10萬噸年硫酸生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)硫磺制酸熔硫工序畢業(yè)設(shè)計(jì)

荊楚理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 10萬噸/年硫酸生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)（硫磺制酸熔硫工序）學(xué)院化工與藥學(xué)院專業(yè)化學(xué)工程與工藝年級(jí)班別2011級(jí)01班學(xué)號(hào)2011402010107學(xué)生姓名指導(dǎo)教師危想平2015年5月17日頁前言硫酸被譽(yù)為工業(yè)之母，是重要的化工原料之一；硫酸工業(yè)也是重要的基本化學(xué)工業(yè)之一。硫酸的用途很是廣泛，參與眾多重要化學(xué)品的生產(chǎn)，如用于生產(chǎn)磷銨、過磷酸鈣、硫銨等。另外，硫酸可以用于生產(chǎn)硫酸鹽、塑料、人造纖維、染料、油漆、藥物、農(nóng)藥、殺草劑、殺鼠劑等；也可用作除去石油產(chǎn)品中的不飽和烴和硫化物等雜質(zhì)的洗滌劑；在環(huán)保方面也大有用途；在國(guó)防工業(yè)中與硝酸一起用于制取硝化纖維、三硝基甲苯等。如此見來，硫酸的應(yīng)用范圍之廣泛，并且需求量日益增加，所以我們有必要加強(qiáng)生產(chǎn)，在綠色環(huán)保節(jié)約型經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)上不斷改造，力求更大效率。全世界各行消費(fèi)硫酸比例（%）化肥己內(nèi)酰胺二氧化鈦氟化氫飼料添加劑石油煉制洗滌劑濕法煉銅其他表1-1中國(guó)硫酸工業(yè)主要是以硫鐵礦制酸。在70和80年代工廠經(jīng)歷重大曲折硫酸工業(yè)和轉(zhuǎn)。原因是世界硫磺市場(chǎng)價(jià)格飆升，企業(yè)難以承受，導(dǎo)致這些工廠已經(jīng)停產(chǎn)或轉(zhuǎn)換。在90年初，價(jià)格逐漸下降，促進(jìn)世界硫磺，硫磺制酸在中國(guó)逐步發(fā)展，近年來技術(shù)的飛速發(fā)展，除了一些小，硫酸廠已建成或正在建設(shè)，大型硫磺制酸裝置也在建設(shè)中，這波的發(fā)展將有中國(guó)硫酸生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的影響巨大，加上中國(guó)對(duì)環(huán)保的重視程度，硫酸生產(chǎn)過程中，硫酸已日益成為主流，這些都是分析原因：1，因?yàn)樵诹蛩釓S焙燒，凈化工段，只有硫磺，硫磺熔融，轉(zhuǎn)化，干燥和吸收段，成品，原材料部分也比硫酸裝置簡(jiǎn)單，因此流程短，材料處理，設(shè)備少，建設(shè)周期短：節(jié)約50%的硫酸廠的建設(shè)投資，降低設(shè)備管理費(fèi)用；2、減少原材料運(yùn)輸。硫磺，雜質(zhì)少，產(chǎn)品質(zhì)量好，單位產(chǎn)品能耗低，熱利用程度高，生產(chǎn)蒸汽比硫酸高酸萬噸，0.3噸中壓蒸汽（不含低熱量利用）;３、三廢排放量少,有利于保護(hù)環(huán)境,做到文明生產(chǎn)；４、根據(jù)目前的價(jià)格、運(yùn)輸成本及加工成本進(jìn)行對(duì)比，采用硫磺制酸比采用硫鐵礦或硫精砂制酸具有更高的經(jīng)濟(jì)效益。由于上述原因,吸引了國(guó)內(nèi)硫酸工業(yè)原料結(jié)構(gòu)向硫磺制酸轉(zhuǎn)移。除了正在新建的硫磺制酸裝置外,有些工廠將硫鐵礦制酸裝置改造為硫磺制酸。在采用硫磺制酸中分別為熔硫，硫磺的精制，焚硫和造氣，吸收和干燥四大步，其中，熔硫工序至關(guān)重要，首先熔硫工序?qū)囟纫蠛芨?，其次它又決定了后續(xù)硫磺精致的程度及最終產(chǎn)品的質(zhì)量。固體硫硫基由皮帶機(jī)為快速加熱和熔化熔硫槽。快速熔硫槽內(nèi)置蒸汽加熱盤管和攪拌器，加強(qiáng)外圍蒸汽夾套加熱。槽硫溫度控制在135℃左右加熱和蒸汽0.6MPa熔融。從溢流口進(jìn)入硫磺熔融硫磺罐粗糙通過自由沉降熔融硫磺，對(duì)溝槽底部的雜質(zhì)顆粒較大，夾帶的液體少量于硫磺，排放口底部縫隙周期性地手動(dòng)排出。從快速熔硫槽溢流到粗硫槽液硫，粗硫槽槽擋板，開始作為過濾槽用分為兩格和格型濾波器。原油硫槽內(nèi)設(shè)有蒸汽加熱盤管，以保持溫度在135攝氏度的液體硫磺。槽內(nèi)設(shè)有攪拌器。液硫過濾由預(yù)涂、過濾、排渣三個(gè)基本步驟組成。過濾后液體粗硫由過濾泵送入液硫過濾機(jī)以除去其中的雜質(zhì)顆粒,控制過濾后液硫中灰分含量≤30ｍｇ/ｋｇ,當(dāng)過濾機(jī)進(jìn)料和出料側(cè)壓差達(dá)到一定值時(shí),停止進(jìn)料,進(jìn)行震動(dòng)排渣,至此,完成一個(gè)過濾周期。過濾后的液體硫磺進(jìn)中間槽,液體硫磺中間槽內(nèi)設(shè)有蒸汽加熱盤管,維持槽內(nèi)液硫溫度在135℃。精制液體硫磺自液硫中間槽由中間泵送往液硫貯罐貯存,液硫貯槽底部設(shè)有蛇管式加熱器,頂蓋安裝了加熱盤管熱頂,維持精硫貯槽內(nèi)液硫溫度在135～145℃。綜述1.1硫磺、硫化物及硫酸的性質(zhì)1.1.1化學(xué)性質(zhì)硫磺：易燃燒，著火點(diǎn)為363℃，火焰呈藍(lán)色，一般情況下燃燒并不劇烈。硫磺粉塵在空氣中達(dá)到一定濃度會(huì)發(fā)生爆炸。硫化物：一般包括二氧化硫、三氧化硫及硫化氫，這里主要講硫的氧化物，二氧化硫、三氧化硫?yàn)樗嵝詺怏w，具有刺激性氣味，極易與水反應(yīng)生成亞硫酸、硫酸。硫酸：化學(xué)式為H2SO4，分子量為98.078，從化學(xué)意義上講，硫酸是三氧化硫與水的等摩爾化合物，硫酸有三種水化物：H2SO4H2O，H2SO42H2O，H2SO44H2O，是一種無色無味油狀液體，是一種高沸點(diǎn)難揮發(fā)的強(qiáng)酸，易溶于水，能以任意比與水混溶。濃硫酸有三大特性，分別為吸水性，脫水性和強(qiáng)氧化性。（一）吸水性濃硫酸具有吸水作用，指濃硫酸分子跟水分子強(qiáng)烈結(jié)合，生成一系列穩(wěn)定的水合物，并放出大量的熱：H2SO4+nH2O=H2SO4·nH2O故濃硫酸吸水的過程是化學(xué)變化過程，吸水性是濃硫酸特有的化學(xué)性質(zhì)。濃硫酸不僅能吸收一般的游離態(tài)水（如空氣中的水），而且還能吸收某些結(jié)晶水合物（如CuSO4·5H2O）中的水。鑒于硫酸的這個(gè)特性，H2SO4可用于干燥很多的氣體，作為干燥劑使用。（二）脫水性脫水性是濃硫酸化學(xué)特性，物質(zhì)被濃硫酸脫水的過程是化學(xué)變化的過程，反應(yīng)時(shí)，濃硫酸按水分子中氫氧原子數(shù)的比（2∶1）奪取被脫水物中的氫和氧原子?？杀粷饬蛩崦撍奈镔|(zhì)一般是含氫、氧元素的有機(jī)物，其中蔗糖、木屑和棉花等物質(zhì)，被脫水后生成了黑色的炭（碳化）。如C12H22O1112C+11H2O（三）強(qiáng)氧化性（1）跟金屬反應(yīng)①常溫下，濃硫酸能使鐵、鋁等金屬鈍化。