硫酸生产工艺课件.ppt
硫酸磷肥部硫酸生产工艺一、硫酸工业的发展概况1、我国硫酸产量、消费量持续增长，但是自2006年硫酸产量增速趋缓。2、硫酸原料结构得到根本改善。3、硫酸装置已基本实现大型化、国产化。4、硫酸供应量持续增长。5、盲目建设硫磺制酸装置使沿海地区能力过剩。6、中国是硫酸大国，但还不是硫酸技术强国，我国硫磺制酸工业余热回收利用潜力很大，提高低温位余热回收率将提到议事日程。7、硫磺制酸的新设备和新技术。国内各研发部门不断推陈出新，生产技术和装备水平再上新台阶，大型硫磺制酸装置设计中的关键技术和设备都有突破性的进展。8、硫磺制酸行业的CDM项目亟待开展。二、硫酸磷肥部硫酸装置简介硫酸磷肥部硫酸装置有三套硫磺制酸系统，一套固体熔硫装置，一套硫化氢制酸系统。1#硫磺制酸系统生产能力为250kt/a，该装置自2001年12月份建成后，于当月20日进行点火烘煮炉，28日喷磺，系统一次性开车成功。2#硫磺制酸系统生产能力为200kt/a，该装置自2002年8月建成后，因当时原料硫磺供应紧张，装置投产时间一直后移，于2003年11月10日进行点火烘煮炉，17日喷磺开车，系统一次性开车成功。3#硫磺制酸系统生产能力为300kt/a，该装置2005年8月份建成，9月8日喷磺开车，系统一次性开车成功。固体熔磺装置生产能力为80kt/a，2002年11月开车正常。硫化氢装置，06年元月5日投磺打通流程，目前一切准备工作已就绪等待大化肥供出浓度达到设计要求的硫化氢气体。三、硫酸产品说明。硫酸装置的主要产品是98%硫酸及105%硫酸。1、产品特性v硫酸是重要的基本化学工业产品之一，外观为无色透明的油状液体。广泛应用于化肥、合成纤维、军工、冶金、石油化工和医药工业等部门。v2、硫酸的化学性质va、硫酸是一种强酸，它的化学性质非常活泼，它能与金属直接反应，生成该金属的硫酸盐，所以它对金属有强烈的腐蚀性。例如：vZn十H2SO4ZnSO4十H2vFeH2SO4FeSO4H2vb、硫酸与金属氧化物作用时，生成该金属的盐，利用此法可制取相应的金属盐类vFe2O33H2SO4Fe2（SO4）3十3H2OvCuO十H2SO4CuSO4十H2OvC、硫酸与其它酸类的盐相作用时，可以制造很多种类的酸v如：v2NaClH2SO4Na2SO42HClvCa3（PO4）23H2SO42H3PO43CaSO4vCaF2H2SO42HF十CaSO4vd、硫酸与氨及其水溶液作用生成硫酸铵v2NH3H2SO4（NH4）2SO4液态硫粘度-温度曲线3、主要原材料规格原料检验项目单位投料条件 硫磺含硫 99.5 有机物 03 灰分 02 砷 0001 不溶性水 2.0 硫化氢 CH3OH 0.1095 CO2 50.3441 H2 0.0069 N2 2.3874 H2S 47.1474 CH4 0.0004 CO 0.0043 五、硫磺制酸的主要工序（一）、液硫贮存输送（二）、空气的干燥（三）、液硫的焚烧（四）、二氧化硫的接触氧化（五）、三氧化硫的吸收（六）、高温余热回收（七）、硫化氢制酸（八）、固体硫磺的熔化（一）、液硫贮存输送2、主要设备、主要设备设备名称设备位号 规格、型号和材质数量液硫贮槽V101abc1300013500有效容积1750m3，内设14组盘管，换热面积303.6m2，槽盖里设盘管换热面积54.3m24液硫地下槽V102钢槽422452242100，内设3组盘管换热面积24.8m21液硫输送泵P101型号YSQ=29.7m3/hH=18m配用电机型号Y160M12B5N=11KWI=21.8An=2900r/min1液硫地下槽泵P102ab型号YSQ=13.1m3/hH=20.7m配用电机型号Y132S2285N=7.5KWI=15.0An=2900r/min23、工艺流程图1、空气干燥的目的（1）、水分会稀释进入转化系统的酸沫和酸雾，会稀释沉积在设备和管道表面的硫酸，造成腐蚀。（2）、水分含量增高，会使转化后的三氧化硫气体的露点温度升高，在低于三氧化硫气体露点温度的设备内，都会有硫酸冷凝出来，温度高和浓度不定（接近100%或含有游离SO3）的硫酸对设备有强烈的腐蚀作用。