【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 加4%5%,且風(fēng)機(jī)需耐硫酸腐蝕,價(jià)格較高,其好處是干燥氣體經(jīng)風(fēng)機(jī)加壓升溫后,進(jìn)入焚硫爐回收了風(fēng)機(jī)壓縮氣體產(chǎn)生的熱量,多產(chǎn)中壓過(guò)熱蒸汽。兩種方式實(shí)際上都有采用。 傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)是將主鼓風(fēng)機(jī)設(shè)置在干燥塔之前，主要考慮到風(fēng)機(jī)處在無(wú)腐蝕性的場(chǎng)所。另外設(shè)在塔前，干燥塔是正壓操作，同樣的規(guī)模，氣量要比負(fù)壓操作時(shí)要小，能耗也低。空氣風(fēng)機(jī)置于干燥塔前，雖沒(méi)有充分利用氣體壓縮升溫的熱量，但完全避免了風(fēng)機(jī)的腐蝕。空氣鼓風(fēng)機(jī)用蒸汽透平驅(qū)動(dòng)，蒸汽透平裝置將蒸汽送入工廠的低壓蒸汽管網(wǎng)，提高能源的利用率。整個(gè)系統(tǒng)采用較高的壓降、氣速及二氧化硫濃度。但是在國(guó)外普遍將主鼓風(fēng)機(jī)設(shè)在干燥塔后，空氣通過(guò)空氣過(guò)濾器進(jìn)入干燥塔，濃硫酸吸收水分后，再送入主鼓風(fēng)機(jī)。干燥塔的顯熱由空氣帶出，經(jīng)主鼓風(fēng)機(jī)的壓縮，使空氣溫度由60℃升高到100℃以上，生產(chǎn)上充分利用這部分的熱量，將其送至焚硫爐以多產(chǎn)蒸汽，提高了熱能回收率。主鼓風(fēng)機(jī)設(shè)置在干燥塔后，空氣中所夾帶的酸霧可通過(guò)干燥塔塔頂?shù)某F器除去，足以保證一般的鋼制風(fēng)機(jī)不受腐蝕。為此，本設(shè)計(jì)中主鼓風(fēng)機(jī)設(shè)在干燥塔后。 采用液硫過(guò)濾器還是澄清槽的選擇論證若廠區(qū)地處內(nèi)陸，進(jìn)口硫磺經(jīng)多次轉(zhuǎn)運(yùn)和堆存，不可避免地混入灰塵等雜質(zhì)，加之生產(chǎn)過(guò)程中和游離酸形成的固形物，僅設(shè)置液硫沉降槽和氣體過(guò)濾器是不切合實(shí)際的，必需選擇合適的液硫過(guò)濾設(shè)備。加壓葉式液硫過(guò)濾機(jī)單臺(tái)過(guò)濾能力大，濾餅卸排容易，操作簡(jiǎn)單，應(yīng)推廣使用，替代液硫重力沉降槽。 傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)是采用澄清槽，澄清時(shí)間為72小時(shí)以上，為此澄清槽要占用交大的面積，使之沉下9099%的灰分。為了盡量減少液硫中的雜質(zhì)，國(guó)外采用的是液硫過(guò)濾器和助濾槽。%（%）。過(guò)濾前將一定量的助濾劑投入到助濾槽熔融液硫中，在攪拌器作用下使其和液硫均勻混合，經(jīng)助濾泵送至液硫過(guò)濾器。當(dāng)助濾槽的液硫變的澄清時(shí)，助濾作業(yè)完畢，切換為正常生產(chǎn)過(guò)濾液硫。采用液硫過(guò)濾器占地面積小，可利用空間，效率高，因此在本設(shè)計(jì)中選用液硫過(guò)濾器。 硫磺制酸的廢熱利用近幾年來(lái),由于國(guó)際市場(chǎng)硫磺價(jià)格下跌，國(guó)內(nèi)企業(yè)紛紛改建或新建硫磺制酸裝置。硫磺制酸裝置蘊(yùn)藏著大量的廢熱，如能加以回收利用,經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)可觀。在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的今天，廢熱利用將是提高硫酸產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的重要途徑。以下對(duì)硫磺制酸裝置所采用的兩種廢熱利用設(shè)備做一介紹：1．水管鍋爐　 優(yōu)點(diǎn)：高溫水管鍋爐檢修方便,使用壽命長(zhǎng)，運(yùn)行安全，如果發(fā)生缺水事故，先燒壞受熱面而不致產(chǎn)生嚴(yán)重后果，煙氣流速低，設(shè)備阻力小?！? 