【正文】 250Kta 硫磺制酸裝置工藝設計 設計者 學 號 班 級 指導老師 2020 年 5 月 16 日 畢業(yè)設計論文任務書 設計論文題目 250KTa 硫磺制酸裝置工藝設計 函授站 北京化工大學 專業(yè)化學工程與工藝 班級 黔化 本 041 班 學生姓名 指導教師含職稱 1．設計論文的主要任務及目標 設計的主要任務根據畢業(yè)設計課題要求結合設計條件主要完成 250KTa 硫磺制酸裝置設計說明書氣體流量及組成計算液體流量及組成計算氣體熱量計算循環(huán)酸溫計算主要設備尺寸核算主要管道尺寸核算 設計目標采用先進成熟的工藝設備節(jié)能措施和環(huán)保措施達到高效節(jié)能環(huán)保的要求取得好的經濟效益 2．設計論文的基本要求和內容 硫磺制酸裝置的物料衡算和熱量衡算及主要設備的尺 寸計算定型型號的選擇原輔材料的消耗計算和帶工藝控制點的工藝流程圖和設備裝備圖的繪制設計說明書的編制 3．主要參考文獻 1 南京化學工業(yè)集團公司設計院編寫化工部硫酸工業(yè)信息站出版 的《硫酸工藝設計手冊之工藝計算篇》 2 南京化學工業(yè)集團公司設計院編寫化工部硫酸工業(yè)信息站出版的《硫酸工藝設計手冊之物化數據篇》 3 南化公司設計院一室供稿南化公司研究院《硫酸工業(yè)》編輯部編印的《接觸法硫酸工藝設計常用參考資料選編之試用稿第三分冊》 4 湯桂華主編《化肥工學叢書硫酸》化學工業(yè)出版社出版發(fā)行 4．進度安排 設計論文各階段名 稱 起 止 日 期 1 設計安排查詢資料和參觀考察 2020 年 12 月份 2 設計實施階段 2020 年 3 月 1 日 25 日 3 設計中期檢查 209 年 3 月 28 日 4 設計完善階段 2020 年 4月 1 日 5 月 15 日 5 設計畢業(yè)答辯 2020 年 5 月 16 日 設計誠信聲明 本人鄭重聲明所呈交的設計是本人獨立完成設計中有關資料和數據是實事求是的盡我所知除文中已經加以標注和致謝外本設計不包含其他人已經發(fā)表或撰寫的成果若有不實之處本人愿意承擔相關法律責任 作者簽名 鄒 旋 日期 2020 年 5 月 16 日 250Kta 硫磺制酸裝置工藝設計 摘 要 硫酸是一種重要的基本化工原料在我國硫酸產品有 20759398 等不同規(guī)格硫酸主要用于生產磷肥其消費量占硫酸的總消耗量的 60 以上硫酸還用于生產還廣泛的用于冶金印染醫(yī)藥等行業(yè) 本設計主要介紹了年產 25 萬噸硫磺制酸的工藝計算主要原物料的物料衡算和熱量衡算主要設備的尺寸計算及選型工藝流程的配置安全生產環(huán)境保護等熔硫工段采用了液硫過濾器和液硫儲罐轉化工段采用了硫酸工業(yè)中技術成熟的兩轉兩吸 32 五段轉化工藝并采用了開車間接升溫系 統(tǒng)全不銹鋼轉化器及國產優(yōu)質釩觸媒催化劑確保一轉轉化率達到 93二轉轉化率達到 98使之總轉化率達到 997吸收工段采用大開孔球拱和新型填料蝶形底帶陽極保護的不銹鋼酸冷器和管槽式分酸器一二吸采用國產纖維除霧器并增設尾氣堿液吸收裝置用于開停車和事故性排放確保吸收率達到 9999 鍋爐工段采用熱管省煤器火管鍋爐反滲透脫鹽水熱力除氧蒸汽透平風機確保余熱的充分合理的利用 在技術經濟方面確保技術先進成熟節(jié)省建設投資為投產后獲得好的經濟指標打下基礎環(huán)境指標上則達到國家最新的污染物排放標準由此證明本設計在工藝計算工藝流程的配置設備的 選用上是合理的成功的 關鍵詞硫磺硫酸工藝設備設計 目 錄 1 總 論 7 11 概述 7 12 研究結論 7 2 市場需求預測 9 21 國內外近期遠期需求量預測 9 22 產品的銷售預測競爭能力和進入國際市場的前景 9 3 產品方案及生產規(guī)模 10 31 產品方案的選擇 10 32 生產規(guī)模 10 33 產品中間產品和副產品的品種規(guī)格及質量指標 10 34 催化劑的選擇 10 4 工藝技術方案 13 41 工藝技術方案的選擇 13 42 工藝流程簡述余熱回收系統(tǒng)方案的選擇和消耗定額 15 44 全廠主要物料平 衡 18 45 自控技術方案 18 46 主要設備的選擇 