【正文】 點，選取相應的工藝流程制酸。水湍沖塔煙氣二吸一吸洗滌塔水冷卻塔電除霧換熱器轉(zhuǎn)化器SO2鼓風塔干燥塔 硫酸制備工藝流程圖 53萬t硫酸工藝流程1)凈化%，煙氣溫度250℃左右。將煙氣分作兩路一路進到一系統(tǒng)；另一路首先進到二系統(tǒng)空塔，從上到下與塔頂噴淋下來的1%左右稀酸逆流接觸，酸中水分絕熱蒸發(fā)而使氣體降溫，絕熱飽和溫度為35%，氣體中的塵和雜質(zhì)被稀酸洗滌而進入循環(huán)酸中。進入酸中的雜質(zhì)有50%左右溶解，不溶的固體雜質(zhì)在沉降槽內(nèi)部分沉降下來清液從上部溢流至循環(huán)槽后用泵打到塔內(nèi)噴淋，完成酸液循環(huán)過程。而沉降槽底部沉積的酸泥以5g/l的含固量被排放，酸泥送到冶煉廠回收廢酸自流到一系統(tǒng)污酸地溝。從空塔出來的煙氣自上而下與動力波沖擊管中的高速稀酸充分接觸，降溫除塵后進入填料塔中，自上而下與經(jīng)板式換熱器冷卻后的稀酸逆流接觸，待煙氣溫度達到28℃左右時，從塔頂排出，進入兩極電霧，氣體在電霧除塵器內(nèi)被除去酸霧。來自冶煉的煙氣含有大量的氮氣、二氧化碳和氧氣，此外還含有大量的雜質(zhì)如：鎳、硒、砷、礦塵、二氧化硫、水分等。礦塵它不僅會使管道堵塞 而且會覆蓋觸媒的表面。而使觸媒結(jié)疤，活性下降阻力增加轉(zhuǎn)化率下降。再次礦塵進入成品酸中雜質(zhì)含量增高，顏色變紅或黑，影響成品酸的質(zhì)量雜質(zhì)中的三氧化二砷和氧化硒是危害觸媒最嚴重的毒物，同時也影響成品酸的質(zhì)量。硒、砷在煙氣中以氧化狀態(tài)存在的，煙氣中所含的砷和硒的多少與原料含砷、硒量和冶煉的工藝所決定的。二氧化二砷和氧化硒是危害觸媒最嚴重的毒物，同時也影響成品酸的質(zhì)量。至于水分，它會稀釋進入轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的酸沫和酸霧，會稀釋沉積設備和管道表面的硫酸造成腐蝕。且三氧化硫會與水蒸汽結(jié)合成硫酸蒸汽。在換熱降溫過程中以及在吸收塔的下部有可能生成酸霧，不易被捕集排除會造成環(huán)境污染。凈化的主要任務是除塵，降溫除熱和除霧除水。凈化的主要設備有：空心洗滌塔、填充塔、泡沫洗滌塔、電除霧器等。表11 凈化工藝指標項目 入口煙氣溫度 出口煙氣溫度 噴淋酸濃度 入口酸溫 出口酸溫 循環(huán)酸量 冷卻水入口溫度 冷卻水出口溫度單位 ℃ ℃ % ℃ ℃ ㎡ ℃ ℃空塔 250 51 400填料塔 51 31 31 400板式換熱器 31 27 34電除霧 31 312)干吸工段從凈化二段電霧出口來的煙氣先進入干燥塔，氣體中的飽和水分被塔頂噴淋的93%的酸吸收，出塔酸進入循環(huán)槽，再用泵經(jīng)板式換熱器冷卻后送到塔頂噴淋，干燥后的氣體進入二氧化硫鼓風機入口，并由鼓風機送往轉(zhuǎn)化工段進行轉(zhuǎn)化。轉(zhuǎn)化后的煙氣溫度為220℃，進入吸收塔，煙氣中的三氧化硫被塔頂噴淋下來的98%的硫酸吸收，濃硫酸從塔底流出進入循環(huán)槽，然后用循環(huán)泵經(jīng)陽極保護冷卻器冷卻后送至塔頂噴淋，從塔頂出來的尾氣進入104米煙囪放空。干燥出來的硫酸因為吸收了水分而變稀。吸收塔流出的酸因吸收三氧化硫而變稠，讓兩種酸依靠自動串酸來調(diào)節(jié)濃度，不足的水分從系統(tǒng)外加入干燥循環(huán)槽。