800kt_a硫磺制酸装置设计概要

© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 设计技术 硫酸工业 , 一 切 己。 。 硫磺制酸装置设计概要 孙 正 东 中石化集团 南京设计院 , 江苏 南京 摘 要 主要介绍 了云南富瑞化工有限公司 叮 硫磺制酸装置工艺和设备的设计过程 。 该装置以固体硫 磺为原料 , 采用了快速熔硫 、液硫过滤精制和液硫机械雾化技术 , “ 十 ”两次转化 、却 硫酸干燥空气 、 中高温两次吸收 、 低位布置高效吸收塔系统等技术 , 同时回收高中温位废热产生中压过热蒸汽并用于驱动透平鼓 风机和发电 。 该装置除了催化剂进 口外 , 其它所有装备和材料全部实现了国产化 , 投人运行后 , 各项工艺指标均达 到 一 了设计要求 。 关键词 硫磺 硫酸生产 工艺 设备 设计 中图分类号 文献标识码 文章编号 一 巧 《 一 一 云南富瑞化 工有限公司是我国大型磷复肥基 地之 一 口 硫磺制酸装置是云南磷复肥基 地国产化示范项 目一期 “ ” 工程配套装置之 一 。 该装置由中国石化集团南京设计院设计 , 是 目前国内最大的单系列国产化硫酸装置 , 除采用 进口催化剂外 , 装置 内其他设备和材料全部实现 国产化 。 工程于 年 月建成投产至今 , 运 行状况 良好 , 各项工艺指标均达到设计要求 。 本装 置 设 计 规 模 为 年产硫 酸 以 讨 一 , 为单系列硫磺制酸装置 , 以年运行时 间 宝 一 于, 日产硫酸 以 计 。 该 装置总结和吸收 了多年来硫酸设计方面 , 特别是 多套大型硫铁矿制酸和硫磺制酸装置设计和成功 运行的经验 , 在稳妥可靠的前提下针对装置大型 化的特点进行改进 , 注重设计的优化和装置整体 性能的提高 , 使装置达到技术先进 、 性能可靠 、 投 资省 、效益高 、 长期稳定运行 。 硫磺制酸装置设计范围包括 原料 工段 含固体硫磺的储运 、熔硫工段 含固体硫 磺的熔化 、过滤 、液硫储存和输送 、 焚硫转化工 段 含液硫焚烧 、二氧化硫的转化及废热 回收系 统 、干吸工段 含空气干燥及三氧化硫的吸收 、 废热发电装置及配套的公用工程和辅助 生产设施等 以下就 “ 硫磺制酸装置工艺和设备的 设计作一简单介绍 。 工艺 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 简述 叮 硫磺制酸装置工艺流程见图 。 , , 熔硫工段 固体硫磺经胶带输送机送人 台快速熔硫槽 内 , 熔化后的液体硫磺 , 溢流至过滤槽 , 由过滤泵 送人叶片式过滤器过滤 , 经过过滤后的精制液硫 送人熔硫区液硫储罐 , 再 自流至中间槽 , 由液硫输 送泵送入主装置区液硫储罐储存待用 。 正式过滤 前 , 向助滤槽中加助滤剂 , 用助滤泵将含有助滤剂 硅藻土的液体硫磺送人叶片式过滤器中 , 使液硫 过滤器形成有效的过滤层 。 液硫 自主装置区液硫 贮罐自流至炉前精硫槽 , 再由精硫泵送入焚硫炉 内燃烧 。 快速熔硫槽 、过滤槽 、 中间槽 、液硫过滤 器 、 液硫储罐 、炉前精硫槽等设备内均设有蒸汽加 热管 , 用低压蒸汽间接加热或保温 , 使硫磺始终保 持液态 。 焚硫转化工段 液硫由精硫泵加压并经硫磺喷枪机械雾化后 喷人焚硫炉内 , 空气经干燥塔干燥后由空气鼓风 收稿 日期 一 一 。 作者简介 孙正东 , 男 , 中石化集团南京设计院高 级工程师 , 副总工程师 , 从事硫酸工程设计及竹理 工作 。 电话 一 一 。 