【正文】 800Kt/a硫磺制酸裝置工藝設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)者：鄧小東學(xué) 號：007班 級：黔化本041指導(dǎo)老師：劉珍賢 2009年5月16日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書設(shè)計(jì)（論文）題目：800KT/a 硫磺制酸裝置工藝設(shè)計(jì) 函授站： 北京化工大學(xué) 專業(yè)：化學(xué)工程與工藝 班級： 黔化本041班 學(xué)生姓名：鄧小東 指導(dǎo)教師（含職稱）： 劉珍賢 1．設(shè)計(jì)（論文）的主要任務(wù)及目標(biāo)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)：根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)課題要求，結(jié)合設(shè)計(jì)條件，主要完成800KT/a硫磺制酸裝置設(shè)計(jì)說明書、氣體流量及組成計(jì)算、液體流量及組成計(jì)算、氣體熱量計(jì)算、循環(huán)酸溫計(jì)算、主要設(shè)備尺寸核算、主要管道尺寸核算。設(shè)計(jì)目標(biāo)：采用先進(jìn)成熟的工藝設(shè)備，節(jié)能措施和環(huán)保措施，達(dá)到高效、節(jié)能、環(huán)保的要求，取得好的經(jīng)濟(jì)效益。2．設(shè)計(jì)（論文）的基本要求和內(nèi)容硫磺制酸裝置的物料衡算和熱量衡算，及主要設(shè)備的尺寸計(jì)算、定型型號的選擇，原輔材料的消耗計(jì)算，和帶工藝控制點(diǎn)的工藝流程圖和設(shè)備裝備圖的繪制，設(shè)計(jì)說明書的編制。3．主要參考文獻(xiàn)（1）南京化學(xué)工業(yè)（集團(tuán)）公司設(shè)計(jì)院編寫、化工部硫酸工業(yè)信息站出版的《硫酸工藝設(shè)計(jì)手冊之工藝計(jì)算篇》； （2）南京化學(xué)工業(yè)（集團(tuán)）公司設(shè)計(jì)院編寫、化工部硫酸工業(yè)信息站出版的《硫酸工藝設(shè)計(jì)手冊之物化數(shù)據(jù)篇》；（3）南化公司設(shè)計(jì)院一室供稿、南化公司研究院《硫酸工業(yè)》編輯部編印的《接觸法硫酸工藝設(shè)計(jì)常用參考資料選編之試用稿第三分冊》；（4）湯桂華主編，《化肥工學(xué)叢書、硫酸》，化學(xué)工業(yè)出版社出版發(fā)行。4．進(jìn)度安排設(shè)計(jì)（論文）各階段名稱起 止 日 期1設(shè)計(jì)安排查詢資料和參觀考察2009年12月份2設(shè)計(jì)實(shí)施階段2009年3月1日25日3設(shè)計(jì)中期檢查209年3月28日4設(shè)計(jì)完善階段2009年4月1日5月15日5設(shè)計(jì)畢業(yè)答辯2009年5月16日設(shè)計(jì)誠信聲明本人鄭重聲明：所呈交的設(shè)計(jì)是本人獨(dú)立完成，設(shè)計(jì)中有關(guān)資料和數(shù)據(jù)是實(shí)事求是的。盡我所知，除文中已經(jīng)加以標(biāo)注和致謝外，本設(shè)計(jì)不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果。若有不實(shí)之處，本人愿意承擔(dān)相關(guān)法律責(zé)任。作者簽名： 鄧小東 日期：2009 年 5 月 16 日800Kt/a硫磺制酸裝置工藝設(shè)計(jì)摘 要硫酸是一種重要的基本化工原料。在我國，硫酸產(chǎn)品有20%、75%、93%和98%等不同規(guī)格。硫酸主要用于生產(chǎn)磷肥，其消費(fèi)量占硫酸的總消耗量的60%以上。硫酸還用于生產(chǎn)還廣泛的用于冶金、印染、醫(yī)藥等行業(yè)。本設(shè)計(jì)主要介紹了年產(chǎn)80萬噸硫磺制酸的工藝計(jì)算（主要原物料的物料衡算和熱量衡算）、主要設(shè)備的尺寸計(jì)算及選型、工藝流程的配置、安全生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)等。