【正文】 20xx 年硫酸產(chǎn)量以及市場(chǎng)顯現(xiàn)多年的未見的好形勢(shì)，其中有兩個(gè)原因：一是從 20xx 年底開始，中央緊抓三農(nóng)問題，出臺(tái)一系列對(duì)化肥企業(yè)的好政策，促進(jìn)了磷復(fù)合肥特別是高濃度磷復(fù)合肥的生產(chǎn)，復(fù)合肥每月以同比 20%以上的速貴州大學(xué)畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 5 頁 度增加；二是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，增加了對(duì)硫酸的需求，因此， 20xx 年硫酸每月的產(chǎn)量同比增長(zhǎng)都在 18%以上，全國(guó)硫酸市場(chǎng)上一度出現(xiàn)供不應(yīng)求的形勢(shì)，價(jià)格 一路上揚(yáng)。由于硫磺進(jìn)口價(jià)位一直居高不下。 20xx 年進(jìn)口硫磺 499 萬噸，比上年增加 22%；進(jìn)口硫酸 萬噸，與上年基本持平。 20xx 年我國(guó)的硫酸表現(xiàn)消費(fèi)量為 萬噸。其中大部分為中東高硫原油，其加工中必然產(chǎn)生大量的硫化氫氣體；同時(shí)內(nèi)地?zé)捰蛷S對(duì)原油的深度加工，也會(huì)產(chǎn)生大量酸性氣體。 20xx 年全國(guó)也將關(guān) 閉四萬噸以下的硫鐵礦制酸，硫磺制酸法受到制酸界的廣泛關(guān)注。現(xiàn)在我國(guó)的硫酸工業(yè)飛速發(fā)展，從 1949年的年產(chǎn) 4萬噸，到 20xx年的 2356萬噸每年，以每年 20%的高速增加。 硫酸也是十 分重要的化工基礎(chǔ)原料，被人稱為化工之母，衡量一個(gè)國(guó)家或者一個(gè)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)是否發(fā)達(dá)，首先就看這個(gè)地區(qū)的硫酸產(chǎn)量。 硫酸還 是現(xiàn)代氟工業(yè)的基礎(chǔ) 。 在有色冶金工業(yè)中，需用硫酸配制電解液。 在石油工業(yè)中 ,硫酸用于產(chǎn)品的精煉 。 硫酸是一種非常重要的化工原料，幾乎所有的工業(yè)都直接或間接地用到它 。硫酸在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)方面都具有廣泛用途，在有關(guān)化學(xué)工業(yè)方面尤其重要。 硫酸在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要性 硫酸是化學(xué)工業(yè)的重要產(chǎn)品，又是許多工業(yè)生產(chǎn)的重要原料。 20xx 年上半年，我國(guó)硫酸 產(chǎn)量將達(dá)到 2550萬噸，全年產(chǎn)量將達(dá)到 5100萬噸，增長(zhǎng)幅度將達(dá)到 %。 我國(guó) 硫酸 產(chǎn)量不足需，每年 須 進(jìn)口 硫酸 與硫磺來滿足日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求 40%左右。 進(jìn)入本世紀(jì)，我國(guó) 硫酸 工業(yè)以每年遞增一個(gè)百分點(diǎn)的速度持續(xù)增長(zhǎng)。進(jìn)入本世紀(jì) ,我國(guó) 硫酸 工業(yè)增長(zhǎng)勢(shì)頭加快，年平均增長(zhǎng)幅度已達(dá)到%。我國(guó)對(duì)硫磺需求的快速增長(zhǎng)將引起世界市場(chǎng)硫磺供求和價(jià)格的波動(dòng)，若不及時(shí)加以適當(dāng)?shù)目刂?