课题年产33万吨硫磺制酸生产工艺设计作者吴昌德.doc

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1、 云南广播电视大学云南国防工业职业技术学院毕业设计作 者:崔文涛学 号：学 院:化学工程学院专 业:精细化学品生产技术题 目:15万吨湿法磷酸生产工艺-萃取和过滤工序高级讲师张永明指导者： (姓 名) (专业技术职务)高级讲师张永明评阅者： (姓 名) (专业技术职务)2012 年 2 月摘要本设计主要介绍了采用硫酸分解磷矿（湿法磷酸）制取磷酸。设计的主要内容有设计总论、工艺设计和非工艺设计三部分。总论部分详细介绍了产品的规格、原料选取、全厂生产路线的选择以及磷酸在国民生产中的重要性。工艺部分主要是分析湿法磷酸生产的基本原理、结晶过程、生产方法选择、工艺条件的确定、设备的选择、物料衡算、热量衡

2、算和设备计算。非工艺部分主要介绍了地面水污染、大气污染和废气污染的处理情况。根据设计画出了湿法硫酸车间的生产工艺流程图。关键词：湿法磷酸，工艺设计，工艺计算。Abstractthis design mainly introduced uses the sulfuric acid decomposition phosphorus ore (aqueous method phosphoric acid) the system to take the phosphoric acid. The design main content has the design general remarks, th

3、e technological design and the non- technological design three parts. The general remarks partial in detail introduced the product specification, the raw material selection, the entire factory produce the route the choice as well as the phosphoric acid lives the mid-production importance in the nati

4、onal. The craft are partial mainly is analyzes the aqueous method phosphoric acid production the basic principle, the crystal process, the production method choice, the craft condition determination, the equipment choice, Material balance ， the thermal graduated arm calculates with the equipment com

5、putation. The non- craft partial mainly introduced the ground water pollution, the air pollution and the waste gas pollution processing situation. According to designed has drawn the aqueous method sulfuric acid workshop production flow chart. Key word: Aqueous method phosphoric acid, technological

6、design, process design目 录第一章 绪论61.1湿法磷酸生产的发展6第二章 概述62.2磷酸的性质62.2.1磷酸的物理性质62.2.2磷酸的化学性质62.3硫酸62.3.1硫酸的性质62.3.2硫酸用途62.4工艺路线及要求6第三章 工艺生产过程133.1湿法磷酸生产的基本原理63.1.1湿法磷酸生产的主要化学反应63.2 湿法磷酸生产过程中的相平衡63.2.1硫酸钙在CaSO4-H3PO-H2O三元体系相平衡63.2.2硫酸钙在CaSO4-H3PO-H2SO4-H2O四元体系中的相平衡63.2.3硫酸钙在CaSO4-H3PO-H2O三元体系中的转化动力学63.3磷酸的

7、生成过程63.3.1磷矿的酸解过程63.3.2硫酸钙的结晶过程63.4湿法磷酸生产方法的选择论证63.4生产工艺的确定63.4磨矿63.4反应料浆的冷却(方法)63.4消泡方法的确定63.5工艺流程图示意图的绘制63.6设备的选择论证63.6.1球磨机63.6.2反应槽63.6.3过滤机63.7设备的选择论证63.7.1酸解过程工艺条件的选择63.7.2 过滤过程工艺条件的确定6第四章 非工艺部分设计134.1地面水污染64.2大气污染64. 2.1 粉尘64. 2.2 二氧化硫64. 2.3氟化物64.3 废气的洗涤6参考文献37致谢382.2物料衡算132.2.1硫磺焚烧的物料衡算132.

8、2.2转化器物料衡算惨13第三章工艺流程图及主要设备163.1工艺流程及各工序介绍163.1.1工艺流程图163.1.2硫磺制酸工艺流程说明163.2主要设备173.2.1焚硫炉173.2.2转化器183.2.3干吸塔193.2.4空气鼓风机203.2.5废热锅炉21第四章 三废处理244.1低浓度的二氧化硫气体的处理244.2硫酸污水处理244.3二氧化硫尾气处理25第五章安全生产对策措施与建议265.1工艺操作要求介绍265.2防火防爆措施305.3岗位安全规定335.4加强安全管理的措施34第六章 设计总结36参考文献37致谢38 第一章 概述1.1硫酸生产的发展概况近十几年以来,我国硫

