25万吨硫磺制酸工艺设计(4)

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气体经过纤维除雾器有效的除去酸雾以后分别去转化四段或经过高烟囱排放，开车或事故性的排放难免会造成尾气二氧化硫和酸雾超标，为此，在高烟囱前设置了尾气处理装置，利用纯碱液吸收，一般正常情况下尾气装置不用。

干燥、一吸循环酸共用一格循环酸槽，二吸单独用一格循环酸槽，干燥、一吸、二吸所需的98％循环酸分别由干燥、一吸、二吸循环酸泵打入干燥、一吸、二吸酸冷却器与循环冷却水进行换热冷却后，送入塔内槽管式分酸器喷淋与气体进行传质、传热后，流回循环酸槽。98％成品硫酸由成品酸泵经成品酸冷却器冷却到40℃后进入硫酸计量槽，最后输送到成品酸贮槽贮存。

4.2.2 余热回收系统方案的选择 (a) 余热回收系统设计原则

（1）采用先进、可靠的余热回收技术，确保硫酸装置长期连续稳定运行； （2）立足热力系统国产化，精心设计，合理选材，用最少的投资，获取尽可能大的热回收效果；

（3）积极采用先进成熟的技术成果，如焚硫炉后设置火管锅炉，转化一段、五段设置高低温过热器产3.82MPa过热蒸汽推动透平主鼓风机，乏汽供熔硫、磷酸、生活等使用。

(b) 余热回收系统选择 （1）蒸汽系统参数

按我国蒸汽锅炉和汽轮发电机组系列，选用蒸汽参数如下： 锅炉汽包操作压力：3.82MPa(饱和温度为245℃) 中压过热蒸汽：3.82MPa 450℃ （2）余热回收系统组成

装置中的各台余热回收设备串成一个热力系统，生产中压过热蒸汽。热力系统由热管省煤器2台、火管锅炉1台、蒸汽过热器2台组成。三类设备在工艺系统中配置方式的不同，组成不同的余热回收系统，常用系统见下表： 序号 1 2 2.1

设备设置位置 余热回收系统设备台数 设备设置 焚硫炉后设置 方案1 5 火管锅炉 16

方案2 6 火管锅炉 备注 北京化工大学贵州科技工程职业学院函授站

2.2 2.3 2.4 2.5 3 一段出口设置 三段出口设置 四段出口设置 五段出口设置 方案简称 过热器 1#省煤器 2#省煤器 低压锅炉 2锅+1过+2省 2#过热器 空气预热器 1#省煤器 1#过热器+2#省煤器 1锅+2省+2过+1空 两种方案都能达到预期效果，但考虑到在开车时减少升温柴油用量，考虑使用空气预热器，同时也为了避免一吸塔进口低温段SO3气体的低温露点腐蚀，本设计推荐方案2，预期产汽率1.2t/t酸，产汽量37.4t/时，产汽压力3.82MPa 450℃。

（3）热力系统流程

经除氧的合格锅炉给水（脱盐水）送来本装置后，经1#省煤器加热到约170℃左右进入2#省煤器进一步加热到210℃再进入中压火管锅炉，锅炉产生的3.82MPa，245℃饱和蒸汽依次经过1#过热器→2#过热器，加热到额定的450℃后送去驱动蒸汽透平主风机。蒸汽透平风机采用背压式，将3.43MPa，435℃蒸汽经透平后背压为0.68MPa，送往全厂蒸汽管网供熔化硫磺、磷酸工段及生活取暖使用。

(c) 热力系统技术特点

（1）用最少的投资，获取尽可能大的热回收效果

硫磺制酸装置的余热回收应包括高温、中温和低温三部分余热，其中高温和中温余热回收技术成熟，设备可靠，热能回收已大于65％，有效能回收率大于95％。若回收低温热能，需设置HRS系统，须增加投资2500～3000万元，可增加1.0MPa蒸汽产量0.5t/t酸。考虑到减少建设投资，本项目不上HRS系统。

（2）余热回收系统主体设备100％国产化

硫磺制酸装置余热回收系统的主体设备：中压火管锅炉、翅片管过热器和水平夹套式热管省煤器，热管空气预热器都已在许多生产装置中得到应用。

（3）热力系统流程（见附图）

4.2.3 原材料、辅助材料和动力消耗定额 序号 一 1

名称及规格 原材料及动力消耗 硫磺:S≥99.5％ 单位 t 消耗定额 （吨酸单耗） 0.332 17

小时 10.375吨 每年 8.3万吨 备注 北京化工大学贵州科技工程职业学院函授站

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 二 1 2 工艺水 循环水 脱盐水 电 蒸汽0.6MPa饱和 钒触媒 柴油 仪表空气 硅藻土 石灰 副产品 蒸汽0.6MPa 硫磺渣 4.4 全厂主要物料平衡

m3 m3 m3 KWh t kg kg Nm3 kg kg t t 0.20 76 1.35 23 0.22 0.07 0.22 2 0.11 0.13 1.2 0.00627 6.24 m3 2371m3 42.12m3 717.6度 6.87吨 2.184 kg 6.87kg 63 Nm3 3.43 kg 4.06 kg 37.44吨 0.1956吨 5万 1897万 33.75万 575万 5.5万吨 17.5吨 55吨 50万 27.5吨 32.5吨 30万吨 1568吨 上透平风机 熔化硫磺用 正常消耗 升温用 气动仪表用 液硫过滤用 中和硫磺 酸度

