20萬噸l硫磺制酸工藝設計

200Kt/a硫磺制酸裝置2畢業(yè)設計(論文)任務書指導教師(含職稱):劉珍賢1.設計(論文)的主要任務及目標2.設計(論文)的基本要求和內容3.主要參考文獻(1)南京化學工業(yè)(集團)公司設計院編寫、化工部硫酸工業(yè)信息站出版(2)南京化學工業(yè)(集團)公司設計院編寫、化工部硫酸工業(yè)信息站出版的《硫酸工4.進度安排設計(論文)各階段名稱1設計安排查詢資料和參觀考察2009年1-2月份2設計實施階段2009年3月1日-25日3設計中期檢查209年3月28日4設計完善階段2009年4月1日-5月155設計畢業(yè)答辯2009年5月16日3設計誠信聲明作者簽名：王祥勝日期：2009年5月16日4200Kt/a硫磺制酸裝置工藝設計本設計主要介紹了年產20萬噸硫磺制酸的工藝計算(主要原物料的物料衡算和熱媒催化劑，確保一轉轉化率達到93%、二轉轉化率達到98%,使之總轉化率達到99.7%;放),確保吸收率達到99.99%;鍋爐工段采用熱管省煤器、火管鍋爐、反滲透脫鹽水、北京化工大學貴州科技工程職業(yè)學院函授站51、總論 7 71.2研究結論 72、市場需求預測 9 9 9 3.2生產規(guī)模 3.4催化劑的選擇 4、工藝技術方案 4.4全廠主要物料平衡 4.5自控技術方案 4.7標準化 5.1原料供應 6.1建廠條件 7.2給水排水 7.4供熱 7.5貯運設施 6 7.8化驗室 7.9土建 8、環(huán)境保護 8.1廠址與環(huán)境現(xiàn)狀 8.2執(zhí)行環(huán)境質量標準及排放標準 8.4環(huán)境保護與綜合利用論述 8.5環(huán)境保護費用 9、勞動保護與安全衛(wèi)生 9.1勞動安全與安全衛(wèi)生 9.2消防 10、工廠組織和勞動定員 10.1工廠體制及組織機構 10.2生產班制和定員 10.3人員來源及培訓 11.2各階段實施進度規(guī)劃 12.1綜合評價 12.2問題及建議 17、循環(huán)酸溫計算 18、主要設備尺寸核算 19、主要管道尺寸核算 附件：1、相關圖紙71.1概述1.1.1項目名稱1.1.3項目提出的背景、投資的必要性和8附：主要技術經濟指標序號指標名稱單位數(shù)量備注生產規(guī)模及產品方案1折100%為200kt/a2蒸汽3.82MPa1.2噸蒸汽/噸酸二年操作日天8000小時1日產量噸2小時產量噸三主要原材料、燃料用量1硫磺2釩觸媒噸消耗14噸.3柴油開車升溫用五公用工程消耗量1供水(補充新鮮水)25×5噸水/噸酸2用電負荷380V(總裝機容量)85度/噸×25噸×45%10KV(總裝機容量)85度/噸×25噸×55%年用電量(上透平風機)萬kw.h20萬噸×23度/噸3供汽低壓蒸汽(≤0.6MPa)25噸×1.2六“三廢”排放量1廢氣2廢渣七運輸量12八全廠定員人1其中：生產工人人92非生產人員人6九廠內占地面積畝十全廠建筑面積30畝×666×30%十一工程項目總投資(估計)萬元2.1國內外近期、遠期需求量預測2005-2007年全國硫酸產量(單位：萬噸)制酸品種2005年產量占總產量比例%2006年產量占總產量比例%2007年產量占總產量比例%全國產量(萬噸)其中：硫磺制酸其中：冶煉煙氣制酸其中：硫鐵礦制酸其中：其他原料制酸1112.2產品的銷售預測、競爭能力和進入國際市場的前景3.1產品方案的選擇3.1.1產品方案的選擇的依據(jù)的下游磷化工產品投產后，硫酸總需求量將達到200kt/a,為了節(jié)省造價，降低成本及規(guī)蒸3.1.2產品方案的確定3.2生產規(guī)模0.6MPa飽和蒸汽：30t/h3.3產品、中間產品和副產品的品種、規(guī)格及質量指標3.3.1產品和副產品的品種和數(shù)量序號產品新增產量備注1硫酸98%2飽和蒸汽0.6MPa小時產量×1.23.3.2產品、中間產品和副產品的品種、規(guī)格及質量指標(1)硫酸：產品執(zhí)行國家標準GB/T534-2002表中濃硫酸一等品標準指標(一等品)硫酸(H?SO?),%≥灰分的質量分數(shù)，%≤鐵(Fe),%≤砷(As),%≤汞(Hg),%≤鉛(Pb),%≤透明度，mm≤色度，≤(2)、工業(yè)硫磺：產品執(zhí)行國家標準GB/2449-81表中二級品標準H?SO?算指標名稱一級二級三級測定方法灰分%≤酸度(以H?SO?計)%≤砷(As)%≤不規(guī)定水分%≤100目篩(孔徑0.149mm)篩余物%≤無無不規(guī)定200目篩(孔徑0.074mm)篩余物%≤不規(guī)定機械雜質(木、砂、紙)不允許(3)飽和蒸汽：執(zhí)行企業(yè)標準3.4催化劑的選用釩催化劑是以五氧化二釩(V?O?)