②加熱時(shí)，濃硫酸可與除金、鉑之外所有金屬反應(yīng)，生成高價(jià)金屬硫酸鹽，本身一般被還原成SO2，在這些反應(yīng)里，硫酸表現(xiàn)出了強(qiáng)氧化性和酸性。如：Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O2Fe+6H2SO4(濃)=Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O（2）跟非金屬反應(yīng)熱的濃硫酸可以將碳、硫、磷等非金屬單質(zhì)氧化成其高價(jià)態(tài)的氧化物或含氧酸，本身被還原為SO2。在這類反應(yīng)里，濃硫酸只表現(xiàn)出氧化性。如：C+2H2SO4(濃)CO2↑+2SO2↑+2H2OS+2H2SO4(濃)=3SO2↑+2H2O（3）跟其他還原性物質(zhì)反應(yīng)濃硫酸具有強(qiáng)氧化性，實(shí)驗(yàn)室制取H2S、HBr、HI等還原性氣體不能選用濃硫酸。如：H2S+H2SO4(濃)=S↓+SO2↑+2H2O1.1.2物理性質(zhì)硫磺（S）的分子量32.066，常壓下的沸點(diǎn)為444.6℃，硫磺有多種同素異形體，主要是斜方硫和單斜硫，135℃時(shí)，液態(tài)硫磺的密度達(dá)到1.7912。二氧化硫()在常溫下為無色氣體，分子量是64.063，在20℃下1體積的水可溶解40體積的并釋放出34.4的熱量，隨著溫度的升高，其在水中的溶解度降低。三氧化硫()在室溫下是液體，氣態(tài)三氧化硫分子量是80.062.三氧化硫有三種聚合體，分別是α、β、λ型，它們的結(jié)構(gòu)和聚合度各不相同。純硫酸是一種無色無味油狀液體。常用濃硫酸中H2SO4質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98.3％，物質(zhì)的量濃度是18.4mol·L-1。硫酸是一種高沸點(diǎn)、難揮發(fā)的強(qiáng)酸，易溶于水，能以任意比與水混溶。濃硫酸溶解時(shí)放出大量的熱，因此濃硫酸稀釋時(shí)應(yīng)該“酸入水，沿著器壁，慢慢傾倒，不斷進(jìn)行攪”。若將濃硫酸中繼續(xù)通入三氧化硫,則會(huì)產(chǎn)生“發(fā)煙”現(xiàn)象,這樣含有SO3的硫酸稱為“發(fā)煙硫酸”。100%的硫酸熔沸點(diǎn)為熔點(diǎn)10℃，沸點(diǎn)290℃。但是100%的硫酸并不是最穩(wěn)定的，沸騰時(shí)會(huì)分解一部分，變?yōu)?8.3%的濃硫酸，成為338℃（硫酸水溶液的）恒沸物。加熱濃縮硫酸也只能最高達(dá)到98.3%的濃度。98.3%硫酸的熔沸為熔點(diǎn)10℃，沸點(diǎn)338℃。1.2硫酸的生產(chǎn)方法通過焚燒精制后的的硫磺來得到二氧化硫和少部分三氧化硫原料氣，然后再用然后用98.3％的硫酸吸收為成品酸，也就是100%硫酸。以下是主要的反應(yīng)方程式：根據(jù)使用催化劑的不同，硫酸的工業(yè)制法可分為硝化法和接觸法：1.2.1硝化法制造硫酸硝化法（包括鉛室法和塔式法）是借助于氮的氧化物使SO2氧化制成硫酸。塔式法鉛室法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的塔的方法，其制造過程是氮氧化物的氧的傳遞函數(shù)，從而氧化二氧化硫和三氧化硫，水吸收制成硫酸，和鉛室法是在液相的過程，生產(chǎn)成本和產(chǎn)品質(zhì)量比鉛室法更好。塔式法制出的硫酸濃度可達(dá)76%左右，而目前我國(guó)硫酸生產(chǎn)接觸法占絕大部分，塔式法已很少，但硝化法還具有一定的優(yōu)點(diǎn)。它產(chǎn)酸的濃度76％左右，該濃度的酸適合制造過磷酸鈣，另外，此種生產(chǎn)方法設(shè)備簡(jiǎn)單，建廠快，硫利用率比較高，可以用雜質(zhì)比較高的原料。硝化法的反應(yīng)歷程比較復(fù)雜，但可以用簡(jiǎn)單化學(xué)方程式表示如下：反應(yīng)中所需的NO由硝酸供給，氧氣來自空氣。鉛室法 鉛室法是在氣相中進(jìn)行的反應(yīng)。由于這個(gè)方法所需設(shè)備龐大，用鉛很多，檢修麻煩，腐蝕設(shè)備，反應(yīng)緩慢，成品為稀硫酸，且必須消耗硝酸。因此，這個(gè)方法后來逐漸地被淘汰。1.2.2接觸法制造硫酸接觸法是目前廣泛采用的方法，接觸法中二氧化硫在固體觸媒表面跟氧反應(yīng)，結(jié)合成三氧化硫，然后用98.3％的硫酸吸收為成品酸。這種方法優(yōu)于塔式法的是在于成品酸濃度高，質(zhì)量純（不含氮化物），但爐氣的凈化和精制相當(dāng)復(fù)雜。目前可以作為制造硫酸原料的含硫資源除硫磺外，主要有硫鐵礦、硫精砂（尾砂）、有色金屬冶煉氣、焦?fàn)t氣、天然氣、石油氣中的硫化氫也可作為制取二氧化硫氣體的原料。將二氧化硫與氧化合成為三氧化硫的反應(yīng)式是：2SO2＋O2=2SO3＋Q這個(gè)反應(yīng)在常溫下沒有觸媒存在時(shí)，實(shí)際上不能進(jìn)行。為了使這一反應(yīng)加快，必須提高溫度并且采用觸媒催化（也叫觸媒氧化），這便是接觸法制造硫酸名稱的由來。1.3硫酸生產(chǎn)工藝流程敘述圖1-11.3.1SO2氣體的制取制取純凈的SO2是生產(chǎn)合格硫酸的大前提，首先是將硫磺熔化精致，將雜質(zhì)降到指標(biāo)范圍內(nèi)，然后提供純凈干燥的空氣作為助燃劑,將兩種物料送至焚硫爐進(jìn)行焚燒：S2+2O2===2SO21.3.2SO2氣體的轉(zhuǎn)化采用“兩吸兩轉(zhuǎn)”工藝流程，催化劑的裝填段數(shù)及其在前后兩次轉(zhuǎn)化的分配與最終的轉(zhuǎn)化率、換熱面積大小有很大關(guān)系。（一）一次轉(zhuǎn)化、吸收為了使SO2催化氧化過程的轉(zhuǎn)換器盡可能遵循最佳的溫度曲線，以提高轉(zhuǎn)化率，必須從反應(yīng)體系中除去多余的熱量，使溫度相應(yīng)降低。根據(jù)不同的換熱器，可分為多級(jí)換熱器和連續(xù)換熱兩。針對(duì)連續(xù)變化型熱轉(zhuǎn)爐。過程，是遵循最佳的溫度曲線很難；溫控制也很困難，所以一般采用多段轉(zhuǎn)變型熱交換器。一個(gè)單一的吸收過程轉(zhuǎn)化可以達(dá)到最好的最終轉(zhuǎn)化率為97.5%-98%，如果你想獲得更高的轉(zhuǎn)化率，將所需的催化劑的量大大增加，不僅經(jīng)濟(jì)，而且通過平衡轉(zhuǎn)化率的限制。如果廢氣直接排入大氣，會(huì)造成嚴(yán)重的空氣污染。（二）二次轉(zhuǎn)化、吸收兩轉(zhuǎn)兩吸過程與一個(gè)單一的吸收過程相比不催化轉(zhuǎn)化和獲得最終的轉(zhuǎn)化率是非常高的。首先讓大多數(shù)一般控制SO2的轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化率為90%左右，進(jìn)入第一吸收塔（或中間吸收塔）吸收SO2，然后第二變換。此時(shí)由于含有SO3和SO2濃度的反應(yīng)混合物很低，氧硫比轉(zhuǎn)換更高，在這種情況下，平衡轉(zhuǎn)化率高，反應(yīng)速度快，可以保證少催化劑的轉(zhuǎn)化率達(dá)到95%。兩次最終轉(zhuǎn)化率對(duì)不同工藝條件下，一般在99.5

