年产15万吨硫酸工艺设计毕业论文.doc
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年产15万吨硫酸工艺设计
ProcessDesignofAnnuallyOutputof150,000TonsSulfuricAcid
目录
摘要 I
Abstract II
第1章文献综述 1
1.1概述 1
1.1.1硫酸的性质及基本用途 1
1.1.2我国硫酸工业的发展状况 1
1.1.3硫酸在国民经济中的重要性 2
1.2设计规模和规格 2
1.2.1设计规模 2
1.2.2产品及规格 2
1.3生产路线选择论证 3
1.3.1硫磺制取硫酸主流程方块图 3
1.3.2硫磺中杂质对制酸工艺的影响 3
1.3.3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 6
2.1重点设计工序的生产基本原理 6
2.1.1最佳温度的选择 7
2.1.2SO2最适宜浓度的选择 7
2.1.3催化剂的选择 7
2.2重点设计工序的生产方法选择论证 8
2.2.1干吸流程的选择论证 8
2.2.2转化流程的选择论证 10
2.2.3硫磺制酸的废热利用 12
2.3设备选择论证 12
2.3.1废热锅炉的选择 12
2.3.2焚硫炉的设计 12
2.3.3转化器的选择 13
2.3.4酸冷却器 13
2.3.6过热器 13
2.3.7硫酸生产中的三废治理 13
第3章工艺计算 15
3.1物料衡算 15
3.1.1已知条件 15
3.1.2系统物料衡算 15
3.1.3空气干燥 18
3.2焚硫 21
3.2.1炉气量 21
3.2.2进口量 22
3.2.3焚硫炉 22
3.3一次转化 23
3.3.1计算并绘制平衡曲线 23
3.3.2绘制最适宜温度曲线 24
3.3.3绝热操作线 25
3.3.4转化率的分配 26
3.3.5一转各段进出口物料衡算 26
3.4第一吸收塔 28
3.5二次转化 29
3.5.1绘制平衡曲线 29
3.5.2绘制最适宜温度曲线 30
3.5.3绝热操作线 31
3.5.4二转各段进出口物料平衡 31
3.6换热器及换热面积的计算 32
3.6.1高温过热器 32
3.6.2第Ⅰ换热器 33
3.6.3第Ⅱ换热器 34
3.6.4第Ⅰ省煤器 34
3.6.5第Ⅰ低温过热器 35
3.6.6第Ⅱ低温过热器 36
3.6.7第Ⅱ省煤器 36
3.7第二吸收塔 37
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
II
ProcessDesignofAnnuallyOutputof150,000TonsSulfuricAcid
Abstract：
Usesulfurasrawmaterialtoproducesulfuricacidhasthefollowingbenefits：
simplifyprocesses，saveinvestmentspending，andimproveproductquality．Thisprocessdesignintroducestheprocesscalculation，sizecalculationandmodelselectionofthemainequipment，processconfiguration，andenvironmentalprotection．Thisprocessdesignhasthreemainsections：
burningsulfur，transferring，andabsorbing．Duringtheburningsulfursection，blastfurnaceisthekeyequipment．Whenrunningthesulfursection，theliquidsulfurneedtobekeptatomizedwhichmeansusingthehighqualityliquidsulfuratomizationequipment．Thetransferringandabsorbingsectionsuse“doubletransferringanddoubleabsorption”，3+2fivetransferringsections，whichismaturetechniqueinthesulfuricacidindustry．Duringthetransferringandabsorbingsections，thefirsttransferringratecanreach93.5%，thesecondtransferringratecanreach96.9%，andthetotaltransferringrateandabsorbingratecanreach99.8%．Usingthistechnique，theoperationratecanbeincreased．Meanwhile，thedischargingofwastegasandwastewatercanbedecreased．Furthermore，theutilizationefficiencyofwastehearwillbeincreasedtomaximizetheresourceutilization．Furthermore，thisprocessdesigncontainstworelateddrawingdesign：
pipingandinstrumentdiagramofsulfuricacidproductionfromsulfur-burning，andmiddleabsorptiontowerequipmentdrawing．
Keywords：
sulfur；sulfuricacid；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（330±0.5）℃。
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42.1%。
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，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/T534-2002）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）≥
98.0
2
灰粉%≤
0.03
3
铁（Fe）含量≤
0.01
4
砷（As）含量%≤
0.005
5
透明度mm≥
50
6
色度ml≤
2.0
1.3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
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