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 孙正 东 口 硫磺制酸装置设计概要 又又又又又又又又又又次改双弥双双 理理理理理理 万义奴咫次扮双双 丈丈丈丈丈丈义次悦兢欢欢 弥良次浴凌从从坦坦坦坦坦坦坦坦坦坦坦坦坦坦坦坦坦坦坦坦坦坦上上上 上业业业 止止止止止止止止止止止止止止 日日 只只只只只只只只只只只只只只只只只 只只只只只只只只只 一一 甲甲 嗯嗯嗯 咎咎 逃逃 图 口 硫磺制酸装置工 艺流程示意 熔硫槽 过滤槽 过滤泵 助滤泵 助滤槽 液硫输送泵 中间槽 液硫过滤器 液硫储罐 液硫储罐 精硫槽 精硫泵 焚硫炉 废热锅炉 巧 冷热换热器 热热换热器 , 转化器 高温过热器 空气过滤器 干燥塔 空气鼓风机 干燥塔酸冷却器 一吸塔酸冷却器 第一吸收塔 二吸塔酸冷却器 干燥塔酸循环泵 一吸塔酸循环泵 干吸塔酸循环槽 二吸塔酸循环泵 省煤器 低温过热器 省煤器 第二吸收塔 尾气烟囱 成品酸冷却器 机加压并送人焚硫炉内与液硫一起燃烧 。 出焚硫 炉的高温炉气首先进人废热锅炉回收热量 , 温度降 至 ℃进人转化器第一段进行转化 。 经反应温 度升高后进人高温过热器回收热量 , 高温过热器冷 却后的约 ℃炉气进人转化器第二段催化剂床 层进行反应 , 反应后的气体进人热热换热器降温至 ℃进人转化器第三段催化剂床层进行反应 。 从转化器第三段出口 的气体 , 通过冷热换热器和 省煤器 后温度降至 ℃进人第一吸收塔 。 在第一吸收塔中 , 气体中的 被吸收 , 再经 过塔顶的除雾器除去其中的酸雾后 , 依次通过冷 热换热器 、 热热换热器分别与转化器三段和二段 出 口 的高温炉气进行逆流换热 , 气体被加热 至 ℃后进入转化器第四段催化剂床层进行第二 次转化 。 出第四段床层的气体经低温过热器和省 煤器 , 降温至 ℃后进人第二吸收塔 , 在第二吸 收塔中 , 气体中的 。 被吸收并经过塔顶的除雾器 除去其中的酸雾后 由高 的尾气烟 囱放空 。 经过两次转化后 , 总转化率不低于 , 尾气中 排放浓度不大于 留耐 。 干吸工段 干吸酸循环系统采用 、 、 硫酸干 燥和吸收 , 仅设置一个卧式循环槽 , 实际上是由两 个槽组合而成 , 中间由隔墙分开 , 隔墙下开孔 , 以 便串酸和液位平衡 。 干燥塔和第一吸收塔合用一 个槽 , 第二吸收塔单独使用一个槽 , 槽内酸浓度通 过补充工艺水调节 。 空气鼓风机设在干燥塔下游 , 即硫磺焚烧所 需空气经干燥塔干燥后 由空气鼓风机加压进人焚 硫炉 。 在干燥塔内 , 自塔顶喷淋的匆 硫酸吸收掉空气中的水分 , 使出塔干燥空气中水 分小于或等于 岁砰 。 干燥酸 自塔底 自流至干 吸塔酸循环槽 , 而后用泵加压送人干燥塔酸冷却 器降温后 , 再进人干燥塔顶部进行喷淋 。 第一吸收塔塔顶用州 的硫酸喷 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 硫 酸 工 业 年第 期 淋 , 吸收气体中的 , 后的硫酸 自塔底流出 , 进人 干吸塔酸循环槽 。 再由一吸塔酸循环泵送至一吸 塔酸冷却器冷却后进 人第一 吸收塔塔顶进行喷 淋 第 二吸收塔采用 、 、 的硫酸喷淋 , 吸收 后的酸 自塔底流人二吸塔酸循环槽 。 再 由一二吸塔酸循环泵送至二吸塔酸冷却器冷却后进 人第二吸收塔塔顶进行喷淋 。 成品酸 自二吸塔酸循环泵出口 引出经成品酸 冷却器冷却至 ℃后进人成品酸储罐贮存 。 工艺技术选择及特点 本装置以固体硫磺为原料 , 采用了快速熔硫 、 液硫过滤精制和液硫机械雾化焚硫技术 , 采用 了 进 日 催化齐 、 “ ” 两次转化 、 、 硫 酸 卜燥空气 、 中高温两次吸收 、低位布置高效吸收 塔系统等技术 , 同时回收高中温位废热产生 中压 过热蒸汽并用 于驱动 透平鼓风机和发电 。 具体的工 艺技术选择和特点如 下。 , 快速熔硫与液硫过滤 熔硫 段 是将 固体硫磺经过熔化 、 过 滤 、 储 存 , 为焚硫炉提供合格的液体硫磺的工序 。 其中 关键设 备 一 是快速熔硫槽 二是液硫过滤器 。 大 型硫磺制酸装置配套的熔硫槽均采用 了带搅拌器 的快速熔硫槽 , 大大加快 了熔硫速度 , 减少了加热 面积 。 关键是要 合理 设计熔硫槽的规格和换热面 积的大小 , 以保证所需要的熔硫能力 。 