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硫磺法硫酸生产工艺设计.doc

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硫磺法硫酸生产工艺设计.doc

上传人:碎碎念的折木 2023/1/29 文件大小:131 KB

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硫磺法硫酸生产工艺设计.doc

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目 录
硫酸生产工艺简介 4
硫铁矿制硫酸 4
硫磺制酸 4
冶炼烟气制酸 4
硫酸盐制酸 4
产品级原料物化数据 5
二氧化硫〔SO〕 5
2
三氧化硫〔SO〕 5
3
硫酸〔HSO〕 6
2 4
工艺设计局部 9
原料熔硫工段 10
焚硫工段 12
余热锅炉系统 14
转化工段 17
干吸工段 19
成品工段 21
污水处理系统 22
物料及热量衡算 25
设计要求 25
硫磺燃烧的物料衡算 25
转化器物料衡算 26
转化器热量衡算 27
主要设备的工艺计算和设备选型 28
主要设备转化器的设计 28
催化剂的装填量 28
各段触媒需用量V、触媒层厚度H 30
K
设计总结及致谢 32
参考文件 33
附件 34
-10-
硫磺法硫酸生产工艺设计
摘要:以硫磺为原料生产硫酸不需要净化,大大简化了工艺过程,节约投资费用,且产品质量高。设计了以硫磺为生产原料生产硫酸〔300kt/a〕的工艺流程,描述了硫酸一些性质级制酸过程的反响原理,对焚硫、转化、吸取三个工段以及整个工艺流程做了阐述。重点分析了焚硫和转化工段的各个工艺指标,工艺条件。对焚硫工段的焚硫炉、转化工段的转化器和换热器三个设备做了宏观的设备选型,并且对焚硫炉和转化器做了物料衡算。为了使设计更加合理与完善,在设计中还解决了废水的处理问题。
-10-
硫酸生产工艺简介
硫铁矿制硫酸
以硫铁矿为原料生产硫酸,共有九种流程,他们的共同特点是均承受沸腾焙烧,干法除尘,酸洗净化,两转两吸,回收凹凸温位余热技术方案。设计承受的流程为:焙烧炉→ 废热锅炉→旋风除尘器→电除尘器→Swemco洗涤塔→电除雾器→枯燥塔→主鼓风机(2+2两转两吸。该流程首先对硫铁矿进展预处理,对于块状硫铁矿则要粉碎加工成粉矿,对于硫精砂则要进展枯燥。假设矿的品种较多,入炉前还要按杂质含量要求进展掺配。其主要工序有:硫铁矿焙烧、炉气净化、二氧化硫转化及三氧化硫吸取。
硫磺制酸
依据硫磺原料的品质来确定制酸工艺流程,假设硫磺中含有***,硒等杂质并危及触媒中毒时,则必需设置转化工序。对于一般纯洁的硫磺仅需要三个工序(焚硫、转化与吸取)即可完成制酸全过程。
冶炼烟气制酸
冶炼烟气即含硫的有色金属在冶炼中产生的废气,其中SO33%~13%,用此气制成硫酸,称冶炼烟气制酸。流程也有多种形式,主要差异表现在净化工序上,比方常见的水洗流程、稀酸洗流程,热浓硫酸洗流程及干法净化流程等。
硫酸盐制酸
有代表性的硫酸盐是硫酸钙(石膏或磷石膏)制酸。其主要原料为石膏(磷石膏)、焦碳、肯定比例将不同原料参加球磨机中,将细磨的混合物料转入粘土、砂、硫铁矿渣等。这些原料分别经颚式裂开机裂开、双辊裂开机(或还击式裂开机)细破,枯燥脱水后转入各自原料储斗中。按回转窑内与高温
-10-
燃煤烟气逆向接触,经预热,在900~1200℃下,按下式反响进展复原分解,生成二氧化硫、二氧化碳与氧化钙。
2CaSO+C=2CaO+2SO+CO
4 2 2
进一步在1200~1450℃高温下煅烧,进展矿化反响生成水泥熟料。产生的二氧化硫烟气可达7%~9%,从窑头排出并转入制酸系统。制酸流程与硫铁矿制酸过程根本一样,仅是窑气中氧含量较低,转化时需参加适量空气。6
产品级原料物化数据
二氧化硫〔SO〕
2
SO2由焚硫工段焚硫炉燃烧产生,其主要理化性质如下:
-10-
分子量::-℃蒸汽密度:
比重:〔液体〕沸点:-10℃
蒸汽压力:×103Pa〔21℃时〕
-10-
易溶解于水,溶解于有机溶剂与硫酸,无色且不燃烧气体,有刺激性酸味;简洁与水化合,生成亚硫酸〔H2SO3〕,并且因氧化而渐渐转化成硫
酸〔H2SO4〕7
三氧化硫〔SO3〕
SO3在硫酸生产过程中来源于两个工段:一是焚硫工段焚硫炉内,二是转化工段转化器内。
其主要理化性质:
分子量:
固体晶形
比重:
α

