课题：年产33万吨硫磺制酸生产工艺设计作者：吴昌德.docx

云南广播电视大学云南国防工业职业技术学院毕业设计作 者:崔文涛学 号：20091119142学 院:化学工程学院专 业:精细化学品生产技术题 目:15万吨湿法磷酸生产工艺-萃取和过滤工序高级讲师张永明指导者： (姓 名) (专业技术职务)高级讲师张永明评阅者： (姓 名) (专业技术职务)2012 年 2 月摘要本设计主要介绍了采用硫酸分解磷矿（湿法磷酸）制取磷酸设计的主要内容有设计总论、工艺设计和非工艺设计三部分总论部分详细介绍了产品的规格、原料选取、全厂生产路线的选择以及磷酸在国民生产中的重要性工艺部分主要是分析湿法磷酸生产的基本原理、结晶过程、生产方法选择、工艺条件的确定、设备的选择、物料衡算、热量衡算和设备计算非工艺部分主要介绍了地面水污染、大气污染和废气污染的处理情况根据设计画出了湿法硫酸车间的生产工艺流程图关键词：湿法磷酸，工艺设计，工艺计算Abstractthis design mainly introduced uses the sulfuric acid decomposition phosphorus ore (aqueous method phosphoric acid) the system to take the phosphoric acid. The design main content has the design general remarks, the technological design and the non- technological design three parts. The general remarks partial in detail introduced the product specification, the raw material selection, the entire factory produce the route the choice as well as the phosphoric acid lives the mid-production importance in the national. The craft are partial mainly is analyzes the aqueous method phosphoric acid production the basic principle, the crystal process, the production method choice, the craft condition determination, the equipment choice, Material balance ， the thermal graduated arm calculates with the equipment computation. The non- craft partial mainly introduced the ground water pollution, the air pollution and the waste gas pollution processing situation. According to designed has drawn the aqueous method sulfuric acid workshop production flow chart. Key word: Aqueous method phosphoric acid, technological design, process design目 录第一章 绪论 61.1湿法磷酸生产的发展 6第二章 概述 62.2磷酸的性质 62.2.1磷酸的物理性质 62.2.2磷酸的化学性质 62.3硫酸 62.3.1硫酸的性质 62.3.2硫酸用途 62.4工艺路线及要求 6第三章 工艺生产过程 133.1湿法磷酸生产的基本原理 63.1.1湿法磷酸生产的主要化学反应 63.2 湿法磷酸生产过程中的相平衡 63.2.1硫酸钙在CaSO4-H3PO-H2O三元体系相平衡 63.2.2硫酸钙在CaSO4-H3PO-H2SO4-H2O四元体系中的相平衡 63.2.3硫酸钙在CaSO4-H3PO-H2O三元体系中的转化动力学 63.3磷酸的生成过程 63.3.1磷矿的酸解过程 63.3.2硫酸钙的结晶过程 63.4湿法磷酸生产方法的选择论证 63.4生产工艺的确定 63.4磨矿 63.4反应料浆的冷却(方法) 63.4消泡方法的确定 63.5工艺流程图示意图的绘制 63.6设备的选择论证 63.6.1球磨机 63.6.2反应槽 63.6.3过滤机 63.7设备的选择论证 63.7.1酸解过程工艺条件的选择 63.7.2 过滤过程工艺条件的确定 6第四章 非工艺部分设计 134.1地面水污染 64.2大气污染 64. 2.1 粉尘 64. 2.2 二氧化硫 64. 2.3氟化物 64.3 废气的洗涤 6参考文献 37致谢 382.2物料衡算 132.2.1硫磺焚烧的物料衡算 132.2.2转化器物料衡算惨 13第三章工艺流程图及主要设备 163.1工艺流程及各工序介绍 163.1.1工艺流程图 163.1.2硫磺制酸工艺流程说明 163.2主要设备 173.2.1焚硫炉 173.2.2转化器 183.2.3干吸塔 193.2.4空气鼓风机 203.2.5废热锅炉 21第四章 三废处理 244.1低浓度的二氧化硫气体的处理 244.2硫酸污水处理 244.3二氧化硫尾气处理 25第五章安全生产对策措施与建议 265.1工艺操作要求介绍 265.2防火防爆措施 305.3岗位安全规定 335.4加强安全管理的措施 34第六章 设计总结 36参考文献 37致谢 38 第一章 概述1.1硫酸生产的发展概况近十几年以来,我国硫酸工业得到很大的发展, 重要的标志之一是硫酸工程设计项目多、质量好、技术水平高、经济效益和社会效益显著。