本设计采用带搅拌器和蒸汽加热盘管的快速 熔硫槽 , 熔硫迅速 , 运行可靠 。 液硫净化采用叶片 式过滤器 , 助滤剂为硅藻土 , 设有助滤槽 、 泵 。 净化 效 果好 , 大大减轻 了液硫中机械杂质对后续设备和 催化剂的污染 。 叶片式过滤器布置在平台上 , 快速 熔硫槽 、 过滤槽 、 助滤槽和中间槽设计成一个整体 , 且大部分设在地面以下 , 以节省占地和节约空间 。 硫磺的储存采用固硫储存和液硫储存相结合 的方式 在熔硫区设一台 液硫储罐 , 在主 装置区设有一台 液硫储罐 , 对于 口 硫磺制酸装置来说 , 可以有约 的液硫储量 。 机械雾化磺枪和焚硫炉 为保证焚硫完全 和高效 , 磺枪是关键部件 。 闪内外采用较普遍的是机械雾化磺枪 , 对磺枪要 求雾化微粒小 , 喷雾角度大 , 雾化行程短 , 且分散 均匀 。 我院与航天部北京研究所合作研制出的磺 枪性能较好 , 在苏州精细化工集团等大型硫酸装 置中使用效果均较好 。 我院新近又与其合作研制 出适合双螺旋进气形式的焚硫炉磺枪 , 并在大型 硫磺制酸装置中得到成功运用 。 单支磺枪喷磺能 力达 。 国内外焚硫炉 , 一般均采用卧式圆筒形结构 要保证液硫在炉 内完全燃烧以杜绝升华硫对废热 锅炉及催化剂的损害 , 炉子的容积大小 , 形状和结 构 , 必须与空气进气分布装置 的效果以及磺枪的 布置和效果联合考虑 。 目前我院设计的焚硫炉空 气进 口处设有双螺旋结构的进气装置 , 炉体呈一 次扩大型 , 炉 内设有折流挡墙及二次风入 口 。 通 过在实践中不断改进 , 在保证燃烧完全的前提下 , 炉子容积减小 , 焚硫炉热强度逐步提高 。 本设计 炉子的容积热强度已达约 · , 。 两次转化技术和转化器 采用 段 “ 】” 两次转化 〔艺 , “ 一 ” 换热流程 。 选用进 口 催化剂 丹麦托普索公司催 化剂 , 总转化率达 实际采购时 , 要求催 化剂在开 车初期 和 催化剂使用 年 内能达 到 的转 化率 , 选 取 的进 转 化 沪 为 摩尔分数为 , 放空尾气中川 岁砰 。 由于对转化率的要求较为严格 , 故催 化剂的装填量较大 , 达到 · 一 ’ 。 催 化剂装填量及性能保证情况见表 。 表 催化剂装填量及性能保证情况 催 化 剂 烟气温度 ℃ 催化剂层 型 号 、犷 数量 耐 转化率 , 入 口 出口 ,内、只,凡‘︺气、︶,且 转化器是保证转化率达到 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 指标的关键设 备 。 转化器长期处于 一 ℃高温下操作 , 处 理含 、 腐蚀气体 , 结构较为复杂 。 各段间 不同的温度造成不同的热膨胀应力 , 而段间不允 许有气体泄漏 。 转化器内结构良好的气体分布性 能 , 也是保证达到高转化率的必要条件 , 因而转化 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 孙正 东 “ 硫磺制酸装置设计概要 器需要有既合理又 可靠的结构设计和选材 本装 置采用不锈钢转化器 , 以 不锈钢为主要材料 。 催化剂层的位置可视配管和操作检修的需要灵活 安排 。 在保证转化率方面 , 一是采用高质量 的进 口 催化剂 , 二是在转化器结构 设计 上采取了切实可 靠的措施 , 做到段间隔板不漏气 , 解决了高温热膨 胀和气体均匀分布的问题 其它措施包括 合理 选择催化剂床层截面气速 、 床层高度 、扩大型进气 「和气体分布挡板等 。 干燥吸收工艺和高效干燥吸收塔系统 将空气鼓风机设置在干燥塔下游 , 空气经干 燥塔后温度升高 , 再经空气鼓风机压缩 , 温度 由 ℃升高到 ℃左右进入焚硫炉 。 利用这部 分空气压缩热 , 产生中压蒸汽 , 可提高热能回收率 约 , 同时减少 了干燥塔酸冷却器冷却水的消 耗量 , 对于大型装置 , 能量回收利用效果更佳 。 