【文章內(nèi)容簡介】 （1）遵守法則，法規(guī)，貫徹黨的基本建設方針，實事求是，因地制宜（2）合理利用國家資源和財產(chǎn)，最大限度的發(fā)揮硬件設施的內(nèi)在潛力，節(jié)約土地，減少投資，降低成本；（3）采用成熟的、先進的工藝流程，設備，學習先進的生產(chǎn)技術(shù)，努力實現(xiàn)自動化、現(xiàn)代化提高產(chǎn)品的科技含量；（4）盡可能使生產(chǎn)設備大型化和集中化，采用耐腐蝕材料，保證設備可靠運轉(zhuǎn)；（5）盡可能創(chuàng)造良好的勞動條件，以利于勞動工人的身心健康； 設計任務包括硫鐵礦制酸的工藝流程設計，物料衡算及熱量衡算，主要設備的計算和選型，畫出工藝流程圖，全廠平面圖以及車間平面、立面布置圖。 工廠組織與勞動定員1) 工廠體制及組織機構(gòu)工廠為股份所有制企業(yè)主要管理人員：總經(jīng)理（廠長），副總經(jīng)理（副廠長）（2名）下屬部門：生產(chǎn)部，后勤保障部（下屬倉儲，能源保障，技術(shù)保障等多個單位），銷售部，財務部，行政人事部等。2) 生產(chǎn)班制及定員工廠生產(chǎn)車間將實行三班制，其他部門將實行一班制。年產(chǎn) 10 萬噸硫酸工廠設計 3工廠員工總數(shù)為 120 人，其中生產(chǎn)人員 60 人，生產(chǎn)人員當中技術(shù)人員為 30 人，比例為 50%。同時還會不定期的雇傭一部分臨時工以應付生產(chǎn)和出貨高峰期。3) 工作制度正常工作日采用四班三運轉(zhuǎn)，法定假日和星期假日采用輪換倒班制度，連續(xù)工作制：工作日=365 —設備維修日 =365－ 65 =300(天)4) 人員的來源和培訓人員主要在人才市場以及相關(guān)學校招聘．培訓分兩部分，入廠培訓由工廠行政人事部門組織培訓，高級培訓，如高等工藝培訓，企業(yè)管理培訓將與有關(guān)院校合作培訓。 資金籌措本廠建立的資金籌備上，將采取三步分，一部分自籌，再吸引一部分投資，以及一部分銀行貸款，在工廠建成投產(chǎn)后，將發(fā)行一部分內(nèi)部股份吸收內(nèi)部員工入股，在快速還清銀行貸款的同時起到增加員工的歸屬感和提高員工的勞動積極性的作用。 環(huán)境保護與綜合利用化工設計必須在全面規(guī)劃、合理布局、綜合利用、保護環(huán)境、防止污染反面全面考慮。根據(jù)國家經(jīng)委、國家計委頒發(fā)的《建設項目環(huán)境保護管理辦法》 ，從事對環(huán)境有影響的項目都必須執(zhí)行環(huán)境影響報告的審批制度，執(zhí)行防治污染及其它公害的設施與主體工程同時設計、同時施工、同時使用的“三同時”制度。化工設計應符合國家現(xiàn)行的有關(guān)標準和規(guī)范。有關(guān)環(huán)境質(zhì)量標準有：（1）地面水環(huán)境質(zhì)量標準GB383888 ；（2）環(huán)境空氣質(zhì)量標準GB309596 ；（3）城市區(qū)域環(huán)境噪聲標準GB309693 ；（4）工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標準GB1234890 ；（5）車間空氣中有害物質(zhì)的最高允許濃度；（6）居民區(qū)大氣中有害物質(zhì)的最高允許濃度；（7）污水綜合排放標準GB897896 ；（8）鍋爐大氣污染物排放標準GB1327191 ；（9）大氣污染物綜合排放標準GB162971996 。經(jīng)處理過的排入城鎮(zhèn)排水管道的工業(yè)廢水和生活廢水，應符合：（1）水文不高于 40℃；陜西科技大學畢業(yè)設計 4（2）不產(chǎn)生易燃易爆和有毒氣體；（3）不傷害養(yǎng)護人員；（4）對病原體必須嚴格消毒滅菌；（5）有毒物質(zhì)最高容許濃度應符合《工業(yè)“三廢”排放試行規(guī)定》 。 