，?dāng)我國(guó)硫磺進(jìn)口量占到世界硫磺貿(mào)易量的 20%時(shí)，世界市場(chǎng)硫磺價(jià)格將出現(xiàn)不斷上漲的趨勢(shì)，我國(guó)硫磺制酸將面臨極大的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)會(huì)導(dǎo)致硫鐵礦企業(yè)萎縮，使我國(guó)硫酸工業(yè)以及需要硫酸的工業(yè)受到極大的損失。未來的 5至 10 年間，我國(guó)的回收硫磺預(yù)計(jì) 可達(dá)到 100150 萬噸，扣除工業(yè)用硫磺 3040 萬噸，還有 100 萬噸以上的硫磺可用于硫酸生產(chǎn)。 我國(guó)硫磺資源較少，硫磺年產(chǎn)量多年來維持在 30萬噸左右，根據(jù)有關(guān)部門預(yù)測(cè)，我國(guó)在今后的 1015 年內(nèi)，為滿足國(guó)內(nèi)對(duì)油品的需求，進(jìn)口原油量將達(dá)貴州大學(xué)畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 3 頁 到 1 億噸，而且大部分為中東高硫原油，在加工過程中必然會(huì)產(chǎn)生大量硫化氫氣體；同時(shí)內(nèi)地?zé)拸S對(duì)原油的深度加工，也會(huì)副產(chǎn)大量酸性氣體。適度發(fā)展硫磺制酸 ,使硫酸生產(chǎn)原料多元化 ,已成為我國(guó)硫酸工業(yè)發(fā)展的策略之一。與硫鐵礦制酸相比 ,硫磺制酸在建設(shè)投資、水電等消耗 ,以及原料運(yùn)輸量都低得多。我國(guó)由于硫磺資源缺乏 ,一直以硫鐵礦為主要原料。 從生產(chǎn)硫酸的原料看 ,硫磺是世界硫酸生產(chǎn)的從生產(chǎn)硫酸的原料看 ,硫磺是世界硫酸生產(chǎn)的主要原料 (占 65 %以上 ) 。特別是20 世紀(jì) 80年代以來 ,加強(qiáng)與國(guó)外技術(shù)交流和國(guó)際合作 ,引進(jìn)部分工藝技術(shù)和先進(jìn)設(shè)備 ,通過消化和吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù) ,開發(fā)了許多新設(shè)備、新材料 ,使我國(guó)的硫酸生產(chǎn)技術(shù)水平有了很大的提高 ,逐步縮小了與世界先進(jìn)水平的差距。不但產(chǎn)量增 加 ,硫酸生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步也很顯著。而 20xx 年全國(guó)硫酸總產(chǎn)量 30 510. 93 kt ,硫磺制酸產(chǎn)量已占總產(chǎn)量的 36. 4 %。 我國(guó)硫酸工業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r 【 1】 我國(guó)硫磺制酸工業(yè)隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展得到了快速發(fā)展。也可用蒸餾法、吹出法對(duì)工業(yè)硫酸提純制得。還可用作電子產(chǎn)品的清洗 劑和腐蝕劑。是半導(dǎo)體工業(yè)用量最大的化學(xué)品。用工業(yè)硫酸在石英設(shè)備中蒸餾提純，貴州大學(xué)畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 2 頁 或以去離子水吸收三氧化硫制成純品，再經(jīng)微孔過濾膜進(jìn)行超凈過濾而得半導(dǎo)體及硫酸。主要用于生產(chǎn)磷酸，磷肥，各種硫酸鹽，二氧化鈦 (硫酸法 )，洗滌劑，染料，藥物，合成纖維等。低于 76％的硫酸與金屬反應(yīng)放出氫氣。與水混合反應(yīng)激烈，放出大量熱。濃硫酸具有強(qiáng)烈的脫水作用和氧化性。一種活潑的二元無機(jī)強(qiáng)酸。)℃ 。凝固點(diǎn) 。工業(yè)品因含雜質(zhì)而呈黃、棕等色。