干燥酸采用与吸收酸相同浓度的硫酸 , 干吸 循环酸采用三塔一槽流程 卧式循环槽 由隔墙分 开成两个既相互独立 又相互连通 的循环槽 , 隔墙 下开孔 , 以便串酸和液位平衡 , 从而简化了干吸流 程 吸收塔采用中高温吸收工艺 , 能抑制吸收过 程中酸雾的形成 , 减少酸雾的危害 。 高效干吸塔系统是将塔填料支承结构形式 、 高效塔填料 、 高效的分酸器 、 高效除雾器元件 与塔 的尺寸 、 操作气速和喷淋酸的喷淋密度联合考虑 , 互相配合 , 从而形成高强度塔 , 达到符合工艺要求 的干燥吸收效率 、 本装置干燥塔顶采用两层抽屉 式金属丝网除雾器 , 在第一 、 第二吸收塔 部采用 高效纤维除雾器 根据实际使用情况 , 这种除雾 器的除雾效果较令人满意 , 可 以有效地减少后续 设备的腐蚀以及减少尾气酸雾的排放 。 干吸塔和酸循环槽的布置方式大多采用塔不 存酸的高位塔布置 , 其优点是无论生产过程和停 车期间 , 塔底均不积酸 , 这对塔底的保护和防止塔 底漏酸是有利的 。 这种情况循环酸全部积存在循 环槽内 , 需要循环槽容积较大 。 对于大型硫酸装 置而言 , 由于立式泵的限制 , 过大的循环槽会造成 结构上的困难和投资费用 以及 占地面积的增加 , 因而本设计将塔位置降低到一定高度 , 正常运行 时塔底不积酸而停车时塔底积存一部分酸 , 这样 可一定程度上减少了循环槽的容积 , 也使开车时 塔底不浸泡在酸 中 , 减少 了泄漏可能 低位塔布 置的另一优点是减少 了塔基础 及管道 的费用 , 同 时酸泵的扬程也可以降低一些 。 为了减轻泵的震动对循环槽的影响 , 用支架 将泵独 立支撑 起 来 , 使泵 体不 直 接 落在 循 环 槽上 。 本设计酸冷却器采用国产阳极保护不锈钢管 壳式酸冷却器 。 干吸塔循环酸管道全部采用带阳 极保护的不锈钢管道 , 以代替传统的铸铁管 。 这 种管道安装方便 、 寿命长 、不易泄漏 、 并且提高了 酸的质量 高效气体换热器 转化工段热热换热器和冷热换热器均采用有 成熟经验的环盘挡板管壳式换热器 , 特点是结构 简单 、 传热系数高和压降较低 、 设备体积小 、 易于 制造 , 具有较高的性能价格比 。 对于超大型装置 , 由于气体管径很大 , 采用这种型式的换热器可使 气体分两路进人 , 气体分布更加均匀 , 管道配置也 更加方便 空气鼓风机的驱动方式 空气鼓风机的动力消耗 占了硫酸装置动力消 耗的大部分 空气鼓风机有汽动和电动两种驱动 方式 。 本装置采用背压式蒸汽透平直接驱动鼓风 机 , 汽源为硫酸装置 自身副产的中压过热蒸汽 。 其 优点是直接利用副产的一部分中压蒸汽驱动鼓风 机 , 背压产出的低压蒸汽供磷肥生产使用 , 其余的 中压蒸汽送去发电 , 从而减少 硫酸装置用电负荷 和发电机组 的负荷 , 经济上是合算的 。 在操作方 面 , 透平驱动可方便地调节鼓风机的转速 , 适应鼓 风机的负荷大小 , 具有节能作用 。 由于透平所用的 蒸汽是硫酸装置 自产 , 在装置刚开车时难以 自行开 动空气鼓风机进行预热升温 , 因而开车时需要外界 提供符合要求的汽源 , 或另设电动开车风机用于开 车 。 本设计原工艺配有电动开车风机 , 但实际开车 时 , 由于富瑞公司 口 硫磺制酸装置已投人运 行 , 将该装置副产 的中压过热蒸汽引 至 硫磺制酸装置主鼓风机用作开车汽源 。 废热回收及发电系统 充分利用液硫燃烧热和转化部分的反应热 , 产生 、 ℃中压过热蒸汽 。 在焚硫炉 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 硫 酸 工 业 年第 期 的出 口 设 置 了火管式废热锅炉 , 用来 生产 表压 、 ℃的中压饱和蒸汽 , 这是我国 自 行设计制造的最大的火管式废热锅炉 。 转化器一 段后设置卧式横向冲刷蒸汽过热器 , 将废热锅炉 所产的饱 和蒸汽加热到 ℃ , 蒸汽 压 力降到 。 在转化器三段出口冷热换热器后设置 一台省煤器 , 将工艺气体温度降至 ℃左右进 人第一吸收塔 。 