硫酸厂设立安全评价报告Word文档下载推荐.docx
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3.1.3生产规模
该项目包含三部分,选矿厂、酸厂、余热发电厂。
主产品:
98.0%工业硫酸,10.2万t/a
副产品:
20%稀硫酸,0.366万t/a;
余热回收中压过热蒸汽(450℃,3.82MPa)12t/h,用于发电,年新增电量2400万度;
矿渣62.1万t/a。
98.0%工业硫酸的指标见下表:
表3-198.0%工业硫酸的指标
序号
项目
指标
1
H2SO4
≥98.0%
5
透明度
≥50mm
2
灰分
≤0.03%
6
色度
≤2.0ml
3
Fe
≤0.01%
7
Hg
4
As
≤0.005%
8
Sb
≤0.02%
3.2主要原辅材料和产品名称、数量、储存方式
3.2.1主要原辅材料和产品名称、数量
表3-2原辅材料消耗及产品产量
名称及规格
单位
年消耗量/产量
备注
一
消耗物
操作时间8000h
硫铁矿(含硫35%)
t
9.37×
104
电
度
1.8×
107
循环水
1.92×
装置自供
直流水
8×
105
循环水补充水
脱盐水
1.2×
钒催化剂
升
3.75×
103
轻柴油(闪点<
60℃)
kg
2.0×
开车用
氢氧化钠
169.5
9
煤
3.2×
二
主产品
98%硫酸
10.204×
三
副产物
稀硫酸(含硫酸20%)
0.366×
硫铁矿渣(含硫0.4%)
6.21×
干基
2.4×
硫铁矿成分见下表:
表3-3硫铁矿成分
名称
含量(%)
硫
35
氧化钙
2.03
二氧化硅
17.37
氧化镁
0.74
铁
36.18
砷
0.012
铜
0.174
氟
0.047
三氧化二铝
2.74
3.2.2储存方式
硫酸储存设施见下表:
表3-4储存设施一览表
材质
型号
数量
充装系数
最大允许储量(t/个)
计量罐
Q235
φ5800×
6000
0.8
230
浓硫酸储罐
φ10600×
9500
750
销售罐
φ3200×
4500
50
3.3采用的主要技术、工艺(方式)和国内、外同类建设项目水平对比情况
3.3.1建设项目设计上采用的主要技术、工艺(方式)
该项目采用的技术方案为:
氧化焙烧、酸洗净化、“3+2”两次转化、93%酸干燥、98%酸中温两次吸收、废热回收等工艺,硫酸装置、余热发电采用DCS集散控制系统进行生产的监视、控制,生产过程中的主要工艺参数将在CRT中进行显示、记录、报警,并通过控制系统进行调节、连锁、计算。
3.3.2国内、外同类建设项目水平对比情况
目前世界硫酸生产技术基本上都是采用接触法工艺,即以含硫原料制取二氧化硫气体,二氧化硫气体在催化剂的催化作用下氧化成为三氧化硫,再将三氧化硫吸收而生成硫酸。
当今硫酸生产技术的主要特点如下:
(1)生产装置向大型化发展
由于单体设备生产效率的不断提高,为装置的大型化创造了条件,其结果是提高了劳动生产率、降低了单位产品的投资和生产成本。
目前,以硫磺为原料的单系列硫酸装置,最大生产能力为4400t/d(160万t/a)硫酸。
在国内因受资金来源、原料供应、产品及原料运输、设备制造、生产管理等因素的影响,生产规模以中小型为主。
近十年来,我国硫酸工业技术和装备都有了较大的进步,大型硫酸生产装置能力由1988年的20万t/a增长到近几年的40~80万t/a。
(2)提高总转化率,严格控制尾气二氧化硫的排放量
为了降低原料的消耗和减轻尾气对环境的污染,国内外已普遍采用两次转化、两次吸收制酸工艺,使二氧化硫的转化率达到99.7%以上,放空尾气中二氧化硫的含量控制在300ppm以下。
国外有的装置甚至能使二氧化硫的总转化率高达99.9%,放空尾气中的二氧化硫的含量在100ppm以下。
提高总转化率的方法,国外主要是使用了起燃温度低、低温活性高的催化剂。
如含铯催化剂便是如此,它能使二氧化硫转化的起燃温度降低30~40℃,使各段的分段转化率均有较大提高,从而提高总转化率。
我国六十年代以来开发的两转两吸技术,采用国产催化剂,能使总转化率达到99.5%,排放尾气中的二氧化硫浓度小于500ppm,基本满足环保要求。
近年来开发的“3+2”两次转化技术,可使总转化率达到99.7%以上,排放尾气中二氧化硫小于300ppm,达到我国目前新的环保要求。
(3)热能利用效率提高
国际上,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,不仅注重硫酸生产过程中的高温位余热的回收利用,而且关注低温位余热的回收。
近年来开发的热量回收装置,利用吸收酸的低温位热量产生的0.5~1.0MPa蒸汽,每吨酸可产低压蒸汽0.6t左右。
一般仅回收了焙烧、转化的中、高温热量,即使回收了部分酸热,也是加热锅炉给水或产生90℃以下的热水。
我国自60年代开始使用中压废热锅炉,目前在生产规模大于或等于4万t/a硫酸装置中,基本都能回收高温位余热,低温位余热的回收也已经起步。
(4)技术和装备水平不断提高
硫酸工业作为基础工业行业,加之它所处理介质的高温、强腐蚀性等特点,被科技界、工业界广泛关注。
在国际上,硫酸工业的技术和装备水平已经处在了较高水准上,新技术、新材料的运用层出不穷。
如低温位余热回收工艺的不断更新等。
就总体而言,我国硫酸工业的技术和装备与国际水平相比仍有一定的差距,但近十年来,国内硫酸技术已有很大的提高。
3.4总平面布置、工艺流程、主要装置(设备)和设施的布局及其上下游生产装置的关系
3.4.1总平面布置
厂区分为两个台阶,其中原料工段位于北部较高的台阶,其余位于南部的台阶。
原料工段位于厂区的北部,由北向南依次布置有焙烧工段、净化工段、转化工段,干吸工段位于转化工段的西北部,硫酸储存设施位于厂区的南部。
3.4.2工艺流程
反应式如下:
4FeS2+11O28SO2+2Fe2O3
3FeS2+8O26SO2+Fe3O4
2SO2+O22SO3
SO3+H2OH2SO4
3.4.2.1原料工段
进厂的硫铁矿,经颚式破碎机破碎至30mm后,由皮带机送入反击式破碎机。
破碎后的矿经振动筛过筛,小于3mm的矿送入成品库待用,筛出的大颗粒再与颚式破碎机送来的矿汇合由皮带机返回反击破碎机破碎。
库内的成品矿由抓斗桥式起重机抓至贮斗中,由圆盘给料机加到带式输送机,通过打散机打散后再通过胶带输送机送入沸腾炉加料斗,经计量后送入沸腾炉。
为防止硫铁矿中的含铁杂质混入打散机,在胶带输送机上设有电磁除铁器。
硫铁矿破碎过程中的扬尘在负压状态下被引至一级旋风除尘器、低压长袋脉冲除尘器进行净化后放空。
由除尘器收集的硫铁矿尘与干燥后的硫铁矿汇合后加到沸腾炉加料斗。
来自废热锅炉的高温炉渣会同来自沸腾炉和旋风除尘器的高温渣尘和来自电除尘器的渣尘通过水封冷却,并通过冲渣水沟进入沉淀池沉淀和过滤后的矿渣通过装载机送至渣仓,用汽车外运。
3.4.2.2焙烧工段
精选的硫铁矿由焙烧炉的加料斗,通过皮带给料机连续均匀地送至沸腾炉、采用氧表控制沸腾炉出口氧含量,根据其氧含量对沸腾炉的加矿量进行自调。
沸腾炉出口炉气二氧化硫浓度13%,温度约950℃。
该炉气经废热锅炉后,温度降至340℃,废热锅炉产生的中压过热蒸汽供凝汽式汽轮发电机组发电。
从废热锅炉出来的炉气进旋风除尘器、电除尘器进一步除尘,出电除尘器的炉气温度320℃,含尘量<
0.2g/Nm3,然后进入净化工段。
