年产200KT硫酸项目可行性研究报告

* *省化学工业设计院 目 录 第一章 总 论 4 1.1 概述 4 1.1.1 项目名称、主办单位名称、企业性质及法人 4 1.1.2 可行性研究报告编制的依据和原则 6 1.1.3 项目提出的背景 7 1.1.4 投资的必要性及其意义 8 1.1.5 可行性研究的范围 10 1.2 研究的简要结论 10 1.2.1 研究的简要结论 10 1.2.2 主要技术经济指标 11 第二章 市场预测 15 2.1 国内、外市场情况预测 15 2.2 产品价格分析 18 第三章 产品方案及生产规模 20 3.1 产品方案的选择 20 3.2 对建设规模的选择 20 3.3 产品的品种、规格及质量指标 21 第四章 工艺技术方案 23 4.1 工艺技术方案的选择 23 4.2 工艺流程和消耗定额 30 4.3 自控技术方案 36 4.4 主要设备选择 41 第五章 原材料和燃料及动力的供应 48 5.1 原料供应 48 5.2 辅助材料供应 49 5.3 燃料供应 49 * *省化学工业设计院 第六章 建厂条件和厂址方案 50 6.1 建厂条件 50 第七章 公用工程和辅助设施方案 53 7.1 总图运输 53 7.2 给排水及消防 56 7.3 供配电 61 7.4 电信 75 7.5 废热回收 78 7.6 通风除尘与空气调节 85 7.7 分析化验 86 7.8 土建工程 87 第八章 节 能 95 8.1 能耗指标及分析 95 8.2 节能措施 96 第九章 环境保护 97 9.1 拟建工程概况 97 9.2 设计中采用的环境保护标准 97 9.3 硫酸装置工艺过程中主要污染源及主要污染物 97 9.4 综合治理方案及预期效果 101 9.5 环保投资估算 102 第十章 劳动安全与工业卫生 104 10.1 设计采用主要标准规范 104 10.2 工程概况 104 10.3 生产过程的职业危害因素分析 106 10.4 职业安全卫生防护措施 108 10.5 预期效果及评价 111 10.6 劳动安全和工业卫生机构设置及人员配备 111 第十一章 工厂组织和劳动定员 113 11.1 工厂体制及组织机构 113 11.2 工作制度与劳动定员 113 * *省化学工业设计院 11.3 人员来源和培训 113 第十二章 项目实施规划 115 12.1 建设工期规划 115 12.2 项目实施进度表 115 第十三章 投资估算及资金筹措 116 13.1 建设投资 116 13.2 建设期借款利息 117 13.3 流动资金 118 13.4 项目报批总投资 118 13.5 项目总投资 118 13.6 资金筹措 118 13.7 资金使用计划 118 第十四章 项目财务分析及评价 123 14.1 财务评价方法依据及基础数据 123 14.2 成本与费用 123 14.3 产品产量、营业 收入、营业税金及附加 124 14.4 利润及分配 125 14.5 财务盈利能力分析 126 14.6 偿债能力分析 127 14.7 财务生存能力分析 127 14.8 不确定性分析 127 14.8.2 敏感性分析 128 14.9 财务评价结论 128 第十五章 结 论 148 15.1 综合评价 148 15.2 结论 149 附图 : 1）区域位置图 2）总平面布置图 3）工艺流程图 * *省化学工业设计院 * *省化学工业设计院 4 第一章 总 论 1.1 概述 1.1.1 项目名称、主办单位名称、企业性质及法人 项目名称： *公司 一期 20万吨 /年硫铁矿制酸废渣回收利用及废热发电项目 主办单位： *公司建设规模： 20万吨 /年硫铁矿制酸废渣回收利用及废热发电 建设地点： *省 *市 *县 *生态化工集中区 企业性质：民营企业 法人代表： 公司 企业概况： *科技化工有限公司是一家涉及矿山开发、建筑材料、工矿产品、日化生产、餐饮等方面的实业股份有限公司，公司拥有一支科研开发的技术队伍，在同 *理工大学、 *省化工科学研究院、南昌大学等院校和有关科研机构的合作的同时为院校师生提供研究和实习岗位、使公司技术队伍也不断壮大 ,在政府部门和有关单位享有良好信誉，连续几年被评为诚信企业单位。 *科技化工有限公司在安徽投资设立宣城市 *化工有限公司，公司现有年产 7 万吨硫铁矿制酸废渣回收利用及废热发电项目，投资达 8000万元，年产值 1亿元。 *科技化工有限公 司于 2009 年与常州长宏房地产开发有限公司投资成立常州市神剑化工有限公司，年产 12 万吨硫铁矿制硫废渣回收利用及废热发电项目项目已投产。目前总投资达 1 亿元，年产值 1.6亿元。 *投资永乐汇餐饮管理有限公司，主营澳门豆捞，酒店产业，* *省化学工业设计院 5 总投资 5000万元。 *科技化工有限公司在 *县自有硫铁矿山，探明储量 400万吨，现年开采量达 15 万吨 /年，目前在 *已购入硫铁矿山，探明储量在 300万吨。预计年开采量在 40万吨 /年。且与 *有色金属公司一直保持长期友好的合作关系，年合同采购量在 15 万吨 /年， 定期采购硫精砂，为企业的发展壮大提供稳定的发展基础。 企业 科技 简介 *科技化工有限公司主攻硫矿石的烧结研究及系列产品的开发，公司拥有一批高技术的科技研发人员，这批科技人员在国家推行的节约能源减少污染排放精神指导下 ,现在硫铁矿的烧结工艺研究方面已经取得重大成果，同时在硫酸生产线的工艺上也有所创新 *科技化工有限公司研发的成果通过在宣城市 *化工有限公司几年来的生产实践证明是成功的 , 在生产过程中又取得了丰富的经验，新工艺已实现硫酸生产线在生产硫酸的同时产出 60%以上的铁精球 ,实现了废渣转化为资源产 品。 在硫酸生产线的工艺上进行了调整和改造，将生产线上所产生的废水回用 , 工艺污水基本不外排 ,在减少污染排放方面取得了满意的效果 ,硫酸生产线产生的余热已采用余热发电项目配套成功运行。在节约能源方面取得了可喜的成绩 , 项目主要生产原料为硫精砂或硫铁硫矿，原来为铜矿铅矿等生产的废料，长期堆放不仅占用土地资源而且污染大气环境和地下水。硫铁矿利用制酸生产以后的废料硫酸渣，已研发为资源新产品，含铁品位在 60%以上，可直接用炼钢原料。硫精砂自身产生的大量的热能进行余热发电，再利用余热发电后的蒸汽作为生产钛白粉、磷肥或园 区其它企业的生产能源，基本上做到了资源的高效利用和循环利用。