【正文】 品酸槽 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 16頁 （ 3）酸度 硫磺中酸度 (以 H2SO4 計(jì) )呈游離態(tài)。 液態(tài)硫磺含水分 %～ %是正常的 .固態(tài)硫磺當(dāng)含水 分在 1%以上 ,熔硫時(shí)則劇烈起泡 ,影響正常操作。硫磺中水分多或少 ,僅影響熔硫時(shí)的蒸汽消耗量。原料硫磺 (固態(tài) )灰分含量一般不宜超過 %。但它們以固態(tài)經(jīng)過 堆存、裝卸和運(yùn)輸 ,以及用戶的庫(kù)存 ,將受到各種固體雜質(zhì)的污染 ,使其灰分含量增加。 由于上述原因，因此采用硫磺為原料制酸有更大的優(yōu)越性，所以本次設(shè)計(jì)采用以硫磺為原料制取硫酸，其操作流程圖如圖 所示。 、電和原料費(fèi)用低于硫鐵礦制酸。 、凈化工序，只有熔硫、焚化、轉(zhuǎn)化、干吸及成品工序，原料加工也比硫鐵礦制酸裝置簡(jiǎn)單，因此工藝流程短，物料處理少，設(shè)備少，建設(shè)工期短。 ，因?yàn)榉贌屠鋮s后氣體非常干凈和干燥，可以直接進(jìn)入轉(zhuǎn)化器。該過程無廢渣、污水排放，流程簡(jiǎn)單，故對(duì)建廠地區(qū)適應(yīng)性廣并且有利于保護(hù)環(huán)境。 硫磺制酸與硫鐵礦制酸的優(yōu)缺點(diǎn)比較 [10,11] 通過上述四種制酸特點(diǎn)的論述，可以得知其 實(shí)石膏制酸、冶煉煙氣制酸和硫鐵礦制酸這三種方法制酸的工藝流程和設(shè)備基本相同，所以把它們歸為一類，因此，主要是比較它們與硫磺制酸的區(qū)別。 石膏制造硫酸，由于爐氣中的二氧化硫濃度較低，所以在相同產(chǎn)量下，凈化、轉(zhuǎn)化、干吸工序的設(shè)備要比普通采用標(biāo)準(zhǔn)濃度爐氣的要大，其中轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的熱交換面積也要大些。 天然石膏可分為：無水石膏和二水石膏。所采用的方法主要為稀酸洗滌，例如多塔洗滌工藝和動(dòng)力波洗滌工藝。 但是，由于冶煉煙氣含有的有害雜質(zhì)種類及含量與硫鐵礦煙氣不完全相同，特別是揮發(fā)性金屬及含塵量差別較大，因此，凈化工序的工藝及設(shè)備稍有不同。因此，利用冶煉煙氣制酸同硫鐵礦爐氣制酸具有相似的工序，即凈化、干燥、轉(zhuǎn)化、吸收，而且所用工藝和設(shè)備亦基本相同。 一般地，冶煉煙氣中的雜質(zhì)可分為粉塵、煙霧和揮發(fā)性金屬三種。由于冶煉設(shè)備和操作技術(shù)水平所限，過去冶煉煙氣的氣量和濃度波動(dòng)大，而且二氧化硫濃度低，成分復(fù)雜。因此，冶煉煙氣亦是一種制酸原料。吸收液由循環(huán)酸泵送去成品酸槽，尾氣去煙囪直接排放。從一吸塔出來的氣體中含有大量未完全轉(zhuǎn)化的 SO2 及 SO3,經(jīng)換熱升溫后送去轉(zhuǎn)化器四段再次轉(zhuǎn)化。在焚硫爐內(nèi)，硫與由風(fēng)機(jī)送入的干燥空氣接觸，與空氣中的氧反應(yīng)生成 SO SO3。所以與上述硫鐵礦制酸相比，硫磺制酸具有流程簡(jiǎn)單，生產(chǎn)過程無廢渣、污水排出等優(yōu)勢(shì)，故對(duì)建廠地區(qū)適應(yīng)性廣。吸收尾氣去煙囪直接排放。由于從一吸塔出來的氣體除含有 SO酸霧及惰性氣體外，還含有大量 SO2,故需要將其換熱升溫后送去轉(zhuǎn)化器三、四段，使 SO2 轉(zhuǎn)化為 SO3，最終轉(zhuǎn)化率可達(dá) %。 干燥過后的爐氣由二氧化硫主風(fēng)機(jī)送去換熱器簡(jiǎn)介換熱是爐氣升溫至 430℃左右，再送去轉(zhuǎn)化器一、二段，在五氧化二釩的催化下轉(zhuǎn)化成 SO3。