9、酸工业得到很大的发展, 重要的标志之一是硫酸工程设计项目多、质量好、技术水平高、经济效益和社会效益显著。我国自行设计、自己建设的中、小型硫酸工程遍及全国, 还承担了许多大型硫酸工程设计。此外, 从国外引进了一些先进的硫酸技术。硫酸工程设计的进步，大大改变了我国硫酸工业的技术状况。硫酸工程设计因采用的原料不同其形式各异，工艺过程和设备须与所用的原料相匹配。以前我国以硫铁矿生产硫酸为主体，在今相当长的时期内，这种情况不会有较大的变化；以重有色冶金工业的冶炼烟气生产硫酸，是我国硫酸工业的重要组成部分；随着硫磺供应的增加, 愈来愈多的新建工程从治理环境、生产简便和经济角度考虑，选用以硫磺生产硫酸；以石

10、膏、磷石膏为原料生产硫酸、联产水泥的工程，也有新的发展。一般情况下，以硫铁矿制酸工艺较复杂些，硫磺制酸过程简便些。硫酸工程设计与消费有关, 因为硫酸产品大部分用于生产磷肥等化学肥料, 所以硫酸工程大部分和磷肥工业配套建设。比较典型的是小磷铵工程中的120t/d硫酸工程；120kt/a磷铵工程中的600t/d硫酸工程；240kt/a磷铵工程中的1200t/d硫酸工程；还有配合重钙生产的硫酸工程。对重有色金属冶炼工业的硫酸工程, 硫酸装置的规模大小取决于冶炼的金属和所选用的冶炼工艺。在这些联合企业中, 硫酸装置的投资费用是举足轻重的，所占的比例均较高。由于磷肥工业和重有色冶金工业的装置日趋大型化，

11、配套的硫酸装置也相应大型化。然而, 毕竟硫酸生产不是这些企业的主体装置，所以硫酸工程的设计不应喧宾夺主, 而应为主体装置“服务”。装置的设计要有其适应性和灵活性。硫铁矿制酸的南化、开封、云峰、铜陵、黄麦岭、大峪口等大型硫酸工程和冶炼烟气制酸的贵溪、白银、葫芦岛、韶关、株洲、金川、金隆等大型硫酸工程的设计都在不同程度上考虑了其配套的地位。硫酸工程设计广泛采用了先进的技术和装备。在许多工程设计中，应用我国自己开发的新技术，也引进了国外一些新技术；大量使用国内研制的装备，亦引进了一些先进和大型的设备；还推广使用了许多新材料等。这些措施大大改善了工艺和装备状态，延长了装备的使用寿命，减少了维修。我国是

12、世界上使用硫铁矿生产硫酸最多的国家，在矿制酸方面也是最成熟和最富有经验的国家。有一流的沸腾焙烧技术，较全面地掌握了气体净化方面的技术，效果和指标均较好。对装置的机械化和自动化作了足够重视，特别是在大型装置中，原料的贮运、装卸,采用和移植其他工业部门行之有效的设备，提高机械化的水平。控制方面，已经在一些大型工程中，设置了集散系统(DCS)，提高了工程设计的自控水平。工程设计的组织体制逐步与国际接轨，推广了以项目经理负责制为中心的新体制，提高了管理水平，适应了进入国际市场的需要。许多设计单位的装备不断地改善和提高，应用了CAD辅助设计系统，开发和引进了许多应用软件，计算、方案选择、出图均由微机完成

13、，确保了设计质量，加快了设计进度。设计单位的设计质量普遍提高了，具体反映在这些年建设的硫酸工程成功率十分高，许多设计单位还通过ISO9001质量体系认证，取得了向国际市场进军的通行证。1.2 硫酸的性质1.2.1浓硫酸1物理性质 纯硫酸是一种无色无味油状液体。常用的浓硫酸中H2SO4的质量分数为98.3，其密度为1.84gcm-3，其物 质的量浓度为18.4molL-1。硫酸是一种高沸点难挥发的强酸，易溶于水，能以任意比与水混溶。浓硫酸溶 解时放出大量的热，因此浓硫酸稀释时应该“酸入水，沿器壁，慢慢倒，不断搅。” 若将浓硫酸中继续通入三氧化硫,则会产生发烟现象,这样超过98.3%的硫酸称为发烟

