【文章內(nèi)容簡介】 化焚硫焚硫爐是硫磺制酸的關(guān)鍵設備，本設計的焚硫爐設有兩個機械霧化噴嘴，焚硫爐為臥式結(jié)構(gòu)。為確保硫蒸汽和空氣在焚硫爐中充分混合、燃燒，在爐體內(nèi)設置多道折流擋墻。為避免因燃燒不完全而在爐氣中殘存硫蒸汽，在焚硫爐設置了二次空氣的進口。機械霧化噴嘴特點是霧化噴嘴中液硫壓力大，不易堵塞，不需探針裝置，較之低壓噴嘴采用空氣霧化的方法結(jié)構(gòu)簡單，加工制造容易，操作方便，且機械霧化不需霧化風機，節(jié)省了動力消耗，簡化了流程。3)充分利用液硫燃燒熱和轉(zhuǎn)化部分的反應熱在焚硫爐出口設置廢熱鍋爐，在轉(zhuǎn)化器第一段出口設置高溫過熱器，三段出口冷熱換熱器后（第一次吸收塔前）設一中溫省煤器，四段出口設低溫過熱器和高低溫省煤器，、450℃的中壓過熱蒸汽并用于發(fā)電。4)提高轉(zhuǎn)化率，消除尾氣污染本設計采用兩次轉(zhuǎn)化、兩次吸收工藝，“3＋1”四段轉(zhuǎn)化流程，%以上，使放空尾氣中SO2含量在300ppm以下，以降低對環(huán)境的污染。在催化劑選用上，國內(nèi)催化劑在活性、強度、起燃溫度和使用壽命上均較國外催化劑性能差，為保證總轉(zhuǎn)化率，減少對環(huán)境的污染，需引進催化劑。5)采用新型高效設備，節(jié)省投資（1）干燥塔、吸收塔采用碟形底，這樣可以取消常規(guī)的混凝土平臺，采用柱式支撐，大大節(jié)省了土建費用。（2）干吸塔的填料支撐采用球拱，其平均開孔率大于50％，填料采用具有較大比表面積和空隙率的瓷質(zhì)耐酸3″階梯環(huán)，以提高吸收效率和操作彈性。干燥塔頂部裝設抽屜式絲網(wǎng)除霧器，吸收塔頂部裝設孟山都高效ES型和CSⅡ型除霧器以除去酸霧，減少酸霧的排放量，保護環(huán)境。（3）采用結(jié)構(gòu)先進、氣體分布均勻的轉(zhuǎn)化器，%以上提供了可靠的條件。（4）熱熱交換器和冷熱交換器，采用結(jié)構(gòu)先進的高效管殼式換熱器，特點是低壓降、高傳熱系數(shù)。（5）酸冷卻器采用技術(shù)先進可靠的帶陽極保護管殼式換熱器，該設備傳熱效率高，使用壽命長，檢修方便，占地面積小。(6） 工藝過程控制自動化程度高本裝置采用先進的PLC集散控制系統(tǒng)。對整個流程的工藝參數(shù)進行監(jiān)控，設有流程圖動態(tài)畫面顯示、參數(shù)顯示畫面、調(diào)節(jié)顯示畫面、報警畫面、趨勢記錄顯示、自動打印報表等功能，整個生產(chǎn)過程監(jiān)控基本可以在主控室內(nèi)完成 磷酸工段工藝技術(shù)方案 原料生產(chǎn)中磨礦工藝的確定磷酸生產(chǎn)中磨礦工藝通常有干磨與濕磨兩種工藝，開路和閉路二種流程。干磨工藝是將磷礦在風掃磨內(nèi)磨成90%通過100目的礦粉，水分含量在1%以下，進磨機的磷礦塊度控制在25mm以下，水分控制在8%以下。磨機尾氣處理采用干法除塵。濕磨工藝是將磷礦與水一起研磨成含水約30～38%的礦漿，一般采用球磨或棒磨。原料磨礦工藝選擇濕磨，與干法相比，它具有流程簡單，設備少，廠房體量小，占地少，投資低；濕磨的功率消耗比干磨低，且原料不需干燥，節(jié)省了燃料，從而降低生產(chǎn)成本；操作環(huán)境好，噪聲低，并消除了粉塵污染；簡化礦粉加料系統(tǒng)，工人勞動強度低等優(yōu)點。濕磨工藝的缺點：礦漿的含水帶入反應系統(tǒng)，與干磨流程相比，石膏過濾時，洗滌水量需相應減少。