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1、制酸初步设计总 论1.1 概述本设计为四川省川威钢铁集团有限公司钒资源综合利用项目中的焦炉煤气脱硫工程环保配套项目，利用焦炉煤气脱硫回收的固体硫磺资源，经焚烧转化后生产工业硫酸，设计规模为年产2万吨工业硫酸。四川省川威钢铁集团有限公司位于四川省威远县连界镇反帝村，是中国重要的钒钛深加工基地。川威集团的前身威远钢铁厂是四川冶金工业的鼻祖，始建于1929年，经过80多年的发展，企业已从单一的钢铁企业发展为集矿产资源开发及矿产资源加工为一体，在矿业、钒钛钢铁、水泥、钢结构、物流、贸易等领域均有建树和特色的，产业互动、优势互补的大型企业集团。本项目利用企业新建的年产140万吨干熄焦项目副产的焦炉煤气，
2、采用HPF法进行脱硫脱氰后回收的含盐固体硫磺，经过焚烧转化后进一步加工制成工业硫酸，是为焦化主体工程配套的环保和资源综合利用项目，符合国家产业政策和当地的产业发展规划。本设计采用硫泡沫干燥固体回收技术，采用硫磺焚烧、酸洗净化、“3+2”两转两吸先进的制酸工艺，将脱硫工程回收的含盐固体硫磺进行浓度加工，制成工业硫酸产品，供焦化过程生产硫酸铵使用，实现了资源的充分循环利用，符合国家的循环经济政策。本设计根据企业总体技术要求和硫酸装置的生产规模，选用先进合理的适用技术和工艺方案，技术和装备立足国产化，在确保环保达标和运行可靠的前提下，控制工程投资。本设计将充分考虑到与全厂的总体协调配套要求，在企业规
3、划确定的建设区域内进行总体布置设计，做到布置紧凑合理、物料流程顺畅、物料输送短捷、节省运行费用，同时符合国家相关的安全生产和消防规范要求。本装置需要的工艺水、供电、消防水池、循环水、脱盐水、污水处理等公用工程设施将依托主体装置，避免重复建设、方便生产统一管理。 根据企业总体建设规划和生产工艺要求，本设计主装置包括：硫磺的干燥回收工段、焚硫工段、净化工段、转化工段和干吸工段。同时，设置低压配电所，满足装置用电要求；设置硫酸综合操作室，负责整个装置的生产操作和控制管理；本装置的化验、维修、成品贮存等辅助生产设施将依托主体生产装置，不再重复设置。1.2 建设依据（1）项目批准文件。（需要建设单位提供
4、）（2）项目环境影响评价报告。（需要建设单位提供）（3）项目安全评价报告。（需要建设单位提供）（4）其他基础资料。（需要建设单位提供）1.3 设计依据（1）项目设计委托合同。（2）工程承包合同技术条款。（3）委托单位提供的基础数据和条件。1.4 设计基础资料1.4.1 气象资料（需要建设单位提供完善）绝对最高气温 37绝对最低气温 3年平均气温 16b)b)雨量年平均降水量 983.34mm年最大降水量 1134.3mmc)c)湿度年平均相对湿度 79%月平均最大相对湿度 85%月平均最小相对湿度77%d)d)气压年平均大气压 734mmHge)e)风速最大风速 1.9m/sf)f)风向及频率
5、冬季主导风向 N、NE夏季主导风向 S、WSg)g)抗震设防烈度 7度设计基本地震加速度值为 0.10g无霜期：297天。日照时数：1010h。1.4.2 水文地质条件场地距河床位置较高，地下水排泄条件较好，无稳定的地下水水位线。地下水主要由大气降水补给，岩层中赋有少量裂隙水，具承压性。1.4.3 工程地质条件（1）依据威远钢铁有限公司钒资源综合利用项目焦化单元工程场地详细勘察阶段岩土工程勘察报告书。（2）抗震设防：基本地震烈度度，抗震设防烈度度（据GB18306-2001（1/400万）中国地震动参数区划图）；设计基本地震加速度值：0.05g；地震反应谱特征周期：0.40s。（3）场地地貌单