~

99.8%范圍。總之，采用“兩轉(zhuǎn)兩吸”的優(yōu)點(diǎn)：一、比一次轉(zhuǎn)化率高，可達(dá)到99.5%—99.9%。比“一轉(zhuǎn)一吸”尾氣二氧化硫含量降低5—10倍；二、雖然流程里面多了一次轉(zhuǎn)化和吸收，，投資高了10%，但是總體實(shí)際投資確實(shí)降低了5%左右，生產(chǎn)成本也降低了3%，因?yàn)樯倭宋矚饣厥展ば?，勞?dòng)生產(chǎn)率可提高7%左右。圖1-21.3.4SO3氣體的吸收氣體中的二氧化硫經(jīng)催化氧化后形成三氧化硫，送入吸收系統(tǒng)用發(fā)煙硫酸或濃硫酸吸收，形成不同規(guī)格的產(chǎn)品硫酸。吸收過程可用下式表示：改變上式中n值，便可形成相應(yīng)濃度的產(chǎn)品硫酸。n>1時(shí)，形成發(fā)煙硫酸；當(dāng)n=1時(shí)，形成無水硫酸；而n<1時(shí)，則為含水硫酸，即硫酸和水的溶液。要求生產(chǎn)發(fā)煙硫酸時(shí)，可以采用兩端吸收的流程。轉(zhuǎn)化氣一次性的通過發(fā)煙硫酸吸收塔和濃硫酸吸收塔，分別是發(fā)煙硫酸和98%硫酸吸收SO3氣體，氣相中SO3含量可降至0.1%—0.01%，然后由濃硫酸吸收塔出口引至尾氣處理工序，或者直接經(jīng)過捕沫后放空。而今，三氧化硫吸收技術(shù)發(fā)展主要表現(xiàn)在填料性能方面的改進(jìn)，布酸設(shè)備和冷卻器設(shè)計(jì)材料的改進(jìn)。1.3.5尾氣的處理硫酸生產(chǎn)工藝尾氣的主要有害物質(zhì)為SO2（約0.2%~0.5%），和少量的SO3和酸霧。因此，除去污染物首先要從源頭上下手，提高SO2的最終轉(zhuǎn)化率，使之達(dá)到99.75%以上，符合目前的排放標(biāo)準(zhǔn)。盡量采用兩轉(zhuǎn)兩吸流程，在正常的條件下，是可達(dá)到的。針對(duì)尾氣及含低濃度SO2氣體的處理方法主要是氨-酸法，金屬氧化物法，堿法，活性炭等等。（一）氨—酸法回收低濃度二氧化硫及三氧化硫過程由吸收、吸收液再生、分解和中和四個(gè)主要部分組成。1、吸收吸收液其實(shí)就是亞硫酸銨—亞硫酸氫銨溶液，在吸收塔里按照下列反應(yīng)式吸收煙氣中的SO2、SO3：2、吸收液再生吸收液需要在循環(huán)槽內(nèi)加氣氨或者氨水，按照下列反應(yīng)使溶液部分再生，來使吸收液中/比值不變。部分循環(huán)母液則送往分解系統(tǒng)。3、分解用濃硫酸分解亞硫酸銨—亞硫酸氫銨溶液，得到含水蒸汽100%的二氧化硫和硫酸銨溶液。蒸汽加熱分解，實(shí)質(zhì)上是把亞鹽分解放出而趕走溶解在分解液中的SO2，同時(shí)將兩未分解的亞鹽按下式完全分解：為使亞鹽完全分解，硫酸加入量比理論量要大30%—50%，使分解液酸度成15—45滴度。過量硫酸則在中和槽用氣氨或氨水來中和。4、中和用氨中和過量硫酸：氨加入量比理論值稍高，使中和液成2—3滴度的硫氨溶液，硫氨溶液可作為肥料直接用于農(nóng)業(yè)，或蒸發(fā)結(jié)晶加工成固體硫銨。、金屬氧化物所形成的堿性溶液，亦可作為SO2的吸收劑。主要有堿性硫酸鋁—石膏法；氧化鋅溶液吸收法；氧化錳法等等。用各種堿液吸收尾氣中的SO2，可免除氨法中氨的損失和霧沫。常用堿吸收液有碳酸鈉溶液，氫氧化鎂溶液和石灰乳等。共同的優(yōu)點(diǎn)是：脫除率高，工藝簡(jiǎn)單。而且，石灰乳吸收法的突出優(yōu)點(diǎn)是石灰來源廣且方便，價(jià)格低廉，投資和操作費(fèi)用較低?；钚蕴客ǔ＞哂休^大的內(nèi)表面積，是一種良好的吸收劑。當(dāng)尾氣中的SO2在一定條件下通過活性炭層時(shí)，被活性炭表面吸附。在100℃以下主要為物理吸附，提高溫度后，從物理吸附轉(zhuǎn)向化學(xué)吸附。在活性炭表面，吸附態(tài)的SO2和吸附態(tài)的氧作用，形成吸附態(tài)SO3，當(dāng)有水存在時(shí)，便可形成硫酸。1.4硫酸的用途1.4.1工業(yè)用途(1)冶金及石油工業(yè)用于冶金工業(yè)，在有色金屬的生產(chǎn)中起重要作用。在冶金工業(yè)中，用硫酸作為鋼鐵表面氧化皮的清洗劑。用于石油工業(yè)，石油精煉需用硫酸除去石油產(chǎn)品中的不飽和烴、膠質(zhì)及硫化物等雜質(zhì)。每噸原油精煉需要硫酸約24kg，每噸柴油精煉需要硫酸約31kg。石油工業(yè)所使用的活性白土的制備，也消耗不少硫酸。在濃縮硝酸中，以濃硫酸為脫水劑;氯堿工業(yè)中，濃硫酸作干燥劑干燥氯氣、氯化氫氣等;無機(jī)鹽工業(yè)中，硫酸鹽的制備都要用硫酸。許多無機(jī)酸如磷酸、硼酸、鉻酸(有時(shí)也指CrO3)、氫氟酸、氯磺酸;有機(jī)酸如草酸、醋酸等的制備，也常需要硫酸作原料。(2)解決人民衣食住行用于化學(xué)纖維的生產(chǎn),粘膠絲的生產(chǎn)需要使用硫酸。尼龍、醋酸纖維、聚丙烯腈纖維等化學(xué)纖維的生產(chǎn)，也要用到硫酸。用于染料工業(yè)，幾乎所有的染料(或其中間體)的制備都要用到硫酸。很多磺化反應(yīng)，硝化反應(yīng)都需使用大量濃硫酸或發(fā)煙硫酸。很多染料廠就設(shè)有硫酸車間，以配合需要。用于制藥工業(yè)，許多抗生素的制備，要用到硫酸。(3)鞏固國(guó)防某些國(guó)家硫酸工業(yè)的發(fā)展，與其軍用炸藥的生產(chǎn)是密不可分的。濃硫酸用于制制取硝化甘油、硝化纖維、三硝基甲苯等炸藥。雖然這些化合物的制備是依靠硝酸，但同時(shí)必須使用濃硫酸或發(fā)煙硫酸。(4)原子能工業(yè)及火箭技術(shù)原子反應(yīng)堆以及制造火箭、超聲速噴氣飛機(jī)和人造衛(wèi)星材料的鈦合金的制造過程，都要用到硫酸。從硼砂制備硼烷的過程需要多量硫酸。硼烷的衍生物是最重要的一種高能燃料。1.4.2農(nóng)業(yè)用途（1）土壤改良在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，人們?cè)絹碓蕉嗟夭捎昧蛩醽碚{(diào)節(jié)控制土壤酸堿度。將硫酸施入農(nóng)用的土壤和水中，溶解土壤和水中鈣、鎂的碳酸鹽和碳酸氫鹽。當(dāng)這些鹽被分解后，硫酸與更惰性的物質(zhì)反應(yīng)，置換出磷、鐵等能被植物吸收的養(yǎng)分。用硫酸來降低土壤的pH值可改變很多元素的溶解度，提高植物對(duì)它們的吸收，從而使植物更加健壯，收成增加。（2）化肥生產(chǎn)用于生產(chǎn)硫酸銨和過磷酸鈣這兩種較為普遍常用的化肥。用于生產(chǎn)農(nóng)藥，許多農(nóng)藥的生產(chǎn)都是以硫酸為原料，如硫酸銅、硫酸鋅是良好的植物殺菌劑，硫酸鉈可用作殺鼠劑，硫酸亞鐵、硫酸銅可用作除莠劑。很多殺蟲劑的生產(chǎn)也都需用硫酸。物料平衡計(jì)算2.1設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)規(guī)模：硫磺制酸100kt/a。生產(chǎn)過程中：含硫尾氣以SO2的形式排出。吸收要求：《大氣污染物綜合排放國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》（GB16297-1996）限定二氧化硫最高允許排放質(zhì)量濃度為960mg/m3，吸收率100%,轉(zhuǎn)化率95%。