以上两点形成的腐蚀物，对触媒有严重的损坏作用。（3）、三氧化硫会与水蒸汽结合成硫酸蒸气，在换热降温过程中以及在吸收塔的下部有可能生成酸雾，酸雾不易被捕集，绝大部分随尾气排出，排气筒便会逸出白烟，不但使硫的损失增大，更重要的是污染了环境。、干燥过程中要考虑的因素、干燥过程中要考虑的因素（1）、气体温度和含水量。（）、干燥所用的硫酸浓度和温度。（）、炉气干燥的指标：0 1 gm。、干燥工序工艺流程方框图及主要控制点干干燥燥塔塔干燥酸循环槽循循环环泵泵干燥酸冷却器kw鼓风机转化工序自循环水空气去循环水去循环槽自吸收（三）、液硫的焚烧、岗位任务：、岗位任务：由液硫贮存工序来的合格的液态硫磺通过磺枪喷入焚硫炉内燃烧,制取二氧化硫(俗称炉气)，燃烧所需的空气经干燥塔内93%硫酸干燥后由1200KW风机送来。、燃烧化学反应：燃烧化学反应：、S十O2SO2十QSO3+O2SO十Q其间生成少量的SO3，其含量约相当于SO2的15%。B、不同的空气温度下液硫的燃烧温度和SO24、焚硫炉、焚硫工序工艺流程方框图及主要控制点干干燥燥塔塔精硫槽循循环环泵泵焚硫炉kw鼓风机空气自液硫贮存焚硫炉放空放空去转化工序、焚硫工序主要控制指标序号序号指标名称单位控制范围1鼓风机出口水份g/m30.12鼓风机出口酸雾g/m30.005焚硫炉出口温度950404焚硫炉出口浓度9.5.5精硫槽液位m.6精硫槽温度7低压蒸汽压力MPa0.45（四）、二氧化硫的接触氧化、岗位任务：岗位任务：出焚硫炉的炉气温度约为950,经火管式锅炉回收热量后温度降至410左右,然后进入转化器,在钒催化剂的作用下使SO2氧化为SO3，反应为放热反应。借此反应热通过换热系统使之达到转化器各段所需的反应温度，多余的热量由两个省煤器和两个过热器中的除氧水和蒸汽移走。、转化反应方程式如下：、转化反应方程式如下：SO2十1/2O2SO3十Q、转化反应的特点：、转化反应的特点：（）反应温度（）反应温度如果只考虑反应速度，则反应温度应当越高越好。如果只考虑平衡转化率，则反应温度应当越低越好。这是矛盾的。因此，在选择转化温度指标时，不但要考虑有较高的转化率，同时还要考虑有较高的反应速度。所以在转化过程中，就不应该自始至终保持同一个温度范围。反应的初期，二氧化硫和氧的浓度高、三氧化硫浓度低，距离平衡状态较远，宜使气体在较高的温度下转化，使具有较大的反应速度；反应的后期，气体成分的浓度关系正好相反，距离平衡状态较近，宜使气体在较低的温度下转化，以获得最高的转化率。这过程中温度的调节，是靠设置在转化系统中的各个换热器或靠加入冷炉气、冷空气来达到的。、转化反应的特点：（）反应压力（）反应压力平衡转率随压力增大而增高；高温比低温状况下其平衡转化率随压力增大而增高的值较大。故硫酸生产系统，转化和吸收工序，在加压下生产是有好处的，尤其是硫磺制酸系统更为有利。所以，近年来国际上不少国家在积极研究采用加压流程。取得了显著的技术经济效益。（）反应气体起始成分（）反应气体起始成分方程式表明，在一定的温度和压力下，气体起始成分中的氧含量愈大和二氧化硫的含量愈小，则平衡转化率便愈高；如果从转化过程中，把生成物除去，逆反应速度必会大大减小，平衡状态立即被打破，反应就变得有利于正反应的进行，进一步提高了转化率。这就是建立两转两吸新流程的理论依据。两转两吸工艺，就是把一次转化成的吸收掉，提高进二次转化器的原始气体成分中的含量，从而使平衡转化率得到大的提高。例如在和.kpa下经两次转化后，总转化率在浓度.下可达到.以上（实际生产状况），其平衡转化率接近。如不采用两转两吸工艺，在浓度.状况下，其平衡转化率只有.，实际转化率就更低，一般只能达到左右。