【正文】 解為相應(yīng)的氧化物，與 SO3作用生成硫酸鹽；銅、鋅、鉆、硒、砷等元素的硫化物氧化生成相應(yīng)的氧化物，焙燒過程放出大量熱，完全可以維持反應(yīng)所需溫度。在沉降箱內(nèi)，由于氣體速度和氣流方向的改變，在慣性和重力的雙重作用下，氣體中粉礦沉降下來。硫鐵礦的粒度影響焙燒反應(yīng)速率和脫硫程度，還關(guān)系到焙燒的操作狀態(tài)。爐內(nèi)的流動空氣由爐前鼓風(fēng)機提供。但是，水洗流程產(chǎn)生污水中的硫酸濃度太低，難于回收，二氧化硫有一部分溶解在污水中損失，污水中含有砷、氟、礦塵等有害雜質(zhì)，需要進行處 理，否則會造成環(huán)境污染。 2． 2． 5 轉(zhuǎn)化流程 轉(zhuǎn)化工序基本采用兩轉(zhuǎn)兩吸流程，國內(nèi) “ 2+2” ,“ 3+2” ,“ 3+1”幾種流程都有，但目前采用較多的是， “ 3+1”流程，配套換熱流程有Ⅲ Ⅰ — Ⅳ Ⅱ和Ⅳ Ⅰ— Ⅲ Ⅱ等，設(shè)計選擇較多的Ⅲ Ⅰ — Ⅳ Ⅱ根據(jù)系統(tǒng)熱平衡計算，可以考慮設(shè)置熱管省煤器。塔槽一體化即干燥塔、一吸塔、二吸塔均不設(shè)外部泵槽，由各塔的底部分別存液，循環(huán)泵設(shè)于塔外的管道上，國內(nèi)比較典型的為貴州甕福 2 400kt/a 硫鐵礦制酸裝置。國內(nèi)大型裝置空塔流程居多，即空塔 (增濕塔 )— 填料冷卻塔 (稀酸板式換熱器 )一兩級電除霧器。這種流程非常緊湊，但電除塵器需專門設(shè)計且操作管理要求較高。 所以本設(shè)計說明書將采用硫鐵礦 接觸法制取濃硫酸。含煤硫鐵礦含硫 35％一 40%，含碳 10％一 20%。但是天然硫礦在世界上并不豐富，從石油、天然氣生產(chǎn)中可回收大量硫。 （ 5） 硫酸工業(yè)的技術(shù)發(fā)展趨勢 硫酸工業(yè)的技術(shù)發(fā)展趣勢，主要有以下幾個方面： 1) 提高 SO2 氣體的濃度，強化設(shè)備，降低投資； 2) 降低系統(tǒng)阻力； 3) 采用耐腐蝕材料，保證設(shè)備可靠運轉(zhuǎn)； 4) 提高余熱利用效率； 5) 消除污染； 6) 生產(chǎn)設(shè)備大型化和集中化； 7) 采用電子計算機控制技術(shù)； 8) 改進冶煉煙氣制酸技術(shù)； 9) 加速新技術(shù)的開發(fā)與研究。大型裝置建設(shè)成功是利用磷石膏的重要途徑，但由于該技術(shù)投資大、能耗高，在解決固體廢渣的同時，又很容易造成 “廢氣 ”和 “廢液 ”更為嚴重的二次污染，因此，今后我國對磷石膏制酸技術(shù)的發(fā)展，將持非常謹慎的態(tài)度。所以應(yīng)引起高度重視和適度控制。 （ 2） 積極穩(wěn)妥地發(fā)展硫磺制酸 我國硫磺資源較少，硫磺年產(chǎn)量多年來維持在 30 萬噸左右，根據(jù)有關(guān)部門預(yù)測，我國在今后的 10～ 15 年內(nèi)，為滿足國內(nèi)對油品的需求，進口原油量將達到 1 億噸，而且大部分為中東高硫原油，在加工過程中必然會產(chǎn)生大量硫化氫氣體；同時內(nèi)地?zé)拸S對原油的深度 加工，也會副產(chǎn)大量酸性氣體，因此，在可預(yù)見的將來，我國回收硫磺的總產(chǎn)量會有較大幅度的增長。