年产10万吨硫酸工厂设计 1
1 总论
1.1 项目依据
1.1.1 课题背景
硫酸是一种十分重要的基本化工原料，其用途广泛，涉及到国民经济各个工业部门和人们生活的各个方面，曾被誉为“工业之母”，并以其产量高低作为衡量一个国家国民经济发展水平的标志之一。在我国其产量的2/3用于制造磷肥，另外1/3则用于国民经济的其它行业。近几年来我国高浓度磷复肥发展带动了硫酸需求量的增加，其它用酸行业的发展也使硫酸需求量增加。 1.1.2 硫酸的用途及规格
硫酸是重要的化工产品，用途十分广泛。硫酸用于生产磷肥(过磷酸钙)和氮肥(硫酸铵)，其消耗量几乎占硫酸产量一半以上；在有机化工、纤维、塑料、染料以及农药的生产中都需要硫酸；无机化工，如磷酸、氟氢酸、硼酸等无机酸及硫酸盐、磷酸盐、铬酸盐等无机盐的生产，也用硫酸；在国防和原子能工业，硫酸用于制造各种无烟炸药、从铀矿中提取铀；冶金工业的金属精炼、石油工业的产品精制等。
世界硫酸产量1950年为2 780万，1960年为4822万吨，1970年为9107万吨，1997年达到563万吨。1997年美国的硫酸产量4 515万吨，我国为1 991万吨，位居第二。
工业硫酸是指S03与H2O以一定比例混合而成的化合物，分为稀硫酸(H2S04含量65％和75%)、浓硫酸( H2S04含量92.5％和98%)和发烟硫酸(游离S03含量20%)。国家标准规定的硫酸产品规格如表1—1所示。 1.1.3 硫酸产业概况及需求现状
进入2006年，随着下游行业开工率的提高和市场需求的逐步放大，行业继续保持着快速的增长势头。截止到2006年1-4月，我国硫酸(折纯)产量、表观消费量、进口和出口数量分别为1513.6万吨、1590万吨、76.6万吨和0.1万吨，同比增长率分别为10.1%、11.1%、33.9%和12.3%。
以磷肥用酸为基准测算我国硫酸产量。预计2007年全国1.磷肥产量1260万吨，比2006年仅增长5%，其它工业用酸增长5%，以此测算，2007年我国硫酸表观消费量5500万吨；化肥用酸占总消费量70%，其它工业用酸占总消费量30%。由于国际有色金属价格在高位运行，2007年我国冶炼酸产量将达到1200万吨；大型硫铁矿制酸以硫铁矿渣为盈利增长点，经济形势将优于硫磺制酸，部分硫磺制酸企业将进一步减产；同时，
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部分生产成本高、环保条件差的小规模装置趋于淘汰，这将有助于我国硫酸工业的整体结构的改善和调整，增强硫酸企业自身的综合竞争力。 1.1.4 当代硫酸工业的特点及发展趋势
世界硫酸工业的发展，主要表现在扩大生产规模，采用先进技术，节约能源，提高劳动生产率和消除环境污染等方面。60年代，采用了两吸两转新技术，使二氧化硫总转化率提高到99.8﹪以上；为加强生产，提高进入转化器二氧化硫浓度；采用提高余热利用效率及将传统的柱状催化剂改为环状催化剂，改进设备结构及减小系统阻力等措施；开发了硫酸尾气治理工艺，使排入大气的二氧化硫含量降至10-4以下；在生产规模和设备上采用大型化，从而降低了成本，取得了显著的经济效益。 硫酸工业的技术发展趣势，主要有以下几个方面：
1) 提高SO2 气体的浓度，强化设备，降低投资； 2) 降低系统阻力；
3) 采用耐腐蚀材料，保证设备可靠运转； 4) 提高余热利用效率； 5) 消除污染；
6) 生产设备大型化和集中化； 7) 采用电子计算机控制技术； 8) 改进冶炼烟气制酸技术； 9) 加速新技术的开发与研究。
1.2 产品性质、用途及规格
（1）性质：硫酸
相对分子量或原子量：98.07； 密度：1.834（98%） 熔点（℃）：10.49； 沸点（℃）：338
（2）性状：纯品是无色油状液体。工业品如含有杂质，则呈黄、棕等色。 （3）溶解情况：溶于水。用水稀释时，应将浓硫酸慢慢注入水中，并随时搅和。勿
将水注入硫酸，以防浓硫酸猛烈地飞溅，引起事故。
（4）用途：应用很广，如制造硫酸盐、合成药物、合成染料、合成洗涤剂、金属冶
炼等。在有机合成中用作脱水剂和磺化剂。金属、搪瓷等工业中用作酸洗剂。石油工业中用作精炼石油制品。粘胶纤维工业中用于配制凝固浴。
（5）包装及贮运：用专用槽车(船)装运，或用陶瓷坛(或其它耐酸包装物)包装，每
坛净重45kg。酸坛置于木箱内，周围填草、刨花或细炉渣等物，坛口用耐酸材料密封每批出厂硫酸都应附有质量证明书。包装上应有明显的“腐蚀性物品”标志。
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（6）其他：有很强的吸水能力。使棉麻织物、木材、纸张等碳水化合物激烈脱水而
炭化。为无机强酸，腐蚀性很强，化学性很活泼。几乎能与所有金属及其氧化物、氢氧化物反应生成硫酸盐，还能和其它无机酸的盐类作用。
（7）产品规格见表1-1
表1-1 工业硫酸规格（GB534—89）
指标
wH2SO4/%?
