【文章內(nèi)容簡介】 及地下管道較多，在下沉性二級以上大孔性黃土上不宜建廠。 （ 14）地址情況要好，地耐力一般要求在 147kPa 以上。 （ 15）在具有喀斯特地貌的地區(qū)，土崩地段和地下有淤泥或流沙處不宜建廠，已采沙坑上面不宜建廠。 （ 16）有用礦藏的上部不宜建廠。 所選廠址位置的優(yōu)勢 福泉市位于貴州省中部，黔南布依族苗族自治州北部，介于東經(jīng)107176。14′24″107176。45′35″和北緯 26176。 32′28″ 27176。02′23″之間。東臨凱里市和黃平縣，南與麻江縣接壤，西界貴定，龍里，開陽三縣。北和甕安縣相連。南北最長 千米，東西最寬 千米?？偯娣e 平方千米。 馬場坪鎮(zhèn)是福泉市的一個重要工業(yè)基地，面積 130 平方公里。交通非常便利， 西離貴陽 120km，南至都勻 45km，湘黔鐵路、貴新高等級公路穿過該鎮(zhèn)并且 馬場 坪火車站準備擴建為二級火車站，湘黔、黔桂、馬遵公路穿過該鎮(zhèn)，是貴州南下北上、東進西出重要的交通樞紐和物資集散地；礦產(chǎn)資源豐富，現(xiàn)已探明具有開采價值的礦產(chǎn)多達 20 余種。主要包括磷礦、重晶石、鐵、硅石、煤等；全國最大的磷化工業(yè)基地 —— 甕福集團座落于該鎮(zhèn)。當前，以磷化工為龍頭，煤炭、冶金、建材等多行業(yè)體系已經(jīng)形成，工業(yè)化水平較高。 福泉市境內(nèi)地勢西部和北部較高，東部次之，中部和南部較低，最高海拔 米，最低海拔 614 米，平均海拔 1020 米。地貌類型以山地為主，丘陵次之，壩地較少。土壤類型以石灰土最多，黃壤 次之，水稻土和紫色土較少。在氣候分布區(qū)上，屬亞熱帶季風氣候華中濕潤區(qū)，熱量豐富，雨量充沛，無霜期長，年均溫度 14攝氏度，年積溫4574～ 5609 攝氏度，無霜期 245～ 278 天。年均降水量 1033～ 1220 毫米。 貴州大學本科畢業(yè)論文（設計） 第 10頁 綜合上述，依據(jù)以上建廠的選擇要求，本設計擬建廠址位于貴州省福泉市馬場坪鎮(zhèn)，馬場坪位于福泉南部，貴新高等級公路、株六復線鐵路、湘貴鐵路交匯于此，所以交通十分便利，有利于原料及產(chǎn)品的輸送，而且靠近劍江，水資源豐富，從而保障了充足的水源供應。附近有甕福磷礦等大型國有化工企業(yè)，這樣不僅有利于利用其生 產(chǎn)的設備和公用工程，而且它們還是最重要的硫酸用戶之一。再者硫酸是一種腐蝕性液體，不能像普通固體化學產(chǎn)品那樣可以多儲存，需隨產(chǎn)隨銷。硫酸的運輸費用較高，這就決定硫酸廠址不能離消費中心太遠。最后，硫酸廠不宜建在人口稠密和對環(huán)境保護要求較高的地區(qū)并且廠址位于山地和丘陵區(qū)，不占農(nóng)田，符合國家土地政策。 所以廠址決定選擇在貴州省福泉市南部的馬場坪，馬場坪地理位置如下圖所示： 圖 福泉市地理位置圖 硫酸生產(chǎn)路線的選擇和論證 硫酸工業(yè)的原料及生產(chǎn)工藝 硫酸生產(chǎn)原料有硫鐵礦、硫磺 、冶煉煙氣、磷石膏、石膏、硫化氫、含硫廢液等。硫鐵礦是我國主要的硫資源，所以長期以來我國硫酸生產(chǎn)基本上都是以硫鐵礦為主要原 貴州大學本科畢業(yè)論文（設計） 第 11 頁 料。遺憾的是硫鐵礦不是硫酸生產(chǎn)的最理想原料，它具有生產(chǎn)工藝復雜、管理要求高、操作環(huán)境差以及要處理大量的固體和液體等缺陷。