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(shí)硫酸的生產(chǎn)工藝較為簡單。 不同的原料路線的制酸工藝中， 硫磺制酸的工藝最簡單, 可概括為：

2、兩種產(chǎn)品、三條化學(xué)方程式、三個(gè)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(gè)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（1）+02（g）= S O2（g）+AH1H1：硫的燃燒熱，硫的溫度為298K時(shí)，H1= 9276kJ/kg噴霧式焚硫爐(2)轉(zhuǎn)化反應(yīng)S 02(g) +1/2 02(g)S 03+H2H2:轉(zhuǎn)化反應(yīng)熱，溫度為273K時(shí)，H2= 96kJ/mol可逆反應(yīng)1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

3、，有利于提高轉(zhuǎn)化率。所 以，需采用“兩轉(zhuǎn)兩吸”工藝。2反應(yīng)速率3固定床轉(zhuǎn)化器(3)吸收反應(yīng)S O3(g) +H2O(I)= H2SO4(I)+H3H3：吸收反應(yīng)熱，132.4kJ/ mol填料塔3三個(gè)平衡物料平衡（容易理解、貫穿整個(gè)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，S O3的吸收）4七種單元操作（1）流體輸送（貫穿整個(gè)生產(chǎn)過程，包括液硫、硫酸、水、空氣及爐氣、蒸氣的 輸送）（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

4、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?。?）反滲透（脫鹽水的制?。?）離子交換（脫鹽水的制?。┑谌糠止に嚵鞒碳捌涮攸c(diǎn)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L-s O2爐氣 =：S O2+S O3爐氣尾氣酸系統(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(diǎn)：110119C蒸汽，冷凝水（3）鍋爐熱力系統(tǒng)自來水，脫鹽水，飽和蒸汽，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(dòng)閥用，工藝用）轉(zhuǎn)化活化能

5、高*轉(zhuǎn)化速率很低觸媒（催化劑V2O5）（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最大容積：84m3設(shè)備總重：269000 kg(3) 焚硫爐焚硫爐.dwg采用噴霧式焚硫爐,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)：1結(jié)構(gòu)參數(shù)如下襯后內(nèi)徑：3500mm襯后長度：12000mm2主要工藝參數(shù)及特性爐膛操作溫度：10001200C爐膛操作壓力：0.03MPa(G)霧化方式：機(jī)械霧化

6、工作介質(zhì)：空氣、液硫、SO2氣體噴槍噴硫量:1.63.6m3/h液硫磺溫度：135145C空氣溫度：65T正?？諝饬髁浚?2735Nm3/h;最大空氣流量；36000Nm3/h設(shè)備外殼溫度：65r燃燒強(qiáng)度：328X15X9282/115=397108KJ/Mp.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

7、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：1干燥塔筒體內(nèi)徑：3400總高：16000填料高：4000酸噴淋強(qiáng)度：28m3/m2.h空塔氣速：1.18m/s2第一吸收塔筒體內(nèi)徑：3400總高： 16000填料高：4000酸噴淋強(qiáng)度：22m3/m2h空塔氣速：1.13m/s3第二吸收塔筒體內(nèi)徑：3400總高： 14500填料高：4000酸噴淋強(qiáng)度：22m3/m2.h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

8、藝氣體的干燥和得到硫酸產(chǎn)品。（5）濃硫酸冷卻器1干燥塔酸冷卻器帶陽極保護(hù)管殼式酸冷卻器700X7750,F=170M2硫酸濃度98.2%硫酸量200 M3/h進(jìn)口酸溫93T,出口酸溫65C進(jìn)口水溫34C,出口水溫42C2一吸塔酸冷卻器帶陽極保護(hù)管殼式酸冷卻器， 硫酸濃度98.2%硫酸量3成品酸冷卻器帶陽極保護(hù)管殼式酸冷卻器，450X6000,F=65M2硫酸濃度98%硫酸量8.6M3/h6）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

9、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(shí)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(jì)、壓力表、加藥管和連續(xù)排污管等接管口。余熱火管鍋爐L=9170mmH=4180mm爐氣量32700Nm3/ h額定蒸發(fā)量18t/ h,飽和蒸汽2.8MPa 225C4主要操作指標(biāo)2010年7月工藝參數(shù).xls5特點(diǎn)600X5960,F=95M2。200 M3/h進(jìn)口酸溫93r出口酸溫7