β γ
熔点:

℃ ℃
沸点:

升华〔Subl〕℃
-10-
蒸汽密度:



蒸汽压力:×103Pa



溶解于二硫化碳和硫酸,气体三氧化硫以单体形式存在时,无味并且比空气重。只有刚配制的无色液体是单独存在的,与水接触则固体聚合物形成。固体三氧化硫以三种不同形式存在,稳定的α-形〔棱柱晶体〕,由液体凝固而成;β-形〔白色类似石棉的纤维〕,以及γ-型〔玻璃状〕后两者都是亚稳定的。
硫酸〔HSO〕
2 4
硫酸在生产中来源于干吸工段,转化工段反响生成的SO3进入吸取工序中间吸取塔、最终吸取塔,由浓硫酸吸取加水配制成96%~98%的成品
酸。
硫酸的化学组成
2 4
分子式:HSO 分子量:: O
HO S OH
O
硫酸的物理性质
可以任何比例溶解于水,伴随大量的热产生。纯洁的硫酸是清亮、无色透亮的油状液体,但不纯时为棕色或灰白色液体,无气味但有明显的酸味。
⑴硫酸的密度
随着浓度和温度的变化而不同。%时硫酸的水溶液的密度随着硫酸浓度的增加而增大,%时到达最大值,%至
100%时随着酸浓增大而下降。发烟硫酸随着其中游离的SO3含量增加而增大,游离SO362%时为最大值,过后则渐渐减小。
-10-
HSO%
2 4
结晶温度℃
图中点


⑵熔点及结晶温度〔凝固点〕
充分了解硫酸的结晶温度,对于在严寒季节搞好硫酸生产,贮存和运输等工作具有重要意义。以下图所示为硫酸液体浓度和结晶温度的关系曲线,图中各点的结晶化合物之组成。
0
0
A
HO〔冰〕
2

