【正文】 2%、 Fe51%、 F ≤ %、 As≤ %、 H2O 12% 硫鐵礦年消耗量 本硫酸裝置的公稱規(guī)模為 12 萬噸 /年 硫酸（以 100%H2SO4計），按實際硫酸產量 360噸 /天（以 100%H2SO4計）進行物料平衡計算，本裝置實物硫精礦的年消耗總量為 萬噸（干基，含硫 32%）。轉化器殼體外表面、頂蓋及底座下面設有外保溫。隔板為不銹鋼，隔板上鋪硅酸鋁纖維磚磚以保證每段間相互隔熱。 (5) 轉化器： SO2轉化器的作用是將經過換熱后達到轉化器內催化劑的反應溫度的氣體在催化劑的催化作用下與氧氣發(fā)生反應生成 SO3氣體。具有結構簡單，重量輕，制造、安裝及維修較方便等優(yōu)點，單位面積分酸點數達 2027/ m2。殼側設有人孔和視鏡，以便 除沫器的安裝、檢修和觀察。填料上部為分酸裝置。在保證大開孔率的前提下，塔內填料支承既可采用高鋁瓷條梁，也可采用耐酸瓷球拱。吸收塔的作用是將在轉化器內產生的 SO3氣體用濃硫酸吸收產出成品酸。 (4) 干吸塔：干吸塔是指干燥塔、第一吸收塔和第二吸收塔。噴淋 5%的稀酸。其優(yōu)點是便于大型化、氣體壓降小、操作彈性大、性能穩(wěn)定、可靠性較高。為防止 SO3露點腐蝕，沸騰爐殼體外部設有外保溫。沸騰床中裝有冷卻管束，以移走沸騰床的余熱，它們與鍋爐汽包聯(lián)結，是余熱鍋爐蒸發(fā)受熱面的一部分。爐 子的最下部是風室，設有空氣進口管，其上部是空氣分布板，空氣分布板上是耐火澆注料爐床，爐床上埋設有許多側向開小孔風帽。 e、腐蝕裕量：容器的腐蝕裕量在工藝數據表有明確規(guī)定時，以數據表規(guī)定為準；當工藝數據表沒有明確規(guī)定時，按以下規(guī)定選?。? 碳鋼容器：取 C2=3mm(當采取內部防腐措施時取 C2=1mm) 不銹鋼容器：取 C2=0mm f、材料許用應力：材料的許用應力按 JB/T4735 確定和選取。 c、設計溫度：設備設計溫度在工藝數據表有明確規(guī)定時，以數據表規(guī)定為準；當工藝數據表沒有明確規(guī)定時，必須考慮在工作過程中可能遇到的工作溫度和相應工作壓力兩者結合 中各種苛刻條件下的最高工作溫度。 （ 2） 一般技術規(guī)定 a、自然條件參數：按業(yè)主提供的數據。 d、設備法蘭按設計條件選用靠近壓力等級或高一等級標準法蘭；無標準直接選用時，才允許進行設計；對既能選用板材也能使用鍛件加工時，優(yōu)先選用板材加工。 b、設備設計條件在工藝數據表和結構簡圖中已有明確規(guī)定的，必須以設計條件的內容為準。 主要設備的選擇 概述 12萬噸 /年 硫鐵礦制酸裝置非標設備的設計，將在該 公司已設計投產的多套硫鐵礦制酸裝置的基礎上，吸收國內外硫鐵礦制酸的先進技術，立足于國產化，根據國內的制造條件和標準，在穩(wěn)妥可靠的前提下進行改進和提高，優(yōu)化設備設計。 交流輸出： 24VDC177。 220VAC177。 5% 交流輸出： 380VAC177。 交流輸入： 380VAC177。 