【正文】 煙硫酸循環(huán)罐 ￠ 3500 ㎜ 2500 ㎜ 干燥塔 ￠ 2600 ㎜ 8100 ㎜ 中間吸收塔 ￠ 2800 ㎜ 15100 ㎜ 最終吸收塔 ￠ 3000 ㎜ 14835 ㎜ 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 表 31 主要設(shè)備規(guī)格 (續(xù)表 ) 名稱 規(guī)格型號(hào) 煙酸塔 ￠ 4100 ㎜ 12020 ㎜ 熱換熱器 立式￠ 1945 ㎜ 5003 ㎜， F=352 ㎡ 冷換熱器 立式￠ 2220 ㎜ 6253 ㎜， F=596 ㎡ SO3蒸發(fā)器 釜式（ AUE） ,1480 ㎜ 1874 ㎜ 4800㎜ ,F=535 ㎡ SO3冷凝器 管殼式（ AUE） ,1124 ㎜ 4880㎜ ,F= ㎡ 鼓風(fēng)機(jī) 離心 ,Q=4348 0m3/h 蒸汽透平 背壓， 505EK， Q=16300Kg/h 熔硫進(jìn)料泵 LEWIS4/CLS。中間吸收塔和最終吸收塔內(nèi)裝有 ES 型除沫器，干燥塔內(nèi)裝有雙層絲網(wǎng)除沫器。在填料上部是合金鋼循環(huán)酸分布器，分布器由安裝在豎直降液管上的左右排列的幾條支管構(gòu)成，以獲得理想的分布形式，在填料層上部降液管的噴射點(diǎn)均勻排列著 180 ㎜厚的 50 ㎜矩鞍填料。 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 圖 32 第一廢熱鍋爐（水管廢熱鍋爐）結(jié)構(gòu)圖 圖 33 第二廢熱鍋爐（低溫過(guò)熱器）結(jié)構(gòu)圖 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 圖 34 第三廢熱鍋爐（高溫過(guò)熱器）結(jié)構(gòu)圖 干吸工段 干吸工段的主要設(shè)備有干燥塔、第一吸收塔、槽、酸冷卻器、硫酸泵等，酸管為不銹鋼管道，一般需帶陽(yáng)極保護(hù)。廢熱鍋爐的出口管箱上接有一段開工用的可拆卸煙囪，通過(guò)此煙囪可排放烘爐時(shí)燃料氣燃燒所產(chǎn)生的廢氣。在低負(fù)荷生產(chǎn)情況下，如果全開旁路柱塞閥都不行，則需通過(guò)調(diào)節(jié)此蝶閥來(lái)提高旁路氣體的影響。另外，旁路柱塞閥的填料箱上接有一條儀表風(fēng)管線，這樣便能在軸密封周圍形成一個(gè)平衡的壓力，有效地防止了硫酸鹽在軸密封上結(jié)晶，保證了柱塞閥的靈活轉(zhuǎn)動(dòng)。 廢熱鍋爐 廢熱鍋爐為火管型，正常操作壓力為 3800～ 3900 KW。鍋爐給水及飽和蒸汽依次流經(jīng) 3 組盤管， 其先后順序由工藝氣體的溫度決定。 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 圖 31 焚硫爐結(jié)構(gòu) 省煤器 兩臺(tái)省煤器均為立式碳鋼殼體，盤管為鑄鐵翅片管，水走管程。焚硫爐一端直接廢熱鍋爐相連，另一端為空氣聯(lián)箱，上面裝有兩個(gè)硫磺噴嘴。該工段的焚硫爐要砌耐火磚，熱力設(shè)備、轉(zhuǎn)化器、換熱器和管道均需保溫。 熔硫儲(chǔ)罐是帶保溫的圓柱形容器，配有 5 個(gè)翅片管式加熱器，在罐的四周有 4個(gè)空氣入口 ，中心有一個(gè)放空口且?guī)в姓羝闊?，以防堵塞，四周入口和中心出口的高度差保證了氣體的流動(dòng)。濾芯靠液壓系統(tǒng)抽出，設(shè)有一臺(tái)往復(fù)式液壓油泵。設(shè)計(jì)能力為：11000～ 16000 ㎏ /h。攪拌器帶有 4 葉螺旋槳葉片和 6 葉平板渦輪。該工段的非標(biāo)設(shè)備和管道均需保溫。 