為主要活性成分，其組成為V?O?5~9%、到國際先進水平。S107-1H型和S107-1H(Y)型，起燃溫度為360℃~370℃,正常使用溫度為420℃~580℃;S101-2H型和S101-2H(Y)型的起燃溫度為380℃~390℃,正常的使用溫度為420℃~630℃,因此比較可得S107型催化劑要優(yōu)于S101型催化。S107型催化劑和S101型催化反應速度常數(shù)見表2.2和表2.3。溫度，℃K?溫度，℃K?K?秒-大氣壓秒1大氣壓秒-1大氣壓00000000000說明：在轉化率小于60%,溫度小于470℃時用K?*值。mm圓柱形；堆積密度0.50～0.60kg/L;孔隙率0.50%～0.60%;機械強度>15kgf/cm2;溫度，℃K?溫度，℃K?秒-1大氣壓0.810.550.370.250.160.11說明：在轉化率小于60%,溫度低于460℃是用K?*值。4.1工藝技術方案的選擇(1)國外工藝技術概況總轉化率在99.7～99.9%,尾氣SO?含量低于300PPM,酸霧含量低于45mg/m3。99%以上。(2)國內工藝技術狀況4.1.2工藝技術方案的選擇(8)采用新型不銹鋼轉化器，高溫下(≤620℃)不會發(fā)生蠕變，使用壽命長，4.1.3本工藝技術可達到的工藝指標為：硫酸產量：25噸/時(100%H?SO?)4.2.1工藝流程簡述B、焚硫工段：開車前將儲存在液硫大罐中的液體硫磺用屏蔽泵打到焚硫爐前槽，液硫再經過硫磺泵加壓后送入液硫噴槍，經過液硫噴槍霧化后進入焚硫爐，與從干燥塔來的干燥空氣在800℃以上的溫度下混合燃燒，借助焚硫爐前設置的旋風導流裝置和爐尾的二次風讓液體硫磺沫迅速的汽化、燃燒和擴散，生成我們想要的二氧化硫氣體，溫度高達1050℃送去余熱鍋爐降溫。之前采用柴油經過油泵和噴槍對焚硫爐進行升溫到800℃以上。降溫到170℃后去一吸塔，從一吸塔回來的70℃的低溫氣體依次經過2臺冷熱和1臺熱熱換熱器加溫到425℃后去轉化四段，從轉化四段出來的氣體溫度達440℃,再經過2#省煤器降溫到430℃后進入轉化五段，從轉化五段出來的氣體溫度達432℃,最后經過低溫過熱器和1#省煤器降溫到160℃后進入二吸塔。流回循環(huán)酸槽。98%成品硫酸由成品酸泵經成品酸冷卻器冷卻到40℃后進入硫酸計量4.2.2余熱回收系統(tǒng)方案的選擇(a)余熱回收系統(tǒng)設計原則(1)蒸汽系統(tǒng)參數(shù)(2)余熱回收系統(tǒng)組成式的不同，組成不同的余熱回收系統(tǒng)，常用系統(tǒng)見下表：序號設備設置位置方案1方案2備注1余熱回收系統(tǒng)設備臺數(shù)562設備設置焚硫爐后設置火管鍋爐火管鍋爐一段出口設置過熱器2#過熱器三段出口設置1#省煤器空氣預熱器四段出口設置2#省煤器1#省煤器五段出口設置低壓鍋爐1#過熱器+2#省煤器3方案簡稱2鍋+1過+2省1鍋+2省+2過+1空案2,預期產汽率1.2t/t酸，產汽量30t/時，產汽壓力3.82MPa450℃。(3)熱力系統(tǒng)流程經除氧的合格鍋爐給水(脫鹽水)送來本裝置后，經1#省煤器加熱到約170℃左熱回收技術成熟，設備可靠，熱能回收已大于65%,有效能回收率大于95%。若回收低溫熱能，需設置HRS系統(tǒng)，須增加投資2500～3000萬元，可(2)余熱回收系統(tǒng)主體設備100%國產化(3)熱力系統(tǒng)流程(見附圖)4.2.3原材料、輔助材料和動力消耗定額序號名稱及規(guī)格單位消耗定額(噸酸單耗)小時每年備注原材料及動力消耗1硫磺：S≥99.5%t8.3噸6.64萬噸2工藝水4萬3循環(huán)水1520萬4脫鹽水27萬5電575度460萬上透平風機6蒸汽0.6MPa飽和t5.5噸4.4萬噸熔化硫磺用7釩觸媒14噸正常消耗8柴油升溫用9儀表空氣40萬氣動儀表用硅藻土液硫過濾用石灰中和硫磺酸度二副產品1蒸汽0.6MPat2硫磺渣t0.156噸1254噸4.4全廠主要物料平衡硫磺6.64萬噸硫酸20萬噸蒸汽24萬噸硫磺渣1254噸4.5.1自動化水平術要求不高的裝置可以根據(jù)實際情況選用小型分散型控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(簡稱SCADA),可編程邏輯控制系統(tǒng)(簡稱PLC);工藝流程和設備布以太網的能力和關口。對DCS和PLC設置的最基本要求為，控制器1:1冗余，電源和通訊網絡1:1冗余。系統(tǒng)在硬件發(fā)生故障時，仍能繼續(xù)正常工作?？刂葡到y(tǒng)按控制要(2)模擬儀表控制系統(tǒng)4.5.3環(huán)境特征和儀表選型和毒害作用。硫酸余熱利用系統(tǒng)的汽水系統(tǒng)大部為高溫高壓。儀表選型一般按4.5.3.1儀表的防護和防爆(1)現(xiàn)場一次儀表根據(jù)現(xiàn)場情況分別采用防腐型、防水型等防護類型。根據(jù)工藝(2)所有現(xiàn)場安裝的儀表是全天候型的，可以滿足現(xiàn)場使用環(huán)境和氣候條件，并(4)儀表防電磁干擾措施采用帶屏蔽層的雙絞型計算機專用電纜或者屏蔽電纜并4.5.3.2主要儀表的選型(1)溫度儀表(2)壓力儀表(3)流量儀表(4)物位儀表(5)分析儀表(6)執(zhí)行器4.5.4動力供應氣?？紤]上兩臺每臺3Nm3/min的螺桿式空壓機(一開一備)。儀表用氣量表用氣裝置用氣量(Nm3/h)備用時間(分)硫磺制酸裝置化學水站20(間斷)其他裝置4.5.4.2儀表用電源主要儀表用電量表輸入電壓等級電源要求硫磺制酸主控制室重要負荷化學水站控制室重要負荷其他~~按具體要求4.6主要設備的選擇4.6.1主要定型設備的選擇(1)液體硫磺泵(2)液體硫磺過濾器(3)硫酸泵國內已有生產，泵的流量350m3/h、38m硫酸柱，電機功率90KW。98%,99℃高(4)酸冷卻器卻器，目前國內80萬噸/年、60萬噸/年、40萬噸/年、30萬噸/年大型硫磺制酸裝置均4.6.2主要非標準設備的設計(1)快速熔硫槽(2)焚硫爐(3)轉化器轉化器采用304材質，底部設有徑向膨脹設施，進氣口考慮均勻分氣措施，觸媒(4)氣體換熱器(5)干吸塔干吸塔為立式園筒形結構，鋼殼體內襯耐酸大于50%,填料為5米φ76大開孔瓷質異鞍型填料，0.76米φ38階梯環(huán)，塔底為蝶形43個，而國產高效管式分酸器噴頭只有21-27個/m2。(6)液體硫磺貯槽4.6.3主要熱力系統(tǒng)設備(1)火管鍋爐(2)過熱器兩段過熱器均由進出口聯(lián)箱和帶螺旋翅片的蛇形管組用304(0Cr19Ni9),外殼采用304(0Cr19Ni9);(3)水平夾套式熱管省煤器(4)蒸汽透平驅動的空氣鼓風機主要工藝設備規(guī)格及技術參數(shù)序號主要技術參數(shù)1快速熔硫槽帶攪拌槳，加熱面積F=2X60m22臺，錐底2液體硫磺過濾器采用臥式葉片液體硫磺過濾器2臺(1開、1備)3焚硫爐帶二支機械霧化磺槍，燃燒容積135m31臺鋼襯耐火磚4轉化器φ內7400五段催化劑共180m1臺不銹鋼5熱熱換熱器換熱面積F=1064m21臺，列管式6冷熱換熱器換熱面積F=1838m22臺，列管式7空氣鼓風機流量Q=1500m3/min8干燥塔φ內4800揚酸量300m2/h,噴淋密度L=17m3/m2.h,填料層高5.76米1臺鋼襯耐酸磚9第一吸收塔φ內4800揚酸量330m2/h,噴淋密度L=18m3/m2.h,填料層高5.76米1臺鋼襯耐酸磚第二吸收塔φ內4800揚酸量300m2/h,噴淋密度L=17m3/m2.h,填料層高5.76米1臺鋼襯耐酸磚干燥塔酸冷卻器帶陽極保護管殼式換熱面積F=267m21臺一吸塔酸冷卻器帶陽極保護管殼式換熱面積F=294m21臺二吸塔酸冷卻器帶陽極保護管殼式換熱面積F=137m21臺成品酸冷卻器帶陽極保護管殼式換熱面積F=25m21臺干吸酸循環(huán)槽φ內3000×12000容積為85m1臺鋼襯耐酸磚尾氣煙囪鋼架結構，中心筒采用PP材質1臺4.7標準化4.7.1化工工藝設計采用相應的國家和行業(yè)標準、規(guī)范(略)4.7.2設備、主要設計標準和規(guī)范(略)4.7.3電氣、本工程電力設計所使用的設計標準或規(guī)定(略)4.7.4自控、設計采用的標準及規(guī)范(略)4.7.4.2設計采用工程單位測量參數(shù)單位刻度流量液體氣體蒸汽5.1原料供應5.1.1主要原料品種、規(guī)格、年需用量、來源及運輸條件序號名稱主要規(guī)格年需用量(萬噸)來源供應方式1硫磺進口汽車轉運5.1.2原料資源的儲量、品位、開采及生產規(guī)模綜上所述，硫磺的供應及價格都將有保障。5.2輔助材料供應序號名稱規(guī)格單位年需用量來源供應方式1釩觸媒噸外購汽車2柴油噸外購汽車3硅藻土噸外購汽車6.1建廠條件6.1.2工程地質、水文地質和地震烈度6.1.2.1工程地質6.1.2.2水文地質6.1.2.3地震烈度6.1.3當?shù)貧庀髼l件C、最冷月平均溫度G、最熱月平均相對濕度H、最冷月平均相對濕度6.1.4地區(qū)和城鎮(zhèn)社會經濟現(xiàn)狀及發(fā)展規(guī)劃(略)6.1.5交通運輸條件的現(xiàn)狀及發(fā)展規(guī)劃(略)6.1.6水源、供排水工程項目所需生產用水和生活用水來自公司供水站，本工程不考慮供水設施。