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年产20万吨硫酸生产车间工艺设计

摘要

硫酸是最重要的基础化工原料之一，主要用于制造磷肥及无机化工原料，  其次作为化工原料广泛应用于有色金属的冶炼、石油炼制和石油化工、橡胶工业 以及农药、医药、印染、皮革、钢铁工业的酸洗等。本设计以硫磺为原料生产硫酸， 因为以硫磺为原料生产硫酸不需净化，大大简化了工艺过程，节省投资费用，

且产品质量高。

本设计完成了年产 20 万吨硫酸生产车间工艺设计，介绍了硫酸生产的主要 方法和成熟的工艺流程。主要内容包括原料熔硫工段、焚硫转化工段、干吸工段 及主要设备的选择、环保措施等。完成了化工设计的各个设计环节，达到了设计 目标。经分析，设计技术可靠，经济合理。在设计过程中，还重点对废水处理进 行了分析。

关键词：硫酸；硫磺制酸； 焚烧炉；转化塔

 

目录

1 引言 1

1.1 概述 1

1.2 全球硫酸工业概况 1

1.3 我国工业概况 1

1.4 硫酸的性质 2

1.4.1 物理性质 2

1.4.2 浓硫酸的化学性质 3

1.4.3 稀硫酸的化学性质 5

1.4.4 相对密度 6

1.4.5 硫酸的结晶温度 6

1.4.6 硫酸的热容、热焓 7

1.4.7 硫酸的沸点蒸气压和蒸气组成 7

1.5 硫酸几种不同的生产工艺 8

1.5.1 以硫磺为原料 8

1.5.2 以硫铁矿含伴生硫铁矿为原料 9

1.5.3 冶炼烟气和其它原料 9

1.6 低浓度二氧化硫气体的处理 9

1.7 硫酸污水处理 10

1.8 二氧化硫尾气 10

2 工艺流程 11

2.1 快速熔硫与液硫过滤工段 11

2.2 转化工段 12

2.2.1 二氧化硫转化反应的基本原理 13

2.2.2 二氧化硫转化三氧化硫工艺操作条件选择和选定理由 14

2.3 吸收工段 22

2.3.1 吸收流程配置的方式 23

2.3.2 吸收工段的流程 23

2.3.3 吸收工段主要工艺指标分析 24

2.4 废热回收工艺 24

2.5 关于低温位热能回收工艺 25

3 物料衡算 26

3.1 设计要求： 26

3.2 物料衡算 26

3.2.1 硫磺焚烧的物料衡算 26

3.2.2 转化器物料衡算 26

3.3 热量衡算 29

3.3.1 热量衡算的目的 29

3.3.2 热量衡算依据 29

3.3.3 各物质热力学参数[23] (标况下) 29

3.3.4 各工段的热量衡算 29

4 主要设备的设计与选型 38

4.1 焚硫炉 38

4.2 转化塔 38

4.3 干吸塔 40

4.4 气体换热器 41

4.5 空气鼓风机 44

4.6 循环吸泵 45

4.7 废热锅炉 45

4.8 过热器和省煤器 46

4.9 设备一览表 47

5 车间布置 48

5.1 车间布置的任务 49

5.2 车间布置的基本原则 49

5.3 车间布置设计的一般要求 49

5.4 车间布置 52

5.5 装置的组成部分 53

5.6 布置方案 53

5.7  设备布置      54

6 安全与环保 54

6.1 安全 54

6.1.1 产业安全现状 54

6.1.2 安全评价简介 55

6.2 环保 55

6.2.1 作业环境 55

6.2.2 主要污染 56

6.2.3 环境管理重点 56

7 经济核算 57

7.1 概述 57

7.2 能耗分析  58

7.3 节能措施    58

7.4 经济核算 59

7.4.1 工程费用 59

7.4.2 其他费用 60

7.4.3 备用费用 60

7.4.4 专项费用 61

7.4.5 产品单位成本 61

7.4.6 流动资金 62

7.4.7 投资回收期 62

设计总结 62

参考文献 63

致  谢 66

 

设计总结

硫酸是最重要的基础化工原料之一，主要用于制造磷肥及无机化工原料， 其次作为化工原料广泛应用于有色金属的冶炼、石油炼制和石油化工、橡胶工业 以及农药、医药、印染、皮革、钢铁工业的酸洗等。 但是硫酸工业污染严重，硫酸 工业的每一次技术进步都是在提高硫利用率的同时，减少废气、废水的排放,提 高废热利用效率，做到资源利用率的最大化。 该工艺主要有焚硫、转化、吸收三 个工段，在设计中我还对制酸后所产生废液的处理进行了设计，使整个工艺更加完整和合理。

在这次工艺设计中我充分利用了四年来我们所学习的理论知识，并且结合 在南化公司硫酸厂的毕业实习，介绍了硫酸的性质、用途、工艺流程，在此基础 上我们对硫酸生产装置进行分析。本设计是根据硫酸生产提供的参数，工艺控 制指标，对硫酸生产工艺进行设计计算，尤其对最重要的工段即转化工段进行了详细的工艺设计分析。

通过本次设计我们学会了化工设备的分析，掌握工艺设计的计算方法，培 养了我们核算和工艺设计的能力总的来说，设计基本上考虑到经济和效率优先 的原则，大设计方案还是比较合理。

 

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