【文章內(nèi)容簡介】 ，轉(zhuǎn)化系統(tǒng)催化劑床層溫度通過遙控閥在 DCS 室控制，循環(huán)酸罐液位、 汽包液位均采用自調(diào)。 l 充分利用系統(tǒng)的高、中溫廢熱。生產(chǎn) 和 784MPa 飽和蒸汽，不僅能滿足本裝置蒸汽透平、加熱器以及保溫伴熱使用，還可外供。 轉(zhuǎn)化工序熱能利用流程 本設(shè)計(jì)的熱能利用 流程與一般硫磺制酸裝置相同。出焚硫爐的高溫爐氣人廢熱鍋爐，產(chǎn)生 MPa 蒸汽發(fā)電 。出廢熱鍋爐的 SO2 入轉(zhuǎn)化器一段進(jìn)行反應(yīng) 。 各轉(zhuǎn)化段的反應(yīng)熱用于熔硫或提高廢熱鍋爐的給水溫度， 并盡量使系統(tǒng)多產(chǎn)蒸汽 。除用于發(fā)電及熔濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 硫的蒸汽外， 尚有少量低壓蒸汽供附近廠外用戶使用。其轉(zhuǎn)化工序的熱利用流程如圖 2 所示。 圖 22 轉(zhuǎn)化工序熱利用流程 工藝設(shè)計(jì) 采用快速熔硫、液硫精制、液硫焚燒和 “ 3+2” 兩轉(zhuǎn)兩吸工藝；用次中壓鍋爐（ 2臺）、低壓鍋爐（ 1 臺）和省煤器（ 2 臺）回收焚硫與轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的高、中溫位熱能，生產(chǎn) (、 )的次中壓和低壓蒸汽，經(jīng)減壓后，供公司內(nèi)部的 MAP 和 NPK裝置生產(chǎn)使用；設(shè)備選型既要節(jié)省投資，又要運(yùn)行穩(wěn)定可靠，經(jīng)過全面論證， 一吸塔除霧器（ ES210 型柱狀纖維除霧器）和轉(zhuǎn)化催化劑（ LP110 和 LP120 型釩催化劑）選用美國孟山都環(huán)境化學(xué)公司生產(chǎn)的產(chǎn)品；操作自動控制采用美國 FOXBORO 公司生產(chǎn)的集散控制系統(tǒng)（ DCS ），一次儀表全部進(jìn)口。 工藝指標(biāo) 熔硫蒸氣壓力 — 保溫蒸氣壓力 — 3 、 液硫溫度 135℃ — 145℃ 4 、 過濾器操作壓力 ＜ 壓差 ＜ 5 、 液硫酸度 ≤20ppm 6 、 液硫灰份 ≤30ppm 各槽液硫液位 6080% 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 法 表 23 不正?，F(xiàn)象及處理方法 現(xiàn)象 原因 處理方法 干燥率低 噴酸不均； 淋酸濃度低； 進(jìn)氣水量高 上塔酸量小 檢查酸泵； 提酸濃； 分酸槽： 增加上塔量 吸收率低 淋灑酸量不夠； 進(jìn)塔氣溫高； 酸溫酸濃高； 氣速過快或過低有短路現(xiàn)象 檢查酸泵及分酸槽； 加大淋灑量； 加大冷卻水量增加串酸量； 降低氣速停車檢查 酸泵不上酸 或量小 管道有堵塞； 泵體故障。 設(shè)法疏通管道或找鉗工處理 酸泵振動大 泵軸套間隙或葉輪 腐蝕，找鉗工更換備用泵 循環(huán)酸和成品酸的濃度偏差很大 循環(huán)酸濃不穩(wěn)、忽高忽低； 酸濃度計(jì)失靈； 分析誤差 穩(wěn)定操作； 聯(lián)系儀表工處理； 重新分析。 產(chǎn)酸量降低 現(xiàn)象 1 查明漏點(diǎn)堵漏 處理 酸濃低 1 加水量大 酸溫過高 尾氣冒大煙 3. 酸溫過高 4. 塔內(nèi)氣體走短路 5. 酸泵跳閘 酸泵電流低 酸泵電流波 動有雜音 1. 