DOC《硫酸生产技术培训（技术人员）》

硫酸生产技术培训(技术人员) 总体思路:温故知新 第一部分 国内生产概况 2009年我国硫酸总产量为5969万吨,比增11%.

其中:硫磺制酸2796万吨,占46.8%;

硫铁矿制酸1385万吨,占23.2%;

冶炼烟气制酸1778万吨,占29.8%;

其它原料制酸产量10万吨,占硫酸总产量的0.2%,2009年鲁北集团的石膏制酸装置未开车,国内仅有少量硫化氢、废硫酸等原料制酸在生产. 2009年,广东省硫酸总产量161万吨,比降12%.除了我公司用硫磺制酸及韶冶用冶炼烟气制酸外,其它都用硫铁矿制酸. 第二部分 基础知识 硫酸的生产工艺较为简单.不同的原料路线的制酸工艺中,硫磺制酸的工艺最简单,可概括为:两种产品、三条化学方程式、三个平衡、七种单元操作.

1 两种产品 (1)硫酸(性质及用途) (2)蒸汽(饱和蒸汽、过热蒸汽) 生产两种产品所用的物料(原料、中间物料及产品)在整个生产过程中都相互隔开(间接换热).

2 三条化学方程式 (1)焚硫反应 S(l)+O2 (g)= S O2(g)+H1 H1:硫的燃烧热,硫的温度为298K时,H1 = 9276kJ/kg 喷雾式焚硫炉 (2)转化反应 S O2(g)+1/2 O2 (g) S O3(g)+H2 H2:转化反应热,温度为273K时,H2 = 96kJ/mol 可逆反应 ①平衡转化率 温度、压力、原始气体浓度 平衡转化率 两转两吸工艺 从转化过程中,把生产的S O3除去,逆反应将大大减少,有利于提高转化率.所以,需采用 两转两吸 工艺. ②反应速率 转化活化能高 转化速率很低 触媒(催化剂V2O5) ③固定床转化器 (3)吸收反应 S O3(g)+H2O(l) = H2SO4(l)+H3 H3:吸收反应热,132.4kJ/ mol 填料塔

3 三个平衡 物料平衡(容易理解、贯穿整个生产过程) 热平衡(平衡转化率;

余热利用;

保温;

换热面积;

冷却水参数,冷却塔选型) 相平衡(饱和蒸汽参数;

确定进吸收塔的气体温度,避免结露;

空气的干燥,S O3的吸收)

4 七种单元操作 (1)流体输送(贯穿整个生产过程,包括液硫、硫酸、水、空气及炉气、蒸气的输送) (2)传热(除了成品输送工段及脱盐水制取系统的所有工段) (3)蒸发(锅炉,将水变为蒸气) (4)吸收及解吸(空气的干燥、S O3的吸收,中间水的脱二氧化碳、脱盐水的除氧) (5)过滤(脱盐水的制取) (6)反渗透(脱盐水的制取) (7)离子交换(脱盐水的制取) 第三部分 工艺流程及其特点

1 工艺流程 制酸装置工艺流程图.dwg 脱盐水流程图.dwg 除氧系统图.dwg (1)主物料系统 制气及气系统:液硫+空气 S O2 炉气 S O2+S O3 炉气 尾气 酸系统:水(空气中的水和补充水),S O3 炉气,工业硫酸,硫酸(S) (2)液硫保温系统 硫的熔点:110~119℃ 蒸汽,冷凝水 (3)锅炉热力系统 自来水,脱盐水,饱和蒸汽,过热蒸汽 (4)脱盐水及除氧系统 工业水,中间水,脱盐水,锅炉给水,压缩空气(气动阀用,工艺用) (5)循环水系统 补充水,循环水 (6)开/停车辅助系统 初酸输送系统 焚硫、转化升温系统

2 车间平面布置图 总平面布置图.dwg (1)罐区 (2)焚硫、锅炉及转化 (3)风机房及干燥、吸收 (4)循环水冷却 (5)脱盐水及除氧

3 主要设备 (1)空气风机 整个系统由压缩机、电动机、增速器、润油油系统、动力油站等组成. 风机为单吸入、单级、悬臂或双支撑结构,10KV电机驱动压缩机.压缩机叶轮采用高效叶轮,效率高、节能. 空气风机设计参数 进口流量: 700m3/min 出口升压: 40kPa 额定功率: 640kW 电机电压 10kV 电机功率 ~700kW (2)转化器 转化器.dwg 转化工序的核心设备是转化器,本工序的特点是高温操作,介质为高温SO

3、SO2气体.转化器材料选用304不锈钢. 转化器由筒体、立柱、格栅和隔板组成,完全焊接结构.不锈钢材料高温下仍具有较好的强度,在操作温度下比碳钢要高好几倍,漏气、串气的问题将得到解决,提高了转化率和系统的稳定生产,改善了工厂的操作环境.硫磺制酸系统故障率低,使用不锈钢转化器有更多的优越性. 主要技术参数: 直径:Φ5600 总高:~15200 材质:304H不锈钢 标方空速:~0.40m/s 触媒:正常76.2m2 最大容积: 84m3 设备总重: ~269000 kg (3)焚硫炉 焚硫炉.dwg 采用喷雾式焚硫炉,其结构简单、容积强度高.炉型为卧式钢制圆筒内衬保温砖和耐火砖结构.液体硫磺经喷枪喷入炉内,空气由端部进气口进入,经旋流装置与雾化后的硫磺充分接触燃烧,产生SO2气体. 主要技术参数: ①结构参数如下 衬后内径:Φ3500mm 衬后长度:12000mm ②主要工艺参数及特性 炉膛操作温度:1000~1200℃ 炉膛操作压力:0.03MPa(G) 雾化方式:机械雾化 工作介质:空气、液硫、SO2气体 喷枪喷硫量::1.6~3.6m3/h 液硫磺温度:135~145℃ 空气温度:65℃ 正常空气流量:32735Nm3/h;

最大空气流量;

36000Nm3/h 设备外壳温度:~65℃ 燃烧强度: 328*15*9282/115=397108KJ/M3.h (4)干燥和吸收塔 第一吸收塔.dwg 干燥塔和吸收塔的结构基本相同,均为立式圆筒形结构,碳钢内衬耐酸瓷砖,塔底为蝶形底;

干燥塔和吸收塔内部隔离层均采用耐酸石棉板.干燥塔和吸收塔塔内填料采用高效的76mm陶瓷矩鞍填料,填料支撑选择大开孔率的瓷球拱,使塔底受力更为均匀合理,不易漏酸、维修方便.分酸器采用槽管式分酸器,可使酸的分布更加均匀,大大改善了填料的润湿率和分酸均匀度,增大空塔速度,提高吸收效率.干燥塔顶采用高效丝网除雾器,吸收塔顶采用高效纤维烛式除雾器. 干、吸塔外形尺寸和相关技术参数如下: ①干燥塔 筒体内径: Φ3400 总高: ~16000 填料高:

4000 酸喷淋强度:28m3/m2.h 空塔气速:1.18m/s ②第一吸收塔 筒体内径:Φ3400 总高: ~16000 填料高:

4000 酸喷淋强度:22m3/m2.h 空塔气速:1.13m/s ③第二吸收塔 筒体内径:Φ3400 总高: ~14500 填料高:

4000 酸喷淋强度:22m3/m2.h 空塔气速:1.17m/s 干吸工序利用98%的浓硫酸吸收空气中的水份(干燥塔)或SO3气体(吸收塔),来完成工艺气体的干燥和得到硫酸产品. (5)浓硫酸冷却器 ①干燥塔酸冷却器 带阳极保护管壳式酸冷却器Φ700*7750,F=170M2. 硫酸浓度 98.2% 硫酸量