儀表電源的要求和用量 儀表電源：來自電氣專業(yè)，通過不間斷電源提供儀表所需的 220VAC 電源。 分析儀表：酸濃檢測采用電導式酸濃分析儀。 物位儀表：硫酸的液位測量采用雷達液位變送器。蒸汽流量的測量采用阿紐巴流量計。 流量儀表：氣體流量的測量采用托巴管流量 計或阿紐巴流量計。 壓力儀表：硫酸等腐蝕性介質的壓力測量，就地指示采用隔膜壓力表，集中指示采用隔膜壓力變送器。 主要關鍵儀表選擇 溫度儀表：需要集中檢測的工藝參數的溫度傳感器主要使用 熱電阻和 K分度號的熱電偶。 根據工藝操作需要，在焙燒工段設置一個操作室，面 積約為 30 平方米；在發(fā)電廠房內設置一個操作室，面積約為 30平方米。 以集中控制為主 ,整個生產過程的操作及主要動設備的狀態(tài)顯示、停止操作均可在控制室內完成。工藝物料主要為硫鐵礦、高溫爐氣、硫酸、蒸汽以及水。為了系統(tǒng)的升溫預熱方便，在轉化器一段和四段進口設置了兩臺電爐。第一次轉化分別經一、二、三段催化劑層反應和 Ⅰ 、 Ⅱ 、 Ⅲ 換熱器換熱，轉 化率達到 92%，反應換熱后的爐氣降溫至 180℃，進入第一吸收塔吸收 SO3后，再分別經過第 Ⅴ 、第 Ⅳ 和第 Ⅱ 換熱器換熱后，進入轉化器四和五段進行第二次轉化，總轉化率達到 %以上，二次轉化氣經第 Ⅴ 換熱器換熱后，溫度降至 156℃進入第二吸收塔吸收 SO3。增多的 98%硫酸，一部分串入干燥塔循環(huán)槽，一部分作為成品酸經過成品酸冷卻器冷卻后直接輸入成品酸貯罐。 經二次轉化的轉化氣，溫度大約為 156℃，進入二吸塔，吸收其中的 SO3，經塔頂的金屬絲網除霧器除霧后，通過 60m 煙囪達標排放。增多的 93%酸全部通過干燥塔循環(huán)泵串入一吸塔。塔內 用 93%硫酸淋灑，吸水稀釋后自塔底流入干燥塔循環(huán)槽，槽內配入由吸收塔酸冷卻器出口串來的 98%硫酸，以維持循環(huán)酸的濃度。氣體經干燥后含水份 ，吸入二氧化硫鼓風機。 在生產中，考慮到因突然停電造成高溫爐氣影響凈化設備，本項目設計中在文氏管上方設置了高位水箱，通過文氏管出口氣溫與文氏管高位水箱出水閥聯(lián)鎖來保護下游設備和管道。 洗滌塔為塔、槽一體結構，淋 灑酸從洗滌塔塔底循環(huán)槽流出，通過冷卻塔循環(huán)泵打入冷卻塔循環(huán)使用。文氏管淋灑酸經斜管沉降器沉降，清液回文氏管的循環(huán)槽，進入文氏管循環(huán)系統(tǒng)循環(huán)使用，一部分循環(huán)液通過文氏管循環(huán)泵打入脫氣塔，經脫吸后的清液通過脫氣塔循環(huán)泵送入稀酸貯槽，作為稀酸副產品外賣或用石灰中和處理。經凈化后的氣體進入干吸工段，在干燥塔前設有安全封。 凈化工段 由電除塵器來的爐氣，溫度約 350℃，進入第一文氏管，用濃度約 10%的稀硫酸除去一部分礦塵，然后進入洗滌塔，進一步除去礦塵、砷、 氟等有害物質。在排渣工藝的設備選型中，其設備能力主要不體現(xiàn)在礦渣的輸送能力，而是體現(xiàn)在移走礦渣熱量的能力，經過熱平衡計算，排渣我們選用φ900mm 的浸沒式冷卻滾筒一臺，該設備的特點是分高溫段和低溫段，高溫段密閉冷卻，低溫段噴淋冷卻。