硫酸生產(chǎn)技術(shù)培訓(xùn)技術(shù)人員

1、硫酸生產(chǎn)技術(shù)培訓(xùn)（技術(shù)人員）總體思路：溫故知新第一部分國內(nèi)生產(chǎn)概況2009 年我國硫酸總 產(chǎn)量為 5969 萬噸，比增 11%。其中：硫磺制酸 2796 萬噸，占46.8%；硫鐵礦制酸 1385 萬噸，占 23.2%；冶煉煙氣制酸 1778 萬噸，占 29.8%；其它原料制酸產(chǎn)量 10 萬噸，占硫酸總產(chǎn)量 的 0.2%， 2009 年魯北集團(tuán)的石膏制酸裝置未開車，國內(nèi)僅有少量硫化氫、廢硫酸等原料制酸在生產(chǎn)。2009 年，廣東省硫 酸總產(chǎn)量 161 萬噸，比降 12%。除了我公 司用硫磺制酸及韶冶用冶煉煙氣制酸外，其它都用硫鐵礦制酸。第二部分基礎(chǔ)知識硫酸的生產(chǎn)工藝較為簡單。不同的原料路線的制酸工

2、藝中，硫磺制酸的工藝 最簡單，可概括為：兩種產(chǎn)品、三條化學(xué)方程式、三個平衡、七種單元操作。1 兩種產(chǎn)品（1）硫酸（性質(zhì)及用途）（2）蒸汽（飽和蒸汽、過熱蒸汽）生產(chǎn)兩種產(chǎn)品所用的物料（原料、中間物料及產(chǎn)品）在整個生產(chǎn)過程中都相 互隔開（間接換熱 ）。2 三條化學(xué)方程式（1）焚硫反應(yīng)S（l） O2 （g）= S O2（ g）1H1：硫的燃燒熱，硫的溫度為298K時， H1 = 9276kJ/kgH噴霧式焚硫爐（2）轉(zhuǎn)化反應(yīng)SO2（ g） 1/2O2（g）S3（g）2OH 2：轉(zhuǎn)化反應(yīng)熱，溫度為 273K 時， H2 = 96kJ/molH可逆反應(yīng)平衡轉(zhuǎn)化率溫度、壓力、原始?xì)怏w濃度平衡轉(zhuǎn)化率兩轉(zhuǎn)兩吸

3、工藝從轉(zhuǎn)化過程中，把生產(chǎn)的 S O3 除去，逆反應(yīng)將大大減少，有利于提高轉(zhuǎn)化率。所以，需采用“兩轉(zhuǎn)兩吸”工藝 。反應(yīng)速率轉(zhuǎn)化活化能高轉(zhuǎn)化速率很低2 5）觸媒（催化劑 V O固定床轉(zhuǎn)化器（3）吸收反應(yīng)（）4（ l ）S3（g） 223Ol=HSOOH H 3：吸收反應(yīng)熱， 132.4kJ/molH填料塔3 三個平衡物料平衡（容易理解、貫穿整個生產(chǎn)過程）熱平衡（平衡轉(zhuǎn)化率；余熱利用；保溫；換熱面積；冷卻水參數(shù)，冷卻塔選型）相平衡（飽和蒸汽參數(shù)；確定進(jìn)吸收塔的氣體溫度，避免結(jié)露；空氣的干燥，SO3 的吸收）4 七種單元操作（1）流體輸送（貫穿整個生產(chǎn)過程，包括液硫、硫酸、水、空氣及爐氣、蒸氣的輸送）

4、（2）傳熱（除了成品輸送工段及脫鹽水制取系統(tǒng)的所有工段）（3）蒸發(fā)（鍋爐，將水變?yōu)檎魵猓?）吸收及解吸（空氣的干燥、S O3 的吸收，中間水的脫二氧化碳、脫鹽水的除氧）（5）過濾（脫鹽水的制取）（6）反滲透（脫鹽水的制?。?）離子交換（脫鹽水的制取）第三部分工藝流程及其特點1 工藝流程制酸裝置工藝流程圖 .dwg脫鹽水流程圖 .dwg 除氧系統(tǒng)圖 .dwg（1）主物料系統(tǒng)制氣及氣系統(tǒng)：液硫空氣S O2爐氣S O2S3 爐氣尾氣O酸系統(tǒng)：水（空氣中的水和補(bǔ)充水），S O3 爐氣，工業(yè)硫酸，硫酸（S）（2）液硫保溫系統(tǒng)硫的熔點： 110119蒸汽，冷凝水（3）鍋爐熱力系統(tǒng)自來水，脫鹽水，飽和蒸

