【文章內(nèi)容簡介】 臺 串聯(lián)，Ⅳ換為節(jié)省阻力和地方設(shè)在轉(zhuǎn)化器內(nèi)部。 每臺換熱器底部設(shè)計有滑動裝置，管道設(shè)計有足夠的消除應(yīng)力設(shè)置，支撐全用彈簧的支架等，消除轉(zhuǎn)化系統(tǒng)易漏氣的弊病。 SO2鼓風(fēng)機(jī)、爐前風(fēng)機(jī) 鼓風(fēng)機(jī)采用硫酸行業(yè)長期使用證明較好的、又較價廉的湖北鼓風(fēng)機(jī)廠和無錫鼓風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)的離心鼓風(fēng)機(jī)，轉(zhuǎn)化采用打 SO2氣的 Q=500m3/min， H=3500mmH2O 柱的鼓風(fēng)機(jī)，爐前打空氣用的采用 Q=400m3/min、 H=20xxminH2O的風(fēng)機(jī)。 濃酸冷卻器 設(shè)計采用優(yōu)于板式冷卻器、螺旋冷卻器、排管冷卻器的管殼式陽極保護(hù)冷卻器，耐用、價廉、效率高、阻力小、修理方便、環(huán)境好等。具體選用 YSH95Ⅱ型的陽極保護(hù)濃酸冷卻器，其特點(diǎn)如下： （ 1） 外殼設(shè)有膨脹陽，消除了殼與管群間的開裂漏酸因素； （ 2） 先貼脹后焊接，管板上的管子焊口不易發(fā)生泄漏現(xiàn)象； （ 3） 進(jìn)行熱處理，制造應(yīng)力消除得完全。是國內(nèi)制造質(zhì)量最好的。 材料：換熱管選用進(jìn)口的 316L 合金管、殼體選用 304 合金鋼。 生產(chǎn)工藝介紹 工業(yè)上生產(chǎn)硫酸的方法主要有接觸和硝化法（塔式法）兩種。接觸法制得的硫酸純度、濃度都較硝化法制得的硫酸為高。我國目前全部以接觸法生產(chǎn)，其工藝流程依所采用的原料種類而異。本項目所選用的生產(chǎn)方法為接觸法，生產(chǎn)原料為硫精砂。 硫鐵礦生產(chǎn)硫酸的反應(yīng)原理： 焙燒反應(yīng) 硫鐵礦的焙燒過程主要分為以下兩個步驟。 ①硫鐵礦受熱分解為一硫化亞鐵和硫蒸汽。其反應(yīng)為： 2FeS2 2FeS+S2Q 此反應(yīng)在 500℃時進(jìn)行，隨著溫度的升高反應(yīng)急劇加速。 ②硫蒸汽的燃燒和一硫化亞鐵的氧化反應(yīng) 硫鐵礦分解出來的硫蒸汽，瞬即燃燒成二氧化硫 S2+2O2 2SO2+Q 硫鐵礦分解出硫后，剩下的一硫化亞鐵成多孔性物質(zhì)，繼續(xù)焙燒，當(dāng)過剩空氣量較多時，最后生成 Fe2O3。燒渣呈紅棕色，其反應(yīng)為： 4FeS+7O2 4SO2+2Fe2O3+Q 綜合以上三個反應(yīng)，硫鐵礦焙燒的總反應(yīng)為： 4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2+Q 在硫鐵礦焙燒過程中，除上述反應(yīng)外，當(dāng)溫度較高和過?？諝饬枯^少時，有部分Fe3O4生成。燒渣呈棕黑色，其反應(yīng)為： 3FeS+5O2 Fe3O4+3SO2 綜合 FeS2分解反應(yīng)， S2的氧化反應(yīng)和上式 FeS 焙燒生成 Fe3O4的反應(yīng)，則得總反應(yīng)式為： 3FeS2+8O2 Fe3O4+6SO2 當(dāng)空氣不足時，不但 FeS 燃燒不完全，單質(zhì)硫也不能 全部燃燒，結(jié)果，到后面凈化設(shè)備中冷凝成固體，即產(chǎn)生通常所說的“升華硫”。 