來自沸騰爐的高溫礦渣會同來自余熱鍋爐、旋風除塵器、電除塵器的高溫礦塵分別通過卸灰閥進入埋刮板輸送機，再進入冷卻滾筒降溫，冷卻后的礦渣通過帶 式輸送機送至渣倉，直接通過汽車倒運至鐵精砂堆場。 焙燒排渣系統(tǒng)：本設計中擬采用冷卻滾筒（浸沒式） +埋刮板輸送機 +帶式輸送機的排渣方案。該爐氣經余熱鍋爐后，溫度降至 ~400℃，余熱 鍋爐產生的中壓過熱蒸汽，供抽凝汽式汽輪發(fā)電機組發(fā)電。 焙燒工段 含硫 32%、含水 7%的硫鐵礦由焙燒爐的加料斗，通過皮帶給料機連續(xù)均勻地送至沸騰爐，采用氧表控制沸騰爐出口氧含量，根據其氧含量對沸騰爐的加礦量進行自調。 進廠的硫鐵礦，可堆放在倉庫內，用裝載機進行搬運。 裝置工藝流 程方框圖如下： 尾氣排放 工藝流程詳見附圖 LHS15— 1。 （ 4） 采用 93%酸干燥爐氣， 98%酸吸收 SO3。 （ 2） 采用封閉酸洗凈化，以減少稀酸產出。采用的技術方案為：沸騰爐氧化焙燒、封閉酸洗凈化、“ 3＋ 2”兩轉兩吸、余熱回收發(fā)電等工藝。 工藝方案及選擇理由 該裝置工藝技術方案的選擇是在 包頭明天化學工程 有限公司多年從事硫酸工程設計的基礎上，結合國內近年來投產運行硫酸裝置的實際運行經驗，在穩(wěn)妥可靠的前提下進行改賀州市宏鑫化工有限公司 120kt/a 硫鐵礦制酸 包頭明天化學工程有限公司 11 進和提高，技術和裝備全部立足國產化。國產的濃酸泵的性能已經達到國際先進水平，帶陽極保護的濃酸冷卻器已在國內廣泛使用。 就總體而言，我國硫酸工業(yè)的技術和裝備與國際水平相比仍有一定的差距。在國際上，硫酸工業(yè)的技術和裝備水平已處在較高水準上，新技術、新材料的運用層出不窮。近年來開發(fā)的“ 3＋ 2”兩次轉化技術，可使總轉化率達到 %以上，排放尾氣中 SO2濃度小于 300PPm，達到我國目前新的環(huán)保要求。如含銫催化劑便是如此，它能使二氧化硫轉化的起燃溫度降低 30～ 40℃，使各段的分段轉化率均有較大提高，從而提高總轉化率。國外有的裝置甚至能使二氧化硫的總轉化率高達 %，放空尾氣中二氧化硫含量在 100PPm 以下。 提高總轉化率，嚴格控制尾氣 SO2排 放量。近十多年來，隨著大型磷復肥工程建設的需要，大型硫鐵礦資源的開采，硫酸新技術、新裝備的引進及消化吸收，大型硫酸裝置的投產運行和陸續(xù)興建，使我國硫酸工業(yè)技術和裝備都有了較大 進步。顯然，大型化有利于節(jié)省投資和經營費用，而且隨著磷復肥裝置的大型化，也要求與之配套的硫酸裝置的大型化。目前， 以硫磺為原料的單系列硫酸裝置，最大生產能力為日產 4400 噸硫酸。當今硫酸生產技術的主要特點如下： 生產裝置向大型化發(fā)展 由于單體設備生產效率的不斷提高，為裝置的大型化創(chuàng)造了條件，其結果是提高了勞動生產率、降低了單位產品的投資和生產成本。經過焙燒后，礦渣可成為優(yōu)質鐵精砂原料，在 賀州 及周邊地區(qū)也有良好的市場需求。