3.4.2.3净化工段
由电除尘器来的炉气进入动力波洗涤器,用浓度约20%的稀硫酸除去一部分矿尘,降温后进入气液分离塔,然后进入填泡塔,进一步除去矿尘、砷、氟等有害物质。
气体温度降至40℃以下,再经电除雾器除去酸雾,出口气体中酸雾含量<
0.005g/Nm3。
经净化后的气体进入干吸工段,在干燥塔前设有安全封。
分离塔为塔、槽一体结构,采用绝热蒸发,循环酸系统不设冷却器。
热量由后面的冷却塔稀酸冷却器带走。
分离塔淋洒酸出塔后,经斜管沉降器沉降,清液返回增湿塔塔底的循环槽,进入动力波洗涤器循环使用,一部分循环液通过分离塔循环泵打入脱气塔,经脱吸后的清液通过脱气塔循环泵全部送入采矿场堆浸厂利用。
斜管沉降器沉降下来的污泥,排入酸沟,可用石灰中和处理后采用料浆泵送至焙烧工段增湿滚筒与热矿渣混合。
冷却塔也为塔、槽一体结构,淋洒酸从冷却塔塔底循环槽流出,通过冷却塔循环泵打入冷却塔循环使用。
增多的循环酸串入增湿塔循环系统,整个净化系统热量由稀酸冷却器带走。
在生产中,考虑到因突然停电造成高温炉气影响净化设备,本项目设计中在动力波上方设置了紧急事故用水阀,通过分离塔出口气温与动力波紧急事故用水阀联锁来保护下游设备和管道。
3.4.2.4转化工段
经干燥塔金属丝网除沫器除沫后,二氧化硫浓度为~8.5%的炉气进入二氧化硫鼓风机增压后,经第
换热器和第
换热器换热至430℃,进入转化器。
第一次转化分别经一、二、三段催化剂层反应和
、
换热器换热,转化率达到95.5%,反应换热后的炉气经省煤器降温至180℃,进入第一吸收塔吸收三氧化硫后,再分别经过第
和第II换热器换热后,进入转化器四段和五段进行第二次转化,总转化率达到99.75%以上,二次转化气经第
换热器换热后,温度降至160℃进入第二吸收塔吸收三氧化硫。
为了调节各段催化剂层的进口温度,设置了必要的副线和阀门。
为了系统的升温预热方便,在转化器一段和四段进口设置了两台电炉。
3.4.2.5干吸工段
自净化工段来的含二氧化硫炉气,补充一定量空气,控制二氧化硫浓度为8.5%进入干燥塔。
气体经干燥后含水分0.1g/Nm3以下,进入二氧化硫鼓风机。
干燥塔系填料塔,塔顶装有金属丝网除雾器。
塔内用93%硫酸淋洒,吸水稀释后自塔底流入干燥塔循环槽,槽内配入由吸收塔酸冷却器出口串来的98%硫酸,以维持循环酸的浓度。
然后经干燥塔循环泵打入干燥塔酸冷却器冷却后,进入干燥塔循环使用。
增多的93%酸全部通过干燥塔循环泵串入一吸塔。
经一次转化后的气体,温度大约为180℃,进入一吸塔,吸收其中的三氧化硫,经塔顶的金属丝网除雾器除雾后,返回转化系统进行二次转化。
经二次转化的转化气,温度大约为156℃,进入二吸塔,吸收其中的三氧化硫,经塔顶的金属丝网除雾器除雾后,通过高45m烟囱达标排放。
尾气经氢氧化钠溶液吸收处理后排放。
第一吸收塔和第二吸收塔均为填料塔,第一吸收塔和第二吸收塔共用一个酸循环槽,淋洒酸浓度为98%,吸收三氧化硫后的酸自塔底流入吸收塔循环槽混合,加水调节酸浓至98%,然后经吸收塔循环泵打入吸收塔酸冷却器冷却后,进入吸收塔循环使用。
增多的98%硫酸,一部分吸入干燥塔循环槽,一部分作为成品酸经过成品酸冷却器冷却后直接输入成品酸贮罐。
3.4.3主要装置(设备)和设施的布局及其上下游装置的关系
主要装置(设备)和设施的布局及其上下游装置的关系见下图:
3.5主要工艺设备、自动控制
3.5.1主要工艺设备
3.5.1.1沸腾炉
沸腾炉炉体为钢壳圆筒(上部扩大)内衬保温砖和耐火砖结构。
炉子的最下部是风室,设有空气进口管,其上部是空气分布板,空气分布板上是耐火浇注料炉床,炉床上埋设有许多侧向开小孔风帽。
