)，用裝載機(jī)進(jìn)行搬運(yùn)。 庫內(nèi)的硫鐵礦由裝載機(jī)運(yùn)到破碎設(shè)備進(jìn)行破碎和篩分，篩下3mm的合格硫鐵礦由帶式輸送機(jī)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(jī)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(jù)其氧含量對沸騰爐的加礦量進(jìn)行自調(diào)。沸騰爐出口爐氣SO2濃度~%，溫度約950℃。該爐氣經(jīng)余熱鍋爐后，溫度降至~400℃，余熱鍋爐產(chǎn)生的中壓過熱蒸汽，供抽凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。從余熱鍋爐出來的爐氣進(jìn)旋風(fēng)除塵器、電除塵器進(jìn)一步除塵，出電除塵器的爐氣溫度~350℃，含塵量，然后進(jìn)入凈化工段。焙燒排渣系統(tǒng)：本設(shè)計(jì)中擬采用冷卻滾筒（浸沒式）+埋刮板輸送機(jī)+帶式輸送機(jī)的排渣方案。該方案的最大優(yōu)點(diǎn)：冷卻效果顯著，冷卻滾筒附的增濕器除可進(jìn)一步降溫外，還可抑制渣塵飛揚(yáng)，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(fēng)除塵器、電除塵器的高溫礦塵分別通過卸灰閥進(jìn)入埋刮板輸送機(jī)，再進(jìn)入冷卻滾筒降溫，冷卻后的礦渣通過帶式輸送機(jī)送至渣倉，直接通過汽車倒運(yùn)至鐵精砂堆場。主要設(shè)備選擇：浸沒式冷卻滾筒。在排渣工藝的設(shè)備選型中，其設(shè)備能力主要不體現(xiàn)在礦渣的輸送能力，而是體現(xiàn)在移走礦渣熱量的能力，經(jīng)過熱平衡計(jì)算，排渣我們選用φ900mm的浸沒式冷卻滾筒一臺，該設(shè)備的特點(diǎn)是分高溫段和低溫段，高溫段密閉冷卻，低溫段噴淋冷卻。設(shè)備參數(shù)：體內(nèi)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(jìn)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(jìn)入洗滌塔，進(jìn)一步除去礦塵、砷、氟等有害物質(zhì)。氣體溫度降至38℃以下，再經(jīng)電除霧器除去酸霧，出口氣體中酸霧含量。經(jīng)凈化后的氣體進(jìn)入干吸工段，在干燥塔前設(shè)有安全封。文氏管采用絕熱蒸發(fā)，循環(huán)酸系統(tǒng)不設(shè)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(jīng)斜管沉降器沉降，清液回文氏管的循環(huán)槽，進(jìn)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(jīng)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(chǎn)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(jié)構(gòu)，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(gè)凈化系統(tǒng)熱量由稀酸板式冷卻器帶走。在生產(chǎn)中，考慮到因突然停電造成高溫爐氣影響凈化設(shè)備，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)中在文氏管上方設(shè)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(lián)鎖來保護(hù)下游設(shè)備和管道。 干吸工段自凈化工段來的含SO2爐氣，補(bǔ)充一定量空氣，控制SO2濃度為~%進(jìn)入干燥塔。，吸入二氧化硫鼓風(fēng)機(jī)。干燥塔系填料塔，塔頂裝有金屬絲網(wǎng)除霧器。塔內(nèi)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(nèi)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(jīng)干燥塔循環(huán)泵打入干燥塔酸冷卻器冷卻后，進(jìn)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(jīng)一次轉(zhuǎn)化后的氣體，溫度大約為180℃，進(jìn)入一吸塔，吸收其中的SO3，經(jīng)塔頂?shù)慕饘俳z網(wǎng)除霧器除霧后，返回轉(zhuǎn)化系統(tǒng)進(jìn)行二次轉(zhuǎn)化。