【文章內(nèi)容簡介】 主風機，干燥塔中酸的部分熱量被轉(zhuǎn)移入空氣，這部分熱量加上主風機的壓縮熱使進入臥式焚硫爐的空氣溫度提高，在焚硫爐中硫磺燃燒形成二氧化硫。離開焚硫爐的二氧化硫氣體的溫度高于進轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的溫度，該氣體需通過一臺廢熱鍋爐冷卻以高壓飽和蒸氣的形式回收余熱，出廢熱鍋爐的溫度由氣體的調(diào)節(jié)副線調(diào)節(jié)，鍋爐蒸氣的溫度決定了鍋爐蒸氣的壓力。離開廢熱鍋爐后爐氣通過 IP 過熱器內(nèi)加熱 HRS 蒸氣進一步冷卻。出 IP過熱器后，該氣體進入轉(zhuǎn)化器一層，在釩催化劑的作用下部分轉(zhuǎn)化為三氧化硫，反應(yīng)也同時產(chǎn)生熱量，因此，氣體須經(jīng)冷卻后才能提高在下一催化劑層中的轉(zhuǎn)化率。氣體離開一層進入高壓過熱器，通過進一步加熱過熱高壓蒸氣得到冷卻，蒸氣的溫度和二層進口溫度通過在過熱器周圍旁路部分蒸氣在一定范圍內(nèi)控制；冷卻后的氣體自過熱器進入轉(zhuǎn)化器二層，二氧化硫繼續(xù)反應(yīng)產(chǎn)生三氧化硫同時伴隨產(chǎn)生額外的熱量；熱氣體離開二層通過熱中間熱交換器進行冷卻以提高在下一層中的轉(zhuǎn)化率，出口氣體溫度由旁路控制。經(jīng)冷卻的氣體離開熱中間熱交換器進入轉(zhuǎn)化器三層繼續(xù)進行反應(yīng)，高濃度磷復肥工程可行性研究報告 熱氣體離開三層進入冷中間熱交換器和 3B 省煤器進行冷卻。為了利用硫酸蒸氣形成時所產(chǎn)生的額外熱量，氣體離開省煤器 3B 時在其中注入低壓蒸氣，采用這種方法可以獲得在氣體增濕時產(chǎn)生的額外熱量，并轉(zhuǎn)化成中壓蒸氣使總產(chǎn)氣量提高；氣體離開蒸氣噴射管后進入二級的熱回收系統(tǒng)（HRS） 。HRS 系統(tǒng)的用途是從氣體中吸收三氧化硫和冷凝硫酸，同時回收吸收和冷凝過程中的熱量并將其轉(zhuǎn)換成中壓蒸氣。通過 HRS 塔后，工藝氣體進入安裝在 HRS 塔頂部的孟山都 ES 型除霧器，除霧器去除了塔內(nèi)形成的酸霧直到和傳統(tǒng)的第一吸收塔一樣，以保護下游冷中間熱交換器。冷卻后的氣體包括未反應(yīng)的二氧化硫離開熱回收塔，進入冷中間熱交換器后由離開三層的熱氣體加熱，再進入熱熱交換器由離開 2 層的熱氣體進一步加熱。氣體出熱中間熱交換器后進入轉(zhuǎn)化器 4 層，進 4 層溫度通過冷中間熱交換器周圍旁路部分氣體來控制。氣體離開 4 層后在過熱器 4A 冷卻并加熱高壓飽和蒸氣，最終的冷卻在省煤器 4C/4A 內(nèi)加熱鍋爐給水來完成。氣體離開省煤器 4C/4A 進入最終吸收塔后通過煙囪向大氣排放；在最終吸收塔內(nèi)，氣體中的三氧化硫和濃度為 98%循環(huán)酸中的水反應(yīng)，通過最終吸收塔的循環(huán)酸溫度由于反應(yīng)熱和氣體帶入塔內(nèi)的熱量而提高。最終吸收塔底部的循環(huán)酸進入共用泵槽中最終吸收塔的區(qū)域，部分從干燥塔返回的脫吸了二氧化硫的循環(huán)酸和來自最終吸收塔的熱循環(huán)酸混合用來控制最終吸收塔的循環(huán)酸溫度，所需的循環(huán)酸量被泵回最終吸收塔，這樣有助于降低煙囪二氧化硫排放量；余留的循環(huán)酸通過共用泵槽分割板高濃度磷復肥工程可行性研究報告 的底部進入共用泵槽的主要區(qū)域，并和干燥塔的其它部分循環(huán)酸一起進入干燥酸冷器，通過干燥酸冷器后，部分 %的酸進入產(chǎn)品酸冷器冷卻至攝氏 40 度后送至成品酸儲槽。