此外，二氧化硫在爐清（ Fe2O3）的接觸作用下，尚能生成少量的三氧化硫。硫鐵礦中鈣、鎂等的碳酸鹽，受熱分解產(chǎn)生二氧化碳和金屬氧化物，這些金屬氧化物與三氧化硫作用能生成相應(yīng)的硫酸鹽。 二氧化硫的催化氧化反應(yīng)： 2SO2+O2 2SO3＋ Q SO3+H2O H2SO4 生產(chǎn)工藝過程： 硫鐵礦接觸法生產(chǎn)硫酸，由于釩觸媒對爐氣成分及有害雜質(zhì)有嚴(yán)格的要求，所以因原料等因素的不同有 不同的生產(chǎn)工藝，其基本過程則可概述為以下六大工序： 銅尾砂 經(jīng) 涼曬 干燥處理 脫水 后 （原料 水份 ≤8 ％ ） ， 通過沸騰爐頂部的料倉給料機(jī)定量送 入 沸騰 爐 ，并將原料的 含硫 量控制在 30％ 左右（為使于控制反應(yīng)條件，對于原料中含硫量高于 30％的則摻入干燥的反應(yīng)爐渣） ，在 900℃ 溫度下，迅速反應(yīng)，生成 SO2氣體濃度為 ％， 沸騰焙燒爐產(chǎn)出的煙氣，經(jīng)余熱鍋爐回收余熱，降溫至 400℃ ，經(jīng)旋風(fēng)除塵和電除塵，使塵含量降至 ≤ ，本生產(chǎn)擬采用 水洗方法對爐氣進(jìn)行凈化處理，具體為流程為 “ 文、泡、 電 ” 的水洗工藝，除去爐氣中的有害物質(zhì)。自凈化工段來的爐氣補(bǔ)充適量空氣調(diào)節(jié) SO2 的濃度至 9％后進(jìn)入干燥塔，經(jīng)噴淋93%～ 94%的硫酸干燥使水份降至 ， 當(dāng) 干燥的 SO2氣體濃度在 ％ 時 進(jìn)入轉(zhuǎn)化工段 ，在催化劑存在的條件下 與空氣中的 O2反應(yīng)生成 SO3，再用 98％的硫酸吸收生成硫酸 。 本項目生產(chǎn)的詳細(xì)工藝流程見圖 3－ 3。 表 3— 7 生產(chǎn) 6 萬噸 100%H2SO4物料平衡表 輸 入 輸 出 項目 質(zhì)量 /kg 項 目 質(zhì)量 /kg 干礦粉 107 SO2 107 礦石含水 106 SO3 106 干空氣 108 O2 106 空氣含水 106 N2 108 H2O 106 燒 渣 107 損 失 106 總計 108 總 計 108 原料預(yù)處理 SO2爐氣制取 爐氣凈化 二氧化硫轉(zhuǎn)化 尾氣處理 硫精砂 ／ h 其中硫 t／ h 空氣 18016Nm3／ h 圖 3— 4 物 料 平 衡 焙 燒 爐氣 17835 Nm3／ h 礦渣 ／ h 其中硫 t／ h 余熱鍋爐 t／ h（汽） 225℃ 凈 化 稀 酸 % 100 t／ h t／ h(折 100%) 其中硫 t／ h 補(bǔ)充空氣 空氣 23099 Nm3／ h 轉(zhuǎn) 化 干嗓吸收 進(jìn) 一 吸 22267 Nm3／ h 出 一 吸 20604 Nm3／ h 進(jìn) 二 吸 20509 Nm3／ h 工藝水 t／ h 成品酸 (折 100%) t／ h 其中硫 t／ h 放空尾氣 20385m3／ h 其中硫 t／ h 建設(shè)項目擬采用的工程技術(shù)： 原料：銅尾砂入庫后 ,堆曬 ,達(dá)含水≤ 8%后 ,經(jīng)打砂機(jī)送入沸騰爐的料斗。 焙燒：采用溫度可調(diào)的氧化焙燒（德國最新技術(shù)），渣、塵采用重力沉降、離心分離等設(shè)備除下，采用機(jī)械運(yùn)輸 。 