年產(chǎn)10萬噸硫酸工藝畢業(yè)(課程)設(shè)計(jì)教學(xué)文案

年產(chǎn)10萬噸硫酸工藝畢業(yè)(課程)設(shè)計(jì)精品文檔精品文檔收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系管理員刪除收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系管理員刪除精品文檔收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系管理員刪除年產(chǎn)10萬噸硫酸工藝設(shè)計(jì)摘要硫酸可以由硫鐵礦焙燒生成二氧化硫，通過二氧化硫的進(jìn)一步催化氧化生成三氧化硫，最后用濃硫酸吸收三氧化硫制得硫酸。本設(shè)計(jì)是年產(chǎn)10萬噸硫酸工廠的設(shè)計(jì)，主要進(jìn)行了工藝計(jì)算、設(shè)備選型，并繪制了工藝流程圖、部分工藝物料流程圖、全廠平面布置圖、車間的立面圖和平面圖。關(guān)鍵詞：硫鐵礦，硫酸生產(chǎn)，工廠設(shè)計(jì)TheFactoryofSulfuricAcidWhoseOutputis100,000TonsPerYearABSTRACTThesulfuricacidcanbebakedbythesulphurironminetoburnbornsulphurdioxide,Thefurthercatalystwhichpassessulphurdioxideoxidizesbornthreeoxidizesulphur,Finallyabsorbwiththeoilofvitriolthreeoxidizesulphursystemsulfuricacid.Thisdesignistheyearproduces100,000tonsulfuricacidfactoryofdesign.Itincludethemainequipmentcomputationandtheshapinginthetechnicalprocess,entirefactoryfloor-plan,svariousworkshopselevationandhorizontalplan.KEYWORDS:pyrites，sulfuricacidproduction，plantdesign目錄TOC\o"1-1"\h\z\t"標(biāo)題2,2,標(biāo)題3,3,樣式2,2,樣式3,3"摘要 IABSTRACT II1總論 11.1項(xiàng)目依據(jù) 11.1.1課題背景 11.1.2硫酸的用途及規(guī)格 11.1.3硫酸產(chǎn)業(yè)概況及需求現(xiàn)狀 11.1.4當(dāng)代硫酸工業(yè)的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢 21.2產(chǎn)品性質(zhì)、用途及規(guī)格 21.3設(shè)計(jì)原則 31.4設(shè)計(jì)任務(wù) 31.5工廠組織與勞動定員 31.6資金籌措 41.7環(huán)境保護(hù)與綜合利用 41.8勞動安全衛(wèi)生 52廠址選擇 62.1建廠依據(jù) 62.2指導(dǎo)方針 62.3選廠經(jīng)過 62.4環(huán)境保護(hù)及廢物處理 73工藝流程的選擇和簡介 83.1硫酸生產(chǎn)的原料 83.2硫酸生產(chǎn)的方法 83.3工藝流程的選擇 83.4工藝流程的簡介 93.4.1硫鐵礦的預(yù)處理 93.4.2硫鐵礦的焙燒 93.4.3爐氣凈化 103.4.4催化氧化 103.4.5的吸收 113.5硫酸生產(chǎn)三廢治理、能量回收利用 113.5.1三廢治理 113.5.2能量利用 124工藝計(jì)算及設(shè)備選型 134.1焙燒工序的工藝計(jì)算 134.1.1焙燒工序物料衡算： 134.1.2焙燒工序熱量衡算： 164.1.3廢熱鍋爐的熱量衡算： 184.1.4廢熱鍋爐的工藝計(jì)算： 194.1.5電除塵器的基本參數(shù)計(jì)算和選型： 214.2凈化工序的工藝計(jì)算 224.2.1凈化工序物料衡算： 224.2.2對干燥塔進(jìn)行物料衡算： 234.2.3干燥塔的工藝計(jì)算： 254.3轉(zhuǎn)化工序的工藝計(jì)算 274.3.1轉(zhuǎn)化工序物料衡算： 274.3.2成塔進(jìn)行能量衡算： 284.3.3轉(zhuǎn)化工序平衡轉(zhuǎn)化率及平衡組成 324.3.4轉(zhuǎn)化器的工藝計(jì)算 344.3.5換熱器的工藝計(jì)算 354.4吸收工序的工藝計(jì)算 374.4.1吸收工序物料衡算： 374.4.2混合器物料衡算： 405全廠總平面及車間設(shè)計(jì) 415.1總平面設(shè)計(jì)任務(wù)和步驟 415.1.1總平面設(shè)計(jì)任務(wù) 415.1.2工廠組織 415.2總平面設(shè)計(jì)原則 415.3總平面布置評述 425.4車間布置設(shè)計(jì)的意義 435.5車間布置設(shè)計(jì)的原則及方法 435.6車間布置設(shè)計(jì)與評述 445.6.1關(guān)于平面布置方案 445.6.2關(guān)于廠房形式 445.5.3車間設(shè)備布置 455.5.4車間輔助室和生活室布置 455.6工藝流程設(shè)計(jì) 465.6.1工藝流程設(shè)計(jì)的重要性 465.6.2工藝流程設(shè)計(jì)的原則 466設(shè)計(jì)結(jié)果 476.1設(shè)計(jì)成果 476.2圖紙及比例 476.3主要設(shè)備的工藝參數(shù) 47總結(jié) 50致謝 51參考文獻(xiàn) 521總論1.1項(xiàng)目依據(jù)1.1.1課題背景硫酸是一種十分重要的基本化工原料，其用途廣泛，涉及到國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)工業(yè)部門和人們生活的各個(gè)方面，曾被譽(yù)為“工業(yè)之母”，并以其產(chǎn)量高低作為衡量一個(gè)國家國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的標(biāo)志之一。在我國其產(chǎn)量的2/3用于制造磷肥，另外1/3則用于國民經(jīng)濟(jì)的其它行業(yè)。近幾年來我國高濃度磷復(fù)肥發(fā)展帶動了硫酸需求量的增加，其它用酸行業(yè)的發(fā)展也使硫酸需求量增加。1.1.2硫酸的用途及規(guī)格硫酸是重要的化工產(chǎn)品，用途十分廣泛。硫酸用于生產(chǎn)磷肥(過磷酸鈣)和氮肥(硫酸銨)，其消耗量幾乎占硫酸產(chǎn)量一半以上；在有機(jī)化工、纖維、塑料、染料以及農(nóng)藥的生產(chǎn)中都需要硫酸；無機(jī)化工，如磷酸、氟氫酸、硼酸等無機(jī)酸及硫酸鹽、磷酸鹽、鉻酸鹽等無機(jī)鹽的生產(chǎn)，也用硫酸；在國防和原子能工業(yè)，硫酸用于制造各種無煙炸藥、從鈾礦中提取鈾；冶金工業(yè)的金屬精煉、石油工業(yè)的產(chǎn)品精制等。世界硫酸產(chǎn)量1950年為2780萬，1960年為4822萬噸，1970年為9107萬噸，1997年達(dá)到563萬噸。1997年美國的硫酸產(chǎn)量4515萬噸，我國為1991萬噸，位居第二。工業(yè)硫酸是指S03與H2O以一定比例混合而成的化合物，分為稀硫酸(H2S04含量65％和75%)、濃硫酸(H2S04含量92.5％和98%)和發(fā)煙硫酸(游離S03含量20%)。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的硫酸產(chǎn)品規(guī)格如表1—1所示。1.1.3硫酸產(chǎn)業(yè)概況及需求現(xiàn)狀進(jìn)入2006年，隨著下游行業(yè)開工率的提高和市場需求的逐步放大，行業(yè)繼續(xù)保持著快速的增長勢頭。截止到2006年1-4月，我國硫酸(折純)產(chǎn)量、表觀消費(fèi)量、進(jìn)口和出口數(shù)量分別為1513.6萬噸、1590萬噸、76.6萬噸和0.1萬噸，同比增長率分別為10.1%、11.1%、33.9%和12.3%。以磷肥用酸為基準(zhǔn)測算我國硫酸產(chǎn)量。預(yù)計(jì)2007年全國1.磷肥產(chǎn)量1260萬噸，比2006年僅增長5%，其它工業(yè)用酸增長5%，以此測算，2007年我國硫酸表觀消費(fèi)量5500萬噸；化肥用酸占總消費(fèi)量70%，其它工業(yè)用酸占總消費(fèi)量30%。由于國際有色金屬價(jià)格在高位運(yùn)行，2007年我國冶煉酸產(chǎn)量將達(dá)到1200萬噸；大型硫鐵礦制酸以硫鐵礦渣為盈利增長點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)形勢將優(yōu)于硫磺制酸，部分硫磺制酸企業(yè)將進(jìn)一步減產(chǎn)；同時(shí)，部分生產(chǎn)成本高、環(huán)保條件差的小規(guī)模裝置趨于淘汰，這將有助于我國硫酸工業(yè)的整體結(jié)構(gòu)的改善和調(diào)整，增強(qiáng)硫酸企業(yè)自身的綜合競爭力。1.1.4當(dāng)代硫酸工業(yè)的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢世界硫酸工業(yè)的發(fā)展，主要表現(xiàn)在擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，采用先進(jìn)技術(shù)，節(jié)約能源，提高勞動生產(chǎn)率和消除環(huán)境污染等方面。60年代，采用了兩吸兩轉(zhuǎn)新技術(shù)，使二氧化硫總轉(zhuǎn)化率提高到99.8﹪以上；為加強(qiáng)生產(chǎn)，提高進(jìn)入轉(zhuǎn)化器二氧化硫濃度；采用提高余熱利用效率及將傳統(tǒng)的柱狀催化劑改為環(huán)狀催化劑，改進(jìn)設(shè)備結(jié)構(gòu)及減小系統(tǒng)阻力等措施；開發(fā)了硫酸尾氣治理工藝，使排入大氣的二氧化硫含量降至10-4以下；在生產(chǎn)規(guī)模和設(shè)備上采用大型化，從而降低了成本，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。硫酸工業(yè)的技術(shù)發(fā)展趣勢，主要有以下幾個(gè)方面：1)提高SO2氣體的濃度，強(qiáng)化設(shè)備，降低投資；2)降低系統(tǒng)阻力；3)采用耐腐蝕材料，保證設(shè)備可靠運(yùn)轉(zhuǎn)；4)提高余熱利用效率；5)消除污染；6)生產(chǎn)設(shè)備大型化和集中化；7)采用電子計(jì)算機(jī)控制技術(shù)；8)改進(jìn)冶煉煙氣制酸技術(shù)；9)加速新技術(shù)的開發(fā)與研究。1.2產(chǎn)品性質(zhì)、用途及規(guī)格（1）性質(zhì)：硫酸相對分子量或原子量：98.07；密度：1.834（98%）熔點(diǎn)（℃）：10.49；沸點(diǎn)（℃）：338（2）性狀：純品是無色油狀液體。工業(yè)品如含有雜質(zhì)，則呈黃、棕等色。（3）溶解情況：溶于水。用水稀釋時(shí)，應(yīng)將濃硫酸慢慢注入水中，并隨時(shí)攪和。勿將水注入硫酸，以防濃硫酸猛烈地飛濺，引起事故。（4）用途：應(yīng)用很廣，如制造硫酸鹽、合成藥物、合成染料、合成洗滌劑、金屬冶煉等。在有機(jī)合成中用作脫水劑和磺化劑。金屬、搪瓷等工業(yè)中用作酸洗劑。石油工業(yè)中用作精煉石油制品。粘膠纖維工業(yè)中用于配制凝固浴。（5）包裝及貯運(yùn)：用專用槽車(船)裝運(yùn)，或用陶瓷壇(或其它耐酸包裝物)包裝，每壇凈重45kg。酸壇置于木箱內(nèi)，周圍填草、刨花或細(xì)爐渣等物，壇口用耐酸材料密封每批出廠硫酸都應(yīng)附有質(zhì)量證明書。包裝上應(yīng)有明顯的“腐蝕性物品”標(biāo)志。（6）其他：有很強(qiáng)的吸水能力。使棉麻織物、木材、紙張等碳水化合物激烈脫水而炭化。為無機(jī)強(qiáng)酸，腐蝕性很強(qiáng)，化學(xué)性很活潑。幾乎能與所有金屬及其氧化物、氫氧化物反應(yīng)生成硫酸鹽，還能和其它無機(jī)酸的鹽類作用。（7）產(chǎn)品規(guī)格見表1-1表1-1工業(yè)硫酸規(guī)格（GB534—89）指標(biāo)濃硫酸發(fā)煙硫酸92.598200.100.100.100.031.3設(shè)計(jì)原則（1）遵守法則，法規(guī)，貫徹黨的基本建設(shè)方針，實(shí)事求是，因地制宜（2）合理利用國家資源和財(cái)產(chǎn)，最大限度的發(fā)揮硬件設(shè)施的內(nèi)在潛力，節(jié)約土地，減少投資，降低成本；（3）采用成熟的、先進(jìn)的工藝流程，設(shè)備，學(xué)習(xí)先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)，努力實(shí)現(xiàn)自動化、現(xiàn)代化提高產(chǎn)品的科技含量；（4）盡可能使生產(chǎn)設(shè)備大型化和集中化，采用耐腐蝕材料，保證設(shè)備可靠運(yùn)轉(zhuǎn)；（5）盡可能創(chuàng)造良好的勞動條件，以利于勞動工人的身心健康；1.4設(shè)計(jì)任務(wù)包括硫鐵礦制酸的工藝流程設(shè)計(jì)，物料衡算及熱量衡算，主要設(shè)備的計(jì)算和選型，畫出工藝流程圖，全廠平面圖以及車間平面、立面布置圖。1.5工廠組織與勞動定員1)工廠體制及組織機(jī)構(gòu)工廠為股份所有制企業(yè)主要管理人員：總經(jīng)理（廠長），副總經(jīng)理（副廠長）（2名）下屬部門：生產(chǎn)部，后勤保障部（下屬倉儲，能源保障，技術(shù)保障等多個(gè)單位），銷售部，財(cái)務(wù)部，行政人事部等。2)生產(chǎn)班制及定員工廠生產(chǎn)車間將實(shí)行三班制，其他部門將實(shí)行一班制。工廠員工總數(shù)為120人，其中生產(chǎn)人員60人，生產(chǎn)人員當(dāng)中技術(shù)人員為30人，比例為50%。同時(shí)還會不定期的雇傭一部分臨時(shí)工以應(yīng)付生產(chǎn)和出貨高峰期。3)工作制度正常工作日采用四班三運(yùn)轉(zhuǎn)，法定假日和星期假日采用輪換倒班制度，連續(xù)工作制：工作日=365—設(shè)備維修日=365－65=300(天)4)人員的來源和培訓(xùn)人員主要在人才市場以及相關(guān)學(xué)校招聘．培訓(xùn)分兩部分，入廠培訓(xùn)由工廠行政人事部門組織培訓(xùn)，高級培訓(xùn)，如高等工藝培訓(xùn)，企業(yè)管理培訓(xùn)將與有關(guān)院校合作培訓(xùn)。1.6資金籌措本廠建立的資金籌備上，將采取三步分，一部分自籌，再吸引一部分投資，以及一部分銀行貸款，在工廠建成投產(chǎn)后，將發(fā)行一部分內(nèi)部股份吸收內(nèi)部員工入股，在快速還清銀行貸款的同時(shí)起到增加員工的歸屬感和提高員工的勞動積極性的作用。1.7環(huán)境保護(hù)與綜合利用化工設(shè)計(jì)必須在全面規(guī)劃、合理布局、綜合利用、保護(hù)環(huán)境、防止污染反面全面考慮。