6、元属低山区，原始地形以山坡、沟谷型为主，地形起伏较大，已完成整平，地面标高631.55米。1.5 设计指导思想根据本项目的工程特点，在设计中遵循如下原则：（1）在设计中采用成熟、可靠、先进适用的硫酸生产技术，降低生产消耗定额，减少生产定员，在确保工程质量的前提下，尽可能缩短施工周期。以求装置顺利投产并取得明显的经济效益。（2）遵循持续发展的战略观念，严格执行环境保护法规、安全生产和工业卫生法规，严格控制对环境的污染，建设清洁生产装置。遵照国家相关的法律、法规及规范、标准，认真解决环境保护问题，加强“三废”处理及综合利用方面的设计，严格执行“三同时”，做到同时设计、同时施工、同时投入使用以保证达
7、标排放，减少对环境的污染，建设清洁生产装置。本项目的过程物料及产品都是有强腐蚀性的危险化学品，要特别注意劳动保护和安全卫生，提高机械化、自动化水平，注重生产安全及事故防范处理，确保项目运行安全可靠。（3）充分依托主体装置的公用工程、辅助工程及生产管理设施，避免重复建设、方便生产统一管理。（4）充分考虑本装置和主体装置的衔接协调。1.6 生产方法本项目采用接触法生产工业硫酸。来自于脱硫装置的硫泡沫经过干燥后，成为含盐的粗硫磺。粗硫磺直接在焚烧炉中与空气燃烧，产生SO2高温炉气，经过蒸汽发生器回收热量后，进入净化系统进行酸洗湿法净化，然后经过“3+2”两转两吸工艺，制成工业硫酸。1.7 生产规模和
8、产品方案（1）生产规模根据建设单位的要求，本项目的设计能力为年产2万吨工业硫酸。装置年生产能力：2万吨。小时生产能力：2.5吨。日生产能力：60吨。年运行时间：8000小时，333天。操作制度：24小时连续生产，四班三运转。（2）产品方案本项目是环保项目，回收硫磺生产的硫酸供主体焦化过程生产硫酸铵使用，同时在固体硫磺的干燥过程中，需要消耗低压蒸汽，因此设置产品方案如下：主产品：98%工业硫酸，产品质量达到国家标准GB/T534-2002中一等品的指标，具体如下：项 目指 标H2SO4 98%灰分 0.03Fe 0.01%As0.005%透明度 50mm色度 2.0mlHg 0.01%Pb 0.
9、02%副产品：低压蒸汽，规格为1.25MPa（暂定），产量约2.5吨/小时。（3）操作弹性本项目是焦化主体装置的配套工程，因此生产负荷应该与主体装置协调，考虑到生产原料的变化等因素，本装置应当具有较大的操作弹性，以适应工况条件的变化。设计操作弹性变化范围为：80120%。1.8 主要原材料、辅助材料、燃料消耗、规格及来源（1）粗硫磺：来自于脱硫装置回收的硫泡沫。根据建设单位提供的初步分析资料，原料粗硫磺的成份分析如下：单质硫磺：4550%；硫氰酸铵： 20%；硫代硫酸铵：10%；硫化铵：约10%；其他少量杂质：苯、焦油、酚、水不溶物等。原料消耗量：0.835吨/小时（折100%S）。全年消耗量
10、：6680吨（折100%S）。（2）催化剂：国产催化剂。产品单耗量：0.19L/吨硫酸。全年消耗量：2.2吨（按使用5年计）。（3）煤气：企业自产，用于焚硫炉开车等。1.9 公用工程规格、耗量及接口（1）直流水 温度：常温 压力：0.3MPa 氯离子：30ppm浊度：50mg/L SiO2：100g/L正常用量：7.5m3/h由主装置供水系统供应，管道输送至本装置界区外1米处。（2）循环冷却水压力（MPa）： 0.4温度（）： 2832正常用量：879m3/h供应来源：主装置系统管网，至本装置界区外1米处。（3）脱盐水压力（MPa）： 0.8温度（0C）： 常温正常用量：2.6m3/h供应来源