使* *省化学工业设计院 6 过去的污染环境并且经济价值不高的硫精砂“吃干榨尽、变废为宝”。 1.1.2 可行性研究报告编制的依据和原则 1.1.2.1 编制依据 （ 1）化工建设项目可行性研究报告内容和深度的规定 (修订本 )，原化学工业 部化计发 1997 426 号文。 （ 2） *科技化工有限公司与 *省化学工业设计院签定的关于“ 20万吨 /年硫酸及废热发电项目可行性研究合同”。 （ 3） *科技化工有限公司提供的相关设计条件。 1.1.2.2 编制原则 本可研报告 的编制将遵循下述原则： （ 1）力求全面、客观地反映情况 本报告是供项目法人和领导机关决策、审批使用，因此在编制过程中按照国家、行业和地区的发展规划，以及国家的产业政策、技术政策的要求，对本项目的建设条件、技术路线、经济效益、工程建设、生产管理以及对环境的影响等各个方面，力求全面地、客观地反映实际情况，多方面的分析对比，为项目法人和领导机关决策提供依据。 （ 2）采用先进适用的技术 本项目 20万吨 /年硫铁矿制酸装置，其规模属国内大型硫铁矿制酸装置，因此，生产装置及配套的公用工程、辅助设施，都要充分注意技术的先进 性。技术的先进性不但体现在工艺流程、技术装备和控制水平上，而且同样体现在环境保护和工业卫生等各个方面。 在注意技术先进性的同时，还要充分注意技术的适用性。即根据我国目前的经济能力、配套能力和管理水平等国情，选取适用的先进技术。 （ 3）要以经济效益为中心 * *省化学工业设计院 7 经济效益是企业生存的命脉。因此，本报告编制过程中要特别注意合理布局、节省投资、选用先进适用可靠的技术，降低消耗定额和减少定员以提高企业的经济效益。 （ 4）在可靠的前提下，全部采用国产化技术装备 ,近年来我国在多套硫铁矿制酸装置的设计、建设和生产过程中，积累了 丰富的技术和经验。因此，本项目在技术上先进可靠的前提下，采用国产化技术装备，有利于降低项目投资，也有利于促进国内硫酸工业的发展。 （ 5）为节约能源，提高热能利用率，充分回收硫酸生产中的高、中温位热能，产生中压蒸汽送发电装置用于发电。备压式汽轮机发电后的低压蒸汽供生产装置和废热锅炉除氧用汽。 （ 6）遵循持续发展的战略观念，严格执行环境保护法规、安全和工业卫生法规，控制对环境的污染，建设清洁生产装置。 1.1.3 项目提出的背景 *科技化工有限公司近几年先后在 *、安徽省宣城市和江苏常州市投资建设了 *化 工和神剑化工 , 深入化工研发生产，公司的高速发展得益本公司科技研发取得的成果，公司科技研发目前进入模拟生产试验的项目有“硫精砂快速循环流态化焙烧技术” ,“矿材单项材料品种分离技术 ” 等项目还有一批正处在研发中的科技项目和硫酸配套发展产业的相关项目。通过对这些关健课题的研发，进行资源的综合利用，打通循环经济技术瓶颈，构建循环经济产业链。作为一个生产传统产业的新企业，铁鑫公司一方面借助外力加强科研开放，另一方面特别重视自身科技队伍的培养和发展。目的只有一个：提升企业核心竞争力，促进企业可持续发展。核心内容一个方面 就硫精砂焙烧方法的改进，第二个课题就是硫酸烧渣的铁品位提高，并且综合回收硫酸烧渣里面的金、银、铜。发展硫酸下游产业如钛白粉、碳酸二甲酯* *省化学工业设计院 8 联产丙二醇等。构筑一个成熟的循环闭合式产业链。 制定独特的发展低碳循环经济评价指标体系。在体系中，不仅有资源生产率、资源消耗降低率、资源综合利用率等资源节约类指标，而且有污染物排放降低率、生态修复率等节能减排和生态指标，还有增加就业岗位、职工人均工资、销售收入及利税等经济和社会效益指标。 *科技化工有限公司未来发展规划 一是：坚持以科学发展观为指导，积极转变经济发展方式 ，优化产业结构，推动产业升级，提高相关领域的自主创新能力，高效利用硫精砂，提高硫铁资源综合利用率，掌握复杂硫精砂处理技术，优化升级循环闭合式产业链。 二是：不断加快化工产业的技术创新步伐，与 *省化工科学研究院及各大院校强强合作，以产学研平台为载体，进一步加强自主创新能力建设，加大循环经济关键链接技术攻关，重点发展高科技含量、高附加值、高效益、低消耗、低污染的优势产品，提升化工产业的技术水平和集约程度，促使化工产业向精细化、功能化、专用化方向发展。 三是：深入发展循环化工产业链。进一步完善化工产业循环圈，以 资源综合利用、能源梯级利用和清洁生产为基本特征，从源头进行生态化设计，通过产业链的合理配置及有机衔接，促进工艺流程的横向耦合和纵向延伸。 因此，根据市场情况的变化，为了确保企业的目前的硫酸需求和将来的发展，保证公司的经济效益，公司决定建设一期建设 20万吨 /年硫铁矿制酸装置，并预留一套 20万吨 /年硫铁矿制酸装置场地。 1.1.4 投资的必要性及其意义 * *省化学工业设计院 9 1、企业自身快速发展的要求：进入 21 世纪后，企业坚持以科学发展观为指导，积极转变经济发展方式，优化产业结构，推动产业升级，提高相关领域的自主创新能力，高效利用硫 精砂，提高硫铁资源综合利用率，掌握复杂硫精砂处理技术，优化升级循环闭合式产业链。 2、科技成果向生产力转化的要求：近几年来，公司在技术研发上投入大笔资金并取得了一定成绩，推动了公司自主创新能力的和产业技术水平的提高，但是随着我国 倡导低碳生活 和发展 低碳 环保 经济 的要求，公司领导越来越意识到单纯依靠扩大投资，过度消耗资源的企业发展之路已经行不通了 ，只有结合发展战略，针对发展中面临的 关键技术难题，组织力量开展科技攻关，开发具有先进水平的新技术、新产品、新装备和新工艺，提升产品质量功能和产业的层次，扩大产能，按照国家节能减排的要求，加大循环经济关键链接技术攻关，重点发展高科技含量、高附加值、高效益、低消耗、低污染的优势产品，提升化工产业的技术水平和集约程度，促使化工产业向精细化、功能化、专用化方向发展。 3、是 *县化工园区的需要：本项目投产后将解决园区基础化工超市三酸两碱缺少硫酸的现状，对其它企业降低生产成本将起到积极的作用。 4、本项目投产后将为园区其它企业提供余电及蒸气资源，项目建成后，除工厂自用外，将向园区企业提供多余低压蒸汽量达到 20.4 万吨 /年。可节约标准煤 2 万吨 /年，相当于减少 CO2排放 5 万吨 /年。并可向园区并网提供余电。 5、此项目在制硫酸过程中，以硫精砂或硫铁矿作为焙烧制酸的原料，不用煤，在生产成本大大降低的同时，也解决了尾矿污染和堆放问题。硫精砂在焙烧炉中焙烧后产生的烟气经净化后用于制酸，烧渣* *省化学工业设计院 10 输送到铁砂生产装置，产生铁精砂经配比成团，而含硫尾气经脱硫装置回收后，再返回硫酸装置制酸。焙烧过程中的余热用于发电及生产蒸汽，满足园区其它项目的电力和供热需求。 本项目实现低碳转型 ,促进节能减排 .按照传统观点看 ,硫酸和铁精砂是高耗能项目。但本项目硫酸生产过程中产生的废热蒸汽用业发电保障项目运行，发电后的低压蒸汽再为园区及周边企业供热。硫酸废渣经工艺创新成为铁精砂，已是资源利用的新产品，可直接作为炼钢的原料，是完全循环经济产业链项目。对企业自身发展及工业园区将是双赢的举措。 1.1.5 可行性研究的范围 本项目建设一套 20万吨 /年硫铁矿制酸装置。研究范围包括： 1）主要生产设施：固体原料的贮存、成品矿的制备、硫铁矿焙烧（含烧渣 的收集和输送）、炉气净化、二氧化硫的转化、空气干燥及三氧化 硫的吸收、成品硫酸贮存及运输。 2）辅助生产设施和公用工程设施：总图运输、废热回收系统、废热发电、 热电联产、界区内供排水管网及循环水站、变配电所、界区内供电外线及道路照明、装置电信、车间综合楼（含控制室、化验室和办公室）、维修厂房等。 本可行性研究探求硫酸装置技术和设备的先进性、可靠性和适用性以及经济 上的合理性，并作出评价。 1.2 研究的简要结论 1.2.1 研究的简要结论 （ 1）本项目新建 20万吨 /年硫酸项目，产品方案符合国家行业发展规划和投资政策。 （ 2）本项目所需原料硫精矿由公司自有矿山开采，能 够保证原料* *省化学工业设计院 11 供应。 （ 3）硫铁矿利用制酸生产以后的废料硫酸渣，已研发为资源新产品，含铁品位在 60%以上，可直接用炼钢原料。 （ 4）硫铁矿制酸装置采用的工艺技术先进、成熟、可靠、适用，全部采用国产化技术和设备。 （ 5）废热回收利用率高，充分利用燃烧硫铁矿及转化过程中产生的高、中温位热能副产中压蒸汽送发电装置用于发电。可降低本公司自身的电耗成本。同时合理利用能源，余量可向园区供电。除去抽走的外用的蒸汽量外，装置每年正常发电量还可达 1494 104千瓦时 ,属国家支持的节能项目 （ 6）工艺采用“ 3+2”二转二吸新工艺 ，主要技术指标达到国内先进水平，效率高，污染低。二氧化硫转化率为 99.86%，污酸处理合格率 100%，废水达标排放率 100%。硫酸系统总转化率达 99.86%，硫酸沸腾炉床层处理能力达到 12 吨干矿 /平方米 .天。 （ 7） 项目 报批 总投资 12135.00 万元 ， 项目总投资 13733.00 万元。生产年平均营业收入 20900.70 万元，生产年平均利润总额 3362.50 万元，生产年平均税费总额 2038.33 万元（其中应交增值税 1088.83 万元），生产年平均净利润 2521.87 万元。平均总投资收益率 24.98%，平均资本 金净利润率为 25.91%。项目投资税后财务内部收益率23.96%，项目投资税后投资回收期 4.99 年。 项目资本金财务内部收益率 25.82%。借款偿还期 2.71 年（含建设期）。 项目平均盈亏平衡点44.76%。 因此，本项目可行性研究认为， *科技化工有限公司建设 20万吨 /年硫铁矿制酸项目在技术上和经济上都是可行的，效益明显。 1.2.2 主要技术经济指标 * *省化学工业设计院 12 主要技术经济指标表 序号 项目名称 单位 数量 备 注 一、 生产规模与产品方案 1. 生产规模 硫酸（以 100%H2SO4 计） 万吨 /年 20 2. 产品方案 1） 主产品： 98%工业硫酸 万吨 /年 20.41 2） 副产品： 电 千瓦 /每年 1494 104 供热 兆焦 /每年 59 104 硫铁矿渣 万吨 /年 16.1 干基 二、 年操作时间 小时 8000 三、 主要原材料、燃料用量 1 硫精矿（含硫 33.39%） 万吨 /年 25.24 干基 2 催化剂 立方米 /年 36 3 轻柴油 吨 /年 40 四、 公用动力消耗量 1. 供 水 平均用水量 立方米 / 小 时 132 2. 供 电 需要容量 千瓦 4364 年耗电量 万度 2200 五、 三废排放量 1. 废气 立方米 /小时 (标态 ) 61243 SO2 含量： 380mg/Nm3 2. 废渣 (废物利用 ) 万吨 /年 16.1 酸泥 公斤 /天 300 中和后进入 矿渣 * *省化学工业设计院 13 序号 项目名称 单位 数量 备 注 3 污水 稀硫酸 吨 /小时 2.5 中和后排放 六、 运输量 万吨 /年 63.76 运进 万吨 /年 27.25(湿基 ) 运出 万吨 /年 36.51 七、 定员 人 200 其中：生产工人 人 125 管理、销售与技术人员 人 25 八、 厂区占地面积 亩 80 九、 项目总投资 万元 13733.00 其中 : 建设投资 万元 11322.00 建设期贷款利息 万元 128.00 流动资金 万元 2283.00 十 年平均销售收入 万元 20900.70 十一 年平均总成本 万元 17429.32 十二 年平均利润总额 万元 3362.50 十三 年平均销售税金及附加 万元 108.88 十四 企业财务评价指 标 1. 年平均总投资收益率 % 24.75 2. 年平均资本金净利润率 % 25.91 3. 所得税前内部收益率 % 30.75 4. 所得税后内部收益率 % 23.96 5. 所得税前投资回收期 年 4.29 包括建设期 6. 所得税后投资回收期 年 4.99 包括建设期 7. 所得税前财务净现值 万元 10995.96 基准收益率取 12 * *省化学工业设计院 14 序号 项目名称 单位 数量 备 注 8. 所得税后财务净现值 万元 6802.29 基准收益率取 12 9. 盈亏平衡点 % 44.76 10. 资本金内部收益 率 % 25.82 * *省化学工业设计院 15 第二章 市场预测 2.1 国内、外市场情况预测 2.1.1 产品现状及用途 硫酸是重要的基本化工原料，是世界上生产量最大的化工产品。 硫酸作为基本化工原料之一，广泛应用于各行各业。主要用于磷肥、复肥行业，占硫酸总需求量的 70%以上。其次用于有色冶炼、石油化工、纺织印染、 国防军工以及农药、医药、制革、炼焦、钢铁等工业部门，用途极为广泛。 为农业生产服务 用于肥料的生产硫酸铵（俗称硫铵或肥田粉）和过磷酸钙（俗称过磷酸石灰或普钙）这两种化肥的生产都要消耗大量的硫酸。 2nh3+h2so4=(nh4)2so4 每生产一吨硫酸铵，就要消耗硫酸（折合成 100%计算） 760kg，每生产一吨过磷酸钙，就要消耗硫酸 360kg。 用于农药的生产许多农药都要以硫酸为原料如硫酸铜、硫酸锌可作植物的杀菌剂，硫酸铊可作杀鼠剂，硫酸亚铁、硫酸铜可作除莠剂。最普通的杀虫剂，如 1059乳剂 (45%)和 1605乳剂 (45%)的生产都需用硫酸。 为工业生产服务 用于冶金工业和金属加工在冶金工业部门，特别是有色金属的生产过程需要使用硫酸。例如用电解法精炼铜、锌、镉、镍时，电解液就需要使用硫 酸，某些贵金属的精炼，也需要硫酸来溶解去夹杂的其他金属。在黑色冶金企业部门里，需要酸洗的钢材一般约占钢总产量的 5% 6%，而每吨钢材的酸洗，约消费 98%的硫酸 30kg 50kg。 * *省化学工业设计院 16 用于石油工业汽油、润滑油等石油产品的生产过程中，都需要浓硫酸精炼，以除去其中的含硫化合物和不饱和碳氢化合物。每吨原油精炼需要硫酸约 24kg，每吨柴油精炼需要硫酸约 31kg。石油工业所使用的活性白土的制备，也消耗不少硫酸。 用于其他化工生产和其他工业部门许多化工生产都需要使用硫酸。例如，在浓缩硝酸中，以浓硫酸为脱水剂；氯碱工业 中，以浓硫酸来干燥氯气、氯化氢气 。 此外炼焦化学工业（用硫酸来同焦炉气中的氨起作用副产硫酸铵）、电镀业、制革业、颜料工业、橡胶工业、造纸工业、油漆工业（有机溶剂的制备）、工业炸药和铅蓄电池制造业等等，都消耗相当数量的硫酸。 对解决人民 “ 穿 ” 与 “ 用 ” 等问题所起的作用 用于化学纤维的生产为人民所熟悉的粘胶丝，它需要使用硫酸、硫酸锌、硫酸钠的混合液作为粘胶抽丝的凝固浴。每生产 1t 粘胶纤维，需要消耗硫酸 1.2t 1.5t，每生产 1t维尼龙短纤维，就要消耗 98%硫酸 230kg，每生产 1t 卡普纶单体，需要用 1.6t20%发烟硫酸。此外，在尼龙、醋酸纤维、聚丙烯腈纤维等化学纤维生产中，也使用相当数量的硫酸。 用于化学纤维以外的高分子化合物生产塑料等高分子化合物，在国民经济中越来越占有重要的地位。每生产 1t 环氧树脂，需用硫酸2.68t，号称 “ 塑料王 ” 的聚四氟乙烯，每生产 1t，需用硫酸 1.32t；有机硅树胶、硅油、丁苯橡胶及丁腈橡胶等的生产，也都要使用硫酸。 用于染料工业几乎没有一种染料（或其中间体）的制备不需使用硫酸。偶氮染料中间体的制备需要进行磺化反应，苯胺染料中间体的制备需要进行硝化反应，两者都需使用大量浓 硫酸或发烟硫酸。所以有些染料厂就设有硫酸车间，以配合需要。 * *省化学工业设计院 17 用于日用品的生产生产合成洗涤剂需要用发烟硫酸和浓硫酸。塑料的增塑剂（如苯二甲酸酐和苯二甲酸酯）、赛璐珞制品所需的原料硝化棉，都需要硫酸来制备。玻璃纸、羊皮纸的制造，也需要使用硫酸。此外，纺织印染工业、搪瓷工业、小五金工业、肥皂工业、人造香料工业等生产部门，也都需要使用硫酸。 用于制药工业磺胺药物的制备过程中的磺化反应，强力杀菌剂呋喃西林的制备过程中的硝化反应，都需用硫酸。此外，许多抗生素的制备，常用药物如阿斯匹林、咖啡因、维生素 b2、 b12 及维生素 c、某些激素、异烟肼、红汞、糖精等的制备，无不需用硫酸。 对巩固国防方面所起的作用 ， 某些国家硫酸工业的发展，曾经是和军用炸药的生产紧密连结在一起的。无论军用炸药（发射药、爆炸药）或工业炸药，大都是以硝基化物或硝酸酯为其主要成分。主要的有硝化棉、三硝基甲苯 (tnt)、硝化甘油、苦味酸等。虽然这些化合物的制备是依靠硝酸，但同时必须使用浓硫酸或发烟硫酸。 与原子能工业及火箭技术的关系 原子反应堆用的核燃料的生产，反应堆用的钛、铝等合金材料的制备，以及用于制造火箭、超声速喷气飞机和人造卫星的材料的 钛合金，都和硫酸有直接或间接的关系。从硼砂制备硼烷的过程需要多量硫酸。硼烷的衍生物是最重要的一种高能燃料。硼烷又用做制备硼氢化铀用来分离铀 235 的一种原料。 由此可见，硫酸与国防工业和尖端科学技术都有着密切的关系。 农业土质方面 在农业生产中，越来越多地采用硫酸改良高 pH 值的灰质土壤。过去 20 年来，尿素 -硫酸肥料的产量大幅度提高并在美国西部诸州的土壤中广泛施用。 * *省化学工业设计院 18 2.1.2 周边硫酸市场供需情况 硫酸产品属化学危险品范畴，近年来国家对生产、运输及流通领域的各环节进行管制，考虑到运输安全及成本的原因，不 宜长途远距离运输，因而销售半径不大。本项目园区 200公里范围内硫酸用户需求情况见下表： 序号 名 称 年需求量（ t） 备注 一、 安徽香隅工业园 1 海峰药业 2500 2 金鼎实业 600 3 乙昊达化工 500 4 龙华医药 3000 5 华孚纤维 10000 6 天孚化工 13000 7 其他 400 二 周边地区 1 *地区 15000 2 安徽舒美特化纤有限公司 120000 3 *赛得利化纤有限公司 50000 * 4 安庆、望江、 宿松等地 50000 5 安徽司尔特肥业 150000 6 安徽锦洋氟化学 100000 7 湖北祥云 100000 8 *恒生化纤 100000 合计 71.5万 由以上数据可以看出，本项目的建设能弥补园区周边地区硫酸供应的空白，项目市场情况较好。 2.2 产品价格分析 由于对硫酸的需求量不断增加，加上硫磺价格的上扬引起制酸成* *省化学工业设计院 19 本的增加，硫酸价格近年一直稳步增长。预计在近几年内，硫酸价格会有所波动，但可稳定在 500元 /吨以上。 根据项目所在地周边硫酸的市场发展情况，取硫酸出厂 价 500元 /吨作为本项目经济评价的价格基础。与目前硫酸市场价格相比较，该价格定位是比较适中的。 * *省化学工业设计院 20 第三章 产品方案及生产规模 3.1 产品方案的选择 根据 *科技化工有限公司市场销售情况和发展规划要求，确定硫酸装置的产品为 98%工业硫酸。 3.2 对建设规模的选择 建设规模的确定，要考虑到市场的需求、资金的筹措、企业经济效益以及厂址的建设条件等诸多方面的因素。装置的规模还要涉及技术来源、工程设计、设备制造、施工建设以及操作管理等工程技术因素。 3.2.1技术能力 （ a）关于技术的来源 在经过多套大型 硫酸装置设计的基础上，通过不断地消化和吸收国外的先进技术、完善及改进工艺、提高设备生产强度、改进设备结构及材质、采用国产优质催化剂，使大型硫酸装置的技术与装备接近国外水平。对于设计能力为年产 20万吨的硫铁矿制酸装置，工艺技术及装备完全可以立足于国产化。 （ b）关于设备的设计、制造与供应，我国在大型硫酸设备设计上已具有牢固的基础。主要设备的设计规模已超出本装置需要规模。在制造规模上我国已成功建设了多套 20万吨 /年硫铁矿制酸装置，制造加工能力完全能够满足本装置建设需要。这些大型化的经验，为本项目的建设奠定了可靠 的基础。 （ c）关于关键设备的引进：从设备引进方面来看，基于我国目前材料生产和设备制造的能力，所有的装备和材料均无需引进。 （ d）关于装置的生产管理：我国已经建设了许多套大型硫酸生产装置，通过多年的实践，在生产操作和管理方面，我国也已经相当熟练地掌握了硫酸生产的工艺技术。国内类似装置的成功运行，为本装* *省化学工业设计院 21 置的建设及生产管理提供了极为有利的条件。 3.2.2 资源可靠性 目前本公司矿山的产能还达不到上大型硫酸装置的产量要求，仅用本公司矿山选取的高含硫硫精砂还有一定的缺口，而在东至区域内及邻近地区采购高含硫硫精砂， 价格昂贵，品质得不到保障，所以从成本考虑，分期建设硫酸装置较为合理。 3.2.3资金可靠性 从投资角度考虑，目前 *科技化工有限公司还是一家新成立的公司，资金量还不足支持一次投资建设大项目的硫酸生产装置。 3.2.4市场可靠性 产品市场、产品价格不可能取消波动。近年来东至地区周边已有硫酸项目上马，市场需要的缺口也在逐步缩小，建设大装置风险大、灵活性小。根据价格走势，如遇市场疲软，再降低产能是必使产品成本提高。 综上所述，年产 40万吨硫酸工程，分为两个系列分两期建设，单列生产规模为年产硫酸 20万吨 规模是可 行的。 3.3 产品的品种、规格及质量指标 本项目产品为 98%工业硫酸，利用废热副产的中压蒸汽（ 3.82MPa，450） 全部送发电装置用于发电。备压式汽轮机发电后剩余低压蒸汽（ 0.98Mpa、 248/285）供全厂低压用汽。 98%工业硫酸产品符合国标 GB/T534-2002 中一等品的指标，具体如下： 项 目 指 标 H2SO4 98% 灰分 0.03 Fe 0.01% As 0.005% * *省化学工业设计院 22 项 目 指 标 透明度 50mm 色度 2.0ml Hg 0.01% Pb 0.02% * *省化学工业设计院 23 第四章 工艺技术方案 4.1 工艺技术方案的选择 4.1.1 原料路线的确定原则及依据 硫酸的生产原料主要有硫磺、硫铁矿、含 SO2的冶炼烟气、以及天然石膏、磷石膏。我国硫酸生产的原料构成，以 2006年为例，硫铁矿占 31.6%，冶炼烟气占 23.1%，硫磺占 44.3%，其他占 1.3%。世界上硫酸生产原料主要以硫磺为主。 由于硫铁矿（包括有色金属伴生副产的硫精矿）是我国的主要硫资源，我国的硫酸生产原料原来一直以硫铁矿为主。 1995年以后，由于国际市场上硫磺呈现供过于求的状况，我国硫磺制酸迅 速发展，我国硫酸生 产的原料结构发生了很大的变化。硫铁矿制酸比例逐年下降，由 1995年的 81.6%，下降到 2006年的 31.6%。 2002年以来，受国际局势影响，加上国内硫磺需求急剧上涨，造成国际市场硫磺供应偏紧，价格一路上扬。 1995年，我国进口硫磺仅为 16.8万吨， 2005年增加到 831万吨，占世界硫磺产量的 19%。同 2000年相比，年均递增 24.9%，平均每年增加约 110万吨。 2006年进口硫磺进一步增加到 881万吨。进口硫磺主要用于硫酸生产，约占硫磺表观消费量的 80%以上。由于国际海运费仍在 高价运行，加上硫磺价格坚挺，使我国硫磺到岸价一直居高不下，且呈上升态势。国际硫磺价格的大幅度提高，对我国硫磺制酸产生了巨大的影响，同时由于硫铁矿制酸成本相对较低，其竞争力又有很大提高。 从合理利用资源和控制环境污染方面考虑，利用冶炼烟气来生产硫酸是一条较合理的原料路线，但其必须依托于相关的有色冶金工业，受到有色冶炼规模的制约。 * *省化学工业设计院 24 公司的母公司 *科技化工有限公司在 *县自有硫铁矿山，探明储量 400 万吨，现年开采量达 15万吨 /年，目前在 *已购入硫铁矿山，探明储量在 300万吨。预计年开采量在 40万吨 /年。且与 *有色金属公司一直保持长期友好的合作关系，年合同采购量在 15 万吨/年，定期采购硫精砂。 综合以上分析，本项目采用硫铁矿制酸的原料路线，所需原料硫精矿大部分来自有矿山，能够保证原料供应。 4.1.2 国内外工艺技术概况 目前世界硫酸生产技术基本上都是采用接触法工艺，硫酸工业的技术和装备水平已处在较高水准上。我国自改革开放以来，随着几套大型硫酸装置的技术引进以及“八五”国家重大技术装备的科技攻关，使得我国的硫酸工业技术和装备水平都有了长足的发展，大型硫酸的国产化水平不断提高，与国际先进水平的差距 不断缩小。主要表现在以下几个方面： （ 1）生产装置向大型化发展 我国硫铁矿制酸经历几十年的发展，已形成较大的总体规模。装置规模从以小型为主发展为以大中型为主。据统计，现在年产 8万吨以上规模的生产能力占总生产能力的一半以上。 由于单体设备生产效率不断提高，为装置的大型化创造了条件。目前世界硫磺制酸单系列最大生产能力已超过年产 100万吨规模。我国自八十年代以来，已相继建成南化、 *年产 20万吨硫铁矿制酸装置、云峰年产 23万吨硫铁矿制酸装置、大峪口年产 56万吨（两系列）和黄麦岭年产 28万吨硫铁矿制酸装置、瓮福年产 80万吨（两系列）和鹿寨年产 40万吨硫铁矿制酸装置。采用全国产化技术的 30万吨 /年、 40万吨/年硫铁矿制酸装置也已投产运行。 * *省化学工业设计院 25 在硫磺制酸方面，以硫铁矿制酸大型装置设计、建设和运行经验为基础，多套自行设计的大型硫磺制酸装置已相继建成且已平稳运行，具有较高的国产化率。其中国内最大规模的 80万吨 /年单系列硫磺制酸装置也已顺利投产两年多。这些硫磺制酸装置的设计和运行经验，对大型硫铁矿制酸装置的建设具有很好的借鉴和促进作用。 （ 2）提高总转化率、严格控制尾气中 SO2排放量 为了减轻尾气对环境污染的影响，国内外普遍采 用的两转两吸制酸工艺，已将二氧化硫的转化率提高到 99.81%以上，放空尾气中 SO2含量降低到 300ppm以下，采用含铯催化剂甚至还可以使二氧化硫的转化率提高到 99.99%、放空尾气中的二氧化硫降低到 100ppm 以下。国内已有多套硫酸装置的总转化率达到 99.75% 以上的水平。 （ 3）废热利用效率提高随着能源价格的提高，越来越重视硫酸装置的热能利用效率，从而提高装置的经济效益。我国大中型硫铁矿制酸装置中硫铁矿焙烧和转化部分的高中温位废热均已回收利用。吸收酸中的低温位热量的回收利用也已起步，用于加热 锅炉给水、采暖以及加热工业用水和生活用水。 八十年代以来，不断有进一步提高低温位废热利用效率的新途径出现，其中最具成效的当推美国孟山都环境化学公司开发的热量回收系统 HRS 技术，利用吸收酸的低温位热量产生 0.31.0MPa的低压蒸汽，每吨酸可产低压蒸汽 0.40.6吨，从而使硫酸装置的废热回收率从 70左右提高到 90以上。但由于投资高，国内仅两家企业引进了这项技术。 （ 4）技术和装备水平不断提高：我国硫铁矿制酸已逐步形成自己的技术，这是我国硫酸工业的突出特点。 80年代改革开放以来加快了与国外技术 交流的步伐。通过引进主要的工艺技术、联合设计、购买* *省化学工业设计院 26 国外先进装备，建成投产了一批年产量 20万吨到 40万吨、具有国 际先进水平的硫铁矿制酸装置。通过消化吸收国外先进技术，也促进了我国硫铁矿制酸装置技术水平和装备水平的提高，逐步缩小了与国外技术上的差距。在装备方面，由于我国机械制造和材料行业的努力以及引进技术或合资办厂，国内硫酸厂配套装备制造水平有很大提高，形成了一批成熟的专业生产厂，产品质量和性能已逐步接近国外水平，而价格比国外低。例如，废热锅炉、电除尘器、电除雾器、酸冷却器、SO2鼓风机、立式浓酸泵、热渣埋刮 板输送机、矿渣冷却滚筒、耐酸瓷填料等。少数专用设备和材料，尚与国外先进水平有较大差距，例如高效纤维除雾器、特殊耐腐蚀合金以及高活性、高质量催化剂等。 4.1.3 工艺技术方案的比较及选择理由 4.1.3.1 工艺技术选择原则 一要充分体现和代表本行业的先进性、可靠性； 二要降低工程投资，减少环境污染。 4.1.3.2 工艺方案及选择理由 本装置采用的工艺路线为：以固体硫精砂为原料，硫精砂焙烧采用沸腾焙烧，焙烧炉气采用酸洗净化，采用“ 3+2”两转两吸工艺生产硫酸。设计中采用中压锅炉及省煤器回收焙烧和转化工 段的废热产生中压过热蒸汽用于发电。在工艺技术上，吸收已建及投产运行的多套大型硫铁矿制酸和硫磺制酸装置的成功经验，在消化、吸收引进的国外先进技术的基础上，尽可能采用稳妥可靠、先进适用、经济合理的技术，以实现节能降耗，达产达标。本装置工艺生产流程的特点具体体现在以下几方面： （ 1）原料工段 该项目的进厂原料硫精砂含水量为 9%（设计原始条件），因其含* *省化学工业设计院 27 水量不高，而工艺装置对原料的水含量要求为 8%，因此不需要另设干燥装置，通过库内的电动抓斗桥式起重机将堆存在硫精砂库内的原料适当进行翻动、倒堆，加速原料水分的蒸发，从而 满足工艺生产要求。自然风干后的硫精砂（含水量 8）送入原料库内成品矿库区贮存。 根据当地的自然条件和装置布置要求，设置了面积 100 100 平方米的原料库，其中 50 100 平方米为含水 8%的成品矿库， 50 100平方米为含水 9% 的湿矿库区，其总贮量可满足硫酸 一个月 的生产需要。 原料工段对环境的污染主要来源于扬尘，就此对含水 8%的成品矿采取了全过程封闭输送并在各落料点采取相应的防护措施。 （ 2）硫铁矿焙烧方案的选择 本项目 20万吨 /年硫铁矿制酸装置规模无论在国内还是在国外，均属于大型装置。 通过消 化吸收国外引进的技术，根据我国国情，结合我院的硫酸装置设计经验，从技术上来说， 20万吨 /年硫铁矿制酸装置是成熟的，国产化也是可行的。但是硫铁矿制酸装置，其事故发生频率最高的是焙烧工段，其中沸腾炉加料系统、排渣系统以及废热锅炉和电除尘器等设备的事故发生频率最高。一旦这些系统或设备发生故障，常常引起整个装置的停车。 根据已投产装置的运行情况，结合国内设备性能状况，为了保证电除尘器长周期稳定运行，在废热锅炉和电除尘器间增设旋风除尘器，以降低电除尘器工作负荷。因此，为了尽可能使工艺技术和设备制造立足国内，以减少装置 投资，推荐本项目为单系列的技术方案。焙烧工段主要流程均采用“沸腾炉废热锅炉旋风除尘器电除尘器”流程。 * *省化学工业设计院 28 （ 3）排渣粉体专业排渣工段的设计范围从沸腾炉出料口、废锅出料口、旋风除尘器下螺旋输送机出料口、电除尘器下埋刮板输送机出料口至渣仓外运。它由矿渣尘冷却、转运、输送等部分组成。 本着流程简洁可靠、布置紧凑、具有良好操作环境的原则，本设计采用浸没式冷却滚筒 +水冷式热料埋刮板 +矿渣增湿器干法机械排渣流程。该方案的最大特点是：沸腾炉、废锅下高温矿渣采用高效喷淋 +浸没冷却方式即浸没式冷却滚筒，该设备的高温段筒体截 面较大，筒体喷淋 +夹套式浸没双重冷却，筒体的旋转及滚筒内螺旋带状叶片使矿渣卷扬和推进，使高温与筒体及气流接触表面增大、冷却面积大、热传导比自然对流传热好，喷淋 +浸没双重冷却更使矿渣温度递降幅度增大。同时冷却滚筒合理的长径比、筒体转速、喷淋 + 浸没水量等，使物料在满足工艺要求、输送同时也取得较好的冷却散热效果。本排渣系统为机械化连续生产，机械化程度较高，操作方便，运行可靠。焙烧工段排渣系统的矿渣尘经矿渣增湿器降温增湿后含尘气体再经水膜除尘器净化后，可以达到国家环保排放标准。为防止矿渣尘冷却、输送过程中粉尘飞扬 ，污染环境，矿渣增湿器之前冷却、输送设备均采用密闭设备，之后的输送设备胶带输送机全程布置在封闭栈桥内。排渣系统生产用水大多用于循环冷却，少量除尘用水送去污水处理站。 （ 4）炉气净化工艺方案的选择 出焙烧工段的 SO2炉气湿法净化主要有水洗净化和酸洗净化两种方法。 水洗净化工艺流程较简单，主装置投资省，但需要排放大量酸性污水，硫利用率较低，为了不对环境造成污染，必须设置庞大的污水处理系统，并且需要消耗大量的水资源。在大型硫酸装置中一般不采用水洗净化流程。 本项目采用增湿塔 冷却塔 电除雾器的酸洗净化工艺及稀酸 冷* *省化学工业设计院 29 2 3 却流程。净化为单系列，净化工段设置 4台电除雾器，分两组并联。 根据 *科技化工有限公司硫精矿中砷、氟含量数据，确定净化副产稀酸浓度为 15%。排出的少量污酸泥，用石灰乳中和处理后送渣场堆存。 （ 5）转化工艺方案的选择 SO2的氧化反应是可逆反应，其转变为 SO3的转化率高低直接影响到硫的利用率和对环境的危害程度。但一味的追求过高的转化率，则需要花费较多的投资，直接影响的企业的经济效益。 本设计根据国家 硫酸工业污染物排放标准 GB 26132-2010的要求 2011年 3月 1日起，新建企业执行的大气污染物 排放限值 “硫酸生产新装置 SO2 最高允许排放浓度为 400mg/m”，确定本项目 SO2转化率为均99.86%，排放尾气中 SO2浓度为 380mg/m3，低于国家允许的排放浓度。 为了保证确定的转化率能常周期稳定的实现，本项目采用国产优质催化剂、“ 3 2”两次转化工艺。 （ 6）干吸工艺方案的选择 采用 95%硫酸干燥， 98%硫酸两次吸收，三塔三槽，各自独立的酸循环系统的成熟工艺。其中吸收采用的中高温吸收工艺与常规吸收工艺相比，能有效减少 酸雾的形成，降低尾气中酸雾的危害，同时可以节省酸冷却器换热面积。采用阳极保 护酸冷却器或板式酸冷却器，传热效率大为提高，占地面积也可大大减少。 （ 7）成品工段 成品酸的储存考虑考虑一个月的储存能力（ 3万吨），因此需要设置 6台 5000吨的硫酸储罐（ 18000 10000 V=2500m3）。 （ 8）热能利用 系统内设置废热锅炉、省煤器以回收高、中温位热能，产 3.82MPa、* *省化学工业设计院 30 450 过热蒸汽用备压式汽轮机于发电，剩余低压蒸汽工业利用。 汽轮发电机组采用备压式汽轮发电机组，发电电压等级 10.5kV。 4.2 工艺流程和消耗定额 4.2.1 工艺流程叙述 本项目 20万吨 /年硫酸装置 工艺部分主要由以下六个工段组成：原料工段、焙烧工段、净化工段、转化工段、干吸工段及成品工段。工艺流程详见附图，各工段工艺过程叙述如下： 4.2.1.1 原料工段说明 含水 9%的硫精砂，由汽车外运至库内湿矿库区，利用库内的电动抓斗桥式起重机不断倒堆通过自然风干来达到工艺生产含水 8%的要求，达到要求后的原料送往成品矿库区贮存。 成品矿库区内的原料由电动抓斗桥式起重机抓取到成品矿斗中，经圆盘给料机、胶带输送机转运至筛分厂房经振动筛进行筛分，筛上物多为碎石，由手推车承接并外运，筛下 3mm的成品矿由胶带输送机输送至焙烧工段，由配有电动卸料器的胶带输送机分别卸入工艺焙烧炉两个加料贮斗中。为防止原料中的含铁杂质混入打散机，胶带输送机上设有电磁除铁器。 4.2.1.2 焙烧工段 （ 1）焙烧工艺由原料工段送入加料贮斗的的硫精矿通过加料皮带及星型给料机分别送入沸腾炉的两个加料口内，在沸腾炉内与来自空气鼓风机的空气混合沸腾焙烧。焙烧所产生的含 SO2 12%、温度900的高温烟气，经废热锅炉回收部分热能温度降至 350后，依次通过旋风除尘器和电除尘器，使炉气中尘含量降至 0.2g/Nm3 进入净化工段。本工段为单系列。 （ 2）排渣工艺 * *省化学工业设计院 31 沸腾炉下来的热渣进入浸没式冷却输送滚筒一边输送一边冷却，热渣被送至埋刮板输送机。废锅出来的尘先进入埋刮板输送机，并通过埋刮板输送机转运至冷却输送滚筒。电除尘器和旋风除尘器的尘直接进入埋刮板输送机，埋刮板输送机采用带水夹套的热料型埋刮板输送机。 通过埋刮板输送机将渣尘送到冷却增湿滚筒中进行冷却增湿。冷却增湿后的渣下到胶带输送机上，由其上的犁式卸料器将矿渣送到渣仓中。本设计中采用 8个 60立方米钢制贮斗，矿渣由汽车运出。增湿过程中产生的蒸汽中所夹带的尘由蒸汽洗涤器除去。 4.2.1.3 净化工 段 来自焙烧工段的温度 330、含尘 0.2g/Nm3的 SO2 炉气进入增湿塔，增湿塔为空塔，塔内喷淋 15的稀酸，使炉气冷却至 70进入冷却塔。冷却塔为填料塔，使用温度为 38、浓度为 1 2的稀酸洗涤冷却。出冷却塔的温度 降至 40的炉气依次进入第一级和第二级电除雾器除去酸雾及其它杂质，出口气体酸雾含量 0.005g/Nm3送入干吸工段。 增湿塔采用绝热蒸发冷却，循环酸系统不设酸冷却器。部分下塔酸经斜板沉降器除去矿尘后返回循环酸系统。净化产生的浓度 15的稀酸经脱吸塔脱吸后送污水处理站处理 后达标排放。 冷却塔下塔酸温度 57，经酸冷却器冷却至 38后上塔喷淋。增多的循环酸串至增湿塔循环酸系统。 净化工段补充水由电除雾器集液槽加入。 由于净化工段为负压操作，为防止气体管道及设备抽坏，在第二级电除雾器后设置安全水封。 4.2.1.4 干吸及成品工段 干吸系统采用三塔三槽流程，即干燥塔、第一吸收塔、第二吸收* *省化学工业设计院 32 塔独立使用各自的循环槽。干燥系统采用 95%硫酸干燥、吸收系统采用 98%硫酸吸收。循 环槽采用卧式槽。来自净化工段的炉气，经补充适量的空气， 控制进转化工段 SO2 浓度为 8.5%进入干燥 塔。干燥后气体含水分 0.1g/Nm3 进入 SO2 鼓风机。干燥塔内用浓度为 95%的硫酸喷淋，干燥酸吸收进入的空气中所含水分后自塔底排至循环槽，在槽内与从第一吸收塔串入的 98%硫酸混合，以维持循环酸浓，再经干燥塔酸循环 泵送出，经干燥塔酸冷却器冷却后进入干燥塔循环。增多的 95%硫酸串入第一吸 收塔循环槽中。 由转化器第三段出来的转化气经换热冷却后，进入第一吸收塔，塔顶用浓度为 98%硫酸喷淋，吸收 SO3后的酸自塔底流出进入一吸塔酸循环槽，出塔酸温约为 105，用工艺水调节循环槽浓度至 98%，再由一吸塔循环酸 泵送入一吸塔酸冷却器，多余的 98%硫酸作为产品酸产出。 由转化器第五段出来的转化气经换热冷却后，进入第二吸收塔，塔顶用浓度为 98%硫酸喷淋，吸收 SO3后的酸自塔底流出进入二吸塔酸循环槽，用工艺水调节循环槽浓度至 98%，再由二吸塔循环酸泵送入二吸塔酸冷却器，多余的 98%硫酸串入一吸塔酸循环槽。 干燥塔和吸收塔均为填料塔，干燥塔顶装有金属丝网除雾器，吸收塔装有纤维除雾器。 98%成品酸自一吸塔循环酸泵出口引出，经成品酸冷却器冷却至 40，输送到成品酸贮罐贮存，并由成品酸泵外送至老厂区或拟建用酸装置的硫酸贮罐。开车 用母酸由成品酸泵送入干吸工段酸循环槽。 4.2.1.5 转化工段 干燥后的 SO2 气体经 SO2 鼓风机加压后，依次经第三换热器壳程、第一换 热器壳程预热至 420进入转化器第一段催化剂层进行转化，* *省化学工业设计院 33 经反应后，温度升至约 584通过第一换热器管程进行热交换。冷却后的反应气温度降至 460进入转化器第二段催化剂层进行氧化反应，温度升高至约 515后，通过第二换热器管程降温至 440，进入转化器第三段催化剂层进行氧化反应，温度升高到约 460后，依次通过第三换热器管程和省煤器，温度降至约 170，送至第一吸收塔。 第一吸收塔内用 98浓硫酸吸收其中 SO3，未被吸收的气体通过塔顶的纤维除沫器，再依次经第五、第四、第二换热器壳程换热，气体被加热至 430 进入转化器第四段催化剂层进行氧化反应。温度升至约 443通过第四换热器管程，反应气被降温至 420后进入转化器第五段催化剂层进行氧化反应。温度升至约 422通过第五换热器管程，反应气被降温至约 165进入第二吸收塔，塔内用 98硫酸吸收炉气中 SO3 后由尾气烟囱放空。 为了调节各段催化剂层气体进口温度，设置了必要的副线和阀门。为了开车时转化系统升温，设 置了烧轻柴油的预热炉和预热器。 * *省化学工业设计院 34 4.2.2物料平衡 20 万吨 /年硫铁矿制酸装置物料平衡 单位：万吨 /年 空气： 53.851 万吨 /年 其中： H2O:1.116 万吨 /年 硫精矿： 27.58 万吨 /年 焙烧工段 硫铁矿灰，渣： 16.1万吨 /年 其中： S:6.795 万吨 /年 其中： S:0.088 万吨 /年 H2O:1.720 万吨 /年 工艺水： 1.559 万吨 /年 补充空气： 18.481 万吨 /年 其中： H2O:0.381 万吨 /年 净化工段 15%稀酸： 1.992 万吨 /年 其中： S： 0.098 万吨 /年 H2O： 1.748 万吨 /年 工艺水： 1.059 万吨 /年 98%酸 20.408 万吨 /年 干吸，转化工段 其中： S:6.531 万吨 /年H2O:4.082 万吨 /年 其他损失： 0.091 万吨 /年 尾气： 61.7600 万吨 /年 其中： S:0.001 万吨 /年 其中： S:0.017 万吨 /年 H2O:0.005 万吨 /年 * *省化学工业设计院 35 4.2.3 原材料、辅助材料和燃料、动力消耗定额 4.2.3.1 原材料、辅助材料规格 1）根据业主提供的资料，固体硫精砂（干基）具体成分如下： 名称 数据 名称 数据 Cu 0.20% CuO 0.0595% 原生 CuS 0.107% 次生 CuS 0.035% 结合 CuO 0.0242% 游离 CuO 0.0285% 全硫 34.347% 有效硫 33.385% 全铁 31.328% Mo 0.033% Au(g/T) 0.77 Ag(g/T) 2.643 As 0.017% TiO2 0.359% SiO2 22.09% Al2O3 3.002% CaO 1.56% MgO 0.785% Pb 0.0068% Zn 0.0041% Cd 0.00038 F 0.032% Bi 0.0052% Sb 0.0063% 水分 9%左右 +200 目 12.20% 275 目 15.15% 325 目 35.14% 325 目 47.51% 2）催化剂：国内采购 3）轻柴油 热值： 465055kJ/kg 4.2.3.2 装置的生产能力和操作制度 主产品： 1） 98工业硫酸，装置能力 20万吨 /年（即 600吨 /天）。 副产品： 1）利用回收中压过热蒸汽（ 450， 3.82MPa） 28吨 /小时，全部用来发电和供热，年发电能力为 1494 104kW。供热约 59104MJ/年。 2）硫铁矿渣： 16.1万吨 /年（干基）。 * *省化学工业设计院 36 4.2.3.3 产品规格 1）产品规格： 98工业硫酸，质量符合国家标准 GB/T534 2002 一等品。 2）副产品 本项目所产 3.82MPa， 450中压过热蒸汽全部用来发电和供热，电压等级为 10.5kV。 4.2.2.4 原材料及动力消耗定额（以每吨 100 H2SO4计）（含脱盐水和循环水装置） 序 号 名称 规格 单位 消耗定额 小时耗量 年耗量 备注 1 硫精矿 S 33.39% t 1.01 25.25 20.2 104 干基 2 催化剂 l 0.18 3.6 104 3 轻柴油 kg 0.6 4.0 104 开车时用 4 电 kW.h 110 2750 2200 104 5 直流水 0.3MPa m3 5.28 132 105.6 104 包括循环 水补充水 副 产 1 电 kW.h 75 1866 1494 104 2 供热 MJ 3 75 59 104 3 矿渣 t 0.792 20.12 16.06 104 干基 4.3 自控技术方案 4.3.1 概述 硫酸生产主装置分为原料工段、排渣工段、焙烧工段、净化工段、转化工段（包括预热系统）、干吸工段、成品工段、余热回收系统；公用工程包括循环水装置、发电装置、脱盐水装置等。 根据仪表的发展现状和现有同类装置的控制水平，本设计制酸 装置和发电装置分别采用一套分散型控制系统 (DCS)，实现各重要参数的显示、记录、打印、累积、报警及调节。根据工艺操作需要，焙烧工* *省化学工业设计院 37 段亦设置一个操作室，内设有远距离终端，与制酸控制室内的 DCS 和发电控制室内的 DCS 通过通讯接口进行互相通讯，对主要参数进行显示、记录、累积、报警。在整个装置中对不重要的或不需要经常监视的工艺参数采用就地仪表指示。电动机的控制：整个生产过程的主要电动设备的停可在现场或 DCS中完成。电机的运行状态和电动机的联锁功能也在 DCS中完成。 本项目共有过程检测点约 220多个，有 20多个 控制回路，包括复杂控制回路有锅炉汽包液位三冲量调节一套。现场就地指示点 100多个。 4.3.2 自控水平和主要控制方案 硫铁矿制酸的工艺，具有固体物料流程长，化学反应少的特点。生产的主要参数已集中检测、控制，操作人员仅需巡视检查设备的运行状况。控制系统已实现了自动检测、控制和输出。 确保产品质量的控制回路应含有硫铁矿加料的配料， SO2转化率控制，成品硫酸浓度监控，锅炉汽包恒压保证，成品罐装等。根据当前国内生产工艺的水平，实现这些控制系统多数为单参数控制，以便减少流程的复杂性。转化率的控制，目前的技术是通过多 段转化，转化率已能够达到 99.815%以上。 SO2含量的检测是控制系统的关键。硫酸浓度控制，是通过干吸塔出口硫酸浓度的检测，调整循环槽的补充水量。 硫铁矿原料的加料量控制，可以根据装置的布置，输送的距离，粉碎的细度要求，除尘设备的选择等，设计得很复杂。鉴于控制系统是通过 DCS 系统来实现，省却了继电器，使得控制的稳定性和可靠性等大大提高。 4.3.3 仪表类型的确定 * *省化学工业设计院 38 制酸的生产原料、中间产品和成品，具有高温、腐蚀等特性。高温介质有焙烧后的转化气体，废热锅炉流程上的过热、饱和蒸汽