缺點(diǎn)：煙氣流速低，傳熱系數(shù)小，冷啟動(dòng)升溫慢。開(kāi)、停車時(shí)受熱面易附著冷凝酸，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難免存在氣體滯留區(qū)，導(dǎo)致受熱面酸冷凝腐蝕；爐墻密封性差，氣體易外泄；受熱面一旦泄漏，易造成鍋爐自身及后續(xù)設(shè)備的腐蝕；制造、安裝工作量大?！? 防護(hù)措施：高溫水管廢熱鍋爐的蒸汽設(shè)計(jì)壓力應(yīng)在2145 MPa 以上，開(kāi)車時(shí)應(yīng)采用串汽的方法將蒸汽壓力保持在2145～310 MPa 再接通爐氣，停車時(shí)應(yīng)將爐氣置換完畢再降低蒸汽壓力，這樣可有效地防止低溫腐蝕。2.　火管鍋爐　 優(yōu)點(diǎn)：⑴．管內(nèi)爐氣流速高達(dá)5070 m/ s且無(wú)滯流區(qū)，故傳熱系數(shù)高達(dá)7080 W/ (m2K) ，設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊。⑵. 開(kāi)車升溫、升壓快,縮短了低溫狀態(tài)下管束與冷凝酸接觸的時(shí)間；停車時(shí)管外汽—水混合物很快便將管內(nèi)壁烘干，有效防止了受熱面的低溫腐蝕。如果在開(kāi)、停車過(guò)程中再采取串汽、燃油置換等措施,效果將更佳。⑶. 密封性較好，非常適合硫磺制酸系統(tǒng)爐氣正壓操作的要求。具有較大的負(fù)荷適應(yīng)范圍。⑷. 制造、安裝工作量小，占地面積小?！? 缺點(diǎn)：高溫火管鍋爐前管板熱應(yīng)力較大，材料易疲勞產(chǎn)生裂紋。一旦發(fā)生缺水事故，后果相當(dāng)嚴(yán)重；爐氣阻力大；轉(zhuǎn)化工序火管鍋爐出口溫度只能降至220 ℃左右；一旦漏水會(huì)造成自身及后續(xù)設(shè)備腐蝕；檢修不方便。　 防護(hù)措施：⑴. 在高溫側(cè)管口插入一段150～180 mm長(zhǎng)的剛玉保護(hù)套管，在管板表面涂一層80100mm厚的鋯質(zhì)耐火隔熱層，可降低管口及管板處的溫度，達(dá)到熱防護(hù)的目的。⑵. 采用脹—焊并用工藝，防止管口松弛和焊口疲勞開(kāi)裂。⑶. 殼程通過(guò)上升管和下降管與上部大容積汽包連接形成自然循環(huán)回路，使受熱面任何時(shí)候都沉浸在水中；提高給水系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的可靠性，切實(shí)做好突然斷水和斷電的防護(hù)工作。 廢熱鍋爐的選擇【9】廢熱鍋爐有水管鍋爐和火管鍋爐兩種。20世紀(jì)90年代中期建成的中小型硫磺制酸裝置大多采用水管鍋爐。目前一些大型硫磺制酸裝置采用強(qiáng)制循環(huán)水管鍋爐，運(yùn)行情況較好?；鸸苠仩t具有煙氣密封性好、操作彈性大、檢修方便、設(shè)計(jì)制造容易等優(yōu)點(diǎn)。自20世紀(jì)八九十年代北京、上海等廠首批引進(jìn)火管鍋爐后，無(wú)錫某廠等硫酸企業(yè)相繼采用了國(guó)產(chǎn)火管鍋爐。有的廠家火管鍋爐出現(xiàn)了局部泄漏等情況，看來(lái)國(guó)產(chǎn)火管鍋爐制造廠家還需在提高質(zhì)量、杜絕泄漏上下功夫。水管、火管鍋爐各有千秋，大型硫磺制酸裝置多選擇臥式火管鍋爐,由鍋殼、氣泡、進(jìn)出口煙道和管系四部分組成。為避免高溫?zé)煹罋庵苯記_刷鍋殼的前管板,在前管板表面澆筑了耐高溫的耐火保護(hù)層,并在煙道氣管進(jìn)口處安裝了耐高溫保護(hù)套管,該保護(hù)套管材質(zhì)為剛玉。煙氣由煙道分流,縱向沖刷煙管,在出口煙道內(nèi)匯流引出。鍋爐全部重量由與下部爐體想界的兩個(gè)只座支撐于水泥墩上,其中的一個(gè)支座為活動(dòng)支座以滿足爐體膨脹量的要求。焚硫爐是硫磺制酸的關(guān)鍵設(shè)備，焚硫爐運(yùn)行時(shí)要保證液硫的霧化效果,即采用高質(zhì)量的液硫霧化裝置；同時(shí)也要保證空氣與霧化的硫磺充分混合,以使液硫在爐中充分燃燒。