成品酸從干燥循環(huán)子槽產(chǎn)出。經(jīng)脫氣塔脫氣后進入地下槽。成品酸由地下槽液下泵送往成品酸庫。表12 干吸工藝指標項目 入塔煙氣溫度 出塔煙氣溫度 噴淋酸濃度 噴淋酸入口溫度 噴淋酸出口溫度 入冷卻器酸溫 出冷卻器酸溫 入冷卻器水溫 出冷卻器水溫單位 ℃ ℃ % ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃干燥塔 31 45 93 45 55 55 45 30 38一吸塔 195 60 98 65 82 82 65 30 40 3)轉(zhuǎn)化工段從二氧化硫鼓風機出來的煙氣大部分經(jīng)第一，第二外熱交換器預熱升溫至390℃后和一小部分從鼓風機出口經(jīng)三，四段之間的內(nèi)部換熱器預熱后的煙氣混合后順序經(jīng)過轉(zhuǎn)化器二，三段觸媒間和一、二段觸媒間的裂管換熱器繼續(xù)被預熱，使其溫度生高至420℃，從轉(zhuǎn)化器上部進入轉(zhuǎn)化器一層進行反應。一段轉(zhuǎn)化后的煙氣溫度上升到526℃，然后經(jīng)內(nèi)熱交換器降溫至470℃進二段轉(zhuǎn)化，二段溫度上升到494℃后經(jīng)內(nèi)熱交換器降溫至440℃進入三段轉(zhuǎn)化，三段轉(zhuǎn)化溫度上升到446℃后經(jīng)內(nèi)熱交換器降溫至420℃后進入四段轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化后溫度上升到437℃。在此過程中，煙氣中的二氧化硫在觸媒的催化作用下和煙氣中的氧氣化合生成三氧化硫，同時放出熱量。從四段轉(zhuǎn)化器出來的三氧化硫煙氣依次進入第二、第一外熱交換器，預熱從鼓風機送來的煙氣，本身溫度降至220℃后，送入吸收塔吸收成硫酸。為了調(diào)節(jié)各段觸媒層的溫度，在各段之間分別設置了煙道和電動，氣動調(diào)節(jié)閥，用從風機出口引來的冷煙氣進行冷激控制，使各觸媒層的操作溫度穩(wěn)定。表13 轉(zhuǎn)化工藝指標項目 轉(zhuǎn)化入口氣量SO2一段觸媒煤層 入口溫度 二段 三段 四段 一段累計 轉(zhuǎn)化率 二段 三段 四段 A 復線量B單位 Nm/h % ℃ ℃ ℃ ℃ % % % % % %3正常狀況 68000 1)凈化工藝流程閃速爐，轉(zhuǎn)爐煙氣經(jīng)過直徑為Ф2850mm煙道輸送至第一洗滌塔（空塔），循環(huán)酸由塔頂噴入，塔內(nèi)氣液順流接觸，洗滌，除塵降溫后由塔底排出進入二洗塔頂部，一洗循環(huán)酸經(jīng)沉降槽處理后流入一洗循環(huán)槽繼續(xù)使用；氣體由塔底進入二洗塔，循環(huán)酸有塔頂噴入，塔內(nèi)氣液順流接觸，進一步洗滌，除塵降溫后的煙氣有塔底排出，進入三洗滌塔。氣體由底部進入三洗滌塔，由塔頂排出，循環(huán)酸由塔頂噴灑，塔內(nèi)氣液逆流接觸，經(jīng)洗滌后煙氣溫度降至50℃以下，三洗塔出口氣體由頂部進入間冷器，由底部排出來，氣液在塔內(nèi)逆流接觸。間冷器并聯(lián)使用，經(jīng)間冷器降溫后的氣體，由電除霧底部進入電除霧器從頂部排出，電除霧分 為兩級，每級四臺并聯(lián)。電除霧器出口合格的二氧化硫煙氣進入干燥塔。