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1、目录1. 硫酸生产工艺简介 (41.1硫铁矿制硫酸 (41.2硫磺制酸 (41.3冶炼烟气制酸 (41.4硫酸盐制酸 (42. 产品级原料物化数据 (52.1二氧化硫(SO2 (52.2三氧化硫(SO3 (52.3硫酸(H2SO4 (63. 工艺设计部分 (83.1原料熔硫工段 (93.2焚硫工段 (113.3余热锅炉系统 (133.4转化工段 (153.5干吸工段 (173.6成品工段 (183.7污水处理系统 (204. 物料及热量衡算 (224.1设计要求 (224.2硫磺焚烧的物料衡算 (224.3转化器物料衡算 (224.4转化器热量衡算 (245.主要设备的工艺计算和设备选型 (2
2、45.1主要设备转化器的设计 (245.2催化剂的装填量 (255.3各段触媒需用量V K、触媒层厚度H (266.设计总结及致谢 (27参考文件 (28附件 (29硫磺法硫酸生产工艺设计摘要:以硫磺为原料生产硫酸不需要净化,大大简化了工艺过程,节省投资费用,且产品质量高。设计了以硫磺为生产原料生产硫酸(300kt/a的工艺流程,描述了硫酸一些性质级制酸过程的反应原理,对焚硫、转化、吸收三个工段以及整个工艺流程做了阐述。重点分析了焚硫和转化工段的各个工艺指标,工艺条件。对焚硫工段的焚硫炉、转化工段的转化器和换热器三个设备做了宏观的设备选型,并且对焚硫炉和转化器做了物料衡算。为了使设计更加合理与
3、完善,在设计中还解决了废水的处理问题。关键词:硫酸;硫磺制酸;焚硫炉;转化器中图分类号:TQ44.2Sulfur method of sulphuric acid production processdesignPeng fang (instructs teacher: chen yong zhou(Hubei normal university and environment engineering department applied chemistry 0703classes Hangshi Hbei province 435002Abstract:Raw materials for t
4、he production of sulfur to sulfuric acid without purification,greatly simplified the process,save investment costs andhigh quality.Designed to produce raw sulfuric acid sulfur (300kt/athe process,describes the nature of some sulfuric acid and acidreaction of the principle of burning sulfur,transform
5、ed and absorbedthree Section and the entire process has set out to do.Analyzed andtransformed into a burning sulfur Section of the variousindicators,technological conditions.The burning of surfur Section ofthe burning of sulfur furnace, for the conversion of the chenical andheat transfer equipment f
