80萬噸硫磺制酸工藝設計(鄧小東

1、800Kt/a硫磺制酸裝置工藝設計設計者：鄧小東學 號：007班 級：黔化本041指導老師：劉珍賢 2009年5月16日 畢業(yè)設計（論文）任務書設計（論文）題目：800KT/a 硫磺制酸裝置工藝設計 函授站： 北京化工大學 專業(yè)：化學工程與工藝 班級： 黔化本041班 學生姓名：鄧小東 指導教師（含職稱）： 劉珍賢 1設計（論文）的主要任務及目標設計的主要任務：根據(jù)畢業(yè)設計課題要求，結(jié)合設計條件，主要完成800KT/a硫磺制酸裝置設計說明書、氣體流量及組成計算、液體流量及組成計算、氣體熱量計算、循環(huán)酸溫計算、主要設備尺寸核算、主要管道尺寸核算。設計目標：采用先進成熟的工藝設備，節(jié)能措施和環(huán)保措

2、施，達到高效、節(jié)能、環(huán)保的要求，取得好的經(jīng)濟效益。2設計（論文）的基本要求和內(nèi)容硫磺制酸裝置的物料衡算和熱量衡算，及主要設備的尺寸計算、定型型號的選擇，原輔材料的消耗計算，和帶工藝控制點的工藝流程圖和設備裝備圖的繪制，設計說明書的編制。3主要參考文獻（1）南京化學工業(yè)（集團）公司設計院編寫、化工部硫酸工業(yè)信息站出版的硫酸工藝設計手冊之工藝計算篇； （2）南京化學工業(yè)（集團）公司設計院編寫、化工部硫酸工業(yè)信息站出版的硫酸工藝設計手冊之物化數(shù)據(jù)篇；（3）南化公司設計院一室供稿、南化公司研究院硫酸工業(yè)編輯部編印的接觸法硫酸工藝設計常用參考資料選編之試用稿第三分冊；（4）湯桂華主編，化肥工學叢書、硫酸

3、，化學工業(yè)出版社出版發(fā)行。4進度安排設計（論文）各階段名稱起 止 日 期1設計安排查詢資料和參觀考察2009年1-2月份2設計實施階段2009年3月1日-25日3設計中期檢查209年3月28日4設計完善階段2009年4月1日-5月15日5設計畢業(yè)答辯2009年5月16日設計誠信聲明本人鄭重聲明：所呈交的設計是本人獨立完成，設計中有關資料和數(shù)據(jù)是實事求是的。盡我所知，除文中已經(jīng)加以標注和致謝外，本設計不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果。若有不實之處，本人愿意承擔相關法律責任。作者簽名： 鄧小東 日期：2009 年 5 月 16 日800Kt/a硫磺制酸裝置工藝設計摘 要硫酸是一種重要的基本化工原料

4、。在我國，硫酸產(chǎn)品有20%、75%、93%和98%等不同規(guī)格。硫酸主要用于生產(chǎn)磷肥，其消費量占硫酸的總消耗量的60%以上。硫酸還用于生產(chǎn)還廣泛的用于冶金、印染、醫(yī)藥等行業(yè)。本設計主要介紹了年產(chǎn)80萬噸硫磺制酸的工藝計算（主要原物料的物料衡算和熱量衡算）、主要設備的尺寸計算及選型、工藝流程的配置、安全生產(chǎn)、環(huán)境保護等。熔硫工段采用了液硫過濾器和液硫儲罐；轉(zhuǎn)化工段采用了硫酸工業(yè)中技術成熟的“兩轉(zhuǎn)兩吸”3+2五段轉(zhuǎn)化工藝，并采用了開車間接升溫系統(tǒng)、全不銹鋼轉(zhuǎn)化器及國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)釩觸媒催化劑，確保一轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化率達到93%、二轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化率達到98%，使之總轉(zhuǎn)化率達到99.7%；吸收工段采用大開孔球拱和新型填料、蝶形底

5、、帶陽極保護的不銹鋼酸冷器和管槽式分酸器、一二吸采用國產(chǎn)纖維除霧器，并增設尾氣堿液吸收裝置（用于開停車和事故性排放），確保吸收率達到99.99%；鍋爐工段采用熱管省煤器、火管鍋爐、反滲透脫鹽水、熱力除氧、蒸汽透平風機，確保余熱的充分合理的利用。在技術經(jīng)濟方面確保技術先進成熟，節(jié)省建設投資，為投產(chǎn)后獲得好的經(jīng)濟指標打下基礎，環(huán)境指標上則達到國家最新的污染物排放標準。由此證明本設計在工藝計算、工藝流程的配置、設備的選用上是合理的成功的。關鍵詞：硫磺；硫酸；工藝；設備；設計目 錄1、總 論71.1概述71.2研究結(jié)論72、市場需求預測92.1 國內(nèi)外近期、遠期需求量預測92.2 產(chǎn)品的銷售預測、競爭

6、能力和進入國際市場的前景93、產(chǎn)品方案及生產(chǎn)規(guī)模103.1 產(chǎn)品方案的選擇103.2 生產(chǎn)規(guī)模103.3 產(chǎn)品、中間產(chǎn)品和副產(chǎn)品的品種、規(guī)格及質(zhì)量指標103.4 催化劑的選擇104、工藝技術方案134.1 工藝技術方案的選擇134.2 工藝流程簡述、余熱回收系統(tǒng)方案的選擇和消耗定額154.4 全廠主要物料平衡184.5 自控技術方案184.6主要設備的選擇224.7 標準化265、主要原料、輔助材料及燃料的供應265.1原料供應265.2輔助材料供應266、建廠條件和廠址方案276.1建廠條件276.2廠址方案287、公用工程和輔助設施方案287.1總圖運輸287.2給水排水307.3供電及電

7、訊317.4供熱327.5 貯運設施357.6 空壓站367.7 機、電、儀修377.8 化驗室377.9 土建378、環(huán)境保護388.1 廠址與環(huán)境現(xiàn)狀388.2 執(zhí)行環(huán)境質(zhì)量標準及排放標準388.3 建設項目的主要污染源及污染物398.4 環(huán)境保護與綜合利用論述408.5 環(huán)境保護費用409、勞動保護與安全衛(wèi)生419.1勞動安全與安全衛(wèi)生419.2消防4410、工廠組織和勞動定員4510.1工廠體制及組織機構4510.2生產(chǎn)班制和定員4510.3人員來源及培訓4511、項目實施規(guī)劃4611.1 建設工期規(guī)劃4611.2各階段實施進度規(guī)劃4612、研究結(jié)論4712.1綜合評價4712.2問題