軸承燒壞 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 第三章 主要設(shè)備 主要設(shè)備 熔硫工段（包括原料工段） 熔硫工段的主要設(shè)備有輸送機(jī)、熔硫槽、過濾助慮槽、液硫過濾機(jī)、液硫貯槽、精硫槽、硫磺泵等，主要管道為夾套管。該工段的非標(biāo)設(shè)備和管道均需保溫。 熔硫槽為襯有耐 酸磚的圓柱形混凝土槽， 設(shè)有 6 組雙螺旋同心加熱蛇管和攪拌器，換熱面積 ㎡。攪拌器帶有 4 葉螺旋槳葉片和 6 葉平板渦輪。生石灰靠螺桿擠壓機(jī)加入，設(shè)計(jì)能力為 0～ 50 ㎏ /h，硫磺皮帶機(jī)的坡度為 176。，設(shè)計(jì)能力為：11000～ 16000 ㎏ /h。 過濾器是預(yù)涂帶壓過濾器，有一個帶夾套的臥式外殼，在殼內(nèi)有分布在固定濾框上的豎直濾板，過濾器用特殊的合成橡膠墊密封。濾芯靠液壓系統(tǒng)抽出，設(shè)有一臺往復(fù)式液壓油泵。濾餅靠風(fēng)動裝置排出殼體回收。 熔硫儲罐是帶保溫的圓柱形容器，配有 5 個翅片管式加熱器，在罐的四周有 4個空氣入口， 中心有一個放空口且?guī)в姓羝闊?，以防堵塞，四周入口和中心出口的高度差保證了氣體的流動。 焚硫轉(zhuǎn)化工段 焚硫轉(zhuǎn)化工段的主要設(shè)備有焚硫爐、熱力設(shè)備（廢熱鍋爐、過濾器、省煤器等）、轉(zhuǎn)化器、熱換熱器、冷換熱器，主要管道為煙氣管道，大部分管道可現(xiàn)場卷制或是直接購買的螺旋管。該工段的焚硫爐要砌耐火磚，熱力設(shè)備、轉(zhuǎn)化器、換熱器和管道均需保溫。 焚硫爐 焚硫爐為臥式圓筒形，內(nèi)有耐火襯里，設(shè)有 3 層豎直隔板。焚硫爐一端直接廢熱鍋爐相連，另一端為空氣聯(lián)箱，上面裝有兩個硫磺噴嘴。焚硫爐裝有開工煤氣燃燒器，該爐的設(shè)計(jì)功率最 大值為 5700KW ，提供的操作彈性為 5:1 ，主要包括爐前煤氣集合管總閥（控制進(jìn)入燃燒器煤氣與風(fēng)的比例）、火焰監(jiān)視系統(tǒng) 具有自動切斷煤氣進(jìn)料閥的功能）、電子打火器。 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 圖 31 焚硫爐結(jié)構(gòu) 省煤器 兩臺省煤器均為立式碳鋼殼體，盤管為鑄鐵翅片管，水走管程。中間省煤器只有一組盤管，最終省煤器則有兩組盤管，其中一組為鍋爐給水預(yù)熱盤管，另一組為飽和蒸汽預(yù)熱盤管，飽和蒸汽預(yù)熱盤管位于最終省煤器的頂部溫度較高部位。鍋爐給水及飽和蒸汽依次流經(jīng) 3 組盤管， 其先后順序由工藝氣體的溫度決定。省煤器底部殼體有耐酸襯 里并帶一密封罐， 防止由于煙氣冷凝而引起的腐蝕。 廢熱鍋爐 廢熱鍋爐為火管型，正常操作壓力為 3800～ 3900 KW。鍋爐氣體旁路設(shè)有一個柱塞閥，柱塞閥的閥桿處于大約 345℃氣流中，免受熱氣體的損壞。另外，旁路柱塞閥的填料箱上接有一條儀表風(fēng)管線，這樣便能在軸密封周圍形成一個平衡的壓力，有效地防止了硫酸鹽在軸密封上結(jié)晶，保證了柱塞閥的靈活轉(zhuǎn)動。旁路柱塞閥前設(shè)有手動蝶閥。在低負(fù)荷生產(chǎn)情況下，如果全開旁路柱塞閥都不行，則需通過調(diào)節(jié)此蝶閥來提高旁路氣體的影響。催化劑加熱升溫期間，熱氣體需要全部走旁路時(shí)， 也會用手動 蝶閥調(diào)節(jié)，此閥的閥桿處也通有儀表風(fēng)。