對于廢渣一般采用填埋、焚化、堆肥前應取得衛(wèi)生部門的同意，不允許污染水源土壤。局部派出的有害氣體應凈化回收后再向大氣排放。 勞動安全衛(wèi)生工業(yè)衛(wèi)生包括防塵防毒、防暑降溫、防寒防濕、防噪音、振動控制等，對于一般化工廠有一定的規(guī)定。根據(jù)車間對勞動保護的設計規(guī)范《工業(yè)企業(yè)設計衛(wèi)生標準》—TJ3679 規(guī)定：（1） 浴室：衛(wèi)生等級為一級、二級的車間應設車間浴室，三級在車間附近貨場去附近設集中浴室，四季可在居住區(qū)設集中浴室。可能引起經(jīng)皮膚吸收急性中毒的車間一設事故淋浴。（2） 更衣室：一級車間的存衣室，便服、工作服應分別存放。二級車間的存衣室，便服、工作服可同室存放。三級車間的存衣室，便服、工作服可同室存放，存放室和休息室和并設置。四級車間的存衣室和休息室和并設置，可在適當?shù)攸c存放工作服。易沾染經(jīng)皮膚吸收的有毒氣體的車間，設置洗衣房。年產(chǎn) 10 萬噸硫酸工廠設計 52 廠址選擇 建廠依據(jù)根據(jù)各行業(yè)發(fā)展的需求，以及國際市場的需求，經(jīng)省政府有關(guān)部門的批準，新建廠的廠址擬選在陜西鎮(zhèn)安。 新建廠的主要原料，由安徽省池州市金森礦業(yè)有限公司長期提供,該公司是中型硫鐵礦山企業(yè)，公司地處 安徽省池州市劉街鄉(xiāng) ，距長江碼頭 20 公里，距銅陵火車站 65 公里，水路、鐵路運輸方便。硫鐵礦資源豐富，已探明地質(zhì)儲量 320 萬噸，工業(yè)儲量 280 萬噸。 指導方針 （1）遵守國家的政策規(guī)定；（2）符合城市規(guī)劃和工業(yè)布局；（3）利于生產(chǎn)，便于生活；（4）對環(huán)境不會造成威脅；（5）合理利用資源；（6）節(jié)約投資，留有余地。 選廠經(jīng)過廠址選擇工作組（又設計部門與工業(yè)局主管組成）依據(jù)省市委指示，經(jīng)過多方磋商，考慮到地勢、交通、協(xié)作等問題，作為大型的化工原料生產(chǎn)基地，廠址定在陜西鎮(zhèn)安。主要理由如下：（1）本化工廠是危險系數(shù)較大的化工廠，必須要遠離城市，以免有產(chǎn)品外泄，給環(huán)境造成不可挽回的破壞，且本廠對環(huán)境有一定的污染，主要為空氣污染，在廠的周圍有大面積的森林，防止酸雨產(chǎn)生。（2）工業(yè)布局符合安全環(huán)境保護要求，地勢平整，減少了三通一平的工作量，且排水良好；（3）有可靠的供電網(wǎng)，輸、供電系統(tǒng)；（4）廠址附近有豐富的勞動力資源，有充足的施工力量、建筑材料供應，有充陜西科技大學畢業(yè)設計 6足的施工、設備組裝、堆放場地。 （5）廠址周圍交通便利，靠近鐵路，有利于原料的運輸。 環(huán)境保護及廢物處理隨著世界特別是我國環(huán)境的明顯惡化，國民的環(huán)境保護意識逐步提高，為了我們生存環(huán)境，為了我們自己，為了我們的子孫后代，必須保護環(huán)境。對污染源、廢水、廢氣、廢渣、噪音粉塵煙等的具體防止和處理方法主要依據(jù)《環(huán)境保護法》及相應的可行性研究、環(huán)保報告和初審意見來確定。年產(chǎn) 10 萬噸硫酸工廠設計 73 工藝流程的選擇和簡介 硫酸生產(chǎn)的原料 生產(chǎn)硫酸的原料主要有硫磺、硫鐵礦、硫酸鹽及含硫工業(yè)廢物。 硫磺是理想原料(含硫 %)，原料純，流程簡單、投資少、成本低。世界上天然硫礦主要分布在美、日、意、墨西哥等國。石油化工的發(fā)展，可從石油、天然氣中回收硫。 硫鐵礦是世界上大多數(shù)國家生產(chǎn)硫酸的主要原料。