硫酸生產(chǎn)技術(shù)培訓(xùn)技術(shù)人員

1、硫酸生產(chǎn)技術(shù)培訓(xùn)（技術(shù)人員）總體思路：溫故知新第一部分 國(guó)內(nèi)生產(chǎn)概況2009年我國(guó)硫酸總產(chǎn)量為5969萬(wàn)噸，比增11%。其中：硫磺制酸2796萬(wàn)噸，占46.8%；硫鐵礦制酸1385萬(wàn)噸，占23.2%；冶煉煙氣制酸1778萬(wàn)噸，占29.8%；其它原料制酸產(chǎn)量10萬(wàn)噸，占硫酸總產(chǎn)量的0.2%，2009年魯北集團(tuán)的石膏制酸裝置未開車，國(guó)內(nèi)僅有少量硫化氫、廢硫酸等原料制酸在生產(chǎn)。2009年，廣東省硫酸總產(chǎn)量161萬(wàn)噸，比降12%。除了我公司用硫磺制酸及韶冶用冶煉煙氣制酸外，其它都用硫鐵礦制酸。第二部分 基礎(chǔ)知識(shí)硫酸的生產(chǎn)工藝較為簡(jiǎn)單。不同的原料路線的制酸工藝中，硫磺制酸的工藝最簡(jiǎn)單，可概括為：兩種產(chǎn)品

2、、三條化學(xué)方程式、三個(gè)平衡、七種單元操作。1 兩種產(chǎn)品（1）硫酸（性質(zhì)及用途）（2）蒸汽（飽和蒸汽、過(guò)熱蒸汽）生產(chǎn)兩種產(chǎn)品所用的物料（原料、中間物料及產(chǎn)品）在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中都相互隔開（間接換熱）。2 三條化學(xué)方程式（1）焚硫反應(yīng)S（l）O2 （g）= S O2（g）H1H1：硫的燃燒熱，硫的溫度為298K時(shí)，H1 = 9276kJ/kg噴霧式焚硫爐（2）轉(zhuǎn)化反應(yīng)S O2（g）1/2 O2 （g） S O3（g）H2H2：轉(zhuǎn)化反應(yīng)熱，溫度為273K時(shí)，H2 = 96kJ/mol可逆反應(yīng) 平衡轉(zhuǎn)化率溫度、壓力、原始?xì)怏w濃度 平衡轉(zhuǎn)化率 兩轉(zhuǎn)兩吸工藝從轉(zhuǎn)化過(guò)程中，把生產(chǎn)的S O3除去，逆反應(yīng)將大大減

3、少，有利于提高轉(zhuǎn)化率。所以，需采用“兩轉(zhuǎn)兩吸”工藝。反應(yīng)速率轉(zhuǎn)化活化能高 轉(zhuǎn)化速率很低 觸媒（催化劑V2O5）固定床轉(zhuǎn)化器（3）吸收反應(yīng)S O3（g）H2O（l） = H2SO4（l）H3H3：吸收反應(yīng)熱，132.4kJ/ mol填料塔3 三個(gè)平衡物料平衡（容易理解、貫穿整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程）熱平衡（平衡轉(zhuǎn)化率；余熱利用；保溫；換熱面積；冷卻水參數(shù)，冷卻塔選型）相平衡（飽和蒸汽參數(shù)；確定進(jìn)吸收塔的氣體溫度，避免結(jié)露；空氣的干燥，S O3的吸收）4 七種單元操作（1）流體輸送（貫穿整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，包括液硫、硫酸、水、空氣及爐氣、蒸氣的輸送）（2）傳熱（除了成品輸送工段及脫鹽水制取系統(tǒng)的所有工段）（3）蒸發(fā)

4、（鍋爐，將水變?yōu)檎魵猓?）吸收及解吸（空氣的干燥、S O3的吸收，中間水的脫二氧化碳、脫鹽水的除氧）（5）過(guò)濾（脫鹽水的制?。?）反滲透（脫鹽水的制?。?）離子交換（脫鹽水的制取）第三部分 工藝流程及其特點(diǎn)1 工藝流程制酸裝置工藝流程圖.dwg脫鹽水流程圖.dwg除氧系統(tǒng)圖.dwg（1）主物料系統(tǒng)制氣及氣系統(tǒng)：液硫空氣 S O2 爐氣 S O2S O3 爐氣 尾氣酸系統(tǒng)：水（空氣中的水和補(bǔ)充水），S O3 爐氣，工業(yè)硫酸，硫酸（S）（2）液硫保溫系統(tǒng)硫的熔點(diǎn)：110119蒸汽，冷凝水（3）鍋爐熱力系統(tǒng)自來(lái)水，脫鹽水，飽和蒸汽，過(guò)熱蒸汽（4）脫鹽水及除氧系統(tǒng)工業(yè)水，中間水，脫鹽水，鍋爐給水