高壓過熱蒸氣送入發(fā)電機回收熱量后排放壓力并入中壓蒸氣管網(wǎng)。高濃度磷復肥工程可行性研究報告 原材料及動力消耗定額（以每噸 100％H 2SO4 計）序號 名稱 規(guī) 格 單位消耗定額小時用量備 注1. 硫磺 S≥% t 2. 催化劑 升 ／3. 輕柴油 kg ／ 開車時用4. 電 kWh 86 86005. 直流水 m3 386. 循環(huán)水 △t=10℃ m3 1440 裝置自供7. 儀表空氣 Nm3 140 裝置自供8. 脫鹽水 m3 1869 低壓蒸氣 (g) 飽和蒸氣t 1410高壓過熱蒸汽482℃ MPa gt 副產(chǎn)蒸氣12中壓過熱蒸氣250℃ MPa gt 副產(chǎn)蒸氣 自控技術(shù)方案以集中控制為主，整個生產(chǎn)過程的操作及主要動設(shè)備的狀態(tài)顯示、停止操作均可在控制室內(nèi)完成。采用 DCS 集散控制系統(tǒng)進行整個裝置的監(jiān)視、控制。生產(chǎn)過程中的主要工藝參數(shù)將在 CRT 中進行顯示、紀錄、報警，并通過控制系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)、聯(lián)鎖、積算。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。裝置所有需要集中檢測的工藝參數(shù)的信號從現(xiàn)場通過電纜直接送入控制室。硫酸裝置單獨設(shè)置一個DCS 控制室，位于公司的控制大樓內(nèi)。設(shè)計的控制原則是：設(shè)計控制以保護工廠人員、設(shè)備的安全和保證高濃度磷復肥工程可行性研究報告 優(yōu)化的工藝操作和高質(zhì)量的產(chǎn)品，主要的控制過程都是自動實現(xiàn)的。 主要儀表選型首要考慮的是防腐蝕問題。材質(zhì)除有特殊要求外，均使用不銹鋼。需要遠傳的儀表均為電動型。采用 4~20mADC 二線制變送器，部分儀表還帶有現(xiàn)場指示儀表。DCS 集散控制系統(tǒng)將提供對整個工藝過程的有效控制，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上應(yīng)使數(shù)據(jù)采集功能和控制功能分布在各個不同的模塊上，以有效地分散各種意外發(fā)生的危險。 主要設(shè)備選型(1) 快速熔硫槽：帶攪拌器并內(nèi)設(shè)蒸汽加熱盤管的快速熔硫槽，采用地下式，可減少散熱損失，降低建筑物高度，減少投資。焚硫爐：焚硫爐是硫磺制酸的關(guān)鍵設(shè)備，采用機械霧化式爐，外殼為碳鋼，內(nèi)襯耐火磚，并且內(nèi)設(shè)擋墻兩道。與空氣霧化相比，具有霧化效果好，火焰角度大，動力消耗低，不易堵塞。 (2) 轉(zhuǎn)化器：采用孟山都特有先進結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化器，外殼為不銹鋼，內(nèi)設(shè)四段催化劑層，其中，前三段供第一次轉(zhuǎn)化，第四段供第二次轉(zhuǎn)化。并且裝填孟山都催化劑。(3) 外部換熱器：采用管殼式換熱器或者孟山都的最新技術(shù)——板式換熱器——OCAP。