11、：主装置系统管网，至本装置界区外1米处。（4）消防水压力（MPa）： 0.3温度（）： 常温最大用量：80m3/h供应来源：主装置系统管网，至本装置界区外1米处。（5）消防水池蓄水容量：150m3配置要求：设置专用的消防泵房和给水泵、安全电源供应来源：主体装置，接管至本装置界区外1米处。（6）电电压： 400V 频率： 50Hz供应来源：系统电网，接线至本装置配电柜进线端。（7）低压蒸汽压力：1.0 MPa供应来源：主体装置蒸汽管网，接管至本装置界区外1米处。（8）燃料煤气供应来源：主装置煤气管网，接管至本装置界区外1米处。1.10 装置组成根据硫酸生产的工艺要求，设计本项目装置组成如下：（1
12、）原料工段：包括硫泡沫的干燥、粗硫磺的贮存及输送。（2）焚硫工段：包括空气鼓风机、焚硫炉、蒸汽发生器。（3）净化工段：包括文氏管洗涤器、洗涤塔、循环泵、稀酸板式换热器、电除雾器等。（4）干吸工段：包括干燥塔、吸收塔、循环槽、循环泵、酸冷却器、地下酸槽、酸计量器以及尾气吸收塔、泵、烟囱等。（5）转化工段：包括转化器、换热器、升温电炉等。（6）辅助装置：包括控制室、配电室等。1.11 设计范围及分工本设计负责年产2万吨硫酸主体装置及原料硫泡沫的干燥设计，主要包括：（1）硫泡沫的干燥；（2）粗硫磺的焚烧；（3）余热回收产生低压蒸汽；（4）炉气的净化；（5）炉气的干燥和转化气的吸收；（6）炉气的转化；
13、（7）辅助装置：低压配电和控制室。（8）成品硫酸送出本装置，贮存由主装置负责。（9）公用工程如给水、供电、蒸汽、煤气、循环水、脱盐水、消防水由主体装置负责，交接处于本装置界区外1米。（10）污水处理、消防水池及消防泵房等由主体装置负责，交接处于本装置界区外1米。（11）机修、化验等辅助设施依托主体装置，不重复设置。1.12 工作制度及劳动定员（1）工作制度本项目管理人员及辅助生产人员为白班制，生产岗位操作人员工作制度为四班三运转，每班工作8小时，全年运行时间为8000小时（约333天）。（2）管理体制本项目与脱硫装置合并为一个生产车间进行管理，设置车间和班组两级管理机构，车间配置管理和技术人员
14、，常白班工作；班组设置班组长，负责生产操作和管理工作，四班三运转。（3）劳动定员根据工厂管理体制和硫酸装置的工艺要求、生产特点、操作管理功能进行岗位设置和定员，通用工种的辅助人员如分析化验、机电仪修等由主体装置统一考虑。装置总定员为40人，其中生产工人36人，车间管理人员4人。岗位设置和定员分配如下表：表1-1装置定员表序号岗位每班总计1原料工段282焚硫及余热回收工段283净化工段144转化工段145干吸工段146主控室（含班长）287管理（含技术员和环保管理员）4合计40第二章 工艺设计2.1 国内外工艺技术概况目前，世界硫酸生产普遍采用接触法工艺，具有转化率高、设备生产强度大的优点。随着世界工程技术的发展、创新，当前接触法硫酸技术的开发有以下特点：(1)生产装置向大型化发展，其目的是降低单位产品投资，降低生产成本。(2)提高热能回收率，最大限度的节约能源。(3)采用新型设备和新型材料，强化设备生产能力，提高设备效率。(4)使用新型催化剂，提高装置的SO2