表41磷礦組成一覽表成份P2O5CaOSiO2Al2O3Fe2O3MgOF組成%開路與閉路工藝流程優(yōu)缺點比較如下表42表42 開路與閉路工藝比較比較指標流 程閉路流程開路流程流程流程長、復雜流程短、簡單對礦的適應性對原料礦一致性要求較高，并且要求原礦的含泥量低，一般要求采用擦洗精礦對各種礦均能適應可靠性對分級和濃縮設備的可靠性要求高可靠性好裝機容量稍低于開路稍高于閉路每噸礦的耗電量稍低于開路稍高于閉路占地面積大，一般為開路流程二倍以上小產(chǎn)品粒度易于控制、粒度均勻性較好粒度均勻性一般可以看出，閉路工藝流程是通過粒度分級設備，對磨過的礦漿進行分級，主要分級方法有：使用螺旋分級機分級、水力旋流器分級以及重力沉降等。閉路流程的優(yōu)點是顯而易見的，通過分級，礦漿的粒度分布比較均勻，并且成品粒度容易保證。但是，他的缺點也比較多，如生產(chǎn)工藝流程長、占地面積大，設備多、水耗大、需要有濃縮過程等。濃縮過程對磷礦本身的質(zhì)量比較挑剔，對物料的一致性要求很高。當物料的性質(zhì)有所變化時，能直接影響到設備的效率和能力，而往往磷礦來時為統(tǒng)礦，不易控制物性。因此該種流程的運用中受到一定的限制。就開路工藝流程而言，優(yōu)點是流程簡單、占地少，設備少和水耗少、原料的適應能力強、運行可靠。其缺點是粒度分布較難控制。為了解決上述問題，針對各種不同礦種的物理特性，設計了各種新規(guī)格磨機，加長了長徑比，以滿足工藝生產(chǎn)對粒度的要求，如φ32008000、φ32007000、φ27006000、φ27009000等。φ32007000已用于云南磷肥工業(yè)有限公司8萬噸/年磷酸裝置、昆陽磷肥廠8萬噸/年磷酸裝置。而φ27006000則用于云南紅磷公司以及洋豐集團6萬噸/年磷酸裝置。洋豐集團已生產(chǎn)數(shù)年，運行情況良好。另外在新的磨機中，使用雙倉溢流型球磨機，一個倉為棒磨，另一個倉為球磨，以保證粒度均勻，并能提高產(chǎn)量。磷礦采用兩級破碎磷礦，第二級破碎采用反擊式破碎機，保證磷礦進球蘑機時粒度大大小于以往要求25mm。從而大幅度提高球磨機產(chǎn)量。通過以上比較，很清楚的反映出開路與閉路的各有優(yōu)缺點，對具體項目的工藝流程選擇有決定作用。結(jié)合東圣磷復肥有限公司的實際情況和要求，決定該項目采用礦漿制備工藝流程為濕法球磨的開路流程。 磷酸工藝技術(shù)的比較及選擇（1）濕法磷酸工藝技術(shù)發(fā)展特點① 裝置大型化隨著市場對濕法磷酸需求量的增加，為增加產(chǎn)量，提高勞動生產(chǎn)率，降低單位產(chǎn)品投資成本和日常的維修管理費用，從七十年代末，世界磷酸裝置的單系列生產(chǎn)能力（指反應槽）不斷增加，到目前為止，日產(chǎn)1000噸P2O5以上的裝置有數(shù)十套，最大單系列能力已達到1800噸P2O5/天，而更大的2650噸P2O5/天裝置正在建設之中。②二水法流程仍占主導地位，同時積極發(fā)展半水法和再結(jié)晶工藝，使裝置更加節(jié)能。目前世界上共有濕法磷酸生產(chǎn)裝置350套左右，其中80%以上用二水法生產(chǎn),二水法生產(chǎn)的磷酸約占世界濕法磷酸生產(chǎn)總量的85%。為進一步節(jié)約能耗，降低磷礦和硫酸消耗，世界各國競相研究開發(fā)半水法(HH)和再結(jié)晶法(HDH或DHH)工藝。目前半水法最大能力已達1500t/d P2O5，半水——二水法的單系列最大能力為1100噸P2O5/天。但隨著世界磷礦品位的降低和雜質(zhì)含量的增加，二水法流程因其對磷礦的適應性和工藝的可靠性，穩(wěn)定性較強，在大型磷酸裝置工藝中仍占主導地位，正在建設的2650噸P2O5/天裝置即采用二水法JACOBS工藝。