廢熱鍋爐的出口管箱上接有一段開工用的可拆卸煙囪，通過此煙囪可排放烘爐時(shí)燃料氣燃燒所產(chǎn)生的廢氣。 廢熱鍋爐的殼程上還接有一根從裝置界區(qū)外來的高壓蒸汽管線，用于開工時(shí)鍋爐的預(yù)熱。 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 圖 32 第一廢熱鍋爐（水管廢熱鍋爐）結(jié)構(gòu)圖 圖 33 第二廢熱鍋爐（低溫過熱器）結(jié)構(gòu)圖 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 圖 34 第三廢熱鍋爐（高溫過熱器）結(jié)構(gòu)圖 干吸工段 干吸工段的主要設(shè)備有干燥塔、第一吸收塔、槽、酸冷卻器、硫酸泵等，酸管為不銹鋼管道，一般需帶陽極保護(hù)。 干燥塔和 吸收塔 干燥塔、中間吸收塔和最終吸收塔均是立式、筒形、內(nèi)有磚襯的結(jié)構(gòu)，其中的陶瓷填料由陶瓷支撐板支撐，整塔豎立在水泥框架上。在填料上部是合金鋼循環(huán)酸分布器，分布器由安裝在豎直降液管上的左右排列的幾條支管構(gòu)成，以獲得理想的分布形式，在填料層上部降液管的噴射點(diǎn)均勻排列著 180 ㎜厚的 50 ㎜矩鞍填料。干燥塔和中間吸收塔內(nèi)填料層高度為 2130 ㎜ 而最終吸收塔填料層高度為 2440 ㎜。中間吸收塔和最終吸收塔內(nèi)裝有 ES 型除沫器，干燥塔內(nèi)裝有雙層絲網(wǎng)除沫器。 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 圖 35 吸收塔結(jié)構(gòu)示意圖 成品工段 成品 工段的主要設(shè)備有硫酸貯槽、輸送泵，主要管道為普通碳鋼或不銹鋼管道。 圖 36 轉(zhuǎn)化器結(jié)構(gòu)示意圖 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 表 31 轉(zhuǎn)化器內(nèi)釩催化劑的用量及分配比例 段 型號 體積 / m3 占 總 體 積 比例， % 一（上） 108 6 （下） 101 11 二 101 20 三（ a） 101 11 三（ b） 101 11 四 108 18 五 108 23 總計(jì) 100 表 31 主 要設(shè)備規(guī)格 名稱 規(guī)格型號 熔硫槽 ￠ 6000 ㎜ 2500 ㎜， V= 硫磺過濾器 F=35 ㎡ 焚硫爐 ￠ 2600 ㎜ 9800 ㎜ 廢熱鍋爐 臥式、火管、低合金鋼 1/鉻管束 廢熱鍋爐汽包 ￠ 1500 ㎜ 6000 ㎜ 轉(zhuǎn)化反應(yīng)器 ￠ 5700 ㎜ 16780 ㎜、催化劑裝填量Q= m3 ω（ H2SO4） %硫酸循環(huán)罐 ￠ 2900 ㎜ 8000 ㎜ ω（ SO3 游離） 30%發(fā)煙硫酸循環(huán)罐 ￠ 3500 ㎜ 2500 ㎜ 干燥塔 ￠ 2600 ㎜ 8100 ㎜ 中間吸收塔 ￠ 2800 ㎜ 15100 ㎜ 最終吸收塔 ￠ 3000 ㎜ 14835 ㎜ 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 表 31 主要設(shè)備規(guī)格 (續(xù)表 ) 名稱 規(guī)格型號 煙酸塔 ￠ 4100 ㎜ 12022 ㎜ 熱換熱器 立式￠ 1945 ㎜ 5003 ㎜， F=352 ㎡ 冷換熱器 立式￠ 2220 ㎜ 6253 ㎜， F=596 ㎡ SO3 蒸發(fā)器 釜式（ AUE） ,1480 ㎜ 1874 ㎜ 4800㎜ ,F=535 ㎡ SO3 冷凝器 管殼式（ AUE） ,1124 ㎜ 4880㎜ ,F= ㎡ 鼓風(fēng)機(jī) 離心 ,Q=4348 0m3/h 蒸汽透平 背壓， 505EK， Q=16300Kg/h 熔硫進(jìn)料泵 LEWIS4/CLS。 