硫酸生产改造的毕业论文范文Sulfuric acid production system renovation and expansion+HHt彿腌炉接觥家吸收塔硫酸生产系统的扩能技术改摘要根据理论知识结合调查结果对某公司硫酸生产装置分工介绍扩能、节能的技术改造，使该公司的铅锌设备生产能力由 5 万吨/每年提高到 10 万吨/每年。关键词小型硫酸装置；扩能;节能；技改措施某公司铅锌设备年生产能力由 5 万吨/年提高到 10 万吨/年，相应的其制酸系统年生产能力需要提高。我 的做法是从工艺和设备两方面采取措施，在原设备尽量少改的情况下使硫酸产量得到大幅度的提高，同时注意 节能。1、沸腾焙烧强化焙烧，使沸腾炉的能力大幅度提高的潜力是很 大的，可以使产量成倍的增加。高强度焙烧的经验是高 温，沸腾层温度达到950C左右；炉底风量鼓足，风量 足的标志是渣色为棕红棕黑色；出口炉气补氧，燃 烧特殊情况产生的升华硫。高温可提高硫铁矿燃烧速度，沸腾层温度越高在沸 腾层中脱硫速度越快，脱硫率越高。沸腾层中脱硫率高，吹到沸腾层空间燃烧硫的比例少，炉顶与沸腾层温差 小，使炉子能正常操作。例如南化200Kt/a沸腾炉烧江西永平浮选矿，粒度 44 um（-325目）占70%以上。当 沸腾层温度提高到650C时，炉顶温度超过1000C；当 沸腾层温度提高到750C时，炉顶温度 1000C，炉 子即能正常操作。炉底风量鼓足，其标志是渣色为棕红棕黑色。其 原因为，沸腾层中Fe2。3的存在，可以在短时间内补 充部分央企，当投矿偏高时，就能发生反应： FeS2 + 16Fe2。3 = 11Fe3O4 +2S02，这时渣色加深，可减少 投矿量，从而避免了升华硫的产生，减少硫的损失。要不要开二次风，应根据炉子的焙烧条件而定。当渣很黑，放出的渣冒SO2时，就应加大炉底风量，而应减少二次风或关二次风，使渣色呈棕红棕黑色；当渣色已偏红，而尘又偏红黑，可以适当见胡搜啊炉底风量，开二次风。特别是矿很细，还用原来炉子，焙烧强度达164t/(d mJ时，炉气停留时间5.6 s左右，沸腾层温度为800 - 850C，如果不开二次风，沸腾层风速降低，炉子就可以排小量渣，炉顶温度为950C左右,操作稳定。般而言，当矿的粒子越粗，温度越高，而焙烧强度又低时，渣就容易变黑，底风需鼓足，不能开二次风。因矿粗，粒子就会停留在沸腾层中作为渣排走，如果空气不足渣变黑，硫脱不干净，硫到炉外继续燃烧，造成硫的损失；温度高，加速了脱硫速度，即使粒子的吹出速度小于沸腾炉气速的那部分粒子，在沸腾层中脱硫的比例也会提高，沸腾层中需氧量增加，造成沸腾层缺氧，渣变黑；焙烧强度低，风速也低，矿不容易吹到炉顶燃烧，沸腾层中需氧量增加，渣容易变黑，风更需鼓足。有的厂矿比较粗，沸腾层温度又高，焙烧强度又偏低，还开二次风，炉底风量严重不足，排出来的中硫未脱干净，炉外继续脱硫，这种硫的损失是无法计算的，操作中应该加以改进，高强度焙烧，有人担心因气速提高，会增加炉气中含尘量。实际作为烧尾砂的炉子，即 使是强度不太高的炉子也有 90%左右的尘要被炉气代 做，既然这样烟尘量增加 5%-10%就影响不大。强度高 了，尘在炉顶或炉出口管子会不会烧结？这首先要看一 看结块的成分是在什么条件下产生的。一般出现这种情 况是在沸腾层风量不足，矿中的硫未脱尽就被吹上去了，有一部分在炉顶继续燃烧，温度升高达1000 C以 上，同时这时硫还未烧尽，烟尘为Fe34并含有FeS,形成最低共熔点的条件二烧结。因此前面提到的高温空气鼓足就是让矿在沸腾层中充分燃烧,防止炉顶或出口烧结我们采用高强度焙烧也层有十几年没有产生烧结的记录。同时也要指出,炉顶和出口管烧结也不是高强度所特有的,有的厂低强度焙烧也出现烧结,其原因也是风量不足引起的,有的厂归结为矿的原因引起烧结,这不确切。