22 47 標準化 26 5 主要原料輔助材料及燃料的供應 26 51 原料供應 26 52 輔助材料供應 26 6 建廠條件和廠址方案 27 61 建廠條件 27 62 廠址方案 28 7 公用工程和輔助設施方案 28 71 總圖運輸 28 72 給水排水 30 73 供電及電訊 31 74 供熱 32 75 貯運設施 35 76 空壓站 36 77 機電儀修 37 78 化驗室 37 79 土建 37 8 環(huán)境保護 38 81 廠址與環(huán)境現(xiàn)狀 38 82 執(zhí)行環(huán)境質量標準 及排放標準 38 83 建設項目的主要污染源及污染物 39 84 環(huán)境保護與綜合利用論述 40 85 環(huán)境保護費用 40 9 勞動保護與安全衛(wèi)生 41 91 勞動安全與安全衛(wèi)生 41 92 消防 44 10 工廠組織和勞動定員 45 101 工廠體制及組織機構 45 102 生產班制和定員 45 103 人員來源及培訓 45 11 項目實施規(guī)劃 46 111 建設工期規(guī)劃 46 112 各階段實施進度規(guī)劃 46 12 研究結論 47 121 綜合評價 47 122 問題及建議 47 13 設計條件 48 14 氣體流量及組成計算 49 15 液體流量及組成計算 52 16 氣體熱量計算 54 17 循環(huán)酸溫計算 58 18 主要設備尺寸核算 60 19 主要管道尺寸核算 65 參考文獻 65 制謝 66 附件 1 相關圖紙 1 總 論 11 概述 稱 1 項目名稱 250Kta 硫磺制酸工程 況 1 大力加強工藝流程與設備配套開發(fā)的工作在充分吸取國內外科技成果的基礎上通過設計方案的比較和選擇提高裝置的技術水平完全實現(xiàn)設備國產化以節(jié)約工程建設投資確保裝置技術先進工程投資省運行費用低裝置運行可靠性高做出高水平高質量高效益的三高設計 2 在做好主裝置設計的同時要注重 節(jié)能環(huán)保安全消防抗震勞動安全及工業(yè)衛(wèi)生的配套設計三廢排放必須符合國家的有關標準和本項目環(huán)評報告的要求生產操作的環(huán)境條件必須符合國家勞動安全及工業(yè)衛(wèi)生的要求貫徹執(zhí)行國家有關環(huán)境保護和職業(yè)安全衛(wèi)生的政策和法規(guī) 3 認真貫徹五化的設計原則盡量提高工廠布置一體化生產裝置露天化建構筑物輕型化公用工程社會化引進技術國產化的程度 貫徹安全生產預防為主的方針確保本工程投產后符合職業(yè)安全衛(wèi)生的要求保證職工的安全和健康 4 在確保工程質量的前提下盡量降低工程造價使項目綜合技術經濟指標達到先進水平 出的背景投資的必要性和經濟 意義略 12 可研的簡要綜合結論 1 本項目所產硫酸作為下游磷化工產品的原料符合企業(yè)產業(yè)鏈的需要裝置建成后具有較好的經濟效益 2 本項目采用生產技術先進成熟可靠設備全部實現(xiàn)國產化既降低了工程投資又為裝置長周期穩(wěn)定運行提供了保障 3 本項目三廢治理措施有效項目建設滿足環(huán)保要求 4 本項目財務評價結果良好項目總投資預計 6000 萬元 綜上所述本項目是可行的投資是必要的 附主要技術經濟指標 序號 指標名稱 單位 數量 備注 一 生產規(guī)模及產品方案 1 硫酸 98 kta 2551 折 100 為 250 kta 2 蒸汽382MPa kta 300 12 噸蒸汽噸酸 二 年操作日 天 333 8000 小時 1 日產量 噸 7501 2 小時產量 噸 312 三 主要原材料燃料用量 1 硫磺 kta 83 250 332247。 