當(dāng)爐氣中的水蒸氣分壓大于硫酸液面上的水蒸氣分壓時(shí)，爐氣即被干燥。 干燥塔采用 53℃、 98%的濃硫酸自塔頂噴淋下來，與從塔底進(jìn)來的爐氣逆流接觸。這些水蒸氣如果進(jìn)入二氧化硫轉(zhuǎn)化器，會(huì)與三氧化硫 再次形成酸霧，且會(huì)造成對(duì)五氧化二釩催化劑的破壞。爐氣再經(jīng)冷卻塔冷卻至 40℃，送去電除霧器（一、二級(jí)）除去酸霧。回收的熱量經(jīng)汽包由循環(huán)泵送回焙燒爐和熱電廠循環(huán)使用。分述如下： 在倉(cāng)庫(kù)貯存的硫 鐵 礦，由裝載機(jī)送入加料斗，經(jīng)圓盤給料機(jī)、膠帶輸送機(jī)送入籠式破碎機(jī)，將成球的尾沙打散，再由膠帶輸送機(jī)送入振動(dòng)篩篩分，篩上粗顆粒礦經(jīng)膠帶輸 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 12頁 送機(jī)返回倉(cāng)庫(kù)，篩下粒度合格的成品礦 由給料系統(tǒng)送至沸騰焙燒爐，在焙燒爐內(nèi)，硫鐵礦中的二硫化鐵與空氣中的氧反應(yīng)，生成 SO2 爐氣，除含 SO2 外，爐氣中還含有大量SO Fe3O Fe2O氮化物，空氣則由焙燒風(fēng)機(jī)送入焙燒爐內(nèi)。H2O8%[7]。Pb%。As%。以下是采用不同原料為基礎(chǔ)進(jìn)行接觸法生產(chǎn)硫酸： （ 1）硫鐵礦制酸 硫鐵礦按其來源不同分為普通硫鐵礦、浮選硫鐵礦和尾砂、含煤硫鐵礦三種。 接觸法中二氧化硫在固體觸媒 （五氧化二釩） 表面跟氧反應(yīng)，結(jié)合成三氧化硫，然后用 ％的硫酸吸收為成品酸。到 20年代后，由于釩觸媒的制造技術(shù)和催化效能不斷提高，已逐步取代價(jià)格昂貴和易中毒的鉑觸媒。塔式法制出的硫酸濃度可 達(dá) 76％ 左右，目前，我國(guó)仍有少數(shù)工廠用塔式法生產(chǎn)硫酸。 在鉛室法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的塔式法，開始于本世紀(jì)初期 。其中鉛室法 在 1746年 開始采用，反應(yīng)是在氣相中進(jìn)行的。 根據(jù)使用催化劑的不同，硫酸的工業(yè) 制法可分為接觸法和硝化法。遺憾的是硫鐵礦不是硫酸生產(chǎn)的最理想原料，它具有生產(chǎn)工藝復(fù)雜、管理要求高、操作環(huán)境差以及要處理大量的固體和液體等缺陷。 所以廠址決定選擇在貴州省福泉市南部的馬場(chǎng)坪，馬場(chǎng)坪地理位置如下圖所示： 圖 福泉市地理位置圖 硫酸生產(chǎn)路線的選擇和論證 硫酸工業(yè)的原料及生產(chǎn)工藝 硫酸生產(chǎn)原料有硫鐵礦、硫磺 、冶煉煙氣、磷石膏、石膏、硫化氫、含硫廢液等。硫酸的運(yùn)輸費(fèi)用較高，這就決定硫酸廠址不能離消費(fèi)中心太遠(yuǎn)。附近有甕福磷礦等大型國(guó)有化工企業(yè)，這樣不僅有利于利用其生 產(chǎn)的設(shè)備和公用工程，而且它們還是最重要的硫酸用戶之一。年均降水量 1033～ 1220 毫米。土壤類型以石灰土最多，黃壤 次之，水稻土和紫色土較少。 福泉市境內(nèi)地勢(shì)西部和北部較高，東部次之，中部和南部較低，最高海拔 米，最低海拔 614 米，平均海拔 1020 米。主要包括磷礦、重晶石、鐵、硅石、煤等；全國(guó)最大的磷化工業(yè)基地 —— 甕福集團(tuán)座落于該鎮(zhèn)。 馬場(chǎng)坪鎮(zhèn)是福泉市的一個(gè)重要工業(yè)基地，面積 130 平方公里。南北最長(zhǎng) 千米，東西最寬 千米。東臨凱里市和黃平縣，南與麻江縣接壤，西界貴定，龍里，開陽三縣。 32′28″ 27176。14′24″107176。 （ 16）有用礦藏的上部不宜建廠。 （ 14）地址情況要好，地耐力一般要求在 147kPa 以上。 （ 12）廠址盡量不選在 7 度以上的地震區(qū)， 9度以上不能建廠。 （ 10）有些化工廠有大量的廢渣產(chǎn)生，要有足夠的洼池堆放和填埋，或者要有利用廢渣開發(fā)下游產(chǎn)品的相關(guān)技術(shù)，以期達(dá)到資源的最佳利用。 （ 8）為了節(jié)約土地資源，盡量不占或少占用農(nóng)田。 （ 6）應(yīng)在居民區(qū)的下風(fēng)向和江河下游，但又不受其他企業(yè)產(chǎn)生的煙氣的影響的地方建設(shè)工廠。 （ 4）最好靠近熱電站以獲得大量蒸汽和電力。年運(yùn)輸量超過某個(gè)數(shù)值時(shí)（按國(guó)家規(guī)定），應(yīng)鋪設(shè)專用線并和鐵路正線連接。廠址選擇的一般要求如下： （ 1）廠址應(yīng)當(dāng)靠近主要原材料供應(yīng)地區(qū)或產(chǎn)品銷售地區(qū)。 此外，多年來在二氧化硫沸騰轉(zhuǎn)化、加壓轉(zhuǎn)化、非穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)化等方面的研究成果，為接觸法硫酸生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展提供新的契機(jī)。據(jù)稱，這樣既能降低成本又能達(dá)到嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。 （ 5） 減少污染物排放，保護(hù)環(huán)境。 （ 4） 生產(chǎn)的計(jì)算機(jī)管理。對(duì)于硫磺制酸裝置，熱利用率可達(dá) 65%到 75%。 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 8 頁 （ 3） 節(jié)能與廢熱的利用。其中新材質(zhì)的應(yīng)用為設(shè)備性能的提高、結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和新技術(shù)應(yīng)用提供保證。 （ 2） 設(shè)備結(jié)構(gòu)和材質(zhì)的改進(jìn)。因此，小型工廠正逐漸被大型化工廠取代，發(fā)達(dá)國(guó)家新建裝置規(guī)模一般為 300～ 900kt/a。 硫酸工業(yè)提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、 降低成本、減少污染的進(jìn)展主要在以下幾個(gè)方面： （ 1） 裝置大型化。近年來全世界的硫酸產(chǎn)量中，硫磺制酸約占 65%，硫鐵礦制酸約占 16%，其他原料制酸約占 19%。在不同國(guó)家中，由于本國(guó)含硫資源的不同，生產(chǎn)硫酸的原料路線有很大的差異，且所用原料的比重隨硫資源的供給情況也有所調(diào)整。 [3,4,5] 接觸法制酸幾乎是目前世界上硫酸工業(yè)的唯一生產(chǎn)方法。 （ 4） 使用環(huán)狀催化劑，積極引進(jìn)和開發(fā)高活性低溫催化劑。 （ 2） 利用新工藝改造舊裝置，目前多數(shù)水洗凈化已改為酸洗，仍未改造的裝置，其廢水基本得到治理，兩次轉(zhuǎn)化技術(shù)得到推廣，裝置的能力已超過一次轉(zhuǎn)化裝置的能力，一次轉(zhuǎn)化裝置的尾氣多數(shù)得到治理；在提高裝置熱利用率方面，大中 型裝置基本做到了利用高、中溫?zé)崮馨l(fā)電，在建或新建大型裝置還利用低溫?zé)崮?，使熱回收率接?90%。同時(shí)，在技術(shù)上也有明顯提高。但 是隨著國(guó)家相關(guān)政策的進(jìn)一步實(shí)施，近年來，引進(jìn)了一大批大型先進(jìn)生產(chǎn)裝置，使得硫酸產(chǎn)量有進(jìn) 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 7 頁 一步增加。