6、or the done a macro equipment selection,and the burning of sulfur furnace and a converter to do the materialbalance.In order to make morr rational and sound design, the designalso solved the problem of wastewater treatment.Key words:Sulfuric Acid;Producing Sulfuric Acid by Sulfur;The stove of sulfur
7、;ConverCenter chart category number: TQ44.21. 硫酸生产工艺简介1.1硫铁矿制硫酸以硫铁矿为原料生产硫酸,共有九种流程,他们的共同特点是均采用沸腾焙烧,干法除尘,酸洗净化,两转两吸,回收高低温位余热技术方案。设计采用的流程为:焙烧炉废热锅炉旋风除尘器电除尘器Swemco洗涤塔电除雾器干燥塔主鼓风机(2+2两转两吸。该流程首先对硫铁矿进行预处理,对于块状硫铁矿则要粉碎加工成粉矿,对于硫精砂则要进行干燥。若矿的品种较多,入炉前还要按杂质含量要求进行掺配。其主要工序有:硫铁矿焙烧、炉气净化、二氧化硫转化及三氧化硫吸收。1.2硫磺制酸根据硫磺原料的品质来确定
8、制酸工艺流程,若硫磺中含有砷,硒等杂质并危及触媒中毒时,则必须设置转化工序。对于一般纯净的硫磺仅需要三个工序(焚硫、转化与吸收即可完成制酸全过程。1.3冶炼烟气制酸冶炼烟气即含硫的有色金属在冶炼中产生的废气,其中SO3 3%13%,用此气制成硫酸,称冶炼烟气制酸。流程也有多种形式,主要差别表现在净化工序上,比如常见的水洗流程、稀酸洗流程,热浓硫酸洗流程及干法净化流程等。1.4硫酸盐制酸有代表性的硫酸盐是硫酸钙(石膏或磷石膏制酸。其主要原料为石膏(磷石膏、焦碳、一定比例将不同原料加入球磨机中,将细磨的混合物料转入粘土、砂、硫铁矿渣等。这些原料分别经颚式破碎机破碎、双辊破碎机(或反击式破碎机细破,
9、干燥脱水后转入各自原料储斗中。按回转窑内与高温燃煤烟气逆向接触,经预热,在9001200下,按下式反应进行还原分解,生成二氧化硫、二氧化碳与氧化钙。2CaSO4+C=2CaO+2SO2+CO2进一步在12001450高温下煅烧,进行矿化反应生成水泥熟料。产生的二氧化硫烟气可达7%9%,从窑头排出并转入制酸系统。制酸流程与硫铁矿制酸过程基本相同,仅是窑气中氧含量较低,转化时需加入适量空气。62. 产品级原料物化数据2.1 二氧化硫(SO2SO2由焚硫工段焚硫炉燃烧产生,其主要理化性质如下:分子量:64.06 比重:1.43(液体熔点:-12.7沸点:-10蒸汽密度:2.92 蒸汽压力:337.5
10、103Pa(21时易溶解于水,溶解于有机溶剂与硫酸,无色且不燃烧气体,有刺激性酸味;容易与水化合,生成亚硫酸(H2SO3,并且因氧化而慢慢转化成硫酸(H2SO472.2 三氧化硫(SO3SO3在硫酸生产过程中来源于两个工段:一是焚硫工段焚硫炉内,二是转化工段转化器内。其主要理化性质:分子量:80.06 比重:固体1.97 液体1.92 固体晶形熔点:62.332.516.8沸点:44.8升华(Subl44.8蒸汽密度: 2.76 2.76 2.76蒸汽压力:13.3103Pa 10.514.362.1溶解于二硫化碳和硫酸,气体三氧化硫以单体形式存在时,无味并且比空气重。只有刚配制的无色液体是单
11、独存在的,与水接触则固体聚合物形成。固体三氧化硫以三种不同形式存在,稳定的-形(棱柱晶体,由液体凝固而成;-形(白色类似石棉的纤维,以及-型(玻璃状后两者都是亚稳定的。2.3 硫酸(H2SO4硫酸在生产中来源于干吸工段,转化工段反应生成的SO3进入吸收工序中间吸收塔、最终吸收塔,由浓硫酸吸收加水配制成96%98%的成品酸。2.3.1 硫酸的化学组成分子式:H2SO4分子量:98.08O分子结构:HO S OH2.3.2 硫酸的物理性质可以任何比例溶解于水,伴随大量的热产生。纯净的硫酸是清澈、无色透明的油状液体,但不纯时为棕色或灰白色液体,无气味但有明显的酸味。硫酸的密度随着浓度和温度的变化而不