5、汽，過熱蒸汽（4）脫鹽水及除氧系統(tǒng)工業(yè)水，中間水，脫鹽水，鍋爐給水，壓縮空氣（氣動閥用，工藝用）（5）循環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)充水，循環(huán)水（6）開/停車輔 助系統(tǒng)初酸輸送系統(tǒng)焚硫、轉(zhuǎn)化升溫系統(tǒng)2 車間平面布置圖總平面布置圖 .dwg （1）罐區(qū)（2）焚硫、鍋爐及轉(zhuǎn)化（3）風(fēng)機(jī)房及干燥、吸收（4）循環(huán)水冷卻（5）脫鹽水及除氧3 主要設(shè)備（1）空氣風(fēng)機(jī)整個系統(tǒng)由壓縮機(jī)、電動機(jī)、增速器、潤油油系統(tǒng)、動力油站等組成。風(fēng)機(jī)為單吸入、單級、懸臂或雙支撐結(jié)構(gòu)，10KV 電機(jī)驅(qū)動壓縮機(jī)。壓縮機(jī)葉 輪采用高效葉輪，效率高、節(jié)能?？諝怙L(fēng)機(jī)設(shè)計參數(shù)進(jìn)口流量：700m3/min出口升壓：40kPa額定功率：640kW電機(jī)電壓10

6、kV電機(jī)功率700kW（2）轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化器 .dwg轉(zhuǎn)化工序的核心設(shè)備是轉(zhuǎn)化器，本工序的特點是高溫操作，介質(zhì)為高溫SO3、2 氣體。轉(zhuǎn)化器材料選用304 不銹鋼。SO轉(zhuǎn)化器由筒體、立柱、格柵和隔板組成，完全焊接結(jié)構(gòu)。不銹鋼材料高溫下仍具有較好的強(qiáng)度，在操作溫度下比碳鋼要高好幾倍，漏氣、串氣的問題將得到解決，提高了轉(zhuǎn)化率和系統(tǒng)的穩(wěn)定生產(chǎn)，改善了工廠的操作環(huán)境。硫磺制酸系統(tǒng)故障 率低，使用不銹鋼轉(zhuǎn)化器有更多的優(yōu)越性。主要技術(shù)參數(shù)：直徑： 5600總高： 15200材質(zhì)： 304H 不銹鋼標(biāo)方空速： 0.40m/s2觸媒：正常 76.2m設(shè)備總重 :269000 kg（3）焚硫爐焚硫爐 .dwg采用噴

7、霧式焚硫爐，其結(jié)構(gòu)簡單、容積強(qiáng)度高。爐型為臥式鋼制圓筒內(nèi)襯保溫磚和耐火磚結(jié)構(gòu)。液體硫磺經(jīng)噴槍噴入爐內(nèi)，空氣由端部進(jìn)氣口進(jìn)入，經(jīng)旋流 裝置與霧化后的硫磺充分接觸燃燒，產(chǎn)生 SO2 氣體 。主要技術(shù)參數(shù)：結(jié)構(gòu)參數(shù)如下襯后內(nèi)徑： 3500mm襯后長度： 12000mm主要工藝參數(shù)及特性爐膛操作溫度： 10001200爐膛操作壓力： 0.03MPa（G）霧化方式：機(jī)械霧化工作介質(zhì)：空氣、液硫、SO2 氣體3液硫磺溫度： 135145空氣溫度： 65正?？諝饬髁浚?32735Nm3/h；最大空氣流量； 36000Nm3/h 設(shè)備外殼溫度： 65燃燒強(qiáng)度：328 159282/115=397108KJ/M

8、 3.h（4）干燥和吸收塔第一吸收塔 .dwg干燥塔和吸收塔的結(jié)構(gòu)基本相同，均為立式圓筒形結(jié)構(gòu)，碳鋼內(nèi)襯耐酸瓷磚，塔底為蝶形底；干燥塔和吸收塔內(nèi)部隔離層均采用耐酸石棉板。干燥塔和吸收 塔塔內(nèi)填料采用高效的 76mm 陶瓷矩鞍填料，填料支撐選擇大開孔率的瓷球拱，使塔底受力更為均勻合理，不易漏酸、維修方便。分酸器采用槽管式分酸器，可使酸的分布更加均勻，大大改善了填料的潤濕率和分酸均勻度，增大空塔速度，提高吸收效率 。 干燥塔頂采用高效絲網(wǎng)除霧器，吸收塔頂采用高效纖維燭式除霧器。干、吸塔外形尺寸和相關(guān)技術(shù)參數(shù)如下：干燥塔筒體內(nèi)徑：3400總高：16000填料高：4000酸噴淋強(qiáng)度： 28m3/m 2