下表43列出了世界上濕法磷酸工藝情況：表43 濕法工藝概況工藝路線工藝專利及其擁有者建廠數(shù)備注二水法工藝普萊昂Prayon140吉科布斯道爾科JacobsDorr 29羅納普朗克RhonePoulenc70現(xiàn)為KrebsSpeichimSIAPE11費森斯() Fisons8辛馬斯特布雷耶7斯溫森 Swenson8凱洛格洛普克KelloyLupka 1半水法工藝費森斯() 7西方石油公司OXY5前蘇聯(lián)半水法流程許多未出口多木Tomo1建在本公司TVA泡沫法僅作試驗室試驗日本鋼管公司(NKK)和魯姆斯流程Lumas僅作工業(yè)試驗半水二水再結(jié)晶工藝日本日產(chǎn)H法 Nissan H 26日本鋼管公司(NKK)11日本三菱7厄爾泰流程二水半水再結(jié)晶工藝辛特雷爾—普萊昂 11費雷格特(DDR)流程半水二水再結(jié)晶濃酸流程費森斯 3日產(chǎn)C法2另一個在建吉科布斯—道爾科HYS1后改為二水法西方石油公司OXY 僅作中試鋼管公司(NKK)和魯姆斯流程僅作試驗室試驗阿爾巴特羅流程1后停產(chǎn) 辛馬斯特—布雷耶和厄爾泰流程僅有專利由上表可以看出，由比利時普萊昂(Prayon)公司的二水物工藝，在世界各地的二水法流程中被采用的數(shù)目最多，其產(chǎn)量約占磷酸總產(chǎn)量的一半。其次是法國的羅納普朗克(RhonePoulenc)流程、吉科布斯—道爾科(JacobsDorr)等。國內(nèi)近幾年陸續(xù)建成的十幾套大型磷酸裝置以及六七十年代建成的中小型磷酸裝置幾乎全部采用的是二水法工藝。（2）磷酸工藝技術(shù)方案的比較與選擇 二水法工藝技術(shù)成熟，操作穩(wěn)定可靠，單系列規(guī)模大，對磷礦的適用性強，操作靈活，作業(yè)率高，維修工作量小。磷礦可采用濕磨，礦漿加料，能耗低，投資省，環(huán)境好，計量容易，國內(nèi)通過引進技術(shù)已建成了幾個規(guī)模較大的工廠，在設計、設備制造、生產(chǎn)操作等多方面積累了豐富的經(jīng)驗，對于中小型規(guī)模的磷酸裝置，所有設備均可以國產(chǎn)化，從而降低總投資。因此，本工程選用二水法磷酸工藝。（3）二水法工藝技術(shù)的比較和選擇二水法工藝技術(shù)有多種，在國內(nèi)大型裝置中已有Prayon工藝、RP工藝和JacobsDorr工藝，這幾種工藝過濾部分的機型有帶式過濾機、翻盤式過濾機和轉(zhuǎn)臺式過濾機，反應部分各有特點：Prayon工藝采用多格槽反應器，每格中安裝一臺軸流式透平槳，通過建立硫酸濃度梯度來保持未反應和共晶的P2O5損失最低，提高了P2O5回收率，降低了動力消耗。采用低位閃蒸冷卻技術(shù)，利用大流量軸流泵把循環(huán)料漿通過真空冷卻器蒸發(fā)水來冷卻，料漿進出溫度差約2℃，大大降低了系統(tǒng)結(jié)垢。反應槽的溫度可以通過調(diào)節(jié)閃蒸冷卻器內(nèi)的真空度來控制，操作簡便可靠。JacobsDorr工藝采用環(huán)形單槽反應器，單槽中每區(qū)安裝一個45176。折葉透平槳。也采用低位閃蒸冷卻技術(shù)，除大流量的冷卻料漿循環(huán)外，還專門安裝了一臺熱料漿循環(huán)泵，大大增加了了整個反應系統(tǒng)的循環(huán)比，改善了石膏的結(jié)晶，并具有高的過濾強度。RP工藝采用無分室?guī)е行臄嚢杵鞯膯尾鄯磻?，為增加空氣流與料漿的高效傳熱，安裝了多臺表面冷卻器和硫酸加料分布器。料漿過濾采用UCEGO轉(zhuǎn)臺過濾機。Prayon工藝和Jacobs工藝均配有熟化槽，RP工藝也由單槽發(fā)展為雙槽，其設計對礦種變化具化較強的適用性，可根據(jù)礦種變化，改變硫酸加料點，控制反應料漿的硫酸濃度梯度，優(yōu)化反應操作條件，以獲得最高的P2O5回收率。