12、同。当酸浓小于98.3%时硫酸的水溶液的密度随着硫酸浓度的增加而增大,于98.3%时达到最大值,当酸浓在98.3%至100%时随着酸浓增大而下降。发烟硫酸随着其中游离的SO3含量增加而增 H2SO4% 结晶温度图中点组成0 37.55 57.64 67.80 73.13 73.68 84.48 93.77 100-73.10-28.36-47.46-39.51-39.878.56-34.8610.37ABCDEFGHIH2O(冰低共熔物,H2O + H2SO44H2O(介稳定状态H2SO44H2O(熔化点低共熔物H2SO44H2O + H2SO42H2O(介稳定状态H2SO42H2O(熔化点低
13、共熔物,H2SO42H2O+H2SO4H2OH2SO4H2O(熔化点低共熔物,H2SO4H2O+H2SO4H2SO4(熔化点游离SO3%结晶温度图中点固相组成15.61 44.79 62.0 100 -10.1535.151.216.8JKLM低共熔物,H2SO4+H2S2O7H2S2O7(熔化点低共熔物,H2S2O7+H2SO42SO3;H2SO42SO3(熔化点SO3(熔化点掌握了硫酸结晶温度具有下述意义:A.为硫酸贮存输送提供了防止发生冻酸的温度控制依据。B.为了确定产品浓度范围提供了依据。C.对处于不正常情况下发生的酸冻结原因分析提供了理论依据。2.3.3 硫酸的化学性质硫酸是最重要的
14、无机强酸之一,浓硫酸具有强酸性、强氧化性、强的吸水性、强的磺化性等。当加热到30以上放出蒸气,加热到200以上,散发出三氧化硫。硫酸是一种强酸,具有酸的特性,它的化学性质非常活泼,根据硫酸的浓度和温度及金属的种类不同,而生成H2、H2S、SO2、S及金属的硫化物和硫酸盐。a、稀硫酸能与金属直接反应,放出氢气,所以它对金属具有强烈的腐蚀性。Fe + H2SO4 = FeSO4 + 3H2b、与金属氧化物作用,生成硫酸盐。Fe2O3 + 3H2SO4 = Fe2(SO43+ 3H2O浓硫酸具有强的氧化性。Cu + 2H2SO4(浓= CuSO4 + SO2 + 2H2O浓硫酸具有强的吸水性。浓硫酸
15、对水有大力亲和力,吸收大气水分,从有机物中提取水份导致碳化。利用其这一性质可用来作干燥剂,如硫酸生产中用其干燥湿的SO2炉气。浓硫酸不仅能够吸收游离水份,而且可以把碳水化合物中的氢和氧按2:1的比例以水的形式脱下,这是硫酸伤人的主要途径。浓硫酸具有强的磺化性。C6H6 + H2SO4(浓= C6H5SO3H + H2O2.3.4 工业硫酸质量标准本硫磺制酸装置硫酸产品质量,应符合国家标准GB534-2002规定项目特种工业硫酸浓硫酸发烟硫酸优等品一等品合格品优等品一等品合格品浓度% 游离SO3 % 灰分% 铁(Fe% 砷(As% 铅(Pb% 汞(Hg% 氮氧化物(以N计% 氯(CL% 透明度m
16、m 色度ml 二氧化硫% 92.5或980.020.0050.000080.0010.00050.00010.0011601.00.0192.5/980.020.0100.00010.010.001502.092.5/980.030.0100.005502.092.5/980.1020.00.030.0100.00010.010.00120.00.030.0100.00010.100.0103. 工艺设计部分主要工艺技术以固体硫磺为原料,采用湿式搅拌快速熔硫、液硫石灰中和、叶片式机械过滤机过滤精制液硫、机械雾化焚烧、III、IIIV、I3+1两次转化两次吸收,接触法制造硫酸。中压余热锅炉回收高