在转化器四段后设置低温过热器 和省煤器 , 将工艺气体温度降至 ℃左右进人 第二吸收塔 。 高温过热器为卧式横向冲刷受热面 , 采用不 锈钢或耐热钢螺旋鳍片管强化传热 。 省煤器容易 遭受腐蚀 , 利用新技术的热管省煤器 , 在结构的设 计 上使水管隔离于烟气之外 , 使套管焊缝设置在 烟气之外 , 温度参数避开于露点之外 , 以杜绝省煤 器因露点腐蚀 。 废热回收系统可生产 、 ℃中压 过热蒸汽约 口 , 利用高品位的热能进行差压 发电 , 遵循以热定电 , 既节约能源 、改善环境 , 又可 为工艺装置提供低压蒸汽及电力 。 确定选用 台 背压汽轮机驱动主鼓风机和 台抽凝式汽轮发电 机组 。 “ 硫酸废热锅炉所产中温 中压蒸汽 分两路 一路经 蒸汽管网送往背压汽轮 机驱动主鼓风机 , 汽轮机输出额定功率为 另一路送往抽凝式汽轮发电机组发电 。 汽轮 机所抽出的 和 低压蒸汽经蒸汽 管网供给各用户 。 主要设备的选择 该装置主要设备见表 。 表 口 硫磺制酸装置主要设备 序号 设备名称 规格及型号 数量 台 主要材料 备 注 快速熔硫槽 液硫过滤器 精硫泵 焚硫炉 转化器 热热换热器 冷热换热器 干燥塔 第一吸收塔 第 一 几吸收塔 空气鼓风机 液硫贮罐 液硫贮罐 干吸塔酸循环泵 巧 干燥塔酸冷却器 中间吸收塔酸冷却器 最终吸收塔酸冷却器 成品酸冷却器 废热锅炉 尾气烟囱 《 耐 , 叶片式 , , 衬 中 中 小 换热面积 二 澎 换热面积 二 巧 厅 小 小 中 《 二 , , △尸 小 《洲洲 、 小 叉 口 一 , , 万 二 蒸发量 口 中 不锈钢 碳钢内衬耐火 、 保温砖 不锈钢 内衬耐酸砖 内衬耐酸砖 内衬耐酸砖 组合件 合金 峨科 了 衅 】了 了 碎 一台备用 附磺枪 只 内装进 口催化剂 耐 换热管渗铝 换热管渗铝 塔顶丝网除雾器 塔顶纤维除雾器 塔顶纤维除雾器 轴流式 一台库备 火管式 焚硫炉 焚硫炉一般采用卧式钢制圆筒内衬保温砖和 耐火砖结构 。 液体硫磺通过磺枪喷人炉 内 , 雾化 后的硫磺与进炉干空气充分接触燃烧 。 为强化硫 磺与空气混合均匀 , 除在炉内设置挡墙外 , 在燃烧 室前部设置了双螺旋进气 口 的结构形式 , 且焚硫 炉设计成一次扩大型 , 以保证雾化后的硫磺与空 气充分混合 , 以利于燃烧 。 在挡墙之间还设置 了 二次风 , 用于补充空气量及调节炉膛温度 , 促使其 完全燃烧 , 不致产生升华硫 。 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 孙正 东 口 硫磺制酸装置设计概要 为保证焚硫炉燃烧硫磺的完全和高效 , 磺枪 是关键部件 , 不同磺枪的主要区别在于硫磺雾化 的方式及喷人炉膛的方式 。 为防止炉内高温引起 的损坏和防止因受热而引起的硫磺豁度上升 , 磺 枪带蒸汽夹套 。 近年来 , 我院和制造单位对磺枪 的开发研制进行了许多工作 , 掌握了磺枪对生产 波动范围的要求 不同压力与流量的关系 喷雾角 度与雾化行程的关系 喷嘴高温材料的研制和选 择等关键技术 。 本装置为使磺枪在焚硫炉负荷变 动幅度较大的情况下也能保证其最佳喷雾状态 , 设置 了 支磺枪 。 炉前和侧面设置视镜以便观 察 , 还配置了燃油烧嘴供点火烘炉时使用 焚硫炉筒体支座为鞍式支座 , 为防雨水浸湿 炉体 , 在炉壳上部设置了防雨罩 。 焚硫炉结构示 意见图 ·· 猛猛墓墓 亚亚互贾互互亚目目目 象象 据本装置干吸塔直径的大小 , 塔内分设 一 个 分酸槽 , 分酸点达到 一 个 耐 。 采用带阳极保 护的槽管式酸分布器 , 虽然一次性投资较大 , 但酸分 布点多 , 分酸效果好 , 使用寿命长 , 且防堵塞 、易于安 装和清理 、耐腐蚀等 , 节省了维护和维修的费用 。 塔底设计一般分为碟形底和平底两种方案 。 碟形底出酸 口在最低部位 , 生产或停车时可使塔 底积酸全部排尽 , 为防止塔内填料碎片带至循环 槽中打坏酸泵叶轮 , 在出酸 口设置特殊结构的防 涡流装置 。 