9、.h空塔氣速： 1.18m/s第一吸收塔筒體內(nèi)徑： 3400總高：16000 填料高：4000 酸噴淋強(qiáng)度：3222m /m .h 空塔氣速：1.13m/s 第二吸收塔筒體內(nèi)徑： 3400總高：14500 填料高：4000酸噴淋強(qiáng)度： 22m /2.h3m空塔氣速： 1.17m/s干吸工序利用 98%的濃硫酸吸收空氣中的水份（干燥塔）或 SO3 氣體（吸收塔 ），來完成工藝氣體的干燥和得到硫酸產(chǎn)品。（5）濃硫酸冷卻器干燥塔酸冷卻器帶陽極保護(hù)管殼式酸冷卻器7007750，F(xiàn)=170M2。硫酸濃度 98.2%硫酸量3200 M /h進(jìn)口酸溫 93 ，出口酸溫 65進(jìn)口水溫 34，出口水溫 42一吸

10、塔酸冷卻器帶陽極保護(hù)管殼式酸冷卻器，6005960，F(xiàn)=95M 2。硫酸濃度 98.2%硫酸量 200 M 3/h進(jìn)口酸溫 93出口酸溫 75 出進(jìn)口水溫 34口水溫 42成品酸冷卻器帶陽極保護(hù)管殼式酸冷卻器，4506000，F(xiàn)=65M 2。硫酸濃度 98%硫酸量3/h8.6M進(jìn)口酸溫 70出口酸溫 40進(jìn)口水溫 34出口水溫 42（6）火管鍋爐火管鍋爐為臥式雙鍋筒自然循環(huán)鍋爐，露天布置。由上下鍋筒、進(jìn)出口煙箱和鍋爐范圍內(nèi)管系等部件組成。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(jìn)口煙箱分流，縱向通過煙管，在出口煙箱內(nèi)匯流引出。脫鹽水經(jīng)過省煤器加熱后被送入汽包，汽包內(nèi)的爐水

11、通過下降管側(cè)進(jìn)入鍋殼的殼程空間，爐水受熱后形所的汽水混合物再通過上升管進(jìn)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(gòu)，使汽包與鍋殼連成一體。在汽包內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流折板和波形板兩道汽水分離裝置。此外，汽包上還設(shè)有安 全閥、水位計、壓力表、加藥管和連續(xù)排污管等接管口。余熱火管鍋爐 L=9170mm3H=4180mm爐氣量32700Nm / h額定蒸發(fā)量 18t/ h，飽和蒸汽 2.8MPa 2254 主要操作指標(biāo)2010 年 7 月工藝參數(shù) .xls5 特點（1）本裝置以液體硫磺為原料，采用機(jī)械霧化液體硫磺燃燒、余熱回收、“3+1”兩轉(zhuǎn)兩吸生產(chǎn)工藝，單系列生產(chǎn)裝置。原料純度

12、高，容易生產(chǎn)出高質(zhì)量的工業(yè)酸（“過濾酸”）、電池酸和試劑硫酸。（2）采用“ 3+1”兩轉(zhuǎn)兩吸工藝技術(shù)，并采 用進(jìn)口高效低壓降釩觸媒，一吸塔和二吸塔采用纖維燭式除霧器，SO2 總轉(zhuǎn)化率達(dá) 99.83%， SO3 吸收率達(dá) 99.99%，尾氣SO2 698mg/Nm3，酸霧 40 mg/Nm 3。實際轉(zhuǎn)化率一般達(dá)到 99.9%，不使用尾氣吸收系統(tǒng)時，尾氣 SO2359 mg/Nm 3。大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn) （GB16297-1996）的要求（ SO2 含量960mg/Nm3）。（3）干燥、吸塔工段工藝路線合理， 既減少了二吸塔尾氣中 SO2 的排放量，又降低了酸中溶解的二氧化硫量，提高了產(chǎn)品質(zhì)量