目前國(guó)內(nèi)焚硫爐主要有兩種形式:一是使用最多的圓桶型臥式焚硫爐,爐頭每只磺槍分別配有空氣旋硫裝置；二是一次擴(kuò)大型臥式焚硫爐,爐頭設(shè)有大蝸型旋硫裝置,旋硫裝置中間放置數(shù)根磺槍。大型焚硫爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容積強(qiáng)度大，國(guó)內(nèi)外大、小規(guī)模的裝置都采用臥式鋼制圓筒內(nèi)襯耐火磚和保溫磚結(jié)構(gòu)。液硫通過(guò)噴槍進(jìn)入爐內(nèi)，霧化的硫磺與進(jìn)爐空氣充分混合燃燒。為強(qiáng)化硫磺與空氣混合均勻，爐內(nèi)設(shè)置多道擋板，在頂部設(shè)置了兩個(gè)切向進(jìn)氣口，并在擋墻之間設(shè)置了二次進(jìn)風(fēng)，一是補(bǔ)充空氣，二是調(diào)節(jié)爐內(nèi)溫度，不至使硫升華。 熔硫槽的設(shè)計(jì) 在硫磺制酸過(guò)程中,固體硫磺需經(jīng)加熱熔化,變成液體后才能以霧化的方式與氧發(fā)生反應(yīng)。熔硫槽就是將固體硫磺熔化為液硫并對(duì)其進(jìn)行初步凈化的設(shè)備。固體硫磺進(jìn)入熔硫槽中,被蒸汽盤中的飽和蒸汽加熱而熔化,同時(shí)硫磺中混入的大多數(shù)雜質(zhì)也被分離出來(lái)。經(jīng)初步凈化的液體硫磺流向下一道工序,在澄清槽和精硫槽中進(jìn)一步處理,成為純凈的液硫。熔硫槽分帶攪拌器和不帶攪拌器兩種形式。不帶攪拌器的熔硫槽一般為池式,利用均布于槽內(nèi)的盤管加熱,固體硫磺靠自身重量沉入池中,受熱熔化。由于設(shè)備內(nèi)的液硫流動(dòng)滯緩,傳熱速度較慢,不帶攪拌器的熔硫槽一般僅適用于小型裝置、熔硫強(qiáng)度不高的情況。帶攪拌器的熔硫槽具有較強(qiáng)的湍流擴(kuò)散能力和對(duì)流循環(huán)作用,故而傳熱效果較好,所以又稱之為快速熔硫槽,多在大中型裝置中使用。 快速熔硫槽一般由槽體、加熱盤管組合攪拌裝置三部分組成。槽體有也有圓筒形。在槽頂蓋板中心設(shè)置攪拌器,通過(guò)攪拌漿的均勻旋轉(zhuǎn),使固體和液體充分混合,以加速傳熱過(guò)程,提高熔化速度。攪拌器由減速機(jī)直接驅(qū)動(dòng)。攪拌漿周圍安放多組蒸汽加熱盤管,以提供熔硫所需熱量,同時(shí)起導(dǎo)流筒和擋板的作用,以減少渦流,強(qiáng)化傳熱。在快速熔硫槽內(nèi),穩(wěn)定可靠的加熱系統(tǒng)和合適的攪拌器對(duì)硫磺的快速熔化起著非常重要的作用。 轉(zhuǎn)化器的選擇【10】目前我國(guó)設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)化器流速普遍較低,不能保證爐氣在催化劑層內(nèi)均勻分布,應(yīng)適當(dāng)提高轉(zhuǎn)化器內(nèi)爐氣的流速。但應(yīng)注意兩點(diǎn):一是流速增加后,催化劑層的加高,阻力也按比例增加。二是要有足夠的高度,如果采用大環(huán)狀釩催化劑時(shí),由于容積增加,也相當(dāng)于增加催化劑層的高度。 轉(zhuǎn)化器的內(nèi)部構(gòu)件有兩種:一種是以耐熱鑄鐵為主要材料的結(jié)構(gòu)；另一種是以普通鋼材和少量耐熱不銹鋼為主要材料的結(jié)構(gòu)。 以鋼材和少量耐熱不銹鋼材為主要材料的無(wú)立柱的結(jié)構(gòu),較適用于小型的轉(zhuǎn)化器。應(yīng)特別注意第一段催化劑層的篦子板,因其操作溫度達(dá)600℃,普通鋼材在高溫下的強(qiáng)度顯著減弱,使用一段時(shí)間后,會(huì)引起中部下陷,嚴(yán)重時(shí)將產(chǎn)生篦子板塌陷。故應(yīng)采用第一種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化器。 填料的選擇原則 硫酸工業(yè)用的填料,除了要考慮適用于在較高的溫度下具有耐腐蝕的性能外,還應(yīng)具備一般的填料如下的通性：1．通性大，壓降小，在一定的淋灑密度下，泛點(diǎn)氣速高。2．