这种碟形底结构不需要大的混凝土平 台 , 设计有若干根支腿将整个塔支撑 。 平底结构 一般为刚性基础 , 下设等间距工字钢梁若干 , 底板 加工制作方便 , 砌筑容易 , 但需要大的混凝土平 台 , 且塔底如发生漏酸无法处理 。 我院结合以上 两种塔底结构的优点 , 并根据大型化干吸塔的特 点 , 将干吸塔设计成具有塔底出酸优点的平底结 构 。 干吸塔结构示意见图 。 图 焚硫炉结构示意 干吸塔 干吸塔是指干燥塔 、第一吸收塔和第二吸收 塔 。 台塔的主要结构基本上是相似的 , 塔体为 立式圆筒形内衬耐酸砖 , 塔内填料支承采用大跨 度 、大开孔率的耐酸高铝瓷条梁 , 上部乱堆一定高 度的阶梯环耐酸瓷填料 , 填料上部为分酸装置 。 设备上部壳体采用不锈钢 , 设有除雾装置 , 以除去 气体中的酸雾 。 壳侧设有人孔和视镜 , 以便除雾 器和分酸装置的安装 、观察和检修 。 干燥塔采用国产抽屉式金属丝网除雾器 , 第 一吸收塔酸温高 、雾量大 、雾粒细 , 为保护后面的 换热设备 , 采用高效纤维除雾器 , 第二吸收塔为保 证尾气排放的要求也采用高效纤维除雾器 。 从生 产使用的效果看 , 在按给定的工艺参数操作运行 时 , 其除雾效率均令人满意 。 酸分布器分酸效果的好坏直接影响到空气的 干燥和 的吸收效果 。 国内研究开发的带阳极 保护的槽管式酸分布器分酸点超过 个 时 。 根 图 吸收塔结构示意 转化器 系统设计要求转化器有较高的转化率和较长 的操作周期 , 这主要取决于催化剂的性能 , 设备选 材和合理的结构设计 。 国产钒催化剂在活性 、强 度 、耐毒性等方面和国外产品有一定差距 , 且用量 多 , 使用寿命短 , 总转化率不能长期保证 , 较难达 到较高要求的尾气排放 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 。 因此 , 本设计中采 用了丹麦托普索公司的 、 催化剂 。 转化器本体采用 不锈钢作为结构材料 , 它完全克服了传统铸铁立柱结构的转化器在操作 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 硫 酸 工 业 年第 期 和设计方面的种种限制 , 我院吸取了国外多种结 构的特点 , 先后开发了多种形式的不锈钢转化器 。 本设计采用的是积木式稳固结构不锈钢转化器 。 转化器采用 不锈钢 , 圆筒壳体 , 内部设桩 柱 、立柱 , 大开孔率的蓖子板 , 形成积木式结构 。 蓖子板由立柱支承 , 为保证隔板的刚度 , 在整体隔 板下采取了立柱支托隔板 。 隔板与壳体之间采取 了特殊的密封结构 , 保证了各段催化床之间不漏 气 。 各段催化床的质量通过立柱和壳体传递到下 部滑动轴承 。 由于整个设备可 以径向滑动 , 有效 地消除了产生的高温热应力 。 积木式全焊接稳固 结构具有很高的可靠性和整体性 , 内部结构牢固 。 该种结构制造 、安装方便 , 大型化不受限制 。 转化 器结构示意见图 。 转化工段气体换热器 大型气体换热器要解决好管板的变形 、设备 热应力和气流分布等问题 。 本设计采用我院专有 的盘环型挡板管壳式换热器 , 具有较高的传热系 数和气体阻力比值 , 结构简单 , 使用可靠 , 易于维 修 。 换热器的壳程进出气 口均为对开的两个 口 , 有利于气体的均匀分布 , 有利于提高换热效率 。 热热换热器采用渗铝管 , 抗腐蚀 , 寿命长 。 一一 ‘ 一口一 一 ’ 习习 压压压尹 , 爪资口讯祝吧钾丁愁愁创创协协协气 , 了乙 凿必丝匕二立立立 二二二山山百百工工 门门门门门门门 侧侧侧 , 欠刊刊 次气、习习办补匆匀匀曰曰 巨巨巨山山百百山山互互 曰曰曰 兰』」」「呀三丁劫劫甲 、 、 、」」亡 ,‘‘‘‘‘ , 确 犷飞 , 下目 山山平平山山刁刁刁刁刁刁刁 〔〔 价 、、 习习‘ ,代 叮 矫 】】从 , 气之点点 里 幽幽王王山山 里叭叭 至至互互互互互互 图 转化器结构示意 阳极保护管壳式酸冷却器 酸冷却器采用 管材及 以 外壳 , 设有阳 极保护 , 对高温浓硫酸有良好的耐蚀性 。 