80万吨硫磺制酸工艺设计(邓小东)

800Kt/a硫磺制酸装置工艺设计设计者：邓小东学号：007班级：黔化本041指导老师：***2009年5月16日毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目：800KT/a 硫磺制酸装置工艺设计函授站：北京化工大学专业：化学工程与工艺班级：黔化本041班学生姓名：邓小东指导教师（含职称）：刘珍贤1．设计（论文）的主要任务及目标设计的主要任务：根据毕业设计课题要求，结合设计条件，主要完成800KT/a硫磺制酸装置设计说明书、气体流量及组成计算、液体流量及组成计算、气体热量计算、循环酸温计算、主要设备尺寸核算、主要管道尺寸核算。

设计目标：采用先进成熟的工艺设备，节能措施和环保措施，达到高效、节能、环保的要求，取得好的经济效益。

2．设计（论文）的基本要求和内容硫磺制酸装置的物料衡算和热量衡算，及主要设备的尺寸计算、定型型号的选择，原辅材料的消耗计算，和带工艺控制点的工艺流程图和设备装备图的绘制，设计说明书的编制。

3．主要参考文献（1）南京化学工业（集团）公司设计院编写、化工部硫酸工业信息站出版的《硫酸工艺设计手册之工艺计算篇》；（2）南京化学工业（集团）公司设计院编写、化工部硫酸工业信息站出版的《硫酸工艺设计手册之物化数据篇》；（3）南化公司设计院一室供稿、南化公司研究院《硫酸工业》编辑部编印的《接触法硫酸工艺设计常用参考资料选编之试用稿第三分册》；（4）汤桂华主编，《化肥工学丛书、硫酸》，化学工业出版社出版发行。

4．进度安排设计诚信声明本人郑重声明：所呈交的设计是本人独立完成，设计中有关资料和数据是实事求是的。

尽我所知，除文中已经加以标注和致谢外，本设计不包含其他人已经发表或撰写的成果。

若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。

作者签名：邓小东日期：2009 年 5 月 16 日800Kt/a硫磺制酸装置工艺设计摘要硫酸是一种重要的基本化工原料。

在我国，硫酸产品有20%、75%、93%和98%等不同规格。

硫酸主要用于生产磷肥，其消费量占硫酸的总消耗量的60%以上。

硫酸还用于生产还广泛的用于冶金、印染、医药等行业。

本设计主要介绍了年产80万吨硫磺制酸的工艺计算（主要原物料的物料衡算和热量衡算）、主要设备的尺寸计算及选型、工艺流程的配置、安全生产、环境保护等。

熔硫工段采用了液硫过滤器和液硫储罐；转化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，并采用了开车间接升温系统、全不锈钢转化器及国产优质钒触媒催化剂，确保一转转化率达到93%、二转转化率达到98%，使之总转化率达到99.7%；吸收工段采用大开孔球拱和新型填料、蝶形底、带阳极保护的不锈钢酸冷器和管槽式分酸器、一二吸采用国产纤维除雾器，并增设尾气碱液吸收装置（用于开停车和事故性排放），确保吸收率达到99.99%；锅炉工段采用热管省煤器、火管锅炉、反渗透脱盐水、热力除氧、蒸汽透平风机，确保余热的充分合理的利用。