電除霧器，間冷器內(nèi)的冷凝稀酸竟排放管分別排入間冷器循環(huán)槽，三洗循環(huán)槽作為部分新水補充循環(huán)酸用，間冷器沖洗槽正常運轉(zhuǎn)時加入中水作為補充，中水沒有是補加新水，間冷器沖洗水經(jīng)間冷器循環(huán)泵部分串入三洗循環(huán)槽，作為補充水補入三洗循環(huán)槽使用。過量的水由平衡管串入二洗循環(huán)槽，二洗循環(huán)槽循環(huán)酸多時由二洗泵出口串入一洗循環(huán)槽做循環(huán)酸使用，在一洗循環(huán)酸含酸，含塵達到平衡時由一洗循環(huán)槽排酸口經(jīng)管道排出。2)轉(zhuǎn)化，吸收工藝流程二Ⅳ換熱器I換熱器四Ⅱ換熱器Ⅲ換熱器一一吸塔SO2風機三I外換熱二吸塔一吸塔I外換熱 轉(zhuǎn)化吸收工藝流程圖凈化后的煙氣經(jīng)干燥塔出去水分、酸霧后，有二氧化硫主風機牽引鼓入Ⅳ外熱交管間再經(jīng)Ⅳb、Ⅰ號換熱氣管間，由轉(zhuǎn)化器頂部進入轉(zhuǎn)化器一層，一層轉(zhuǎn)化出口煙氣進入Ⅰ號換熱器管內(nèi)與管間冷氣熱交換后，進入二層轉(zhuǎn)化，在二層轉(zhuǎn)化反應后的煙氣進入Ⅱ號換熱器與管間冷氣換熱后進入三層，三層出口煙氣依次經(jīng)Ⅲb和Ⅲa號換熱器管間與管內(nèi)熱氣換熱降溫后進入一吸收塔吸收；一次吸收后的煙氣從一吸收塔出來后依次經(jīng)Ⅲa、Ⅲb、號換熱氣管間與管內(nèi)熱氣換熱生溫后進入轉(zhuǎn)化器四層，進行二次轉(zhuǎn)化，四層出口煙氣依次經(jīng)Ⅳb、Ⅳa號換熱器管內(nèi)與管間冷器換熱降溫后，進入二吸收塔吸收。二次吸收后的煙氣由尾氣煙囪外排入大氣層。凈化后的煙氣經(jīng)干燥塔底部進入塔內(nèi)，干燥酸由塔頂淋灑，煙氣、干燥酸在塔內(nèi)逆流接觸除去水分后進入二氧化硫鼓風機，依次經(jīng)一、二、三層觸煤完成一次轉(zhuǎn)化，一次轉(zhuǎn)化后煙氣進入一吸塔完成一次吸收。一吸塔內(nèi)，三氧化硫煙氣由塔底部進入塔內(nèi)，吸收酸由塔頂淋灑，氣、液在塔內(nèi)逆流接觸，一次吸收的煙氣經(jīng)四層觸煤進行二次轉(zhuǎn)化，二次轉(zhuǎn)化后煙氣由二吸收塔底部進入塔內(nèi)，吸收酸由塔頂淋灑，氣、液在塔內(nèi)逆流接觸完成二次吸收，二次吸收后的尾氣由煙囪外排。干燥循環(huán)酸在吸收煙氣中的水分后，濃度下降，體積增加濃度降低。一、二吸循環(huán)酸吸收了三氧化硫后濃度增加。產(chǎn)93%酸時，二吸收循環(huán)酸濃度通過加水 來調(diào)節(jié)，保持98%不變；液位通過往一吸串酸來保持穩(wěn)定，一吸通過串入干燥酸來調(diào)節(jié)酸濃度平衡，一吸通過往干燥串酸用以實現(xiàn)一吸液位的穩(wěn)定。干燥酸濃度高于93%時，通過加入新水來調(diào)節(jié)至93%，干燥循環(huán)槽由于加水或串入吸收酸而使液位升高，升高部分經(jīng)產(chǎn)酸閥排入干吸地下槽作為成品酸送往酸庫。產(chǎn)98%酸時，干燥酸由于吸收煙氣中的水分濃度下降，此時由一吸串入98%酸，保證干燥酸濃度穩(wěn)定，干燥循環(huán)槽由于串酸、吸水而使液位上升，上升部分由串酸閥串入一吸循環(huán)槽，保證干燥循環(huán)槽液位的穩(wěn)定，一吸酸吸收了三氧化硫濃度上升，通過加水穩(wěn)定濃度，一吸通過往二吸串酸來保持液位穩(wěn)定。