2404，立式 /液 F， Q=35 m3/h 焚硫爐進(jìn)料泵 立式 /液下， KestnerZFAP4S, Q=干吸塔循環(huán)酸泵 立式 /液下 , Q=350m3/h LEWISTHR/MSHR2467 最終吸收塔循環(huán)酸泵 立式 /液下 ,Q=350m3/h LEWIS6HMSH1876 ω（ SO3 游離） 30%發(fā)煙硫酸循環(huán)泵 立式 /液下 ,Q=540m3/h LEWIS6HMSH2278 尾氣放空稀酸循環(huán)泵 立式 /液下 ,Q=濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 第四章 物料衡算和能量衡算 物料衡算 原料的選取 天然硫磺和回收硫磺的純度很高，可達(dá) %以上，有害雜質(zhì)的含量很少，作為生產(chǎn)硫酸的原料，不需要復(fù)雜的爐氣凈制工序，還可以省掉排渣設(shè)備、工藝流程生產(chǎn)短，生產(chǎn)費(fèi)用低，生產(chǎn)中熱能可合理利用，對環(huán)境污染少。本設(shè)計(jì)選用純度為 %的天然硫磺。 本設(shè)計(jì)所需達(dá)到的工藝指標(biāo) 1．在干燥塔內(nèi)自塔頂噴淋的 98%硫酸吸收掉空氣中的水分，使出塔干燥空氣中水分小于或等于 ，再經(jīng)鼓風(fēng) 機(jī)溫度由 60℃ 升高到 100℃ 進(jìn)入焚硫爐。 2．轉(zhuǎn)化工段采用四段 “3+2”兩次轉(zhuǎn)化工藝，總轉(zhuǎn)化率達(dá) %，進(jìn)轉(zhuǎn)化器的二氧化硫摩爾分?jǐn)?shù)為 %，轉(zhuǎn)化器各段進(jìn)出口溫度及轉(zhuǎn)化率如表 41 所示。 表 41 硫磺制酸轉(zhuǎn)化工段性能參數(shù) 轉(zhuǎn)化段 轉(zhuǎn)化率 進(jìn)口溫度 出口溫度 一 419 609 二 438 519 三 439 463 四 418 438 五 430 442 焚硫工段物料衡算 以 1 kmol 精硫?yàn)榛鶞?zhǔn)進(jìn)行計(jì)算，硫完全燃燒；反應(yīng)后混合物中二氧化硫的摩爾分?jǐn)?shù)為 %。 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 S+O2=SO2+9982 kJ/mol 設(shè)反應(yīng)后剩余的氧氣為 X 因?yàn)? SO2/ SO2+ O2+N2=% 且 O2： N2=1： 4 所以 1/1+ X +4（ X +1） =% X= O2 的摩爾分?jǐn)?shù)： %N2 的摩爾分?jǐn)?shù)： % 所以焚硫工段物料衡算數(shù)據(jù)如表 42 所示 表 42 焚硫工段物料衡算數(shù)據(jù) 輸入組 分 kmol 輸出組分 kmol 摩爾分?jǐn)?shù) /% S 1 SO2 1 O2 O2 N2 N2 80 總計(jì) 100 轉(zhuǎn)化階段物料衡算 1．第一轉(zhuǎn)化階段物料衡算 已知條件： SO2 和 O2 的量分別為 1 kmol、 kmol， SO2 的轉(zhuǎn)化率為 60%。 SO2 + 1/2 O2 = SO3 初始 1 kmol kmol 0 反應(yīng) 1 1/21