分有普通硫鐵礦、浮選硫鐵礦和含煤硫鐵礦。普通硫鐵礦有金屬光澤，呈金黃色，又稱黃鐵礦，是硫化物中分布最普遍的礦物，含硫 25%52%，含鐵 35%44%。浮選硫鐵礦是浮選銅或鋅、錫的廢礦，又稱尾砂，其含硫量一般為 35%；煤硫鐵礦一般含硫 35％40%，含碳 10％20% 。 硫酸鹽有石膏(CaSO 4)芒硝(Na 2SO4)和明礬石[KA1 3(OH)6(SO4)2]等，這些原料生產(chǎn)硫酸，還可生產(chǎn)其它產(chǎn)品。如用石膏生產(chǎn)硫酸和水泥，芒硝生產(chǎn)硫酸、純堿,明礬石生產(chǎn)硫酸和鉀肥。 含硫廢物指冶金廠、石油煉制副產(chǎn)氣及低品位燃料燃燒廢氣中的 S02，煉焦的焦爐氣和合成氨廠半水煤氣中的 H2S，及金屬加工的酸洗液、煉廠的廢酸與廢渣。 采用哪種原料生產(chǎn)硫酸，取決于原料的來源和價格。我國 1997 年硫酸，以硫鐵礦制酸占 %，冶煉煙氣占 %，硫磺占 %，石膏占 %。 硫酸生產(chǎn)的方法硫酸的制造始于 10 世紀的阿拉伯煉金術(shù)者，方法是干餾綠礬(FeSO 47H2O)，得到的硫酸稱為礬油。15 世紀，用硫磺和硝石混合燃燒，借助氮氧化物的作用將二氧化硫氧化成酸(硝化法)出現(xiàn)。18 世紀，英國在玻璃容器中實現(xiàn)間歇批量生產(chǎn)；推出鉛室取代玻璃瓶的(鉛室法) 。20 世紀，瓷環(huán)填料塔的開發(fā)成功(塔式法)，使該法生產(chǎn)能力大大提高，成為硫酸生產(chǎn)的里程碑。 借助固體催化劑的表面活性將二氧化硫氧化生產(chǎn)硫酸的接觸法制硫酸的方法，于1831 年提出，在 20 世紀初，隨二氧化硫凈化工藝開發(fā)成功，形成了工業(yè)規(guī)模。20 世紀 40 年代，釩催化劑的出現(xiàn)，促進了接觸法的發(fā)展。接觸法產(chǎn)品質(zhì)量純，取代了硝化法?，F(xiàn)在世界上 98％以上的硫酸由該法生產(chǎn)。陜西科技大學畢業(yè)設計 8硫鐵礦 硫鐵礦的破碎與篩分硫鐵礦的焙燒二氧化硫爐氣的凈化二氧化硫的催化氧化三氧化硫的吸收尾氣制酸 工藝流程的選擇（1）原料：普通硫鐵礦，部分制氨工藝副產(chǎn)品（2）生產(chǎn)方法：采用接觸法，可制得任意濃度的硫酸，不同濃度的發(fā)煙酸。該法操作簡單、穩(wěn)定、熱能利用率高、生產(chǎn)的硫酸質(zhì)量純。（3）基本原理：在催化劑存在下，以空氣中的氧氣氧化二氧化硫，反應方程如下： 4FeS2+1O22FeO3+8S222+2S3SO3+H2 H2SO4 反應用 V2O5作催化劑 （4）生產(chǎn)流程： 工藝流程的簡介 硫鐵礦的預處理硫鐵礦主要成分 FeS2，還含有銅、鋅、鉛、砷、鎳、鉆、硒等的硫化物和氟、鈣、鎂的碳酸鹽和硫酸鹽及少量的銀、金等。硫鐵礦含硫量為 3050%，25％以下則為貧礦。含硫越高，焙燒時放出熱量越大。硫鐵礦的粒度影響焙燒反應速率和脫硫程度，還關(guān)系到焙燒的操作狀態(tài)。塊狀硫鐵礦和含煤硫鐵礦需破碎和篩分。大礦石破碎至 35—45mm 以下，再細碎，使碎粒小于 3—6mm，送入料倉或焙燒爐。 硫鐵礦的焙燒①焙燒原理 硫鐵礦在焙燒中發(fā)生化學反應,主要生成 爐氣,過程分為兩步：首先2SO分解 2FeS年產(chǎn) 10 萬噸硫酸工廠設計 922FeSQ????然后是分解物氧化 22O34e7e4S總的反應方程式： 2232FS1F81kJ???焙燒過程的副反應：部分 SO2 與爐渣(Fe 2O3)被氧化為 SO3；鈣、鎂的碳酸鹽分解為相應的氧化物，與 SO3 作用生成硫酸鹽；銅、鋅、硒、砷等的硫化物生成相應的氧化物，SeO 2)和 As2O3；氟則生成氟化物。焙燒時放出大量熱，除設備的熱損失，加熱爐氣和礦渣及蒸發(fā)礦石中的水消耗熱。②焙燒操作條件 a．