根據(jù)國家經(jīng)委、國家計(jì)委頒發(fā)的《建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)管理辦法》，從事對環(huán)境有影響的項(xiàng)目都必須執(zhí)行環(huán)境影響報(bào)告的審批制度，執(zhí)行防治污染及其它公害的設(shè)施與主體工程同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工、同時(shí)使用的“三同時(shí)”制度?；ぴO(shè)計(jì)應(yīng)符合國家現(xiàn)行的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。有關(guān)環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)有：（1）地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB3838-88；（2）環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB3095-96；（3）城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)GB3096-93；（4）工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)GB12348-90；（5）車間空氣中有害物質(zhì)的最高允許濃度；（6）居民區(qū)大氣中有害物質(zhì)的最高允許濃度；（7）污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)GB8978-96；（8）鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB13271-91；（9）大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)GB16297-1996。經(jīng)處理過的排入城鎮(zhèn)排水管道的工業(yè)廢水和生活廢水，應(yīng)符合：（1）水文不高于40℃；（2）不產(chǎn)生易燃易爆和有毒氣體；（3）不傷害養(yǎng)護(hù)人員；（4）對病原體必須嚴(yán)格消毒滅菌；（5）有毒物質(zhì)最高容許濃度應(yīng)符合《工業(yè)“三廢”排放試行規(guī)定》。對于廢渣一般采用填埋、焚化、堆肥前應(yīng)取得衛(wèi)生部門的同意，不允許污染水源土壤。局部派出的有害氣體應(yīng)凈化回收后再向大氣排放。1.8勞動安全衛(wèi)生工業(yè)衛(wèi)生包括防塵防毒、防暑降溫、防寒防濕、防噪音、振動控制等，對于一般化工廠有一定的規(guī)定。根據(jù)車間對勞動保護(hù)的設(shè)計(jì)規(guī)范《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》—TJ36-79規(guī)定：浴室：衛(wèi)生等級為一級、二級的車間應(yīng)設(shè)車間浴室，三級在車間附近貨場去附近設(shè)集中浴室，四季可在居住區(qū)設(shè)集中浴室?？赡芤鸾?jīng)皮膚吸收急性中毒的車間一設(shè)事故淋浴。更衣室：一級車間的存衣室，便服、工作服應(yīng)分別存放。二級車間的存衣室，便服、工作服可同室存放。三級車間的存衣室，便服、工作服可同室存放，存放室和休息室和并設(shè)置。四級車間的存衣室和休息室和并設(shè)置，可在適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)存放工作服。易沾染經(jīng)皮膚吸收的有毒氣體的車間，設(shè)置洗衣房。2廠址選擇2.1建廠依據(jù)根據(jù)各行業(yè)發(fā)展的需求，以及國際市場的需求，經(jīng)省政府有關(guān)部門的批準(zhǔn)，新建廠的廠址擬選在陜西鎮(zhèn)安。新建廠的主要原料，由安徽省池州市金森礦業(yè)有限公司長期提供,該公司是中型硫鐵礦山企業(yè)，公司地處

安徽省池州市劉街鄉(xiāng)

，距長江碼頭

20

公里，距銅陵火車站

65

公里，水路、鐵路運(yùn)輸方便。硫鐵礦資源豐富，已探明地質(zhì)儲量

320

萬噸，工業(yè)儲量

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萬噸。2.2指導(dǎo)方針（1）遵守國家的政策規(guī)定；（2）符合城市規(guī)劃和工業(yè)布局；（3）利于生產(chǎn)，便于生活；（4）對環(huán)境不會造成威脅；（5）合理利用資源；（6）節(jié)約投資，留有余地。2.3選廠經(jīng)過廠址選擇工作組（又設(shè)計(jì)部門與工業(yè)局主管組成）依據(jù)省市委指示，經(jīng)過多方磋商，考慮到地勢、交通、協(xié)作等問題，作為大型的化工原料生產(chǎn)基地，廠址定在陜西鎮(zhèn)安。主要理由如下：（1）本化工廠是危險(xiǎn)系數(shù)較大的化工廠，必須要遠(yuǎn)離城市，以免有產(chǎn)品外泄，給環(huán)境造成不可挽回的破壞，且本廠對環(huán)境有一定的污染，主要為空氣污染，在廠的周圍有大面積的森林，防止酸雨產(chǎn)生。（2）工業(yè)布局符合安全環(huán)境保護(hù)要求，地勢平整，減少了三通一平的工作量，且排水良好；（3）有可靠的供電網(wǎng)，輸、供電系統(tǒng)；（4）廠址附近有豐富的勞動力資源，有充足的施工力量、建筑材料供應(yīng)，有充足的施工、設(shè)備組裝、堆放場地。（5）廠址周圍交通便利，靠近鐵路，有利于原料的運(yùn)輸。2.4環(huán)境保護(hù)及廢物處理隨著世界特別是我國環(huán)境的明顯惡化，國民的環(huán)境保護(hù)意識逐步提高，為了我們生存環(huán)境，為了我們自己，為了我們的子孫后代，必須保護(hù)環(huán)境。對污染源、廢水、廢氣、廢渣、噪音粉塵煙等的具體防止和處理方法主要依據(jù)《環(huán)境保護(hù)法》及相應(yīng)的可行性研究、環(huán)保報(bào)告和初審意見來確定。3工藝流程的選擇和簡介3.1硫酸生產(chǎn)的原料生產(chǎn)硫酸的原料主要有硫磺、硫鐵礦、硫酸鹽及含硫工業(yè)廢物。硫磺是理想原料(含硫99.5%)，原料純，流程簡單、投資少、成本低。世界上天然硫礦主要分布在美、日、意、墨西哥等國。石油化工的發(fā)展，可從石油、天然氣中回收硫。硫鐵礦是世界上大多數(shù)國家生產(chǎn)硫酸的主要原料。分有普通硫鐵礦、浮選硫鐵礦和含煤硫鐵礦。普通硫鐵礦有金屬光澤，呈金黃色，又稱黃鐵礦，是硫化物中分布最普遍的礦物，含硫25%-52%，含鐵35%-44%。浮選硫鐵礦是浮選銅或鋅、錫的廢礦，又稱尾砂，其含硫量一般為35%；煤硫鐵礦一般含硫35％--40%，含碳10％--20%。硫酸鹽有石膏(CaSO4)芒硝(Na2SO4)和明礬石[KA13(OH)6(SO4)2]等，這些原料生產(chǎn)硫酸，還可生產(chǎn)其它產(chǎn)品。如用石膏生產(chǎn)硫酸和水泥，芒硝生產(chǎn)硫酸、純堿,明礬石生產(chǎn)硫酸和鉀肥。含硫廢物指冶金廠、石油煉制副產(chǎn)氣及低品位燃料燃燒廢氣中的S02，煉焦的焦?fàn)t氣和合成氨廠半水煤氣中的H2S，及金屬加工的酸洗液、煉廠的廢酸與廢渣。采用哪種原料生產(chǎn)硫酸，取決于原料的來源和價(jià)格。我國1997年硫酸，以硫鐵礦制酸占71.52%，冶煉煙氣占21.53%，硫磺占5.44%，石膏占1.2%。3.2硫酸生產(chǎn)的方法硫酸的制造始于10世紀(jì)的阿拉伯煉金術(shù)者，方法是干餾綠礬(FeSO4·7H2O)，得到的硫酸稱為礬油。