8、及建議4713、設計條件4814、氣體流量及組成計算4915、液體流量及組成計算5216、氣體熱量計算5417、循環(huán)酸溫計算5818、主要設備尺寸核算6019、主要管道尺寸核算65 參考文獻66 制謝66附件：1、相關圖紙1、總 論1.1概述1.1.1項目名稱（1）項目名稱： 800Kt/a硫磺制酸工程1.1.2設計概況（1）大力加強工藝流程與設備配套開發(fā)的工作，在充分吸取國內(nèi)外科技成果的基礎上，通過設計方案的比較和選擇，提高裝置的技術水平，完全實現(xiàn)設備國產(chǎn)化，以節(jié)約工程建設投資。確保裝置技術先進、工程投資省、運行費用低，裝置運行可靠性高。做出高水平、高質(zhì)量、高效益的“三高”設計。（2）在做好

9、主裝置設計的同時，要注重節(jié)能、環(huán)保、安全、消防、抗震、勞動安全及工業(yè)衛(wèi)生的配套設計?！叭龔U”排放必須符合國家的有關標準和本項目環(huán)評報告的要求。生產(chǎn)操作的環(huán)境條件必須符合國家勞動安全及工業(yè)衛(wèi)生的要求。貫徹執(zhí)行國家有關環(huán)境保護和職業(yè)安全衛(wèi)生的政策和法規(guī)。（3）認真貫徹“五化”的設計原則，盡量提高“工廠布置一體化、生產(chǎn)裝置露天化、（建）構筑物輕型化、公用工程社會化、引進技術國產(chǎn)化”的程度。貫徹“安全生產(chǎn)，預防為主”的方針，確保本工程投產(chǎn)后符合職業(yè)安全衛(wèi)生的要求，保證職工的安全和健康。（4）在確保工程質(zhì)量的前提下，盡量降低工程造價，使項目綜合技術經(jīng)濟指標達到先進水平。 1.1.3項目提出的背景、投資的

10、必要性和經(jīng)濟意義（略）1.2可研的簡要綜合結(jié)論（1）本項目所產(chǎn)硫酸，作為下游磷化工產(chǎn)品的原料，符合企業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的需要，裝置建成后具有較好的經(jīng)濟效益。（2）本項目采用生產(chǎn)技術先進、成熟、可靠，設備全部實現(xiàn)國產(chǎn)化，既降低了工程投資，又為裝置長周期穩(wěn)定運行提供了保障。（3）本項目“三廢”治理措施有效，項目建設滿足環(huán)保要求。（4）本項目財務評價結(jié)果良好：項目總投資預計12000萬元。綜上所述，本項目是可行的，投資是必要的。附：主要技術經(jīng)濟指標序號指標名稱單位數(shù)量備注一生產(chǎn)規(guī)模及產(chǎn)品方案1硫酸98%kt/a816.3折100%為800 kt/a2蒸汽3.82MPakt/a9601.2噸蒸汽/噸酸二年操作日

11、天3338000小時1日產(chǎn)量噸24002小時產(chǎn)量噸100三主要原材料、燃料用量1硫磺kt/a265.633210002釩觸媒噸新工廠一次添加468噸，之后每年消耗56噸.7200.65t/ M33柴油t/a176開車升溫用五公用工程消耗量1供水（補充新鮮水）m3/h5001005噸水/噸酸2用電負荷380V（總裝機容量）KW382585度/噸100噸45%10KV（總裝機容量）KW467585度/噸100噸55%年用電量（上透平風機）萬kw.h184080萬噸23度/噸3供汽低壓蒸汽（0.6MPa）t/h120100噸1.2六“三廢”排放量1廢氣Nm3/h2廢渣t/a5016七運輸量kt/a2

12、72產(chǎn)品硫酸自產(chǎn)自用，不外賣。1運入量：kt/a266.82運出量：kt/a5.2八全廠定員人501其中：生產(chǎn)工人人442非生產(chǎn)人員人6九廠內(nèi)占地面積畝60十全廠建筑面積m21198860畝66630%十一工程項目總投資（估計）萬元120002、市場需求預測2.1 國內(nèi)外近期、遠期需求量預測國際上硫酸生產(chǎn)主要以硫磺為原料，上個世紀九十年代,由于國際硫磺市場持續(xù)低迷、國內(nèi)冶煉技術的不斷發(fā)展，我國硫酸生產(chǎn)的原料結(jié)構發(fā)生了深刻變化，硫磺制酸與冶煉氣制酸得到了飛速發(fā)展，改變了過去依賴硫鐵礦的單一格局。2004年中央緊抓三農(nóng)問題，出臺一系列對化肥企業(yè)的利好政策，促進了磷復肥特別是高濃度磷復肥生產(chǎn)，磷復肥

13、每月以同比20%以上的速度增長；二是國民經(jīng)濟的快速增長，增加對硫酸的需求。2005-2007年全國硫酸產(chǎn)量（單位：萬噸）制酸品種2005年產(chǎn)量占總產(chǎn)量比例%2006年產(chǎn)量占總產(chǎn)量比例%2007年產(chǎn)量占總產(chǎn)量比例%全國產(chǎn)量（萬噸）462510050441005700100其中：硫磺制酸197443223344265547其中：冶煉煙氣制酸98121116323131523其中：硫鐵礦制酸162135159332167829其中：其他原料制酸5815515212.2 產(chǎn)品的銷售預測、競爭能力和進入國際市場的前景本項目所產(chǎn)硫酸全部公司自用，不需外售。3、產(chǎn)品方案及生產(chǎn)規(guī)模3.1 產(chǎn)品方案的選擇 3.