-
B
低共熔物,HO+HSO·4HO〔介稳定状态〕
2 2 4 2

-
C
HSO·4HO〔熔化点〕
2 4 2

-
D
低共熔物HSO·4HO+HSO·2HO〔介稳定状态〕
2 4 2 2 4 2

-
E
HSO·2HO〔熔化点〕
2 4 2

-
F
低共熔物,HSO·2HO+HSO·HO
2 4 2 2 4 2


G
HSO·HO〔熔化点〕
2 4 2

-
H
低共熔物,HSO·HO+HSO
2 4 2 2 4
100

I
HSO〔熔化点〕
2 4
游离
SO%
3
结晶温度℃
图中点
固相组 成
-10-

-
J
低共熔物,HSO+HSO
2 4 22 7


K
HSO〔熔化点〕
22 7


L
低共熔物,HSO+HSO·2SO;HSO·2SO〔熔化点〕
22 7 2 4 3 2 4 3
100

M
SO〔熔化点〕
3
把握了硫酸结晶温度具有下述意义:
。。

硫酸的化学性质
硫酸是最重要的无机强酸之一,浓硫酸具有强酸性、强氧化性、强的吸水性、强的磺化性等。当加热到30℃以上放出蒸气,加热到200℃以上,散发出三氧化硫。
⒈硫酸是一种强酸,具有酸的特性,它的化学性质格外活泼,依据硫
2 2
酸的浓度和温度及金属的种类不同,而生成H2、HS、SO、S及金属的硫化物和硫酸盐。
a、稀硫酸能与金属直接反响,放出氢气,所以它对金属具有猛烈的腐蚀性。
-10-
Fe+HSO
2 4
=FeSO
4
+3H

2
-10-
b、与金属氧化物作用,生成硫酸盐。
-10-
FeO
2 3
+3HSO
2 4
=Fe
2
〔SO4〕3
+3HO
2
-10-
⒉浓硫酸具有强的氧化性。
-10-
Cu+2HSO
2 4
〔浓〕=CuSO
+SO
2
↑+2H2O
-10-
4
⒊浓硫酸具有强的吸水性。
浓硫酸对水有大力亲和力,吸取大气水分,从有机物中提取水份导致碳化。
-10-
利用其这一性质可用来作枯燥剂,如硫酸生产中用其枯燥湿的SO2炉气。浓硫酸不仅能够吸取游离水份,而且可以把碳水化合物中的氢和氧按
2:1的比例以水的形式脱下,这是硫酸伤人的主要途径。
⒋浓硫酸具有强的磺化性。
C6H6+H2SO4〔浓〕=C6H5SO3H+H2O
工业硫酸质量标准
本硫磺制酸装置硫酸产品质量,应符合国家标准GB534-2022规定
-10-
特种工业
项 目
浓硫酸 发烟硫酸
-10-
硫酸
优等品
一等品
合格品
优等品
一等品
合格品





%
或98
/98
/98
/98










浓度%
游离SO3
灰分%
铁〔Fe〕%≤






***〔As〕%≤





铅〔Pb〕%≤



***〔Hg〕%≤



氮氧化物
〔以N计〕%≤

***〔CL〕%≤

透亮度mm≥
160
50
50
色度ml≤



二氧化硫%≤

工艺设计局部
主要工艺技术以固体硫磺为原料,承受湿式搅拌快速熔硫、液硫石灰
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中和、叶片式机械过滤机过滤精制液硫、机械雾化燃烧、III、II—IV、I3+1两次转化两次吸取,接触法制造硫酸。中压余热锅炉回收高、中温热能,副产过热蒸汽供动力车间。
原料熔硫工段
岗位职责
岗位任务
按规定指标进展操作,制备合格液体硫磺;维护好本岗位设备。准时去除熔硫槽悬浮物和大颗粒不熔固体杂质。
保证固体硫磺、石灰下料均匀、稳定。依据固体硫磺的酸度分析,计算石灰粉的参加量,调整螺旋输送机出口开启度定量参加石灰中和硫磺中的酸度。
设备管道不堵、不漏。勤检查;固体硫磺、石灰进料稳定,蒸汽流量稳定;液位变化准时调整;跑冒滴漏准时处理;设备管道堵塞准时疏通;滤渣准时除卸。
所管范围
硫磺库硫磺料斗、石灰料斗、螺旋给料机、胶带输送机、熔硫槽、预涂槽、预涂泵、过滤机、一级液硫输送槽、一级液硫输送泵、精硫槽、分散水回收器、熔硫蒸汽和保温蒸汽的减温减压系统,以及所属仪表电气设备。
工艺流程
市场固体硫磺中杂质组分主要为游离酸、烃类、灰分。为保证硫酸装置长周期、稳定生产削减投资、削减维护,改善熔硫工序操作环境,本装置承受石灰中和酸度,湿式搅拌快速熔硫,硅藻土助滤,叶式过滤机精制液硫,%,PH≈7。解决了进焚硫炉燃烧液硫中的酸度和固体杂质问题,取消了焚硫工段浩大的气体过滤器。
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