浓硫酸 发烟硫酸
92.5 98
0.10 0.10
20 0.10 0.03
w游离SO/%
3w灰分/%
wFe/%
1.3 设计原则
（1）遵守法则，法规，贯彻党的基本建设方针，实事求是，因地制宜
（2）合理利用国家资源和财产，最大限度的发挥硬件设施的内在潜力，节约土地，减少投资，降低成本；
（3）采用成熟的、先进的工艺流程，设备，学习先进的生产技术，努力实现自动化、现代化提高产品的科技含量；
（4）尽可能使生产设备大型化和集中化，采用耐腐蚀材料，保证设备可靠运转； （5）尽可能创造良好的劳动条件，以利于劳动工人的身心健康；
1.4 设计任务
包括硫铁矿制酸的工艺流程设计，物料衡算及热量衡算，主要设备的计算和选型，画出工艺流程图，全厂平面图以及车间平面、立面布置图。
1.5 工厂组织与劳动定员
1) 工厂体制及组织机构
工厂为股份所有制企业
主要管理人员：总经理（厂长），副总经理（副厂长）（2名）
下属部门：生产部，后勤保障部（下属仓储，能源保障，技术保障等多个单位），销售部，财务部，行政人事部等。 2) 生产班制及定员
工厂生产车间将实行三班制，其他部门将实行一班制。
工厂员工总数为120人，其中生产人员60人，生产人员当中技术人员为30人，比
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例为50%。同时还会不定期的雇佣一部分临时工以应付生产和出货高峰期。 3) 工作制度
正常工作日采用四班三运转，法定假日和星期假日采用轮换倒班制度，连续工作制： 工作日=365—设备维修日 =365－65 =300(天) 4) 人员的来源和培训
人员主要在人才市场以及相关学校招聘．培训分两部分，入厂培训由工厂行政人事部门组织培训，高级培训，如高等工艺培训，企业管理培训将与有关院校合作培训。
1.6 资金筹措
本厂建立的资金筹备上，将采取三步分，一部分自筹，再吸引一部分投资，以及一部分银行贷款，在工厂建成投产后，将发行一部分内部股份吸收内部员工入股，在快速还清银行贷款的同时起到增加员工的归属感和提高员工的劳动积极性的作用。
1.7 环境保护与综合利用
化工设计必须在全面规划、合理布局、综合利用、保护环境、防止污染反面全面考虑。根据国家经委、国家计委颁发的《建设项目环境保护管理办法》，从事对环境有影响的项目都必须执行环境影响报告的审批制度，执行防治污染及其它公害的设施与主体工程同时设计、同时施工、同时使用的“三同时”制度。
化工设计应符合国家现行的有关标准和规范。有关环境质量标准有：
（1）地面水环境质量标准---GB3838-88； （2）环境空气质量标准---GB3095-96； （3）城市区域环境噪声标准---GB3096-93； （4）工业企业厂界噪声标准---GB12348-90； （5）车间空气中有害物质的最高允许浓度； （6）居民区大气中有害物质的最高允许浓度； （7）污水综合排放标准---GB8978-96； （8）锅炉大气污染物排放标准---GB13271-91； （9）大气污染物综合排放标准---GB16297-1996。
经处理过的排入城镇排水管道的工业废水和生活废水，应符合：
（1）水文不高于40℃；
（2）不产生易燃易爆和有毒气体； （3）不伤害养护人员；
（4）对病原体必须严格消毒灭菌；