年产32万吨硫酸工程项目工艺设计_本科毕业设计(3)

2025-10-21

(2)厂址应当有较好的交通运输条件,包括公路、铁路、水路等。年运输量超过某个数值时(按国家规定),应铺设专用线并和铁路正线连接。

(3)必须有充足的水源保证供应,如有温度较低的充足水源则更好,这样可以 节省冷却设备,节约投资。

(4)最好靠近热电站以获得大量蒸汽和电力。

(5)厂址最好选在已有居民的附近地区,离城市不远或靠近已建成投产的其他 企业,这样可以利用城市或企业的各种设备。

(6)应在居民区的下风向和江河下游,但又不受其他企业产生的烟气的影响的地方建设工厂。

(7)厂址面积与外形应适应工厂总平面布置,并有留有一定的发展余地,一般要求地势要平坦,稍能向外倾斜,有一定的坡度,以利于雨水排除。 (8)为了节约土地资源,尽量不占或少占用农田。

(9)化工厂排出的污水应有一定的处理能力,达到国家规定的排放标准。 (10)有些化工厂有大量的废渣产生,要有足够的洼池堆放和填埋,或者要有利用废渣开发下游产品的相关技术,以期达到资源的最佳利用。

(11)厂址应不受洪水淹没,地下水位最好在4m以下或低于地下建筑物的深度。 (12)厂址尽量不选在7度以上的地震区,9度以上不能建厂。

(13)化工厂的高层建筑物及地下管道较多,在下沉性二级以上大孔性黄土上不宜建厂。

(14)地址情况要好,地耐力一般要求在147kPa以上。

(15)在具有喀斯特地貌的地区,土崩地段和地下有淤泥或流沙处不宜建厂,已采沙坑上面不宜建厂。

(16)有用矿藏的上部不宜建厂。 1.2.1所选厂址位置的优势

福泉市位于贵州省中部,黔南布依族苗族自治州北部,介于东经

107°14′24″--107°45′35″和北纬26°32′28″ --27°02′23″之间。东临凯里市和黄平县,南与麻江县接壤,西界贵定,龙里,开阳三县。北和瓮安县相连。南北最长55.2千米,东西最宽52.1千米。总面积1690.8平方千米。马场坪镇是福泉市的一个重要工业基地,面积130平方公里。交通非常便利, 西离贵阳120km,南至都

匀45km,湘黔铁路、贵新高等级公路穿过该镇并且马场坪火车站准备扩建为二级火车站,湘黔、黔桂、马遵公路穿过该镇,是贵州南下北上、东进西出重要的交通枢纽和物资集散地;矿产资源丰富,现已探明具有开采价值的矿产多达20余种。主要包括磷矿、重晶石、铁、硅石、煤等;全国最大的磷化工业基地——瓮福集团座落于该镇。当前,以磷化工为龙头,煤炭、冶金、建材等多行业体系已经形成,工业化水平较高。

福泉市境内地势西部和北部较高,东部次之,中部和南部较低,最高海拔1715.8米,最低海拔614米,平均海拔1020米。地貌类型以山地为主,丘陵次之,坝地较少。土壤类型以石灰土最多,黄壤次之,水稻土和紫色土较少。在气候分布区上,属亚热带季风气候华中湿润区,热量丰富,雨量充沛,无霜期长,年均温度14摄氏度,年积温4574~5609摄氏度,无霜期245~278天。年均降水量1033~1220毫米。

综合上述,依据以上建厂的选择要求,本设计拟建厂址位于贵州省福泉市马场坪镇,马场坪位于福泉南部,贵新高等级公路、株六复线铁路、湘贵铁路交汇于此,所以交通十分便利,有利于原料及产品的输送,而且靠近剑江,水资源丰富,从而保障了充足的水源供应。附近有瓮福磷矿等大型国有化工企业,这样不仅有利于利用其生产的设备和公用工程,而且它们还是最重要的硫酸用户之一。再者硫酸是一种腐蚀性液体,不能像普通固体化学产品那样可以多储存,需随产随销。硫酸的运输费用较高,这就决定硫酸厂址不能离消费中心太远。最后,硫酸厂不宜建在人口稠密和对环境保护要求较高的地区并且厂址位于山地和丘陵区,不占农田,符合国家土地政策。

所以厂址决定选择在贵州省福泉市南部的马场坪,马场坪地理位置如下图所示:

图1.1 福泉市地理位置图

1.3硫酸生产路线的选择和论证

1.3.1硫酸工业的原料及生产工艺

硫酸生产原料有硫铁矿、硫磺、冶炼烟气、磷石膏、石膏、硫化氢、含硫废液等。硫铁矿是我国主要的硫资源,所以长期以来我国硫酸生产基本上都是以硫铁矿为主要原料。遗憾的是硫铁矿不是硫酸生产的最理想原料,它具有生产工艺复杂、管理要求高、操作环境差以及要处理大量的固体和液体等缺陷。近年来,随着大量硫磺的进口及有色冶炼行业的迅速发展,使得我国硫酸生产的原料结构得到不断的优化和调整——硫铁矿制酸份额逐年下降,硫磺制酸产量迅速增加,冶炼烟气制酸产量稳定增长,形成了以硫磺、硫铁矿、冶炼烟气制酸三分天下的原料格局。

根据使用催化剂的不同,硫酸的工业制法可分为接触法和硝化法。 硝化法(包括铅室法和塔式法)是借助于氮的氧化物使二氧化硫氧化制成硫酸。其中铅室法在1746年开始采用,反应是在气相中进行的。由于这个方法所需设备庞大,用铅很多,检修麻烦,腐蚀设备,反应缓慢,成品且为稀硫酸,所以,这个方法后来逐渐地被淘汰。