14、硫酸吸水性 将一瓶浓硫酸敞口放置在空气中，其质量将增加，密度将减小，浓度降低，体积变大，这是因为浓硫酸 具有吸水性。 就硫酸而言，吸水性是浓硫酸的性质，而不是稀硫酸的性质。 浓硫酸的吸水作用，指的是浓硫酸分子跟水分子强烈结合，生成一系列稳定的水合物，并放出大量 的热：H2SO4 + nH2O = H2SO4nH2O，故浓硫酸吸水的过程是化学变化的过程，吸水性是浓硫酸的化学性 质。 浓硫酸不仅能吸收一般的游离态水（如空气中的水），而且还能吸收某些结晶水合物（如CuSO4 5H2O、Na2CO310H2O）中的水。2化学性质 1脱水性 就硫酸而言，脱水性是浓硫酸的性质，而非稀硫酸的性质，即浓硫酸有

15、脱水性且脱水性很强。 脱水性是浓硫酸的化学特性，物质被浓硫酸脱水的过程是化学变化的过程，反应时，浓硫酸按水分 子中氢氧原子数的比（21）夺取被脱水物中的氢原子和氧原子。 可被浓硫酸脱水的物质一般为含氢、氧元素的有机物，其中蔗糖、木屑、纸屑和棉花等物质中的有 机物，被脱水后生成了黑色的炭（碳化）。 浓硫酸 如C12H22O11=12C + 11H2O 2. 强氧化性 跟金属反应 常温下，浓硫酸能使铁、铝等金属钝化。 加热时，浓硫酸可以与除金、铂之外的所有金属反应，生成高价金属硫酸盐，本身一般被还原成SO2 Cu + 2H2SO4(浓) = CuSO4 + SO3+ 2H2O 2Fe + 6H2S

16、O4(浓) = Fe2(SO4)3 + 3SO3 + 6H2O 在上述反应中，硫酸表现出了强氧化性和酸性。 跟非金属反应 热的浓硫酸可将碳、硫、磷等非金属单质氧化到其高价态的氧化物或含氧酸，本身被还原为SO2。在这 类反应中，浓硫酸只表现出氧化性。 C + 2H2SO4(浓) = CO2 + 2SO2 + 2H2O S + 2H2SO4(浓) = 3SO2 + 2H2O 2P + 5H2SO4(浓) = 2H3PO4 + 5SO2 + 2H2O 跟其他还原性物质反应 浓硫酸具有强氧化性，实验室制取H2S、HBr、HI等还原性气体不能选用浓硫酸。 H2S + H2SO4(浓) = S + SO2

17、 + 2H2O 2HBr + H2SO4(浓) = Br2 + SO2 + 2H2O 2HI + H2SO4(浓) = I2 + SO2 + 2H2O 3难挥发性（高沸点）：制氯化氢、硝酸等（原理：利用难挥发性酸制易挥发性酸） 如，用固体氯化钠与浓硫酸反应制取氯化氢气体 2NaCl（固）+H2SO4=（浓）Na2SO4+2HCl Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+SO2 再如，利用浓盐酸与浓硫酸可以制氯化氢气。 4.酸性：制化肥，如氮肥、磷肥等 2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4 Ca3(PO3)2+2H2SO4=2CaSO4+Ca(H2PO4)2 5.稳定性：浓硫酸与亚硫

18、酸盐反应 Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+SO21.2.2稀硫酸物理性质无色无嗅透明液体。化学性质1可与多数金属（比铜活泼）氧化物反应，生成相应的硫酸盐和水； 2可与所含酸根离子氧化性比硫酸根离子弱的盐反应，生成相应的硫酸盐和弱酸； 可与碱反应生成相应的硫酸盐和水； 可与氢前金属在一定条件下反应，生成相应的硫酸盐和氢气； 加热条件下可催化蛋白质、二糖和多糖的水解。1.3硫酸的用途总述-硫酸是基本化学工业中重要产品之一。它不仅作为许多化工产品的原料，而且还广泛地应用于其他的国民经济部门。它的应用范围日益扩大，需要数量日益增加。兹将硫酸在国民经济中的作用分述如下。 为农业生产服务

19、用于肥料的生产硫酸铵（俗称硫铵或肥田粉）和过磷酸钙（俗称过磷酸石灰或普钙）这两种化肥的生产都要消耗大量的硫酸。 2nh3+h2so4=(nh4)2so4 每生产一吨硫酸铵，就要消耗硫酸（折合成100%计算）760kg，每生产一吨过磷酸钙，就要消耗硫酸360kg。 用于农药的生产许多农药都要以硫酸为原料如硫酸铜、硫酸锌可作植物的杀菌剂，硫酸铊可作杀鼠剂，硫酸亚铁、硫酸铜可作除莠剂。最普通的杀虫剂，如1059乳剂(45%)和1605乳剂(45%)的生产都需用硫酸。前者每生产1t，需消耗20%发烟硫酸1.4t后者每生产1t，需消耗硫酸36kg。为大家所熟悉的滴滴涕，每生产1t需要20%发烟硫酸1.2