溫度 提高溫度有利于增大 O2 通過氧化層的擴散速率，可加快 FeS 焙燒速率，提高 FeS2 分解速率。但溫度太高，使礦料熔融，引起爐內(nèi)結(jié)疤，破壞了爐內(nèi)正常操作。焙燒溫度控制在 850—950℃。 b．礦粒度 礦粒度決定氣固相接觸表面積和 O2 通過氧化鐵層的擴散阻力。礦粒度小，接觸面積越大，O 2 易擴散到礦粒內(nèi)部，提高焙燒反應速率。礦粒度小會導致爐氣含礦塵多，給凈化帶來困難。 c．氧濃度 O2 濃度增加，可加快 O2 通過礦粒表面氧化鐵層的擴散速度，提高硫鐵礦焙燒速率。氧濃度過高，生成的 SO2 在 Fe2O3 的催化作用下變?yōu)?SO3，生成的酸霧多，加重凈化負荷。 爐氣凈化凈化的目的和指標 硫鐵礦中 As、Se 、F 等元素在焙燒過程中以 As2O3 、 SeO2 、 HF 的形態(tài)存在。 As2O3 和 SeO2 使催化劑中毒而失活； HF 腐蝕設備襯里和瓷環(huán)，造成催化劑粉化。爐氣夾帶的細小礦塵會堵塞孔道，增大阻力，降低催化劑活性。高溫時以氣體的金屬氧化物存在的礦塵，在降溫后凝固于除塵器上形成結(jié)瘤，難清除。爐氣中的水蒸氣與 SO2 形成酸霧，腐蝕管道和設備，難吸收，產(chǎn)酸率下降，污染大氣。工藝流程不同，凈化指標有所差別，我國規(guī)定的標準(mgm 3)如下：水分＜100；塵＜2；砷＜5；氟＜10；酸霧：一級降霧＜35，二級電降霧＜5。 催化氧化SO主要在轉(zhuǎn)化器中，以 S101 為催化劑，將 轉(zhuǎn)化為 ，主要采用二轉(zhuǎn)二吸流程，2SO3爐氣經(jīng) 3 熱交換器預熱到 430℃左右，進入轉(zhuǎn)化器第 1 段催化劑層，轉(zhuǎn)化后氣體經(jīng) I 換熱器冷卻后進第 II 段轉(zhuǎn)化，依次類推。通過 Ill 段轉(zhuǎn)化后，轉(zhuǎn)化率達 95％，經(jīng) 3 換熱陜西科技大學畢業(yè)設計 10器冷卻后送去第一吸收塔吸收。吸收后的氣體經(jīng)除沫器，再送到 2 換熱器加熱后，到 420℃左右進入第 IV 段催化劑進行二次轉(zhuǎn)化。轉(zhuǎn)化后的氣體經(jīng) 4 換熱器冷卻后，送去第二吸收塔吸收。該流程的優(yōu)點是轉(zhuǎn)化率高 (達 99．5％)，減少了污染，缺點是兩次預熱爐氣，需傳熱面積大；不適于 SO2 濃度低的爐氣，因為轉(zhuǎn)化時放熱量太少，難于保持熱平衡。 的吸收3SO的吸收收成酸是用硫酸水溶液吸收 SO3。SO 3 溶解在溶液中，與所含的水化合生成硫酸： nSO3＋H 2O＝H 2SO4＋(nl)SO 3＋Q 當 n＞1 時，生成發(fā)煙硫酸；n —1 時，生成無水硫酸；n＜1 時生成含水硫酸。生產(chǎn)中用濃度為 ％的酸來吸收，效果最好，過低過高都會使操作惡化。 濃度低于 ％的硫酸，液面上水蒸氣分壓大。濃度越低，水蒸氣分壓越大。SO 3氣體和水蒸氣迅速結(jié)合成硫酸分子，生成的硫酸分子來不及溶解于水中，絕大部分隨不溶性氣體(占轉(zhuǎn)化氣約 90％)一起逸出。不能用水或稀硫酸來吸收。 濃度高于 ％的硫酸，SO 3 蒸氣壓較大。濃度越高， SO3 蒸氣壓越大，吸收推動力越小。吸收速率低。只有濃度為 ％的硫酸，在任何溫度下，總蒸氣壓最小，是理想的吸收劑。吸收 SO3 所用的硫酸，須嚴格控制濃度和溫度。溫度太高，硫酸中水分蒸發(fā)，與SO3 氣體形成酸霧，吸收率降低；溫度過低，粘度增大，降低傳質(zhì)系數(shù)和吸收速率，吸收酸溫以 40—50℃為宜。吸收塔用的是 ％的硫酸，吸收 SO3 后濃度越來越高。為了維持酸的濃度不變，向 93％的酸槽中添加 ％的硫酸；向 ％的酸槽中添加 93％的硫酸。 硫酸生產(chǎn)三廢治理、能量回收利用 三廢治理廢渣主要是硫鐵礦焙燒后的礦渣，含有氧化鐵和殘余