設(shè)法疏通管道或找鉗工處理 酸泵振動(dòng)大 泵軸套間隙或葉輪 腐蝕，找鉗工更換備用泵 循環(huán)酸和成品酸的濃度偏差很大 循環(huán)酸濃不穩(wěn)、忽高忽低； 酸濃度計(jì)失靈； 分析誤差 穩(wěn)定操作； 聯(lián)系儀表工處理； 重新分析。 圖 22 轉(zhuǎn)化工序熱利用流程 工藝設(shè)計(jì) 采用快速熔硫、液硫精制、液硫焚燒和 “ 3+2” 兩轉(zhuǎn)兩吸工藝；用次中壓鍋爐（ 2臺(tái)）、低壓鍋爐（ 1 臺(tái)）和省煤器（ 2 臺(tái)）回收焚硫與轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的高、中溫位熱能，生產(chǎn) (、 )的次中壓和低壓蒸汽，經(jīng)減壓后，供公司內(nèi)部的 MAP 和 NPK裝置生產(chǎn)使用；設(shè)備選型既要節(jié)省投資，又要運(yùn)行穩(wěn)定可靠，經(jīng)過(guò)全面論證， 一吸塔除霧器（ ES210 型柱狀纖維除霧器）和轉(zhuǎn)化催化劑（ LP110 和 LP120 型釩催化劑）選用美國(guó)孟山都環(huán)境化學(xué)公司生產(chǎn)的產(chǎn)品；操作自動(dòng)控制采用美國(guó) FOXBORO 公司生產(chǎn)的集散控制系統(tǒng)（ DCS ），一次儀表全部進(jìn)口。除用于發(fā)電及熔濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 硫的蒸汽外， 尚有少量低壓蒸汽供附近廠外用戶使用。出廢熱鍋爐的 SO2入轉(zhuǎn)化器一段進(jìn)行反應(yīng) 。 轉(zhuǎn)化工序熱能利用流程 本設(shè)計(jì)的熱能利用流程與一般硫磺制酸 裝置相同。 l 充分利用系統(tǒng)的高、中溫廢熱。 k 自控方案合理、先進(jìn)、可靠。 公用的酸循環(huán)槽中間有分隔板， 將槽分成最終吸收塔進(jìn)料和另外兩塔進(jìn)料兩部分， 分隔板上部有一個(gè)開口，是兩部分氣相連 通口，下部有一個(gè)開口，使最終吸收塔一側(cè)到另外兩塔一側(cè)保持連續(xù)流動(dòng)狀態(tài)。干吸塔均采用 SX 槽式合金鋼分酸器。第一層加入部分低溫催化劑 Cs120，第五層全部使用低溫催化劑 Cs110，這樣在 390℃的低溫下也具有良好的反應(yīng)活性。其它四層的布置既考慮管道布置的經(jīng)濟(jì)性，又要使隔板的溫差降至最小。 e 采用火管鍋爐， 入口設(shè)有剛玉保護(hù)套管和耐火澆料防沖刷層。 c 焚硫爐出口氣體 ψ （ SO2）控制在 %，如此高的 SO2含量降低了生產(chǎn)噸酸所耗的氣體量，減小了設(shè)備尺寸和投資，從而最大程度地降低了生產(chǎn)成本。 工藝特點(diǎn) 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 a 焚硫爐裝有兩個(gè)高壓霧化噴嘴，根據(jù)生產(chǎn)負(fù)荷， 選擇投用一個(gè)或兩個(gè)，從而保證霧化效果。 裝置開車時(shí)， 焚硫爐設(shè)置了燃料氣升溫系統(tǒng)， 這部分設(shè)置了以下聯(lián)鎖： a 風(fēng)機(jī)停車 燃料氣閥門關(guān)閉。 主要控制點(diǎn) 焚硫、 轉(zhuǎn)化、 吸收工序主要的聯(lián)鎖控制有： a 風(fēng)機(jī)停車 → 焚硫爐進(jìn)料泵停 → 注入循環(huán)酸罐的稀釋水閥關(guān)閉。