在改造过程中,有的炉子确实太小,也不一定提倡新建一台炉子,可对原有的炉子加 以改造,对于那些炉底面积小,而扩大层较大的炉子,我们采用“偷梁换柱”的方法扩大炉膛面积 （见图1）,这种改造方案1=1例如我们对一台炉子用此方法进行改造 ,改造前为1转1吸，硫酸产量90t / d,烧的是混合矿，含硫18%20%，焙烧强度33t/（d mJ左右；改造后为2转2吸，产量达到160t / d焙烧强度42t / （d mJ改造前由于炉底风量不足，排出来的渣总是冒SO2 ；改造后炉底风量开足，排出来的渣为棕红色，不再冒SO2, 硫的利用率也提高了。改造后硫铁矿消耗量比改造前只 增加78t / d（实物量），产量却提高6070t /d。可见控制渣色对于提高硫 的利用率是非常重要的。2、净化在净化改造中，有 的厂还是采用水洗对污水进行 处理，并部分利用回水，这时一般的文一泡一电流程， 就会不很适应。主要是进干燥塔的气温高，使炉气水分 含量容易超标，甚至引起干吸水分不能平衡，影响酸 浓 。因此，我们在泡沫塔 的顶部增加 8001000mm 高的波纹填料，起到 良好的降温效果，用水量减少， 提高了出泡沫塔污水温度，提高了脱吸效率。据测试， 波纹填料400-500mm就相当于一块泡沫塔板的作用， 降温效果明显。净化除尘问题，对于无电除尘或电除尘效果 不理想的装置，净化除尘问题就比较重要。一般采用 文一泡一电流程的装置，其除尘效率差别很差也很大。 对文氏管而言，笔者见到120kt/a硫铁矿制酸装置, 原料为云浮浮选矿,喉径670mm的外喷文 氏管，进 口含尘量根据污泥量推算约为20g/m3o此文氏管除 尘效率 比较理想，虽然没有实测数据，但从泡沫塔出 口和电除雾出口排出的污水只见微微有点红，从泡沫塔 视镜观察泡沫塔内部，气体是透明的，水也是清亮的。 笔者见到文氏管有如此好的除尘效果也是感到惊奇。分 析其原因是该厂在外喷水的分布上下了功夫，使 四周 水能均匀地进入文氏管，获得好的除尘效果。而有的内 喷文氏管除尘效果就不够理想，从泡沫塔出来的污水可 以明显看出来，水呈深红或棕红色 。究其原因，主要 可能是喷液量不够。一般认为内喷文氏管液相压力应在 030MPa，而这些厂只有020MPa左右。由于水压低， 水到喉管边缘力量不够而带尘气体在喉管边缘不能很 好接触到液体，对整体除尘效率影响很大。因此，对 内喷文氏管要达到较好的除尘效率水压是非常重要的。泡沫塔的应用效果差别也较大 。有不少厂泡沫塔 阻力大而除尘效率却不理想，其原因为所使用的塔板太厚（一般为1620mm），经小孔的阻力大， 泡沫层实际并没有很好形成。这种情况我们建议将孔开 成锥型。这样可减少泡沫塔阻力。对于仍采用水洗净化的装置，从环保和节水的角 度，应尽快将其改造为封闭酸洗净化流程。以前认为不设置电除尘器采用酸洗净化有不少 困难，而现在这 个问题已经很容易解决了，从酸洗流程运行的情况看效 果非常明显，设备简单，投资少，运行可靠，排污量只 相当于水洗净化流程的 1左右。炉气酸洗净化有以下 几点值得借鉴。1) 控制炉气中的含尘量，减轻净化工段设备的除尘 负荷。一般对于硫铁矿 (尾砂)焙烧炉气采用两 级高效旋风除尘器就可将含尘量控制在约 4g 左右,这个指标是从现场测试和考核得出的， 就是说进入净化洗涤酸中的矿尘量为78kg/ t硫酸，这些矿尘已不会对洗涤酸的循环产生不 良影响。2) 设备的选择。炉气净化仍采用两级洗涤设备，最 后进入电除雾器。第 1级为文氏管、循环槽、 泵、沉降器等，采用绝热蒸发，污酸从沉降器底 部排出；第2级为冷却塔、循环槽、泵、沉降器 和板式换热器，由板式换热器移走热量，板式换 热器的冷却水用空冷塔降温。