2.2熔硫部分的物料衡算100%硫酸10萬噸/年換算成小時(shí)：開工300天，每天按24小時(shí)算：因?yàn)镾O3吸收率為100%，所以SO3與硫酸的摩爾比：n（SO3）：n(H2SO4)=1：180.0698.08x13888.89kg/h所以SO3每小時(shí)的消耗量x=11337.12kg/hSO2的消耗量設(shè)為y64.0680.06y11337.12kg/hy=9071.39kg/h由于受轉(zhuǎn)化率的影響，根據(jù)SO2轉(zhuǎn)化率是95%，故實(shí)際需要量是：32.0764.06z9548.84kg/h每小時(shí)消耗的純硫量z=5031.98kg/h因?yàn)榱蚧且?guī)格99.5%，所以每小時(shí)消耗這樣規(guī)格的硫磺的量是：5031.98kg/h÷99.5%=5057.27kg/h硫磺的質(zhì)量流量是：2.3熔硫工段的能量衡算本設(shè)計(jì)為10萬噸/年硫酸轉(zhuǎn)化系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)（以每小時(shí)計(jì)算），對(duì)于熔硫階段來說，硫磺為冷物料，蒸汽是熱流體，所以有：根據(jù)查硫酸工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)，硫磺要由從常溫（以25℃為準(zhǔn)）加熱到135℃并控制在135℃左右[7]，故硫磺由25℃加熱到135℃所需要的熱流量為：是質(zhì)量流量，是硫磺比熱容，經(jīng)查手冊(cè)可知=0.73kJ/(kg.℃)，=135℃，=25℃代入數(shù)據(jù)可得Q=424557.82KJ/h加熱蒸汽放出的熱流量與冷流體加熱所需的熱量相等：故有為蒸汽質(zhì)量流量，r是蒸汽汽化熱，根據(jù)查設(shè)計(jì)手冊(cè)可知，需要0.6Mpa飽和蒸汽來給硫磺加熱，其溫度為158.7℃，通過查表可知r=2091.1KJ/kg[23]：代入數(shù)據(jù)可知：第三章主要設(shè)備3.1熔硫釜1)槽體:槽體設(shè)計(jì)有池式、圓筒平底式和圓筒錐底式,本單位傳統(tǒng)100ｔ/ｈ左右熔硫裝置做法設(shè)計(jì)采用的是圓筒錐底式架空結(jié)構(gòu)。這樣的設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)是錐底能沉積雜質(zhì)、延長(zhǎng)清渣的時(shí)間間隔、放渣方便,但缺點(diǎn)是熔硫廠房的高度增加、固體硫磺加料系統(tǒng)的難度加大、土建投資增加。從實(shí)際運(yùn)行效果來看,停車后反而更難清理長(zhǎng)時(shí)間沉積的堆渣,故錐形結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)相對(duì)于圓筒平地式并不明顯,反而缺點(diǎn)卻很突出,綜合考慮后本熔硫布置為四臺(tái)圓筒平底式。(2)攪拌器:帶攪拌器的熔硫槽具有較強(qiáng)的湍流擴(kuò)散和對(duì)流循環(huán)能力,故傳熱效果好,對(duì)于大型熔硫裝置一般采用此種設(shè)計(jì)方式。在熔硫槽內(nèi),介質(zhì)固、液并存,加熱管附近的液硫和其它區(qū)域的有可能溫度不一致,這就需要攪拌器的擴(kuò)散和循環(huán)能力較大,適應(yīng)性較好。為此攪拌器必須具有合理的結(jié)構(gòu)和足夠的強(qiáng)度,并具有安裝方便、連接穩(wěn)妥的特點(diǎn)。綜上所述,在熔硫槽設(shè)計(jì)中一般選用折葉式攪拌槳和開啟渦輪式攪拌槳。本熔硫裝置選擇為雙層折葉式攪拌槳,每層由兩片扁鋼制作,對(duì)稱固定于攪拌軸上,呈45°折角。這種設(shè)計(jì)的攪拌槳制作和安裝都比較方便,在以加熱盤管為擋板的情況下,循環(huán)能力較強(qiáng),攪拌較均勻。另外,由于熔硫槽直徑過大不宜在頂蓋上直接安裝攪拌槳,故采取在槽上方做獨(dú)立攪拌槳支撐支架的措施[8]。加熱盤管:熔硫槽的熔硫能力主要取決于熱量的供給,而供熱量的大小又取決于盤管的加熱面積,盤管加熱面積越大,熔硫能力越強(qiáng),在大型生產(chǎn)裝置中,由于加熱面積較大,如按原有的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),設(shè)備的體積就很龐大,而實(shí)際上設(shè)備的占地面積是要受限制的,所有采用合理緊湊的結(jié)構(gòu)形式非常重要[18]。根據(jù)對(duì)以往設(shè)計(jì)的設(shè)備運(yùn)行情況詳加分析和摸索后,在此次設(shè)計(jì)中,采用了雙螺旋結(jié)構(gòu)的加熱蒸汽盤管,將兩圈盤管做成并聯(lián)同心圓形式,多組均勻安放,在保證足夠的加熱面積的前提下大大減小了設(shè)備的體積。另外設(shè)計(jì)時(shí),還應(yīng)注意選擇合適的加熱管間隙,間隙過小,液硫不易通過而產(chǎn)生堆積,致使盤管外液硫的混合型很差,不利于傳熱,此外,為了便于日后的安裝及維修,加熱盤管應(yīng)做成多組易拆卸形,安裝于設(shè)備頂蓋的法蘭上。圖1-33.2焚硫爐由于硫磺燃燒速度快，所以爐子構(gòu)造簡(jiǎn)單，現(xiàn)在一般多用臥式焚硫爐。使用最普遍的是噴霧焚硫爐。噴霧焚硫爐的構(gòu)造，是在鋼制圓筒內(nèi)部襯絕熱磚和耐火磚。為使硫磺和空氣的接觸良好在2～3個(gè)地方用耐火磚砌半圓形的擋墻。硫磺噴霧的要求是：形成易于氣化的微粒、噴霧角度要大，且能均勻分散。噴嘴的噴槍和噴頭部分采用L316或相當(dāng)?shù)牟牧?。為防止?fàn)t內(nèi)高溫引起損壞和防止因受熱而引起硫磺粘度上升，噴槍應(yīng)設(shè)置蒸氣夾套。焚硫爐焚硫能力同其它工業(yè)燃燒爐一樣，能力的彈性比較大，一般變動(dòng)1～2.5倍。表達(dá)能力的單位，多采用每日、每立方米容積可焚燒多少噸硫磺量來表示。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)的統(tǒng)計(jì)，一般是1m3容積的霧化焚硫爐，每日可以焚燒1t左右的硫磺，即生產(chǎn)3t左右的硫酸。能力高的爐子每日每立方米可焚燒2t左右的硫磺。一般規(guī)律是，小型爐子能力偏小，大型爐子能力偏大。其主要原因是霧化狀況和爐內(nèi)氣速不一樣所造成的。霧化焚硫爐的生產(chǎn)能力，一般可用下式進(jìn)行計(jì)算【10】：Q＝K·V·24／1000·q式中：K—焚硫單位容積發(fā)熱量，一般為116.3～232.6kW/m3·hq—燃燒1kg硫磺之熱效應(yīng)，純凈硫磺為2.57kW/kgV—焚硫爐容積，m3Q—霧化焚硫爐能力，t/(d·m3)3.3轉(zhuǎn)化器SO2轉(zhuǎn)化器是保證氧化反應(yīng)和SO2排放標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施的關(guān)鍵設(shè)備。