(4) 干燥塔、最終吸收塔：采用孟山都先進的塔結(jié)構(gòu)，填料支撐采用孟山都的專利材料 ZECOR 格柵，開孔率大于 60％，內(nèi)裝填阻力小、傳質(zhì)效率高的階梯環(huán)耐酸填料，干燥塔塔頂設(shè)置孟山都金屬絲網(wǎng)除沫器、吸收塔塔頂設(shè)置孟山都纖維除沫器，分酸器均為孟山都的槽管式分酸器。高濃度磷復肥工程可行性研究報告 干吸塔均為鋼殼內(nèi)襯耐酸磚結(jié)構(gòu)。(5) 陽極保護管殼式酸冷卻器：316L 管材及 304L 外殼，設(shè)有陽極保護，使設(shè)備在高溫下仍具有良好的耐酸性。(6) 空氣鼓風機：采用電機驅(qū)動的離心鼓風機。(7) HRS 設(shè)備：包括 HRS 吸收塔、HRS 鍋爐、HRS 預熱器、酸稀釋器等，均采用孟山都的專有設(shè)備。 擬進口的設(shè)備國內(nèi)硫酸工業(yè)技術(shù)雖然取得很大進展，但硫磺制酸技術(shù)和主要設(shè)備由于起步較晚，較國外先進水平仍有差距，主要設(shè)備性能尚落后于國外，節(jié)能技術(shù)、污染控制技術(shù)、新材料、新設(shè)備的開發(fā)及催化劑的性能方面也與國外先進水平有一定的差距。為了保證裝置操作的穩(wěn)定性及控制較低的 SO2排放量，提高 SO2的轉(zhuǎn)化率及廢熱回收率，裝置需引進與工藝性能保證有關(guān)的和與裝置的可靠性有關(guān)的兩類設(shè)備和材料。第一類進口設(shè)備和材料——與工藝性能保證有關(guān)以下所列的進口設(shè)備與工藝性能保證有關(guān)；催化劑濃酸分酸器除霧器磺槍HRS 系統(tǒng)濃酸塔填料支撐高濃度磷復肥工程可行性研究報告 1) 催化劑孟山都催化劑的使用可以降低 SO2反應(yīng)生成 SO3的反應(yīng)起燃溫度。孟山都 XLP220 催化劑是基于五氧化二釩的鉀鹽促進的催化劑，它的棱型環(huán)外表的設(shè)計是使催化劑在活性最大時阻力最小，同時 XLP220 催化劑也被設(shè)計成在篩分時外表保持不變。 孟山都 XLP110 催化劑也是基于五氧化二釩的鉀鹽促進的催化劑，同 XLP220 一樣它的外表也是棱型環(huán)。XLP110 是按照轉(zhuǎn)化器 24 層的特殊條件設(shè)計的，同時在設(shè)計時也考慮到盡可能降低阻力。2) 分酸器孟山都分酸器綜合利用了孟山都專利的合金材質(zhì)（ZeCor）和多年的工藝設(shè)計經(jīng)驗，使?jié)馑嵛账械乃岱植挤浅＞鶆颍滤峁艿膶＠O(shè)計使整個塔的覆蓋非常完整，減少了吸收水份（干燥塔）和三氧化硫（最終吸收塔）所需的填料高度。3) 除霧器孟山都公司提供除霧裝置以保護硫酸廠的設(shè)備。其 節(jié)能型（ES）元件由于采用了自動化的制造技術(shù)，整個床層非常均勻；和它的前幾代相比較 ES 元件在阻力下降 15%25%的前提下可以提供基本一樣的性能，ES 元件對于小于 1 微米的粒徑可以達到 99%以上的效率。4) 磺槍孟山都公司的磺槍設(shè)計用于適當?shù)撵F化進入焚硫爐的熔融的硫磺，磺槍的設(shè)計符合反應(yīng)時間和焚硫爐內(nèi)擋墻的數(shù)目并保證以最低的成本達到反應(yīng)的完全，這意味著好的霧化效果帶來了擋墻數(shù)目的減少同時所需高濃度磷復肥工程可行性研究報告 焚硫爐的體積也減少了。 該磺槍帶有蒸氣夾套以保持噴嘴的適當?shù)臏囟?