17、、中温热能,副产过热蒸汽供动力车间。3.1原料熔硫工段3.1.1 岗位职责3.1.1.1 岗位任务1. 按规定指标进行操作,制备合格液体硫磺;维护好本岗位设备。及时清除熔硫槽悬浮物和大颗粒不熔固体杂质。2. 保证固体硫磺、石灰下料均匀、稳定。根据固体硫磺的酸度分析,计算石灰粉的加入量,调节螺旋输送机出口开启度定量加入石灰中和硫磺中的酸度。3. 设备管道不堵、不漏。勤检查;固体硫磺、石灰进料稳定,蒸汽流量稳定;液位变化及时调节;跑冒滴漏及时处理;设备管道堵塞及时疏通;滤渣及时除卸。3.1.1.2 所管范围硫磺库硫磺料斗、石灰料斗、螺旋给料机、胶带输送机、熔硫槽、预涂槽、预涂泵、过滤机、一级液硫输
18、送槽、一级液硫输送泵、精硫槽、凝结水回收器、熔硫蒸汽和保温蒸汽的减温减压系统,以及所属仪表电气设备。3.1.2工艺流程市场固体硫磺中杂质组分主要为游离酸、烃类、灰分。为保证硫酸装置长周期、稳定生产减少投资、减少维护,改善熔硫工序操作环境,本装置采用石灰中和酸度,湿式搅拌快速熔硫,硅藻土助滤,叶式过滤机精制液硫,过滤后的液硫灰份含量小于0.003%,PH7。解决了进焚硫炉焚烧液硫中的酸度和固体杂质问题,取消了焚硫工段庞大的气体过滤器。硫磺中的沥青是不能沉降和完全过滤掉的杂质,在燃烧过程中,沥青会生成灰渣和烟气,灰渣会沉降在钒触媒表面,引起压降升高,烟气会使烟囱中排放的废气酸度升高,产生可见的烟雾
19、,并且可能在转化工序温度低的设备产生严重的发烟硫酸冷凝腐蚀。通过液硫过滤,可除去30%左右的沥青,减少上述危害。新型湿式搅拌快速熔硫槽液硫界面采用内防腐结构,避免了游离酸对设备槽体和加热盘管的腐蚀。同时,设备高于地坪布置,便于设备维修时残余液硫的排放,降低劳动强度,减少维修时间;硫磺熔融过程中产生的蒸汽集中排气筒排放,考虑了预防硫蒸汽堵塞的措施,同时在槽内设置了蒸汽灭火措施。在熔硫槽液硫出口设置液硫过滤网,除去编织袋碎片、封口绳等轻质杂物,避免它们缠绕到预涂槽泵轴上造成泵的损坏。精硫槽为保温的立式圆形容器,配有盘管式加热器,在槽的四周有空气入口,中心有放空口,且带有蒸汽伴热,以防硫冷凝堵塞,四
20、周入口和中心出口的高度差保证了气体的流动,防止硫化氢气体在罐中累积导致爆炸。槽内设有蒸汽灭火装置。散装硫磺直接由装载机上料或袋装硫磺经人工拆包倒入硫磺料斗经胶带输送机L1101/ L1103并加入石灰送到熔硫槽V1103/ V1104。硫磺经皮带输送机送入熔硫槽,在熔硫槽中固体硫磺在搅拌器作用下用0.6-0.8MPa(表左右的饱和蒸汽熔为液硫。液硫由熔硫槽自流入预涂槽V1105,预涂槽处于搅拌和保温状态。由预涂槽中预涂泵P1101A/B将液硫送入过滤机M1102A/B/C,过滤后所得合格液硫进入一级液硫输送槽V1106,再经一级液硫输送泵P1102送入精硫槽V1107备用。精硫槽的液硫经精硫泵
21、槽V1108A/B,由精硫输送泵P1103A/B(P1103C/D送入焚硫工段的焚硫炉F1201/F2201。过滤机所滤的滤饼由汽车运出。3.1.3 生产过程中的化学反应和工艺指标3.1.3.1 生产过程中的化学反应H2SO4 + CaOCaSO4+ H2O式3-1H2SO3 + CaOCaSO3+ H2O式3-22HCL + CaOCaCL2+ H2式3-3 3.1.3.2 操作工艺指标序号设备名称操作压力(MPa表操作温度(介质备注1 熔硫槽常压135-150 液硫其中:蒸汽0.70.8 1792 预涂槽常压135-145 液硫PH7-8其中:蒸汽0.4 151 3 过滤机内筒0.4 14
22、5 液硫PH7-8 30ppm外筒0.4 151 蒸汽4 一级液硫输送槽常压135-145 液硫PH6-7其中:蒸汽0.4 1515 精硫槽常压135-145 液硫PH6-7其中:蒸汽0.4 1513.2 焚硫工段3.2.1岗位职责3.2.1.1 岗位任务1. 按规定指标进行操作,制备合格SO2炉气,维护好本岗位设备。2. 保证设备、管道不堵、不漏,做到有堵必通,有漏必补。3. 勤检查,保证液体硫磺进料稳定、SO2炉气浓度稳定。精硫泵槽液位变化及时调节,跑冒滴漏及时处理,管道堵塞及时疏通。3.2.1.2 所管范围精硫泵槽、精硫泵、焚硫炉、升温风机、油槽、油泵以及所属电气、仪表、设备管线等。3.