二吸吸收二氧化硫后，加水調(diào)節(jié)98%。二吸液位上升后，通過產(chǎn)酸管道排入底下槽作為成品。表14 凈化參數(shù)一洗塔入口壓力≤—10000Pa 一洗塔出口溫度≤70℃ 間冷器出口溫度≤30℃ 一洗循環(huán)槽液位：1500—2000mm 三洗循環(huán)槽液位：1500—2000mm 二次電壓≥40kv 凈化系統(tǒng)漏風率≥15% 凈化出口酸霧≤5mg/Nm3二段電除霧出口壓力≤4500 Pa 三洗塔入口溫度≤60℃ 二段電除霧器出口溫度≤32℃ 二洗循環(huán)槽液位：1500—2000mm 間冷循環(huán)槽液位：1500—2000mm 電除霧器出口壓力≥—1500 Pa 凈化出口煙氣含塵≤2 mg/Nm表15 干吸參數(shù)3干燥循環(huán)槽液位：1800—2000mm 二吸循環(huán)槽液位：1800—2000mm 一吸塔出口酸溫：≤70℃ 干燥酸濃度：% 二吸酸濃度：% 93%酸濃度：% 風機出口水分：≤1g/hm3一吸循環(huán)槽液位：1800—2000mm 干燥塔出口酸溫：≤55℃ 二吸塔出口酸溫：≤70℃ 一吸酸濃度：% 吸收率：% 98%酸濃度：%表16 轉(zhuǎn)化參數(shù)風機出口壓力：≤40kPa 一層入口溫度：410—435℃ 一層觸媒溫度：表層：420—440℃ 中層：560—620℃4號外熱交壓差：≤6kPa 四層入口溫度：390420℃ 轉(zhuǎn)化率：＞98% 3)附屬系統(tǒng)l 循環(huán)水系統(tǒng)間冷氣循環(huán)水經(jīng)間冷氣循環(huán)泵打入間冷氣管間與管內(nèi)。煙氣逆流傳熱后回到 冷卻塔，由塔頂淋灑降溫后進入塔底水池循環(huán)使用。板式循環(huán)水經(jīng)板式循環(huán)泵打入板式換熱器或陽極保護器內(nèi)與酸進行換熱后進入冷卻塔由塔頂淋灑降溫后，進入塔底水池循環(huán)使用。l 成品酸系統(tǒng)成品酸排入干吸地下槽，由液下泵輸送管道打入大罐計量存放。裝車時，先將酸打入計量槽計量后，由計量槽泵打入火車棧橋或汽車裝酸高位槽。返酸時，關(guān)閉大罐入口閥，打開返酸閥，經(jīng)成品輸送酸管道將酸返到干吸系統(tǒng)。成品酸可經(jīng)聯(lián)絡干線打入硫酸庫。表17 新老系統(tǒng)的比較項目 新系統(tǒng)湍沖塔，優(yōu)點是前一段有柱狀的煙道，效率可提高到98%?？晒?jié)省投資，節(jié)省占地凈化 面積。老系統(tǒng)一系統(tǒng)為間冷器，缺點是體積大，檢修不便。二系統(tǒng)為板式換熱器，缺點是體積小，效率低。塔槽一體，優(yōu)點是停開泵時，酸不會積累，母槽、子槽分開，以管道相接。缺點提高利用率。陰極：六角形電除霧 陽極：正六邊形是易漏酸，堵塞管道，生產(chǎn)不安全。陰極：六棱柱 陽極：圓形電除霧一、二段并聯(lián)，它們之間無增濕塔。一、二段間有增濕塔，經(jīng)過一段后，優(yōu)點：兩套沖洗、除塵，降溫效率高。兩轉(zhuǎn)兩吸，先經(jīng)一、二、三層轉(zhuǎn)化后，進顆粒體積增大，二段時有利于除塵。一轉(zhuǎn)一吸，先轉(zhuǎn)化后吸收，生成的SO3隨時間的增長，它的濃度增大，使得反應的逆反應速度加快，轉(zhuǎn)化效率轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化 入一吸，再進入四層轉(zhuǎn)化，進入二吸，轉(zhuǎn)化過程中，將生成的SO3及時除去，反映有利于向正反應方向進行，提高轉(zhuǎn)化率。