現(xiàn)以國內(nèi)引進磷酸裝置為例，對幾種萃取槽技術(shù)比較如下表44：表44 萃取槽技術(shù)比較序號比較內(nèi)容多格方槽單槳單槽同心圓槽1磷酸能力275t/d P2O5400 t/d P2O5670 t/d P2O52操作容積494m3780m31563m33攪拌槳功率KW1852808634料漿冷卻低位閃蒸冷卻拋灑冷卻低位閃蒸冷卻5單位體積功率 KW/m36每天每噸P2O5需要容積m3/(d tP2O5) 以上三種磷酸反應工藝技術(shù)在世界上都有相當數(shù)量的建廠實例，技術(shù)成熟可靠，在國內(nèi)這三種技術(shù)都已引進。經(jīng)比較看出，采用RP雙槽能耗低，流程簡單，投資低，設備臺數(shù)少等優(yōu)點，結(jié)合工程特點及業(yè)主要求，本可研報告采用二水物工藝，磷酸反應槽采用雙槽單槳，攪拌器選用可調(diào)角度，變截面，節(jié)能型攪拌器，盤式過濾機過濾。該流程在國內(nèi)已有成功的實踐經(jīng)驗，可節(jié)省投資，靈活操作，設備全部國產(chǎn)化。（4）尾氣洗滌國外目前使用最多的是噴淋錯流填料床尾氣洗滌系統(tǒng)，其最大的優(yōu)點是氣體呈水平運動，而液體呈垂直運動，液氣比較高，填料可充分沖洗；可采用逐段降低洗滌液濃度的方法將各洗滌段串聯(lián)，以達到很高的洗滌效率。國內(nèi)引進的磷酸裝置中多采用這種洗滌器。國內(nèi)自行設計的尾氣洗滌器多采用文丘里洗滌器。其特點是結(jié)構(gòu)簡單，投資少，易操作。因此，尾氣洗滌系統(tǒng)擬選用文丘里洗滌器，同時為彌補單級吸收效率低的缺點，擬在文丘里之后加一個旋風噴淋洗滌塔或填料塔。（5）過濾 過濾機的選擇過濾機是磷酸與石膏分離的關(guān)鍵設備。磷酸裝置的過濾機常用的有三種：盤式過濾機、帶式過濾機、轉(zhuǎn)臺式(UCEGO)過濾機。大型UCEGO過濾機國內(nèi)已能制造，帶式過濾機在國內(nèi)磷酸工廠中雖已應用，但大型的機器仍需依賴進口，一臺80m2的帶式過濾機價格高達70萬美元，槽型橡膠帶及濾布使用壽命短，國產(chǎn)化也有困難，均需進口，使工廠的操作費用增加。傾覆盤式過濾機性能穩(wěn)定、可靠，容易控制，使用壽命長，國內(nèi)已有多年制造和使用經(jīng)驗?？偯娣e為120m2的過濾機已在運行中。而轉(zhuǎn)臺式過濾機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，占地面積省，維修工作量少，本可研選用轉(zhuǎn)臺過濾機。 對5萬噸/年磷酸裝置的規(guī)模，按過濾強度4t/dm2計算，需要的有效過濾面積為 。國內(nèi)已有成熟的中、小型轉(zhuǎn)臺式過濾機的制造經(jīng)驗。因此，在考慮一定的富裕量后，擬選用1臺總過濾面積55m2的國產(chǎn)過濾機。其規(guī)格為：總過濾面積：55m2有效過濾面積：42 m2功率：11kW 磷銨工藝技術(shù)的選擇和比較 磷酸濃度的確定磷銨生產(chǎn)常用氣氨與磷酸中和，因磷酸濃度的不同，粉狀磷銨的生產(chǎn)方法又分為兩大類，一類是將萃取磷酸濃縮到48%左右，與氣氨加壓中和，利用氨與磷酸的反應熱在噴粉塔內(nèi)自熱干燥，這類方法稱為“濃酸法”；另一類是將萃取磷酸直接與氣氨中和，通過料漿濃縮蒸發(fā)部分水分后，再進入噴霧塔與熱空氣進行脫水干燥，得到粉狀磷銨，此類方法稱為“稀酸法“。與“濃酸法”相比，“稀酸法”對磷礦要求較低，生產(chǎn)過程對設備的耐腐蝕要求也較低，且操作更為方便，由于采用熱空氣干燥，%以下，有效地防止了粉狀磷銨因堆放而導致的結(jié)塊。從工程投資上分析，磷酸濃縮裝置的投資比料漿濃縮較高，雖然采用“稀酸法”在噴霧干燥裝置上的投資比“濃酸法”高，但從整個工程上進行投資比較，采用“稀酸法”的投資仍比“濃酸法”略低。從能耗上進行