23、2.2 工艺流程精硫泵加压后的液硫,经二根液硫喷枪M1202A/B(M2202A/B喷入焚硫炉,在焚硫炉F1201/ F2201中雾化的液硫与来自主鼓风机C1301/ C2301的干燥空气进行反应,氧化为二氧化硫,放出大量热量,控制焚硫炉出口炉气SO2浓度10.5%,温度在1000左右进入余热锅炉F1202/ F2202,回收热量后,炉气经三通阀调节气体温度后在425左右去转化工段。由主鼓风机联锁精硫泵的自动停机,由焚硫炉出口温度调节精硫泵的液硫量。来自精硫贮槽的液硫进入精硫泵槽,经精硫泵加压由磺枪喷入焚硫炉与来自主风机的干燥空气混合燃烧生成SO2炉气,高温SO2炉气经余热锅炉回收热能副产蒸汽
24、后降温进入转化工段。采用液硫机械雾化,火管式中压余热锅炉回收焚硫高位热能,结合转化工段余热回收,副产过热蒸汽供动力车间发电,取消传统气体过滤器。焚硫炉装有二个高压雾化喷嘴,可根据生产负荷选择投用一个或两个,从而保证在较宽的工况下有很好的雾化效果。采用火管式余热锅炉,无炉墙的砌筑工作,使筑炉和维修工作减少,气流通过锅炉的结构安排得很简单,气体通过换热管的流速较高,形成气体滞留区的可能性很小,可避免硫酸冷凝,从而减少腐蚀。如果传热面有污垢,很容易清理。生产装置的负荷变化以后,产生的水循环问题较少。无炉气过滤器,降低系统阻力,延长运行时间,减少投资。采用独有的三通调温阀:将锅炉出口360380度左右
25、炉气经管道返回焚硫炉出口到锅炉进口管道上顶部座板阀,调温后再进入转化器一段,解决了炉气调温问题,该阀主体(阀杆和密封通过的气温在435左右,因而材质要求降低,使用寿命增长,且价格低廉。3.2.3 生产过程中的化学反应和工艺指标3.2.3.1 生产过程中的化学反应S+ O2SO2 +Q式4-13.2.3.2 操作工艺指标序号设备名称操作压力(MPa表操作温度(组分含量备注1 精硫泵槽常压135-145 液硫PH 6-7其中:蒸汽0.4 1512 精硫泵0.8 135-145 液硫PH 6-7其中:蒸汽0.4 1513 焚硫炉0.035 950-1050 SO2:100.5%4 油槽常压常温柴油5
26、 油泵 2.5 常温柴油6 升温风机0.004 常温空气3.3 余热锅炉系统3.3.1 岗位职责3.3.1.1 岗位任务1. 管好余热锅炉区域所有电气、仪表和机械设备,并保证区域环境卫生。2. 管好用好加药泵、保证炉水指标满足锅炉安全运行的技术要求和过热蒸满足汽轮机发电的技术要求。3. 严格按照各项工艺指标操作,确保余热锅炉安全经济运行。3.3.1.2管辖范围余热锅炉、一段过热器、三段省煤器、四段过热器、四段省煤器、加药装置及所有附属阀门、管线、电气、仪表等。3.3.2 工艺流程焚硫炉出口温度为9501050的炉气进入锅炉,经锅炉蒸发管换热降温后,其出口炉气温度在380-420,进入转化工序。
27、动力车间将除氧后的合格脱盐水经给水泵送至硫磺制酸装置转化工段四段省煤器低温区吸热升温,再进入三段省煤器吸热升温,然后进入四段省煤器高温区吸热升温后进入汽包,通过泡包与锅筒连接的下降管,炉水流至锅筒,通过锅炉蒸发管吸收焚硫炉出口炉气热量产生汽水混合物,经汽包与锅筒连接的上升管进入汽包。在汽包进行汽水分离后,排出的饱和蒸汽进入转化工段四段过热器过热后经一级喷水减温器降温进入一段蒸汽过热器低温区,再次过热,经二级喷水减温器降温进入一段蒸汽过热器高温区,制取合格过热蒸汽经管网送动力车间发电。为保证炉水、饱和蒸汽、过热蒸汽品质符合要求,根据分析结果,一方面用加药泵将合格的磷酸三纳溶液按时按量地注入汽包内
28、,进行炉内水处理;另一方面合理地控制炉水的排污量,以确保余热锅炉安全经济运行。83.3.3 工艺流程框图3.3.4 操作工艺指标及水质指标3.3.4.1 水汽控制指标及分析频率序号项目单位指标1 给水硬度mol/L1.5含氧量g/L15 PH值8.5-9.22 炉水磷酸根含量(PO43-mg/L 515 PH值1012总碱度mg/L 28总固体mg/L 1200二氧化硅含量(SiO2mg/L 253 饱和蒸汽SiO2ug/Kg 20 Na+ ug/Kg 15 3.3.4.2 操作工艺指标序号项目单位指标允许波动范围1 饱和蒸汽压力MPa 4.1 0.12 汽包工作压力MPa 4.1 0.13