為滿足廠區(qū)的防排洪要求，設計計劃在廠區(qū)修筑一條排洪溝，以防暴雨時山洪影響6.1.7電源、供電、電訊等情況電源引自全廠35/10KV總變電所，裝置內設10KV高壓配電室，承擔界區(qū)內各裝置6.1.8供熱情況20萬噸/年硫磺制酸裝置，生產過程中產生大量的熱能。本硫酸裝置同時采用余6.1.9環(huán)境條件本設計增加的廢氣主要是硫酸裝置最終吸收塔尾氣。增加的廢渣主要是硫酸裝置6.1.10當?shù)厥┕ず蛥f(xié)作條件(略)6.1.11與城鎮(zhèn)地區(qū)規(guī)劃的關系和生活福利設施條件(略)6.2廠址方案7.1總圖運輸7.1.1總平面布置7.1.1.1總平面布置的原則(1)因地制宜的利用好廠內現(xiàn)有土地，少征地。(3)符合安全、衛(wèi)生、防火、防爆及環(huán)保等設計規(guī)范的要求。(4)滿足施工、生產、檢修、運輸及生產管理的要求。7.1.1.4綠化7.1.2.1貨物運輸量及運輸方式的確定序號運出物料名稱運輸量萬噸/年物料形態(tài)包裝方式運輸方式1運入硫磺塊散汽車小計2運出硫渣散汽車3小計4合計7.1.3工廠防護設施設置的原則和要求7.1.4排渣7.2給水排水7.2.1概述(1)設計范圍(2)裝置用水量和排水量2000m3/h,循環(huán)水利用率93%。7.2.2水源及輸水7.2.3廠區(qū)給水7.2.4硫酸循環(huán)水站循環(huán)冷卻水主要用于硫酸裝置酸冷卻器、硫酸風機蒸汽輪機，總循環(huán)水量為2000m3/h,△t=10℃,供水壓力0.3MPa,回水壓力0.1MPa。(1)循環(huán)水池LXBXH=18.6x8.5x3.8m鋼筋混凝土一座7.2.5廠區(qū)排水裝置名稱直流水循環(huán)水凈下水污水系統(tǒng)消耗硫酸裝置化學水站硫酸循環(huán)水站生活7.3供電及電訊7.3.1供電在車間變電所0.38KV低壓側裝設無功補償電容器組，使功率因數(shù)大于0.9,10KV電源7.3.1.2供電電源選擇和可靠性闡述急照明燈，10KV高壓開關站的事故照明用直流電源(蓄電池)供電。7.3.1.3裝置供電方案比較與選擇及原則確定電源引自全廠35/10KV總變電所，裝置內設10KV高壓配電室，承擔界區(qū)內各裝置(特殊用電設備除外):10KV。<200KW電動機：380V。(4)、控制保護電壓：10KV7.3.2電訊由全廠電訊網絡接入。7.4供熱7.4.1供熱7.4.1.1設計范圍7-6;余熱鍋爐給水負荷見表7-8。表7-8鍋爐給水負荷一覽表序號用戶名稱壓力溫度給水量備注1硫酸余熱鍋爐5合計(1)熱力系統(tǒng)(2)除氧及給水系統(tǒng)(3)疏放水系統(tǒng)(4)廠區(qū)管網(a)3.82MPa等級北京化工大學貴州科技工程職業(yè)學院函授站(b)0.6MPa等級(5)開車鍋爐7.4.1.4主要設備選型(1)硫酸余熱鍋爐1臺額定蒸發(fā)量：30噸/時(2)背壓汽輪機1臺進汽壓力：3.43Mpa進汽溫度：435℃(5)熱力噴霧式除氧器1臺7.4.2脫鹽水站7.4.2.1脫鹽水站技術方案(1)活性炭過濾器：二臺(一用一備)。規(guī)格：φ3000,出力：70t/h;(2)反滲透系統(tǒng)能力50t/h一套系統(tǒng)利用率：>75%脫鹽率：>97%(3)混合離子交換器二臺(一用一備)。規(guī)格：φ1500,出力：50t/h;7.5貯運設施計算，貯存周期約為20天。7.5.3物料裝卸、貯運、處理方案的確定7.5.3.1硫磺貯存方案的確定7.5.3.2硫磺運輸方案的確定本工段貯運物料為粒狀固體硫磺，固體硫磺屬易燃物，根據(jù)物料特性和輸送量 7.5.4主要設備表序號名稱型號和規(guī)格數(shù)量備注1加磺斗12電磁振動給料機給料能力：50t/h13大傾角膠帶輸送機Q=40t/h,B=650mmL=12.87M,V=0.8m/s傾角a=45°N=7.5KW,14手動三通換向閥17.5.5罐區(qū)及輔助設施方案的選擇20萬噸/年硫酸裝置每小時產100%H?S0?25噸，為保證裝置及后續(xù)工序的連續(xù)穩(wěn)定生產，新增設硫酸貯罐中內12000x12000,V=1356m34臺，安全裝填量最大90%考慮，停留時間360小時，15天。7.6空壓站本設計經計算須增100Nm3/h儀用壓縮空氣。