凈化：采用部分循環(huán)水洗凈化工藝，“文、泡、電”流程。配置為內(nèi)噴文氏管、氣液分離器、溢流泡沫塔、電除霧器、循環(huán)槽等。凈化工序排污水，流至全廠設(shè)置的污水場，經(jīng)處理合格后外排。 轉(zhuǎn)化：采用最新的“ 3+2”式兩次轉(zhuǎn)化工藝，換熱系統(tǒng)采用高效低阻力換熱器，換熱流程用適宜的ⅢⅠ－ⅤⅣⅡ式流程，全轉(zhuǎn)化系統(tǒng)采用應(yīng)力消除設(shè)計和裝配，轉(zhuǎn)化率≥%，尾氣中 SO2含量＜ 880mg/m3。 干吸：采用高效、低阻力大條拱、大長城矩鞍環(huán)填充塔，塔內(nèi)高新型管式分酸器和兩層合金絲網(wǎng)除沫器。酸循環(huán)流程采用：塔－槽－泵－器－塔；循環(huán)槽酸 泵采用高效耐用的 LSB 或 LRSP 型立式合金泵；冷卻器采用高效耐用的新型陽極保護(hù)濃酸（ 316L 合金）冷卻器。 工程污染源分析 廢氣 ①工藝廢氣： 接觸法生產(chǎn)硫酸的 生產(chǎn)廢氣主要為制酸尾氣，根據(jù)本項目的生產(chǎn)規(guī)模，制酸尾氣的煙氣排放量約為 20xx85m3/h，由于生產(chǎn)工藝過程中采用二轉(zhuǎn)二吸工藝流程，工藝過程對二氧化硫的轉(zhuǎn)化率高達(dá) ％以上，吸收率大于 %，其尾氣中的二氧化硫和酸霧較一轉(zhuǎn)一吸大為降低，一般尾氣中二氧化硫的濃度可控制在 880mg/m3以下，二氧化硫的排放速率為 。硫酸霧濃度小于 45 mg/m3，排放速率為 kg/h。排氣筒的高度擬定為 25 米 ,這一高度無法滿足 《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（ GB16297— 1996）中二級標(biāo)準(zhǔn) 高度要求，排氣筒高度應(yīng)改為 40m。 ②開爐煙氣： 硫酸生產(chǎn)在剛開爐時，由于其爐溫尚未達(dá)到所需溫度，沸騰爐內(nèi)所釋放出的煙氣無法制酸，這部分外排煙氣中的 SO2將會對大氣產(chǎn)生一定程度的污染，建設(shè) 單位擬采取用砂石和重油代替硫精礦沸騰燃燒，達(dá)到升爐溫的目的，同時排出的廢氣僅為燃燒的重油之煙氣，所含污染物量極少，且全年開爐時間僅為 3— 5 次，每次 的持續(xù)時間約 2 小時左右。當(dāng)爐溫達(dá)到要求時，再投入硫精礦進(jìn)入正常生產(chǎn)狀態(tài)。 表 3— 8 廢氣排放情況及其污染控制措施一覽表 排放量 項 目 吸收塔尾氣 排放量 Nm3/h 20385 Nm3/a 489240 污染物名稱 SO2 硫酸霧 排放量 kg/h t/a 污 染 控制措施 采用先進(jìn)可靠的（ 3＋ 2）五段二次轉(zhuǎn)化工藝技術(shù)，轉(zhuǎn)化率達(dá) ％以上，成品吸收率可達(dá) ％以上。 廢水 本工程廢水來源主要有 廠區(qū)生活污水和生產(chǎn)車間生產(chǎn)廢水。 生活污水： 工程建成后勞動定員 56 人，全廠在崗人員按 30 人 /日計，以人均生活污水排放量為 d 統(tǒng)計，則生活污水日均排放量 6 噸，廠區(qū)內(nèi)的生活污水經(jīng)專用處理裝置處理后排江。 生產(chǎn)廢水： 本工程生產(chǎn)廢水主要來自凈化工段、沖洗設(shè)備、地面水、定期排放等。