14、1.1 產(chǎn)品方案的選擇的依據(jù)隨著企業(yè)的下游磷化工產(chǎn)品投產(chǎn)后，硫酸總需求量將達到800kt/a，為了節(jié)省造價，降低成本及規(guī)避風險，本項目硫酸產(chǎn)量確定為800kt/a, 副產(chǎn)蒸汽可供濃縮磷酸、自身熔硫及生活取暖使用。3.1.2 產(chǎn)品方案的確定本項目最終產(chǎn)品為：98%硫酸副產(chǎn)品：0.6MPa飽和蒸汽。3.2 生產(chǎn)規(guī)模98%硫酸硫酸：816.3kt/a。0.6MPa飽和蒸汽：120t/h3.3 產(chǎn)品、中間產(chǎn)品和副產(chǎn)品的品種、規(guī)格及質(zhì)量指標 3.3.1產(chǎn)品和副產(chǎn)品的品種和數(shù)量本項目建成后，其產(chǎn)品和副產(chǎn)品品種見下表：序號產(chǎn)品新增產(chǎn)量備注1硫酸98%816.3kt/a2飽和蒸汽0.6MPa120t/h小時產(chǎn)

15、量1.23.3.2產(chǎn)品、中間產(chǎn)品和副產(chǎn)品的品種、規(guī)格及質(zhì)量指標(1) 硫酸：產(chǎn)品執(zhí)行國家標準GB/T534-2002表中濃硫酸一等品標準項 目指 標（一等品）硫酸（H2SO4），%98.0灰分的質(zhì)量分數(shù), %0.03鐵（Fe），%0.01砷（As），%0.005汞（Hg），%0.01鉛（Pb），%0.02透明度 ，mm50色度，2.0(2)、工業(yè)硫磺：產(chǎn)品執(zhí)行國家標準GB/2449-81表中二級品標準H2SO4算指標名稱一級二級三級測定方法硫% 99.9099.5098.50GB2451-81灰分%0.040.200.40GB2453-81酸度（以H2SO4計）%0.0050.010.03GB

16、2454-81砷（As）%0.0010.020.05GB2456-81鐵（Fe）% 0.0030.005不規(guī)定GB2457-81有機物 % 0.050.300.80GB2455-81水分% 0.100.501.00GB2452-81100目篩（孔徑0.149mm）篩余物%無無不規(guī)定GB2458-81200目篩（孔徑0.074mm）篩余物%0.51.0不規(guī)定機械雜質(zhì)（木、砂、紙）不允許 (3)飽和蒸汽：執(zhí)行企業(yè)標準P(a)=0.6Mpa3.4 催化劑的選用SO2的轉(zhuǎn)化反應是一個放熱、可逆、體積縮小的氧化反應，是硫酸生產(chǎn)的重點工段，SO2的轉(zhuǎn)化完全與否，關系到原料硫磺的利用率、環(huán)境保護和經(jīng)濟效益等

17、，所以對SO2氧化用催化劑的選擇提出了更高要求。SO2氧化反應所用催化劑要求滿足以下條件：有較高的轉(zhuǎn)化率，目的是提高硫的利用率和減少二氧化硫排放量。有較低的起燃溫度、較高的耐熱性能，以降低能耗，縮短開車預熱時間，并適應氣濃、氣量的變化。使用壽命長，以保證系統(tǒng)的長期開工率?，F(xiàn)在硫酸生產(chǎn)中的二氧化硫氧化主要用的是釩催化劑。釩催化劑是以五氧化二釩（V2O5）為主要活性成分，其組成為V2O559%、SO31020%、SiO25070%，并含有少量Fe2O3、CaO、MgO及水份等。以堿金屬鹽類（硫酸鹽）作助催化劑，以硅膠、硅藻土、硅酸鹽作為載體。而引起釩催化劑中毒的主要物質(zhì)是砷、氟、酸霧以及礦塵等。除

18、了礦塵覆蓋催化劑表面降低催化劑活性外，其它3種有毒物質(zhì)是以化學中毒形式來使催化劑中毒失去活性的?，F(xiàn)在國內(nèi)廣泛采用的是S101-2H型、S107-1H型和S108-H型三種催化劑，這三種催化劑為環(huán)狀催化劑。比較先進的有S101-2H(Y) 型和S107-1H(Y)型，它們是菊花環(huán)釩催化劑，床層阻力降比前者小，抗堵能力比前者強：堆密度小、強度高這兩個指標已達到國際先進水平。S107-1H型和S107-1H(Y)型，起燃溫度為360370，正常使用溫度為420580；S101-2H型和S101-2H(Y)型的起燃溫度為380390，正常的使用溫度為420630，因此比較可得S107型催化劑要優(yōu)于S1

19、01型催化。S107型催化劑和S101型催化反應速度常數(shù)見表2.2和表2.3。表2.2 S101型釩催化劑反應速度常數(shù)：溫度，K1溫度，K1K1*秒-1大氣壓-1秒-1大氣壓-1秒-1大氣壓-160010.74901.795909.654801.585808.664701.351.355707.744601.100.805606.604500.850.475505.604400.710.315404.754300.560.195304.054200.440.115203.264100.365102.654000.285002.10說明：在轉(zhuǎn)化率小于60%，溫度小于470時用K1*值。S107型

20、催化劑的主要物理和化學性質(zhì)：含V2O55.56.5%，顆粒尺寸5（1015）mm圓柱形；堆積密度0.500.60kg/L；孔隙率0.50%0.60%；機械強度15kgf/cm2；表2.3 S107型或S105型釩催化劑反應速度常數(shù)溫度，溫度，秒-1大氣壓-1秒-1大氣壓-1秒-1大氣壓-16008.154801.585907.254701.365806.404601.201.205706.054501.020.815605.054400.850.555504.604300.700.375404.054200.580.255303.504100.490.165202.924000.410.115

21、102.453900.320.0725002.133800.260.0464901.86說明：在轉(zhuǎn)化率小于60%，溫度低于460是用K1*值。所以綜合考慮，選擇國產(chǎn)S107型釩催化劑作為SO2 氧化用催化劑。4、工藝技術方案4.1 工藝技術方案的選擇4.1.1 國內(nèi)外工藝技術概況 （1）國外工藝技術概況 （a）國外硫酸生產(chǎn)的原料主要是硫磺，其生產(chǎn)規(guī)模正向大型化發(fā)展，最大單系列能力為美國MEC公司在澳大利亞Murrin承建的4400噸/日，帶低溫余熱回收（HRS）系統(tǒng)的硫酸裝置。一般新建裝置規(guī)模3000噸/日，由于裝置大型化，對節(jié)約投資，提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本等方面效果顯著。（b）隨著環(huán)保