貴州大學(xué)畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 1 頁 年產(chǎn) 20 萬噸硫磺制酸工藝設(shè)計(jì) 目錄 設(shè)計(jì)規(guī)模 設(shè)計(jì)規(guī)模 :20 萬噸 /年 產(chǎn)品及規(guī)格 : 原料 : 硫磺 規(guī)格 : 含水 :% 灰分 :% 產(chǎn)品： 98%的濃硫酸 規(guī)格：產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行中華人民共和國(guó)工業(yè)硫酸標(biāo)準(zhǔn)（ GB / T 53420xx）一等品規(guī)格，硫酸質(zhì)量符合下表要求。 表 硫酸質(zhì)量指標(biāo)表 指標(biāo)名稱 濃硫酸 1 硫酸（ H2so4）≥ 2 灰粉 %≤ 3 鐵（ Fe）含量≤ 4 砷 (As)含量 %≤ 5 透明度 mm≥ 50 6 色度 ml≤ 硫酸的性質(zhì)及基本用途 硫酸 純品為無色油狀液體。密度 (液態(tài) )。沸點(diǎn) (330177。 ％的硫酸水溶液為恒沸混合物，沸點(diǎn) 339℃ 。能與許多金屬、金屬氧化物或其他酸的鹽類反應(yīng)生成硫酸鹽。能使木材、紙張、棉麻織物等強(qiáng)烈脫水而炭化。用水稀釋時(shí)應(yīng)在不斷攪拌下將硫酸緩緩注入水中，切勿將 水注入酸中造成濺酸傷人。生產(chǎn)方法有接觸法和硝化法。也可用作搪瓷、金屬的酸洗劑，有機(jī)合成的磺化劑和脫水劑，以及用于金屬冶煉，石油精制和電子工業(yè)等。超凈高純?cè)噭?。一般和過氧化氫一起用于除去晶體上已完成屏蔽作用的光刻膠，或作腐蝕劑。用純凈水吸收潔凈三氧化硫氣體制得蓄電池硫酸。用作鉛酸蓄電池中的電解液和電鍍等。據(jù)統(tǒng)計(jì) ,1994 年全國(guó)硫酸總產(chǎn)量 15 300kt ,硫磺制酸只占總產(chǎn)量的 1. 0 % 。預(yù)計(jì)至 20xx 年、 20xx 年硫磺制酸產(chǎn)量將占當(dāng)年總產(chǎn)量的 41. 4 %、 %。在生產(chǎn)發(fā)展中技術(shù)不斷進(jìn)取是我國(guó)硫酸工業(yè)的特點(diǎn)。采用國(guó)產(chǎn)化技術(shù)建設(shè)硫酸裝置一直是我國(guó)硫酸工業(yè)的主體。 20 世紀(jì) 90 年代以來隨著污染控制的日趨嚴(yán)格 ,石油和天 然氣回收的硫磺不斷增加 ,已取代天然硫成為硫磺市場(chǎng)的主體 (近年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為 87 %) ,世界硫磺的價(jià)格雖有波動(dòng) ,但尚能承受。近十年來由于國(guó)際市場(chǎng)硫磺供應(yīng)充足 ,同時(shí)我國(guó)石油、天然氣回收硫數(shù)量也在不斷增加 ,硫磺制酸有了快速發(fā)展。硫磺還是一種清潔原料 ,生產(chǎn)過程對(duì)環(huán)境污染較小 ,環(huán)境效益突出。由于硫酸需求量和生產(chǎn)量都比較大 ,而硫 酸生產(chǎn)過程處于高溫和強(qiáng)腐蝕介質(zhì)中 ,排放的氣體中存在污染環(huán)境的有害成分 ,因而現(xiàn)代的硫酸生產(chǎn)技術(shù)被工程界、科技界廣泛關(guān)注 ,并發(fā)展到比較高的水平。因此，在可預(yù)見的將來，我國(guó)回收硫磺的總產(chǎn)量會(huì)有較大幅度的增長(zhǎng)。預(yù)計(jì) 20xx 年我國(guó)進(jìn)口硫磺總量將達(dá)到 800 萬噸，屆時(shí)硫磺制酸產(chǎn)量將占我國(guó)硫酸總產(chǎn)量的 30 %。所以應(yīng)引起高度重視和適度控制。