一段轉(zhuǎn)化后的氣體經(jīng)過(guò)蒸汽過(guò)熱器后進(jìn)入二段轉(zhuǎn)化，出二段的氣體經(jīng)過(guò)熱換熱器后進(jìn)入三段轉(zhuǎn)化；出三段的氣體經(jīng)過(guò)冷換熱器和中間省煤器后去發(fā)煙硫酸吸收塔， 吸收后的貧氣再進(jìn)入中間吸收塔繼續(xù)吸收；出中間吸收塔的氣體，一部分經(jīng)過(guò)冷換熱器和熱換熱器后進(jìn)入四段轉(zhuǎn)化；四段出口氣體與從中間吸收塔來(lái)的另一部分冷氣體混合后進(jìn)入五段轉(zhuǎn)化；五段出口氣體經(jīng)過(guò)最終省煤器后進(jìn)入最終吸收塔。液硫通過(guò)硫磺泵送至磺槍噴入焚硫爐， 噴硫量由變頻電機(jī)調(diào)節(jié)。 d 熔硫槽和帶液下泵的熔硫儲(chǔ)槽設(shè)有混凝頂，并且在設(shè)備和管線上方開口處裝有可移動(dòng)的鋼頂蓋，環(huán)境清潔，安全可靠。 b 熔硫槽加熱盤管可以每組單獨(dú)取出修理不影響正常生產(chǎn)。 b. 高液位開關(guān)開硫磺皮帶機(jī)。經(jīng)過(guò)濾后的液硫自流至熔硫儲(chǔ)槽。其反應(yīng)方程式如下： S+O2=SO2+Q 2SO2+O2=2SO3+Q SO3+H2O=H2SO4+Q 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 工藝流程 5. 硫酸循環(huán)槽 8.發(fā)煙硫酸吸收塔 10. SO3蒸發(fā)器 13.發(fā)煙硫酸循環(huán)罐 SO3 儲(chǔ)罐 19.液硫儲(chǔ)槽 換熱器 罐 熔硫、過(guò)濾及液硫儲(chǔ)存工序 1 流程描述 原料固體硫磺通過(guò)帶有稱重設(shè)施的皮帶機(jī)送至熔硫槽，在皮帶機(jī)上，將石灰加入固體硫磺中，中和硫磺中可能存在的酸性物質(zhì)。 其主要原料及規(guī)格見表 21。此工藝存在一定的局限性，因此 本設(shè)計(jì)采用硫磺制硫酸。 冶煉煙氣 冶煉煙氣制酸前冶煉煙氣收塵需用收塵用的電除塵器，電除塵器內(nèi)部結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，體積較大需要較高的能耗，且需定期的維護(hù)保養(yǎng)，增加了設(shè)備費(fèi)用。 4. 工藝改造前后的效果 表 11 礦石工藝與硫磺工藝比較 懸浮物 (噸 /年） 砷 (噸 /年 ) 氟 (噸 /年 ) 污水量 (萬(wàn)噸 /年 ) 排污費(fèi) (萬(wàn)元 /年 ) 礦石工藝 670 12 430 87 硫磺工藝 116 0 0 168 27 綜上所述硫磺制酸工藝相對(duì)礦石制酸工藝有許多的改進(jìn)之處 , 它是一條清潔生產(chǎn)的工藝，更節(jié)能環(huán)保 , 只有這樣的生產(chǎn)工藝才能使化工企業(yè)生存和發(fā)展得更好。硫磺爐出口的 1000℃溫度的二氧化硫氣體經(jīng)中壓鍋爐、過(guò)熱器、省煤器充分利用熱量后 , 二氧化硫氣體降溫至 420℃進(jìn)入轉(zhuǎn)化器。 深井水用量從 100 萬(wàn) t/a, 下降到 20萬(wàn) t/a。礦石制酸電耗為 110 kWh/t, 硫磺制酸為 70 kW 硫磺制酸與礦石制酸工藝比較 , 消除污染源 硫磺制酸工藝少了粉碎、水洗凈化兩道復(fù)雜的工序 , 同時(shí)也消除了大量污染源 —— 粉塵、污水、礦渣。是保留原生產(chǎn)工藝礦石制酸 , 而加大環(huán)保治理投入 , 還是選擇從工藝流程上改進(jìn)措施 , 從根本上解決問(wèn)題 ? 