年产8万吨硫酸厂转化工段设计(10)

2019-09-01 12:58

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(2) 转化系统用阀门

用于转化系统的阀门,要耐腐蚀并不易被堵塞和易请理,根据经验,采用闸板阀较好,不宜使用其他类型的阀门。

闸板阀外壳铸铁制,阀心闸板采用铸钢制,阀杆用钢制,螺母用铸铜制。用于气体管道的截断大阀门、用于采样的小阀门,都要尽可能采用闸板阀。有可能的话,用耐酸合金钢和合金铸铁制作更好。

对一些经常需要调节而又不必绝对切断气流的部位,可采用蝶阀。对于需要完全切断气流而平时又不需要调节的部位,应设法兰和加盲板[7]。

5.2.10 转化设备保温层厚度计算

(1) 转化设备保温层计算 ① 单位面积允许散热量的求取

80kt/s系统可允许的散热量的875 332KJ/h转化系统的转化器、各换热器、管道,根据前面所计算出的设备大小和通常布里下的工艺管道,估算总散热面积约为600m2则:

Q=875332÷600=1459kJ/(m2·h)

考虑到生产的波动、环境条件的变化和保沮状况的不同,按照经验一般把Q值定在628一837kJ/(m2·h)范围内。在实际工程设计中,把设备的Q值定为628kJ/(m2·h),工艺管道定为837 kJ/(m2·h),也有不少工厂,特别是小型硫酸厂,采用一个Q值。本计算采用下列数值:

设备Q=628kJ/(m2·h),工艺管道Q=837kJ/(m2·h) ② 保温层外侧α的求取

在空气自然对流状况下,用α= 8.1 +0.045(t2﹣ta)式来计算。 式中:t2一保退层外表面摄氏度, (℃); ta—周围空气温度,(℃)。

放在室外的转化系统,外用石灰、纸筋、水泥抹面的保温层表面,空气风速W>5m/s 时,一般用下式计算:

α=7.79ω0.78 W/m2·h (5-5)

根据经验ω一般取5一10m/s,依地区的不同而定,本计算取ω=8m/s,则: α=7.79×80.78=39.4 W/m2·h

放在室内的转化系统一般用。α=(5.3+3.6ω)×1.l63式来计算。 根据经验,一般取。ω=1.5一2.0m/s。 ③ 保温材料导热系数λ的求取

保温材料的导热系数λ值,因保温材料的品种不同而异,同品种的因成形方法不

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同而异,具体数值由生产厂或研究单位提出。拟采用水泥蛭石或岩棉毡两种保温材料进行保温。为计算方便和实用可行,选取下列参数:

转化器:t1=480℃,t2=60℃。 求λ值:

转化器:水泥蛭石λ=(0.079+0.00023×260)×4.1868=0.58kJ/m·K 岩棉毡λ=(0.024+0.0002×260)×4.1868=0.318kJ/m·K ④ 保温层厚度的确定

转化器:设单位面积散热量Q=628,α=39.4,用水泥缝石砖保温,其δ值为: δ=0.582×(480-60)÷628-(0.238÷39.4)=0.404m

考虑到保温层裂缝、脱落及停车保温的需要,拟采用保泥层厚度δ=500mm,分两层砖砌筑,每层厚250mm,错开砖缝,外用石灰、纸筋,水泥抹面10mm厚,外表刷一层银粉漆或包一层铝合金皮(α=0.3—0.5mm)或镀锌铁皮等。

用岩棉毡保温:

δ=0.318×0.694=0.221 (m)