该酸冷却 器传热效率高 , 使用寿命长 , 操作维修方便 , 国内已 有成熟的制造和使用经验 , 其设计参数见表 。 表 阳极保护 酸冷却器设计参数 项 目 干燥塔酸冷却器 一吸塔 酸冷却器 二吸塔 酸冷却器 成品酸冷却器 数量 台 外形尺寸 换热面积 , 换热系数 一 ’ · 一 ’ 换热量八 。 。 , 酸流量 · 一 ’ 进酸温度 ℃ 出酸温度 ℃ 壳程压降 小 小 中 护 空气鼓风机 空气鼓风机是硫磺制酸装置最为关键的设 备 , 其运行的好坏直接影响到整个装置的稳定性 和可靠性 , 是装置开车率最重要的保证 。 一台好 的鼓风机 , 除了能满足工艺条件外 , 还必须具有良 好的操作稳定性和操作弹性以及长期运行的可靠 性 , 目噪音要小 。 硫磺制酸中空气风机位置有两种方式 一是 在干燥塔上游 , 好处是受腐蚀影响小 , 气量较小 , 便于选择国产空气鼓风机 二是在干燥塔下游 , 风 机进 口 为负压 , 去掉水分后实际状态气量仍增 一 , 且风机需耐硫酸腐蚀 , 价格稍高 , 动力 消耗有所增大 , 好处是干燥气体经风机加压升温 后进人焚硫炉回收了风机压缩气体产生的热 。 在 实际运用中 , 两种方式都有采用 。 空气鼓风机是硫酸生产的动力来源 , 又是主 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 孙正 东 硫磺制酸装置设计概要 要耗能设备 , 其性能参数必须与装置系统的生产 能力配套 , 并满足生产过程 中不 同工况 的要求 空气鼓风机有离心式和轴流式两种结构类型 。 轴流式鼓风机采用透平压缩原理 , 风机效率 稍高 , 设备直径较小 , 叶片运转的线速度小于离 · 心风机 , 一 方面可以减少磨蚀 , 另一方面可以减 小塔后布置产生 的酸泥对风机平 衡的影响 , 而 且 , 可以利用静叶角度来调节 风 童 , 但结 构复 杂 , 造价高 , 与其配套的土建费用高 。 本装置选 用的 一 轴流鼓风机性能参数见表 国内 大型硫酸装置所用鼓风机近几年有较大发展 , 但 与国外先进水平相 比 , 在风机效率 、 机组结构和控 制噪音等方面还存在一定差距 总升压在 的硫酸用鼓风机 , 国内外一般采用离心式 目前 , 在硫酸装置 中已在使用 的离心式鼓风机最 大风量 为 , , 升压 。 目前国产 的离心式鼓风机基本能够满足 规模以下 的硫酸装置的需要 表 一 轴流鼓风机性能参数 项 流量 , , · 目 一 一 ’ 参数 进气温度 ℃ 进气压 勺 排气压 , 入 升压 额定功率 主轴转速 · 一 ’ 最高连续转速 · , ’ 汽轮机进汽压力 劲 汽轮机进汽温度 ℃ 汽轮机工作转速 · 而 一 ‘ 汽轮机跳闸转速 · 。 。 一 ’ 弓 负荷变化的适应性强 , 如锅炉 面积富裕 , 则 装置的生产能力可提 高约 与强制循环水 管锅炉比 , 火管锅炉操作简单 , 安全可靠 , 而且 动力消耗低 火管锅炉结构简单 , 能承受较高的 气体侧压力 , 安装工作量也小 耐火材料使用较 少 , 维修工作减少 如果传热面有污垢 , 清理容 易 价格便宜 “ 硫磺制酸装置采用 火管锅炉 , 其设 计特点主要有 管板采用挠性管板 , 从而可吸收火 管的热膨胀 , 降低火管和管板焊缝的应力 前管板 采用特制材料加 以保护 , 从而降低了管板两侧的 温差应力 火管人 口采用特制套管加以保护 , 以免 焊缝和管 口受高温炉气热冲蚀 火管与管板采用 特殊的焊缝形式以保证焊缝的 一 可靠性 〔 由于 硫磺制酸装置规模大 , 配套的 火管锅炉锅筒直径也较大 , 因此 , 需要周密考虑锅 炉的运输问题 。 