設置3m3/min的空壓機2臺，二開一備，其中儀用空氣采用一套3m3/min空氣干燥凈化裝置及相關設備(儲氣罐等).(1)氣源要求(2)工藝流程簡述7.7機、電、儀修7.8化驗室7.9土建7.9.1.2抗震設防烈度廠址所在地區(qū)的抗震設防烈度為6度。7.9.1.3工程地質概況7.9.1.4地方材料及施工條件(3)建筑設計注重環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展。7.9.2主要建、構筑物一覽表(略)7.9.3對地區(qū)特殊性問題的說明(略)8.1廠址與環(huán)境現(xiàn)狀(略)8.1.1廠址的地理位置和自然條件(略)8.2執(zhí)行環(huán)境質量標準及排放標準序號污染物最高允許排放濃度排氣筒二級三級監(jiān)控點1二氧化硫合物生產)合物使用)152539557722385883點2硫酸霧(火炸藥廠)1523334663132335507095點(其它)8.3.1工程概述本次項目新建20萬噸/年硫磺制酸裝置、相配套的公用工程設施及生產輔助設8.3.2主要污染源及污染物(1)廢氣(2)廢水(3)廢渣(4)噪聲裝置具體排放情況見表8-18-1裝置三廢排放表污染源排放量污染主要污染物排放特性處理名稱物名稱濃度排放量方式高度溫度直徑措施尾氣洗滌塔尾氣連續(xù)高空排放酸霧硫磺渣硫磺含硫間斷外賣8.4環(huán)境保護與綜合利用論述本裝置正常工況沒有廢水排放。只有少量沖洗水，最大～4m3/d,含酸約0.5%,送轉化率為99.7%,吸收率為99.99%;經進口除霧器除霧后由60m煙囪排放。其中含SO?:8.4.3環(huán)保管理機構及檢測機構定員8.5環(huán)境保護費用費用中。其投資占建設投資的10%。9.1勞動安全與安全衛(wèi)生9.1.1設計依據(jù)(略)9.1.2工程概述本項目新增20萬噸/年硫磺制酸裝置、相配套的公用工程設施及生產輔助設施。在生產中存在爆炸和火災危險場所，如：硫磺庫、鍋爐等；在工業(yè)衛(wèi)生方面又存在腐蝕、有毒、噪音、高溫等問題，為此在設計中必須針對這些危害因素進行分析并采取9.1.3生產過程中主要危害因素分析(1)硫磺激性。大氣中硫的懸浮粉塵的著火溫度為190～220℃,其爆炸下限濃度為35g/m3,上凡游離SO?含量在10%以下，不含有毒物質的礦物性和動物性粉塵，工作場所的最高允(2)二氧化硫按照GBZ2-2002標準的規(guī)定，生產場所短時間接觸SO?容許濃度為10mg/m3。(3)三氧化硫9.1.3.2職業(yè)危害因素分析(1)火災爆炸(2)灼傷(4)噪聲危害(5)高溫與中暑(6)靜電、雷電、觸電的危害9.1.4職業(yè)安全衛(wèi)生防護措施9.1.4.1設計原則(1)塵毒物的防范措施(2)化學腐蝕及灼傷防范措施(3)噪聲防治措施施(5)人身防護措施(6)職業(yè)安全衛(wèi)生教育9.1.5職業(yè)衛(wèi)生投資估算本工程職業(yè)衛(wèi)生投資估算約15萬元。職業(yè)病危害預評價專項費用約為10萬元(已包含在建設單位管理費中)。9.1.6預期效果9.2消防9.2.1常規(guī)水消防系統(tǒng)(1)消防用水量的確定25L/s,室內消火栓用水量10L/s,全廠同一時間火災次數(shù)為1次，火災延續(xù)時間2小時，一次消防用水量為252m3。(2)消防給水及消火栓布置10分鐘室內消防用水量和一次消防用水量252m3貯存于循環(huán)水池中，水池容積為徑為DN300。9.2.2其他消防系統(tǒng)10.1工廠體制及組織機構10.2生產班制和定員序號裝置或部門名稱管理人員生產工人合計備注1硫酸裝置42公用工程3分析化驗1454機電儀維修189610.3人員來源及培訓11.3.1人員來源11.3.2培訓11.1建設工期規(guī)劃11.2各階段實施進度規(guī)劃(1)建設前期工作實施進度規(guī)劃項目可行性研究報告批準1個月(2)設計階段進度規(guī)劃(3)施工階段進度規(guī)劃土建施工4個月設備采購制作及安裝7個月管道安裝2個月試車投產1個月以上各階段共需用12個月，但可交叉進行，建成投產只需12個月(1年)。項目實施進度表實施項目時間(月)123456789可行性研究報告批準1初步設計2施工圖設計4土建施工及準備3設備采購制作及安裝5管道安裝2投料試生產1研究結論12.1綜合評價(3)本項目采用3+2兩轉兩吸工藝流程，的技術先進、成熟、來源可靠，裝置便項目預計總投資5000萬元。