近年來，隨著大量硫磺的進口及有色冶煉行業(yè)的迅速發(fā)展，使得我國硫酸生產(chǎn)的原料結構得到不斷的優(yōu)化和調(diào)整 —— 硫鐵礦制酸份額逐年下降，硫磺制酸產(chǎn)量迅速增加，冶煉煙氣制酸產(chǎn)量穩(wěn)定增長，形成了以硫磺、硫鐵礦、冶煉煙氣制酸三分天下的原料格局。 根據(jù)使用催化劑的不同，硫酸的工業(yè) 制法可分為接觸法和硝化法。 硝化法（包括鉛室法和塔式法）是借助于氮的 氧化物 使二氧化硫氧化制成硫酸。其中鉛室法 在 1746年 開始采用，反應是在氣相中進行的。由于這個方法所需設備龐大，用鉛很多，檢修麻煩，腐蝕設備，反應緩慢，成品且為 稀硫酸 ，所以，這個方法后來逐漸地被淘汰。 在鉛室法的基礎上發(fā)展起來的塔式法，開始于本世紀初期 。 1907年在 奧地利 建成了世界上第一個塔式法制硫酸的工廠，其制造過程同樣是使氮的氧化物起氧的傳遞作用，從而氧化二氧化硫，再用水吸收三氧化硫而制成硫酸，不同的是該過程在 液相中進行，生產(chǎn)成本及產(chǎn)品質(zhì)量都大大優(yōu)于鉛室法。塔式法制出的硫酸濃度可 達 76％ 左右，目前，我國仍有少數(shù)工廠用塔式法生產(chǎn)硫酸。 接觸法是目前廣泛采用的方法，它創(chuàng)始 于 1831年，在本世紀初才廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)。到 20年代后，由于釩觸媒的制造技術和催化效能不斷提高，已逐步取代價格昂貴和易中毒的鉑觸媒。 目前， 世界上 絕大 多數(shù)的硫酸廠都 采用接觸法生產(chǎn) ，因為該法可以生產(chǎn)濃度為 98%以上的硫酸。 接觸法中二氧化硫在固體觸媒 （五氧化二釩） 表面跟氧反應，結合成三氧化硫，然后用 ％的硫酸吸收為成品酸。這種方法優(yōu)于塔式法的是成品酸濃度高，質(zhì)量純（不含氮化物） 。以下是采用不同原料為基礎進行接觸法生產(chǎn)硫酸： （ 1）硫鐵礦制酸 硫鐵礦按其來源不同分為普通硫鐵礦、浮選硫鐵礦和尾砂、含煤硫鐵礦三種。沸騰焙燒爐所用的硫鐵礦指標為： S20%。As%。C1%。Pb%。F%。H2O8%[7]。 硫鐵礦制酸 的生產(chǎn)工藝過程包括以下六個工段：原料預處理、焙燒、凈化、 干吸、轉(zhuǎn)化、成品。分述如下： 在倉庫貯存的硫 鐵 礦，由裝載機送入加料斗，經(jīng)圓盤給料機、膠帶輸送機送入籠式破碎機，將成球的尾沙打散，再由膠帶輸送機送入振動篩篩分，篩上粗顆粒礦經(jīng)膠帶輸 貴州大學本科畢業(yè)論文（設計） 第 12頁 送機返回倉庫，篩下粒度合格的成品礦 由給料系統(tǒng)送至沸騰焙燒爐，在焙燒爐內(nèi)，硫鐵礦中的二硫化鐵與空氣中的氧反應，生成 SO2 爐氣，除含 SO2 外，爐氣中還含有大量SO Fe3O Fe2O氮化物，空氣則由焙燒風機送入焙燒爐內(nèi)。焙燒工段產(chǎn)生的 900℃高溫爐氣先經(jīng)過廢熱鍋爐回收 熱量將爐氣溫度降至 350℃，同時爐氣中的部分礦塵沉降。，回收的熱量經(jīng)汽包由循環(huán)泵送回焙燒爐和熱電廠循環(huán)使用。從廢熱鍋爐出來的爐氣經(jīng)電除塵器除去爐氣中的微粒和液滴，再送去洗滌塔（濕法凈化），爐氣從塔底進入，與從塔頂噴淋下來的稀硫酸（ 18%20%酸）逆流接觸，洗去爐氣中的礦塵和有害雜質(zhì)，并降低爐氣溫度至 65℃，酸洗塔為空塔。