29、过热蒸汽压力MPa 3.82 0.24 过热蒸汽安全阀起跳压力MPa 3.975 过热蒸汽温度450 -156 汽包正常水位mm 汽包中心线507 锅炉进口炉气压力kPa 358 锅炉进口炉气温度1030 509 锅炉出口炉气温度400 2010 给水压力MPa 5.6 0.23.4 转化工段3.4.1 岗位职责3.4.1.1 岗位任务1. 按规定指标进行操作,最大限度提高SO2总转化率,为吸收岗位提供SO3,减少SO2的排量;维护好本工段设备。2. 保证转化器一段出口炉气不超温,总转化率合乎要求。3. 勤检查换热器、低温过热器、三段省煤器、四段省煤器的积酸并及时排除;保证转化器各段温度、总转
30、化率稳定,符合操作指标。3.4.1.2 管辖范围负责自干燥塔及主鼓风机入口至尾气烟囱,以及预热系统范围内属于气体回路方面的一切设备、管线、阀门、电气、仪表和所使用的工器具及岗位卫生区。3.4.2 工艺流程由焚硫工段来的SO2炉气以适宜温度进入转化器,在钒触媒的作用下氧化为SO3,释放出的热量维持二次转化的热量,富裕热量回收副产蒸汽。在转化系统采用3+1二转二吸流程,即焚硫工段SO2炉气转化器一段一段过热器管外转化器二段二段换热器管内转化器三段三段换热管内三段省煤器管外中间吸收塔三段换热器管外二段换热管外转化器四段四段过热器管外四段省煤器管外最终吸收塔烟囱放空。93.4.3 流程框图 3.4.4
31、 生产过程中的化学反应和工艺指标3.4.4.1 生产过程中的化学反应SO2 + 1/2O2SO3 +Q式6-13.4.4.2 操作工艺指标1. 转化器各段进出口气体温度名称一段二段三段四段进口(420 5 450 5 450 5 425 5出口(600 10 523 5 471 5 444 5转化率(%64 88 95 99.8四段催化剂床层,各段进口温度:420450,出口温度:620(最高。2. 中间吸收塔入口气体温度:180。3. 最终吸收塔入口气体温度:160。4. 转化器一段进口炉气SO2浓度:10.5%。5. O2/SO2比:1:1。6. 中间吸收后转化率:94-96%。7. 总转
32、化率99.8%。8. 鼓风机出口水份:0.1g/Nm3。9. 鼓风机出口酸雾:0.005g/Nm33.5 干吸工段3.5.1 岗位职责和所管范围3.5.1.1 岗位任务:使用96%硫酸干燥由大气抽进干燥塔的潮湿空气,使干燥塔出口空气水份含量小于0.1g/Nm3,再送至焚硫岗位。使用98%硫酸吸收由转化工序来的转化气中的SO3制备合格产品酸。正确控制各塔循环酸浓度、温度及酸量等各项指标,以达到规定的干燥效率和吸收效率确保产品质量符合标准(保证吸收率不小于99.95%。维护好用好本工段设备。3.5.1.2 所管范围干燥塔、中间吸收塔、最终吸收塔、循环酸槽、循环酸泵及酸排出泵、地槽污水泵、浓酸冷却器
33、及相关酸管线气体管线,上下水管线、阀门,浓度测定仪及分析用品以及相关的电仪设备等。3.5.2 工艺流程电力驱动的鼓风机安装在干燥塔的下游,抽吸空气进入制酸装置。空气过滤器安装在干燥塔进口空气管上。干燥塔上部安装两层不锈钢金属丝网除沫器。中间吸收塔上部安装MONSANTO ES型除沫器,最终吸收塔顶部安装MONSANTO CS型除沫器。这些高效除雾器将保护气体换热器和转化器不被腐蚀及适应环境保护的要求。三个浓酸塔(干燥塔、中间吸收塔、最终吸收塔填料都是矩鞍型瓷填料,且有条型拱支撑。干燥塔酸泵槽供干燥塔酸循环泵使用,中间吸收塔和最终吸收塔共用一个吸收酸泵槽。循环酸泵由特种路密特合金制成的立式液下泵
34、。酸循环过程采用塔-槽-泵-器-塔流程,成品酸由循环酸泵出口管线引入成品酸冷器降温后送入成品岗位。3.5.3 流程框图 3.5.4 工艺指标干燥酸浓960.5 %吸收酸浓98.30.2 %成品酸浓960.5 % 98.30.2 % 成品酸温40干燥塔入塔酸温5055吸收塔入塔酸温70-783.6 成品工段3.6.1 岗位职责3.6.1.1 岗位任务1. 将两系列硫磺制酸装置干吸工段送来的98.0%或96%浓硫酸及外购酸,供往磷酸、动力及选矿装置使用。2. 保证硫磺制酸两装置开车用浓酸的输送。3. 负责外购酸的卸酸或装置酸的外卖。3.6.1.2 管辖范围3个98%浓酸贮槽、98%酸地下槽泵2台、
