【正文】 ing furnace body size calculation method and process, and the burning of sulfur furnace designed in detail. In addition, this paper conducted a selection of major equipment, burning sulfur section describes the equipment layout and piping design, and the section of the DCS control system. Key words: Sulfuric acid production。焚硫工段是本文的重點(diǎn)研究對(duì)象 ,本文給出了焚硫爐的主體尺寸的計(jì)算方法和過程 ,并對(duì)焚硫爐進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)。300k 的 ta 硫磺制酸裝置焚硫轉(zhuǎn)化工段 焚硫爐工藝設(shè)計(jì) 畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 2020 年 課題名稱 300kt/a 硫磺制酸裝置 焚硫轉(zhuǎn)化工段 焚硫爐工藝設(shè)計(jì) 300kt/a 硫磺制酸裝置焚硫轉(zhuǎn)化工段 焚硫爐工藝設(shè)計(jì) 摘要 本文論述了硫磺制酸生產(chǎn)裝置的工藝流程與建設(shè)意義。本文介紹了使用Aspen Plus 流程模擬軟件模擬主要裝置的方法 ,并對(duì)整個(gè)流程進(jìn)行了模擬 ,對(duì)整個(gè)流程進(jìn)行了物料衡算和能量衡算。此外 ,本文對(duì)主要設(shè)備進(jìn)行了選型 ,介紹了焚硫工段的設(shè)備布置和配管設(shè)計(jì) ,以及該工段的DCS 控制系統(tǒng)。 Aspen Plus process simulation。 硫酸按濃度分 ,一般分為稀硫酸 (密度小于 )、濃硫酸 (密度約為 )和發(fā)煙硫酸 (密度大于 )。 生產(chǎn)硫酸的原料主要有硫鐵礦、硫磺、石膏、硫化氫、有色金屬冶煉煙氣、廢酸和各種含硫排放物 ,全世界硫資源近 90%用于生產(chǎn)硫酸 [1]。 世界硫酸的產(chǎn)量增長很快 ,在 20世紀(jì)初 ,其總產(chǎn)量只有幾百萬噸 ,到 1997年 ,其產(chǎn)量達(dá) 155163kt,最近 40 年的年平均遞增率為 %[1]。 生產(chǎn)硫酸的原料以硫磺為主 , 冶煉煙氣次之 , 兩者共占所用原料總量的90%以上 ,而使用硫鐵礦制酸在逐年減少 [2]。 1995 年 ,以硫鐵礦為原料的硫酸產(chǎn)量為20200kt 左右 ,占硫酸總產(chǎn)量的 13%。1998 年全球硫鐵礦產(chǎn)量 6270kt 折 100%硫 , 下同 ,硫鐵礦制酸的產(chǎn)量約 18000kt。 我國的硫酸工業(yè)起始于 19 世紀(jì) 70 年代 ,當(dāng)時(shí)產(chǎn)量很少。隨著中國高濃度磷復(fù)肥和有色金屬的發(fā)展 , 硫酸產(chǎn)量迅速增加。 我國是硫鐵礦的最大消費(fèi)國 ,20 世紀(jì)我國硫酸工業(yè)主要以硫鐵礦為原料。 但是 ,20世紀(jì) 90年代以后 ,隨著我國有色冶煉行業(yè)的發(fā)展 ,以及國際硫磺價(jià)格的下降和環(huán)保要求的日益嚴(yán)格 ,我國硫酸生產(chǎn)的原料結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化 ,硫磺制酸和冶煉煙氣制酸的比例逐漸提高 ,硫 鐵礦制酸的產(chǎn)量雖然下降不大 ,但其所占比例已越來越小 ,由 20 世紀(jì)七八十年代的 80%~90%,到 2020 年降到 50%以下。