13、。第四部分 存在問題及改進(jìn)措施1 存在問題1.1 部分設(shè)備選型不當(dāng)以下幾臺設(shè)備，其額定功率均過大，導(dǎo)致運行過程中能耗較高。（1）空氣風(fēng)機(jī)硫酸裝置設(shè)現(xiàn)有風(fēng)機(jī)參數(shù)現(xiàn)有風(fēng)機(jī) 實際運行參數(shù)（裝建議新選風(fēng)機(jī)計工藝參數(shù)置負(fù)荷 100%情況下）參數(shù)流量4200027000280003000027300m 3/h(700m3/min)(450-467m3/min)(500m3/min)壓力4127293540kPa電壓101010kV電流44（額定）39（額定）A31功率630574450kw（2）循環(huán)水泵（3）鍋爐給水泵1.2 不能直接穩(wěn)定地產(chǎn)出試劑酸除了鐵含量，其它指標(biāo)均達(dá)到 GB/T625-2007 化

14、學(xué)試劑硫酸規(guī)定的 “化學(xué)純 ”的要求。上述標(biāo)準(zhǔn)要求鐵含量 0.0001%，我公司 5 月 10 日以來，循環(huán)酸槽的硫酸含鐵量為：Fe0.0001%的硫酸： 18%；Fe0.00015%的硫酸： 54%；Fe0.0002%的硫酸： 82%。2 已作或正在實施的改進(jìn)2.1 硫酸（S）項目（1）流程在循環(huán)酸槽二吸泵出口處安裝控制閥門，干燥塔出口處的硫酸，經(jīng)取樣分析確認(rèn)符合蓄電池用硫酸或化學(xué)純硫酸（分析用戶關(guān)注的某些指標(biāo)即可）的要求后，即打開該閥門，將電池酸輸送到裝車臺附近的高位槽中，然后按現(xiàn)有工業(yè)硫酸的裝 車方法進(jìn)行裝車。另外，本方案還改用脫鹽水工段的中間水作為干吸工段的制酸補(bǔ)充水，在中 間水泵出口

15、處接管到循環(huán)酸槽即可。（2）實施過程2009 年底提出該項 目，3 月 1 日開始實施， 4 月 30 日竣工， 5 月 9 日開始試生產(chǎn)硫酸（ S），5 月 10 日開始銷售硫酸（ S）。（3）項目總投資為： 19.4 萬元。（4）實際生產(chǎn)能力： 約 11 噸 /小時，但庫存容量只有40 噸。（5）產(chǎn)品質(zhì)量：全部優(yōu)于 HG/T2692-2007 蓄電池用硫酸規(guī)定的 “濃硫酸 優(yōu)等品 ”的要求。其中，約 20%的硫酸（ S）的質(zhì)量達(dá)到 GB/T625-2007 化學(xué)試劑硫酸規(guī)定的 “化學(xué)純 ”的要求。（6）應(yīng)用情況：經(jīng)下游用戶使用證明，該產(chǎn)品可代替目前市場上的 “過濾酸 ”和 “ CP酸”，用

16、于電子行業(yè)的線路板清洗、鉛酸蓄電池的電解液及生產(chǎn)試劑級硫酸鹽等。2.2 正在實施的節(jié)能改造項目（1）增加一臺較小的空氣風(fēng)機(jī)功率較小采用變頻器調(diào)速（原空氣風(fēng)機(jī)采用液力偶合器調(diào)速）已完成設(shè)備基礎(chǔ)建設(shè)及大部分設(shè)備已到貨，預(yù)計下個月上旬完成安裝（2）廢水回收預(yù)計下個月完成。3 最大潛力本生產(chǎn)線的最大潛力是：通過技術(shù)改造，減少鐵元素從設(shè)備（管道）中“溶出”，使生產(chǎn)線在絕大多數(shù)情況下能穩(wěn)定生產(chǎn)出化學(xué)純級試劑硫酸。干吸工段循環(huán)酸接觸不銹鋼設(shè)備面積.xls當(dāng)然，是通過對晟安現(xiàn)有生產(chǎn)線的技術(shù)改造生產(chǎn)化學(xué)純級試劑硫酸，還是硫酸項目二期的生產(chǎn)線直接按生產(chǎn)試劑硫酸設(shè)計，尚有待研究。（制酸裝置規(guī)模、試劑硫 酸市場容量、與 HRS 的取舍或配合）第五部分 應(yīng)用實例1 流體輸送的計算（硫酸（S）項目）管道壓損計算 .doc循環(huán)酸槽二吸泵出口處的硫酸分兩路輸送，一路送入二吸塔，另一路送到高位酸槽和成品酸冷卻器；二吸塔噴淋酸進(jìn)口比高位酸槽硫酸進(jìn)口高 2m 左右；采 DN65mm 的鋼襯氟管道輸送。不增加泵能否將硫酸輸送到高位酸槽？如能，最大流量是多少？2 熱量