22、法日趨嚴格，生產(chǎn)技術趨向采用“3+1”或“3+2”兩轉(zhuǎn)兩吸流程，總轉(zhuǎn)化率在99.799.9，尾氣SO2含量低于300PPM，酸霧含量低于45mg/m3。（c）采用先進技術，強化設備能力，不斷采用結(jié)構先進、效率高、節(jié)能耐用的機泵設備，從而使硫酸裝置的生產(chǎn)穩(wěn)定，開工率高，安全可靠，先進硫酸廠年開工率達到99以上。（d）注重硫酸生產(chǎn)中的熱能回收和轉(zhuǎn)換，最大限度回收高、中、低位熱能。（2）國內(nèi)工藝技術狀況近幾年我國硫磺制酸工業(yè)有較快的發(fā)展，生產(chǎn)技術水平不斷提高，其液體硫磺精制大多采用沉降法，轉(zhuǎn)化工藝為“3+1”和“3+2”兩轉(zhuǎn)兩吸工藝，轉(zhuǎn)化觸媒多采用國產(chǎn)觸媒，轉(zhuǎn)化率在99.599.7，干吸塔、換熱器、

23、轉(zhuǎn)化器等都采用一些新設備、新材料。熱力系統(tǒng)一般只回收利用高、中位熱能，副產(chǎn)中、低壓蒸汽自用或副產(chǎn)中壓蒸汽用于發(fā)電或驅(qū)動透平主風機。與國外相比存在單系列能力小、設計余量偏大、熱利用水平偏低等缺點。4.1.2 工藝技術方案的選擇本項目選擇工藝技術方案為：固體硫磺皮帶輸送，快速熔硫、液硫過濾器過濾精制液硫，機械霧化焚硫，“3+2”兩轉(zhuǎn)兩吸流程，其主要特點： （1）結(jié)合中國國情，采用引進技術消化吸收的國內(nèi)領先的硫磺制酸轉(zhuǎn)化、干吸技術，進行工程設計。具有技術先進，操作穩(wěn)妥可靠，投資合理，綜合經(jīng)濟效益好的特點。（2）采用“3+2”兩轉(zhuǎn)兩吸流程，采用國產(chǎn)大顆粒環(huán)型觸媒，提高轉(zhuǎn)化器氣速，減少壓降，延長觸媒使用

24、壽命，總轉(zhuǎn)化率保證達到99.7以上，采用全不銹鋼轉(zhuǎn)化器，確保其安全運行。（3）轉(zhuǎn)化工段的換熱器選用列管換熱器，進氣擴散管，使氣體均勻分布，設備直徑小，占地面積小。（4）干吸塔采用大開孔球拱和新型填料，蝶形底，采用帶陽極保護的不銹鋼管槽式分酸器，加大淋灑密度，降低填料高度，提高干吸塔生產(chǎn)強度，一二采用國產(chǎn)纖維除霧器，提高除霧效率，保護后續(xù)設備及環(huán)境。（5）采用火管鍋爐、蒸汽過熱器、省煤器合理組成熱力系統(tǒng)，回收高中位熱能，產(chǎn)生450、3.82MPa蒸汽，用于推動透平風機，乏汽供熔硫、濃縮磷酸及生活取暖，熱利用率高。（6）采用高低溫交叉配酸吸收技術和干吸塔低位配置，減少酸冷卻器換熱面積，降低設備投資

25、。（7）干吸塔上、下酸管采用陽極保護304L不銹鋼管，安裝維修方便，使用壽命長,減少酸的跑冒滴漏。（8）采用新型不銹鋼轉(zhuǎn)化器，高溫下（620）不會發(fā)生蠕變，使用壽命長，維修量小。觸媒層設置從上至下依次為3、4、5、2、1，便于更換觸媒，減少煙氣管長度，消除熱應力。（9）為了保證轉(zhuǎn)化率，保護轉(zhuǎn)化觸媒，配置有間接升溫系統(tǒng)。4.1.3 本工藝技術可達到的工藝指標為：SO2濃度 10.5硫酸產(chǎn)量: 100噸/時（100 H2SO4）SO2轉(zhuǎn)化率: 99.7SO3吸收率: 99.99尾氣排放SO2 960mg/Nm34.2 工藝流程簡述、余熱回收系統(tǒng)方案的選擇和消耗定額4.2.1 工藝流程簡述A、熔硫工

26、段：固體硫磺經(jīng)汽車直接運入硫磺倉庫后，采用人工上料，固體硫磺經(jīng)過下料斗，再經(jīng)過大傾角皮帶運輸機送入快熔槽，快熔槽設蒸汽盤管間接加熱到135145，并設有攪拌槳攪拌加快硫磺熔化，液體硫磺溢流進入粗硫槽，加入石灰中和液體硫磺中的酸度，粗硫經(jīng)粗硫泵打到液硫過濾器過濾，過濾后的液硫流入精硫槽，再由精硫泵打入液硫大罐貯存待用。另設有硅藻土預涂層槽及泵，用于液硫過濾器預涂過濾層用。B、焚硫工段：開車前將儲存在液硫大罐中的液體硫磺用屏蔽泵打到焚硫爐前槽，液硫再經(jīng)過硫磺泵加壓后送入液硫噴槍，經(jīng)過液硫噴槍霧化后進入焚硫爐，與從干燥塔來的干燥空氣在800以上的溫度下混合燃燒，借助焚硫爐前設置的旋風導流裝置和爐尾的