文氏管进 口的气 体温度较低，一般为270320C，操作气速较 高，出口温度不超过60C,接近于水洗文氏管 的冷却效果，有利于降低后续设备的造价。冷却 塔则采用了3层泡沫塔板和波纹填料的组合结构，能完全满足冷却和除热的要求，同时，采用的板式换热器结构紧凑，传热效率高，维修方便， 体积小，投资少，已完全替代了间冷器。3) 生产操作和控制。酸洗封闭净化过程中的控制，就是对文氏管洗涤液中所含杂质的控制，如矿尘、氟、砷和三氧化硫形成的硫酸。尽管危=J大的是氟和砷，但实际上控制的是洗涤酸的浓度，因为洗涤酸中这三者的量基本是成正 比的。一般从沉降器底部排放的稀硫酸为含10%20% H2so4，排出的稀硫酸量为56145L/t 硫酸，固液比为 12119.3有利于脱吸其 中约3的二氧化硫，也有利于稀硫酸的回收和处理。4)硫酸的处理。以硫铁矿为原料的制酸装置，稀硫酸的处理，一种办法是将大部分稀硫酸加入矿渣 增湿器中增湿矿渣，其余部分直接送至矿渣堆场 增湿矿渣；此办法操作简单，处理彻底，但会 产生二次酸性物污染 ，而且会影响高品位矿渣 的质量，所以新设计时不采用这种方法。另一 种办法是将稀硫酸进行液固分离，澄清的稀硫酸 可送至干吸工段配酸，有条件 的企业可将稀硫 酸用于过磷酸钙生产的配酸，然后用酸泥增湿矿 渣 ；此办法不但回收了约 70%的硫酸 ，而且 也减少了矿渣的含硫量，较前一种办法好，但要 投入和选择适合的分离设备及设置稀酸贮存设备。还有就是将稀硫酸中和并沉降分离，污泥增 湿矿渣，清液达标排放 。以锌精矿等为原料的 制酸装置，一般首先考虑回收其中的有价值的金 属，然后经中和达标排放 。总之 ，按以上措施 ，将水洗净化改为 酸洗净化流程 ，达到了既经济又环保的 目的。3、干吸4、我们在吸收塔 中使用波纹填料，按我们的要求做时，吸收塔强度可大幅度提高，例如硫酸产量 160 td 的1840mm二吸塔，气量经温度和压力校正（当地大气 压86. 7kPa）,操作速度达到2.7m / s以上。使用1年多 未发现有带沫现象 。有的单位没有完全按我们的要求去 做 ，效果相对就差一点。一般改用波纹填料时，把篦子板提高，当加高的瓷砖砌到最后一圈的时候，就用230mmX 115mmX65mm和115mmX 115mmX 65mm二种规格的瓷砖来砌，支承篦子板的几个点用 230mmX 115mmX 65mm 砖砌 ，其余用115mmX 115mm X 65mm 来砌 （见图 3）。这样可以增加放 篦子板部位的气体通流面积 。这一点对大塔而言影响不 大,但对小塔影响就很大,例如1600mm塔,这样做以 后 ，放篦子板部位可增加 20%的面积 。另外使用波纹填 料后 ，在分酸管及以上部位也不再放别的填料。或仍放波 纹填料 ，或不放填料 ，均取得好的效果 。填料用于吸收塔,填料高度335m就足够了；但 用于干燥塔却不理想，水分不能达标。同时我们与很多 厂接触过程 中发现 ，有不少厂水分不合格，但几乎没 有厂反映吸收率达不到要求 。为什么吸收率指标很容易达到而干燥指标不容易达到呢?这要从吸收与干燥的 机理上去分析。吸收过程 SO3 的冷凝温度总是大大高 于酸温，因此， SO3 进入吸收塔后在冷却过程 中就被 冷凝下来，或者说大部分是SO3冷凝下来的，小量SO3 气体是被H2SO 4吸收下来的，因此，吸收率容易达到。而干燥用酸温度总是高于炉气 中水蒸气冷凝温度，且干燥过程 SO2 气体是被加热，水蒸气总是不饱和，因此， SO2 气体中的水分在干燥过程中不可能冷凝 。干燥过程炉气中的水气完全是被 H2SO 4 吸收下来的；而吸收过程气体和液体就需有充分的接触时间，否则就会吸收不好。波纹填料塔具有 良好的气液分布，但作为填料的