1000 2 釩觸媒 噸 新工廠一次添加 146 噸之后每年消耗 175 噸 22464 065t M3 3 柴油 ta 55 開車升溫用 五 公用工程消耗量 1 供水補充新鮮水 m3h 156 312 5 噸水噸酸 2 用電負荷 380V 總裝機容量 KW 11934 85 度噸 312 噸 45 10KV 總裝機容量 KW 14586 85 度噸 312 噸 55 年用電量上透平風機 萬 kwh 575 25 萬噸 23 度噸 3 供汽 低壓蒸汽≤ 06MPa th 3744 312 噸 12 六 三廢排放量 1 廢氣 Nm3h 57296 2 廢渣 ta 1568 七 運輸量 kta 101 產品硫酸自產自用 不外賣 1 運入量 kta 85 2 運出量 kta 16 八 全廠定員 人 50 1 其中生產工人 人 44 2 非生產人員 人 6 九 廠內占地面積 畝 30 十 全廠建筑面積 m2 5994 30 畝 666 30 十一 工程項目總投資估計 萬元 6000 2 市場需求預測 21 國內外近期遠期需求量預測 國際上硫酸生產主要以硫磺為原料上個世紀九十年代由于國際硫磺市場持續(xù)低迷國內冶煉技術的不斷發(fā)展我國硫酸生產的原料結構發(fā)生了深刻變化硫磺制酸與冶煉氣制酸得到了飛速發(fā)展改變了過去依賴硫鐵礦的單一格局 2020 年中央緊抓三農問題出臺一系列對化肥企業(yè)的利好政策促進了磷復肥特別是高濃度磷復肥生產磷復肥每月以同比 20 以上的速度增 長二是國民經濟的快速增長增加對硫酸的需求 2020 年全國硫酸產量單位萬噸 制酸品種 200 年產量 占總產量比例 200 年產量 占總產量比例 200 年產量 占總產量比例 全國產量硫磺制酸 其中冶煉煙氣制酸 硫鐵礦制酸 ≥ 980 灰分的質量分數 ≤ 003 鐵 Fe≤ 001 砷 As ≤ 0005 汞 Hg≤ 001 鉛 Pb≤ 002 透明度 mm≤ 50 色度≤ 20 2 工業(yè)硫磺產品執(zhí)行國家標準 GB244981表中二級品標準 H2SO4算 指標名稱 一級 二級 三級 測定方法 硫 ≥ 9990 9950 9850 GB245181 灰分≤ 004 020 040 GB245381 酸度以 H2SO4計≤ 0005 001 003 GB245481 砷 As≤ 0001 002 005 GB245681 鐵 Fe ≤ 0003 0005 不規(guī)定 GB245781 有機物 ≤ 005 030 080 GB245581 水分 ≤ 010 050 100 GB245281 100 目篩孔徑 0149mmpa 催化劑 SO2的轉化反應是氧化硫酸的重點 SO2關 系到原料的利用和經濟效益等所以對 SO2氧化用催化劑的選擇提出了更高要求 SO2氧化反應所用催化劑要求滿足以下條件①有較高的轉化率提高硫利用率減少二氧化硫排放量②有較低的起燃溫度較高的耐熱性能以降低能耗縮短開車預熱時間并適應氣濃氣量的變化③使用壽命長以保證系統(tǒng)的開工率現(xiàn)在生產中二氧化硫氧化主要用的是 釩催化劑是以五氧化二釩 V2O5 為 主 要 活 性 成 分 其 組 成 為V2O559SO310205070 并含有少量及水份等以堿金屬鹽類硫酸鹽作助催化劑以硅膠硅藻土硅酸鹽作為載體而引起釩催化劑中毒的主要物質是砷氟酸霧以及礦塵等除了礦塵 覆蓋催化劑表面降低催化劑活性外其它 3 種有毒物質是以化學中毒形式來催化劑中毒失去活性 現(xiàn)在國內廣泛采用的是 S1012H 型 S1071H 型和 S108H 型三種催化劑這三種催化劑為環(huán)狀催化劑比較先進的有 S1012H Y 型和 S1071H Y 型它們是菊花環(huán)釩催化劑床層阻力降比前者小抗堵能力比前者強堆密度小強度高這兩個指標已達到國際先進水平 S1071H 型和 S1071H Y 型起燃溫度為 360℃～ 370℃正常使用溫度為 420℃～ 580℃ S1012H 型和 S1012H Y 型的起燃溫度為 380℃～390℃ 正常的使用溫度為 420℃～ 630℃因此比較可得 S107 型催化劑要優(yōu)于 S101型催化 S107 型催化劑和 S101 型催化反應速度常數溫度 K1 溫度 K1 K1 秒 1 大氣壓 1 秒 1 大氣壓 1 秒 1 大氣壓 1 600 107 490 179 590 965 480 158 580 866 470 135 135 570 774 460 110 080 560 660 450 085 047 550 560 440 071 031 540 475 430 056 019 530 405 420 044