27、二次風讓液體硫磺沫迅速的汽化、燃燒和擴散，生成我們想要的二氧化硫氣體，溫度高達1050送去余熱鍋爐降溫。之前采用柴油經(jīng)過油泵和噴槍對焚硫爐進行升溫到800以上。C、轉(zhuǎn)化工段：從焚硫爐來經(jīng)過余熱鍋爐降溫到420的二氧化硫氣體，送到轉(zhuǎn)化器的一段，二氧化硫氣體在轉(zhuǎn)化器五段催化劑床層間經(jīng)過五氧化二釩的催化氧化下生成三氧化硫氣體，經(jīng)過每段轉(zhuǎn)化床層后其溫度上升，二氧化硫氣體量減少而三氧化硫氣體的量在增加，轉(zhuǎn)化一段出口氣體溫度達600，經(jīng)過高溫過熱器降溫到442后進入轉(zhuǎn)化二段，轉(zhuǎn)化二段出來的氣體溫度達506，再經(jīng)過從一吸塔來的330的低溫氣體在熱熱換熱器內(nèi)降溫到430進入轉(zhuǎn)化三段，轉(zhuǎn)化二段出來的氣體溫度達4

28、59，再經(jīng)過從一吸塔來的70低溫氣體在冷熱換熱器內(nèi)降溫到240后，進入空氣預熱器進一步的降溫到170后去一吸塔，從一吸塔回來的70的低溫氣體依次經(jīng)過2臺冷熱和1臺熱熱換熱器加溫到425后去轉(zhuǎn)化四段，從轉(zhuǎn)化四段出來的氣體溫度達440，再經(jīng)過2#省煤器降溫到430后進入轉(zhuǎn)化五段，從轉(zhuǎn)化五段出來的氣體溫度達432，最后經(jīng)過低溫過熱器和1#省煤器降溫到160后進入二吸塔。為了在升溫過程中保護觸媒不受柴油燃燒產(chǎn)生的水汽損害，本系統(tǒng)還設置了轉(zhuǎn)化工段間接升溫系統(tǒng)，干燥空氣經(jīng)升溫爐加熱后直接送入轉(zhuǎn)化器一段、四段對轉(zhuǎn)化器升溫。D、干吸工段：空氣經(jīng)過空氣鼓風機加壓后進入干燥塔干燥，再經(jīng)過塔頂?shù)慕饘俳z網(wǎng)除霧器除沫后

29、進入焚硫爐。從轉(zhuǎn)化三、五段段來的含大量三氧化硫的氣體分別在第一和第二吸收塔內(nèi)，借助異鞍瓷質(zhì)填料，利用98%硫酸中的水吸收三氧化硫氣體，生產(chǎn)我們想要的硫酸，硫酸濃度升高后不利于吸收進行完全，因此通過串酸或加工藝水來調(diào)整到98%的濃度恒定不變，吸收是放熱反應，酸溫升高后經(jīng)過陽極保護管殼式換熱器中的水間接冷卻到60合適的硫酸溫度，第一和第二吸收塔頂都設置了纖維除霧器，帶液的氣體經(jīng)過纖維除霧器有效的除去酸霧以后分別去轉(zhuǎn)化四段或經(jīng)過高煙囪排放，開車或事故性的排放難免會造成尾氣二氧化硫和酸霧超標，為此，在高煙囪前設置了尾氣處理裝置，利用純堿液吸收，一般正常情況下尾氣裝置不用。干燥、一吸循環(huán)酸共用一格循環(huán)酸

30、槽，二吸單獨用一格循環(huán)酸槽，干燥、一吸、二吸所需的98循環(huán)酸分別由干燥、一吸、二吸循環(huán)酸泵打入干燥、一吸、二吸酸冷卻器與循環(huán)冷卻水進行換熱冷卻后，送入塔內(nèi)槽管式分酸器噴淋與氣體進行傳質(zhì)、傳熱后，流回循環(huán)酸槽。98成品硫酸由成品酸泵經(jīng)成品酸冷卻器冷卻到40后進入硫酸計量槽，最后輸送到成品酸貯槽貯存。4.2.2 余熱回收系統(tǒng)方案的選擇(a) 余熱回收系統(tǒng)設計原則（1）采用先進、可靠的余熱回收技術，確保硫酸裝置長期連續(xù)穩(wěn)定運行；（2）立足熱力系統(tǒng)國產(chǎn)化，精心設計，合理選材，用最少的投資，獲取盡可能大的熱回收效果；（3）積極采用先進成熟的技術成果，如焚硫爐后設置火管鍋爐，轉(zhuǎn)化一段、五段設置高低溫過熱器

31、產(chǎn)3.82MPa過熱蒸汽推動透平主鼓風機，乏汽供熔硫、磷酸、生活等使用。(b) 余熱回收系統(tǒng)選擇（1）蒸汽系統(tǒng)參數(shù)按我國蒸汽鍋爐和汽輪發(fā)電機組系列，選用蒸汽參數(shù)如下： 鍋爐汽包操作壓力：3.82MPa(飽和溫度為245) 中壓過熱蒸汽：3.82MPa 450（2）余熱回收系統(tǒng)組成裝置中的各臺余熱回收設備串成一個熱力系統(tǒng)，生產(chǎn)中壓過熱蒸汽。熱力系統(tǒng)由熱管省煤器2臺、火管鍋爐1臺、蒸汽過熱器2臺組成。三類設備在工藝系統(tǒng)中配置方式的不同，組成不同的余熱回收系統(tǒng)，常用系統(tǒng)見下表：序號設備設置位置方案1方案2備注1余熱回收系統(tǒng)設備臺數(shù)562設備設置2.1焚硫爐后設置火管鍋爐火管鍋爐2.2一段出口設置過熱

32、器2#過熱器2.3三段出口設置1#省煤器空氣預熱器2.4四段出口設置2#省煤器1#省煤器2.5五段出口設置低壓鍋爐1#過熱器+2#省煤器3方案簡稱2鍋+1過+2省1鍋+2省+2過+1空兩種方案都能達到預期效果，但考慮到在開車時減少升溫柴油用量，考慮使用空氣預熱器，同時也為了避免一吸塔進口低溫段SO3氣體的低溫露點腐蝕，本設計推薦方案2，預期產(chǎn)汽率1.2t/t酸，產(chǎn)汽量120t/時，產(chǎn)汽壓力3.82MPa 450。（3）熱力系統(tǒng)流程經(jīng)除氧的合格鍋爐給水（脫鹽水）送來本裝置后，經(jīng)1#省煤器加熱到約170左右進入2#省煤器進一步加熱到210再進入中壓火管鍋爐，鍋爐產(chǎn)生的3.82MPa，245飽和蒸汽