拟采用保温层厚δ=250mm,箱开毡缝,用铁丝紧固,外抹10mm厚石灰、纸筋、水泥的面层,再刷一层银粉漆或包一层铝合金皮。

(2) 总结

按照上述保温厚度和保温方法,如果维护状况良好,在华东地区,夏季停车保温可达8h上,冬季可达6h以上,即在这时间内再开车不需动用电炉或预热器加热(或称“小升温”)。保温材料采用岩棉为宜,或采用新型保温材料复合硅酸盐为好。 以上所述的是设备分别保温,也有不少小硫酸厂是将转化系统进行整体保温的。即将转化器各换热器及相应的管道当成一个整体。沿周周用砖砌一圈墙,墙与设备间保持400—500mm的距离,墙内空间填塞粉状、粒状或棉状的绝热材料、也有个别填草木灰,顶部也加以保温并封闭防雨。整体保温方法简单、效果也较好,一般是不需要动用电炉或顶热器,然而采用整体保温时检修较麻烦故使用受到一定的限制[7]。

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第6章 安全备忘录

6.1 概述

本设计中的主要危害物为原料气中二氧化硫,以及产物硫酸。二氧化硫是大气中主要污染物之一,是衡量大气是否遭到污染的重要标志。在我国的一些城镇,大气中二氧化硫的危害较为普遍而又严重。而硫酸对皮肤、粘膜等组织有强烈的刺激和腐蚀作用,会对人体产生严重危害,所以对这些物质必须进行有效的防范。

6.2 二氧化硫和硫酸的危害

二氧化硫进入呼吸道后,因其易溶于水,故大部分被阻滞在上呼吸道,在湿润的粘膜上生成具有腐蚀性的亚硫酸、硫酸和硫酸盐,使刺激作用增强。上呼吸道的平滑肌因有末梢神经感受器,遇刺激就会产生窄缩反应,使气管和支气管的管腔缩小,气道阻力增加。上呼吸道对二氧化硫的这种阻留作用,在一定程度上可减轻二氧化硫对肺部的刺激。但进入血液的二氧化硫仍可通过血液循环抵达肺部产生刺激作用。二氧化硫可被吸收进入血液,对全身产生毒副作用,它能破坏酶的活力,从而明显地影响碳水化合物及蛋白质的代谢,对肝脏有一定的损害。动物试验证明,二氧化硫慢性中毒后,机体的免疫受到明显抑制。二氧化硫浓度为10~15ppm时,呼吸道纤毛运动和粘膜的分泌功能均能受到抑制。浓度达20ppm时,引起咳嗽并刺激眼睛。若每天吸入浓度为100ppm 8小时,支气管和肺部出现明显的刺激症状,使肺组织受损。浓度达400ppm时可使人产生呼吸困难。二氧化硫与飘尘一起被吸入,飘尘气溶胶微粒可把二氧化硫带到肺部使毒性增加3~4倍。若飘尘表面吸附金属微粒,在其催化作用下,使二氧化硫氧化为硫酸雾,其刺激作用比二氧化硫增强约1倍。长期生活在大气污染的环境中,由于二氧化硫和飘尘的联合作用,可促使肺泡纤维增生。如果增生范围波及广泛,形成纤维性病变,发展下去可使纤维断裂形成肺气肿。二氧化硫可以加强致癌物的致癌作用。据动物试验,在二氧化硫作用下,动物肺癌的发病率高于单个因子的发病率,在短期内即可诱发肺部扁平细胞癌。

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硫酸蒸气或雾可引起结膜炎、结膜水肿、角膜混浊,以致失明;引起呼吸道刺激,重者发生呼吸困难和肺水肿;高浓度引起喉痉挛或声门水肿而窒息死亡。口服后引起消化道烧伤以致溃疡形成;严重者可能有胃穿孔、腹膜炎、肾损害、休克等。皮肤灼伤轻者出现红斑、重者形成溃疡,愈后癍痕收缩影响功能。溅入眼内可造成灼伤,甚至角膜穿孔、全眼炎以至失明。慢性影响:牙齿酸蚀症、慢性支气管炎、肺气肿和肺硬化。环境危害:对环境有危害,对水体和土壤可造成污染。燃爆危险: 本品助燃,具强腐蚀性、强刺激性,可致人体灼伤[8]。