20、t。 为工业生产服务 用于冶金工业和金属加工在冶金工业部门，特别是有色金属的生产过程需要使用硫酸。例如用电解法精炼铜、锌、镉、镍时，电解液就需要使用硫酸，某些贵金属的精炼，也需要硫酸来溶解去夹杂的其他金属。在钢铁工业中进行冷轧、冷拔及冲压加工之前，都必须用硫酸清除钢铁表面的氧化铁。在轧制薄板、冷拔无缝钢管和其他质量要求较高的钢材，都必须每轧一次用硫酸洗涤一次。另外，有缝钢管、薄铁皮、铁丝等在进行镀锌之前，都要经过用硫酸进行酸洗手续。在某些金属机械加工过程中，例如镀镍、镀铬等金属制件，也需用硫酸来洗净表面的锈。在黑色冶金企业部门里，需要酸洗的钢材一般约占钢总产量的5%6%，而每吨钢材的酸洗，约消

21、费98%的硫酸30kg50kg。 用于石油工业汽油、润滑油等石油产品的生产过程中，都需要浓硫酸精炼，以除去其中的含硫化合物和不饱和碳氢化合物。每吨原油精炼需要硫酸约24kg，每吨柴油精炼需要硫酸约31kg。石油工业所使用的活性白土的制备，也消耗不少硫酸。 用于其他化工生产和其他工业部门许多化工生产都需要使用硫酸。例如，在浓缩硝酸中，以浓硫酸为脱水剂；氯碱工业中，以浓硫酸来干燥氯气、氯化氢气等；无机盐工业中，如冰晶石(na3alf6)、硼砂(na2b4o710h2o)、磷酸三钠、磷酸氢二钠、硫酸铅、硫酸锌、硫酸铜、硫酸亚铁以及其他硫酸盐的制备都要用硫酸。许多无机酸如磷酸、硼酸、铬酸(h2cro4

22、，有时也指cro3)、氢氟酸、氯磺酸(clso3h)；有机酸如草酸(cooh)2、醋酸等的制备，也常需要硫酸作原料。此外炼焦化学工业（用硫酸来同焦炉气中的氨起作用副产硫酸铵）、电镀业、制革业、颜料工业、橡胶工业、造纸工业、油漆工业（有机溶剂的制备）、工业炸药和铅蓄电池制造业等等，都消耗相当数量的硫酸。 对解决人民“穿”与“用”等问题所起的作用 用于化学纤维的生产为人民所熟悉的粘胶丝，它需要使用硫酸、硫酸锌、硫酸钠的混合液作为粘胶抽丝的凝固浴。每生产1t粘胶纤维，需要消耗硫酸1.2t1.5t，每生产1t维尼龙短纤维，就要消耗98%硫酸230kg，每生产1t卡普纶单体，需要用1.6t20%发烟硫酸

23、。此外，在尼龙、醋酸纤维、聚丙烯腈纤维等化学纤维生产中，也使用相当数量的硫酸。 用于化学纤维以外的高分子化合物生产塑料等高分子化合物，在国民经济中越来越占有重要的地位。每生产1t环氧树脂，需用硫酸2.68t，号称“塑料王”的聚四氟乙烯，每生产1t，需用硫酸1.32t；有机硅树胶、硅油、丁苯橡胶及丁腈橡胶等的生产，也都要使用硫酸。 用于染料工业几乎没有一种染料（或其中间体）的制备不需使用硫酸。偶氮染料中间体的制备需要进行磺化反应，苯胺染料中间体的制备需要进行硝化反应，两者都需使用大量浓硫酸或发烟硫酸。所以有些染料厂就设有硫酸车间，以配合需要。 用于日用品的生产生产合成洗涤剂需要用发烟硫酸和浓硫酸

24、。塑料的增塑剂（如苯二甲酸酐和苯二甲酸酯）、赛璐珞制品所需的原料硝化棉，都需要硫酸来制备。玻璃纸、羊皮纸的制造，也需要使用硫酸。此外，纺织印染工业、搪瓷工业、小五金工业、肥皂工业、人造香料工业等生产部门，也都需要使用硫酸。 用于制药工业磺胺药物的制备过程中的磺化反应，强力杀菌剂呋喃西林的制备过程中的硝化反应，都需用硫酸。此外，许多抗生素的制备，常用药物如阿斯匹林、咖啡因、维生素b2、b12及维生素c、某些激素、异烟肼、红汞、糖精等的制备，无不需用硫酸。 对巩固国防方面所起的作用 某些国家硫酸工业的发展，曾经是和军用炸药的生产紧密连结在一起的。无论军用炸药（发射药、爆炸药）或工业炸药，大都是以硝

