年产20万吨硫酸生产车间工艺设计

2.4废热回收工艺 ................................................... 23 2.5关于低温位热能回收工艺 ......................................... 23 3 物料衡算 ........................................................ 25 3.1 设计要求： .................................................... 25 3.2物料衡算 ....................................................... 25 3.2.1硫磺焚烧的物料衡算 ........................................... 25 3.2.2转化器物料衡算 ............................................... 25 3.3热量衡算 ....................................................... 28 3.3.1热量衡算的目的 ............................................... 28 3.3.2热量衡算依据 ................................................. 28 3.3.3各物质热力学参数

[23]

（标况下） ................................. 28

3.3.4各工段的热量衡算 ............................................. 28 4 主要设备的设计与选型 ............................................ 36 4.1焚硫炉 ......................................................... 36 4.2转化塔 ......................................................... 37 4.3干吸塔 ......................................................... 39 4.4气体换热器 ..................................................... 39 4.5空气鼓风机 ..................................................... 43 4.6循环吸泵 ....................................................... 43 4.7废热锅炉 ....................................................... 44 4.8过热器和省煤器 ................................................. 45 4.9设备一览表 ..................................................... 45 5 车间布置 ........................................................ 47 5.1车间布置的任务 ................................................ 47 5.2车间布置的基本原则 ............................................. 48 5.3车间布置设计的一般要求 ......................................... 48 5.4车间布置 ...................................................... 50 5.5 装置的组成部分 ................................................ 52 5.6 布置方案 ...................................................... 52

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5.7 设备布置 ................................................... 52 6 安全与环保 ...................................................... 53 6.1安全 ........................................................... 53 6.1.1产业安全现状 ................................................. 53 6.1.2安全评价简介 ................................................. 53 6.2环保 ........................................................... 54 6.2.1作业环境 ..................................................... 54 6.2.2主要污染 ..................................................... 55 6.2.3环境管理重点 ................................................. 55 7 经济核算 ........................................................ 56 7.1概述 ........................................................... 56 7.2 能耗分析 ..................................................... 56 7.3 节能措施 ................................................... 56 7.4经济核算 ....................................................... 57 7.4.1工程费用 ..................................................... 57 7.4.2其他费用 ..................................................... 58 7.4.3备用费用 ..................................................... 59 7.4.4专项费用 ..................................................... 59 7.4.5产品单位成本 ................................................. 59 7.4.6流动资金 ..................................................... 60 7.4.7投资回收期 ................................................... 60 设计总结 .......................................................... 61 参考文献 .......................................................... 62 致 谢 ............................................................ 64

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1 引言

1.1概述

近十几年以来，我国硫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[1]。

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[2]。 1.2全球硫酸工业概况

硫酸是传统的无机基本化工原料，自18世纪中叶工业化生产以来，随着染料、炸药工业的兴起而迅速发展，现今随化肥工业、石油化工、有色冶金、纺织和轻工业、国防工业及其它有关工业的发展而不衰[2]。硫酸工艺技术和装备、材料不断演变和进步，特别是近年来以环境保护和能源利用为中心的变革，使硫酸工艺和装备有了很大的变化，如改革工艺回收了90％以上的反应热产生蒸汽用于发电，除自用外并向装置外供电，成为应用清洁生产工艺的能源企业，其中MECS和Outolec等热回收工艺是目前流行的技术。目前世界各国硫酸工程都趋向于大型化发展，全球的硫酸有50％用于磷酸生产，还有一些用于镍的生产，这些工业部门的大型化要求配套的硫酸工程也大型化。有色冶炼工程的大型化也需配套的冶炼烟气制酸工程大型化。总之，这些工业部门生产大型化带动了硫酸工程的大型化[3]。 1.3我国工业概况

我国国民经济连续不断增长，特别是磷复肥工业和有色冶金工业的蓬勃发展带动了硫酸工业迅速发展。进入2l世纪以来，建成了许多大型的以硫磺或硫

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铁矿为原料的生产装置，一些中、小型企业得到了改造，也朝大型化方向发展。以冶炼烟气为原料的硫酸工程与大型铜、镍等有色金属冶炼配套建设，相应建设大型的硫酸装置。在此期间建成的大型企业总生产能力占全国总生产能力50％以上，其中以硫磺制酸较多，冶炼烟气制酸次之[4]。在建和待建项目建成后，大型硫酸装置将成为我国硫酸工业的主体，顺应了硫酸工业发展的需要。通过研制和创新，新工艺、新设备、新材料亦得到应用和推广，我国硫酸工业的技术水平有了较大的进步。对硫酸需求的增加，主要靠增加以硫磺为原料生产的硫酸和充分回收冶炼烟气中的SO2生产硫酸来解决，并逐步形成了较大生产能力，但以硫铁矿为原料生产硫酸的能力仍很大。硫铁矿制酸技术复杂，装置建设投资较高，再加上矿山的勘探、采选和建设等的投资，发展硫铁矿制酸的总投入较大。21世纪以来，我国在自主创新建设大批硫酸装置的同时，也引进了先进的硫酸装置、关键设备、催化剂、热回收技术和装备等，促进了我国硫酸工业技术和装备水平的提高[5]。 1.4硫酸的性质 1.4.1物理性质

（1）理化常数[6]

性状：无色无味澄清粘稠油状液体； 成分/组成：浓硫酸98.0%(浓)<70%(稀) ； 密度：98%的浓硫酸1.84g/mL ； 摩尔质量：98g/mol；

物质的量浓度：98%的浓硫酸18.4mol/L； 相对密度：1.84； 沸点：338℃；

溶解性：与水和乙醇混溶；

凝固点：无水酸在10℃，98%硫酸在3℃时凝固。 （2）溶解放热

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”若将水倒入浓硫酸中，温度将达到173℃，导致酸液飞溅，造成安全隐患。

硫酸是一种无色黏稠油状液体，是一种高沸点难挥发的强酸，易溶于

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