效率高，傳質(zhì)性能好，傳質(zhì)系數(shù)要大。3．操作彈性大，操作性能穩(wěn)定，能適應(yīng)操作條件的變化。4．抗污，抗堵的性能好。5．最低濕潤(rùn)率要小，且具有較大的比表面積和空隙率，并能有效地利用。6．強(qiáng)度大，破損小。7．價(jià)格低廉，來(lái)源容易。 填料的支撐形式 塔內(nèi)用于承重填料層的形式有條拱、球拱和橋拱等多種。塔的底部多數(shù)為平的，也有碟形的。三種支撐形式的開(kāi)孔率均能達(dá)到50%以上。當(dāng)采用球拱時(shí)，有兩個(gè)力作用于塔，一個(gè)是對(duì)塔壁的水平推力，一個(gè)是對(duì)塔底的垂直壓力。而塔體有瓷磚、石棉板、碳鋼板外殼組成，如果防腐蝕處理不好，會(huì)引起磚縫開(kāi)裂而滲酸，對(duì)于條梁支撐結(jié)構(gòu)，塔所承受的力只是對(duì)塔底的壓力，只要施工嚴(yán)格要求，塔底不會(huì)因受壓開(kāi)裂而滲酸。對(duì)于大型硫酸裝置選用球拱和條拱支撐都可以。 硫酸生產(chǎn)中的三廢治理1. 廢氣中有害物質(zhì)從吸收塔排出的尾氣中,仍還有少量的二氧化硫,%左右(體積分?jǐn)?shù)),尾氣中含有微量的三氧化硫和硫酸沫。尾氣中二氧化硫的含量與二氧化硫的轉(zhuǎn)化率直接有關(guān),但實(shí)際生產(chǎn)中,使總轉(zhuǎn)化率達(dá)到99%以上,尾氣中二氧化硫含量達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)是有一定困難的,一般對(duì)尾氣進(jìn)行回收,尾氣回收的方法目前主要是氨酸法和堿法。2. 廢水處理硫酸生產(chǎn)中排出大量污水和污酸,其量與爐氣凈化流程有關(guān),酸洗法流程排出含酸污水較少,而水洗法流程污水排放量則很大,每生產(chǎn)1t硫酸要排出1015t污水,污水中除含有硫酸外,還含有砷220mg/L,含氟10100mg/L,以及鐵,硒,礦塵等。目前,對(duì)于硫酸工業(yè)的污水處理,普遍采用電石渣中和法或石灰中和法。3. 廢渣處理硫磺含硫量為25%35%時(shí),，燒渣中含較少的鐵和一定數(shù)量的銅、鉛、鋅、鈷等有色金屬。廢渣在水泥生產(chǎn)中也可以作為鐵助溶劑、煉鐵原料和氯化劑(如CaCl2)進(jìn)行氯化熔燒處理回收澆渣中大部分有色金屬和貴金屬，回收后燒渣還可煉鐵；燒渣還可用于制造鐵紅，液體三氧化鐵，以及Fe(OH)3,作凈水劑等。生產(chǎn)能力: 200kt/a (98%H2SO4)年工作日: 324天 小時(shí)產(chǎn)量： 轉(zhuǎn)化率： x=x1+(1x1)x2其中：xx2—分別表示第一、第二轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)化率；x—總轉(zhuǎn)化率?？紤]“3+2”流程，%； 取X1=% ， X2=% ， 吸收率: %轉(zhuǎn)化進(jìn)口SO2濃度 % 轉(zhuǎn)化進(jìn)口SO3濃度 %產(chǎn)品酸濃度：% 硫酸 轉(zhuǎn)化進(jìn)口H20(g)含量 實(shí)際設(shè)計(jì)小時(shí)產(chǎn)量為: t/h硫磺質(zhì)量： 含 S 含 H20 %含 灰分 %氣象條件： 取七月份平均氣溫作為設(shè)計(jì)溫度:℃； 空氣平均相對(duì)濕度:%； 年平均大氣壓:。 系統(tǒng)物料衡算【11】1. 轉(zhuǎn)化進(jìn)口氣量的確定 小時(shí)產(chǎn)酸所需要SO3量: 第一次轉(zhuǎn)化吸收SO3的量：設(shè)轉(zhuǎn)化進(jìn)氣量為M tmol/h，則吸收的SO3的量為：同理，第二次轉(zhuǎn)化所吸收的SO3量： 解得: M==1000=60032Nm3/h 轉(zhuǎn)化進(jìn)口氣體組成： SO2 %SO3 %N2 x%O2 對(duì)O2作物料衡算： O2 N2 x%空氣中: 解得：X%=% O2=%轉(zhuǎn)化進(jìn)氣組成（干基）如下表所示: 組分SO2SO3O2N2合計(jì)量（%）100轉(zhuǎn)化氣體中含H2O(g)量：= Kg/h 2. 硫磺消耗量: