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1、 年产15万吨硫酸工艺设计Process Design of Annually Output of 150,000 Tons Sulfuric Acid目 录摘要IAbstractII第1章 文献综述11.1 概述11.1.1 硫酸的性质及基本用途11.1.2 我国硫酸工业的发展状况11.1.3 硫酸在国民经济中的重要性21.2 设计规模和规格21.2.1 设计规模21.2.2 产品及规格21.3生产路线选择论证31.3.1 硫磺制取硫酸主流程方块图31.3.2 硫磺中杂质对制酸工艺的影响31.3.3 硫磺制酸与硫铁矿制酸的优缺点比较4第2章 工艺技术方案62.1 重点设计工序的生产基本原理6
2、2.1.1 最佳温度的选择72.1.2 SO2最适宜浓度的选择72.1.3 催化剂的选择72.2 重点设计工序的生产方法选择论证82.2.1 干吸流程的选择论证82.2.2 转化流程的选择论证102.2.3 硫磺制酸的废热利用122.3 设备选择论证122.3.1 废热锅炉的选择122.3.2 焚硫炉的设计122.3.3 转化器的选择132.3.4 酸冷却器132.3.6 过热器132.3.7 硫酸生产中的三废治理13第3章 工艺计算153.1物料衡算153.1.1 已知条件153.1.2 系统物料衡算153.1.3 空气干燥183.2 焚硫213.2.1 炉气量213.2.2 进口量223.
3、2.3 焚硫炉223.3 一次转化233.3.1 计算并绘制平衡曲线233.3.2 绘制最适宜温度曲线243.3.3 绝热操作线253.3.4 转化率的分配263.3.5 一转各段进出口物料衡算263.4 第一吸收塔283.5 二次转化293.5.1 绘制平衡曲线293.5.2 绘制最适宜温度曲线303.5.3 绝热操作线313.5.4 二转各段进出口物料平衡313.6 换热器及换热面积的计算323.6.1 高温过热器323.6.2 第换热器333.6.3 第换热器343.6.4 第省煤器343.6.5 第低温过热器353.6.6 第低温过热器363.6.7 第省煤器363.7 第二吸收塔37
4、3.8 吸收水平衡39结 论41致 谢42参考文献43附 录44年产15万吨硫酸工艺设计摘要：以硫磺为原料生产硫酸，大大简化了工艺过程，节省了投资费用，且产品质量高。本设计主要介绍了年产15万吨硫酸的工艺计算、主要设备的尺寸计算及选型、工艺流程的配置、环境保护等。该工艺主要有焚硫、转化、吸收三个工段，焚硫工段中焚硫炉是硫磺制酸的关键设备，焚硫炉运行时要保证液硫的雾化效果，即采用高质量的液硫雾化装置；转化、吸收工段采用了硫酸工业中技术成熟的“两转两吸”“3+2”五段转化工艺，一转转化率达到93.5%、二转转化率达到96.9%，总转化率和吸收率均达到99.8%，在提高硫利用率的同时，减少了废气、废
5、水的排放，提高了废热的利用效率，做到了资源利用的最大化。关键词：硫磺 硫酸 工艺 设备 设计 IIProcess Design of Annually Output of 150,000 Tons Sulfuric AcidAbstract：Use sulfur as raw material to produce sulfuric acid has the following benefits：simplify processes，save investment spending，and improve product qualityThis process design introduce
6、s the process calculation，size calculation and model selection of the main equipment，process configuration，and environmental protectionThis process design has three main sections：burning sulfur，transferring，and absorbingDuring the burning sulfur section，blast furnace is the key equipmentWhen running
7、 the sulfur section，the liquid sulfur need to be kept atomized which means using the high quality liquid sulfur atomization equipmentThe transferring and absorbing sections use “double transferring and double absorption”，3+2 five transferring sections， which is mature technique in the sulfuric acid
8、industryDuring the transferring and absorbing sections，the first transferring rate can reach 93.5%，the second transferring rate can reach 96.9%，and the total transferring rate and absorbing rate can reach 99.8%Using this technique，the operation rate can be increasedMeanwhile，the discharging of waste
9、 gas and waste water can be decreasedFurthermore，the utilization efficiency of waste hear will be increased to maximize the resource utilizationFurthermore，this process design contains two related drawing design：piping and instrument diagram of sulfuric acid production from sulfur-burning，and middle
10、 absorption tower equipment drawingKey words：sulfur；sulfuric acid；process；equipment；design第1章 文献综述1.1 概述1.1.1 硫酸的性质及基本用途硫酸纯品为无色油状液体。工业品因含杂质而呈黄、棕等色。密度（液态）1.831g/cm3。凝固点10.36。沸点（3300.5）。98.3的硫酸水溶液为恒沸混合物，沸点339。一种活泼的二元无机强酸。能与许多金属、金属氧化物或其他酸的盐类反应生成硫酸盐。浓硫酸具有强烈的脱水作用和氧化性。能使木材、纸张、棉麻织物等强烈脱水而炭化。与水混合反应激烈，放出大量热。用
11、水稀释时应在不断搅拌下将硫酸缓缓注入水中，切勿将水注入酸中造成溅酸伤人。低于76的硫酸与金属反应放出氢气。硫酸的用途十分广泛，作为重要的化工基本原料之一，广泛应用于化工、国防、冶金、医药、石油、纺织等各个工业部门。硫酸主要用于生产化学肥料合成纤维、涂料、洗涤剂、制冷剂、饲料添加剂和石油的精炼、有色金属的冶炼以及钢铁、医药和化学工业。在化肥工业方面，使用大量的硫酸用于生产磷酸、磷铵、过磷酸钙及硫酸铵，其消耗量占硫酸产量的50%60%。在冶金工业中，用硫酸作为钢铁表面氧化皮的清洗剂；在化学工业中硫酸是生产各种硫酸盐的主要原料，是塑料、人造纤维、染料、油漆、药物等生产中不可缺少的原料。在农药、除草剂
12、杀鼠剂的生产中亦需要硫酸；在有色金属的生产中，用硫酸配制电解液用于精制各种金属；某些贵重金属的精炼也需用硫酸溶去夹杂的其他金属。在有机合成工业中，硫酸用于各种磺化反应和硝化反应。在石油工业中，石油精炼需用硫酸除去石油产品中的不饱和烃、胶质及硫化物等杂质。在火药及国防工业中，浓硫酸用于制取硝化甘油、硝化纤维、三硝基甲苯等炸药；原子能工业中用于浓缩铀。1.1.2 我国硫酸工业的发展状况我国硫磺制酸工业随着国民经济的发展得到了快速发展。据统计，2002年全国硫酸总产量30510.93kt，硫磺制酸产量已占总产量的36.4%。而2010年全国硫酸总产量35287.66kt，硫磺制酸产量已占总产量的42
13、.1%。不但产量增加，硫酸生产技术的进步也很显著。在生产发展中技术不断进取是我国硫酸工业的特点。特别是20世纪80年代以来，加强与国外技术交流和国际合作，引进部分工艺技术和先进设备，通过消化和吸收国外先进技术，开发了许多新设备、新材料，使我国的硫酸生产技术水平有了很大的提高，逐步缩小了与世界先进水平的差距。采用国产化技术建设硫酸装置一直是我国硫酸工业的主体。2011年以来，随着政府刺激内需政策效应的逐渐显现以及国际经济形势的好转，硫磺制硫酸下游行业进入新一轮景气周期从而带来硫磺制硫酸市场需求的膨胀，硫磺制硫酸行业的销售回升明显，供求关系得到改善，行业盈利能力稳步提升。同时，在国家“十二五”规划
14、和产业结构调整的大方针下，硫磺制硫酸面临巨大的市场投资机遇，行业有望迎来新的发展契机1。1.1.3 硫酸在国民经济中的重要性 硫酸是化学工业的重要产品，又是许多工业生产的重要原料。硫酸常常被列为国家主要化工产品之一，人们往往用硫酸的年产量来衡量一个国家的化工生产能力。对于中国的硫酸工业来说，21世纪是一个全新的发展阶段。资源的全球化配置、国外资金与技术的全面介入，必将打破中国硫酸工业的原有格局，我们的技术水平、生产管理水平也将因此而跃上一个新的台阶。对于企业来说，机遇与挑战并存，只要迅速树立“国际准则”观念，及时调整发展方略、不断提高竞争实力，就能够成功地立足于国内乃至国际硫酸市场。面对未来，
15、我们充满信心，经过入世风雨的涤荡之后，中国必将跻身于世界硫酸强国之林。1.2 设计规模和规格1.2.1 设计规模设计规模：15万吨/年年工作日：300天1.2.2 产品及规格 原料：硫磺 规格：含水:0.24% 灰分：0.72%产品：98%的浓硫酸规格：产品质量标准执行中华人民共和国工业硫酸标准（GB / T 534-2002）一等品规格，硫酸质量符合下表要求：表1.1 硫酸质量指标表指标名称浓硫酸1硫酸（H2so4）98.02灰粉%0.033铁（Fe）含量0.014砷(As)含量%0.0055透明度mm506色度ml2.01.3生产路线选择论证1.3.1 硫磺制取硫酸主流程方块图图1.1 硫磺制取硫酸主工艺流程图1.3.2 硫磺中杂质对制酸工艺的影响硫磺中的杂质主要有灰分、水分、酸度和硫化氢等，它们对制酸工艺的影响分述如下：（1）灰分硫磺，特别是回收硫，在