；整個磺槍總成被設(shè)計成容易安裝、拆除和保養(yǎng)；結(jié)合適當?shù)姆倭驙t設(shè)計，磺槍提供硫磺最大限度的霧化。5) 熱回收系統(tǒng)高熱回收效率的硫酸工廠出現(xiàn)在 1987 年當孟山都公司的熱回收系統(tǒng)（HRS）首次商業(yè)化時。首次示范裝置是在挪威的 FALCOBRIDGE 工廠和韓國的南海化肥公司，至今該專利熱回收系統(tǒng)已經(jīng)在世界上 19 家硫酸廠中被采用，其中包括世界上最大的單系列硫磺制酸廠和冶煉煙氣制酸廠。使用孟山都特有的高溫低酸腐蝕率的合金，提高第一吸收循環(huán)中循環(huán)酸的溫度使傳統(tǒng)工藝中流失在循環(huán)水中的熱量被利用來產(chǎn)生蒸氣。6) 濃酸干燥和吸收塔的填料支撐濃酸塔的填料支撐采用的材質(zhì)是 ZeCor 合金，它的優(yōu)越性在于減少了維修同時增加了氣體通過的面積。這種填料支撐使各種塔內(nèi)件的組合相互配合提供了最佳的塔的設(shè)計以保證塔的最佳性能和降低能耗。第二類進口設(shè)備和材料——與裝置的可靠性有關(guān)以下進口設(shè)備與工廠的可靠性有關(guān)：濃酸泵主風機1) 濃酸泵首選的濃酸泵是立式浸入離心泵，一種特殊的鐵合金被用來防腐，通常采用電機驅(qū)動；泵懸掛在泵槽的上方，浸入到液面以下。 這種泵的高濃度磷復肥工程可行性研究報告 主要優(yōu)點是軸封在泵槽的上方不和酸接觸，消除了酸從軸封泄漏的可能性；同時殼體泄漏的酸仍回入泵槽。另一特性是軸承浸入酸中同時使用酸作為潤滑劑。2) 主風機主風機設(shè)計提供了現(xiàn)有的最可靠的免維護的選擇，特別關(guān)注了振動監(jiān)視和控制、優(yōu)秀的潤滑油系統(tǒng)設(shè)計以及制造材料的選擇來保證壽命最長的設(shè)備。附：進口設(shè)備及材料表 名稱 數(shù)量 備注MB151 HRS 鍋爐 1 套MC201 主鼓風機 1 套 MK501 磺槍集成 7 套 MK502 硫磺噴嘴 7 套 MP101 干燥塔酸循環(huán)泵 1 臺MP103 二吸塔酸循環(huán)泵 1 臺MP113 HRS 酸循環(huán)泵 2 臺MP137 A/B HRS 排酸泵 2 臺 MS951 HRS 酸稀釋器 1 套MS962 蒸汽注入噴嘴 1 套 MS963 蒸汽注入煙道 1 套 MX151 HRS 加熱器 1 臺 高濃度磷復肥工程可行性研究報告 MX152 HRS 預熱器 1 臺 MX153 HRS2 級酸冷器 1 臺VS132002 干燥塔除霧器 1 套 VS132003 HRS 塔除霧器 1 組 VS132004 二吸塔除霧器 1 組 干燥塔分酸器 1 套 HRS 塔分酸器 2 套 二吸塔分酸器 1 套 干燥塔填料支撐 1 套 二吸塔填料支撐 1 套VV046 HRS 塔 1 臺 催化劑 襯磚設(shè)備耐酸膠 酸控制閥(LEWMET 或 ZECOR 合金) 干燥和二吸塔酸泵出口 LEWMET 合金閥 濃酸管道（ZeCor / 310M） HRS 管道 HRS 儀表 煙道閥 干燥和二吸塔酸過濾器和套管(ZeCor) 稀釋水加水管高濃度磷復肥工程可行性研究報告 JUG 閥注：設(shè)備的數(shù)量僅是初步的，以設(shè)計為準。 磷酸裝置 國內(nèi)外濕法磷酸工藝概況（1） 國外濕法磷酸工藝技術(shù)概況濕法磷酸工業(yè)經(jīng)過百余年的發(fā)展，目前已進入了現(xiàn)代