12.2問題及建議設計條件1、設計能力：200Kt/a硫磺制酸工程；2、生產時間：333天/年，即8000小時/年，600噸/天，25噸/小時(100%H?SO?);所(1)氣象：貴陽大部分地區(qū)冬無嚴寒、夏無酷暑，全年氣候溫和，屬亞熱帶季風氣(2)濕度：5、主要技術參數(shù)(1)、焚硫爐出口爐氣濃度(2)、總轉化率(4)、各段轉化率轉化器一段二段三段四段五段轉化率(%)(5)、尾氣排放濃度煙囪高度(米)SO?排量(Kg/h)酸霧排放量(Kg/h))6、公用工程條件C、PH=7-8D、溫度=102-104℃氣體流量及組成計算1、焚硫爐出口氣體組成(1)、SO?需要量(25×1000÷98×22.4)÷(0.99(2)、根據(jù)生產經驗，焚硫爐出口SO?含量占S0?總量的2%(3)、SO?占爐氣總量的10.5%,則爐氣總量為：(4)、氧含量：S+0?=S0?,SO?含量10.5%,則也是10.5%焚硫爐出口爐氣匯總：合計：∑2、一段觸媒層出口氣體組成(一段轉化率62%):SO?:5617.5×(1-62%)=2134.65NM3/hSO?:5617.5-2134.65+114.6=35一段出口氣體匯總：合計：∑3、二段觸媒層出口氣體組成(二段總轉化率82%):SO?:5617.5×(1-82%)=1011.15NM3/h0?:5674.8-(5617.5-1011.15)÷二段出口氣體匯總：合計：∑4、三段觸媒層出口氣體組成(三段總轉化率94%):0?:5674.8—(5617.5—337.05)÷2=3034.58三段出口氣體匯總：合計：∑5、四段觸媒層入口氣體組成(一吸塔吸收率99.99%):合計：∑6、四段觸媒層出口氣體組成(四段總轉化率99.3%):0?:3034.58—(337.05-39.32)÷2=2885.72NM3/h合計：∑7、五段觸媒層出口氣體組成(五段總轉化率99.7%):0?:2885.72—(39.32—16.85)÷2=2874.49NM3/h五段出口氣體匯總：合計：∑8、第二吸收塔出口氣體組成(二吸塔吸收率99.99%):第二吸收塔出口氣體匯總：合計：∑9、尾氣SO?和S0?排放速率與排放濃度：操作態(tài)V={(273+65)÷273}×{101.3÷(89.17+0.2)}×46018.57=64581M3/h當煙囪高度為60米時，國家環(huán)保部門允許SO?排放速率為64Kg/h(二級排放標準),允許酸霧排放速率為39Kg/h(二級排放標準)。SO?和SO?排放指標均滿足國標要求。(1)、用空氣中氧量計算空氣的理論用量(5617.5+114.6×1.5+5674.8)÷0.21=54591.4干空氣中V=1.29Kg/NM3VH?o=1633.81÷18×22.4=2033.2NMV=54591.4+2033.2=56624.6NMA、風機進口狀態(tài)需要空氣量進口空氣：溫度T=30℃,相對濕度=79%,進口壓力P=-1.5KPa(消音器),當?shù)卮笳{整系數(shù)：{(273+30)÷273}×{(101.325)÷(89.17—1.5)}=1.283出干燥塔干空氣帶出水份0.1g/NM3,合54591.4×0.1÷1000=5.46Kg/h÷干燥塔脫出水份：1633.81-5.46=1628.35Kg/h÷18=90.46Kmol/hN?=54591.4—11464.19=43127.21NM3/hW=330×1.7978×1000=5932745395.05NM3/h=240.85Kmol/h=240.85×80=19268Kg/h(581408.5+23603.3)÷(5932W=300×1.7978×1000=539340W=300×1.7978×1000=5320.74NM3/h=14.32Kmol/h=14.32×80=1145.6Kg/h(528553.2+1403.36)÷(53934098%硫酸593274Kg/h一吸塔98%硫酸539340Kg/h98.77%硫酸612542Kg/h去一吸98%硫酸593274去一吸98%硫酸593274Kg/h去二吸98%硫酸539340Kg/h去干燥98%硫酸539340Kg/h循環(huán)槽Z進=1696960.7Kg/h∑L=1696960.7Kg/h(1)、入熱Q入①、空氣帶入熱q?:一吸塔入口設置空氣預熱器，從干燥塔來的冷空氣經過一吸塔入口熱爐氣換熱后②、液體硫磺帶入熱q?:q?=25×332×1.03×(135+③、液體硫磺燃燒熱q?(2)、出熱Q出①、爐氣帶出熱q?設焚硫爐出口爐氣溫度為1050℃,查《硫酸工藝設計手冊》物化數(shù)據(jù)篇第39頁，Cpso?=50.64J/mol.K,Cpso?=74.15J/mol.K,Cpo?