【正文】 本工程采用的硫酸工藝是目前最具先進(jìn)性的兩轉(zhuǎn)兩吸煙氣制酸工 藝，是屬于推廣的清潔生產(chǎn)工藝，其符合清潔工藝的主要內(nèi)容表現(xiàn)在：采用高品位硫鐵礦、采用先進(jìn)的生產(chǎn)工藝、廢渣的綜合利用利用、廢釩催化劑的回收。各強(qiáng)噪聲源設(shè)備采取降噪和隔聲措施后，其噪聲污染可得到有效控制，另外廠區(qū)內(nèi)各建筑物及綠化區(qū)的樹木等對(duì)機(jī)組運(yùn)行噪聲有一定的吸聲作用效果，通過上述措施，擬建廠區(qū)廠界噪聲可控制在執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)（晝間 65 分貝、夜間 55 分貝）。酸性廢水在采用中和法的廢水處理工藝過程中會(huì)產(chǎn)生一定量的污泥，按本項(xiàng)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 噸 /年，污泥中的主要成分為硫酸鈣，可出售給水泥生產(chǎn)企業(yè)用作生料。脫硫后的礦渣，在沸騰爐底部排出的為粗渣。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。當(dāng)爐溫達(dá)到要求時(shí)，再投入硫精礦進(jìn)入正常生產(chǎn)狀態(tài)。 投資回收期 投資回收期 =總投資 /全年利潤(rùn) 投資回收期 =4555/1435= 年 第九章環(huán)境保護(hù)及安全性 廢氣處理 接觸法生產(chǎn)硫酸的生產(chǎn)廢氣主要為制酸尾氣，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(duì)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 。 一年電費(fèi)為： 500300=150000 元 /年 一年水費(fèi)為： 2600300=780000 元 /年 （ 2）工資按 30000 元 /人年 （ 3）設(shè)備折舊，維修分別按固定資產(chǎn)的 9%， 6%計(jì)算； 26 設(shè)備折舊費(fèi)： 萬(wàn)元 維修費(fèi)： 萬(wàn)元 （ 4）車間管理按上述所有費(fèi)用的 6%計(jì)算； 車間管理費(fèi)： 萬(wàn)元 （ 5）企業(yè)管理費(fèi)按上述所有工資的 6%計(jì)算； 企業(yè)管理費(fèi)： 90 萬(wàn)元 （ 6）工廠成本為上述各項(xiàng)費(fèi)用的總和； 則工廠成本費(fèi)： 萬(wàn)元 （ 7）銷售費(fèi)用按銷售價(jià)格的 5%計(jì)算； 現(xiàn)在市場(chǎng)上硫酸的價(jià)錢 1500 元 /噸左右，本設(shè)計(jì)以 1500 元 /噸計(jì)算。 其他費(fèi)用 （ 1）生產(chǎn)職工培訓(xùn)費(fèi) 人員 60%（ 1500 元 /人月 培訓(xùn)期），培訓(xùn)期按 3 個(gè)月計(jì)算。 工程費(fèi)用 （ 1） 工藝設(shè)備購(gòu)置費(fèi)用 工藝設(shè)備購(gòu)置費(fèi)用包括設(shè)備費(fèi)用和運(yùn)雜費(fèi)。該設(shè)計(jì)中變配電、車間綜合樓的控制室和機(jī)柜間、23 控制室和機(jī)柜間、發(fā)電廠房高低壓配電室、循環(huán)水站的配電室等處設(shè)冷暖柜式空調(diào)機(jī)，空調(diào)室外機(jī)懸掛于外墻上。 粉塵爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所： 11 區(qū)選用密閉型。 