15世紀(jì)，用硫磺和硝石混合燃燒，借助氮氧化物的作用將二氧化硫氧化成酸(硝化法)出現(xiàn)。18世紀(jì)，英國在玻璃容器中實(shí)現(xiàn)間歇批量生產(chǎn)；推出鉛室取代玻璃瓶的(鉛室法)。20世紀(jì)，瓷環(huán)填料塔的開發(fā)成功(塔式法)，使該法生產(chǎn)能力大大提高，成為硫酸生產(chǎn)的里程碑。借助固體催化劑的表面活性將二氧化硫氧化生產(chǎn)硫酸的接觸法制硫酸的方法，于1831年提出，在20世紀(jì)初，隨二氧化硫凈化工藝開發(fā)成功，形成了工業(yè)規(guī)模。20世紀(jì)40年代，釩催化劑的出現(xiàn)，促進(jìn)了接觸法的發(fā)展。接觸法產(chǎn)品質(zhì)量純，取代了硝化法?，F(xiàn)在世界上98％以上的硫酸由該法生產(chǎn)。3.3工藝流程的選擇（1）原料：普通硫鐵礦，部分制氨工藝副產(chǎn)品（2）生產(chǎn)方法：采用接觸法，可制得任意濃度的硫酸，不同濃度的發(fā)煙酸。該法操作簡單、穩(wěn)定、熱能利用率高、生產(chǎn)的硫酸質(zhì)量純。（3）基本原理：在催化劑存在下，以空氣中的氧氣氧化二氧化硫，反應(yīng)方程如下：反應(yīng)用V2O5作催化劑（4）生產(chǎn)流程：硫鐵礦硫鐵礦硫鐵礦的破碎與篩分硫鐵礦的焙燒二氧化硫爐氣的凈化二氧化硫的催化氧化三氧化硫的吸收尾氣制酸3.4工藝流程的簡介3.4.1硫鐵礦的預(yù)處理硫鐵礦主要成分FeS2，還含有銅、鋅、鉛、砷、鎳、鉆、硒等的硫化物和氟、鈣、鎂的碳酸鹽和硫酸鹽及少量的銀、金等。硫鐵礦含硫量為30-50%，25％以下則為貧礦。含硫越高，焙燒時(shí)放出熱量越大。硫鐵礦的粒度影響焙燒反應(yīng)速率和脫硫程度，還關(guān)系到焙燒的操作狀態(tài)。塊狀硫鐵礦和含煤硫鐵礦需破碎和篩分。大礦石破碎至35—45mm以下，再細(xì)碎，使碎粒小于3—6mm，送入料倉或焙燒爐。3.4.2硫鐵礦的焙燒①焙燒原理硫鐵礦在焙燒中發(fā)生化學(xué)反應(yīng),主要生成爐氣,過程分為兩步：首先分解然后是分解物氧化總的反應(yīng)方程式：焙燒過程的副反應(yīng)：部分SO2與爐渣(Fe2O3)被氧化為SO3；鈣、鎂的碳酸鹽分解為相應(yīng)的氧化物，與SO3作用生成硫酸鹽；銅、鋅、硒、砷等的硫化物生成相應(yīng)的氧化物，SeO2)和As2O3；氟則生成氟化物。焙燒時(shí)放出大量熱，除設(shè)備的熱損失，加熱爐氣和礦渣及蒸發(fā)礦石中的水消耗熱。②焙燒操作條件a．溫度提高溫度有利于增大O2通過氧化層的擴(kuò)散速率，可加快FeS焙燒速率，提高FeS2分解速率。但溫度太高，使礦料熔融，引起爐內(nèi)結(jié)疤，破壞了爐內(nèi)正常操作。焙燒溫度控制在850—950℃。b．礦粒度礦粒度決定氣固相接觸表面積和O2通過氧化鐵層的擴(kuò)散阻力。礦粒度小，接觸面積越大，O2易擴(kuò)散到礦粒內(nèi)部，提高焙燒反應(yīng)速率。礦粒度小會導(dǎo)致爐氣含礦塵多，給凈化帶來困難。c．氧濃度O2濃度增加，可加快O2通過礦粒表面氧化鐵層的擴(kuò)散速度，提高硫鐵礦焙燒速率。氧濃度過高，生成的SO2在Fe2O3的催化作用下變?yōu)镾O3，生成的酸霧多，加重凈化負(fù)荷。3.4.3爐氣凈化凈化的目的和指標(biāo)硫鐵礦中As、Se、F等元素在焙燒過程中以As2O3、SeO2、HF的形態(tài)存在。As2O3和SeO2使催化劑中毒而失活；HF腐蝕設(shè)備襯里和瓷環(huán)，造成催化劑粉化。爐氣夾帶的細(xì)小礦塵會堵塞孔道，增大阻力，降低催化劑活性。高溫時(shí)以氣體的金屬氧化物存在的礦塵，在降溫后凝固于除塵器上形成結(jié)瘤，難清除。爐氣中的水蒸氣與SO2形成酸霧，腐蝕管道和設(shè)備，難吸收，產(chǎn)酸率下降，污染大氣。工藝流程不同，凈化指標(biāo)有所差別，我國規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)(mg·m-3)如下：水分＜100；塵＜2；砷＜5；氟＜10；酸霧：一級降霧＜35，二級電降霧＜5。3.4.4催化氧化主要在轉(zhuǎn)化器中，以S101為催化劑，將轉(zhuǎn)化為，主要采用二轉(zhuǎn)二吸流程，爐氣經(jīng)3熱交換器預(yù)熱到430℃左右，進(jìn)入轉(zhuǎn)化器第1段催化劑層，轉(zhuǎn)化后氣體經(jīng)I換熱器冷卻后進(jìn)第II段轉(zhuǎn)化，依次類推。通過Ill段轉(zhuǎn)化后，轉(zhuǎn)化率達(dá)95％，經(jīng)3換熱器冷卻后送去第一吸收塔吸收。吸收后的氣體經(jīng)除沫器，再送到4、2換熱器加熱后，到420℃左右進(jìn)入第IV段催化劑進(jìn)行二次轉(zhuǎn)化。轉(zhuǎn)化后的氣體經(jīng)4換熱器冷卻后，送去第二吸收塔吸收。該流程的優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)化率高(達(dá)99．5％)，減少了污染，缺點(diǎn)是兩次預(yù)熱爐氣，需傳熱面積大；不適于SO2濃度低的爐氣，因?yàn)檗D(zhuǎn)化時(shí)放熱量太少，難于保持熱平衡。3.4.5的吸收的吸收收成酸是用硫酸水溶液吸收SO3。SO3溶解在溶液中，與所含的水化合生成硫酸：nSO3＋H2O＝H2SO4＋(n-l)SO3＋Q當(dāng)n＞1時(shí)，生成發(fā)煙硫酸；n—1時(shí)，生成無水硫酸；n＜1時(shí)生成含水硫酸。生產(chǎn)中用濃度為98.3％的酸來吸收，效果最好，過低過高都會使操作惡化。濃度低于98.3％的硫酸，液面上水蒸氣分壓大。濃度越低，水蒸氣分壓越大。SO3氣體和水蒸氣迅速結(jié)合成硫酸分子，生成的硫酸分子來不及溶解于水中，絕大部分隨不溶性氣體(占轉(zhuǎn)化氣約90％)一起逸出。不能用水或稀硫酸來吸收。濃度高于98.3％的硫酸，SO3蒸氣壓較大。濃度越高，SO3蒸氣壓越大，吸收推動力越小。吸收速率低。只有濃度為98.3％的硫酸，在任何溫度下，總蒸氣壓最小，是理想的吸收劑。吸收SO3所用的硫酸，須嚴(yán)格控制濃度和溫度。溫度太高，硫酸中水分蒸發(fā)，與SO3氣體形成酸霧，吸收率降低；溫度過低，粘度增大，降低傳質(zhì)系數(shù)和吸收速率，吸收酸溫以40—50℃為宜。吸收塔用的是98.3％的硫酸，吸收SO3后濃度越來越高。為了維持酸的濃度不變，向93％的酸槽中添加98.3％的硫酸；向98.3％的酸槽中添加93％的硫酸。3.5硫酸生產(chǎn)三廢治理、能量回收利用3.5.1三廢治理廢渣主要是硫鐵礦焙燒后的礦渣，含有氧化鐵和殘余的硫化亞鐵，以及少量銅、鉛、鋅、砷和微量元素鈷，硒、鋅、鍺、銀、金等。當(dāng)?shù)V含硫25％－35％時(shí)，生產(chǎn)1t硫酸/0.7～1t礦渣。礦渣占耕地，氧化成水溶性硫酸鐵，污染水體。廢水主要是冷卻水，除含硫酸外，還含有砷、氟的化合物和貴重金屬。酸度嚴(yán)重影響水生物生命，砷則為劇毒物質(zhì)，氟會影響人體骨骼及牙齒。生產(chǎn)1t硫酸/10－15t廢水。廢氣主要是吸收后排放尾氣，含有少量SO2、SO3以酸霧和水蒸氣。為保護(hù)環(huán)境，對三廢處理，我國硫酸三廢排放標(biāo)準(zhǔn)GB8978—88規(guī)定，排放煙筒高30m時(shí)，SO2排放量不超過34kg/h，酸霧260mg·m-3；廢水最高允許濃度(mg·L-1)為：硫化物1.0，砷0.5，鉛1.0，鋅5.0，銅2.0，汞0.05，氟20。廢渣的綜合利用的主要途徑有：①用作生產(chǎn)含鐵水泥；②作為煉鐵原料；③用于提煉有色金屬及貴金屬；④作石油鉆井用的釩土液加重劑；⑤制磚、鋪路等。廢水治理大都采用石灰乳中和處理。中和污水、與污水中砷、氟起反應(yīng)生成沉淀外，與酸泥中的鐵離子生成氫氧化鐵。