在400~620℃高溫作業(yè)時(shí)間轉(zhuǎn)換器，處理段落不同溫度下的不同的熱膨脹應(yīng)力之間造成的SO2和SO3氣體腐蝕，和部分不允許有煤氣泄漏；它也需要配氣性能好，確保高轉(zhuǎn)化率。因此，需要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料的選擇是合理的、可靠的。目前，該結(jié)構(gòu)中有兩種類型的轉(zhuǎn)換器模塊結(jié)構(gòu)和中心管。積木式結(jié)構(gòu)。平球冠層垂直圓柱形容器的積木式結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部從下向上由多個(gè)柱樁支撐板和格柵。兩個(gè)輪簡(jiǎn)同心垂直中心管式結(jié)構(gòu)的筒體直徑較小，管，中間，對(duì)一些支持的催化劑與隔板的重量，和流道反應(yīng)段，催化劑填裝之間的缸內(nèi)、外兩層。采用了兩種結(jié)構(gòu)在大型硫磺制酸不同特點(diǎn)植物，具有。模塊化轉(zhuǎn)換器使用柱樁支撐一些催化劑的格柵和分區(qū)的重量，在耐火保溫磚筒體表面的李寧催化劑負(fù)載部分，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。材料為0Cr18Ni9不銹鋼轉(zhuǎn)化器，在裝置的底布。隨著冠套，外部flat-steel并強(qiáng)化，以確保設(shè)備的強(qiáng)度和剛度的。每層隔板一密封圓環(huán)和殼體壁焊接一體的補(bǔ)償因熱，膨脹變形分區(qū)燃?xì)饬髦斜苊舛鄬雍喜蓪娱g。格柵鋪設(shè)耐熱陶瓷球和不銹鋼絲網(wǎng)，然后把催化劑。SO2氣體分布裝置專門設(shè)計(jì)的從入口到轉(zhuǎn)換器，分布更加均勻。了平面式催化劑床結(jié)構(gòu)保證均勻反。位于底層平面是由多，滑動(dòng)軸承在民用基礎(chǔ)能夠有效吸收和補(bǔ)償變形操作時(shí)的熱膨脹狀態(tài)，大大降低設(shè)備的，應(yīng)力水平，和整體安全穩(wěn)定的設(shè)備更好。中心管式變換器部分的催化劑層分離耐熱瓷球平弧板和床之間的催化劑和陶瓷球有一層不銹鋼絲網(wǎng)。0Cr18Ni9不銹鋼的主要設(shè)備，有的還可以安裝在設(shè)備的底部。一款專為氣缸的進(jìn)氣中心，氣體能均勻地分布在各反應(yīng)床。各部分之間用弧形擋板分隔器，可以有效地吸收或補(bǔ)償由于熱膨脹變形的運(yùn)行狀態(tài)，既能保證層間的氣體流，可以減少設(shè)備的應(yīng)力水平。設(shè)備的內(nèi)筒和外筒的底部分別支撐在土木工程的基礎(chǔ)。但耐熱瓷球平電弧電阻的床層是不均勻的，中心筒空間利用率不高，彎曲的床板和板分開制造的難度是比較大的。作為用于確保設(shè)備的整體安全性和穩(wěn)定性的高強(qiáng)度、低剛度的設(shè)計(jì)，設(shè)備，整體實(shí)力雖高，但剛度相對(duì)較低，設(shè)備的整體安全性和穩(wěn)定性，作為構(gòu)建塊結(jié)構(gòu)。但這種筒式轉(zhuǎn)換器設(shè)備材料中心保存，一次性投資小。在轉(zhuǎn)化反應(yīng)中，為了使反應(yīng)接近最佳操作溫度即適宜溫度。我們?cè)诜磻?yīng)時(shí)必須降低溫度，移去一部分熱量，這就是我們所說的降溫。通常有兩種操作方法：一種恒溫操作方法，這種方法會(huì)使轉(zhuǎn)化器體積太大也很難使移走的熱量達(dá)到要求。另一種方法即絕熱操作過程，也是我們?cè)毡椴捎玫姆椒ā?.4干吸塔高效干燥吸收塔系統(tǒng)是塔填料支撐結(jié)構(gòu)，高高的塔填料，分為酸，除霧器元件和塔徑和操作氣速和噴酸噴淋密度統(tǒng)一考慮，相互配合，產(chǎn)生高強(qiáng)度的塔的形成，滿足干燥浴吸收效率的技術(shù)要求。干吸塔的結(jié)構(gòu)基本相似，塔體為立式圓筒形結(jié)構(gòu)，鋼李寧耐酸磚。一般采用高鋁耐酸陶瓷填料支承結(jié)構(gòu)，具有跨度大，酸性高鋁瓷棒束孔率高，有時(shí)高孔率的陶瓷球拱。干燥塔一般采用抽屜式國(guó)產(chǎn)或進(jìn)口金屬絲網(wǎng)除沫器墊式除霧器。在高溫下，第一吸收塔酸，霧量大，細(xì)顆粒的霧，在換熱設(shè)備的保護(hù)，除霧器的高性能纖維是第二吸收塔使排放要求也采用高性能纖維除霧器。從生產(chǎn)和使用的影響，除霧效率是令人滿意的。酸酸分配器直接影響空氣干燥和SO3的吸收效果。陽極保護(hù)槽管式分酸器，每平方米超過40分酸點(diǎn)的研究和開發(fā)，大多數(shù)大型硫酸裝置這種酸干吸塔。的酸，減少管道埋在一個(gè)環(huán)形階梯嚴(yán)重的材料和酸的酸泵打主管和再分配的酸罐，從在降液管流出罐。罐體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來保證每個(gè)槽酸度基本相同點(diǎn)，且不會(huì)產(chǎn)生溢出等現(xiàn)象。完成在工廠酸生產(chǎn)，碾壓試驗(yàn)。采用陽極保護(hù)的槽管式分酸雖然一次性投資分銷商，大但分布耐酸，，較長(zhǎng)的使用壽命，酸效應(yīng)，并節(jié)約維修成本。塔的底部設(shè)計(jì)一般分為盤底和平底兩方案。中國(guó)石化南京設(shè)計(jì)院與多個(gè)在優(yōu)勢(shì)的塔結(jié)構(gòu)的底部，根據(jù)大型干吸塔具有干吸塔的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)了一個(gè)塔底出酸具有平底結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是在塔底部設(shè)計(jì)成為外平內(nèi)錐的結(jié)構(gòu)，在中央的錐形底酸口的最低點(diǎn)。這種結(jié)構(gòu)與碟底結(jié)構(gòu)并不需要具體的平臺(tái)設(shè)計(jì)一個(gè)支撐腿的，支持全塔重生產(chǎn)或停止，使塔底產(chǎn)物完全把甲酸。防止碎片塔到酸泵循環(huán)槽破碎一般的酸葉，配有防渦器。3.5空氣鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)是硫磺制酸裝置的關(guān)鍵設(shè)備，包含整體的穩(wěn)定性和可靠性是由其運(yùn)行質(zhì)量直接影響的是設(shè)備的驅(qū)動(dòng)速度的重要保證。一個(gè)好的風(fēng)機(jī)，除了滿足條件，還必須具有良好的操作穩(wěn)定性和操作和長(zhǎng)期運(yùn)行的可靠性和噪聲低的能源消費(fèi)彈性，低。大型風(fēng)機(jī)主要是軸流式、離心式兩種結(jié)構(gòu)。軸流風(fēng)機(jī)渦輪壓縮原理，稍高的線速度的風(fēng)扇葉片運(yùn)行效率低于離心式風(fēng)機(jī)，可以減少磨損，也可以用靜葉角度來調(diào)節(jié)風(fēng)量。但這扇結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，施工成本高、配套。在硫酸裝置30-60kPa總增壓風(fēng)機(jī)，離心泵一般采用國(guó)內(nèi)外。