4)動(dòng)力配電箱和現(xiàn)場(chǎng)操作箱 腐蝕環(huán)境： 1 類和 2類選用防腐型。 主要電氣設(shè)備和材料的選擇 (1) 選擇原則 主要電氣設(shè)備和材料按技術(shù)先進(jìn)可靠、經(jīng)濟(jì)合理和使用環(huán)境條件進(jìn)行選擇。一般廠房 30lx 按《化工企業(yè)照明設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》及工藝生產(chǎn)要求，平均照度原則上確定為：（ lx:照明度單位勒克斯 ) 照明設(shè)計(jì) 根據(jù)不同工作場(chǎng)所和環(huán)境特性選擇照明型式。 （ 2）配電方案 根據(jù)低壓用電設(shè)備容量、負(fù)荷分布情況和負(fù)荷等級(jí)，本主生產(chǎn)裝置區(qū)的配電方案原則：根據(jù)總圖布置情況，在裝置區(qū)內(nèi)各設(shè)一座 10/ 變電所，內(nèi)設(shè)三臺(tái) 10/ 1250kVA 的變壓器，此外另設(shè)若干低壓開關(guān)柜，負(fù)責(zé)硫酸裝置主生產(chǎn)裝置用電設(shè)備的供電及 向輔助工段和設(shè)施提供電源。 21 據(jù)熱工計(jì)算，余熱發(fā)電裝置選用一臺(tái)額定功率為 3000kW，額定電壓 的同步發(fā)電機(jī)，正常時(shí)可發(fā)電約 1866 kW，硫酸裝置內(nèi)部的用電需用量 4364KW，發(fā)電機(jī)可提供 1866KW。 設(shè)計(jì)范圍 （ 1）本工程內(nèi) 10kV 配電所 （ 2）本工程內(nèi)各工段 10/ 變、變電所 （ 3）原料工段、排渣工段、焚硫、轉(zhuǎn)化工段、焙燒工段、干吸工段、凈化工 段、成品工段、自備熱電站、脫鹽水站、廢熱鍋爐、循環(huán)水站、污水處理站及輔助設(shè)施的動(dòng)力、照明、等。 清凈排水系統(tǒng) 清凈排水系統(tǒng)主要為裝置內(nèi)雨水，清凈生產(chǎn)廢水及生活洗滌排水。 循環(huán)冷卻水系統(tǒng) 為了節(jié)約用水，減少排污，進(jìn)一步降低生產(chǎn)用水成本，本裝置生產(chǎn)設(shè)備所需的冷卻水均采用循環(huán)使用。 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 廠區(qū)總用地面積： 100000 ㎡ 建構(gòu)筑物占地面積： 38500 ㎡ 總建筑面積： 21673 ㎡ 道路及鋪砌地面積： 32900 ㎡ 綠地面積： 18600 ㎡ 綠化率： % 生產(chǎn)給水系統(tǒng) 生產(chǎn)用水主要供各工段生產(chǎn)用水、地面沖洗用水、廢熱發(fā)電以及循環(huán)冷卻水給水系統(tǒng)的補(bǔ)充水。同時(shí)采用透綠圍墻將辦公區(qū)與生產(chǎn)區(qū)域分隔開。廠區(qū)主干道作為生產(chǎn)工人人流的主導(dǎo)流向，與主干道相連的次干道節(jié)點(diǎn)作為人流分流集散點(diǎn)，通過次干道直接到達(dá) 各自工作崗位。儲(chǔ)罐區(qū)位于轉(zhuǎn)化工段的東面，本工程設(shè)計(jì)了 4 臺(tái)硫酸儲(chǔ)罐，每臺(tái) 2500 立方米，另外還預(yù)留了兩個(gè)硫酸儲(chǔ)罐用地。 本設(shè)計(jì)中的大部分設(shè)備由于沒有特殊要求，因而可露天布置，露天布置設(shè)備有以下優(yōu)點(diǎn)： （ 1） .可節(jié)約建筑面積，節(jié)省基建投產(chǎn) （ 2） .