10、5r進(jìn)口水溫34r出口水溫42r進(jìn)口酸溫70r進(jìn)口水溫34r出口酸溫40r出口水溫42r(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SO2698mg/Nm3，酸霧40 mg/Nm3。實(shí)際轉(zhuǎn)化率一般達(dá)到99.9%，不使用尾氣吸收系統(tǒng)時(shí)，尾氣SO2359 mg/Nm3。大 氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB1

11、6297-1996)的要求(SO2含量w960mg/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。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(tái)設(shè)備，其額定功率均過大，導(dǎo)致運(yùn)行過程中能耗較高。(1)空氣風(fēng)機(jī)硫酸裝置設(shè) 計(jì)工藝參數(shù)現(xiàn)有風(fēng)機(jī)參數(shù)現(xiàn)有風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行參數(shù)(裝置 負(fù)荷100%情況下)建議新選風(fēng)機(jī) 參數(shù)流量2730042000270002800030000m3/h(700m3/mi n)(450-467m3/mi n)(500m3/mi n)壓力kPa4041272935電壓kV101

12、010電流A44(額定)3931(額定)功率kw630574450(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w0.0001%，我公司5月10日以來，循環(huán)酸槽的硫酸含鐵 量為：Few0.0001%的硫酸：18%;Few0.00015%的硫酸：54%;Few0.0002%的硫酸：82%。2已作或正在實(shí)施的改進(jìn)2.1硫酸（S）項(xiàng)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

13、，即打開該閥 門，將電池酸輸送到裝車臺(tái)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，在中間水泵出口處接管到循環(huán)酸槽即可。（2）實(shí)施過程2009年底提出該項(xiàng)目，3月1日開始實(shí)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(xiàng)目總投資為：19.4萬元。（4）實(shí)際生產(chǎn)能力：約11噸/小時(shí)，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”

14、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(jí)硫酸鹽等。2.2正在實(shí)施的節(jié)能改造項(xiàng)目（1）增加一臺(tái)較小的空氣風(fēng)機(jī)1功率較小2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）3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(jì)下個(gè)月上旬完成安裝（2）廢水回收預(yù)計(jì)下個(gè)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(jí)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(jí)試劑硫酸，

15、還是硫酸項(xiàng)目 二期的生產(chǎn)線直接按生產(chǎn)試劑硫酸設(shè)計(jì)，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(shí)例1流體輸送的計(jì)算（硫酸（S）項(xiàng)目）管道壓損計(jì)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熱量衡算(外供三氧化硫氣體項(xiàng)目)按現(xiàn)有制酸流程， 從轉(zhuǎn)化器三段出來的氣體溫度為455C， 經(jīng)冷熱換熱器和省煤器 降溫至165C后進(jìn)入一吸塔。所以，從轉(zhuǎn)化器三段抽走部分氣體，會(huì)影響

16、系統(tǒng)的熱平衡, 并使蒸汽產(chǎn)量減少。本項(xiàng)目從轉(zhuǎn)化器三段抽走氣體量為5345Nmh，從而使現(xiàn)有制酸系統(tǒng)損失的熱量為2307MJ/h。熱回收率按95%+算，則這部分熱可以將25C的水加熱成蒸汽(250C,1.8MPS)的量為0.78噸/小時(shí)。外供三氧化硫減少的蒸汽量計(jì)算.xls惠州市百利宏晟安化工有限公司 運(yùn)行管理部二一年八月二十四日（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(gè)系統(tǒng)由壓縮機(jī)、電動(dòng)機(jī)、增速器、潤油油系統(tǒng)、動(dòng)力油站等組成。風(fēng)機(jī)為單吸入、單級(jí)、懸臂或雙支撐結(jié)構(gòu)，10KV電機(jī)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)。壓縮機(jī)葉輪米用咼效葉輪，效率咼、節(jié)能?？諝怙L(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)口流量：700m1 2 3 4 5/mi n出口升壓：40kPa額定功率：640kW電機(jī)電壓10kV電機(jī)功