JISHOU UNIVERSITY专业课课程设计题目名称 200kt/a硫磺制酸焚硫工段的工艺设计学生姓名谭振华学号 20104064014 学院化学化工学院专业年级 10级化工1班指导教师熊绍锋职称副教授填写时间 2013年2月—2013年3月化工原理课程设计任务书(一)设计题目200kta硫磺制酸焚硫工段的工艺设计设计（论文）的主要任务及目标设计的主要任务：根据毕业设计课题要求，结合设计条件，主要完成200kt/a 硫磺制酸装置设计说明书、气体流量及组成计算、液体流量及组成计算、气体热量计算、循环酸温计算、主要设备尺寸核算、主要管道尺寸核算。
设计目标：采用先进成熟的工艺设备，节能措施和环保措施，达到高效、节能、环保的要求，取得好的经济效益。
设计（论文）的基本要求和内容硫磺制酸装置的物料衡算和热量衡算，及主要设备的尺寸计算、定型型号的选择，原辅材料的消耗计算，和带工艺控制点的工艺流程图和设备装备图的绘制，设计说明书的编制。
(二)设计任务及操作条件设计任务(1)以硫磺味原料，含S量为S≥99.5%。
(2) 硫磺燃烧率为100%。
(3)年产纯硫酸200kt操作条件(1)硫磺以液态形式进入焚硫炉。
(2)控制鼓风机速率。
(3)控制焚硫炉内的温度。
设备型式喷硫枪，卧式焚硫炉设备工作日：每年333天，每天24小时连续运行，约8000小时。
（三）设计内容1）．设计说明书的内容1)焚硫炉的物料衡算；2)喷硫枪和鼓风机的速率确定；3)焚硫炉工艺条件及有关物性数据的计算；4)焚硫炉炉体工艺尺寸计算；5) 对设计过程的评述和有关问题的讨论。
2、设计图纸要求：1) 绘制生产工艺流程图（A2号图纸）；2) 绘制焚硫炉设计条件图（A2号图纸）。
（四）参考资料1．物性数据的计算与图表2．化工工艺设计手册3．化工过程及设备设计4．化学工程手册5．化工原理1、总论 (6)1.1概述 (6)1.1.1项目名称 (6)1.1.2设计概况 (6)1.2可研的简要综合结论 (6)1.3硫酸几种不同的生产工艺 (8)1.3.1以硫磺为原料 (8)1.3.2以硫铁矿含伴生硫铁矿为原料 (9)1.3.3冶炼烟气和其它原料 (9)1.4 硫酸的性质 (9)1.4.1相对密度 (10)1.4.2硫酸的结晶温度 (10)1.4.3硫酸的热容、热焓 (11)1.4.4硫酸的沸点蒸气压和蒸气组成 (11)1.4.5硫酸的粘度 (12)第二章工艺部分 (13)2.1二氧化硫转化反应的基本原理 (13)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)2.2.1转化反应的温度 (14)2.2.2转化反应的进气浓度 (17)2.2.3转化器的通气量 (19)2.3工艺参数确定 (19)2.4 工艺技术方案 (21)2.4.1国内外工艺技术概况 (21)2.4.2 工艺技术方案的选择 (22)2.5工艺设计部分 (23)2.5.1快速熔硫与液硫过滤工段 (23)2.5.2转化工段 (24)2.5.3吸收工段 (25)2.5.3.1吸收流程配置的方式 (26)2.5.3.2吸收工段的流程 (26)2.5.3.3吸收工段主要工艺指标分析 (27)2.5.4废热回收工艺 (27)2.5.5关于低温位热能回收工艺 (28)2.6 原材料、辅助材料和动力消耗定额 (29)2.7市场需求预测 (30)2.7.1 国内外近期、远期需求量预测 (30)第三章物料衡算 (31)3.1设计要求 (31)3.2焚硫炉主体计算 (31)3.2.1硫磺焚烧的物料衡算 (31)3.2.2气体流量及组成计算 (32)3.3 气体热量衡算 (34)3.3.1焚硫炉出口炉气温度计算 (34)3.3.2 余热锅炉移走热量 (35)3.3.3空气预热器空气升温计算 (35)3.4主要设备核算 (36)3.4.1 焚硫炉 (36)3.4.2管道直径核算 (37)第四章主要设备 (38)4.1焚硫炉 (38)4.2 转化器 (38)4.3干吸塔 (40)4.4 循环吸泵 (41)4.5气体换热器 (41)4.6 空气鼓风机 (44)4.7废热锅炉 (45)第五章设计总结 (47)1、总论1.1概述1.1.1项目名称（1）项目名称：200Kt/a硫磺制酸工程1.1.2设计概况（1）大力加强工艺流程与设备配套开发的工作，在充分吸取国内外科技成果的基础上，通过设计方案的比较和选择，提高装置的技术水平，完全实现设备国产化，以节约工程建设投资。
确保装置技术先进、工程投资省、运行费用低，装置运行可靠性高。
做出高水平、高质量、高效益的“三高”设计。
（2）在做好主装置设计的同时，要注重节能、环保、安全、消防、抗震、劳动安全及工业卫生的配套设计。
“三废”排放必须符合国家的有关标准和本项目环评报告的要求。
生产操作的环境条件必须符合国家劳动安全及工业卫生的要求。
贯彻执行国家有关环境保护和职业安全卫生的政策和法规。
（3）认真贯彻“五化”的设计原则，尽量提高“工厂布置一体化、生产装置露天化、（建）构筑物轻型化、公用工程社会化、引进技术国产化”的程度。
贯彻“安全生产，预防为主”的方针，确保本工程投产后符合职业安全卫生的要求，保证职工的安全和健康。
（4）在确保工程质量的前提下，尽量降低工程造价，使项目综合技术经济指标达到先进水平。
1.2可研的简要综合结论（1）本项目所产硫酸，作为其它化工产品的原料，符合企业产业链的需要，装置建成后具有较好的经济效益。
（2）本项目采用生产技术先进、成熟、可靠，设备全部实现国产化，既降低了工程投资，又为装置长周期稳定运行提供了保障。
（3）本项目“三废”治理措施有效，项目建设满足环保要求。
（4）本项目财务评价结果良好：项目总投资预计12000万元。
综上所述，本项目是可行的，投资是必要的。
附：主要技术经济指标1.3硫酸几种不同的生产工艺1.3.1以硫磺为原料进口硫磺可充分利用世界硫资源，以补充我国硫资源的不足，其前提是世界上要有多余的硫磺供应。
硫磺进口量的多少受多种因素影响，据最近国际硫研究所和加拿大棱镜硫磺公司的资料，对世纪年代以来世界硫磺供应总量和需求总量的统计和未来的预测至年表明，世界硫磺供需总量是平衡的，并且呈现不同程度的供大于求，多余的部分成为库存在不同地区、不同时期硫的供应或硫的需求发生着变化，但硫的供应总量和需求总量基本上平缓地上升，即使年我国进口硫磺达占世界硫磺贸易量的，也未出现总体上生产和供应小于需求的态势。
上述资料可能有局限性，不够全面，但可看出在世界范围某些地区的变化和世界总量的变化是有区别的。
拿我国的情况看，年硫铁矿制酸，硫磺制酸仅几十万吨年矿制酸减少到，硫磺制酸升至其中矿制酸改为硫磺制酸的量净增加了世界硫的消费，而其余增加的硫磺制酸大部分用于增产磷肥，并且主要是以产抵进，这样就减少了国外磷肥的生产，即减少了国外硫的消费量。
所以，我国使世界硫磺消费净增加量实际低于进口硫磺的增加量。
总体上世界硫磺供应略有富余，但年以来世界硫磺的价格逐渐抬高，原因何在目前硫磺生产主要地区是美国、加拿大、中东、前苏联，世界硫磺贸易最大进口国是中国占最大出口地区是加拿大和中东总和。