熔硫工段采用了液硫過濾器和液硫儲(chǔ)罐；轉(zhuǎn)化工段采用了硫酸工業(yè)中技術(shù)成熟的“兩轉(zhuǎn)兩吸”3+2五段轉(zhuǎn)化工藝，并采用了開車間接升溫系統(tǒng)、全不銹鋼轉(zhuǎn)化器及國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)釩觸媒催化劑，確保一轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化率達(dá)到93%、二轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化率達(dá)到98%，%；吸收工段采用大開孔球拱和新型填料、蝶形底、帶陽極保護(hù)的不銹鋼酸冷器和管槽式分酸器、一二吸采用國產(chǎn)纖維除霧器，并增設(shè)尾氣堿液吸收裝置（用于開停車和事故性排放），%；鍋爐工段采用熱管省煤器、火管鍋爐、反滲透脫鹽水、熱力除氧、蒸汽透平風(fēng)機(jī)，確保余熱的充分合理的利用。在技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面確保技術(shù)先進(jìn)成熟，節(jié)省建設(shè)投資，為投產(chǎn)后獲得好的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)打下基礎(chǔ)，環(huán)境指標(biāo)上則達(dá)到國家最新的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。由此證明本設(shè)計(jì)在工藝計(jì)算、工藝流程的配置、設(shè)備的選用上是合理的成功的。關(guān)鍵詞：硫磺；硫酸；工藝；設(shè)備；設(shè)計(jì)目 錄總 論 7 7 7市場需求預(yù)測 9 國內(nèi)外近期、遠(yuǎn)期需求量預(yù)測 9 產(chǎn)品的銷售預(yù)測、競爭能力和進(jìn)入國際市場的前景 9產(chǎn)品方案及生產(chǎn)規(guī)模 10 產(chǎn)品方案的選擇 10 生產(chǎn)規(guī)模 10 產(chǎn)品、中間產(chǎn)品和副產(chǎn)品的品種、規(guī)格及質(zhì)量指標(biāo) 10 催化劑的選擇 10工藝技術(shù)方案 13 工藝技術(shù)方案的選擇 13 工藝流程簡述、余熱回收系統(tǒng)方案的選擇和消耗定額 15 全廠主要物料平衡 18 自控技術(shù)方案 18 22 標(biāo)準(zhǔn)化 26主要原料、輔助材料及燃料的供應(yīng) 26 26 26建廠條件和廠址方案 27 27 28公用工程和輔助設(shè)施方案 28 28 30 31 32 貯運(yùn)設(shè)施 35 空壓站 36 機(jī)、電、儀修 37 化驗(yàn)室 37 土建 37環(huán)境保護(hù) 38 廠址與環(huán)境現(xiàn)狀 38 執(zhí)行環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及排放標(biāo)準(zhǔn) 38 建設(shè)項(xiàng)目的主要污染源及污染物 39 環(huán)境保護(hù)與綜合利用論述 40 環(huán)境保護(hù)費(fèi)用 40勞動(dòng)保護(hù)與安全衛(wèi)生 41 41 44工廠組織和勞動(dòng)定員 45 45 45 451項(xiàng)目實(shí)施規(guī)劃 46 建設(shè)工期規(guī)劃 46 461研究結(jié)論 47 47 471設(shè)計(jì)條件……………………………………………………………481氣體流量及組成計(jì)算………………………………………………491液體流量及組成計(jì)算………………………………………………521氣體熱量計(jì)算………………………………………………………541循環(huán)酸溫計(jì)算………………………………………………………581主要設(shè)備尺寸核算…………………………………………………601主要管道尺寸核算…………………………………………………65 參考文獻(xiàn) 66 制謝 66附件：相關(guān)圖紙總 論（1）項(xiàng)目名稱： 800Kt/a硫磺制酸工程（1）大力加強(qiáng)工藝流程與設(shè)備配套開發(fā)的工作，在充分吸取國內(nèi)外科技成果的基礎(chǔ)上，通過設(shè)計(jì)方案的比較和選擇，提高裝置的技術(shù)水平，完全實(shí)現(xiàn)設(shè)備國產(chǎn)化，以節(jié)約工程建設(shè)投資。確保裝置技術(shù)先進(jìn)、工程投資省、運(yùn)行費(fèi)用低，裝置運(yùn)行可靠性高。做出高水平、高質(zhì)量、高效益的“三高”設(shè)計(jì)。