根據(jù)中國(guó)硫資源的特點(diǎn)，今后中國(guó)的制酸原料仍以硫鐵礦為主，同時(shí)大力發(fā)展冶煉煙氣制酸，穩(wěn)健地發(fā)展硫磺制酸、石膏制酸。相對(duì)而言，天然和再生硫磺要少得多，因此硫鐵礦是中國(guó)硫酸生產(chǎn)的主要原料。 硫酸工業(yè)的概況及其發(fā)展趨勢(shì) [2,3,4] 硫酸工業(yè)是中國(guó)化學(xué)工業(yè)中建立較早的一個(gè)部門。原子能工業(yè)中用于濃縮鈾。 在冶金行業(yè)中，鋼材加工及成品的酸洗都需要硫酸；電解法精煉銅、鎘時(shí)，電解液需使用硫酸；某些貴金屬的精煉亦需用硫酸溶去夾雜的其他金屬。在農(nóng)藥、除草劑的生產(chǎn)中亦需要硫酸。在中國(guó)，硫酸產(chǎn)量的 60%以上用于生產(chǎn)磷肥和復(fù)肥。硫酸在大宗生產(chǎn)的化產(chǎn)品產(chǎn)量位居前列，是最重要的化工原料之一。硫酸與水可以任意比例 混合，同時(shí)放出大量的熱，會(huì)飛濺傷人或引起爆炸；硫酸的密度是隨溫度的降低及含量的增加而增加，但是硫酸的冰點(diǎn)并不是隨其溫度的增加而降低的，濃度低于 76%的硫酸與金屬反應(yīng)會(huì)放出氫氣。但濃硫酸有其特 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 6 頁 殊的性質(zhì)。常用的硫酸組成可分為： 92%硫酸， 98%硫酸、100%硫酸、 20%發(fā)煙酸、 65%發(fā)煙酸。 硫酸或發(fā)煙硫酸的濃度都可用 H2SO4 質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示。 工業(yè)上使用的硫酸是硫酸的水溶液， 即 SO3 與 H2O 摩爾比小于或等于 1 的物質(zhì)。食品硫磺在食品工業(yè)中可用來防腐、殺蟲、漂白、熏染等，還可用于淀粉工業(yè)軟化玉米及其它原料用。 屬于二級(jí)易燃物，自然點(diǎn) 205℃，其粉塵或蒸汽能與空氣形成爆炸性 混合物 ,屬易燃固體危險(xiǎn)品。 工業(yè)硫磺的性質(zhì)及用途 工業(yè)硫磺是一種重要的化工產(chǎn)品和基本工業(yè)原料，工業(yè)硫磺有塊狀、粉狀、粒狀和片狀等，呈黃色或者淡黃色，產(chǎn)品質(zhì)量 標(biāo)準(zhǔn) 執(zhí)行 GB/T2449－ 20xx. 工業(yè)硫磺 分子量為 ，蒸汽壓為 ，閃點(diǎn)為 207℃，熔點(diǎn)為 119℃。 selection of equipment and materials are alsoAll achieved domestically. Keywords: sulfur, sulfuric acid, conversion, catalyst, Environmental Protection 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 5 頁 第一章 總論 設(shè)計(jì)對(duì)象 設(shè)計(jì)規(guī)模： 32 萬噸 /年 原料和產(chǎn)品規(guī)格 原料：硫磺 規(guī)格：含硫 %， %，灰分 %。 關(guān)鍵詞： 硫磺 , 硫酸 , 轉(zhuǎn)化 , 催化劑 ,環(huán)境保護(hù) 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 4 頁 Annual output of 32 million tons of sulfuric acid process design project (Key Design: Transforming Processes) Abstrac