200 M3/h 进口酸温93℃ , 出口酸温65℃ 进口水温34℃, 出口水温42℃ ②一吸塔酸冷却器 带阳极保护管壳式酸冷却器,Φ600*5960,F=95M2. 硫酸浓度 98.2% 硫酸量

200 M3/h 进口酸温93℃ 出口酸温75℃ 进口水温34℃ 出口水温42℃ ③成品酸冷却器 带阳极保护管壳式酸冷却器,Φ450*6000,F=65M2. 硫酸浓度98% 硫酸量 8.6M3/h 进口酸温70℃ 出口酸温40℃ 进口水温34℃ 出口水温42℃ (6)火管锅炉 火管锅炉为卧式双锅筒自然循环锅炉,露天布置.由上下锅筒、进出口烟箱和锅炉范围内管系等部件组成.上锅筒为汽包,下锅筒为锅壳,烟管固定在锅筒两端的管板上.烟气由进口烟箱分流,纵向通过烟管,在出口烟箱内汇流引出.脱盐水经过省煤器加热后被送入汽包,汽包内的炉水通过下降管侧进入锅壳的壳程空间,炉水受热后形所的汽水混合物再通过上升管进入汽包,形成自然循环回路.上升管和下降管同时作为汽包在锅筒上方的支撑结构,使汽包与锅壳连成一体. 在汽包内设有导流折板和波形板两道汽水分离装置.此外,汽包上还设有安全阀、水位计、压力表、加药管和连续排污管等接管口. 余热火管锅炉L=9170mm H=4180mm 炉气量 32700Nm3/ h 额定蒸发量18t/ h,饱和蒸汽2.8MPa 225℃

4 主要操作指标 2010年7月工艺参数.xls

5 特点 (1)本装置以液体硫磺为原料,采用机械雾化液体硫磺燃烧、余热回收、 3+1 两转两吸生产工艺,单系列生产装置. 原料纯度高,容易生产出高质量的工业酸( 过滤酸 )、电池酸和试剂硫酸. (2)采用 3+1 两转两吸工艺技术,并采用进口高效低压降钒触媒,一吸塔和二吸塔采用纤维烛式除雾器,SO2总转化率达99.83%,SO3吸收率达99.99%,尾气SO2≤698mg/Nm3,酸雾40 mg/Nm3. 实际转化率一般达到99.9%,不使用尾气吸收系统时,尾气SO2≈359 mg/Nm3.《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)的要求(SO2含量≤ 960mg/Nm3). (3)干燥、吸塔工段工艺路线合理,既减少了二吸塔尾气中SO2的排放量,又降低了酸中溶解的二氧化硫量,提高了产品质量. 第四部分 存在问题及改进措施

1 存在问题 1.1 部分设备选型不当 以下几台设备,其额定功率均过大,导致运行过程中能耗较高. (1)空气风机 硫酸装置设计工艺参数 现有风机参数 现有风机实际运行参数(装置负荷100%情况下) 建议新选风机参数 流量 m3/h

27300 42000 (700m3/min) 27000~28000 (450-467m3/min)

30000 (500m3/min) 压力 kPa

40 41 27~29

35 电压 kV

10 10

10 电流 A 44(额定)

39 31(额定) 功率 kw

630 574

450 (2)循环水泵 (3)锅炉给水泵 1.2 不能直接稳定地产出试剂酸 除了铁含量,其它指标均达到《GB/T625-2007 化学试剂硫酸》规定的 化学纯 的要求.上述标准要求铁含量≤0.0001%,我公司5月10日以来,循环酸槽的硫酸含铁量为: Fe≤0.0001%的硫酸:18%;

Fe≤0.00015%的硫酸:54%;

Fe≤0.0002%的硫酸:82%.

2 已作或正在实施的改进 2.1 硫酸(S)项目 (1)流程 在循环酸槽二吸泵出口处安装控制阀门,干燥塔出口处的硫酸,经取样分析确认符合蓄电池用硫酸或化学纯硫酸(分析用户关注的某些指标即可)的要求后,即打开该阀门,将电池酸输送到装车台附近的高位槽中,然后按现有工业硫酸的装车方法进行装车. 另外,本方案还改用脱盐水工段的中间水作为干吸工段的制酸补充水,在中间水泵出口处接管到循环酸槽即可. (2)实施过程 2009年底提出该项目,3月1日开始实施,4月30日竣工,5月9日开始试生产硫酸(S),5月10日开始销售硫酸(S). (3)项目总投资为:19.4万元. (4)实际生产能力:约11吨/小时,但库存容量只有40吨. (5)产品质量:全部优于《HG/T2692-2007 蓄电池用硫酸》规定的 浓硫酸 优等品 的要求.其中,约20%的硫酸(S)的质量达到《GB/T625-2007 化学试剂硫酸》规定的 化学纯 的要求. (6)应用情况:经下游用户使用证明,该产品可代替目前市场上的 过滤酸 和 CP酸 ,用于电子行业的线路板清洗、铅酸蓄电池的电解液及生产试剂级硫酸盐等. 2.2 正在实施的节能改造项目 (1)增加一台较小的空气风机 ①功率较小 ②采用变频器调速(原空气风机采用液力偶合器调速) ③已完成设备基础建设及大部分设备已........