33、依次經(jīng)過1#過熱器2#過熱器，加熱到額定的450后送去驅(qū)動蒸汽透平主風機。蒸汽透平風機采用背壓式，將3.43MPa，435蒸汽經(jīng)透平后背壓為0.68MPa，送往全廠蒸汽管網(wǎng)供熔化硫磺、磷酸工段及生活取暖使用。(c) 熱力系統(tǒng)技術特點（1）用最少的投資，獲取盡可能大的熱回收效果硫磺制酸裝置的余熱回收應包括高溫、中溫和低溫三部分余熱，其中高溫和中溫余熱回收技術成熟，設備可靠，熱能回收已大于65，有效能回收率大于95。若回收低溫熱能，需設置HRS系統(tǒng)，須增加投資25003000萬元，可增加1.0MPa蒸汽產(chǎn)量0.5t/t酸。考慮到減少建設投資，本項目不上HRS系統(tǒng)。（2）余熱回收系統(tǒng)主體設備100國

34、產(chǎn)化硫磺制酸裝置余熱回收系統(tǒng)的主體設備：中壓火管鍋爐、翅片管過熱器和水平夾套式熱管省煤器，熱管空氣預熱器都已在許多生產(chǎn)裝置中得到應用。（3）熱力系統(tǒng)流程（見附圖）4.2.3 原材料、輔助材料和動力消耗定額序號名稱及規(guī)格單位消耗定額（噸酸單耗）小時每年備注一原材料及動力消耗1硫磺:S99.5t0.33233.2噸26.56萬噸2工藝水m30.2020 m316萬3循環(huán)水m3767600 m36080萬4脫鹽水m31.35135 m3108萬5電KWh232300度1840萬上透平風機6蒸汽0.6MPa飽和t0.2222噸17.6萬噸熔化硫磺用7釩觸媒kg0.077 kg56噸正常消耗8柴油kg0

35、.2222kg176噸升溫用9儀表空氣Nm3200 Nm3160萬氣動儀表用10硅藻土kg0.1111kg88噸液硫過濾用11石灰kg0.1313 kg104噸中和硫磺酸度二副產(chǎn)品1蒸汽0.6MPa t1.2120噸96萬噸2硫磺渣t0.006270.624噸5016噸4.4 全廠主要物料平衡蒸汽96萬噸硫酸80萬噸硫磺制酸硫磺26.56萬噸硫磺渣5016噸 4.5 自控技術方案4.5.1自動化水平一般而言，生產(chǎn)過程連續(xù)性強或者工藝操控要求較高的裝置的控制系統(tǒng)選用技術先進，操控可靠而且易于操作和維護的分散型控制系統(tǒng)（簡稱DCS）；次要裝置或者工藝技術要求不高的裝置可以根據(jù)實際情況選用小型分散型

36、控制系統(tǒng)（DCS）或者計算機監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（簡稱SCADA）,可編程邏輯控制系統(tǒng)（簡稱PLC）；工藝流程和設備布置較為分散，且操控性和連續(xù)性不強的生產(chǎn)裝置采用一般模擬儀表和就地儀表實現(xiàn)過程控制。本項目硫酸主裝置采用DCS控制系統(tǒng)化學水站采用PLC控制系統(tǒng)儀表空壓站、循環(huán)水站等輔助配套裝置采用模擬儀表控制系統(tǒng)4.5.2 自動化系統(tǒng)設置原則（1）DCS和PLC控制系統(tǒng)采用的DCS控制系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)基本集合回路控制，顯示，記錄，邏輯等各項功能，并具有報警管理，數(shù)據(jù)歷史趨勢，數(shù)據(jù)實時記錄，動態(tài)流程畫面，數(shù)據(jù)報表等功能。系統(tǒng)的控制，通訊和電源部分應該具有教好的冗余性，較高的可靠性。采集的過程信

37、號制式為420 mA DC標準信號或者總線數(shù)字信號，標準數(shù)字量信號；操作信號為420 mA DC標準信號或者總線數(shù)字信號，標準數(shù)字量信號?？刂葡到y(tǒng)應具有較好的可擴張性，升級性，并部分采用國際標準總線。控制系統(tǒng)的人機接口界面應有良好的操作環(huán)境，易于操控和管理。系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構不少兩級，并應有解決接入全廠綜合信息網(wǎng)絡或者工業(yè)以太網(wǎng)的能力和關口。對DCS和PLC設置的最基本要求為，控制器1：1冗余，電源和通訊網(wǎng)絡1：1冗余。系統(tǒng)在硬件發(fā)生故障時，仍能繼續(xù)正常工作?？刂葡到y(tǒng)按控制要求分可以很靈活的組成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS），模擬量調(diào)節(jié)系統(tǒng)（MCS），順序控制系統(tǒng)（SCS）三大子系統(tǒng)，或者集成于整個系統(tǒng)中（

38、2）模擬儀表控制系統(tǒng)簡單的數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)采用模擬儀表，來完成簡單的過程控制和檢測要求，控制器使用單回路數(shù)字控制儀，其他顯示和記錄的儀表使用數(shù)字顯示儀，無紙記錄儀等常規(guī)儀表。4.5.3環(huán)境特征和儀表選型 80萬噸/年硫磺制酸技改工程建設項目所處的環(huán)境和條件各自不同，工藝介質(zhì)腐蝕性強，對過程中設備和管道的密閉要求較高，部分的物質(zhì)泄漏對人體有較強的刺激和毒害作用。硫酸余熱利用系統(tǒng)的汽水系統(tǒng)大部為高溫高壓。儀表選型一般按HG/T20507-2000自動化儀表選型規(guī)定執(zhí)行。4.5.3.1儀表的防護和防爆（1）現(xiàn)場一次儀表根據(jù)現(xiàn)場情況分別采用防腐型、防水型等防護類型。根據(jù)工藝介質(zhì)情況，儀表材質(zhì)選用了鉭