锅炉一般分为 上 、 下锅筒 、 前烟 箱 、 后烟箱 、 升管 、下降管 、 底座七部分出厂 ‘ , 现 场组装 省煤器 由于省煤器水入 口 处金属壁温较低 , 这里可 能存在露点腐蚀 问题 , 所 以采用何种省煤器 以避 免发生露点腐蚀也是直接关系到硫酸系统成败的 关键问题 。 本设计采用热管省煤器 , 利用热管技术使与 炉气接触的金属 壁温在正常运行时高于露点温 度 , 从而不会结露和发生露点腐蚀 , 提高 了省煤器 运行的安全可靠性 , 此外 , 它还有 占地面积小 、 检 修方便等特点 。 废热锅炉 废热锅炉是硫酸装置重要 的设备之一 , 开车 不顺利的硫酸装置多数是 由锅炉故障引起的 , 锅 炉设 汁直接关系到硫酸系统的成败 硫磺制酸装置的废热锅炉有两种型式 , 一 种 是水管锅炉 , 另一种是火管锅炉 一 这两种 型式的 锅炉我院均有成熟 可靠的设计 , 大型硫磺制酸装 置大多采用 火管锅炉 , 它的主要特点有 气流分 布均匀 , 无炉气滞留区 , 不易发生局部腐蚀 对 结语 在对 【二艺 、 设备 、 材料多年研制和创新的基础 上 , 我国近几年依靠国产技术和大部分国产设备 , 以 较 高的速 度 和质量建设投产 了一 大批 年产 , , , 大型现代化硫磺制酸装置 , 获得较大成功 这些装置 的技术水平 、 装备水平 已达到或接近国外先进水平 , 管理水平亦较高 , 环 境效益及经济效益显著 。 云南富瑞化 有限公 司 硫磺制酸装 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 硫 酸 工 业 年第 期 置是我国 目前最大的国产化硫酸装置 , 于 年 月破土动工 , 年 月建成投产 。 该装置吸 收了国内大型硫铁矿和硫磺制酸装置设计和成功 运行的经验 , 运用 了多项新技术和装备 , 在稳妥可 靠的前提下针对大型装置的特点进行了改进和提 高 。 本装置完全采用国产化设计技术 , 整个装置 除了催化剂进 口外 , 其它所有装备和材料也全部实 现了国产化 , 投入运行后 , 各项工艺指标均达到了 设计要求 。 云南富瑞化工有限公司 口 硫磺 制装置的建成投产 , 标志着我国大型硫酸装置设计 技术 、装备水平和管理水平达到了一个新的高度 , 大型硫酸装置的国产化设计技术 日趋成熟 。 吧 、 , 咭 , 刀 ￡ , 】只 , ’ , , , , 砂 , 一 甲 一 一 , 一 一 口 , , 卯 塔 硫磺和硫酸市场的最近趋势 年硫磺产量略低于 , 约比 年高 。 各地区产量都呈现不同程度地增长 , 其中中 东和前苏联增幅最大 。 从资源来看 , 酸性天然气回收硫磺量仍然高居榜首 , 但是增产量最多的是炼油行业 。 自愿性硫磺只有芬兰 矿在生产 , 其公称能力为 “ 伊拉克 矿仍然停运 , 其 前景不明 。 年硫磺开采量不到全球硫磺产量的 。 年贱金属市场开始复苏 , 其它形态硫 主 要是冶炼酸 产量增长 , 达到 硫 。 年中国硫铁矿制酸产量 , 占总产量 的 , 中国已取代美国成为世界上最大的硫酸消费国 。 但中国以外的硫铁矿产量及用量继续下降 。 南非一座硫铁矿制酸装置于 年下半年永久性关闭 , 从芬兰进 口硫铁矿的挪威 公司硫铁矿 制酸装置于 年初停运 。 年世界全形态硫消费量总计 , 约比 年高 。 古巴莫亚 湾镍公司和澳大利亚 资源公司的加压酸浸装置产量增加 。 加压酸浸法镍产量的增加无疑提高了 全球的硫磺需求 , 在澳大利亚的 、新喀里多尼亚的 。 和巴西的 。 , 三套大型新建加压酸浸 装置即将完工 , 约消耗硫磺 口 , 另外还有许多合资项 目。 年硫磺贸易较 年增长 , 达 。 中国仍保持旺盛的需求 , 年进 口量仅较 年低 , 加拿大仍是中国的主要供应 国 , 的硫磺从温哥华港发运 。 年世界硫酸贸易量从 年的 增长到 , 中国的进 口 略有下降 , 为 。 一些新的大规模酸性气体回注项 目正在继续 , 但几年前的那种强烈兴趣在一些地区 已经减弱 , 这意味着酸性天然气装置的硫回收率将继续快速增长 。 瑾摘译 自《 》 年 · 一