5、，壓縮空氣（氣動(dòng)閥用，工藝用）（5）循環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)充水，循環(huán)水（6）開/停車輔助系統(tǒng)初酸輸送系統(tǒng)焚硫、轉(zhuǎn)化升溫系統(tǒng)2 車間平面布置圖總平面布置圖.dwg（1）罐區(qū)（2）焚硫、鍋爐及轉(zhuǎn)化（3）風(fēng)機(jī)房及干燥、吸收（4）循環(huán)水冷卻（5）脫鹽水及除氧3 主要設(shè)備（1）空氣風(fēng)機(jī)整個(gè)系統(tǒng)由壓縮機(jī)、電動(dòng)機(jī)、增速器、潤(rùn)油油系統(tǒng)、動(dòng)力油站等組成。風(fēng)機(jī)為單吸入、單級(jí)、懸臂或雙支撐結(jié)構(gòu)，10KV電機(jī)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)。壓縮機(jī)葉輪采用高效葉輪，效率高、節(jié)能?？諝怙L(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)口流量： 700m3/min出口升壓： 40kPa額定功率： 640kW電機(jī)電壓 10kV電機(jī)功率 700kW（2）轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化器.dwg轉(zhuǎn)化工序的核心設(shè)備

6、是轉(zhuǎn)化器，本工序的特點(diǎn)是高溫操作，介質(zhì)為高溫SO3、SO2氣體。轉(zhuǎn)化器材料選用304不銹鋼。轉(zhuǎn)化器由筒體、立柱、格柵和隔板組成，完全焊接結(jié)構(gòu)。不銹鋼材料高溫下仍具有較好的強(qiáng)度，在操作溫度下比碳鋼要高好幾倍，漏氣、串氣的問(wèn)題將得到解決，提高了轉(zhuǎn)化率和系統(tǒng)的穩(wěn)定生產(chǎn)，改善了工廠的操作環(huán)境。硫磺制酸系統(tǒng)故障率低，使用不銹鋼轉(zhuǎn)化器有更多的優(yōu)越性。主要技術(shù)參數(shù)：直徑：5600總高：15200材質(zhì)：304H不銹鋼標(biāo)方空速：0.40m/s觸媒：正常76.2m2最大容積： 84m3設(shè)備總重: 269000 kg （3）焚硫爐焚硫爐.dwg采用噴霧式焚硫爐，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容積強(qiáng)度高。爐型為臥式鋼制圓筒內(nèi)襯保溫磚和

7、耐火磚結(jié)構(gòu)。液體硫磺經(jīng)噴槍噴入爐內(nèi)，空氣由端部進(jìn)氣口進(jìn)入，經(jīng)旋流裝置與霧化后的硫磺充分接觸燃燒，產(chǎn)生SO2氣體。主要技術(shù)參數(shù)：結(jié)構(gòu)參數(shù)如下襯后內(nèi)徑：3500mm襯后長(zhǎng)度：12000mm主要工藝參數(shù)及特性爐膛操作溫度：10001200爐膛操作壓力：0.03MPa（G）霧化方式：機(jī)械霧化工作介質(zhì)：空氣、液硫、SO2氣體噴槍噴硫量:：1.63.6m3/h液硫磺溫度：135145空氣溫度：65正?？諝饬髁浚?2735Nm3/h；最大空氣流量；36000Nm3/h設(shè)備外殼溫度：65燃燒強(qiáng)度： 328×15×9282/115=397108KJ/M3.h（4）干燥和吸收塔第一吸收塔.dw

8、g干燥塔和吸收塔的結(jié)構(gòu)基本相同，均為立式圓筒形結(jié)構(gòu)，碳鋼內(nèi)襯耐酸瓷磚，塔底為蝶形底；干燥塔和吸收塔內(nèi)部隔離層均采用耐酸石棉板。干燥塔和吸收塔塔內(nèi)填料采用高效的76mm陶瓷矩鞍填料，填料支撐選擇大開孔率的瓷球拱，使塔底受力更為均勻合理，不易漏酸、維修方便。分酸器采用槽管式分酸器，可使酸的分布更加均勻，大大改善了填料的潤(rùn)濕率和分酸均勻度，增大空塔速度，提高吸收效率。干燥塔頂采用高效絲網(wǎng)除霧器，吸收塔頂采用高效纖維燭式除霧器。干、吸塔外形尺寸和相關(guān)技術(shù)參數(shù)如下：干燥塔筒體內(nèi)徑： 3400總高： 16000填料高： 4000酸噴淋強(qiáng)度：28m3/m2.h空塔氣速：1.18m/s第一吸收塔筒體內(nèi)徑：34