39、、哈氏合金、蒙乃爾合金等貴重金屬，以滿足抗腐蝕性能的要求。（2）所有現(xiàn)場安裝的儀表是全天候型的，可以滿足現(xiàn)場使用環(huán)境和氣候條件，并符合相應防護等級的要求。（3）安裝在火災和爆炸危險場合的儀表設備符合危險區(qū)域等級劃分的要求。（4）儀表防電磁干擾措施采用帶屏蔽層的雙絞型計算機專用電纜或者屏蔽電纜并可靠接地；各類現(xiàn)場儀表的防護等級最低為IP54。重要的精密儀表安裝于儀表保護箱內(nèi)，防止日曬和腐蝕。4.5.3.2主要儀表的選型（1）溫度儀表就地溫度檢測選用雙金屬溫度計。集中溫度檢測一般選用一體化溫度變送器、Pt100熱電阻、鎳鉻銅鎳熱電偶。溫度開關等。就地溫度調(diào)節(jié)選用自力式溫度調(diào)節(jié)閥。（2）壓力儀表就地

40、壓力檢測一般選用不銹鋼壓力表，有脈動的場合選用耐震壓力表，有腐蝕、粘稠、結(jié)晶的場所選用隔膜壓力表或隔膜耐震壓力表。集中的壓力檢測點選用智能壓力變送器。重要壓力報警、聯(lián)鎖點選用壓力開關，一般報警選用電接點壓力表。就地壓力調(diào)節(jié)選用自力式壓力調(diào)節(jié)閥。（3）流量儀表流量就地檢測：小口徑一般選用金屬管轉(zhuǎn)子流量計，大口徑選用橢圓齒輪流量計或流量開關；簡單場合可選用水表。集中流量檢測優(yōu)先選用節(jié)流裝置和智能差壓變送器，對精度要求較高的選用橢圓齒輪流量計、渦輪流量計等。根據(jù)工藝介質(zhì)條件還選用電磁流量計、稱重裝置等。（4）物位儀表就地液位計一般采用玻璃管、玻璃板液位計或磁式液位計。需要集中檢測的液位點一般采用智能

41、液位變送器和差壓變送器、遠傳磁式液位計、超聲波料位計、雷達料位計、磁致伸縮液位計等，超聲波液位計等。液位開關一般選用浮子或電容式。特殊的場合也可選用吹氣或沖洗法測液位。（5）分析儀表采用工業(yè)在線式水質(zhì)分析儀，如PH計，電導率測量儀，酸堿濃度分析儀，在線式紫外SO2分析儀。（6）執(zhí)行器一般調(diào)節(jié)閥采用氣動執(zhí)行機構，配電/氣閥門定位器和空氣過濾減壓閥。一般選用柱塞式單座、套筒調(diào)節(jié)閥、偏芯旋轉(zhuǎn)閥、蝶閥，球閥，旋塞閥等。二位控制閥選用氣動執(zhí)行機構。一般采用O型球閥，當口徑DN50mm時可選用蝶閥，配有電磁閥、空氣過濾減壓閥和限位開關等。就地調(diào)節(jié)分別選用自力式壓力調(diào)節(jié)閥、自力式溫度調(diào)節(jié)閥。硫酸裝置轉(zhuǎn)化工段

42、的大口緊氣路調(diào)節(jié)力矩要求較大，執(zhí)行機構采用角行程電動執(zhí)行機構來驅(qū)動。原則上，所有調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行機構都配備有閥門定位和保護裝置。控制閥配有先導機構和限位開關，用于安全聯(lián)鎖的控制閥的執(zhí)行機構在氣源故障時可使閥門處于安全位置。4.5.4 動力供應4.5.4.1儀表用壓縮空氣根據(jù)各裝置儀表用氣量計算，本設計經(jīng)計算須用200Nm/h（最大用量）儀用壓縮空氣?？紤]上兩臺每臺5 Nm/min的螺桿式空壓機（二開一備）。氣源要求：壓力：0.60.7MPa(表壓) 溫度：30露點：氣源在操作壓力下比環(huán)境溫度低10含塵量：凈化后氣體含塵粒直徑小于3m，含塵量小于1mg/m含油量：干燥凈化后的氣體含油量小于3ppm儀

43、表用氣量表用氣裝置用氣量（Nm/h）備用時間（分）備 注硫磺制酸裝置10030化學水站40（間斷）30其他裝置6030合 計2004.5.4.2 儀表用電源按各裝置控制室的設置和控制系統(tǒng)的要求，儀表用電原則上是由電氣專業(yè)送至各控制室的控制柜的儀表用電總開關。電氣專業(yè)從低壓配電盤的專用開關接出，所有儀表電源按重要負荷考慮，電源應是雙回路自動切換的獨立供電回路?？刂剖覂?nèi)設有專用的儀表用電分配開關，由分開關引出送至各用電單元，如UPS，CRT，打印機，電動閥，控制儀表等?？傞_關和分開關設有過流，短路等保護措施。儀表用電輸入按380V 50Hz.或者220V 50Hz設計。主要儀表用電量表用 戶輸入電

44、壓等級容 量電源要求備 注硫磺制酸主控制室380V6KVA重要負荷化學水站控制室380V4KVA重要負荷其他按具體要求儀表用電的可靠性保證，儀表用電設計按重要負荷考慮，為保證電源不畸變和受到電磁干擾，在電源進線加設防雷擊和抗浪涌裝置，所有用電開關均有過流，過負載，短路保護。4.6主要設備的選擇4.6.1 主要定型設備的選擇 （1）液體硫磺泵在生產(chǎn)裝置中，液體硫磺輸送，擬選用屏蔽泵，液體硫磺輸送時液硫溫度在135左右，采用屏蔽泵型式，避免了主軸密封滲油現(xiàn)象，泵體夾套蒸汽加熱，配有耐高溫絕緣線繞制的耐腐蝕的哈氏合金轉(zhuǎn)子。并備有軸承易損報警器，泵內(nèi)自動溫度裝置，結(jié)構緊湊，使用壽命長。（2）液體硫磺過

45、濾器采用臥式葉片液體硫磺過濾器。液體硫磺加入硅藻土送入臥式葉片過濾器，在葉片過濾網(wǎng)面上結(jié)成硅藻土濾餅層，經(jīng)過濾后的合格液體硫磺在葉片框架內(nèi)流動，經(jīng)匯總后輸出。當定期清理硅藻土濾餅層時，設備端頂蓋自動液壓開放，葉片框架自動液壓移出設備外，進行清理硅藻土硫磺塵濾餅，清理完畢，自動放進設備和頂蓋關閉。該設備結(jié)構緊湊，過濾效果好。（3）硫酸泵國內(nèi)已有生產(chǎn)，泵的流量1500m3/h、38m硫酸柱， 98%，99高溫濃硫酸循環(huán)泵，泵體采用合金球墨鑄鐵。（4）酸冷卻器由于采用高溫吸收技術，一吸塔出塔酸溫較高，因此采用帶陽極保護管殼式酸冷卻器，目前國內(nèi)80萬噸/年、60萬噸/年、40萬噸/年、30萬噸/年大型