預(yù)計 2021年硫酸產(chǎn)量可超過 4400 萬噸 ，同比增長 %；其中硫磺制酸 2021 萬噸，同比增長 %；冶煉煙氣制酸 900 萬噸，同比增長 %；硫鐵礦制酸 1450 萬噸，同比增長 %；其它制酸 55 萬噸，與 2021 年基本持平。 2021 年硫酸產(chǎn)量及市場顯現(xiàn)多年未見的好形勢，其中有兩個原因，一是從2021 年底開始，中央緊 抓 三農(nóng) 問題，出 臺一系列對化肥企業(yè)的利好政策，促進了磷復(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)濟的快速增長，增加對硫酸的需求，因此， 2021 年每月硫酸產(chǎn)量同比增長都在 18%以上，全國硫酸市場出現(xiàn)少有的供不應(yīng)求形勢，價格一路上揚。 2021 年我國硫酸表觀消費量為 萬 t。其反應(yīng)如下 ： 22 SOOS ?? ??? 燃燒 322 22 52 SOOSO OV?? ??? 4223 SOHOHSO ? ??? 3．冶煉煙氣制酸 主要利用有色金屬銅、鉛、鋅、鎳、鈷等硫化礦在熔煉過程中產(chǎn)生的 SO2 煙氣進行制酸。 1． 2 文獻綜述 1． 2． 1 工業(yè)制取硫酸的種類 1． 硫鐵礦制酸 硫鐵礦在沸騰焙燒爐內(nèi)通空氣燃燒產(chǎn)生 SO2氣體，經(jīng)余熱鍋爐回收熱量后，依次通過旋風(fēng)除塵和電除塵進行干法除塵。缺點是成品酸的濃度低（ 28— 76%），用途受到限制，也不便于運輸，大部分就地生產(chǎn)普鈣；在生產(chǎn)過程中，含硝硫酸對設(shè)備腐蝕嚴重。塔式法的生產(chǎn)原理，是借助于氮氧化物的氧化傳遞作用，將二氧化硫氧化成三氧化硫。惟此氧化，須有某種接觸劑存在時 始有作用；最常用者為鉑及釩之氧化物。大量用于生產(chǎn)磷肥 (過磷酸鈣 )和氮肥 (硫酸銨 ),消耗量幾乎占硫酸產(chǎn)量的一半以上；在有機化工、纖維、塑料、染料以及農(nóng)藥生產(chǎn)中都要用硫酸；無機化工中硫酸鹽、磷酸鹽、鉻酸鹽等無機鹽的生產(chǎn)，也要用硫酸；國防和原子能工業(yè)中制造各種無煙炸藥、從鈾礦中萃取鈾；冶金工業(yè)中金屬精煉、石油工業(yè)產(chǎn)品精制等。同時，硫磺制酸所占比例由 1995 年的 %左右增加到 2021 年的 30%左右，硫磺制酸工業(yè)發(fā)展速度較快。 1． 1． 1 硫酸工業(yè)發(fā)展簡史 1．目前，我國共有硫酸生產(chǎn)企業(yè) 600 多家，其中小型硫酸廠占 80%左右，產(chǎn)量占總產(chǎn)量的 55%左右，其生產(chǎn)工藝、設(shè)備和環(huán)保等技術(shù)水平相對比較落后 ，原材料消耗高，設(shè)備效率低，環(huán)境污染較嚴重，經(jīng)濟效益較差，與大型企業(yè)相比仍有相當(dāng)大的差距，嚴重影響了這些企業(yè)的市場競爭力。 