預(yù)計(jì)到“十二五”末期我國硫磺制酸產(chǎn)能將達(dá)到 47000~50000kt/a,產(chǎn)量約 40000kt/a[7]。我國硫磺制酸也正在向大型化發(fā)展。 隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和引進(jìn)國外先進(jìn)的技術(shù) ,我國在硫酸工業(yè)上得技術(shù)裝備水平不斷在提高。我國硫酸的消費(fèi)主要用于化肥生產(chǎn) ,至 1995 年的前 10 年 ,我國磷酸鹽消費(fèi)量平均年增長率為 %。 1998 年全國化肥產(chǎn)量 273616 萬噸 ,比上年增長 %,其中磷肥 51515929 萬噸 ,前 7 個(gè)月磷酸鹽產(chǎn)量增長 4%,全年硫酸產(chǎn)量比上年增長 %。自 21 世紀(jì)有關(guān)部門人士到含硫化肥在糧食生產(chǎn)中的重要作用 ,并將發(fā)展含硫化肥放在了重要地位。化肥消費(fèi)硫酸232319 萬噸 , 占硫酸消費(fèi)量的 %[5]。 綜上 ,我們看以看到 ,硫酸工業(yè)自誕生以來 ,其規(guī)模就一直快速發(fā)展。隨著全球?qū)α蛩嵝枨罅康牟粩嘣黾?,硫酸產(chǎn)品會(huì)有更廣的市場(chǎng)前景。特別是我國 ,硫磺回收和硫磺制酸發(fā)展迅速 ,2020 年我國硫磺回收產(chǎn)能在 4000~5000kt/a,產(chǎn)量為 2870kt[7]。 硫磺制酸的工藝流程 硫磺制酸一般包括 :原料處理 ,焚硫 ,SO2 轉(zhuǎn)化和干吸工序 [9]。液體硫磺霧化、燃燒采用帶有機(jī)械霧化噴嘴的焚硫爐 ,具有結(jié)構(gòu)簡單、容積熱強(qiáng)度高 ,不需另設(shè)加壓風(fēng)機(jī)等優(yōu)點(diǎn) ,節(jié)省了動(dòng)力消耗 ,簡化了流程 [11]。塔后流程 ,即將鼓風(fēng)機(jī)布置在干燥塔下游 ,風(fēng)機(jī)進(jìn)口為干燥空氣 (含微量酸霧 ),它對(duì)鼓風(fēng)機(jī)耐腐性要求較高 ,氣量比塔前流程大 ,相應(yīng)的干燥塔直徑稍大。這兩種路程目前都有使用 ,南化公司硫磺制酸裝置采用的是塔后流程。 目前國內(nèi)焚硫爐主要有兩種形式 ,一種是圓筒形臥式焚硫爐 ,爐頭每只磺槍分別配有空氣旋流裝置 。在保證液硫充分燃燒的前提下 ,提高了焚硫爐的容積熱強(qiáng) 度 [12]。由于焚硫爐出口至廢熱鍋爐的氣體的溫度很高 (可達(dá)到 1100℃左右 ),該管道一般采用碳鋼襯磚結(jié)構(gòu) ,施工難度大 ,因此焚硫爐和廢熱鍋爐應(yīng)盡量靠近以縮短該管道的長度。 自從 20世紀(jì) 60年代以來 ,硫酸生產(chǎn)中 SO2轉(zhuǎn)化工藝的技術(shù)進(jìn)步是采用兩次轉(zhuǎn)化、兩次吸收工藝 ,簡稱兩轉(zhuǎn)兩吸。 可以減少尾氣中 SO2 的排放量 。 系統(tǒng)阻力比一轉(zhuǎn)一吸工藝增加 4~5kPa。目前國內(nèi)硫磺制酸裝置大多采用前兩種。南化公司硫磺制酸裝置采用的是“ 3+2”五段轉(zhuǎn)化工藝。吸收塔用來吸收由轉(zhuǎn)化器出來的 SO3。 三塔三槽為三塔各自設(shè)循環(huán)槽 ,循 環(huán)流程有 :三塔各自獨(dú)立循環(huán)流程 。一吸塔獨(dú)立循環(huán) ,二吸塔和干燥塔交叉循環(huán)流程 。 三塔兩槽循環(huán)流程有 :干燥塔、一吸塔共槽 ,二吸塔單獨(dú)一槽循環(huán)流程 。兩個(gè)吸收塔共槽 ,干燥塔單獨(dú)一槽循環(huán)流程。中間加一道隔墻的流程及中間加兩道隔墻的流程。 關(guān)于各種循 環(huán)流程工藝的詳細(xì)講解請(qǐng)參照相關(guān)文獻(xiàn) [15]。 