我國另一部分硫鐵礦屬伴生硫鐵礦 —— 與有色金屬共存 —— 選礦后即為硫精砂，其儲量在 2億噸左右，主要集中在四川、山西、內蒙、云南、安徽、江西及貴州等省的大量礦山。 賀州市宏鑫化工有限公司 120kt/a 硫鐵礦制酸 包頭明天化學工程有限公司 9 4 工藝技術初步方案 工藝技術方案的選擇 原料路線的確定原則及依據 我國是一個硫鐵礦資源豐富的國家，探明儲量在 22 億噸以上（折標礦計），產地達470 多處，占全國含硫資源的 55%，但礦石平均品位僅在 18%左右。 生產制度： 管理人員為白班制；生產崗位為 四班三運轉制。 副產品： 鐵精砂 萬噸 /年 副產品： 10%稀硫酸： 800kg/h 技 術 指 標 表 31 98%工業(yè)硫酸產品符合國標 GB534— 2020 中一等品的指標 ： 項 目 98%工業(yè)硫酸指標 H2SO4 ≥ 98% 灰分 ≤ % Fe ≤ % As ≤ % 透明度 ≥ 50mm 色 度 ≤ Hg ≤ % Sb ≤ % 裝置組成 年產 12萬噸 硫酸裝置主要由原料工段、焙燒工段、凈化工段、轉化工段、干吸及成品工段 等組成，配套的公用工程由循環(huán)水站 、配電所和控制室等組成。 產品的品種、規(guī)格及質量指標 本項目產品為 98%工業(yè)硫酸。同時，根據 賀州 及周邊地區(qū)對鐵精砂的市場需求情況，結合自身產品質量 (本項目燒渣為優(yōu)質鐵精砂原料 )，確定付產物燒渣出廠價 150 元 /噸作為本項目經濟評價的價格基礎。 2020 年以來，硫酸市場價格在不斷上漲，近期達到 1450 元 /噸。近兩年由于國內對硫 酸的需求量不斷增加，加上硫磺價格的上揚引起制酸成本的增加，硫酸價格也在不斷上漲。國內硫酸產量增長也較快，但它是隨著耗酸大戶 —— 磷復肥工業(yè)大幅度增長而增長的，近年來硫酸產品的短缺局面雖已有所緩解，但整體的不平衡仍相當嚴重，我賀州市宏鑫化工有限公司 120kt/a 硫鐵礦制酸 包頭明天化學工程有限公司 7 國硫酸的市場缺口依然存在。在 2020 年，我國硫磺制酸的產量 2655 萬噸 （占全國總產量 %）、冶煉煙氣制酸的產量 1315 萬噸 （占全國總產量 %）、硫鐵礦制酸的產量 1678 萬噸 （占全國總產量 %）、其它原料制酸的產量 52 萬噸 （占全國總產量 %） 。 2020 年，我國硫酸裝置的總生產能力（產能）約 6800 萬噸 ，生產量 5700 萬噸， 占全球產量的 %，居全球硫酸產量的首位，而且在進入 21 世紀的 7 年中，全球硫酸產量共增加了 ，中國就增加了 2589 萬噸 ，占增加量的 %。 國內外硫酸市場供需情況 2020 年全國硫酸表觀消費量 萬噸，其中化肥用酸量 萬噸，占硫酸總消費量的 %，比 2020 年增長 %，磷復肥用酸量 ，占硫酸總消費量的%，比 2020 年增長 %。硫鐵礦制酸比例逐年下降，由 1995 年的 %，下降到 2020 年的 %。由于硫鐵礦包括有色金屬伴生 副產的硫精砂是我國的主要硫資源，我國的硫酸生產原料原來一直以硫鐵礦為主。世界上硫酸生產原料主要以硫磺為主。