在技术经济方面确保技术先进成熟，节省建设投资，为投产后获得好的经济指标打下基础，环境指标上则达到国家最新的污染物排放标准。

由此证明本设计在工艺计算、工艺流程的配置、设备的选用上是合理的成功的。

关键词：硫磺；硫酸；工艺；设备；设计目录1、总论 (7)1.1概述 (7)1.2研究结论 (7)2、市场需求预测 (9)2.1 国内外近期、远期需求量预测 (9)2.2 产品的销售预测、竞争能力和进入国际市场的前景 (9)3、产品方案及生产规模 (10)3.1 产品方案的选择 (10)3.2 生产规模 (10)3.3 产品、中间产品和副产品的品种、规格及质量指标 (10)3.4 催化剂的选择 (10)4、工艺技术方案 (13)4.1 工艺技术方案的选择 (13)4.2 工艺流程简述、余热回收系统方案的选择和消耗定额 (15)4.4 全厂主要物料平衡 (18)4.5 自控技术方案 (19)4.6主要设备的选择 (22)4.7 标准化 (26)5、主要原料、辅助材料及燃料的供应 (26)5.1原料供应 (26)5.2辅助材料供应 (27)6、建厂条件和厂址方案 (27)6.1建厂条件 (27)6.2厂址方案 (28)7、公用工程和辅助设施方案 (28)7.1总图运输 (28)7.2给水排水 (30)7.3供电及电讯 (31)7.4供热 (32)7.5 贮运设施 (35)7.6 空压站 (36)7.7 机、电、仪修 (37)7.8 化验室 (37)7.9 土建 (37)8、环境保护 (38)8.1 厂址与环境现状 (38)8.2 执行环境质量标准及排放标准 (38)8.3 建设项目的主要污染源及污染物 (39)8.4 环境保护与综合利用论述 (40)8.5 环境保护费用 (40)9、劳动保护与安全卫生 (41)9.1劳动安全与安全卫生 (41)9.2消防 (44)10、工厂组织和劳动定员 (45)10.1工厂体制及组织机构 (45)10.2生产班制和定员 (45)10.3人员来源及培训 (45)11、项目实施规划 (46)11.1 建设工期规划 (46)11.2各阶段实施进度规划 (46)12、研究结论 (47)12.1综合评价 (47)12.2问题及建议 (47)13、设计条件 (48)14、气体流量及组成计算 (49)15、液体流量及组成计算 (52)16、气体热量计算 (54)17、循环酸温计算 (58)18、主要设备尺寸核算 (60)19、主要管道尺寸核算 (65)参考文献 (66)制谢 (66)附件：1、相关图纸1、总论1.1概述1.1.1项目名称（1）项目名称： 800Kt/a硫磺制酸工程1.1.2设计概况（1）大力加强工艺流程与设备配套开发的工作，在充分吸取国内外科技成果的基础上，通过设计方案的比较和选择，提高装置的技术水平，完全实现设备国产化，以节约工程建设投资。

确保装置技术先进、工程投资省、运行费用低，装置运行可靠性高。

做出高水平、高质量、高效益的“三高”设计。

（2）在做好主装置设计的同时，要注重节能、环保、安全、消防、抗震、劳动安全及工业卫生的配套设计。

“三废”排放必须符合国家的有关标准和本项目环评报告的要求。

生产操作的环境条件必须符合国家劳动安全及工业卫生的要求。

贯彻执行国家有关环境保护和职业安全卫生的政策和法规。

（3）认真贯彻“五化”的设计原则，尽量提高“工厂布置一体化、生产装置露天化、（建）构筑物轻型化、公用工程社会化、引进技术国产化”的程度。

贯彻“安全生产，预防为主”的方针，确保本工程投产后符合职业安全卫生的要求，保证职工的安全和健康。

（4）在确保工程质量的前提下，尽量降低工程造价，使项目综合技术经济指标达到先进水平。

1.1.3项目提出的背景、投资的必要性和经济意义（略）1.2可研的简要综合结论（1）本项目所产硫酸，作为下游磷化工产品的原料，符合企业产业链的需要，装置建成后具有较好的经济效益。

（2）本项目采用生产技术先进、成熟、可靠，设备全部实现国产化，既降低了工程投资，又为装置长周期稳定运行提供了保障。

（3）本项目“三废”治理措施有效，项目建设满足环保要求。

（4）本项目财务评价结果良好：项目总投资预计12000万元。

综上所述，本项目是可行的，投资是必要的。

附：主要技术经济指标2、市场需求预测2.1 国内外近期、远期需求量预测国际上硫酸生产主要以硫磺为原料，上个世纪九十年代,由于国际硫磺市场持续低迷、国内冶炼技术的不断发展，我国硫酸生产的原料结构发生了深刻变化，硫磺制酸与冶炼气制酸得到了飞速发展，改变了过去依赖硫铁矿的单一格局。

2004年中央紧抓三农问题，出台一系列对化肥企业的利好政策，促进了磷复肥特别是高浓度磷复肥生产，磷复肥每月以同比20%以上的速度增长；二是国民经济的快速增长，增加对硫酸的需求。

2005-2007年全国硫酸产量（单位：万吨）2.2 产品的销售预测、竞争能力和进入国际市场的前景本项目所产硫酸全部公司自用，不需外售。

3、产品方案及生产规模3.1 产品方案的选择3.1.1 产品方案的选择的依据随着企业的下游磷化工产品投产后，硫酸总需求量将达到800kt/a，为了节省造价，降低成本及规避风险，本项目硫酸产量确定为800kt/a, 副产蒸汽可供浓缩磷酸、自身熔硫及生活取暖使用。

3.1.2 产品方案的确定本项目最终产品为：98%硫酸副产品：0.6MPa饱和蒸汽。

3.2 生产规模98%硫酸硫酸：816.3kt/a。

0.6MPa饱和蒸汽：120t/h3.3 产品、中间产品和副产品的品种、规格及质量指标3.3.1产品和副产品的品种和数量本项目建成后，其产品和副产品品种见下表：3.3.2产品、中间产品和副产品的品种、规格及质量指标(1) 硫酸：产品执行国家标准GB/T534-2002表中浓硫酸一等品标准(2)、工业硫磺：产品执行国家标准GB/2449-81表中二级品标准H2SO4算(3) 饱和蒸汽：执行企业标准P(a)=0.6Mpa3.4 催化剂的选用SO2的转化反应是一个放热、可逆、体积缩小的氧化反应，是硫酸生产的重点工段，SO2的转化完全与否，关系到原料硫磺的利用率、环境保护和经济效益等，所以对SO2氧化用催化剂的选择提出了更高要求。

SO2氧化反应所用催化剂要求满足以下条件：①有较高的转化率，目的是提高硫的利用率和减少二氧化硫排放量。

②有较低的起燃温度、较高的耐热性能，以降低能耗，缩短开车预热时间，并适应气浓、气量的变化。

③使用寿命长，以保证系统的长期开工率。

现在硫酸生产中的二氧化硫氧化主要用的是钒催化剂。

钒催化剂是以五氧化二钒（V2O5）为主要活性成分，其组成为V2O55~9%、SO310~20%、SiO250~70%，并含有少量Fe2O3、CaO、MgO及水份等。

以碱金属盐类（硫酸盐）作助催化剂，以硅胶、硅藻土、硅酸盐作为载体。

而引起钒催化剂中毒的主要物质是砷、氟、酸雾以及矿尘等。

除了矿尘覆盖催化剂表面降低催化剂活性外，其它3种有毒物质是以化学中毒形式来使催化剂中毒失去活性的。

现在国内广泛采用的是S101-2H型、S107-1H型和S108-H型三种催化剂，这三种催化剂为环状催化剂。

比较先进的有S101-2H(Y) 型和S107-1H(Y)型，它们是菊花环钒催化剂，床层阻力降比前者小，抗堵能力比前者强：堆密度小、强度高这两个指标已达到国际先进水平。

S107-1H型和S107-1H(Y)型，起燃温度为360℃～370℃，正常使用温度为420℃～580℃；S101-2H型和S101-2H(Y)型的起燃温度为380℃～390℃，正常的使用温度为420℃～630℃，因此比较可得S107型催化剂要优于S101型催化。

S107型催化剂和S101型催化反应速度常数见表2.2和表2.3。