廢熱回收 在硫磺制酸過程中 ,從硫磺燃燒生產(chǎn)二氧化硫、二氧化硫催化氧化生成三氧化硫到三氧化硫吸收生成硫酸 ,每一步反應(yīng)都是放熱的 ,總得反應(yīng)熱約500kJ/mol 硫酸?；厥盏臒崃恐蟹倭蚝娃D(zhuǎn)換部分的高溫廢熱約占 60%,干吸部分的低溫廢熱約占40%[16]。 70 年代 我國硫磺制酸裝置廢熱回收狀況 : 。 80 年代我國相繼引入國外全套廢熱利用設(shè)備 ,提高了硫磺制酸裝置廢熱回收的效率 [17]。具體根據(jù)裝置規(guī)模的不同 ,其系統(tǒng)設(shè)置也有所差異。 對(duì)于干吸工段低溫廢熱的回收 ,由于品味較低 ,回收利用在技術(shù)上比較困難。80 年代后期 ,我國開發(fā)了幾種回收利用低溫廢熱的方法和技術(shù) : 加熱脫鹽水 ,提高進(jìn)除氧器的水溫 ,從而減少除氧器蒸汽消耗。 生產(chǎn)熱水用于居民生活。該系統(tǒng)主要由 HRS 熱回收塔、 HRS 酸循環(huán)泵、 HRS 鍋爐及 HRS稀釋器 4 臺(tái)設(shè)備組成。 論文設(shè)計(jì)項(xiàng)目內(nèi)容與意義 本文設(shè)計(jì)項(xiàng)目為 300 kt/a 硫磺制酸裝置 ,原料為揚(yáng)子石化等裝置回收下來的液體硫磺。到 20 世紀(jì) 90 年代以后 ,隨著我國有色冶煉行業(yè)的發(fā)展 ,以及國際硫磺價(jià)格的下降和環(huán)保要求的日益嚴(yán)格 ,硫磺制酸在制酸工業(yè)中占據(jù)了非重要的地位。預(yù) 計(jì)到“十二五”末期我國硫磺制酸產(chǎn)能將達(dá)到 47000~50000kt/a,產(chǎn)量約40000kt/a。國內(nèi)硫酸工業(yè)的重心正由硫鐵礦制酸一步步轉(zhuǎn)移到硫磺制酸上來 ,該裝置的設(shè)計(jì)與建成不僅是響應(yīng)該行業(yè)的趨勢(shì) ,更是本著保護(hù)環(huán)境節(jié)能減排的現(xiàn)代工業(yè)責(zé)任心。本裝置焚硫采用 機(jī)械噴嘴霧化的噴霧式焚硫爐 ,采用國產(chǎn)催化劑、“ 3+2”兩次轉(zhuǎn)化工藝。本裝置的產(chǎn)品是符合一等品指標(biāo)濃度為 98%的濃硫酸。 本文設(shè)計(jì)裝置年產(chǎn) 98%工業(yè)硫酸 30萬噸 ,裝置運(yùn)轉(zhuǎn)市場(chǎng)為 8000小時(shí) /年。 環(huán)境保護(hù)條例 (1)地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) GB383888 (2)大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) GB309582 (3)城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn) GB309682 (4)污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn) GB897888 (5)工業(yè)“三廢”排放試行標(biāo)準(zhǔn) GBJ473 (6)鍋爐 煙塵排放標(biāo)準(zhǔn) GB384183 約束條件 (1)設(shè)計(jì)考慮的外部約束條件 : 1)政府制定的各種法律、規(guī)定和要求 。 3)安全要求 。 5)資源情況 。 7)經(jīng)濟(jì)要求 ,經(jīng)濟(jì)可行。 2)材料 :原材料、建筑材料、關(guān)鍵設(shè)備等供應(yīng)的難易 。 4)人員 :素 質(zhì)和數(shù)量 。 6)建設(shè)單位的具體要求 。 項(xiàng)目建設(shè)意義 作為重要