自 20xx 年以來，我國(guó) 硫酸 產(chǎn)能與產(chǎn)量已成為世界最大 硫酸 生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó) 20xx 年我國(guó) 硫酸 產(chǎn)量 4430 萬噸， 與 20xx 年 硫酸 產(chǎn)量 2350 萬噸相比，產(chǎn)量幾乎翻了一番 ,是全球 硫酸 總產(chǎn)量的 25%，并成為全球 硫酸 市場(chǎng)最為活躍貿(mào)易量大的國(guó)家之一，也 是 硫酸 進(jìn)口量較大的國(guó)家之一。 我國(guó) 硫酸 70%用于化肥生產(chǎn) ,其它為化工 ,農(nóng)藥 ,醫(yī)藥 ,冶金 ,紡織等工業(yè)。出口量相對(duì)較小， 20xx 年 15月份，硫酸 出口量占總產(chǎn)量的 %，僅是去年同期的 1/2。我國(guó) 硫酸 工業(yè)目前正處于快速發(fā)展時(shí)期。硫酸常常被列為國(guó)家主要化工產(chǎn)品之一，人們往往用硫酸的年 產(chǎn)量來衡量一個(gè)國(guó)家的化工生產(chǎn)能力。硫酸所以被譽(yù)為化學(xué)工業(yè)的發(fā)動(dòng)機(jī)。硫酸 最大消費(fèi)者是 化肥工業(yè) ，用以制造 磷酸、過磷酸鈣和硫酸銨。 鋼鐵工業(yè)需用硫酸進(jìn)行酸洗 。硫酸是 硝化貴州大學(xué)畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 4 頁 工序不可缺少的脫水劑。 其他如制革、造紙、電鍍、印染、醫(yī)藥、農(nóng)藥、煉焦、蓄電池、合成洗滌劑等生產(chǎn)也都需用 硫酸。我國(guó)的硫酸工業(yè)開始于 19世紀(jì)， 19世紀(jì) 70年代以前，我們過的硫酸基本依靠進(jìn)口，用黃金交換。 自從加入 WTO 后，中國(guó)徹底的打破了資源的局限性，在全球范圍內(nèi)對(duì)資源進(jìn)行優(yōu)化配置，硫酸的工業(yè)原料也根據(jù)國(guó)際市場(chǎng)進(jìn)行重組，一統(tǒng)天下的硫鐵礦制酸，幾年之內(nèi)就被逼退到只剩半壁江山。我國(guó)的硫磺資源較少，年產(chǎn)量常年維持在 30 萬噸，根據(jù)有關(guān)部門預(yù)測(cè)我們過未來的 1015 年內(nèi)，為滿足對(duì)油品的需求，原油進(jìn)口量將達(dá)到一億噸。因此，我國(guó)硫磺的回收總產(chǎn)量在未來的 510 年間預(yù)計(jì)可達(dá)到100150 萬噸，除去工業(yè)上用硫磺 3040 萬噸，還有 100 萬噸以上的硫磺可共用于硫酸的生產(chǎn)。其中磷復(fù)合肥占 %，增加 18%；其他化肥消耗 %；非化肥用酸 %增加 %雖然國(guó)內(nèi)產(chǎn)量增加很快，但還是無法完全滿足需求。同時(shí)我國(guó)硫酸的產(chǎn)量也達(dá)到了 萬噸，增加 %，擺脫了長(zhǎng)期以來位居次席的地位，超越了美國(guó)的 30503100萬噸。部分硫磺制酸裝置改回硫鐵礦制酸，使硫鐵礦制酸的產(chǎn)量達(dá)到了 萬噸，比 20xx 年增加了 %，占總產(chǎn)量%；硫 磺制酸產(chǎn)量為 萬噸，占總產(chǎn)量的 %；冶煉煙氣制酸產(chǎn)量為 萬噸，占總產(chǎn)量 %；磷石膏以及其他制酸產(chǎn)量為 萬噸。 20xx 年全國(guó)硫酸產(chǎn)量 萬噸，同比增加了 %其中產(chǎn)量最大的是云南。預(yù)計(jì) 20xx 年硫酸產(chǎn)量可超過 4400 萬噸，同比增加 %；其中硫磺制酸 20xx萬噸，同比增加 %；冶煉煙氣制酸 900 萬噸，同比增加 %；硫鐵礦制酸1450 萬噸同比增加 %；其他制酸 55 萬噸，與去年基本持平。 20xx 年 利用廢熱能源，硫資源帶來 的廢熱能源是硫酸行業(yè)得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，石油、天然氣、煤等主要能源原料的供不應(yīng)求更加反映出硫酸行業(yè)廢熱能源的彌足珍貴。