9、00總高： 16000填料高： 4000酸噴淋強(qiáng)度：22m3/m2.h空塔氣速：1.13m/s第二吸收塔筒體內(nèi)徑：3400總高： 14500填料高： 4000酸噴淋強(qiáng)度：22m3/m2.h空塔氣速：1.17m/s干吸工序利用98%的濃硫酸吸收空氣中的水份（干燥塔）或SO3氣體（吸收塔），來(lái)完成工藝氣體的干燥和得到硫酸產(chǎn)品。（5）濃硫酸冷卻器干燥塔酸冷卻器帶陽(yáng)極保護(hù)管殼式酸冷卻器700×7750，F(xiàn)=170M2。硫酸濃度 98.2% 硫酸量 200 M3/h進(jìn)口酸溫93 ， 出口酸溫65進(jìn)口水溫34， 出口水溫42一吸塔酸冷卻器帶陽(yáng)極保護(hù)管殼式酸冷卻器，600×5960，F(xiàn)=

10、95M2。硫酸濃度 98.2% 硫酸量 200 M3/h進(jìn)口酸溫93 出口酸溫75進(jìn)口水溫34 出口水溫42成品酸冷卻器帶陽(yáng)極保護(hù)管殼式酸冷卻器，450×6000，F(xiàn)=65M2。硫酸濃度98% 硫酸量 8.6M3/h進(jìn)口酸溫70 出口酸溫40進(jìn)口水溫34 出口水溫42（6）火管鍋爐火管鍋爐為臥式雙鍋筒自然循環(huán)鍋爐，露天布置。由上下鍋筒、進(jìn)出口煙箱和鍋爐范圍內(nèi)管系等部件組成。上鍋筒為汽包，下鍋筒為鍋殼，煙管固定在鍋筒兩端的管板上。煙氣由進(jìn)口煙箱分流，縱向通過(guò)煙管，在出口煙箱內(nèi)匯流引出。脫鹽水經(jīng)過(guò)省煤器加熱后被送入汽包，汽包內(nèi)的爐水通過(guò)下降管側(cè)進(jìn)入鍋殼的殼程空間，爐水受熱后形所的汽水混合

11、物再通過(guò)上升管進(jìn)入汽包，形成自然循環(huán)回路。上升管和下降管同時(shí)作為汽包在鍋筒上方的支撐結(jié)構(gòu)，使汽包與鍋殼連成一體。在汽包內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流折板和波形板兩道汽水分離裝置。此外，汽包上還設(shè)有安全閥、水位計(jì)、壓力表、加藥管和連續(xù)排污管等接管口。余熱火管鍋爐L=9170mm H=4180mm爐氣量 32700Nm3/ h額定蒸發(fā)量18t/ h，飽和蒸汽2.8MPa 2254 主要操作指標(biāo) 2010年7月工藝參數(shù).xls5 特點(diǎn)（1）本裝置以液體硫磺為原料，采用機(jī)械霧化液體硫磺燃燒、余熱回收、“3+1”兩轉(zhuǎn)兩吸生產(chǎn)工藝，單系列生產(chǎn)裝置。原料純度高，容易生產(chǎn)出高質(zhì)量的工業(yè)酸（“過(guò)濾酸”）、電池酸和試劑硫酸。（2）采

12、用“3+1”兩轉(zhuǎn)兩吸工藝技術(shù)，并采用進(jìn)口高效低壓降釩觸媒，一吸塔和二吸塔采用纖維燭式除霧器，SO2總轉(zhuǎn)化率達(dá)99.83%，SO3吸收率達(dá)99.99%，尾氣SO2698mg/Nm3，酸霧40 mg/Nm3。實(shí)際轉(zhuǎn)化率一般達(dá)到99.9%，不使用尾氣吸收系統(tǒng)時(shí)，尾氣SO2359 mg/Nm3。大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（GB16297-1996）的要求（SO2含量 960mg/Nm3）。（3）干燥、吸塔工段工藝路線合理，既減少了二吸塔尾氣中SO2的排放量，又降低了酸中溶解的二氧化硫量，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。第四部分 存在問(wèn)題及改進(jìn)措施1 存在問(wèn)題1.1 部分設(shè)備選型不當(dāng)以下幾臺(tái)設(shè)備，其額定功率均過(guò)大，導(dǎo)致運(yùn)行