可節(jié)省土建工程量，加快基建速度 （ 3） 有利于化工生產(chǎn)的防水、防爆以及防毒 （ 4） 對(duì)廠房的擴(kuò)建改建具有較大的靈活性 18 第七章公用工程 總平面布置 擬建項(xiàng)目廠 址略長(zhǎng)方形，東西長(zhǎng) 440米，南北寬 米，總面積為 100000平方米，合 150 畝。 、煤炭、泥沙、煙塵及其它粉塵等。內(nèi)壁涂抹有 20毫米的耐磨、耐高溫襯料、基耐磨性能是普通碳素鋼的 2030倍，其耐溫達(dá) 450℃以上，可直接處理高溫廢氣。適用于冶金、鑄造、建材、化工糧食、水泥等行業(yè)中，捕集干燥的非纖維性顆粒狀粉塵和煙塵除塵，可做回收物料設(shè)備使用。而沸騰焙燒爐的流態(tài)化特點(diǎn)是爐內(nèi)物料激烈翻騰使沸騰層內(nèi)各點(diǎn)溫度接近均勻，所以只要改變沸騰爐局部工作條件，如在爐墻內(nèi)側(cè)裝設(shè)冷卻水套、床層內(nèi)側(cè)裝設(shè)冷卻水管或向床層噴水等措施，都可以起到調(diào)節(jié)整個(gè)床層溫度效果。沸騰燃燒方式也用于其他的爐窯中。 能量衡算示意圖：如圖： 75 圖 75 能量衡算示意圖 熱平衡方程式 1Q + 2Q + 3Q = 4Q + 5Q + 6Q 式中 1Q —— 各股物料帶入設(shè)備的熱量 2Q —— 由加熱劑傳遞給設(shè)備和物料的熱量 3Q —— 過程的各種熱效應(yīng) 4Q —— 各股物料帶出設(shè)備的熱量 5Q —— 消耗在加熱設(shè)備上的熱量 6Q —— 設(shè)備向外界環(huán)境散發(fā)的熱量 （ 1） Q =n ∫ 21TT PC Td=n PC △ T △ T = 2T － 1T =－ =0 1Q =Q =0 （ 2） 2Q —— 由加熱劑傳遞給設(shè)備和物料的熱量 由于沸騰焙燒爐是以煤作為熱源 Q （燃） =? B TQ Q （燃） —— 燃料提供的有用熱 ?—— 燃料燃燒的熱效率 B—— 燃料消耗量 1Q 3Q 4Q 5Q 沸騰焙燒爐 2Q 6Q 15 TQ —— 燃料的發(fā)熱值 焙燒 1t 硫鐵礦大約需要 煤炭； ? =90% 查表的 TQ =30 KgMJ Q （燃） =?B TQ =90% 1000 30 103 = 107 KJ 2Q =Q （燃） = 107 KJ （ 3）化學(xué)反應(yīng)熱 3Q 4FeS2 + 11 O2 =2 Fe2 O3 + 8SO2 △ ?298H = kJ/mol 3Q =n△ ?298H = 103 = 107 KJ （ 4）各股物料帶出設(shè)備的熱量 4Q = 爐氣Q + 礦渣Q + 空氣Q 空氣Q =n ∫ 21TT PC Td =n PC △ T =n PC (2T － 1T )= （ 850－ 25） = 106 KJ 爐氣Q =n ∫ 21TT PC Td =n PC △ T =n PC (2T － 1T )=15 103 （ 850－ 25） = 105 KJ 礦渣Q =n ∫ 21TT PC Td =n PC △ T =n PC (2T － 1T )= 103 （ 850－ 25） = 105 KJ 4Q = 爐氣Q + 礦渣Q + 空氣Q = 106 KJ+ 105 KJ+ 105 KJ= 105 KJ (5) 5Q =0 (6)設(shè)備向外界環(huán)境散發(fā)的熱量 6Q 6Q = 1Q + 2Q + 3Q － 4Q － 5Q = 107 + 107 － 105 = 107 KJ[5] 第五章 設(shè)備選型設(shè)計(jì) 沸騰爐 沸騰焙燒以流態(tài)化技術(shù)為基礎(chǔ)。 ⑹ 成品工段 由干燥塔系統(tǒng)產(chǎn)出的 93%硫酸或由一吸塔系統(tǒng)產(chǎn)出的 98%硫酸進(jìn)入計(jì)量槽，以位差流入貯罐貯存。 