炉膛中部为向上扩大的截头锥体,上部炉腔的截面积比沸腾层的截面积大,以降低炉气的上升速度,减少固体粒子的带出。
沸腾床中装有冷却管束,以移走沸腾床的余热,它们与锅炉汽包联结,是废热锅炉蒸发受热面的一部分。
为防止硫铁矿燃烧不够完全,在扩大段设置了二次风,用于补充空气及调节炉膛温度,促使燃烧完全。
此外,沸腾炉上还设置有加料口、矿渣溢流管(口)、炉气出口、点火孔等接管。
为防止三氧化硫腐蚀,沸腾炉壳体外部设有外保温。
3.5.1.2气液分离塔
气液分离塔是作为净化工段后的气液分离设备使用的,其工况条件的特点是腐蚀性强、气体带尘较多,如采用填料塔有堵塞的危险,所以采用空塔结构,其优点是便于大型化、气体压降小、操作弹性大、性能稳定、可靠性较高,所以在大型装置中广泛采用。
3.5.1.3冷却塔
冷却塔为净化工段第二级洗涤设备,采用整体玻璃钢制作,喷淋酸由塔顶的玻璃钢分酸器分布到填料上面。
喷淋<
5%的稀酸。
由于炉气中还可能含有氟,因此应选用耐氟玻璃钢。
填料高度一般为5m,一般采用聚丙烯(如φ76)的低阻力、抗污堵及具有自清洗性能的填料,如异鞍环等。
3.5.1.4干吸塔
干吸塔是指干燥塔、第一吸收塔和第二吸收塔。
净化炉气中因含有水分,如不及时去除就会与三氧化硫反应生成硫酸,从而腐蚀后续转化换热系统中的钢制设备,损坏催化剂,增加系统的阻力,为除去这些水分,设置了干燥塔。
吸收塔的作用是将在转化器内产生的三氧化硫气体用浓硫酸吸收产出成品酸。
干吸塔的主要结构基本上是相似的,塔体为立式圆筒形内衬耐酸砖。
在保证大开孔率的前提下,塔内填料支承既可采用高铝瓷条梁,也可采用耐酸瓷球拱。
填料上部为分酸装置。
主填料及分酸管上乱堆高度为500mm的φ38阶梯环耐酸瓷填料,设备上部设有除沫装置,以收集气体中的酸沫。
壳侧设有人孔和视镜以便除沫器的安装、检修和观察。
分酸装置采用铸铁管式酸分布器,它是一根分酸主管和多根分酸支管组成,酸液由酸泵送入分酸主管,由分酸主管分配至各分酸支管,再由各分酸支管上开设的分酸孔喷淋至填料表面。
具有结构简单,重量轻,制造安装及维修较方便等优点,单位面积分酸点数达到20~27/m2,铸铁管式分酸器的材料有低铬铸铁和合金铸铁两种可供选择。
3.5.1.5转化器
二氧化硫转化器的作用是将经过换热后达到转化器内催化剂反应温度的气体在催化作用下与氧气发生反应生成三氧化硫。
转化器为直立圆筒形结构,全碳钢壳体衬容重较大的硅酸铝纤维砖,硅酸铝纤维砖外表面涂刷耐高温防腐涂料。
隔板为不锈钢,隔板上铺硅酸铝纤维砖以保证每段间相互隔热。
蓖子板、立柱采用耐热铸铁,蓖子板上铺不锈钢丝网,不锈钢丝网上铺放瓷球和催化剂,每层催化剂上面均再铺一层瓷球,以便于气体分布。
转化器壳体外表面、顶盖及底座下面设有外保温。
3.5.2自动控制
3.5.2.1自控水平和主要控制方案
该项目的自动控制包括原料工段、焙烧上段、净化工段、转化工段、干吸及成品工段、废热回收系统、循环水站、余热发电以及脱盐水站。
工艺物料主要为硫铁矿、高温炉气、硫酸、蒸汽以及水。
以集中控制为主,整个生产过程的操作及主要设备的状态显示、停止操作均可在控制室内完成。
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。
在硫酸装置区设置一个DCS控制室,总面积约为150m2(包括辅助区)。
另根据工艺操作需要,在焙烧工段设置一个DCS操作室,面积约为50m2;
在发电厂房内设置一个DCS操作室面积约为80m2。
原料工段脱故水站循环水站均单独设置常规仪表操作室,面积均为24m2。
3.5.2.2仪表类型
硫酸装置、余热发电采用DCS集散控制系统进行生产的监视、控制。
生产过程中的主要工艺参数将在CRT中进行显示、记录、报警,并通过控制系统进行调节、连锁、计算。