風(fēng)機(jī)功率消耗占大部分的硫酸裝置的功耗。風(fēng)機(jī)是蒸汽驅(qū)動(dòng)的兩種電驅(qū)動(dòng)。有蒸汽驅(qū)動(dòng)的汽輪機(jī)背壓的直接驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)的用途用于硫酸器件中，壓的過熱蒸汽生產(chǎn)汽源堰。具有直接用于對(duì)介質(zhì)壓力的一種副產(chǎn)品部分蒸汽鼓風(fēng)機(jī)對(duì)其它生產(chǎn)，設(shè)備的使用低壓蒸汽，燕及中壓蒸汽休息給發(fā)電，從而降低硫磺酸，電力負(fù)荷負(fù)荷、機(jī)組加載。雖然燕蒸汽驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)部分投資高，但投資的總成本下降，經(jīng)濟(jì)性好。在操作上，采用渦輪風(fēng)扇，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和啟動(dòng)速度，在渦輪機(jī)直接風(fēng)扇是穩(wěn)定的，不需要齒輪箱，和速度可在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，以適應(yīng)各種工藝負(fù)荷需要避免熱能轉(zhuǎn)化為電能的轉(zhuǎn)化然后將機(jī)械能轉(zhuǎn)換過程中的能量損失可以通過在受到更大的沖擊造成電網(wǎng)啟動(dòng)電流的電機(jī)驅(qū)動(dòng)使用，避免。由于汽輪機(jī)在單位生產(chǎn)的硫酸，在車難預(yù)熱和驅(qū)動(dòng)需要外部與蒸汽源的要求提供自己的風(fēng)機(jī)，為企業(yè)或以其他原因可以用特殊的電風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)匹配無蒸汽源。3.6循環(huán)吸泵干吸塔酸循環(huán)泵具有流量大的特點(diǎn)，高功率、傳輸（H2SO4）和硫酸（98%）高溫，強(qiáng)腐蝕一般單在線泵操作。在和酸循環(huán)泵的選型設(shè)計(jì)，根據(jù)工藝條件和材料的耐磨性和耐腐蝕性，和安全的原則，節(jié)能，運(yùn)行一段時(shí)間確定。在工程采購，要求制造商必須濃硫酸泵的專業(yè)生產(chǎn)廠家，對(duì)泵的性能和實(shí)際操作要求同一類型的設(shè)計(jì)和制造經(jīng)驗(yàn)。3.7廢熱鍋爐余熱鍋爐是硫酸廠的重要設(shè)備之一，開車不順利硫酸廠最是因?yàn)殄仩t和鍋爐故障是硫酸廠的長(zhǎng)期安全運(yùn)行的先決條件。硫磺制酸裝置余熱鍋爐有兩種形式，一是水管鍋爐，另一個(gè)是火管鍋爐，這兩種形式的家用鍋爐是成熟可靠的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。國(guó)內(nèi)外大型硫磺制酸裝置一般采用的是火管鍋爐。火管鍋爐具有流量均勻分布的許多優(yōu)點(diǎn)，氣滯留在該地區(qū)沒有爐，局部腐蝕不容易能承受在氣側(cè)壓力較高，適應(yīng)性強(qiáng)，泄漏率降低負(fù)載的變化，操作簡(jiǎn)單，安全可靠，功耗低，價(jià)格便宜，安裝工作量小，耐火材料少，維護(hù)工作量小，易于清潔。硫磺制酸裝置火管鍋爐設(shè)計(jì)的管板采用撓性管板，吸收火管熱膨脹，減少火管和管板角焊縫是由一種特殊材料加以保護(hù)，以減少管板熱應(yīng)力的火管的兩側(cè)是由特殊套管保護(hù)，以免焊接和高溫爐氣熱侵蝕火管與管板的焊接采用特殊形式的管道，以保證焊接的可靠性。單殼和雙單筒殼單鼓兩結(jié)構(gòu)余熱鍋爐。雙殼單滾筒結(jié)構(gòu)，占地面積稍大，成本高，煙氣平衡控制要求高。在制造和運(yùn)輸條件允許的情況下，單殼單滾筒結(jié)構(gòu)的一般使用。廢熱鍋爐型單一的鼓，鼓的立管與殼管的崛起是在外殼支撐。那圓筒是由鋼板焊接鋼底板沖壓和頭。鼓含碳酸除沫器分離的目的。滾筒上裝有安全閥接口，一個(gè)上升的噴嘴擋板。鼓上有兩個(gè)當(dāng)?shù)氐乃?，還有一雙水位報(bào)警控制室水位顯示器接口，對(duì)水位傳感器接口，調(diào)整鍋爐汽包水位控制。為了防止汽包水位過高，會(huì)影響蒸汽品質(zhì)，滾筒安裝在緊急排水管。圓柱殼火管三角配置，用于焊接的管子與管板。為了防止高溫氣流管端成形的熱沖擊和磨損，在管端的嵌入式故障質(zhì)量剛玉保護(hù)套筒，套筒與柱管間隙填充高溫硅酸鋁纖維。同時(shí)，涂塑料減輕磷酸鋯管片溫度的管盤。以增強(qiáng)穩(wěn)定在管運(yùn)行降低振動(dòng)殼體置于兩，軸承鋼板。每一滴的噴嘴擋板防止水直接沖洗管。對(duì)高鋁磚耐火層的前煙箱，保溫層采用粘土質(zhì)隔熱耐火磚。為膨脹吸收，前面的高鋁磚和板管耐火在膨脹節(jié)移交，充滿煙箱于鋁硅酸鹽纖維填充辦公室了槽殼硅酸鋁纖維。李寧煙箱及耐火澆注料是抓輕量級(jí)預(yù)防的指甲，損耗。由于高硫的爐膛出口煙氣溫度調(diào)節(jié)器一種轉(zhuǎn)爐高溫側(cè)的線和高溫調(diào)節(jié)閥入口溫度應(yīng)內(nèi)襯，在實(shí)際生產(chǎn)過程中容易損壞，硫爐出口與余熱鍋爐進(jìn)口的直接對(duì)接。同時(shí)，余熱鍋爐為一二段式設(shè)計(jì)，變頻器進(jìn)口熱副線通過余熱鍋爐兩段導(dǎo)線，這種熱副線管和閥門操作控制700℃或普通不銹鋼管和閥門的溫度可以減少。3.8過熱器和省煤器高溫過熱器通常位于轉(zhuǎn)爐爐氣出口，由于氣體溫度通常超過600℃，應(yīng)充分考慮熱應(yīng)力的影響。在水平管內(nèi)襯結(jié)構(gòu)和不銹鋼的垂直支撐結(jié)構(gòu)的硫酸廠高溫過熱器。在高溫過熱器管水平懸浮李寧結(jié)構(gòu)，進(jìn)、出口直接對(duì)接器，底部不設(shè)置固定支架。垂直支撐不銹鋼結(jié)構(gòu)的垂直煙道側(cè)蝕型殼高溫過熱器為箱式結(jié)構(gòu)，材料為0Cr18Ni9，煙氣流入側(cè)。本體包括殼體，高溫過熱器的過熱過熱管束，管束，噴水減溫器和支持。為蛇形螺旋翅片管受熱面過熱的支持結(jié)構(gòu)水平，蒸汽流量為進(jìn)步下的熱煙流。過熱器管在管板放置在外殼，自由膨脹。高溫過熱器入口前燕汽管道上設(shè)有噴水減溫器，用來調(diào)節(jié)過熱蒸汽溫度，噴霧鍋爐給水。這種結(jié)構(gòu)的高溫過熱器安全可靠和小。立式高溫過熱器低溫過熱器結(jié)構(gòu)，爐氣加熱面?zhèn)认蚯治g，螺旋翅片管強(qiáng)化傳熱的傳熱管。為了減少土地占用，方便管布，可以在四以上的出口器中低溫過熱器、省煤器安裝。由于省煤器水入口的金屬壁面溫度低，如露點(diǎn)腐蝕問題，使省煤器如何避免露點(diǎn)腐蝕的發(fā)生直接相關(guān)的關(guān)鍵因素對(duì)硫酸系統(tǒng)的成功。采用熱管技術(shù)可以使金屬壁溫高于焦?fàn)t煤氣露點(diǎn)溫度正常運(yùn)行時(shí)水的人口，防止露點(diǎn)腐蝕，提高省煤器的安全性和可靠性。內(nèi)置換熱管熱管省煤器，解決了氣體的泄漏問題。