在铅室法的基础上发展起来的塔式法,开始于本世纪初期。1907年在奥地利建成了世界上第一个塔式法制硫酸的工厂,其制造过程同样是使氮的氧化物起氧的传递作用,从而氧化二氧化硫,再用水吸收三氧化硫而制成硫酸,不同的是该过程在 液相中进行,生产成本及产品质量都大大优于铅室法。塔式法制出的硫酸浓度可达76%左右,目前,我国仍有少数工厂用塔式法生产硫酸。

接触法是目前广泛采用的方法,它创始于1831年,在本世纪初才广泛用于工业生产。到20年代后,由于钒触媒的制造技术和催化效能不断提高,已逐步取代价格昂贵和易中毒的铂触媒。目前,世界上绝大多数的硫酸厂都采用接触法生产,因为该法可以生产浓度为98%以上的硫酸。

接触法中二氧化硫在固体触媒(五氧化二钒)表面跟氧反应,结合成三氧化硫,然后用98.3%的硫酸吸收为成品酸。这种方法优于塔式法的是成品酸浓度高,质量纯(不含氮化物)。以下是采用不同原料为基础进行接触法生产硫酸: (1)硫铁矿制酸

硫铁矿按其来源不同分为普通硫铁矿、浮选硫铁矿和尾砂、含煤硫铁矿三种。沸

S>20%;As<0.05%;C<1%;Pb<0.6%;F<0.05%;H2O<8%[7]。

硫铁矿制酸的生产工艺过程包括以下六个工段:原料预处理、焙烧、净化、干吸、转化、成品。分述如下:

在仓库贮存的硫铁矿,由装载机送入加料斗,经圆盘给料机、胶带输送机送入笼式破碎机,将成球的尾沙打散,再由胶带输送机送入振动筛筛分,筛上粗颗粒矿经胶带输送机返回仓库,筛下粒度合格的成品矿由给料系统送至沸腾焙烧炉,在焙烧炉内,硫铁矿中的二硫化铁与空气中的氧反应,生成SO2炉气,除含SO2外,炉气中还含有大量SO3、Fe3O4、Fe2O3、氮化物,空气则由焙烧风机送入焙烧炉内。焙烧工段产生的900℃高温炉气先经过废热锅炉回收热量将炉气温度降至350℃,同时炉气中的部分矿尘沉降。,回收的热量经汽包由循环泵送回焙烧炉和热电厂循环使用。从废热锅炉出来的炉气经电除尘器除去炉气中的微粒和液滴,再送去洗涤塔(湿法净化),炉气从塔底进入,与从塔顶喷淋下来的稀硫酸(18%-20%酸)逆流接触,洗去炉气中的矿尘和有害杂质,并降低炉气温度至65℃,酸洗塔为空塔。炉气再经冷却塔冷却至40℃,送去电除雾器(一、二

级)除去酸雾。

经洗涤降温和除雾后的炉气,虽然已除去砷、硒、氟和酸雾,却被水蒸气所饱和。这些水蒸气如果进入二氧化硫转化器,会与三氧化硫再次形成酸雾,且会造成对五氧化二钒催化剂的破坏。因此炉气在进入转化工序前必须进行严格的干燥,使炉气中水蒸气含量<0.1g/m3(炉气)。

干燥塔采用53℃、98%的浓硫酸自塔顶喷淋下来,与从塔底进来的炉气逆流接触。其干燥原理是由于浓硫酸具有强烈的吸水性,且在同一温度下,硫酸的浓度越高,其液面上水蒸气的平衡分压越小。当炉气中的水蒸气分压大于硫酸液面上的水蒸气分压时,炉气即被干燥。但是由于硫酸浓度超过98.3%时,硫酸液面上有三氧化硫存在,可与炉气中的水蒸气生成酸雾,故硫酸浓度不得超过98.3%。 干燥过后的炉气由二氧化硫主风机送去换热器简介换热是炉气升温至430℃左右,再送去转化器一、二段,在五氧化二钒的催化下转化成SO3。该反应为放热反应,故从转化器一、二段出来的气体温度过高,需换热降温,并进行第一次吸收,吸收介质为浓硫酸,为放热反应。由于从一吸塔出来的气体除含有SO3、酸雾及惰性气体外,还含有大量SO2,故需要将其换热升温后送去转化器三、四段,使SO2转化为SO3,最终转化率可达99.80%。转化气经换热降温后进行二次吸收,吸收液送往成品酸塔,浓度为98%,再去硫酸储罐。吸收尾气去烟囱直接排放。 (2)硫磺制酸

在所有的硫酸工艺中,除了以硫磺为原料不需要净化炉气外,以硫铁矿与有色金属冶炼烟气为原料时均需要将炉气净化。所以与上述硫铁矿制酸相比,硫磺制酸具有流程简单,生产过程无废渣、污水排出等优势,故对建厂地区适应性广。

原料硫磺在熔硫系统中,经0.35Mpa、150℃-160℃的低压蒸汽熔融后,送去液硫储罐,再经液硫地下槽由液硫泵送去焚硫炉。在焚硫炉内,硫与由风机送入的干燥空气接触,与空气中的氧反应生成SO2、SO3。炉气经废热锅炉回收废热并降温后直接送去转化器的一、二、三段转化,转化器各段均设有冷/热换热器,从转化器三段才来的气体,经过一个冷换热器冷却后再经省煤器回收低温余热(以加热脱盐水)后,送去一吸塔进行吸收,吸收原理同硫铁矿制酸吸收原理。从一吸塔出来的气体中含有大量未完全转化的SO2及SO3,经换热升温后送去转


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