襄樊學(xué)院化學(xué)與生物科學(xué)系 2021 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計說明書 設(shè)計題目： 年產(chǎn) 7 萬噸硫酸焙燒工段的車間工藝設(shè)計 學(xué) 生：汪永剛 學(xué) 號： 02267116 專 業(yè)：化學(xué)工程與工藝 指導(dǎo)老師：宋春玲 日 期： 2021 年 5 月 目錄 前言 1 總論 1． 1 概述 1． 1． 1 硫酸工業(yè)發(fā)展簡史 1． 1． 2 硫酸的性質(zhì) 、用途和品種規(guī)格 1． 1． 3 硫酸的生產(chǎn)方法 1． 2 文獻綜述 1． 2． 1 工業(yè)制取硫酸的種類 1． 2． 2 我國硫酸工業(yè)的現(xiàn)狀 和 發(fā)展分析 2 生產(chǎn)方案和生產(chǎn)流程確定 2． 1 生產(chǎn)方案的確定 2． 2 生產(chǎn)流程的確定 2． 2． 1 原料工段 2． 2． 2 焙燒流程 2． 2． 3 凈化流程 2． 2． 4 干吸流程 2． 2． 5 轉(zhuǎn)化流程 2． 2． 6 流程框圖 2． 2． 7 生產(chǎn)工藝流程的確定 3 生產(chǎn)流程簡述 3． 1 硫酸生產(chǎn)原料預(yù)處理工藝 3． 1． 1 硫鐵礦的預(yù)處理 3． 2 硫鐵礦的焙燒 工藝 3． 2． 1 硫鐵礦焙燒原理 3． 2． 2 硫鐵礦焙燒操作條件 3． 2． 2 硫鐵礦焙燒 設(shè)備 3． 3 焙燒車間開停車方法 3． 3． 1 開車 3． 3． 2 短期停爐后的開車 3． 3． 3 長期停車 3． 3． 4 短期停車 3． 3． 5 緊急停車 3． 4 爐氣凈化工藝 3． 4． 1 凈化的目的和指標(biāo) 3． 4． 2 凈化的原理及設(shè)備 3． 4． 3 凈化流程 3． 5 二氧化硫氣體的轉(zhuǎn)化工藝 3． 5． 1 二氧化硫的催化氧化 3． 6 三氧化硫的吸收工藝 3． 7 三廢處理 4 工藝計算 4． 1 物料衡算 4． 2 熱量衡算 5 設(shè)備選型及工藝計算 5． 1 設(shè)備選型 5． 1． 1 沸騰爐 5． 1． 2 旋風(fēng)除塵器 5． 1． 3 電除塵器 5． 2 典型設(shè)備的工藝計算 5． 2． 1 沸騰爐的工藝計算 6 車間布置 前言 本設(shè)計為年產(chǎn) 7 萬噸硫酸焙燒工段的車間工藝設(shè)計，主要設(shè)計內(nèi)容有：產(chǎn)品介紹、生產(chǎn)方法的選擇及工藝流程的設(shè)計、工藝生產(chǎn)的簡述（包括焙燒工藝、凈化工藝、轉(zhuǎn)化工藝、吸收工藝及三廢的處理）、工藝設(shè)計計算、主要設(shè)備的工藝設(shè)計及選型、車間布置設(shè)計以及圖紙設(shè)計繪制。 本設(shè)計由本人獨立完成，在此期間得到了指導(dǎo)老師宋春玲及其它同學(xué)的熱情幫助和支持，謹此表示衷心感謝！ 由于時間倉促，本人水平有限，設(shè)計中難免存在不少問題，敬請各位老師、師傅指正！ 編者：汪永剛 日期： 2021 年 5 月 1 總論 1． 