在省煤器前第一吸收塔都必須使用熱管，為了節(jié)省在除了低溫省煤器前面第二吸收塔的投資必須在熱管的應(yīng)用，高溫可以普通螺旋翅片管。高和低的熱管和焊接溫度過熱器和省煤器，對(duì)100%和100%的超聲波探傷渦流探傷的要求。第四章硫酸的安全生產(chǎn)4.1硫酸工業(yè)中催化劑的重要作用在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)硫酸工業(yè)是基于均相催化氧化硝化法生產(chǎn)。二氧化硫的非均相催化氧化法，對(duì)第一個(gè)使用工業(yè)鉑催化劑，雖然它有很好的活動(dòng)，但價(jià)格昂貴，而且容易中毒和硝化過程的競(jìng)爭(zhēng)。直到上世紀(jì)第二十年代初的釩催化劑，使接觸的方法發(fā)展迅速。釩催化劑具有低成本，高砷，硒和其他有毒的能力比較強(qiáng)的鉑催化劑，使用壽命長(zhǎng)。但在設(shè)計(jì)的過程中，由于某些雜質(zhì)的存在在氣的凈化過程并沒有完全消除，在很長(zhǎng)一段時(shí)間的生產(chǎn)過程中，催化劑中毒現(xiàn)象。催化劑的中毒分為兩種，一種是可逆的或臨時(shí)的中毒，另一個(gè)是可逆性或永久性中毒。砷的主要有毒的釩催化劑，氟化物和粉塵。在二氧化硫轉(zhuǎn)化催化劑的過程中起著至關(guān)重要的作用，一旦中毒的催化劑，反應(yīng)，都會(huì)受到影響，從而影響整個(gè)硫酸生產(chǎn)工藝。在爐氣系統(tǒng)的改造，都或多或少地含有三氧化二砷和氟化氫和氟化硅，灰塵和其他雜質(zhì)。釩催化劑的氟化氫的毒性主要是由于氟化氫和釩催化劑載體硅膠生產(chǎn)四氟化硅的反應(yīng)。這種反應(yīng)在很大程度上破壞了催化劑載體，光催化劑重量，粉，是催化劑變成黑色，和多孔結(jié)構(gòu)，催化活性降低，熔點(diǎn)降低。同時(shí)氟化氫和氧化釩的可能反應(yīng)，生成氯化釩，釩氧化揮發(fā)損失，降低了催化劑的活性。毒四氟化硅催化劑上主要表現(xiàn)為氟硅在四水解。氣體中的水蒸氣含量較高，溫度越高，越有利于水解反應(yīng)，對(duì)水合二氧化硅分解，從而形成二氧化硅殼白色在催化劑表面，嚴(yán)重時(shí)催化劑粘結(jié)成塊，在活動(dòng)性嚴(yán)重下降明顯增加。三氧化二砷能做出迅速的催化劑中毒，主要是由于釩催化劑的吸附和氧化為三氧化二砷，五氧化砷，和五氧化二砷積累在催化劑表面，覆蓋的表面活性增加，反應(yīng)組分的擴(kuò)散阻力，使催化劑活性降低，主要是在550°C范圍內(nèi)，在同一在被發(fā)現(xiàn)時(shí)發(fā)生中毒現(xiàn)象，在高溫下，特別是在500℃以上，V2O5和As2O3可以生成V2O5，氧化砷揮發(fā)物質(zhì)，V2O5，降低催化劑的活性。溫度越高，高濃度As2O3，V2O5的波動(dòng)性更大。在硫酸生產(chǎn)過程中催化劑起著至關(guān)重要的作用，其活性水平，對(duì)硫酸生產(chǎn)的最終轉(zhuǎn)化率直接相關(guān)，轉(zhuǎn)化率降低不僅降低了硫酸生產(chǎn)帶來的經(jīng)濟(jì)效益，及有毒氣體的排放（SO2）含量超標(biāo)，造成環(huán)境污染。因此，我們必須加強(qiáng)凈化部分和干燥步驟，盡可能消除爐氣中的粉塵，砷，氟，水材料，氣體對(duì)催化劑活性的影響，從而降低了催化劑的中毒。及時(shí)檢查出口氣體成分確定催化劑。發(fā)現(xiàn)催化劑老化嚴(yán)重或燒毀及時(shí)更換。4.2硫酸生產(chǎn)中可能存在的危害在生產(chǎn)過程中時(shí)常會(huì)面對(duì)有毒，有害，有腐蝕性等氣體，且生產(chǎn)過程又是在高溫高壓，正壓或負(fù)壓的狀態(tài)下進(jìn)行，在生產(chǎn)中使用的原料，中間產(chǎn)品的存在易燃，易爆，易中毒，易腐蝕等許多危險(xiǎn)。因此，必須認(rèn)真做好整個(gè)過程中的安全生產(chǎn)的預(yù)防與保障工作。硫酸生產(chǎn)中的危害主要有火災(zāi)爆炸、中毒、化學(xué)灼傷及機(jī)械事故等。第一大類是中毒危險(xiǎn)，吸入或食入硫酸物會(huì)引起中毒。硫酸對(duì)皮膚及黏膜等組織有強(qiáng)烈的刺激和腐蝕作用。蒸氣或霧可引起結(jié)膜炎、角膜混濁以致失明；引起呼吸道刺激，重者發(fā)生呼吸困難和肺水腫；高濃度吸人會(huì)引起喉痙攣或聲門水腫而窒息死亡。口服后引起消化道燒傷以致形成潰瘍；嚴(yán)重者可出現(xiàn)胃穿孔、腹膜炎、腎損害及休克等。而由此產(chǎn)生的慢性影響有牙齒酸蝕癥、慢性支氣管炎、肺氣腫和肺硬化。此外，生產(chǎn)過程中可能會(huì)泄漏出對(duì)人體和環(huán)境有害的二氧化硫、三氧化硫。二氧化硫刺激人的皮膚、鼻粘膜、眼睛、呼吸道、空氣中含有60mg/m3二氧化硫時(shí)，就會(huì)引起劇烈的中毒，引起肺水腫和心臟擴(kuò)大等癥狀。長(zhǎng)期吸入低濃度二氧化硫，有頭昏、頭痛、乏力等全身癥狀，并常有鼻炎、咽喉炎、嗅覺和味覺減退等癥狀。因此中國(guó)規(guī)定，生產(chǎn)場(chǎng)所空氣中的二氧化硫最高允許濃度為15mg/m3。對(duì)于火災(zāi)、爆炸等的危險(xiǎn)，硫酸本身沒有燃燒性和爆炸危險(xiǎn)，然而，高濃度硫酸可與許多物質(zhì)，特別是有機(jī)物劇烈反應(yīng)，釋放出大量的熱，從而引起火災(zāi)和爆炸。此外，當(dāng)硫酸與金屬反應(yīng)時(shí)可釋放出氫，氫可與空氣形成爆炸性混合物，硫酸儲(chǔ)槽發(fā)生爆炸的事故屢見不鮮。在硫酸生產(chǎn)中，沸騰爐和預(yù)熱器燃燒爐點(diǎn)火升溫時(shí)可能發(fā)生爆炸和噴火；處理沸騰爐結(jié)疤或停爐清灰時(shí)，用冷卻水冷卻也會(huì)因溫差太大引起爆炸。三氧化硫漏入空氣中由于強(qiáng)烈的親水性會(huì)立即和水分結(jié)合成硫酸酸霧，酸霧能刺激人的呼吸道。中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB5044–85規(guī)定生產(chǎn)場(chǎng)所最高允許濃度為1.0mg/m3?；瘜W(xué)灼傷是硫酸生產(chǎn)中常見的危害。濃溶液引起黏膜及皮膚的深度灼傷，出現(xiàn)以淺紅色為基底的、邊緣清楚的潰瘍。這些損傷常經(jīng)久不愈，并形成很大的疤痕，使功能受到抑制；如灼傷面積過大，可導(dǎo)致死亡。濺入眼內(nèi)可造成灼傷、導(dǎo)致角膜穿孔、以致失明。面對(duì)這些危害，我們必須做好安全防護(hù)措施。4.3我國(guó)硫酸工業(yè)技術(shù)概況我國(guó)硫酸工業(yè)的高速發(fā)展，不僅表現(xiàn)在產(chǎn)量的增加和品種數(shù)的增多，同時(shí)還表現(xiàn)與生產(chǎn)技術(shù)的改革提高上。在原料品種上：塊礦和尾砂或浮選硫鐵礦同時(shí)使用；高品位礦和低品位礦同時(shí)使用，以及對(duì)含砷、氟礦的利用方面都取得豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。冶煉煙氣制酸在生產(chǎn)中也占有相當(dāng)比重，硫磺制酸比重更是有所增加。