25、基化物或硝酸酯为其主要成分。主要的有硝化棉、三硝基甲苯(tnt)、硝化甘油、苦味酸等。虽然这些化合物的制备是依靠硝酸，但同时必须使用浓硫酸或发烟硫酸。 与原子能工业及火箭技术的关系 原子反应堆用的核燃料的生产，反应堆用的钛、铝等合金材料的制备，以及用于制造火箭、超声速喷气飞机和人造卫星的材料的钛合金，都和硫酸有直接或间接的关系。从硼砂制备硼烷的过程需要多量硫酸。硼烷的衍生物是最重要的一种高能燃料。硼烷又用做制备硼氢化铀用来分离铀235的一种原料。 由此可见，硫酸与国防工业和尖端科学技术都有着密切的关系。 农业土质方面 在农业生产中，越来越多地采用硫酸改良高pH值的石灰质土壤。过去20年来，尿素

26、-硫酸肥料的产量大幅度提高并在美国西部诸州的土壤中广泛施用。将硫酸注入牛奶场湖泊，改变湖水pH值，可解决圈养牲畜过程产生的若干空气和水质问题，将硫酸施入农用土壤和水中，其主要作用是溶解钙、镁的碳酸盐和碳酸氢盐。这些钙、镁盐然后取代可交换的钠盐，钠盐随后用水浸洗除去。当碳酸盐和碳酸氢盐被分解后，硫酸与更惰性的物质反应，释放出磷、铁等植物养分。简单地降低土壤的pH值可引起许多元素溶解度的变化，提高它们对植物的效力。在高pH值的石灰质土壤上施用硫酸，可使植物更加健壮，收成增加。第二章 设计的理论依据2.1设计要求 设计规模：硫磺制酸年厂33万吨 生产时间300天生产过程中：硫磺中的含硫尾气以SO2的

27、形式排出吸收要求：大气污染物综合排放国家标准( GB 16297 1996) 限定二氧化硫最高允许排放质量浓度为960mg/ m3，吸收率99.95%2.2物料衡算2.2.1硫磺焚烧的物料衡算本设计的硫酸产量为每年98.3%的H2SOt，则H2SO4的产量为：Y=年产量（t）1000/（生产日24）=98.3%1000/（30024）= .17kg/h=.08mol/h取一小时为基准根据关系式：SH2SO4可得S的量为.08mol=.43g=.72kg硫磺的含硫量为96%，则需要硫磺的量为.28kg2.2.2转化器物料衡算在工艺参数确定中我们已确定了各段的物料含量和温度数据并已对其优化。现在通

28、过这些数据计算各段物料组成。A.标准通气量本设计的硫酸产量为每年98.3%的H2SOt则产酸量为=.17 (kg/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 = Y22.4/(98x吸a)= 24399.7m3标= 1089.3kmol 进入转化器一段炉气温度为680，压力为负压10kPa。V实=V标=94639.5m3=1089.3kmol炉气成分: SO2=V标a=98.0kmol=6272.0kg O2=V标b=93.7kmol=2998.4kg所以 N2=1089.398.093.7=897.6km

29、ol以实际生产经验，一般冷激炉气为总量的16%左右。计算得炉气分配表，见表2-6表2-6炉气的分配比气体进转化器一段炉气/kmol冷激炉气/kmolSO298.015.68O293.714.99N2897.6143.62合计1089.3174.29B.物料衡算本设计选用两转两吸流程，转化阶段共分五段，其中第一次转化过程有三段，第二次转化有两段。进转化器SO2浓度为9%，O2浓度为8.6%，N2浓度为82.4%。一段转化率为60%，二段转化率为80%，三段转化率为96%，四段转化率为99.2%五段转化率为99.5%。第一次转化:a.转化器一段出口气量转化率为0.60SO2 98.0(10.6)=

30、39.2kmolSO3 98.00.6=58.8kmolO2 93.758.8/2=64.3kmolN2 897.6kmolb.转化器二段出口气量转化率达0.80SO2 98.0(10.80)=19.6kmolSO3 98.00.80=78.4kmolO2 93.778.4/2=54.5kmolN2 897.6kmolc.转化器三段出口气量转化率为0.96SO2 98.0(10.96)=3.92kmolSO3 98.00.96=94.08kmolO2 93.794.08/2=46.66kmolN2 897.6kmol第一次SO3吸收率为99%,进入第二次转化:d.转化器四段出口气量转化率达0.