13、過(guò)程中能耗較高。（1）空氣風(fēng)機(jī)硫酸裝置設(shè)計(jì)工藝參數(shù)現(xiàn)有風(fēng)機(jī)參數(shù)現(xiàn)有風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行參數(shù)（裝置負(fù)荷100%情況下）建議新選風(fēng)機(jī)參數(shù)流量m3/h2730042000(700m3/min)2700028000(450-467m3/min)30000(500m3/min)壓力kPa4041272935電壓kV101010電流A44（額定）3931（額定）功率kw630574450（2）循環(huán)水泵（3）鍋爐給水泵1.2 不能直接穩(wěn)定地產(chǎn)出試劑酸除了鐵含量，其它指標(biāo)均達(dá)到GB/T625-2007 化學(xué)試劑硫酸規(guī)定的“化學(xué)純”的要求。上述標(biāo)準(zhǔn)要求鐵含量0.0001%，我公司5月10日以來(lái)，循環(huán)酸槽的硫酸含鐵量為：

14、Fe0.0001%的硫酸：18%；Fe0.00015%的硫酸：54%；Fe0.0002%的硫酸：82%。2 已作或正在實(shí)施的改進(jìn)2.1 硫酸（S）項(xiàng)目（1）流程在循環(huán)酸槽二吸泵出口處安裝控制閥門，干燥塔出口處的硫酸，經(jīng)取樣分析確認(rèn)符合蓄電池用硫酸或化學(xué)純硫酸（分析用戶關(guān)注的某些指標(biāo)即可）的要求后，即打開該閥門，將電池酸輸送到裝車臺(tái)附近的高位槽中，然后按現(xiàn)有工業(yè)硫酸的裝車方法進(jìn)行裝車。另外，本方案還改用脫鹽水工段的中間水作為干吸工段的制酸補(bǔ)充水，在中間水泵出口處接管到循環(huán)酸槽即可。（2）實(shí)施過(guò)程2009年底提出該項(xiàng)目，3月1日開始實(shí)施，4月30日竣工，5月9日開始試生產(chǎn)硫酸（S），5月10日開始

15、銷售硫酸（S）。（3）項(xiàng)目總投資為：19.4萬(wàn)元。（4）實(shí)際生產(chǎn)能力：約11噸/小時(shí)，但庫(kù)存容量只有40噸。（5）產(chǎn)品質(zhì)量：全部?jī)?yōu)于HG/T2692-2007 蓄電池用硫酸規(guī)定的“濃硫酸 優(yōu)等品”的要求。其中，約20%的硫酸（S）的質(zhì)量達(dá)到GB/T625-2007 化學(xué)試劑硫酸規(guī)定的“化學(xué)純”的要求。（6）應(yīng)用情況：經(jīng)下游用戶使用證明，該產(chǎn)品可代替目前市場(chǎng)上的“過(guò)濾酸”和“CP酸”，用于電子行業(yè)的線路板清洗、鉛酸蓄電池的電解液及生產(chǎn)試劑級(jí)硫酸鹽等。 2.2 正在實(shí)施的節(jié)能改造項(xiàng)目（1）增加一臺(tái)較小的空氣風(fēng)機(jī)功率較小采用變頻器調(diào)速（原空氣風(fēng)機(jī)采用液力偶合器調(diào)速）已完成設(shè)備基礎(chǔ)建設(shè)及大部分設(shè)備已到

16、貨，預(yù)計(jì)下個(gè)月上旬完成安裝（2）廢水回收預(yù)計(jì)下個(gè)月完成。3 最大潛力本生產(chǎn)線的最大潛力是：通過(guò)技術(shù)改造，減少鐵元素從設(shè)備（管道）中“溶出”，使生產(chǎn)線在絕大多數(shù)情況下能穩(wěn)定生產(chǎn)出化學(xué)純級(jí)試劑硫酸。干吸工段循環(huán)酸接觸不銹鋼設(shè)備面積.xls當(dāng)然，是通過(guò)對(duì)晟安現(xiàn)有生產(chǎn)線的技術(shù)改造生產(chǎn)化學(xué)純級(jí)試劑硫酸，還是硫酸項(xiàng)目二期的生產(chǎn)線直接按生產(chǎn)試劑硫酸設(shè)計(jì)，尚有待研究。（制酸裝置規(guī)模、試劑硫酸市場(chǎng)容量、與HRS的取舍或配合）第五部分 應(yīng)用實(shí)例1 流體輸送的計(jì)算（硫酸（S）項(xiàng)目）管道壓損計(jì)算.doc循環(huán)酸槽二吸泵出口處的硫酸分兩路輸送，一路送入二吸塔，另一路送到高位酸槽和成品酸冷卻器；二吸塔噴淋酸進(jìn)口比高位酸槽硫酸進(jìn)口高2m左右；采DN65mm的鋼襯氟管道輸送。不增加泵能否將硫酸輸送到高位酸槽？如能，最大流量