目前，西北歐的硫酸企業(yè)出售硫酸廢熱能源獲得的利潤(rùn)，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了銷售硫酸獲得的利潤(rùn)。我國(guó)現(xiàn)有利用硫酸系統(tǒng)的中壓蒸汽發(fā)電的硫酸企業(yè)只占硫酸企業(yè)總數(shù)的 %，數(shù)量太少，應(yīng)該積極利用熱管技術(shù)等新技術(shù)回收硫酸中的廢熱，提高我國(guó)硫酸廢熱的回收水平。 資源的全球化配置、國(guó)外資金與技術(shù)的全面介入 , 必將打破中國(guó)硫酸工業(yè)的原有格局 , 我們的技術(shù)水平、生產(chǎn)管理水平也將因此而躍上一個(gè)新的臺(tái)階 。 面對(duì)未來 , 我們充滿信心 ： 經(jīng)過入世風(fēng)雨的滌蕩之后 ， 中國(guó)必將躋身于世界硫酸強(qiáng)國(guó)之林 。 21 世紀(jì)是綠色的世紀(jì)，實(shí)施的是可持續(xù)發(fā)展 戰(zhàn)略，企業(yè)的命運(yùn)與環(huán)境的關(guān)系比以往任何時(shí)候都更為緊密。大型裝置，特別是硫磺裝置，只要設(shè)計(jì)合理、管理嚴(yán)格完全可以達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)。 貴州大學(xué)畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 6 頁 生產(chǎn)路線選擇論證 硫磺制取硫酸主流程方塊圖 圖 硫磺制取硫酸主工藝流程圖 硫磺中雜質(zhì)對(duì)制酸工藝的影響 【 2】 硫磺中的雜質(zhì)主要有灰分、水分、酸度和硫化氫等 ,它們對(duì)制酸工藝的影響分述如下 : 1. 灰分 硫磺 ,特別是回收 硫 ,在產(chǎn)出時(shí)灰分含量是比較少的。硫磺中灰分能污染加熱表面而降低它的傳熱系數(shù) ,部分灰分在熔硫槽、澄清槽中沉降 ,過多的灰分將縮短熔硫槽和澄清槽的清理周期。 2. 水分 硫磺中的水分在熔硫和液硫澄清過程中基本上全部被蒸發(fā)掉。與完全沒有水分時(shí)比較 ,每含 1%水分 ,熔硫蒸汽的理論消耗量 (指完全沒有熱損失時(shí) )增加 %。水分含量增高 ,則酸度增加 ,貽患無窮。這些酸是在潮濕的環(huán)境和在細(xì)菌的作用下 ,硫被空氣緩慢氧化而形成的。但酸度過高則嚴(yán)重腐蝕熔硫設(shè)備。有的可以達(dá)到或超過燃爆濃度 (常溫下為 %,但液硫貯槽溫度 132℃下為 %)。在138℃以下 ,烴類與硫的反應(yīng)速度很慢 ,生成的 H2S 能溶解于液態(tài)硫中。溫 度降低也有分解出 H2S 的傾向。隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的變化，硫磺制酸體現(xiàn)了越來越多的優(yōu)點(diǎn)： 450550 元 /噸，國(guó)內(nèi)硫鐵礦到廠價(jià)格為 200 220 元 /噸（折 35%S）。生產(chǎn)成本的降低有利于企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益； 、凈化工段，只有熔硫、焚化、轉(zhuǎn)化、干吸、成品工段，原料的加工也比硫鐵礦制酸裝置簡(jiǎn)單，因此工藝流 程短，物料處理量少，設(shè)備少，建設(shè)工期短。也降低了裝置的管理費(fèi)用。 ，有利于環(huán)境的保護(hù) 。 第二章 工藝部分 重點(diǎn)設(shè)計(jì)工序的生產(chǎn)基本原理 【 4】 二氧化硫氧化為三氧化硫的反應(yīng)為： 2 2 312SO O SO?? 298H = 9 6 .2 4 k J/m o l?? 此反應(yīng)是體積縮小、放熱、可逆反應(yīng)。 其平衡常數(shù)為： ***223OSOSOpPPPK?? 式中， P*3SO、 P*2SO、 P*2O分別為 SO SO O2的平衡分壓。