31、992SO2 98.0(10.992)=0.784kmolSO3 98.00.992-(94.0899%)=4.077kmolO2 93.798.00.992/2=45.092kmolN2 897.6kmole.转化器五段出口气量转化率达0.995SO2 98.0(10.995)=0.49kmolSO3 98.00.995-(94.0899%)=4.371.kmolO2 93.798.00.995/2=44.945kmolN2 897.6kmol第二次吸收，二次吸收的总吸收率为99.975%，出口气体成分如表2-7：表2-7出口气的分配比气体SO2SO3O2N2气量/kmol0.490.024

32、3844.945897.6百分比0.05200.00264.765995.1795第三章硫磺制酸的工艺流程及其主要设备3.1工艺流程及各工序介绍3.1.1工艺流程图3-1硫磺制酸工艺流程图3.1.2硫磺制酸工艺流程说明 （1）原料工段固体硫磺由火车运至硫磺仓库，采用人工上料方式，通过一大倾角胶带式输送机将硫磺输送至快速熔硫槽加料口处。 （2）熔硫工段 来自原料工段的固体散装硫磺由胶带输送机送入快速熔硫槽内熔化，经熔化后的熔融液硫自溢流口自流至过滤槽中，由过滤泵送入带助滤剂预涂层的液硫过滤器内过滤后流入液硫中间槽内，再由液硫输送泵输送到液硫贮罐内，液硫由液硫贮罐经精硫泵（屏蔽泵）送到焚硫转化工段

33、的焚硫炉内燃烧。快速熔硫槽、助滤槽、液硫贮罐、精硫槽等内均设有蒸汽加热管，用0.50.6MPa蒸汽间接加热，使硫磺保持熔融状态。助滤槽内设有助滤泵将助滤剂硅藻土预涂到液硫过滤器上。 （3）焚硫及转化工段 液硫由精硫泵加压经磺枪机械雾化而喷入焚硫炉焚烧，硫磺燃烧所需的空气经空气过滤器过滤后，再经空气鼓风机加压、干燥塔干燥后送入焚硫炉。 （4）干吸及成品工段空气鼓风机设在干燥塔上游，即硫磺焚烧及转化所需空气经过滤器过滤、鼓风机加压后进入干燥塔塔底，用98硫酸吸收掉空气中的水分使出塔干燥空气中水分0.1g/Nm3，经塔顶除雾器除去酸雾后的干燥空气进入焚硫炉。从干燥塔出来的浓度约97.8%的硫酸流入干

34、吸塔循环槽中，与来自第一吸收塔的吸收酸混合后，经干燥塔酸循环泵加压后送入干燥塔酸冷却器中，经冷却至约70后送到塔顶进行喷淋。 由转化器第三段出口的气体经冷热换热器和省煤器II回收热量、温度降为172后一部分进入第一吸收塔塔底，塔顶用来温度75、浓度为98.0的硫酸喷淋，吸收气体中SO3后的酸自塔底流出进入干吸塔循环槽中，与来自干燥塔的干燥酸进行混合并用工艺水调节循环酸浓度至98后，再由一吸塔酸循环泵依次送入一吸塔酸冷却器冷却后，送至一吸塔塔顶进行喷淋。另一部分一次转化气进入烟酸塔。塔内用104.5发烟硫酸进行喷淋，吸收转化器中的SO3后，由塔底流入发烟酸循环槽，通过来自一吸塔酸冷却器出口的98

35、%硫酸调节浓度为104.5，然后经烟酸塔循环泵送入烟酸塔酸冷却器，冷却后的发烟酸一部分作为产品送至成品工段，另一部分送入烟酸塔塔顶进行喷淋。吸收后的炉气与另一部分气体混合后再进入第一吸收塔。由转化器四段出来的二次转化气经低温过热器/省煤器I换热降温后进入第二吸收塔塔底。该塔用温度为75，浓度为98的硫酸喷淋，吸收SO3后的硫酸自塔底流入吸收塔循环槽。而后经二吸塔酸循环泵加压，并经二吸塔酸冷却器冷却后进入第二吸收塔喷淋。98%成品硫酸由干燥酸循环泵出口引出，再经成品酸冷却器冷却至40后进入成品酸贮罐3.2主要设备3.2.1焚硫炉由于硫磺燃烧速度快，所以炉子构造简单，现在一般多用卧式焚硫炉。使用最