以下几个因素影响国际市场硫的供需平衡和价格：我国以及印度近几年强劲的需求；中东局势动荡影响；中东产油国硫磺贸易；前苏联国家是硫磺生产大国，因存在储运困难，近年进入贸易市场的量还不够大世界运输保险费大幅度增加世界海运费大幅度增加加拿大铁路运输费用增加。
硫磺贸易中所占份额最大的是加拿大、中东出口方和中国进口方，因中东不稳定的局势和费用上涨，加拿大随之涨价的可能性也是存在的，受影响最大的是我国。
目前的高价位应该能促使我国硫磺制酸增长的势头下降。
如果我国进口硫磺的增长率逐步减小，上述其它几项不利因素逐步缓解，市场供应量增加，在市场经济的环境下价格有望不再增加而有小幅度回落，但不可能再回到年以前的低价位。
未来几年我国硫磺制酸在现有生产能力的基础上保持平稳的增长是恰当的。
1.3.2以硫铁矿含伴生硫铁矿为原料硫铁矿是我国的自有资源，从我国这个人口，大国的安全和经济发展考虑，保持一定规模的硫铁矿采选能力和硫铁矿制酸能力是需要的。
同时，从我国硫铁矿资源状况上考虑又应该节约使用，恰当地利用国外的硫资源。
我国已是国际市场中重要的一员，因而特别需要研究和把握好国际市场，为硫酸的长期发展争取有利条件，硫铁矿制酸可以起到重要的调节、平衡作用。
如果将硫铁矿制酸改为硫磺制酸，将净增加世界硫磺的消费需求，维持现有硫铁矿原料能力并稳步增长不但对国家经济安全有利，而且可以稳定世界硫磺市场，反过来对我国进口硫磺有利，总体上对我国硫酸工业的长期发展有利。
稳定和发展硫铁矿制酸要重视发展硫铁矿矿源和发展硫铁矿制酸生产装置。
发展硫铁矿矿源包括后备资源的勘探、资源开发利用的规划和评价、资源合理利用的研究、技术开发、矿山建设、提高生产能力和技术水平等。
发展硫铁矿制酸生产装置包括工艺技术和装备水平的提高、减少环境污染、解决矿渣的综合利用、大型化等。
要本着节约资源的观点，矿山和硫酸厂都要考虑在充分利用中、高品位矿的同时如何利用好低品位矿，提高资源的综合利用率。
1.3.3冶炼烟气和其它原料冶炼烟气主要是有色金属硫化矿物冶炼时产生的含二氧化硫烟气，冶炼烟气制酸实际是冶炼厂的副产品，是随着冶金工业的发展而发展。
我国冶炼烟气制酸发展迅速，已形成较大的生产能力，其硫酸产量占全国总产量的左右。
石膏、磷石膏是我国硫酸原料潜在的硫资源,目前已有口以上的工业生产能力，但近期大规模发展的条件还不够成熟。
我国煤炭中所含的硫也是潜在的硫资源，目前燃煤烟气脱硫主要采用抛弃法，回收这部分硫的开发研究和工业化应该加紧进行。
1.4 硫酸的性质纯硫酸（H2SO4）是一种无色透明的油状液体，相对密度为1.8269，几乎比水重一倍。
工业生产的硫酸是指SO3和H2O以一定的比例混合的溶液，而发烟硫酸是其中SO3和H2O摩尔比大于1的溶液。
由于发烟硫酸的SO3蒸气压较大，暴露在空气中能释放出SO3，和空气中的水蒸气迅速结合并凝结成酸雾而得名。
硫酸的浓度通常用其中所含硫酸的重量百分数来表示。
如98%硫酸，就是指其中含有98%重量的硫酸和2%重量的水。
习惯上把浓度≥75%的硫酸叫做浓硫酸，而把75%以下的硫酸叫做稀硫酸。
各种硫酸的组成如表1-1所示：表1-1 工业硫酸的组成名称H2SO4重量% SO3/H2O组成，% 名称H2SO4重量%SO3/H2O组成，% SO3H2O SO3HO293%硫酸98%硫酸无水硫酸93.0098.00100.000.7130.9031.0075.9280.0081.6324.0820.0018.3720%发烟硫酸65%发烟硫酸104.50114.621.303.2985.3093.5714.706.431.4.1相对密度相对密度即单位体积硫酸的重量与同体积4℃水的重量之比。