SO3被吸收后的氣體經(jīng)第 ⅴ 換熱器、第 ⅳ 換熱器、第 ⅱ 換熱器殼側(cè)與管側(cè) SO3氣換熱升溫至420℃ 進(jìn)入轉(zhuǎn)化器進(jìn)行第二次轉(zhuǎn)化。當(dāng)需要 93%硫酸時(shí)，由干燥塔系統(tǒng)產(chǎn)出 93%硫酸。 來自轉(zhuǎn)化工段的第二次轉(zhuǎn)化氣進(jìn)入第二吸收塔，吸收 SO3 并經(jīng)塔頂絲網(wǎng)除沫器除去酸沫后由煙囪放空。 來自轉(zhuǎn)化工段的第一次轉(zhuǎn)化氣一部分進(jìn)入發(fā)煙硫酸吸收塔，吸收大部分 SO3進(jìn)入一吸塔，一部分直接進(jìn)入一吸塔，吸收 SO3 的爐氣經(jīng)塔頂絲網(wǎng)除沫器除去酸沫后，返回轉(zhuǎn)化二段進(jìn)行第二次轉(zhuǎn)化。凈化工段補(bǔ)充的工藝水加入間冷器循環(huán)槽。斜管沉降器間斷排出的污泥與設(shè)備地坪沖洗酸性水一道經(jīng)酸性水池以泵送至8 污水處理站。沸騰爐排出的礦渣，余熱鍋爐及旋風(fēng)出塵器、電除塵器排出的礦塵進(jìn)入淋撒式冷卻增濕滾筒冷卻后噴水增濕。當(dāng)需要生產(chǎn) %的濃硫酸時(shí)；則從吸收酸槽導(dǎo)出產(chǎn)品酸；如需要生產(chǎn) %的濃硫酸時(shí)，則從干燥酸槽導(dǎo)出產(chǎn)品酸。爐氣在經(jīng)過凈化設(shè)備時(shí)，由于受到設(shè)備阻力 而使其壓降降低，在到達(dá)主風(fēng)機(jī)投料硫鐵礦石原料 礦石原料的預(yù)處理 制取二氧化硫爐氣 催化氧化 爐氣的凈制和凈化 成酸 %硫酸 三氧化硫氣體 7 進(jìn)口時(shí)，爐氣壓強(qiáng)已下降到 O 左右。 生產(chǎn)硫酸的方法 生產(chǎn)硫酸的方法有多種，例如塔式法和鉛式法、二氧化硫催化氧化法等，但由生產(chǎn)得出的硫酸成品的純度以及工藝條件的難易程度，以接觸法生產(chǎn)硫酸最常見，因此，本次課程設(shè)計(jì)年 6500 噸硫酸的工藝采用接觸法生產(chǎn)硫酸。 硫磺 貿(mào) 易中 所 占份額最大 的 是加拿大 、 中東 出 口 方 和 中 國(guó)進(jìn) 口 方 ， 因 中東不 穩(wěn)定 的局 勢(shì) 和 費(fèi) 用上 漲 ， 加 拿大隨 之 漲價(jià) 的可 能性 也 是存 在的 ， 受影響最 大的是我國(guó) 。 硫磺作為制酸原料 硫磺的來源有天然硫磺、從石油和天然氣原副產(chǎn)的回收硫磺以及用硫鐵礦生產(chǎn)的硫磺。 ． 1硫鐵礦為制酸原料原料 硫鐵 礦是我國(guó)的 自 有 資 源 ， 從 我國(guó)這 個(gè) 人 口， 大 國(guó)的安 全 和 經(jīng)濟(jì)發(fā) 展 考慮 ，保持一定規(guī)模 的 硫鐵 礦 采選能 力 和 硫鐵 礦 制 酸 能力 是需要 的 。建國(guó)以來，尤其是改革開放以來，我國(guó)硫酸產(chǎn)能逐年遞增，至 2021 年已達(dá)到 44 350 kt，并從此躍居世界首位。在循環(huán)經(jīng)濟(jì)已成為社會(huì)發(fā)展的主流、人類更加注重資源利用與環(huán)境保護(hù)的今天，硫酸工業(yè)這個(gè)涉及到腐蝕性和環(huán)境污染物、擁有 60 Mt/a 產(chǎn)能的龐大的產(chǎn)業(yè)，如何實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，如何打造循環(huán)經(jīng)濟(jì)的體系，如何使其 技術(shù)裝備水平更上一個(gè)臺(tái)階，無疑是人們所面 臨的新的挑戰(zhàn)。 表 111 各種工業(yè)硫酸的組成 名稱 ωH2SO4/%