6.3 二氧化硫和硫酸运输、使用等应注意的事项以及如何防护

生产、运输和使用二氧化硫时应严格按照刺激性气体有害作业要求操作和作好个人防护,可将数层纱布用饱和碳酸氢钠溶液及1%甘油湿润后夹在纱布口罩中,工作前后用2%碳酸氢钠溶液漱口。生产和使用场所空气中二氧化硫浓度不应超过15mg/m3的最高容许浓度。有明显呼吸系统及心血管系统疾病者,禁止从事与二氧化硫有关的作业。若有人中毒,应立即将患者移离有毒场所,呼吸新鲜空气或氧气、雾化吸入2%~5%碳酸氢钠+氨茶碱+地塞米松+抗生素。用生理盐水或清水彻底冲洗眼结膜囊及被液体二氧化硫污染的皮肤。.对吸入高浓度二氧化硫有明显刺激症状,但无体征者,应密切观察不少于48h,并对症治疗。积极防治肺水肿,可早期、足量、 短期应用糖皮质激素。需要时可用二甲基硅油消泡剂。

硫酸操作处置:密闭操作,注意通风。操作尽可能机械化、自动化。操作人员必须经过专门培训,严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴自吸过滤式防毒面具(全面罩),穿橡胶耐酸碱服,戴橡胶耐酸碱手套。远离火种、热源,工作场所严禁吸烟。远离易燃、可燃物。防止蒸气泄漏到工作场所空气中。避免与还原剂、碱类、碱金属接触。搬运时要轻装轻卸,防止包装及容器损坏。配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。稀释或制备溶液时,应把酸加入水中,避免沸腾和飞溅。

硫酸运输注意事项: 本品铁路运输时限使用钢制企业自备罐车装运,装运前需报有关部门批准。铁路非罐装运输时应严格按照铁道部《危险货物运输规则》中的危险货物配装表进行配装。起运时包装要完整,装载应稳妥。运输过程中要确保容器不泄漏、不倒塌、不坠落、不损坏。严禁与易燃物或可燃物、还原剂、碱类、碱金属、食用化学品等混装混运。运输时运输车辆应配备泄漏应急处理设备。运输途中应防曝晒、雨淋,防高温。公路运输时要按规定路线行驶,勿在居民区和人口稠密区停留[9]。

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第7章 环境保护与治理建议

7.1 三废主要来源

7.1.1 废气

一转一吸工艺及尾气回收后的主要废气为二氧化硫。

7.1.2 废水

硫酸制备工艺主要采用硫铁矿,故总有酸性污水排出。硫酸废水通常具有色度大、酸度高的特点,其主要有害物质是硫酸、亚硫酸、矿尘、砷、氟以及多种中金属离子等。炉气酸洗净化流程排除的烯酸,浓度一般在3%~20%之间,除含有矿尘外,们还有砷、氟等杂质,通常被称为废酸。

7.1.3 矿渣

矿渣是硫酸生产过程中排除的废渣,主要为硫铁矿渣。我国硫铁矿都含砷,焙烧过程中砷的少出率只有约40%,大部分仍在矿渣中,经焙烧后的砷大部分是水溶性的,遇雨水浸泡后会被溶出,最终流入江河,污染水体。

7.2 三废处理方案

7.2.1 废气

低浓度的二氧化硫烟气回收方法很多,主要有氨-酸法、钠-酸法和活性炭法,其中以氨-酸法应用最为广泛。除能消除二氧化硫污染,保护环境之外,还可综合利用生产处有经济价值的固体亚硫酸钠、亚硫酸氢铵、固体亚硫酸钠等延伸产品。

7.2.2 废水

硫酸工业污水的处理,通常采用石灰中和的方法。废酸的利用:把沉降分离后的烯酸直接与98%的浓硫酸参合,配成72%的硫酸用于制造普通磷酸钙。代替水补加到吸收塔循环酸槽内,制成商品硫酸。废酸热解在生。进行浓缩处理制成浓硫酸。用硫化法处理污酸。

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