經(jīng)過(guò)認(rèn)真深入的分析研究 , 最終上硫廠選擇了工藝改進(jìn)的方案 , 由礦石制酸改為硫磺制酸工藝 , 即以 液體硫磺為原料來(lái)生產(chǎn)硫酸 , 從根本上解決了礦石 制酸生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)出的大量污水、粉塵、礦渣對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題。同時(shí)能耗也高 , 環(huán)保費(fèi)用無(wú)法承受。 礦石制酸工藝存在的最大問(wèn)題是對(duì)環(huán)境污染大 ,大量的污水、粉塵及礦渣嚴(yán)重影響著周圍環(huán)境 。 硫磺與硫鐵礦的工藝比較 采用礦石制酸工藝 , 若 裝置生產(chǎn)能力為年產(chǎn) 15萬(wàn) t硫酸。 硫酸生產(chǎn)的工藝比較 目前硫酸生產(chǎn)的主要方法有硫磺制酸、硫鐵礦制酸、冶煉煙氣制酸及其他制酸四種生產(chǎn)方法。硼烷又用做制備硼氫化鈾用來(lái)分離鈾 235 的一種原料。從硼砂制備硼烷的過(guò)程需要多量硫酸。此外，許多抗生素的制備，常用藥物如阿斯匹林、咖啡因、維生素 B B12 及維生素 C、某些激素、異煙肼、紅汞、糖精等的制備，無(wú)不需用硫酸。此外，紡織印染工業(yè)、搪瓷工業(yè)、小五金工業(yè)、肥皂工業(yè)、人造香料工業(yè)等生產(chǎn)部門，也都 需要使用硫酸。塑料的增塑劑（如苯二甲酸酐和苯二甲酸酯）、賽璐珞制品所需的原料硝化棉，都需要硫酸來(lái)制濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 備。所以有些染料廠就設(shè)有硫酸車間，以配合需要。 (8)用于染料工業(yè)幾乎沒有一種染料（或其中間體）的制備不需使用硫酸。 (7)用于化學(xué)纖維以外的高分子化合物生產(chǎn)塑料等高分子化合物，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中越來(lái)越占有重要的地位。每生產(chǎn) 1t粘膠纖維，需要消耗硫酸 ～ ，每生產(chǎn) 1t 維尼龍短纖維，就要消耗 98%硫酸 230kg，每生產(chǎn) 1t 卡普綸單體，需要用 %發(fā)煙硫酸。此外煉焦化學(xué)工業(yè)（用硫酸來(lái)同焦?fàn)t氣中的氨起作用副產(chǎn)硫酸銨）、電鍍業(yè)、制革業(yè)、顏料工業(yè)、橡膠工業(yè)、造紙工業(yè)、油漆工業(yè)（有機(jī)溶劑的制備）、工業(yè)炸藥和鉛蓄電池制造業(yè)等等，都消耗相當(dāng)數(shù)量的硫酸。10H2O)、磷酸三鈉(Na3PO4)、磷酸氫二鈉 (Na2HPO4)、硫酸鉛 (PbSO4)、硫酸鋅、硫酸銅、硫酸亞鐵以及其他硫酸鹽的制備都要用硫酸。石油工業(yè)所使用的活性白土的制備，也消耗不少硫酸。 (4)用于石油工業(yè)汽油、潤(rùn)滑油等石油產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中，都需要濃硫酸精煉，以除去其中的含硫化合物和不飽和碳?xì)浠衔?。為大家所熟悉的滴滴涕，每生產(chǎn)1t 需要 20%發(fā)煙硫酸 。最普通的殺蟲劑，如 1059 乳劑 (45%)和 1605 乳劑 (45%)的生產(chǎn)都需用硫酸。 2NH3+H2SO4= (NH4)2SO4 每生產(chǎn)一噸硫酸銨，就要消耗硫酸（折合成 100%計(jì)算） 760kg，每生產(chǎn)一噸過(guò)磷酸鈣，就要消耗硫酸 360kg。 酸性： 制 化肥 ，如 氮肥 、 磷肥 等 2NH3+H2SO4=（ NH4） 2SO4 Ca3(PO4)2+2H2SO4=2CaSO4+Ca(H2PO4)2 穩(wěn)定性： 濃硫酸 亞硫酸 鹽反應(yīng) N