硫磺8.3万吨 硫磺制酸 硫磺渣1568吨 4.5 自控技术方案 4.5.1自动化水平

一般而言，生产过程连续性强或者工艺操控要求较高的装置的控制系统选用技术先进，操控可靠而且易于操作和维护的分散型控制系统（简称DCS）；次要装置或者工艺技术要求不高的装置可以根据实际情况选用小型分散型控制系统（DCS）或者计算机监控和数据采集系统（简称SCADA）,可编程逻辑控制系统（简称PLC）；工艺流程和设备布置较为分散，且操控性和连续性不强的生产装置采用一般模拟仪表和就地仪表实现过程

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硫酸25万吨 蒸汽30万吨

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控制。

本项目硫酸主装置采用DCS控制系统 化学水站采用PLC控制系统

仪表空压站、循环水站等辅助配套装置采用模拟仪表控制系统 4.5.2 自动化系统设置原则 （1）DCS和PLC控制系统

采用的DCS控制系统和PLC控制系统基本集合回路控制，显示，记录，逻辑等各项功能，并具有报警管理，数据历史趋势，数据实时记录，动态流程画面，数据报表等功能。系统的控制，通讯和电源部分应该具有教好的冗余性，较高的可靠性。采集的过程信号制式为4～20 mA DC标准信号或者总线数字信号，标准数字量信号；操作信号为4～20 mA DC标准信号或者总线数字信号，标准数字量信号。控制系统应具有较好的可扩张性，升级性，并部分采用国际标准总线。控制系统的人机接口界面应有良好的操作环境，易于操控和管理。系统网络结构不少两级，并应有解决接入全厂综合信息网络或者工业以太网的能力和关口。对DCS和PLC设置的最基本要求为，控制器1：1冗余，电源和通讯网络1：1冗余。系统在硬件发生故障时，仍能继续正常工作。控制系统按控制要求分可以很灵活的组成数据采集系统（DAS），模拟量调节系统（MCS），顺序控制系统（SCS）三大子系统，或者集成于整个系统中

（2）模拟仪表控制系统

简单的数据采集和控制系统采用模拟仪表，来完成简单的过程控制和检测要求，控制器使用单回路数字控制仪，其他显示和记录的仪表使用数字显示仪，无纸记录仪等常规仪表。

4.5.3环境特征和仪表选型

25万吨/年硫磺制酸技改工程建设项目所处的环境和条件各自不同，工艺介质腐蚀性强，对过程中设备和管道的密闭要求较高，部分的物质泄漏对人体有较强的刺激和毒害作用。硫酸余热利用系统的汽水系统大部为高温高压。仪表选型一般按HG/T20507-2000《自动化仪表选型规定》执行。

4.5.3.1仪表的防护和防爆

（1）现场一次仪表根据现场情况分别采用防腐型、防水型等防护类型。根据工艺介质情况，仪表材质选用了钽、哈氏合金、蒙乃尔合金等贵重金属，以满足抗腐蚀性能的要求。

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（2）所有现场安装的仪表是全天候型的，可以满足现场使用环境和气候条件，并符合相应防护等级的要求。

（3）安装在火灾和爆炸危险场合的仪表设备符合危险区域等级划分的要求。 （4）仪表防电磁干扰措施采用带屏蔽层的双绞型计算机专用电缆或者屏蔽电缆并可靠接地；各类现场仪表的防护等级最低为IP54。重要的精密仪表安装于仪表保护箱内，防止日晒和腐蚀。

4.5.3.2主要仪表的选型 （1）温度仪表

就地温度检测选用双金属温度计。集中温度检测一般选用一体化温度变送器、Pt100热电阻、镍铬－铜镍热电偶。温度开关等。就地温度调节选用自力式温度调节阀。

（2）压力仪表

就地压力检测一般选用不锈钢压力表，有脉动的场合选用耐震压力表，有腐蚀、粘稠、结晶的场所选用隔膜压力表或隔膜耐震压力表。集中的压力检测点选用智能压力变送器。重要压力报警、联锁点选用压力开关，一般报警选用电接点压力表。就地压力调节选用自力式压力调节阀。

（3）流量仪表

流量就地检测：小口径一般选用金属管转子流量计，大口径选用椭圆齿轮流量计或流量开关；简单场合可选用水表。

集中流量检测优先选用节流装置和智能差压变送器，对精度要求较高的选用椭圆齿轮流量计、涡轮流量计等。

根据工艺介质条件还选用电磁流量计、称重装置等。 （4）物位仪表

就地液位计一般采用玻璃管、玻璃板液位计或磁式液位计。

需要集中检测的液位点一般采用智能液位变送器和差压变送器、远传磁式液位计、超声波料位计、雷达料位计、磁致伸缩液位计等，超声波液位计等。液位开关一般选用浮子或电容式。特殊的场合也可选用吹气或冲洗法测液位。 （5）分析仪表

采用工业在线式水质分析仪，如PH计，电导率测量仪，酸碱浓度分析仪，在线式紫外SO2分析仪。 （6）执行器

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