35、混酸贮罐2个,93%酸地下槽泵2台,硫酸地下槽2个、污水泵1台、浓酸贮罐1个、浓酸卸车贮槽1个、卸酸泵2台、引酸罐1个,火车鹤管2个及其附属管线、阀门、电气、仪表等。3.6.2 工艺流程由两硫酸装置干吸工段生产的98.0%浓硫酸送至本工段浓酸贮罐。浓硫酸由浓酸贮罐底部排入浓酸地下槽,经浓酸液下泵送到磷酸装置;贮存于混酸贮罐中的混酸,由混酸贮罐底部排入混酸地下槽,经混酸液下泵、选矿输酸泵直接送到磷酸或选矿装置。硫酸装置干吸工段的浓硫酸送至本岗位硫酸贮罐。硫酸需要通过铁路外卖时,酸由贮罐经火车鹤管自流至罐车。当生产用硫酸需求量大,需要把外购酸卸入时,则由火车鹤管或专用汽车卸酸贮槽用卸酸泵卸出送往磷
36、酸或成品工段。3.6.3 流程框图 3.6.3.2 成品工艺流程框图 3.7 污水处理系统3.7.1 岗位职责3.7.1.1 岗位任务1. 对公司各装置产生的污水进行处理,使其达到工业污水排放标准。污水主要来自于MAP装置、H2SO4装置、动力车间脱盐水再生废水及渣池污水、磷酸装置磷石膏渣场回水、NPK装置等。2. 制备合格的石灰乳和药剂,根据污水水质,调节石灰乳和各种药剂的加入量,保证指标合格。3. 将处理后的废水和产生的污泥排入汉江或渣场,也根据需要可以直接送磷酸装置。4. 勤检查。污水、石灰乳和药剂进料稳定,及时调节;设备管道不堵、不漏,跑冒滴漏及时处理;设备管道堵塞及时疏通。5. 保证
37、设备完好和正常运行,保持生产现场环境整洁。6. 回收1#环保池污水送其它装置使用。3.7.1.2 所管范围化灰间、加药间、加压泵房、调节池、沉淀池、污泥池、净化水池,包括从污水入口至清水泵出口,化灰池至灰乳泵出口范围内的所有建筑物、设备(如搅拌桨、泵、管道以及所属电气仪表等。3.7.2 工艺流程本装置采用二级中和二级沉降工艺。流程简述如下,化灰工序:汽车运来的生石灰块直接倒入化灰池,与池内放置的工艺水或处理后的废水进行反应初步消化。行车将池内未消化完全的石灰抓入石灰料斗进入化灰机,机内添加工艺水或处理后的污水使生石灰完全消化为石灰乳,化灰机出来的灰乳自流至密度测定槽,控制一定浓度,然后用灰乳泵
38、送到灰乳高位槽或直接打到中和槽供污水中和用。生石灰中未反应部分经洗砂铰刀从灰乳中分离出来,用斗车拉到渣池。中和工序:来自MAP装置、H2SO4装置、动力车间、磷酸装置及NPK装置等的污水进入调节池均质。调节池中的污水由污水提升泵送到1#中和槽A-C,与石灰乳进行中和后,溢流进入1#混合槽,与来自加药间的药剂PAM、CaCL2、铝盐等混合后,流入1#沉淀池沉降,污泥由沉淀池底部的污泥泵送入2#污泥池,清液进入1#净化水池。此为一级中和一级沉降。当污水氟含量高,经一级中和一级沉降处理后达不到指标时可进行二级中和二级沉降。1#净化水池中的水由污水泵送到2#中和槽,加入灰乳再次中和后,溢流进入2#混合
39、槽,将加药间已制备好的适当药剂加入到混合槽中,与污水混合,混合后的污水流入2#沉淀池沉降,污泥由沉淀池底部的污泥泵送入2#污泥池,清液进入2#净化水池。外排工序:处理产生的污泥由污泥泵送到磷酸装置磷石膏调浆槽排入磷石膏渣场,当磷酸装置停车或其不要时直接排放到硫铁矿渣场。处理后的合格污水部分回用,部分由外排清水泵排入汉江。也可以将不需要处理的污水直接由外排泵送至磷酸装置。在硫酸或磷酸装置污水多或事故状态下,可将二次中和沉降变为一次中和沉降,即将装置并联运行;在进装置污水杂质(如F-含量少,仅用一次中和沉降处理即可达标时,可仅运行1#或2#中和沉降系统。3.7.3 生产过程中的化学反应和工艺指标3
40、.7.3.1 生产过程中的化学反应H2O+CaOCa(OH2式1-1H2SO3+Ca(OH2CaSO3+2H2O式1-2H2SO4+Ca(OH2CaSO4+2H2式1-32NaOH+H2SO4Na2SO4+2H2O式1-4F-+Ca2+Ca F2式1-53Ca(OH2+2AsO43-Ca(AsO42+6OH- 式1-62H3PO4+3Ca(OH2Ca3(PO42+3H2O式1-73.7.3.2 操作工艺指标序号名称单位操作指标备注1 处理水量m350-100 正常2 外排污水水质:常压135-145F Mg/l 10PH值6-93 主要药剂规格生石灰CaO% 60 灰乳浓度5%左右PAM 分子