再經(jīng)過活性炭吸附法、離子交換法或其它物理化學(xué)方法處理，便可排放。減少尾氣中的SO2和SO3是提高轉(zhuǎn)化率和吸收率，采用二轉(zhuǎn)二吸流程，SO2轉(zhuǎn)化率99.5％，尾氣中SO2降到100～200ug·g-1。如國外采用加壓法轉(zhuǎn)化，操作壓力2MPa，總轉(zhuǎn)化率達(dá)99.97％，尾氣SO2僅30ug·g-1。尾氣回收方法很多，例如用氨水吸收SO2，副產(chǎn)生亞硫酸銨，供紙廠代替燒堿制造紙漿。3.5.2能量利用硫酸生產(chǎn)過程中的三個(gè)化學(xué)反應(yīng)都有熱量放出。以硫鐵礦為原料制酸為例，每生產(chǎn)1t100％硫酸，焙燒放熱4．4×106kJ，SO2氧化放熱1×106KJ，干燥和吸收放熱1.8×106kJ，共計(jì)7.2×106kJ，折合200度電。大型硫酸廠，廣泛地用副產(chǎn)高壓蒸汽發(fā)電。SO2氧化反應(yīng)溫度為400℃，若原料中砷、氟較少，可用副產(chǎn)蒸汽發(fā)電。干燥和吸收過程溫位較低(120℃)，目前很少利用。實(shí)際上，硫酸生產(chǎn)的熱量回收利用水平還很低，僅為27.7kJ／t(硫酸)。4工藝計(jì)算及設(shè)備選型4.1焙燒工序的工藝計(jì)算4.1.1焙燒工序物料衡算：計(jì)算依據(jù):①反應(yīng)方程式：②爐氣中的體積含量：的體積含量：的體積含量：水的含量：③礦渣中硫的含量：干礦中硫的含量：④，，（1）爐氣的的組成：焙燒硫鐵礦所需的氧氣來自空氣，空氣作為焙燒介質(zhì)，由于空氣中的氧主要消耗于生成和氧化鐵礦渣，而氮及其他氣體直接進(jìn)入爐氣，計(jì)算方法是做氧平衡．設(shè)：代表參加反應(yīng)的氧分子數(shù)與反應(yīng)生成的分子數(shù)之比；代表空氣中氧的含量（體積分?jǐn)?shù)）代表爐氣中的含量，（體積分?jǐn)?shù)）代表爐氣中的含量，（體積分?jǐn)?shù)）代表爐氣中的含量，（體積分?jǐn)?shù)）計(jì)算以干礦石為基準(zhǔn)，若無生成時(shí)，對于生成體積的干爐氣需要空氣量：則加入空氣中的氧氣量為：由此可知，爐氣中反應(yīng)剩余的氧含量：如果爐氣中有存在時(shí),爐氣中的氧含量為：式中：代表參加反應(yīng)的分子數(shù)與生成的分子數(shù)之比以空氣為焙燒介質(zhì)：則反應(yīng)后爐氣中氧含量：所以爐氣中（2）燒渣量的計(jì)算：燒渣的組成：①反應(yīng)生成的氧化鐵②礦石中不可燃燒的部分③未完全燃燒的硫化物設(shè)礦渣中未燃燒的硫以的形式存在，反應(yīng)生成的氧化物為在硫鐵礦中含：式中：—干礦中的硫含量，在硫鐵礦中含：設(shè)代表礦渣產(chǎn)率，則由硫鐵礦所得的礦渣中，含，這相當(dāng)于其余部分等于，并以的形式轉(zhuǎn)入爐渣中，的質(zhì)量為，因此，有干硫鐵礦可得：脈石等所以,礦渣總質(zhì)量等于上述三項(xiàng)之和：所以礦渣率等于：有已知P=40,取0.8∴礦渣中各種物料組成：表4-1礦渣的組成（3）硫鐵礦中硫的燒出率：（4）爐氣的體積及燃燒所需空氣量若按生產(chǎn)酸為基準(zhǔn)，所需爐氣的體積式中每小時(shí)產(chǎn)酸量：噸,圓整后取噸∴爐氣產(chǎn)量：空氣用量：爐氣組成物料表如下：表4-2爐氣組成物料表96383292.8150.612—19141339.1604.88—29482.33.70.3—2542320322.1907.974.06—16432219.991.38.09—363183.88.250.67—————42339275274401222100423電除塵器出口物料表如下：表4-3電除塵器出口物料表9598327915011.95—1882131758.84.8—29482.33.70.3—2542320322.3907.974.06—16692255.592.78.22—363183.98.250.67—————839229274401221.3510084.1.2焙燒工序熱量衡算：（1）對沸騰焙燒爐進(jìn)行熱量衡算。計(jì)算依據(jù)：硫鐵礦含硫（濕基）含水量礦渣中含硫量為燒出的濃度空氣相對濕度硫的總利用率為空氣及礦石進(jìn)料溫度均為℃礦渣燒出溫度為℃爐子散熱為總收入的礦塵從爐子里帶出量占總礦渣量的依據(jù)蓋斯定律，按下步驟進(jìn)行：式中：—礦石及空氣入爐時(shí)的溫度，℃—燒渣及爐氣出爐時(shí)的溫度，℃—熱衡算基準(zhǔn)溫度，℃由蓋斯定律知：定為25℃定為50℃①的計(jì)算對于干礦石與空氣從變化到，僅有顯熱變化，但物料除干礦石和干空氣外，還需考慮礦中水分及空氣中的水分，其熱效應(yīng)為：式中：—分別代表干礦石、干空氣、礦中水、及空氣中水的物料量，kg—上述四種物料在t0—t1溫度范圍內(nèi)的平均熱容，kJ/(kg.℃)由空氣相對濕度為60%，查得濕空氣的H—I圖得：空氣含水量為0.015kg水/kg絕干氣∴由手冊查得各種物料的比熱為：Cp水=4.178Cp空氣=1.009Cp礦石=0.54Cp礦渣=0.96②的計(jì)算：式中：—礦石中FeS2量，kg—礦石中每千克FeS2在t0溫度下反應(yīng)熱焓，KJ/kg—礦石及空氣中水分之和，kg—每千克水在t0溫度下等壓汽化潛熱，KJ/kg按熱力學(xué)定義，，③的計(jì)算：對于爐氣及燒渣而言,包括N2、O2、SO2、SO3、水、礦渣、礦塵六個(gè)組分計(jì)算基準(zhǔn)：的進(jìn)氣量在轉(zhuǎn)化器一、二、三段反應(yīng)掉的為：在轉(zhuǎn)化器一、二、三段消耗的為：產(chǎn)生的：則去轉(zhuǎn)化器四段的量為：產(chǎn)生的氣體量為：消耗的量為：未反應(yīng)掉的量為：(2)℃時(shí),代入(2)得用試差法求得：即平衡轉(zhuǎn)化率為：平衡產(chǎn)物組成為：：：：：：總計(jì)：則各種氣體組分的平衡：：；：；：；：；：4.3.4轉(zhuǎn)化器的工藝計(jì)算催化劑床層的直徑和高度：計(jì)算依據(jù)：催化劑床層填料的體積，最適宜的氣體線速度以操作狀況下的的空塔線速度表示，，處理氣量轉(zhuǎn)化塔內(nèi)件是圓柱形容器，催化劑床層的直徑和高度一般由催化劑的體積決定。根據(jù)處理氣量和空塔線速度可以計(jì)算催化劑床層直徑：即：圓整為式中：—催化劑床直徑，；—處理氣量，；—操作狀態(tài)下的空塔氣速，由催化劑體積計(jì)算催化劑床層高度：取由上式計(jì)算得到的直徑和高度經(jīng)調(diào)整后，進(jìn)行催化劑床阻力校核，一般合成塔高徑比在范圍內(nèi)。經(jīng)校核合成塔高徑比在5—8范圍內(nèi)。4.3.5換熱器的工藝計(jì)算（1）Ⅰ換熱器的工藝計(jì)算熱氣體進(jìn)口溫度：℃出口溫度：℃冷氣體進(jìn)口溫度：℃出口溫度：℃熱流量：換熱器由的管組成氣體的平均比熱：由于管內(nèi)外側(cè)氣體組成和空氣比較接近，近似取空氣值，所以管內(nèi)側(cè)氣體的為,管外側(cè)氣體的取鋼的為由《物化手冊》查得氣體的污垢熱阻，且近似認(rèn)為由∴換熱器傳熱面積可根據(jù)傳熱速率方程求得，即，換熱器的傳熱量為：所以Ⅰ換熱器的傳熱面積為（2）Ⅱ換熱器工藝計(jì)算熱氣體進(jìn)口溫度：℃出口溫度：℃冷氣體進(jìn)口溫度：℃出口溫度：℃熱流量：換熱器由的管組成其它條件與Ⅰ換熱器近似相同，氣體組成沒有發(fā)生大的變化，總的傳熱系數(shù)參考Ⅰ換熱器的總傳熱系數(shù)換熱器傳熱面積可根據(jù)傳熱速率方程求得，即，換熱器的傳熱量為：所以Ⅱ換熱器的傳熱面積為（3）Ⅲ換熱器工藝計(jì)算熱氣體進(jìn)口溫度：℃出口溫度：℃冷氣體進(jìn)口溫度：℃出口溫度：℃熱流量：換熱器由的管組成其它條件與Ⅰ換熱器近似相同，氣體組成沒有發(fā)生大的變化，總的傳熱系數(shù)參考Ⅰ換熱器的總傳熱系數(shù)換