我国自行设计、自己建设的中、小型硫酸工程遍及全国, 还承担了许多大型硫酸工程设计此外, 从国外引进了一些先进的硫酸技术硫酸工程设计的进步，大大改变了我国硫酸工业的技术状况硫酸工程设计因采用的原料不同其形式各异，工艺过程和设备须与所用的原料相匹配以前我国以硫铁矿生产硫酸为主体，在今相当长的时期内，这种情况不会有较大的变化；以重有色冶金工业的冶炼烟气生产硫酸，是我国硫酸工业的重要组成部分；随着硫磺供应的增加, 愈来愈多的新建工程从治理环境、生产简便和经济角度考虑，选用以硫磺生产硫酸；以石膏、磷石膏为原料生产硫酸、联产水泥的工程，也有新的发展一般情况下，以硫铁矿制酸工艺较复杂些，硫磺制酸过程简便些硫酸工程设计与消费有关, 因为硫酸产品大部分用于生产磷肥等化学肥料, 所以硫酸工程大部分和磷肥工业配套建设比较典型的是小磷铵工程中的120t/d硫酸工程；120kt/a磷铵工程中的600t/d硫酸工程；240kt/a磷铵工程中的1200t/d硫酸工程；还有配合重钙生产的硫酸工程对重有色金属冶炼工业的硫酸工程, 硫酸装置的规模大小取决于冶炼的金属和所选用的冶炼工艺在这些联合企业中, 硫酸装置的投资费用是举足轻重的，所占的比例均较高。

由于磷肥工业和重有色冶金工业的装置日趋大型化，配套的硫酸装置也相应大型化然而, 毕竟硫酸生产不是这些企业的主体装置，所以硫酸工程的设计不应喧宾夺主, 而应为主体装置“服务”装置的设计要有其适应性和灵活性硫铁矿制酸的南化、开封、云峰、铜陵、黄麦岭、大峪口等大型硫酸工程和冶炼烟气制酸的贵溪、白银、葫芦岛、韶关、株洲、金川、金隆等大型硫酸工程的设计都在不同程度上考虑了其配套的地位硫酸工程设计广泛采用了先进的技术和装备在许多工程设计中，应用我国自己开发的新技术，也引进了国外一些新技术；大量使用国内研制的装备，亦引进了一些先进和大型的设备；还推广使用了许多新材料等这些措施大大改善了工艺和装备状态，延长了装备的使用寿命，减少了维修我国是世界上使用硫铁矿生产硫酸最多的国家，在矿制酸方面也是最成熟和最富有经验的国家有一流的沸腾焙烧技术，较全面地掌握了气体净化方面的技术，效果和指标均较好对装置的机械化和自动化作了足够重视，特别是在大型装置中，原料的贮运、装卸,采用和移植其他工业部门行之有效的设备，提高机械化的水平控制方面，已经在一些大型工程中，设置了集散系统(DCS)，提高了工程设计的自控水平工程设计的组织体制逐步与国际接轨，推广了以项目经理负责制为中心的新体制，提高了管理水平，适应了进入国际市场的需要。

许多设计单位的装备不断地改善和提高，应用了CAD辅助设计系统，开发和引进了许多应用软件，计算、方案选择、出图均由微机完成，确保了设计质量，加快了设计进度设计单位的设计质量普遍提高了，具体反映在这些年建设的硫酸工程成功率十分高，许多设计单位还通过ISO9001质量体系认证，取得了向国际市场进军的通行证1.2 硫酸的性质1.2.1浓硫酸1物理性质 纯硫酸是一种无色无味油状液体常用的浓硫酸中H2SO4的质量分数为98.3％，其密度为1.84g·cm-3，其物 质的量浓度为18.4mol·L-1硫酸是一种高沸点难挥发的强酸，易溶于水，能以任意比与水混溶浓硫酸溶 解时放出大量的热，因此浓硫酸稀释时应该“酸入水，沿器壁，慢慢倒，不断搅 若将浓硫酸中继续通入三氧化硫,则会产生"发烟"现象,这样超过98.3%的硫酸称为"发烟硫酸"吸水性 将一瓶浓硫酸敞口放置在空气中，其质量将增加，密度将减小，浓度降低，体积变大，这是因为浓硫酸 具有吸水性 ⑴就硫酸而言，吸水性是浓硫酸的性质，而不是稀硫酸的性质 ⑵浓硫酸的吸水作用，指的是浓硫酸分子跟水分子强烈结合，生成一系列稳定的水合物，并放出大量 的热：H2SO4 + nH2O == H2SO4·nH2O，故浓硫酸吸水的过程是化学变化的过程，吸水性是浓硫酸的化学性 质。

⑶浓硫酸不仅能吸收一般的游离态水（如空气中的水），而且还能吸收某些结晶水合物（如CuSO4· 5H2O、Na2CO3·10H2O）中的水2化学性质 1．脱水性 ⑴就硫酸而言，脱水性是浓硫酸的性质，而非稀硫酸的性质，即浓硫酸有脱水性且脱水性很强 ⑵脱水性是浓硫酸的化学特性，物质被浓硫酸脱水的过程是化学变化的过程，反应时，浓硫酸按水分 子中氢氧原子数的比（2∶1）夺取被脱水物中的氢原子和氧原子 ⑶可被浓硫酸脱水的物质一般为含氢、氧元素的有机物，其中蔗糖、木屑、纸屑和棉花等物质中的有 机物，被脱水后生成了黑色的炭（碳化） 浓硫酸 如C12H22O11===12C + 11H2O 2. 强氧化性 ⑴跟金属反应 ①常温下，浓硫酸能使铁。