温度测量采用热电阻或热电偶直接传输,其它需要远传的仪表均为电动型。
采用4-20mA.DC二线制变送器,并带有现场指示仪表。
3.5.2.3主要关键仪表选择
1)温度仪表
需要集中检测的工艺参数的温度传感器主要使用RTD.Pt100热电阻和K分度号的热电偶。
就地指示的温度选用双金属温度计。
2)压力仪表
硫酸等腐蚀性介质的压力测量,就地指示采用隔膜压力表,集中指示采用隔膜压力变送器。
一般介质采用不锈钢压力表或普通压力变送器进行测量。
3)流量仪表
气体流量的测量采用托巴管流量计或阿纽巴流量计。
水流量的测量采用威力巴流量计。
蒸汽流量的侧量果用阿纽巴流量计。
成品酸的计量选用质量流量计。
4)液位仪表
硫酸的液位测量采用雷达液位变送器。
锅炉汽包液位采用差压变送器进行测量。
5)分析仪表
酸浓检测采用电导式酸浓分析仪。
气相在线分析仪表为引进产品,供应商提供全套的采样和预处理装置。
6)执行器
小口径以单座阀为主,大口径选用蝶阀。
高温高压介质采用套筒阀。
调节阀采用电子式一体化电动执行机构。
3.5.2.4DCS控制系统
DCS控制系统采用国产产品,提供对整个工艺过程的有效控制。
系统结构上使数据采集功能和控制功能分布在各个不同的模块上,以有效地分散各种由于意外发生而造成对整个系统的危害。
PID参数能够自动整定。
DCS供电设置不间断电源(UPS)。
蓄电池容量按30分钟考虑。
操作站的功能:
1)工艺参数的瞬时指示。
2)控制回路的操作,其中包括设定值和操作方式的改变。
3)历史趋势的记录。
4)报警及其显示。
5)工艺运转设备的状态及操作。
6)开/关阀门的操作。
7)系统状态(诊断)报告。
8)工艺流程图动态画面显示。
9)定时打印报表。
3.6安全设施
该项目的安全设施见下表:
表3-5安全设施一览表
安全设施目录
可研中采取的安全设施
应补充的安全措施
预防事故设施
(1)
检测报警设施
压力、温度、液位、流量、组分报警设施
采用DCS控制系统,对温度、压力、液位、流量等参数进行监控
安全检查和安全数据分析等检验检测设备、仪器
酸浓检测采用电导式酸浓分析仪;
气相在线分析仪表
(2)
设备安全防护设施
防护罩、防护屏
所有转动设备的传动部分均有安全可行的保护设施,如皮带、联轴器等均加设安全罩。
防泄漏
选用先进可靠的机泵、阀门、管道、管件;
硫酸储罐设围堰
硫酸储罐围堰所形成的有效容积应不小于最大硫酸储罐的容积
防腐
选用防腐、防水、防尘的电气设备;
对设备、管道应选用耐腐蚀材料。
各类输电线路宜采用管装、架空设置
防雷
设置防雷设施
防雷装置按期检测
静电接地设施
防静电设施和接地保护
(4)
作业场所防护设施
防烫伤
凡高温的设备及管道在行人可能触及的地方采用隔热材料隔离
排毒
对可能泄漏有害介质的设备和管道采用露天布置
防尘
对固体物料的输送采用封闭式皮带栈桥
防噪声
最大的噪声源为空气鼓风机和二氧化硫鼓风机,在选型上采用低噪声设备,且安装在隔音的风机房内,鼓风机进出口管道上安装消音器。
通风
在一些温度较高的岗位设置机械通风或空调
自动控制室设置空调
(5)
安全警示标志
包括各种指示、警示作业安全和逃生避难及风向等警示标志。
安全标志
硫酸储罐警示标志、风向标、逃生标志、重大危险源标志
控制措施
(6)
泄压和止逆设施
用于泄压的阀门、爆破片、放空管等设施
(7)
紧急处理设施
紧急备用电源
减少与消除事故影响设施
消火栓、高压水枪(炮)、消防车、消防水管网、消防站等
装置区内沿道路设置消火栓和消防管网,并设置手提式
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