經(jīng)二次轉(zhuǎn)化的轉(zhuǎn)化氣，溫度大約為156℃，進(jìn)入二吸塔，吸收其中的SO3，經(jīng)塔頂?shù)慕饘俳z網(wǎng)除霧器除霧后，通過60m煙囪達(dá)標(biāo)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(diào)節(jié)酸濃至98%，然后經(jīng)吸收塔循環(huán)泵打入吸收塔酸冷卻器冷卻后，進(jìn)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(jīng)過成品酸冷卻器冷卻后直接輸入成品酸貯罐。 轉(zhuǎn)化工段經(jīng)干燥塔金屬絲網(wǎng)除沫器除沫后，SO2濃度為~%的爐氣進(jìn)入二氧化硫鼓風(fēng)機(jī)升壓后，經(jīng)第Ⅲ換熱器和第Ⅰ換熱器換熱至~430℃，進(jìn)入轉(zhuǎn)化器。第一次轉(zhuǎn)化分別經(jīng)一、二、三段催化劑層反應(yīng)和Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ換熱器換熱，轉(zhuǎn)化率達(dá)到92%，反應(yīng)換熱后的爐氣降溫至180℃，進(jìn)入第一吸收塔吸收SO3后，再分別經(jīng)過第Ⅴ、第Ⅳ和第Ⅱ換熱器換熱后，進(jìn)入轉(zhuǎn)化器四和五段進(jìn)行第二次轉(zhuǎn)化，%以上，二次轉(zhuǎn)化氣經(jīng)第Ⅴ換熱器換熱后，溫度降至156℃進(jìn)入第二吸收塔吸收SO3。為了調(diào)節(jié)各段催化劑層的進(jìn)口溫度，設(shè)置了必要的副線和閥門。為了系統(tǒng)的升溫預(yù)熱方便，在轉(zhuǎn)化器一段和四段進(jìn)口設(shè)置了兩臺電爐?！∥锪掀胶?　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 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(bǔ)充空氣： 其中:H2O: 干吸，轉(zhuǎn)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(dòng)力消耗定額 原材料、輔助材料和燃料、動(dòng)力消耗定額 表41 （年操作時(shí)間8000小時(shí)） 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(jì)每小時(shí)每年一消耗物1.硫鐵礦(干基)(含S:32%)噸105礦山自產(chǎn)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(chǎn)物1.鐵精砂噸105干基2.稀硫酸噸104 3.電度1752188107三主產(chǎn)品1.98%硫酸噸104 自控技術(shù)方案 自控水平和主要控制方案 本設(shè)計(jì)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(zhuǎn)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(shè)計(jì)。工藝物料主要為硫鐵礦、高溫爐氣、硫酸、蒸汽以及水。整個(gè)裝置均為非防爆區(qū)。 以集中控制為主,整個(gè)生產(chǎn)過程的操作及主要?jiǎng)釉O(shè)備的狀態(tài)顯示、停止操作均可在控制室內(nèi)完成。對不重要的或不需要經(jīng)常監(jiān)視的工藝參數(shù)采用就地儀表指示。 根據(jù)工藝操作需要，在焙燒工段設(shè)置一個(gè)操作室，面積約為30平方米；在發(fā)電廠房內(nèi)設(shè)置一個(gè)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(dú)設(shè)置常規(guī)儀表操作室，面積均為24平方米。 主要關(guān)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(jì)。 壓力儀表：硫酸等腐蝕性介質(zhì)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(zhì)采用不銹鋼壓力表或普通壓力變送器進(jìn)行測量。 流量儀表：氣體流量的測量采用托巴管流量計(jì)或阿紐巴流量計(jì)。水流量的測量采用威力巴流量計(jì)。蒸汽流量的測量采用阿紐巴流量計(jì)。成品酸的計(jì)量選用質(zhì)量流量計(jì)。 物位儀表：硫酸的液位測量采用雷達(dá)液位變送器。鍋爐汽包液位采用差壓變送器進(jìn)行測量。 分析儀表：酸濃檢測采用電導(dǎo)式酸濃分析儀。氣相在線分析儀表為引進(jìn)產(chǎn)品，供應(yīng)商提供全套的采樣和預(yù)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(shè)備使用。 交流輸入：380VAC177。10%；頻率：50Hz177。5%