低。 硫酸的儲存和生產(chǎn)中材料選用硫酸生產(chǎn)是連續(xù)的，成品酸的送出也是連續(xù)的，但是硫酸售出則是間斷的。因此，一般的每個硫酸廠都設有成品酸庫。硫酸庫有立式圓筒形或臥式扁圓形兩種，前者居多。以能貯十天至一個月的產(chǎn)量為限。酸庫的容量有100～1000t大小不等，硫酸庫可以普通鋼板焊成，外加鋼材補強，頂部有酸入口、出氣口、人孔等，并輔以酸泵移酸。硫酸工業(yè)是處理腐蝕性的氣體和液體的工業(yè)，在選擇硫酸生產(chǎn)設備的構(gòu)筑材料時，不僅要考慮材料的耐腐蝕性，而且還要考慮材料的機械強度，加工難易程度，資源情況，以及價格高低等因素。硫酸對金屬的腐蝕，與硫酸的濃度及溫度有很大關(guān)系，所以硫酸的濃度和溫度也是選擇設備材料的重要依據(jù)。耐酸材料 大致分為金屬材料、無機材料、有機材料三類，這些材料有的是單獨使用，有的則是互相配合，或作為其它材料設備的襯里使用。常用的耐酸蝕金屬材料有鉛、鋼、鑄鐵、高硅鐵、鉻、鉬、鎳合金鋼等。1)鉛鉛在硫酸生產(chǎn)上是使用較早、較廣泛的優(yōu)質(zhì)耐腐蝕材料。由于鉛與稀硫酸作用，其表面生成一層穩(wěn)定的PbSO4保護膜，這層保護膜可以防止金屬與酸的繼續(xù)作用。當酸濃度增加到75％以上時，尤其是在發(fā)煙硫酸中，鉛是不穩(wěn)定的，在這樣的酸中，硫酸鉛顯著地被溶解，這時，PbSO4保護膜也就不能再起防腐蝕的作用了，因此，鉛材只適用于濃度小于80％的硫酸。溫度對于PbSO4薄膜的穩(wěn)定性也有影響，在稀硫酸中溫度超過85～90℃時，硫酸鉛即被破壞。一般說來，鉛越純其耐酸蝕性越強，若有少量雜質(zhì)，其耐酸性就要受到影響，如含有Zn、Bi、Sb、Sn等，則耐酸性降低，但增加Cu、Te時，耐酸性增加。鉛的熔點較低(327℃)，150℃就開始軟化，所以，使用在150℃以下的范圍內(nèi)。鉛比較柔軟，機械強度比較差，加入少量銻為硬鉛，但耐腐蝕性降低，加入少量銅，既可顯著改善鉛的疲勞性和抗拉強度，又可以提高避免晶粒粗大溫度，～%的銻，則可比純鉛更耐硫酸。2)鋼和鐵鋼和鐵在稀硫酸中的被腐蝕時，易于與酸反應，置換酸中的H+，放出氫氣；隨酸濃度的增加，反應減弱。在濃硫酸和發(fā)煙硫酸中，由于生成堅固的硫酸鹽和氧化膜，使金屬表面再不受腐蝕，所以，鋼和鑄鐵在酸濃度70% H2SO溫度～%的鐵稱為高硅鐵，硅鐵的耐腐蝕性與硅含量的高低有關(guān)，%時，有最好的抗腐蝕性能，它可以耐濃度10～100% H2SO溫度由常溫到沸騰的硫酸，主要是源于金屬表面形成SiO2保護膜。所以，高硅鐵被廣泛用作制酸泵的葉輪、酸管和噴酸器等。但其主要缺點是性質(zhì)特別脆，且硬度極高，加工困難，溫度變化急劇時易發(fā)生破裂。另外，對于氟化物存在時，溶于硫酸中生成氫氟酸，能使高硅鐵的設備遭受強烈腐蝕，應該注意避免。硫酸廠常用的耐酸不銹鋼有188合金鋼和K合金，前者耐濃硫酸的腐蝕性能不及普通鋼好，耐稀酸的腐蝕性能不如鉛好，后者為高鎳鉻合金鋼，其耐各種濃度硫酸的腐蝕性能均強，但價格昂貴，僅用來制造酸泵和鼓風機的葉輪、軸等轉(zhuǎn)動部件。9近年來，一些新型的耐蝕鋼被硫酸生產(chǎn)使用。常用的耐酸無機材料有耐酸膠泥、玻