熱器傳熱面積可根據(jù)傳熱速率方程求得，即，換熱器的傳熱量為：所以Ⅲ換熱器的傳熱面積為（4）Ⅳ換熱器工藝計(jì)算熱氣體進(jìn)口溫度：℃出口溫度：℃冷氣體進(jìn)口溫度：℃出口溫度：℃熱流量：換熱器由的管組成其它條件與Ⅰ換熱器近似相同，氣體組成沒有發(fā)生大的變化，總的傳熱系數(shù)參考Ⅰ換熱器的總傳熱系數(shù)換熱器傳熱面積可根據(jù)傳熱速率方程求得，即，換熱器的傳熱量為：所以Ⅳ換熱器的傳熱面積為換熱器的選型：選用固定管板式換熱器表4-11換熱器選型換熱器名稱公稱直徑（DN）mm公稱直徑（PN）MPa管程數(shù)N管子根數(shù)n中心排管數(shù)管程流通面積Φ25×2.5計(jì)算換熱面積換熱管長度Ⅰ換熱器13001.611301390.4085602.6m26000mⅡ換熱器9001.61605270.1900137.8m23000mⅢ換熱器12001.611115370.3501385.1m24500mⅣ換熱器9001.61605270.1900280.2m26000m4.4吸收工序的工藝計(jì)算4.4.1吸收工序物料衡算：（1）Ⅰ吸塔物料衡算：計(jì)算依據(jù)：來自轉(zhuǎn)化塔三段的氣體組成為：轉(zhuǎn)化塔三段出口氣體流量：吸收塔總的吸收率：各吸收塔的吸收率分別為：去轉(zhuǎn)化器四段進(jìn)口氣體流量：設(shè)其它氣體的量在吸收過程中不變，在吸收塔中吸收的的量（體積流量）為，未被吸收的的量（體積流量）為，每小時(shí)產(chǎn)生的（）的量為，氣體的總體積變?yōu)橛?jì)算基準(zhǔn)：的進(jìn)氣量吸收的量為：則每小時(shí)產(chǎn)生的硫酸量為：則氣體的總體積為：去轉(zhuǎn)化塔四段進(jìn)口氣體組成如下：表4-12轉(zhuǎn)化塔四段進(jìn)口氣體組成體積含量體積百分比（2）Ⅱ吸塔物料衡算:計(jì)算依據(jù)：轉(zhuǎn)化器四段出口氣體流量：，各種氣體的組成見上表。設(shè)其它氣體的量在吸收過程中不變，在吸收塔中吸收的的量（體積流量）為，未被吸收的的量（體積流量）為，每小時(shí)產(chǎn)生的（）的量為，氣體的總體積變?yōu)橛?jì)算基準(zhǔn)：的進(jìn)氣量吸收的量為：未被吸收的量為：產(chǎn)生的硫酸量為：尾氣的體積變?yōu)椋何矚庵懈鞣N氣體的含量及組成：表4-13尾氣組成體積含量體積百分比4.4.2混合器物料衡算：計(jì)算依據(jù)：和混合成，其流量為，各溶液的另一組分為水衡算基準(zhǔn)：小時(shí)，以表示各股物流的質(zhì)量流量，其示意圖如下：混合器總質(zhì)量：混合器水平衡：用代入上式解得：其物料平衡表：表4-14混合器物料平衡表1385931223798.61362298104.37173.71.427821489.310012410.7100139001005全廠總平面及車間設(shè)計(jì)5.1總平面設(shè)計(jì)任務(wù)和步驟全廠平面設(shè)計(jì)為本設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要任務(wù)，總平面設(shè)計(jì)的是否合理，直接影響新建廠能否節(jié)約而有效的順利進(jìn)行，影響到建廠后的生產(chǎn)，管理，成本，能耗等各個(gè)方面，同時(shí)還影響到全廠的美觀和今后的發(fā)展。5.1.1總平面設(shè)計(jì)任務(wù)（1）在滿足生產(chǎn)流程條件下，結(jié)合廠區(qū)地形情況，經(jīng)濟(jì)合理的安排場內(nèi)外各建筑物、構(gòu)筑物﹑堆場等的相對位置；（2）經(jīng)濟(jì)合理的豎向布置，正確選擇標(biāo)高；確定場內(nèi)外運(yùn)輸方式﹑運(yùn)輸布置，合理組織人流﹑物流；（3）布置綜合管線；（4）標(biāo)高綠化美化，考慮衛(wèi)生﹑消防條件，創(chuàng)造美好的工作條件。5.1.2工廠組織（1）生產(chǎn)區(qū)a原料車間：包括原料庫等；b包裝配套：檢驗(yàn)包裝等；（2）輔助車間：包括機(jī)修、動力、化驗(yàn)室等；（3）運(yùn)輸設(shè)施：包括道路廣場等；（4）堆場和倉庫：包括原料、燃料的露天堆場；（5）行政管理機(jī)構(gòu)和福利區(qū)；（6）綠化及美化。5.2總平面設(shè)計(jì)原則（1）總平面布置首先必須滿足生產(chǎn)要求，以最大限度的保證生產(chǎn)作業(yè)線的連接、短捷、方便，從原料進(jìn)廠到成品出廠，整個(gè)流程必須符合生產(chǎn)工藝要求，力求做到流程線路暢通、連續(xù)、短捷、避免交叉進(jìn)行，是各種物料的輸送距離為最小。同時(shí)，應(yīng)將水電汽等公用工程耗量大的車間，盡量集中布置，已形成負(fù)荷中心與供應(yīng)來源靠近，是各種公用系統(tǒng)介質(zhì)的工程管線減少和輸送距離最短，達(dá)到節(jié)約能源。（2）要能夠充分結(jié)合場地優(yōu)勢、地位、地貌等有利條件，因地制宜，緊湊布置，節(jié)約土地，少占良田，少拆房屋，提高土地利用率。（3）大多數(shù)廠房，特別是主要生產(chǎn)車間的布置，應(yīng)考慮到日照方位和主導(dǎo)風(fēng)向，保證自然通風(fēng)，廠前區(qū)和防污染的車間放在上風(fēng)向，產(chǎn)生粉塵、煙、熱等的車間及易燃庫布置在下風(fēng)向。（4）各車間之間注意滿足防火、衛(wèi)生等國家安全規(guī)定，各種廠房按性質(zhì)分區(qū)集中。對易燃易爆的各類儲罐和由危險(xiǎn)性的庫房（油庫、危險(xiǎn)品庫），應(yīng)力求遠(yuǎn)離火源和人員往來集中地，一般應(yīng)布置在廠區(qū)邊緣，主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向以及地勢較低的地段。（5）人流、物流各行其道，路線短捷，避免交叉。（6）綜合管線統(tǒng)籌安排，防止干擾，力求管線短，拐彎少。（7）近期建設(shè)和遠(yuǎn)期發(fā)展相結(jié)合，主要生產(chǎn)車間留有適當(dāng)?shù)陌l(fā)展余地，但必須注意與城市建設(shè)和地域總體規(guī)劃相適應(yīng)，輕化工工廠變化較快，綜合利用較廣，加工深度較深，大多數(shù)工藝流程更新快，這要求在設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)留有較大的預(yù)留地，以滿足工廠發(fā)展變化的需要。（8）為示蹤平面圖具有建筑藝術(shù)性，廠房形狀要規(guī)則簡單，是道路徑直，廠房中心線保持垂直或平行。（9）采取各種措施，提高建筑系數(shù)和場地利用稀疏。建筑系數(shù)一般為25%～40%，場地利用系數(shù)一般為50%～60%，這是總平面設(shè)計(jì)的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。5.3總平面布置評述（1）生產(chǎn)區(qū)布置：主要生產(chǎn)區(qū)選擇兩層廠房，便于組織和運(yùn)輸及個(gè)工序的銜接，以便于生產(chǎn)的自動化和流水線的組合。（2）輔助車間布置：以生產(chǎn)車間為中心，根據(jù)總平面布置原則，綜合各種因素對各個(gè)輔助車間布置如下：a維修車間：遠(yuǎn)離廠區(qū)前，降低噪音污染，在主力生產(chǎn)車間附近，便于設(shè)備維修。b鍋爐房：布置在用蒸汽較多的地方，且是主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向。c變配電站：靠近電力負(fù)荷中心，縮短了電線路線，減少了投資，且在水處理車間的上風(fēng)向，煤堆場的平行風(fēng)向。