=33.04J/mq?*=(250.78×50.64+5.12×74.15+253.34×33.04+1設焚硫爐出口爐氣溫度為1050℃,查《硫酸工藝設計手冊》物化數(shù)據(jù)篇第39頁，Qx=Q出，即108275799=(81866.04+11.66)(273+T)設鍋爐出口溫度為400℃,查《硫酸工藝設計手冊》物化數(shù)據(jù)篇第39頁，Cpso2=45.59J/mol.K,Cpso?=62.72J/mol.K,Cpo2=30.90J/mol.K,CpN?=29.64J/mol.K設轉化一段出口爐氣溫度為600℃,查《硫酸工藝設計手冊》物化數(shù)據(jù)篇第39頁，Cpso?=47.48J/mol.K,Cpso?=67.62J/mol.K,Cpo?=31.65J/mol.K,Cpn?=30.23J/mol.K設高溫過熱器出口溫度為440℃,查《硫酸工藝設計手冊》物化數(shù)據(jù)篇第39頁，Cpso?=45.98J/mol.K,Cpso?=63.81J/mol.K,Cpo?=31.05J/mol.K,Cpn?=29.76J/mol.K△Q=Qλ一Q山=69093392.6-55171714.1=13921678.5KJ/h設空氣預熱器熱氣體入口溫度為240℃,查《硫酸工藝設計手冊》物化數(shù)據(jù)篇第39頁，Cpso?=43.76J/mol.K,Cpso?=57.97J/mol.K,Cpo?=30.2J/mol.K,CpN?=29.15J/mol.KQx=(43.76×15.05+57.97×240.85+30.2×135.47+設空氣預熱器熱氣體出口溫度為170℃,查《硫酸工藝設計手冊》物化數(shù)據(jù)篇第Q出=(43.15×15.05+55.45×240.85+29.89×135.47+28.91×1925.32)×(273+△Q=Qλ一Q出=38390321.4—32655629.6=5734691.8KJ/h①、干空氣帶入熱：干空氣量54591.4NM3/h,合2437.12Kmol/h估計冷空氣出口T=120℃,120℃時，查《硫酸工藝設計手冊》物化數(shù)據(jù)篇第39頁，Cp空氣=28.97J/mol.K,Cp水分=33.25J/mol.KT)+10.07(273+T)=70613.4設四段出口氣體溫度為441℃,441℃時，查《硫酸工藝設計手冊》物化數(shù)據(jù)篇第Q入=(45.99×1.75+63.86×13.32+31.06×128.83+29.77×1925.32)×(273+設省煤器出口氣體溫度為430℃,430℃時，查《硫酸工藝設計手冊》物化數(shù)據(jù)篇Q出=(45.88×1.75+63.54×13.32+31.01×128.83+29.73×1925.32)×(273+△Q=Qλ一Q出=44446024.4-43699481.56=746542.8KJ/h北京化工大學貴州科技工程職業(yè)學院函授站Q入=(45.91×0.75+63.62×14.32+31.03×128.33+29.74×1925.32)×(273十Q出=(43.03×0.75+55.07×14.32+29.85×128.33+28.88×1925.32)×(273+△Q=Q入一Q出=43841530.2-26090314.11=17751216.1KJ/h(2)、各段轉化率及釩觸媒用量比例一段二段三段四段五段各段總轉化率(%)釩觸媒用量比例(%)(3)、各段觸媒層出口氣體溫度計算T出=442+290.5×(84—62%)=506℃T山=430+290.5×(94—84%)=459℃T出=430+290.5×(99.7—99.3%)=431℃,取432℃附表一：轉化各段轉化率、觸媒分配及進出口溫度等分一段二段三段四段五段備注釩觸媒用量比例釩觸媒用量(M3)釩觸媒型號氣體入口溫度(℃)氣體出口溫度(℃)氣體溫升△T(℃)2釩觸媒層阻力降附表二：氣體各主要點溫度、壓力及組成序號氣體各主要點壓力(KPa)備注1透平風機進口空氣—1.02透平風機出口空氣3干燥塔進口空氣4干燥塔出口干空氣5焚硫爐出口爐氣6余熱鍋爐出口爐氣7余熱鍋爐熱副線爐氣8轉化器一段進口爐氣9轉化器一段出口爐氣轉化器二段進口爐氣轉化器二段出口爐氣轉化器三段進口爐氣轉化器三段出口爐氣1#冷熱交換器出口2#冷熱交換器出口(管內)一吸塔入口爐氣一吸塔出口爐氣2#冷熱交換器出口(管間)1#冷熱交換器出口(管間)轉化器四段進口爐氣轉化器四段出口爐氣轉化器五段進口爐氣轉化器五段出口爐氣8低溫過熱器出口爐氣7五段出口省煤器出口爐氣6二吸塔進口爐氣二吸塔出口爐氣1尾氣塔出口說明：①、進塔酸帶入熱：進塔酸溫60℃,進塔酸量98%H?SO?539340Kg/h,并經過計算N?