46、硫磺制酸裝置均采用此種酸冷器，操作可靠，冷卻效果好。4.6.2 主要非標準設備的設計（1）快速熔硫槽大型快速熔硫槽，直筒體內(nèi)加盤式換熱器，錐體加蒸汽夾套，為了防止界面腐蝕，筒體內(nèi)襯耐酸防腐材料，盤式換熱器進出管端氣液界面部分用外包熱塑四氟套管防腐，二層攪拌槳采用自卸式結(jié)構?？扉_式人工放渣孔，設備下部設放渣口。（2）焚硫爐焚硫爐鋼殼內(nèi)襯硅酸鋁纖維，二層隔熱磚，二層耐火磚，爐體內(nèi)設有三道隔墻，爐進口異形接管采用耐熱混凝土澆注。爐內(nèi)硫磺噴槍采用高壓噴嘴型式，設空氣導流裝置加強霧化效果。霧化的焚硫爐進口干燥空氣與液體硫磺同方向進入爐內(nèi)，爐子中部設有二次空氣作進一步燃燒，爐體上部設有遮雨棚，防止大量散熱

47、，支座為鞍型支座，設固定支座和活動支座。（3）轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化器采用304材質(zhì)，底部設有徑向膨脹設施，進氣口考慮均勻分氣措施，觸媒層的分段從上至下為3、4、5、2、1。各段觸媒層殼體內(nèi)襯耐火磚，襯磚高度為觸媒層的高度。轉(zhuǎn)化器外包復合硅酸鹽保溫材料。觸媒采用國產(chǎn)大顆粒環(huán)狀釩觸媒。（4）氣體換熱器氣體換熱器采用傳統(tǒng)的列管換熱器，進氣擴散管，使氣體均勻分布，傳熱系數(shù)高，設備直徑小，設備占地面積少。（5）干吸塔干吸塔為立式園筒形結(jié)構，鋼殼體內(nèi)襯耐酸磚，支承填料層為球拱結(jié)構，開孔率大于50%，填料為7.2米76大開孔瓷質(zhì)異鞍型填料，0.8米38階梯環(huán)，塔底為蝶形底，出酸口處裝有防渦流裝置。分酸裝置采用陽極保護

48、槽管式分酸器，每平方米噴頭有43個，而國產(chǎn)高效管式分酸器噴頭只有21-27個/m2。（6）液體硫磺貯槽大型液體硫磺貯槽為碳鋼殼體，底部加熱元件，頂蓋上設有保溫盤管，蒸汽滅火管，蒸汽夾套放空管及蒸汽夾套進料管。4.6.3 主要熱力系統(tǒng)設備（1）火管鍋爐火管鍋爐為臥式雙鍋筒自然循環(huán)火管鍋爐，露天布置。上鍋筒為汽包，下鍋筒為鍋殼，煙管固定在鍋筒兩端的管板上。煙氣由進口煙箱分流，縱向通過煙管，在出口煙箱內(nèi)匯流引出。給水送入汽包，汽包內(nèi)的脫鹽水通過下降管側(cè)向進入鍋殼的殼程空間，爐水受熱后形成的汽水混合物再通過上升管進入汽包，形成自然循環(huán)回路。上升管和下降管同時作為汽包在鍋筒上方的支撐結(jié)構，使汽包與鍋殼連

49、成一體。整臺鍋爐由鞍式支座支承，鍋筒前部支座為固定支座，用地腳螺栓錨固在基礎上，其余為滑動支座，使鍋爐的各部分在運行時均能按設計預定方向自由膨脹。（2）過熱器轉(zhuǎn)化一段、五段出口蒸汽過熱器為全合金鋼制立式矩形箱體結(jié)構，露天布置。自上而下布置有高溫和低溫兩段過熱器管束，蒸汽與煙氣呈逆向流動。在兩段過熱器之間設有噴水減溫器，以調(diào)節(jié)出口蒸汽溫度。減溫器和連接管道均在合金鋼箱殼外面。兩段過熱器均由進出口聯(lián)箱和帶螺旋翅片的蛇形管組成，蛇形管的直段帶翅片，彎頭部分是光管，直段翅片管位于箱體通道箱內(nèi)，進出口聯(lián)箱和彎頭則放置在兩端的彎頭箱內(nèi)，以方便安裝與檢修。蛇形管基管和進出口聯(lián)箱采用321(1Cr18Ni9T

50、i)，螺旋片采用304(0Cr19Ni9)，外殼采用304(0Cr19Ni9)；（3）水平夾套式熱管省煤器水平夾套式熱管省煤器應用于硫磺制酸裝置，它不僅能有效地防止低溫腐蝕產(chǎn)生，而且結(jié)構簡單，無現(xiàn)場維修工作量。運行實踐已表明，熱管省煤器能確保長期安全運行。（4）蒸汽透平驅(qū)動的空氣鼓風機大型透平鼓風機在國內(nèi)已有成熟的制造技術和豐富的使用經(jīng)驗，推薦使用遼寧沈陽鼓風機廠或陜西鼓風機廠生產(chǎn)的較為可靠。國內(nèi)主要鼓風機制造廠商等都有很好的透平鼓風機供貨業(yè)績，并均可根據(jù)客戶特殊要求訂制。本項目空氣鼓風機技術參數(shù)如下：a、鼓風機進口風量Q=6000m3/min；風機進口壓力：-1KPa。（當?shù)卮髿鈮?9.17kPa)出口壓力：43Kpa(表)b、蒸汽透平機型式：背壓式，進汽壓力3.43MPa，進汽溫度435，排汽壓力0.6MPa。主要工藝設備規(guī)格及技術參數(shù)序號名 稱規(guī) 格主要技術參數(shù)備 注