1 概述 硫酸是 重要的基礎(chǔ)化工原料之一，是化學(xué)工業(yè)中最重要的產(chǎn)品，主要用于制造無機化學(xué)肥料，其次作為基礎(chǔ)化工原料用于 有色金屬 的冶煉、石油精煉和石油化工、紡織 印染 、無機鹽工業(yè)、某些無機酸和有機酸、 橡膠 工業(yè)、油 漆工業(yè)以及國防軍工 、 農(nóng)藥 醫(yī) 藥、制革、煉焦等工業(yè)部門，此外還用于鋼鐵酸洗 。 1995年硫鐵礦制酸所占比例約為 80%，1998 年硫鐵礦制酸所占比例約為 60%，到了 2021 年比例下降到 40%左右。因此在稀釋濃硫酸時，只能把濃硫酸在攪拌下緩緩地倒入水中，絕不能把水倒入濃硫酸中 硫酸是化工 的重要產(chǎn)品之一，在國民經(jīng)濟中有著十分廣泛的用途。 1．接觸法：主要的原料為燃硫或硫化鐵得來的二氧化硫，及空氣中的氧，使二氧化硫氧化而為三氧化硫，吸收于水中，即可得任何濃度的硫酸。由于鉛室法設(shè)備龐大，耗鉛量多，且成品酸濃度低，所以這種生產(chǎn)方法已被淘汰。塔式法的優(yōu)點是系統(tǒng)不排污水污酸，對原料要求不高，硫的 利用率比較高，投資較接觸法節(jié)約三分之一以上。成品酸中含有部分氮氧化物，為補充氮氧化物的損耗，生產(chǎn)過程中要不斷補充濃硝酸。其反應(yīng)如下： 3222 2114 OFeOFeS ?? ??? 高溫 322 22 52 SOOSO OV?? ??? 4223 SOHOHSO ? ??? 2． 硫磺制酸 反應(yīng)時生成的熱傳遞給進入接觸室的需要預(yù)熱的濃和氣體并冷卻反應(yīng)后生成的氣體（即熱交換過程） 熔融硫磺在焚硫爐內(nèi)用干燥空氣燃燒產(chǎn)生SO2 氣體，經(jīng)余熱鍋爐回收燃燒熱后進入 “一轉(zhuǎn)一吸 ”或 “兩轉(zhuǎn)兩吸 ”制酸系統(tǒng)制取硫酸。由于進口硫磺一直在高價位運行，部分硫磺制酸裝置改回硫鐵礦制酸，硫鐵礦制酸一改過去的下降趨勢，產(chǎn)量達到 萬 t，比 2021 年增長 %，占總產(chǎn)量的 %；硫磺制酸產(chǎn)量為 萬 t，占總產(chǎn)量的 %；冶煉煙氣制酸產(chǎn)量為 萬 t，占總產(chǎn)量的 %；磷石膏及其他制酸產(chǎn)量為 萬 t。 2021 年進口硫磺 499 萬 t，比上年增長 22%；進口硫酸 萬 t，與上年基本持平。 2021 年 1～2月總產(chǎn)量為 萬噸，比 2021 年同期 萬噸增長 ％。對現(xiàn)有大、中型硫鐵礦制酸能力暫不能盲目改為硫磺制酸 ，主要是采取積極措施解決對水質(zhì)的污染問題，降低硫鐵礦制酸成本，增強競爭力；同時積極推廣沸騰爐焙燒硫磺技術(shù)，在世界硫磺價格適合時，部分礦制酸裝置以硫磺為原料生產(chǎn)硫酸，既減少了改造投資，充分利用了世界硫資源，又能為硫磺價格的大幅度波動留有退路。我國對硫磺需求的快速增長將引起世界市場硫磺供求和 價格的波動，若不及時加以適當(dāng)?shù)目刂?，?dāng)我國硫磺進口量占到世界硫磺貿(mào)易量的 20%時，世界市場硫磺價格將出現(xiàn)不斷上漲的趨勢，我國硫磺制酸將面臨極大的 風(fēng)險，同時會導(dǎo)致硫鐵礦企業(yè)萎縮，使我國硫酸工業(yè)以及需要硫酸的工業(yè)受到極大的損失。在此基礎(chǔ)上，國家又安排了擴大試點項目，魯西、青島、遵化、銀山已達到和超過設(shè)計能力，魯北新建成 15 萬噸 /年磷銨、