41、量1200万阴离子型正常用量0.6kg/h硫酸% 98 反调PH值用CaL2% 10左右根据需要添加4. 物料及热量衡算4.1 设计要求设计规模:硫磺制酸300kt/a生产过程中:硫磺中的含硫尾气以SO2的形式排出吸收要求:大气污染物综合排放国家标准(GB162971996限定二氧化硫最高允许排放质量浓度为960mg/m3,吸收率99.95%4.2 硫磺焚烧的物料衡算本设计的硫酸产量为每年98.3%的H2SO4300000t,则H2SO4的产量为:Y=年产量(t*1000/(生产日*24=300000*98.3%*1000/(300*24=40833.33kg/h=416666.67mol/h
42、取一小时为基准根据关系式:SH2SO4可得n(S=n(H2SO4=416666.67mol=13333333.33g=13333.33kg硫磺的含硫量为96%,则需要硫磺的量为13888.89kg4.3 转化器物料衡算A、标准通气量H2SO4的产量为:Y=40833.33kg/h进转化工序a=0.09,b=0.086;总转化率X=0.995;吸收率=0.99975进转化器标准气量以1小时为基准V标=Y*22.4/(98X吸a=104250.88m3=4654.06kmol进入转化器一段炉气温度为680,压力为负压10kPa.V=V G*(273+t/273*100000/(100000+H出=
43、94639.5m3=1716.72kmol炉气成分:SO2=V标*a=418.87kmol=26807.39kgO2= V标*b=400.25kmol=12807.97kg所以N2=1716.72-418.87-400.25=897.6kmol以实际生产经验,一般冷激炉气为总量的16%左右。B、物料衡算本设计选用两转两吸流程,转化阶段共分为四段,其中第一次转化过程有两段,第二次抓花过程有两段。进转化器SO2浓度为10.5%,O2浓度为10.5%。一段转化率为64%,二段转化率为88%,三段转化率为95%,四段转化率为99.8%。第一次转化:a. 转化器一段出口气量转化率为0.64SO2418.
44、87*(1-0.64=150.7932kmolSO3418.87*0.64=268.0768kmolO2 400.25-268.07/2=266.2116kmolb. 转化器二段出口气量转化率为0.88SO2418.87*(1-0.88=50.2644kmolSO3418.87*0.88=368.6056kmolO2400.25-368.61/2=215.9472kmol第一次SO3吸收率为96%,进入第二次转化:a. 转化器三段出口气量转化率为0.95SO2418.87*(1-0.95=20.9435kmolSO3418.87*0.95-368.6065*96%=44.0643kmolO24
45、00.25-418.87*0.95/2=201.2867kmolb. 转化器四段出口气量转化率为0.998SO2418.87*(1-0.998=0.8377kmolSO3418.87*0.998-368.6065*96%=64.1700kmolO2400.25-418.87*0.998/2=191.2339kmol 两次吸收的总吸收率为99.8%。4.4 转化器热量衡算1. 一段反应热量进一段触媒层气体温度为430。出一段触媒层的温度为571。Cp,m(SO2 =50.67JK-1mol-1 Cp,m(O2 =29.355JK-1mol-1 Cp,m(SO3 =39.87JK-1mol-1SO2+1/2O2SO3 rH m =197.78kJ/molrH m(T2=rH m(T1+Cp,m(B( T2-T1= -197.78+(50.67-1/229.355-39.87=-198.33 kJ/molQ=198.33(571-4309=2764.53 kJ2. 二段反应热量进二段触媒层气体温度为450,出二段触媒层的