以石膏為原料制取硫酸和水泥的工廠已建成投產(chǎn)。焙燒技術(shù)：1956年開發(fā)硫鐵礦的沸騰焙燒以來，目前凡用硫鐵礦制酸裝置，已全部使用沸騰焙燒爐。既可燒富礦，又可燒貧礦。既可進(jìn)行氧化焙燒，又可進(jìn)行磁性焙燒、硫酸化焙燒，對(duì)燒渣進(jìn)行綜合利用。工藝流程：20世紀(jì)60年代初期，德國(guó)BASF公司發(fā)明了兩轉(zhuǎn)兩吸技術(shù)。我國(guó)于1966年在上海硫酸廠首次成功的應(yīng)用了“3+1”式兩次轉(zhuǎn)化技術(shù)，使最終轉(zhuǎn)化率從97%提升到99.5%。1991年我國(guó)又成功設(shè)計(jì)了“3+2”式兩次轉(zhuǎn)化技術(shù)，轉(zhuǎn)化率達(dá)到99.8%。20世紀(jì)80年代初期，蘇聯(lián)科學(xué)院西伯利亞分院研究成功了SO2非穩(wěn)態(tài)氧化法，已經(jīng)獲得廣泛應(yīng)用。熱能回收：基本上做到由大型硫酸廠高溫位能利用發(fā)電，過渡到中、低溫?zé)崮芡瑫r(shí)利用。其它如沸騰轉(zhuǎn)化、大型化工廠的設(shè)計(jì)、投產(chǎn)、新型催化劑、塔器、防腐材料的研制使用，都給我國(guó)硫酸工業(yè)帶來新氣象。4.4安全防護(hù)措施及防護(hù)用具1、安全防護(hù)措施（1）強(qiáng)化培訓(xùn)教育，提高操作水平。（2）嚴(yán)格工藝紀(jì)律，確保安全生產(chǎn)。（3）保持硫酸生產(chǎn)各工段的通風(fēng)與氣流的流動(dòng)。（4）盡量減少高溫接觸，減少有毒氣體的接觸。（5）生產(chǎn)中要及時(shí)檢查盡量避免管道、閥門、設(shè)備漏氣。2、防護(hù)用具（1）滅火器具（2）防毒面具（3）防毒防塵措施4.5環(huán)境保護(hù)與治理建議進(jìn)入21世紀(jì)，越來越多的人逐漸認(rèn)識(shí)到人與環(huán)境的關(guān)系必須做出改變?；どa(chǎn)是環(huán)境污染的重要來源之一，必須執(zhí)行更加嚴(yán)格的環(huán)境保護(hù)措施，從而減少廢氣，廢水，廢渣的排放。硫酸工業(yè)是化工生產(chǎn)項(xiàng)目中產(chǎn)生污染最嚴(yán)重的一個(gè)方向。在硫酸工業(yè)中排放的大量尾氣中，還有不少二氧化硫氣體，三氧化硫氣體，這些氣體一旦排放在大氣中，即有可能形成酸雨，從而破壞地球表面植被，污染水源等。同時(shí)，硫酸工業(yè)排放的廢水中，一般都含有重金屬，極易造成水資源中，重金屬含量過度，從而造成水污染。在這個(gè)階段，大部分的硫酸廠已采用兩轉(zhuǎn)兩吸過程中，二氧化硫轉(zhuǎn)化率和SO2吸收率可以提高，從而減少尾氣中的二氧化硫和三氧化硫的含量，從而減少污染。目前最常用的是氨酸法凈化尾氣吸收。液體二氧化硫尾氣回收氨-酸法或三級(jí)氨尾氣回收的固體亞硫酸銨和高濃度的亞硫酸鈉碳酸氫銨溶液的生產(chǎn)，在100

~

150毫升/立方米煙氣中SO2的排放控制，優(yōu)于國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。氨—酸法回收低濃度二氧化硫及三氧化硫的過程由吸收，分解，及中和三個(gè)主要部分組成。經(jīng)過氨—酸法處理的尾氣，其中的二氧化硫含量可以得到很大程度上的降低，從而滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，然后放空。對(duì)于硫酸工業(yè)中產(chǎn)生的廢水主要來自兩個(gè)方面：一是爐氣水洗凈化系統(tǒng)排出的洗滌水；另一方面是廠區(qū)內(nèi)沖洗被污染地面的排除水。這些污酸和廢水中，均含有數(shù)量不等的礦塵與有毒雜質(zhì)。目前常用的處理方法是：一類為加入堿性物質(zhì)的多段中和法；另一類為硫化中和法。總之，在硫酸工業(yè)中，應(yīng)該盡量減少尾氣的排放。也就是大力提高SO2的轉(zhuǎn)化率與SO3的吸收率。這就需要科技人員繼續(xù)努力開發(fā)新工藝，新技術(shù)，新材料。設(shè)計(jì)小結(jié)硫酸是一種重要的基本化工原料，主要用于化肥、無機(jī)化工原料生產(chǎn)，第二是廣泛應(yīng)用于有色金屬冶煉，化工原料，石油和化學(xué)工業(yè)，橡膠工業(yè)，農(nóng)藥，醫(yī)藥，印染，皮革，酸洗和鋼鐵行業(yè)，等等。然而，硫酸工業(yè)污染嚴(yán)重，提高每一個(gè)硫酸工業(yè)技術(shù)進(jìn)步硫的利用率，同時(shí)減少廢氣排放，廢水，提高余熱利用效率，資源利用的最大化。過程主要包括硫磺，轉(zhuǎn)換，三部分干吸，我主要在熔硫部分的設(shè)計(jì)做了詳細(xì)的，完成任務(wù)的力量。我在這個(gè)過程中,設(shè)計(jì)充分利用理論知識(shí),我們學(xué)了四年,結(jié)合湖北三寧化工股份有限公司硫酸車間,介紹了硫酸的性質(zhì)、用途、工藝流程，在此基礎(chǔ)上我對(duì)硫酸生產(chǎn)裝置進(jìn)行分析。本設(shè)計(jì)是根據(jù)硫酸生產(chǎn)提供的參數(shù)，工藝控制指標(biāo)，對(duì)硫酸生產(chǎn)工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，尤其對(duì)最重要的工段即轉(zhuǎn)化工段進(jìn)行了詳細(xì)的工藝設(shè)計(jì)分析。通過本次設(shè)計(jì)我學(xué)會(huì)了化工設(shè)備的分析，掌握工藝設(shè)計(jì)的計(jì)算方法，培養(yǎng)了我們核算和工藝設(shè)計(jì)的能力。參考文獻(xiàn)[1]張一麟。大型硫磺制酸裝置工藝技術(shù)方案和主設(shè)備結(jié)構(gòu)選擇〔J〕。硫酸設(shè)計(jì)，1999[2]T．HmongHerschelS.M.Purcell孟山都公司硫酸新技術(shù)〔J〕。硫酸工業(yè)，2003[3]王雁彬。大型硫磺制酸裝置設(shè)備選型及工藝路線的選擇〔J〕。2005年全國(guó)硫酸工業(yè)技術(shù)交流會(huì)論文集[4]李建華。硫磺制酸裝置幾種干吸流程的分析〔J〕。硫磷設(shè)計(jì)與粉體工程，2004[5]杜翔。硫磺制酸裝置兩種轉(zhuǎn)化工藝分析〔J〕。硫磷設(shè)計(jì)與粉體工程，2002[6]薛榮書?；すに噷W(xué)。重慶大學(xué)出版社。2006[7]馬培春。大型固體硫磺熔融裝置設(shè)計(jì)淺析。廣州化工，2011[8]馮曉民。硫磺制硫酸工藝研究。上?；ぃ?007[9]馮仲坎。硫磺制酸中的省煤器。硫酸工業(yè)，1982[10]杜翔。硫磺制酸裝置_3_1_與_3_2_兩種轉(zhuǎn)化工藝分析。硫磷設(shè)計(jì)與粉體工程，2002[11]李建華。硫磺制酸裝置幾種干吸流程的分析。硫磷設(shè)計(jì)與粉體工程，2004[12]T.Hong;P.Ritschel;S.M.Purcelli;瑾。孟山都公司硫酸新技術(shù)。硫酸工業(yè)，2003[13]馬培春。大型固體硫磺熔融裝置設(shè)計(jì)淺析。廣州