沸騰爐出來的爐氣含有一定量的塵、重金屬等雜質(zhì)，它必須經(jīng)過凈化工序，將廢氣中的各種有害物質(zhì)加以除去，達(dá)到生產(chǎn)要求后方可進(jìn)入下一步制酸工序。通常對爐氣的凈化工序主要有干法和濕法之分，由于干法往往達(dá)不到凈化要求，故硫酸廠對爐氣的 凈化采用濕法較多，濕法又分酸洗和水洗，本項目的建設(shè)單位擬采用“文、泡、電”的水洗工藝流程，此水洗工藝方法一般每生產(chǎn)１噸硫酸，外排酸性水約 12 噸。按本項目的設(shè)計規(guī)模，每天硫酸生產(chǎn)量為 180 噸，故廢水的產(chǎn)生量為 2400t/d，廢水的水質(zhì)與原料成份有密切關(guān)系，根據(jù)本項目所選用的原料成分特點(diǎn)，廢水中的主要污染物應(yīng)為重金屬和酸， 渣帶走 180 t/d 13t/d 2613 t/d 其中有害物質(zhì)主要為酸度、銅、鉛及砷，這些有害物質(zhì)在廢水中的濃度隨著物料中各元素的含量變化而波動，表 3— 9 列出的是部分硫酸廠廢水水質(zhì)成分，本工程生產(chǎn)工藝水平衡見生產(chǎn)工藝用水平衡圖圖 3— 5。地面沖 洗廢水主要含酸，一般其酸的濃度為 0～％ H2SO4。 2400 t/d 20t/d 表 3— 9 部分硫酸廠廢水水質(zhì)表 廠 名 砷 mg/L 氟 mg/L 總酸度g/L 廠 名 砷 mg/L 氟 mg/L 總酸度 g/L 南化公司 3～ 18 15～ 78 3～ 8 蘇州硫酸廠 ～ 5 ～ ～ 10 上海硫酸廠 5～ 13 10～ 30 2～ 5 杭州硫酸廠 — 3～ 9 吳涇化工廠 ～ 5 60～ 75 2～ 3 四川化工廠 2～ 4 ～ 60 6～ 10 根據(jù)本項目的生產(chǎn)原料成分，該項目廢水的水質(zhì)成分見表 3— 10。 建設(shè)單位對此類酸性廢水?dāng)M采用石灰中和法加以處理，最后達(dá)標(biāo)排放，廢水處理裝置預(yù)計投資額為40 萬元。 表 3— 10 廢 水 排 放 情 況 硫酸（ %） As(mg/l) Cu(mg/l) Pb(mg/l) Zn(mg/l) % 15 5 5 5 焙燒工段 爐渣增濕 硫酸工段 爐氣凈化 沖洗地面 污水處理裝置 余熱鍋爐 蒸氣 圖 3— 5 工藝生產(chǎn)用水平衡圖 排放 廢渣 硫鐵礦渣產(chǎn)生于硫鐵礦生產(chǎn)硫酸時，在沸騰爐中高溫焙燒脫硫、氧化后的產(chǎn)物。脫硫后的礦渣，在沸騰爐底部排出的為粗渣。從余熱鍋爐及電除塵器排出的小于 3mm 的礦渣粒為細(xì)渣，粗細(xì)比為 7:3。用于磁選的硫酸廢渣的化學(xué) 組成如表 3— 11 所示。 表 3— 11 硫酸廢渣的化學(xué)組成 (%) 總 Fe S P SiO2 CaO MgO Al2O3 42～ 48 ～ 廢渣主要是沸騰焙燒產(chǎn)生的廢渣和旋風(fēng)除塵器除塵產(chǎn)生的礦塵，廢渣的組成與生產(chǎn)原料有很大關(guān)系。由于它的主要成分是 Fe2O3，所以通常經(jīng)過磁選后可以出售給鋼鐵廠或水泥廠作為生產(chǎn)原料。本項目沸騰焙燒渣和礦塵產(chǎn)生量約為 37400 噸，擬出售給其它 企業(yè)對其進(jìn)行磁選處理，鐵精礦賣給鋼鐵企業(yè)。 酸性廢水在采用中和法的廢 水處理工藝過程中會產(chǎn)生一定量的污泥，按本項目爐氣凈化水洗酸性廢水的產(chǎn)生量和污染物特性，如用石灰中和法處理此類生產(chǎn)廢水，污泥產(chǎn)生量約為 5500