（2）在做好主裝置設(shè)計(jì)的同時(shí)，要注重節(jié)能、環(huán)保、安全、消防、抗震、勞動(dòng)安全及工業(yè)衛(wèi)生的配套設(shè)計(jì)。“三廢”排放必須符合國家的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和本項(xiàng)目環(huán)評報(bào)告的要求。生產(chǎn)操作的環(huán)境條件必須符合國家勞動(dòng)安全及工業(yè)衛(wèi)生的要求。貫徹執(zhí)行國家有關(guān)環(huán)境保護(hù)和職業(yè)安全衛(wèi)生的政策和法規(guī)。（3）認(rèn)真貫徹“五化”的設(shè)計(jì)原則，盡量提高“工廠布置一體化、生產(chǎn)裝置露天化、（建）構(gòu)筑物輕型化、公用工程社會(huì)化、引進(jìn)技術(shù)國產(chǎn)化”的程度。貫徹“安全生產(chǎn)，預(yù)防為主”的方針，確保本工程投產(chǎn)后符合職業(yè)安全衛(wèi)生的要求，保證職工的安全和健康。（4）在確保工程質(zhì)量的前提下，盡量降低工程造價(jià)，使項(xiàng)目綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)達(dá)到先進(jìn)水平。 、投資的必要性和經(jīng)濟(jì)意義（略）（1）本項(xiàng)目所產(chǎn)硫酸，作為下游磷化工產(chǎn)品的原料，符合企業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的需要，裝置建成后具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。（2）本項(xiàng)目采用生產(chǎn)技術(shù)先進(jìn)、成熟、可靠，設(shè)備全部實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，既降低了工程投資，又為裝置長周期穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。（3）本項(xiàng)目“三廢”治理措施有效，項(xiàng)目建設(shè)滿足環(huán)保要求。（4）本項(xiàng)目財(cái)務(wù)評價(jià)結(jié)果良好：項(xiàng)目總投資預(yù)計(jì)12000萬元。綜上所述，本項(xiàng)目是可行的，投資是必要的。附：主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)序號指標(biāo)名稱單位數(shù)量備注一生產(chǎn)規(guī)模及產(chǎn)品方案1硫酸98%kt/a折100%為800 kt/a2kt/a960二年操作日天3338000小時(shí)1日產(chǎn)量噸24002小時(shí)產(chǎn)量噸100三主要原材料、燃料用量1硫磺kt/a800000332247。10002釩觸媒噸新工廠一次添加468噸，之后每年消耗56噸.7203柴油t/a176開車升溫用五公用工程消耗量1供水（補(bǔ)充新鮮水）m3/h5001005噸水/噸酸2用電負(fù)荷380V（總裝機(jī)容量）KW382585度/噸100噸45%10KV（總裝機(jī)容量）KW467585度/噸100噸55%年用電量（上透平風(fēng)機(jī)）184080萬噸23度/噸3供汽低壓蒸汽（≤）t/h120100噸六“三廢”排放量1廢氣Nm3/h1853562廢渣t/a5016七運(yùn)輸量kt/a272產(chǎn)品硫酸自產(chǎn)自用，不外賣。1運(yùn)入量：kt/a2運(yùn)出量：kt/a八全廠定員人501其中：生產(chǎn)工人人442非生產(chǎn)人員人6九廠內(nèi)占地面積畝60十全廠建筑面積m21198860畝66630%十一工程項(xiàng)目總投資（估計(jì)）萬元12000市場需求預(yù)測 國內(nèi)外近期、遠(yuǎn)期需求量預(yù)測國際上硫酸生產(chǎn)主要以硫磺為原料，上個(gè)世紀(jì)九十年代,由于國際硫磺市場持續(xù)低迷、國內(nèi)冶煉技術(shù)的不斷發(fā)展，我國硫酸生產(chǎn)的原料結(jié)構(gòu)發(fā)生了深刻變化，硫磺制酸與冶煉氣制酸得到了飛速發(fā)展，改變了過去依賴硫鐵礦的單一格局。2004年中央緊抓三農(nóng)問題，出臺(tái)一系列對化肥企業(yè)的利好政策，促進(jìn)了磷復(fù)肥特別是高濃度磷復(fù)肥生產(chǎn)，磷復(fù)肥每月以同比20%以上的速度增長；二是國民經(jīng)濟(jì)的快速增長，增加對硫酸的需求。