36、普遍的是喷雾焚硫炉。喷雾焚硫炉的构造，是在钢制圆筒内部衬绝热砖和耐火砖。为使硫磺和空气的接触良好在23个地方用耐火砖砌半圆形的挡墙。硫磺喷雾的要求是：形成易于气化的微粒、喷雾角度要大，且能均匀分散。喷嘴的喷枪和喷头部分采用L316或相当的材料。为了防止炉内高温引起的损坏和防止因受热而引起的硫磺粘度上升，喷枪应有蒸气夹套。焚硫炉能力同其它工业燃烧炉一样，能力的弹性比较大，一般变动12.5倍。表达能力的单位，多采用每日、每立方米容积可焚烧多少吨硫磺量来表示。根据实际生产统计，一般是1m3容积的雾化焚硫炉，每日可焚烧1t左右的硫磺，即可生产3t左右的硫酸。能力高的炉子每日每立方米可焚烧2t左右的硫磺

37、。一般规律是，小型炉子能力偏小，大型炉子能力偏大。其主要原因是雾化状况和炉内气速不一样所造成的13。雾化焚硫炉的生产能力，一般可用下式进行计算20： QKV241000q式中： K 焚硫单位容积发热量，一般为116.3232.6kW/m3hq 燃烧1kg硫磺之热效应，纯净硫磺为2.57kW/kgV 焚硫炉容积，m3Q 雾化焚硫炉能力，t/(dm3)3.2.2转化器转化器是SO2实施氧化反应并保证SO2排放达标的关键设备。转化器长期处于400620高温下操作，处理含SO2、SO3腐蚀气体各段间不同的温度造成不同的热膨胀应力，而段间不允许有气体泄漏;另外还要求良好的气体分布性能以保证较高的转化率。

38、因此，转化器需要有既合理又可靠的结构设计和选材。目前转化器在结构上有两种形式积木式结构和中心筒式结构。积木式结构采用平底球冠盖立式回筒形容器，其内部自下向上由若干立柱和桩柱支撑隔板和格栅。中心筒式结构采用两个同心立式圆简，内圆筒直径较小，为中心管，既用于支撑催化剂和隔板的部分重量，又作为部分反应段的进气通道，催化剂装填在内、外两层圆筒之间。两种结构形式在大型硫磺制酸装置上都有应用，各有特点。积木式转化器采用立柱和桩柱支撑催化剂格栅和隔板的部分重量，在催化剂装填部位的筒体内表面衬砌粘土质隔热砖，结构简单。转化器主材为0Cr18Ni9不锈钢，一段可布在设备底部。顶盖采用球冠形，并在外部用扁钢加强，

39、以保证设备的强度和刚度。每层隔板均用一个密封圆弧环与壳壁焊成整体，以补偿隔板因热膨胀而产生的变形，避免层间气体串流。格栅上铺设耐热瓷球和不锈钢丝网后再放催化剂。SO2气体经特殊设计的分布装置由进气口进入转化器，分布更加均匀。平面型催化剂床层结构可确保反应更加均匀。设备底部为平底，由若干滑动式支座支承在土建基础上，可以有效地吸收或补偿操作状态下因高温热膨胀产生的变形，大幅降低设备的应力水平，因而设备的整体安全性和稳定性较好。中心筒式转化器中各段催化剂层设在用耐热瓷球找平的弧形床层板上，催化剂和瓷球之间用一层不锈钢丝网隔开。设备主材为0Cr18Ni9不锈钢，一段同样可布置在设备底部。部分段尤其是一

40、段设计为中心筒进气方式，可使气体在各段反应床层分布均匀。转化器的各段之间用弧形隔板分隔，可以有效地吸收或补偿操作状态下因高温热膨胀产生的变形，既能保证层间气体不串流，又能降低设备的应力水平。设备底部内外圆筒分别支撑在土建基础上。但用耐热瓷球找平的弧形床层阻力不均匀，中心筒的空间利用率不高，弧形床层板及分隔板制造难度相对偏大。由于在设计理念上是采用高强度和低刚度来保证设备的整体安全性和稳定性，总体上设备强度虽高但刚度相对偏低，因而设备的整体安全性和稳定性不如积木式结构。但中心筒式转化器设备材料有所节省，一次性投资较小。在转化反应中，为了使反应接近最佳操作温度即适宜温度。我们在反应时必须降低温度，