、系统转化主要设备：设备名称设备位号规格、型号和材质数量过热器B2052620（外）2230，H=2582，材质20号钢，14根盘管574，材质20号钢，换热面积788m2过热器B2023828（外）14H=9410，材质20R，13根盘管574，材质12Cr1MOVG，换热面积1049.2m2热热换热器E2015010（内），换热面积1304m21冷热换热器 E2024790（内），换热面积1157m2冷热换热器 E2034340（内），换热面积1103m2省煤器B203总重14876kg，换热面积1026m2省煤器B204总重20636kg，换热面积1466m2一一号号系系统统转转化化器器示示意意图图5、1#系统转化工序工艺流程方框图及主要控制点锅炉一一吸吸塔塔自焚硫炉放空转化器 一段二段三段四段2#过热器热热交 换器冷热交 换器2#省煤器1#省煤器1#过热器二二吸吸塔塔（五）、三氧化硫的吸收、岗位任务岗位任务:使用98%和105%酸吸收由转化工序来的转化气中的SO3，生产合格的成品98%及105%硫酸。正确控制各塔循环酸浓度、温度及酸量，以达到规定的干燥吸收效率，确保产品质量符合标准。操作好尾气回收装置，避免环境污染，减少硫损失。2、吸收工序的化学反应吸收工序的化学反应:烟酸吸收反应如下：H2SO4十xSO3H2SO4xSO3十Q吸收反应如下：SO3十H2OH2SO4十Q3、高温吸收工艺：高温吸收工艺：为了避免吸收过程中酸雾的产生，采用了高温吸收工艺。用提高酸表面温度的方法，使塔底酸液面上的硫酸蒸气压力与进塔气体中的硫酸蒸气分压接近，从而使气体中的硫酸蒸气能较缓慢地在酸液表面进行冷凝，避免在塔底部因硫酸蒸气过饱和度过大，产生空间冷凝而形成酸雾4、系统吸收主要设备：设备名称设备位号规格、型号和材质数量烟酸塔T302壳体3744（内）12，H=10620，内衬瓷砖，净内径3500，内装38阶梯环高500约4.81m3，76阶梯环5000高约48.1m3，内设122根50分酸管，共有230个14分酸孔。第一吸收塔T303壳体5144（内）14内衬瓷砖，净内径4900，内装38阶梯环填料500mm、76阶梯环5000高，约102m3，内设182根50分酸管，共有254个14分酸孔（成正三角排列）。1第二吸收塔T3044650/4892总高17430钢壳内衬瓷砖内装填料高6.26m38阶梯环填料600mm76矩鞍型填料5500mm15015016十字隔板瓷圈一层顶部为除沫层340010双层H=36001吸吸 收收 塔塔5、1#系统吸收工序工艺流程方框图及主要控制点成品硫酸放空 烟酸循环槽 一一吸吸塔塔 二二吸吸塔塔 烟烟囱囱放放空空 烟烟酸酸塔塔 吸收循环槽烟酸冷却器成品冷却器吸收冷却器成品烟酸工艺加水去干燥去转化自转化6、吸收工序主要控制指标序号序号指标名称单位控制范围1吸收酸浓度98.298.52烟酸浓度104.7105吸收酸入塔酸温度70804烟酸入塔酸温度505烟酸塔入塔气体温度1802006吸收塔入塔气体温度1802007烟酸塔出塔酸温度758第一吸收塔出塔酸温度1109最终吸收塔出塔酸温度9510吸收率99.95（六）、高温余热回收、岗位任务岗位任务:回收高温余热，生产压力为3.6MPa的中压蒸汽，供给蒸汽管网发电,液硫焚烧和二氧化硫接触氧化过程将产生大量的热量，其中大部分热量通过中压废热锅炉系统产生中压高温蒸汽而被带走。少量热量被吸收循环酸的冷却水所带走。2、3#废热锅炉特性表废热锅炉特性表：型号FRG-255-45/3.82-450循环方式自然循环项目指标项目指标进口炉温1100给水温度104240出口炉温400饱和汽温度255炉气量82600m3/h过热蒸汽温度450蒸发量45t/h过热蒸汽压力3.82MPa汽包工作压力4.21MPa传热面积628m23、1#系统锅炉工序工艺流程方框图及主要控制点自焚硫炉1#省煤器 锅 炉 汽 包蒸汽发电给水2#省煤器2#过热器1#过热器去转化加药排污4、1#系统锅炉工序主要控制指标序号序号指标名称单位控制范围1饱和蒸汽温度25552饱和蒸汽压力MPa4.00.1过热蒸汽压力MPa3.40.24过热蒸汽温度4204505汽包液位mm0100(汽包中心线以上)6给水压力MPa5.40.57给水温度10428锅炉进口炉气温度950409锅炉出口炉气温度40010蒸发量t/h34.0六、硫磺制酸主要消耗指标序号消耗物名称单位定额指标备注1硫磺kg/t330以100%硫酸计2低压蒸汽kg/t1253电kw.h/t484循环水m3/t1005脱盐水m3/t1.0886钒触媒kg/t0.057轻柴油kg/t0.2硫酸磷肥部谢谢大家指导!