、O?組成的混合氣體空氣，得I空=1.675KJ/molQ?=54591.4÷22.4×1.675×1000=4082169KJ/hQ?=1.92×(2033.2÷22.4)×1000=174274.n為98%的硫酸：n?={(100—98)÷18}÷(98÷98)=0.11l1molQ?-Q?={(17860×0.1276)÷(0.1276+1.7983)—(1Q?=603.3×{(539340×98%)÷98}=3253838.2KJ/mol出塔空氣60℃,查《硫酸工藝設計手冊》物化數(shù)據(jù)篇第42頁，并經過計算N?、O?Q?=54591.4÷22.4×1.732×1000=4221085KJ/hQ?=1.986×(5.46÷18)×1000=602.2、一吸塔出塔酸溫Iso?=7.63,Iso?=9.51,Io?=5.09,In?=4.92Q?=(7.63×15.05+9.51×24Q?=593274×89.2=52920040.8KJSO?和HO?的混合熱，混合后的濃度為98.77%H?SO?查表P46頁表5得：80℃的98%H?SO?的混合熱為105.1KJ/mol,80℃的99.3%Q?=(2.96×15.05+3.70×0.024+2.07×135.47+2.01×192設出塔硫酸熱焓為X,硫酸量612542Kg/h98.77%H?SO?Qx=Q出，即90386545.5=4194952.9+6125查表P41頁，得98%H?SO?80℃121KJ/Kg100℃154.1KJ/Kg98.77%H?SO?100℃得154.1-(154.1-151.6)÷(99-98)×0.7T=80+20÷(152.2—119.38)×(140.7-119.38)=92.9℃,取93℃即：一吸塔出口酸溫為93℃Q?=(6.912×0.75+8.544×14.32+4.787×12Q?=539340×89.2=48109128KJ/hSO?和HO?的混合熱，混合后的濃度為98.05%H?SO?查表P46頁表5得：80℃的98%H?SO?的混合熱為105.1KJ/mol,60℃的98%H?SO?則70℃的98%H?SO?的混合熱=(105.1+101.3)÷2=103.2KJ/molQ?=14.32×103.2×1000=1477824Io?=1.9KJ/mol,In?=1.87KJ/molQ?=(2.75×0.75+3.432×0.0014+1.9×128.33+1.87×192設出塔硫酸熱焓為X,硫酸量540485.6Kg/h98.05%H?SO?T=60+20÷(120.9-89.1)×(102.7-89.1)=68.5℃,取69℃即：二吸塔出塔酸溫為69℃取△H=9282KJ/Kg,硫磺單耗332Kg/T100%H?SO?,小時產酸25噸X≥122.7,取焚硫爐的容積為122.7×1.1=135m3(放10%的富余)②、如果按照體積強度計算：135/25=5.4>5m3/h.T,可行。15.15÷{3.14×(X÷2)2}≤0.4m/s三段四段合計Z=180M3ZH=4186mm出口46499.37NM3/h平均49196.63NM3/h70℃17.5KPa(不含除霧器)X≥4.43米，取一吸塔的直徑為4.43×1.08=4.8米(考慮放大8%的余量)操作氣速：V操作={(273+70)÷273}×{101.3÷(89.17+16.0)}×46499.37÷3600=15.63m3/sm/s之間),可行。出口46018.57NM3/h65℃3.5KPa(不含除霧器)X≥4.56米，取二吸塔的直徑為4.56×1.05=4.8米(考慮放大5%的余量)操作氣速：V操={(273+65)÷273}×{101.3÷(89.17+3)}×46018.57m/s之間),可行。平均55608NM3/h60℃37.5KPa(不含除霧器)X≥4.0米，取干燥塔的直徑為4.0×1.2=4.8米(考慮放大20%的余量)操作氣速：V操作={(273+60)÷273}×{101.3÷(89.17+37.5)}×54591.4X≥2.32米，取干燥塔網除沫器直徑為2.5米(適當放大)(考慮4%的余設一吸塔循環(huán)酸泵流量為Xm3/h,楊程H=38米，X≥289.4m3/h,取一吸循環(huán)酸泵流量為289.4×1.14=330m3/h(考慮14%的余量)X÷(3.14×2.42)≥16m/h.m2(噴淋密度可取15-20m3/h.mX≥289.4m3/h,取二吸循環(huán)酸