41、移去一部分热量，这就是我们所说的降温。通常有两种操作方法：一种恒温操作方法，这种方法会使转化器体积太大也很难使移走的热量达到要求。另一种方法即绝热操作过程，也是我们曾普遍采用的方法。转化器操作气体平均操作温度t平=440480,为负10kPa，V标= 24399.7m3/h,停留时间10秒。t取460,则：V实=V标72791.9 m3/h=停留时间tV/3600= 202.2 m3设转化器高度与直径比：H/D=2.7, (D2/4) 3.14H= D=4.57m,H=12.34m,经圆整后得D=4.6m,H=12.4m3.2.3干吸塔高效干吸塔系统是将塔填料支承结构形式、高效塔填料、高效分酸

42、器、高效除雾器元件与塔的尺寸、操作气速和喷淋酸的喷淋密度统一考虑，互相配合，从而形成高强度塔，达到符合工艺要求的干澡吸收效率。干吸塔的主要结构基本上是相似的，塔体为立式圆筒形结构，碳钢内衬耐酸砖。一般采用高铝质耐酸瓷填料支承结构，有的采用大跨度、高开孔率的耐酸高铝瓷条梁，也有的采用高开孔率的瓷球拱。干燥塔一般采用国产抽屉式金属丝网除雾器或进口网垫式除雾器。第一吸收塔酸温高、雾量大、雾粒细, 为保护后面的换热设备，采用高效纤维除雾器第二吸收塔为保证尾气排放的要求也采用高效纤维除雾器。从生产使用的效果看，其除雾效率均令人满意。酸分布器的分酸效果直接影响到空气干燥和SO3吸收的效果。国内研究开发的带

43、阳极保护槽管式酸分布器每平方米超过40个分酸点，目前大部分大型硫酸装置干吸塔采用这种形式的分酸器。该分酸器的降酸管填埋于种阶梯环坟料之中，酸液由酸泵打人主管，再分配至各分酸槽，由槽体上各降液管流出。槽体的结构设计要保证每个槽的分酸量基本相同，并且不会产生滋流等现象。分酸器制造完成后，在制造厂内要进行水喷淋试验。采用带阳极保护的槽管式酸分布器, 虽然一次性投资较大，但酸分布点多，分酸效果好，使用寿命长，且节省了维护和维修的费用。塔底设计一般分为碟形底和平底两种方案。中石化集团南京设计院结合以上两种塔底结构的优点，并根据大型化干吸塔的特点，将干吸塔设计成具有塔底出酸优点的平底结构，即将塔底设计成为

44、外部平底内部锥形的结构，出酸口在锥形底的中央最低点。这种结构同碟形底结构一样不需要大的混凝土平台，设计若干根支腿支撑整座塔重量，生产或停车时都可使塔底积酸全部排尽。为防止将塔内填料碎片带至循环槽打坏酸泵叶轮，在出酸口一般都设置防涡流装置。3.2.4空气鼓风机空气鼓风机是硫磺制酸装置最为关键的设备，其运行的好坏直接影响到整个装里的稳定性和可靠性，是装置开车率最重要的保证。一台好的鼓风机, 除了能满足工艺条件外还必须具有良好的操作稳定性和操作弹性以及长期运行的可靠性，并且其噪音要小，能耗要低。大型空气鼓风机主要有轴流式和离心式两种结构类型。轴流式鼓风机采用透平压缩原理，风机效率稍高叶片运转的线速度

45、低于离心风机，可以减少磨蚀另外可以利用静叶角度来调节风量。但这种风机结构复杂,造价高，与其配套的土建费用高。总升压在3060 kPa的硫酸装置用鼓风机，国内外一般采用离心式。空气鼓风机的动力消耗占了硫酸装置动力消耗的大部分。空气鼓风机有蒸汽驱动和电驱动两种方式。蒸汽驱动是采用背压式蒸汽透平直接驱动鼓风机，汽源为硫酸装置副产的中压过热燕汽。其优点是可直接利用一部分副产中压蒸汽驱动鼓风机，所产生的低压背压蒸汽供其他生产装置使用，而其余部分中压燕汽送去发电，从而减少了硫酸装用电负荷和发电机组的负荷。虽然燕汽驱动部分的投资较电动驱动高，但总的投资费用下降了，经济上是合算的。在操作方面，采用透平驱动风机, 启动扭矩大，启动、升速平稳透平和风机直连，无需齿轮增速机构，可以在较大范围内调整转速，以适应各种工艺负荷要求避免了热能转化成电能再转换成机械能过程中的能量损失可以避免采用电机驱动时启动电流过大对电网造成较大冲击。由于透平所用的蒸汽是硫酸装置自产，在装刚开车时难以自行启动空气鼓风机进行预热升温，因而开车时需要外界提供符合要求