d水處理車間：靠近負(fù)荷中心，處理每日生產(chǎn)車間所需的工業(yè)用水，并提供部分生活用水。（3）運(yùn)輸設(shè)備布置：車庫油庫均布置在主干道邊緣，道路設(shè)計(jì)為主力干道，寬12米，人行道每邊各1.5米，此干道6米，車間引道3～4米，這樣有利于消防和道路的改造。（4）堆場和倉庫：布置在主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向，置于廠區(qū)邊緣，靠近主生產(chǎn)車間，且位于主力干道邊緣。這樣有利于原料或產(chǎn)品的進(jìn)廠和出廠，且有利于火災(zāi)發(fā)生時(shí)，消防車的順利到達(dá)出事地點(diǎn)。（5）行政管理機(jī)構(gòu)和福利區(qū)：辦公樓位于廠前區(qū)且位于主導(dǎo)風(fēng)向的上風(fēng)向。（6）綠化和美化區(qū)：本廠的綠化包括生產(chǎn)區(qū)﹑福利區(qū)的綠化帶。既有專門的綠化區(qū)，也有環(huán)繞廠房及其他建筑物的綠化帶。綠化帶以草坪為主，路旁加種樹木。這樣，可使場區(qū)空氣得以凈化，噪音減小，美化和改善了環(huán)境的衛(wèi)生條件，使本廠的小環(huán)境﹑小氣候得以明顯改善。綜上所述，平面布置有以下幾個(gè)特點(diǎn)：1廠房建筑物的布置與生產(chǎn)工藝流程相適應(yīng)。原料﹑半成品和成品形成整個(gè)順序，盡量保證流水作業(yè)，避免逆行和交叉；2鍋爐房﹑水泵房﹑配電站等輔助車間盡量靠近其主要部門，以縮短期間距離，節(jié)省投資；3由前區(qū)到生產(chǎn)區(qū)主要干道，應(yīng)避免與主要運(yùn)輸?shù)缆方徊妫?盡量使大多數(shù)廠房向陽﹑背風(fēng)﹑避免瓦斯等，盡可能使各廠區(qū)有條件采用自然采光和自然通風(fēng)等；5按防火規(guī)范的要求，保證建筑物之間的距離，符合規(guī)定；6根據(jù)衛(wèi)生規(guī)范的要求，保證廠區(qū)內(nèi)衛(wèi)生符合規(guī)定；7根據(jù)環(huán)境發(fā)展的要求，生產(chǎn)區(qū)設(shè)在有廢渣處理系統(tǒng)﹑廢水處理系統(tǒng)﹑廢氣處理系統(tǒng)等設(shè)施；8考慮工廠今后的發(fā)展，在廠區(qū)留有建筑余地；9盡量做到以生產(chǎn)區(qū)為軸線，再考慮輔助車間﹑行政樓和道路的安排。另外，總平面布置圖右上方會有風(fēng)向玫瑰圖，下方會有明細(xì)表等。本圖采用1：1000的比例。5.4車間布置設(shè)計(jì)的意義車間布置設(shè)計(jì)是工廠設(shè)計(jì)中重要環(huán)節(jié)，竟要符合工藝要求，又要經(jīng)濟(jì)實(shí)用，合理布局。車間布局直接影響到項(xiàng)目建設(shè)的投資，建設(shè)后的生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，設(shè)備維修安全，以及各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的完成。5.5車間布置設(shè)計(jì)的原則及方法車間布置設(shè)計(jì)的原則：（1）車間平面布置首先必須適合全廠總平面布置的要求，應(yīng)盡可能使各車間的平面布置在總體上達(dá)到協(xié)調(diào)，整齊，緊湊，美觀，相互融合，渾為一體，（2）從生產(chǎn)需要出發(fā)，最大限度地滿足生產(chǎn)，既要符合流程，滿足生產(chǎn)，便于管理，便于運(yùn)輸，利于設(shè)備的安裝和維修。（3）生產(chǎn)要安全，既要全面妥善的解決防火，防爆，防毒，防腐，衛(wèi)生等方面的問題，符合國家的有關(guān)規(guī)定。（4）要考慮將來擴(kuò)建及增建的余地，為今后生產(chǎn)發(fā)展，品種改革，技術(shù)改造提供方便。車間布置設(shè)計(jì)的基本依據(jù)：在進(jìn)行工藝設(shè)備布置時(shí)應(yīng)注意：第一，符合生產(chǎn)工藝要求。做到流程通暢，生產(chǎn)連續(xù)正常。第二，符合設(shè)備安裝檢修要求。要考慮設(shè)備的安裝、檢修和拆卸的可能及其方式方法。第三，符合安全要求。要創(chuàng)造良好的工作條件和環(huán)境。保證操作者的人身安全和生產(chǎn)正常運(yùn)行。常用的設(shè)計(jì)規(guī)范和規(guī)定：a．建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范GBJI6-87(2001修訂版)；b．化工企業(yè)安全衛(wèi)生設(shè)計(jì)規(guī)定HG20571-95；c．工業(yè)企業(yè)廠界噪音標(biāo)準(zhǔn)GB2348-90d．爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)定GB50058-92。5.6車間布置設(shè)計(jì)與評述5.6.1關(guān)于平面布置方案工廠車間布置方案一般有長方形型，L型，T型等數(shù)種。其中以長方形布置采用最多，長方形布置的優(yōu)點(diǎn)是施工方便，節(jié)約用地，有利于設(shè)備擺列，縮短管道，便于安排交通和出入口，有較多可供自然采光和通風(fēng)的墻面有利于今后發(fā)展。長方形布置適用于中小型車間。5.6.2關(guān)于廠房形式（1）廠房形式：集中式或分散式廠房：一般的輕化工工廠，由于生產(chǎn)規(guī)模限制，車間各工段聯(lián)系頻繁，生產(chǎn)特點(diǎn)無顯著差異，在符合建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范及工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的前提下，結(jié)合建廠地區(qū)的具體情況，可采用集中布置，生產(chǎn)規(guī)模較大，車間中各工段的生產(chǎn)特點(diǎn)有顯著差異，集中布置不利于生產(chǎn)管理和安全生產(chǎn)是時(shí)，要考慮分散布置。本廠生產(chǎn)規(guī)模中等，采用集中式廠房。單層或多層廠房：一般情況下多層廠房占地少，但造價(jià)高，單層廠房占地多，但造價(jià)低，在設(shè)計(jì)時(shí)必須根據(jù)不同的工藝流程及其采用的設(shè)備以及場地的條件，對廠房提出不同的要求。本廠根據(jù)生產(chǎn)流程以及設(shè)備的限制，設(shè)計(jì)成二層廠房。（2）關(guān)于廠房的層高：工廠廠房高低取決于設(shè)備的高低，安裝的位置以及安全生產(chǎn)等條件，廠房層高應(yīng)符合建筑模數(shù)制的要求，即0.3m的倍數(shù)，一般工廠廠房的層高為4~6m,采用框架或混合結(jié)構(gòu)的多層廠房，層高多采用5.1、6m，最低不得低于4.5m。本廠根據(jù)生產(chǎn)需要，采用6m的層高。（3）關(guān)于廠房柱網(wǎng)和廠房寬度：a．廠房柱網(wǎng)：廠房柱網(wǎng)車間布置的設(shè)計(jì)有密切關(guān)系，就一般而言，跨距大小，層高都會有變化，一般化工工廠多層廠房常采用×6*6m的柱網(wǎng)，因?yàn)檫@樣的跨度較經(jīng)濟(jì)。本廠設(shè)計(jì)為6*6m的柱網(wǎng)。b．廠房寬度：廠方寬度一般由以下幾個(gè)方面所決定：各工藝設(shè)備所占廠房寬度之和，各工藝設(shè)備沿廠房寬度方向間距之和，廠房內(nèi)縱向通道之和及縱墻厚度，對多層廠房來說，由于受到自然采光和通風(fēng)的限制，其總寬度一般不超過24m，單層廠房的總寬度不宜超過30m，一般車間的寬度常為2~～3跨。