20052007年全國硫酸產(chǎn)量（單位：萬噸）制酸品種2005年產(chǎn)量占總產(chǎn)量比例%2006年產(chǎn)量占總產(chǎn)量比例%2007年產(chǎn)量占總產(chǎn)量比例%全國產(chǎn)量（萬噸）462510050441005700100其中：硫磺制酸197443223344265547其中：冶煉煙氣制酸98121116323131523其中：硫鐵礦制酸162135159332167829其中：其他原料制酸581551521 產(chǎn)品的銷售預(yù)測、競爭能力和進(jìn)入國際市場的前景本項(xiàng)目所產(chǎn)硫酸全部公司自用，不需外售。產(chǎn)品方案及生產(chǎn)規(guī)模 產(chǎn)品方案的選擇 產(chǎn)品方案的選擇的依據(jù)隨著企業(yè)的下游磷化工產(chǎn)品投產(chǎn)后，硫酸總需求量將達(dá)到800kt/a，為了節(jié)省造價(jià)，降低成本及規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，本項(xiàng)目硫酸產(chǎn)量確定為800kt/a, 副產(chǎn)蒸汽可供濃縮磷酸、自身熔硫及生活取暖使用。 產(chǎn)品方案的確定本項(xiàng)目最終產(chǎn)品為：98%硫酸副產(chǎn)品：。 生產(chǎn)規(guī)模98%硫酸硫酸：。：120t/h 產(chǎn)品、中間產(chǎn)品和副產(chǎn)品的品種、規(guī)格及質(zhì)量指標(biāo) 本項(xiàng)目建成后，其產(chǎn)品和副產(chǎn)品品種見下表：序號產(chǎn)品新增產(chǎn)量備注1硫酸98%2120t/h小時(shí)產(chǎn)量、中間產(chǎn)品和副產(chǎn)品的品種、規(guī)格及質(zhì)量指標(biāo)(1) 硫酸：產(chǎn)品執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T5342002表中濃硫酸一等品標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng) 目指 標(biāo)（一等品）硫酸（H2SO4），%≥灰分的質(zhì)量分?jǐn)?shù), %≤鐵（Fe），%≤砷（As），%≤汞（Hg），%≤鉛（Pb），%≤透明度 ，mm≤50色度，≤(2)、工業(yè)硫磺：產(chǎn)品執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB/244981表中二級品標(biāo)準(zhǔn)H2SO4算指標(biāo)名稱一級二級三級測定方法硫% ≥GB245181灰分%≤GB245381酸度（以H2SO4計(jì)）%≤GB245481砷（As）%≤GB245681鐵（Fe）% ≤不規(guī)定GB245781有機(jī)物 % ≤GB245581水分% ≤GB245281100目篩（）篩余物%≤無無不規(guī)定GB245881200目篩（）篩余物%≤不規(guī)定機(jī)械雜質(zhì)（木、砂、紙）不允許 (3)　飽和蒸汽：執(zhí)行企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)P(a)= 催化劑的選用SO2的轉(zhuǎn)化反應(yīng)是一個(gè)放熱、可逆、體積縮小的氧化反應(yīng)，是硫酸生產(chǎn)的重點(diǎn)工段，SO2的轉(zhuǎn)化完全與否，關(guān)系到原料硫磺的利用率、環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)效益等，所以對SO2氧化用催化劑的選擇提出了更高要求。SO2氧化反應(yīng)所用催化劑要求滿足以下條件：①有較高的轉(zhuǎn)化率，目的是提高硫的利用率和減少二氧化硫排放量。②有較低的起燃溫度、較高的耐熱性能，以降低能耗，縮短開車預(yù)熱時(shí)間，并適應(yīng)氣濃、氣量的變化。③使用壽命長，以保證系統(tǒng)的長期開工率?，F(xiàn)在硫酸生產(chǎn)中的二氧化硫氧化主要用的是釩催化劑。釩催化劑是以五氧化二釩（V2O5）為主要活性成分，其組成為V2O55~9%、SO310~20%、SiO250~70%，并含有少量Fe2OCaO、MgO及水份等。以堿金屬鹽類（硫酸鹽）作助催化劑，以硅膠、硅藻土、硅酸鹽作為載體。而引起釩催化劑中毒的主要物質(zhì)是砷、氟、酸霧以及礦塵等。除了礦塵覆蓋催化劑表面降低催化劑活性外，其它3種有毒物質(zhì)是以化學(xué)中毒形式來使催化劑中毒失去活性的。