爐氣再經(jīng)冷卻塔冷卻至 40℃，送去電除霧器（一、二級）除去酸霧。 經(jīng)洗滌降溫和除霧后的爐氣，雖然已除去砷、硒、氟和酸霧，卻被水蒸氣所飽和。這些水蒸氣如果進入二氧化硫轉(zhuǎn)化器，會與三氧化硫 再次形成酸霧，且會造成對五氧化二釩催化劑的破壞。因此爐氣在進入轉(zhuǎn)化工序前必須進行嚴格的干燥，使爐氣中水蒸氣含量＜ (爐氣 )。 干燥塔采用 53℃、 98%的濃硫酸自塔頂噴淋下來，與從塔底進來的爐氣逆流接觸。其干燥原理是由于濃硫酸具有強烈的吸水性，且在同一溫度下，硫酸的濃度越高，其液面上水蒸氣的平衡分壓越小。當爐氣中的水蒸氣分壓大于硫酸液面上的水蒸氣分壓時，爐氣即被干燥。但是由于硫酸濃度超過 %時，硫酸液面上有三氧化硫存在，可與爐氣中的水蒸氣生成酸霧，故硫酸濃度不得超過 %。 干燥過后的爐氣由二氧化硫主風機送去換熱器簡介換熱是爐氣升溫至 430℃左右，再送去轉(zhuǎn)化器一、二段，在五氧化二釩的催化下轉(zhuǎn)化成 SO3。該反應為放熱反應，故從轉(zhuǎn)化器一、二段出來的氣體溫度過高，需換熱降溫，并進行第一次吸收，吸收介質(zhì)為濃硫酸，為放熱反應。由于從一吸塔出來的氣體除含有 SO酸霧及惰性氣體外，還含有大量 SO2,故需要將其換熱升溫后送去轉(zhuǎn)化器三、四段，使 SO2 轉(zhuǎn)化為 SO3，最終轉(zhuǎn)化率可達 %。轉(zhuǎn)化氣經(jīng)換熱降溫后進行二次吸收，吸收液送往成品酸塔，濃度為 98%，再去硫酸儲罐。吸收尾氣去煙囪直接排放。 （ 2）硫磺制酸 在所有的硫酸工藝中，除了以硫磺為原料不需要凈化爐氣外，以硫鐵礦與有色金屬冶煉煙氣為原料時均需要將爐氣凈化。所以與上述硫鐵礦制酸相比，硫磺制酸具有流程簡單，生產(chǎn)過程無廢渣、污水排出等優(yōu)勢，故對建廠地區(qū)適應性廣。 貴州大學本科畢業(yè)論文（設計） 第 13頁 原料硫磺在熔硫系統(tǒng)中，經(jīng) 、 150℃ 160℃的低壓蒸汽熔融后，送去液硫儲罐，再經(jīng)液硫地下槽由液硫泵送去焚硫爐。在焚硫爐內(nèi)，硫與由風機送入的干燥空氣接觸，與空氣中的氧反應生成 SO SO3。爐氣經(jīng)廢熱鍋爐回收廢熱并降溫后直接送去轉(zhuǎn)化器的一、二、三段轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化器各段均設有冷 /熱換熱器，從轉(zhuǎn)化器三段才來的氣體，經(jīng)過一個冷換熱器冷卻后再經(jīng)省煤器回收低溫余熱（以加熱脫鹽水）后，送去一吸塔進行吸收，吸收原理同硫鐵礦制酸吸收原理。從一吸塔出來的氣體中含有大量未完全轉(zhuǎn)化的 SO2 及 SO3,經(jīng)換熱升溫后送去轉(zhuǎn)化器四段再次轉(zhuǎn)化。轉(zhuǎn)化氣經(jīng)低溫過熱器冷卻后在經(jīng)過省煤器Ⅱ并送去二吸塔。吸收液由循環(huán)酸泵送去成品酸槽，尾氣去煙囪直接排放。 （ 3）冶煉煙氣制酸 [8] 有色金屬礦多以硫化物形態(tài)存在，在冶煉過程中有二氧化硫煙氣產(chǎn)生。因此，冶煉煙氣亦是一種制酸原料。 從冶煉煙氣數(shù)量的多少及能否直接用于制造硫酸等 多方面考慮，最理想的氣源是煉銅和煉鋅煙氣。由于冶煉設備和操作技術水平所限，過去冶煉煙氣的氣量和濃度波動大，而且二氧化硫濃度低，成分復雜。