本廠設(shè)計(jì)廠房寬度18m，三跨。5.5.3車間設(shè)備布置（1）保證工藝流程的暢通，既保證工藝流程在水平方向和豎直方向的連續(xù)性，以利于生產(chǎn)的順利進(jìn)行。應(yīng)充分利用高位差布置有壓差的設(shè)備主要設(shè)備如反應(yīng)器布置在中層，貯槽布置在底層。相同的設(shè)備或同類的設(shè)備應(yīng)盡可能布置在一起，如熱交換器、泵。（2）考慮合適的設(shè)備間距，設(shè)備間距過大，會增大建筑面積，拉長管道，從而增加建筑和管道的投資，同時(shí)操作和管理都不方便，設(shè)備間距過小，雖可節(jié)省占地和投資，但會帶來操作，安裝和維修的困難。（3）滿足生產(chǎn)方便操作，如彼此相連續(xù)的各工序的設(shè)備，應(yīng)盡量配置靠近些，以縮短聯(lián)系他們之間的輸送線，設(shè)備之間盡可能達(dá)到自動流送物流，這樣可減少輸送設(shè)備。（4）滿足安裝檢修，拆卸的要求，一般廠房大門的寬度要比所需要過的設(shè)備寬度達(dá)0.2m左右，對二層樓或更高時(shí)的情況，一般應(yīng)在樓板上設(shè)置吊裝孔。本廠廠房大門寬度設(shè)計(jì)為3.8m。（5）考慮運(yùn)輸通道，如每排設(shè)備至少一側(cè)要留有通道，大的室內(nèi)設(shè)備在底層還要留有移出通道，并接近大門布置，通道的寬窄取決于運(yùn)輸工具，運(yùn)輸物件的外形尺寸及人流，貨流通過量。（6）考慮物料的防火、防爆、防毒及噪音。噪音大的設(shè)備宜采用封閉的隔絕。對方熱量大、有毒的工段，在室內(nèi)應(yīng)設(shè)置送風(fēng)設(shè)備，以滿足衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。（7）有劇烈震動的設(shè)備應(yīng)布置在廠房的底層，其操作臺和基礎(chǔ)不得與建筑物的柱墻相連。（8）在廠房大門以及樓梯胖布置設(shè)備時(shí)要求不影響開門并確保人出入通暢。5.5.4車間輔助室和生活室布置（1）生產(chǎn)規(guī)模不大的車間，多是將輔助室、生活室集中布置在車間中的一個(gè)區(qū)域內(nèi)。（2）生活室中的辦公室、化驗(yàn)室、休息室已布置在南面房間，更衣室、廁所可布置在廠房的北面。（3）有毒的或者對衛(wèi)生方面有特殊要求的工段必須設(shè)置專用的浴室。5.6工藝流程設(shè)計(jì)5.6.1工藝流程設(shè)計(jì)的重要性（1）工藝流程設(shè)計(jì)是工廠設(shè)計(jì)最主要的內(nèi)容。工藝流程設(shè)計(jì)的質(zhì)量直接決定車間的生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)能力、操作條件、安全生產(chǎn)、三廢治理、經(jīng)濟(jì)效益等一系列根本性問題。（2）工藝流程設(shè)計(jì)是工藝設(shè)計(jì)的核心。在整個(gè)設(shè)計(jì)中，設(shè)備選型、工藝計(jì)算設(shè)備布置等工作都與工藝設(shè)計(jì)有直接關(guān)系，只有工藝流程確定后，其他工作才可以展開。5.6.2工藝流程設(shè)計(jì)的原則（1）先進(jìn)性工藝流程的首要條件是技術(shù)上的可行性和經(jīng)濟(jì)上的合理性。技術(shù)上有盡可能先進(jìn)才可能有較大的競爭力。經(jīng)濟(jì)上主要考慮技術(shù)指標(biāo)優(yōu)良，原材料及能耗少，成本低，生產(chǎn)安全，產(chǎn)品質(zhì)量好。（2）可靠性可靠性指所選的工藝路線是否成熟可靠。要防止只考慮先進(jìn)性，而忽視裝置的可靠性。所設(shè)計(jì)的工藝流程必須可靠即經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室、工業(yè)小試、中試，證明技術(shù)是成熟的，生產(chǎn)安全可靠，才可以設(shè)計(jì)選用。（3）結(jié)合國情，因地制宜工藝流程的選擇從技術(shù)角度來說，應(yīng)盡量采用新工藝、新技術(shù)，單從具體情況考慮，并不必選擇國外的先進(jìn)的技術(shù)。因?yàn)閲獾募夹g(shù)往往價(jià)格較高，技術(shù)保密性強(qiáng)，沒有實(shí)用價(jià)值。所以，結(jié)合實(shí)際，選擇自己易于掌握和改進(jìn)的技術(shù)要方便、實(shí)用。6設(shè)計(jì)結(jié)果6.1設(shè)計(jì)成果本次設(shè)計(jì)按照《畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書》完成了教研室下達(dá)的任務(wù)。一共完成1號圖紙5張、設(shè)計(jì)說明書1份和外文文獻(xiàn)及翻譯一份。6.2圖紙及比例A：工藝流程圖一張1：1B：物料流程圖一張1：1C：車間平面圖一張1：60D：車間立面圖一張1：60E：總平面布置圖一張1：10006.3主要設(shè)備的工藝參數(shù)（1）硫鐵礦卸車設(shè)備選用“C”型轉(zhuǎn)子式翻車機(jī)，設(shè)備由我國大連重型機(jī)器廠生產(chǎn)，其主要參數(shù)如廠：翻轉(zhuǎn)周期60s最大回轉(zhuǎn)角度175°車輛中心和回轉(zhuǎn)中心距離300mm端環(huán)直徑7.6m驅(qū)動功率37×2kw翻車機(jī)重量120t（2）破碎設(shè)備針對原料硫鐵礦及生產(chǎn)能力，可供選擇的破碎設(shè)備有多種，如輥壓機(jī)、圓錐破碎機(jī)、旋盤破碎機(jī)和棒磨機(jī)等。同和礦業(yè)株式會社根據(jù)自己多年的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，選擇棒磨機(jī)作為硫鐵礦的破碎設(shè)備。該設(shè)備的特點(diǎn)是兩端加料周邊排料，破碎比大，排料粒度均勻，運(yùn)行可靠，并采用橡膠襯板以降低磨機(jī)噪音。棒磨機(jī)的主要性能參數(shù)如下：筒體直徑：3000mm筒體長度：4200mm筒體轉(zhuǎn)速：16.5r/min生產(chǎn)能力：l2lt/h(干基)(進(jìn)料粒度40mm、出料粒度3mm的量大于90%)（3）沸騰焙燒爐沸騰焙燒爐為一次擴(kuò)大型，由圓柱形底部、錐形中部、擴(kuò)大的圓柱形上部及錐形風(fēng)室組成。爐殼由碳鋼制造，內(nèi)襯黏土質(zhì)耐火磚和硅藻土保溫磚。硫鐵礦分三個(gè)加料點(diǎn)，通過星型給料器密閉加人爐內(nèi)前室(擴(kuò)大的圓柱形段)，加料點(diǎn)間夾角為105℃。設(shè)置的燃油升溫系統(tǒng)由燃油燒嘴、點(diǎn)火燒嘴、點(diǎn)火器、火焰監(jiān)控器、自控系統(tǒng)及供油、供氣工藝管線、閥門組成。爐內(nèi)設(shè)置的冷卻管換熱面積146m2,循環(huán)方式為強(qiáng)制循環(huán)。冷卻管材質(zhì)為ASTMA一214,表面襯22Cr12Ni耐磨材料。其主要工藝參數(shù)如下：生產(chǎn)能力：1200t/h(100%硫酸)沸騰層截面積：60m2沸騰層溫度：800—850℃爐氣出口溫度：≈900℃爐氣量：27440m3/h(濕基，標(biāo)準(zhǔn)狀況)（4）洗滌塔(空塔)操作壓力：-1.4kPa操作溫度（進(jìn)/出）：350/63℃塔高：～4800mm殼體直徑：1700mm殼體材質(zhì)：炭鋼內(nèi)襯橡膠板、耐酸磚（5）冷卻塔（填料塔）操作壓力：-3.9kPa操作溫度（進(jìn)口）：63℃塔高：～3850mm殼體直徑：1300mm殼體材質(zhì)：玻璃鋼內(nèi)襯聚