近年來，國內(nèi)外對冶煉技術和設備進行較大改進，所以使煙氣中的二氧化硫濃度得到提高，能很好地適應煙氣制酸的要求。 一般地，冶煉煙氣中的雜質(zhì)可分為粉塵、煙霧和揮發(fā)性金屬三種。如果這些雜質(zhì)去除不徹底，不僅直接影響成品酸的質(zhì)量，還會堵塞設備使其不能正常工作。因此，利用冶煉煙氣制酸同硫鐵礦爐氣制酸具有相似的工序，即凈化、干燥、轉(zhuǎn)化、吸收，而且所用工藝和設備亦基本相同。由于這個原因，國外 將冶煉煙氣制酸和硫鐵礦制酸統(tǒng)稱為冶煉型制酸。 但是，由于冶煉煙氣含有的有害雜質(zhì)種類及含量與硫鐵礦煙氣不完全相同，特別是揮發(fā)性金屬及含塵量差別較大，因此，凈化工序的工藝及設備稍有不同。不同點主要是清除揮發(fā)性金屬。所采用的方法主要為稀酸洗滌，例如多塔洗滌工藝和動力波洗滌工藝。 （ 4）石膏制酸 [9] 中國的石膏蘊藏量很豐富，且分布廣泛，加之磷肥行業(yè)的大量磷石膏，因此中國硫酸生產(chǎn)以石膏為原料并聯(lián)產(chǎn)水泥，是綜合利用資源的可行方法之一。 天然石膏可分為：無水石膏和二水石膏。天然石膏在高溫條件下或在高溫下用碳作為還原劑可 制的三氧化硫，石膏的制酸工藝流程與以硫鐵礦為原料制酸的流程基本一 貴州大學本科畢業(yè)論文（設計） 第 14頁 樣，不過石膏分解產(chǎn)生的三氧化硫比焙燒硫鐵礦少得多，且爐氣中沒有有害雜質(zhì)，因此濕法凈化工序只需設兩個洗滌塔和一個電除霧器就行了。 石膏制造硫酸，由于爐氣中的二氧化硫濃度較低，所以在相同產(chǎn)量下，凈化、轉(zhuǎn)化、干吸工序的設備要比普通采用標準濃度爐氣的要大，其中轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的熱交換面積也要大些。但在流程設計和設備的結構上，一般與硫鐵礦為原料制酸相同。 硫磺制酸與硫鐵礦制酸的優(yōu)缺點比較 [10,11] 通過上述四種制酸特點的論述，可以得知其 實石膏制酸、冶煉煙氣制酸和硫鐵礦制酸這三種方法制酸的工藝流程和設備基本相同，所以把它們歸為一類，因此，主要是比較它們與硫磺制酸的區(qū)別。 目前，我國硫酸工業(yè)是以硫鐵礦制酸和硫磺制酸為主，隨著生產(chǎn)技術的發(fā)展和市場經(jīng)濟的變化，硫磺制酸體現(xiàn)了越來越多的優(yōu)點： ，其原料處理簡單，爐氣無需凈化，便于自控，其爐氣經(jīng)適當降溫后，便可以進入轉(zhuǎn)化工序，然后經(jīng)吸收成酸。該過程無廢渣、污水排放，流程簡單，故對建廠地區(qū)適應性廣并且有利于保護環(huán)境。 ，一般為 %，而硫鐵礦焙 燒過程中產(chǎn)生的二氧化硫濃度只有 %。 ，因為焚燒和冷卻后氣體非常干凈和干燥，可以直接進入轉(zhuǎn)化器。 ，硫磺所含雜質(zhì)也少，所得產(chǎn)品質(zhì)量好，單位產(chǎn)品能耗低，熱能利用率高。 、凈化工序，只有熔硫、焚化、轉(zhuǎn)化、干吸及成品工序，原料加工也比硫鐵礦制酸裝置簡單，因此工藝流程短，物料處理少，設備少，建設工期短。其基建投資約為硫鐵礦裝置的 50%，也降低了裝置的管理費用。 、電和原料費用低于硫鐵礦制酸。生產(chǎn)成本的降低有利于 提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。 由于上述原因，因此采用硫磺為原料制酸有更大的優(yōu)越性，所以本次設計采用以硫磺為原料制取硫酸，其操作流程圖如圖 所示。