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万吨硫酸技术文件
徐州钛白化工有限责任公司
30万吨/年硫磺制酸
技
术
协
议
2013年2月20日
1
30万吨/年硫磺制酸技术协议
甲方:
徐州钛白化工有限责任公司
乙方:
根据甲方8万吨/年钛白粉(硫钛一体化热能利用)项目需要,由乙方总包30万吨/年硫磺制酸工程,经双方认真讨论,友好协商达成如下技术协议。
一、工程内容
1、项目规模
本工程位于江苏徐州工业园区(西区),是年产8万吨钛白粉项目配套工程,采用硫磺制酸工艺,生产能力30万吨/年(按年运行8000小时)。
2、产量要求
产能:
硫酸:
30万t/a(以100%H2SO4)
蒸汽:
45t/h(2.45Mpa、380℃)
产品:
92.5%工业硫酸;副产中压蒸汽(2.45MPa380℃),减温减压
为0.782MPa饱和蒸汽。
3、项目工程范围
自原料库固体硫磺开始,至产出硫酸为止,此界区范围内的工艺管
道、化工设备、余热回收、电气、仪表自控、给排水、消防和操作平台制
作等的全套工程(不包含建筑工程施工、10KV高压配电系统和脱盐水处
理)。
3.1硫磺贮运:
固体硫磺从矿库开始到送熔硫系统;
3.2熔硫:
固体硫磺熔融、过滤;
3.3硫磺罐区:
浓硫酸储存、输送(需按日产量设计、配置两台外
送浓硫酸泵,并将浓酸工艺配管到界区外1米);
2
2.45MPa,380℃,流量:
≤0.03%≤0.01%≤0.005%≤0.01%≤0.02%≥50mm≤2.0m
3.4硫磺制酸主生产装置:
包括硫磺熔融和过滤、焚硫、转化、干
燥、吸收等系统工艺、设备、电气、仪表;
3.5本装置除氧水系统及锅炉给水、余热回收系统;
3.6配套循环水站;
3.7装置所需的电、蒸汽、水、仪表空气等送入界区外1m,装置向外输送的蒸汽、硫酸等送至界区外1m。
3.8保留低温热回收设计。
二、装置考核主要指标
1、产品质量要求
92.5%硫酸的质量符合中华人民共和国“工业硫酸标准(GB/T534-2002)”标准,其中:
硫酸(H2SO4)含量≥92.5%
焚烧残渣含量
铁(Fe)砷(As)汞(Hg)铅(Pb)透明度色度
2、副产品:
(1)、次中压蒸汽:
10-15t/h。
(2)、其余低压蒸汽:
0.782MPa饱和蒸汽。
(3)、两种蒸汽产量要可调并可全部调整为0.782MPa饱和蒸汽。
3
3、主要原材料的消耗指标
名
称
单位
消耗定额
消耗量
备注
(每吨100%硫酸)
(每小时)
硫磺
t
0.332
12.45
硫磺≥99.9%
一次水
t
2
75
脱盐水
t
1.5
56.25
循环水
t
70
2625
低压蒸汽
t
0.2
7.5
天然气
kg
开车用,需投标
方设计
催化剂
kg
0.08
24t/a
电
kw.h
66
2475
4、工艺指标要求
(1)转化器进口SO2浓度:
10~10.5%
(2)催化剂:
采用进口催化剂(业主自购)
3
3
(3)干燥塔出口水分:
<0.1g/Nm,出口酸雾<0.005g/Nm
3
3
(4)尾气:
SO2<400mg/Nm,酸雾<30mg/Nm。
三、主要工艺流程说明
1、熔硫
采用快速动态熔硫,叶片式机械过滤。
2、风机设置
采用塔前布置,选用硫酸专用空气鼓风机。
3、焚硫转化
选用进口钒触媒,渗铝管高效换热器,“3+2”两转两吸流程;电炉
循环加热。
4、干吸
4
干吸酸循环系统采用“塔—槽—泵—器”的循环流程,干吸酸循环系
统采用三塔三槽。
5、余热利用
焚硫炉出口高温余热和转化系统中温余热回收,所产蒸汽为2.45MPa
和0.782MPa,集中送往钛白装置使用。
四、主要设备及材质要求
(一)主要设备
1、快速熔硫槽、过滤槽、精硫槽及液硫贮槽:
碳钢内衬耐酸瓷砖。
搅拌桨及蒸汽盘管液硫液面的上部500mm高设四氟套管防腐。
液硫贮槽要
求有12天左右的容量,并配有磁翻板液位计和雷达液位计。
2、所有的液硫泵:
不锈钢保温泵。
2
3、液硫过滤机:
内胆材质用不锈钢,面积约90m。
4、焚硫炉:
碳钢内衬保温砖和耐火砖,从外到内第一层采用GG-0.7
硅藻土质保温砖,厚度230mm、第二层采用NG-0.8粘土质保温砖,厚度
114mm,第三层采用LZ-55高铝耐火砖,厚度230mm,确保外壁温度低于65℃。
5、磺枪:
带蒸汽夹套的机械雾化磺枪,材质为耐高温耐磨合金。
6、转化器:
采用积木式结构,外壳、支柱、隔板和蓖子板均采用304H不锈钢,催化剂段内衬50mm耐火隔热材料,确保壳体外保温保护板表面温度低于55℃。
触媒网垫采用耐热不锈钢网,催化剂上下铺Φ50高铝耐热瓷球。
7、换热器:
壳体用碳钢,换热管采用20#渗铝缩放管。
8、干吸塔:
外壳用碳钢,内衬耐酸瓷砖。
采用大开孔率全瓷球拱,
5
填料采用瓷阶梯环。
其中干燥塔采用316L材质的抽屉式丝网除雾器,一
吸、二吸塔采用合资或进口高效纤维除雾器。
9、分酸器:
采用316L+阳极保护槽管式分酸器。
10、酸冷器:
采用专业厂家生产的管壳式阳极保护酸冷器和配套附
件,壳体采用304不锈钢,管材用316L材质。
11、废热锅炉:
提供采用生产2.45MPa中压过热蒸汽及通过减温减压
方式生产0.782MPa低压饱和蒸汽;锅炉采用火管式锅炉(选用上海海陆
昆仑高科技工程有限公司或不低于该公司同类产品质量水平的厂家)。
12、高温过热器:
换热管采用321(1Cr18Ni9Ti),外壳与螺旋片采
用304。
13、中、低温过热器:
蛇形管基管和出口联箱用20G钢,外壳采用
Q235—A。
14、省煤器:
采用水平夹套式热管省煤器,热管基管及进出口集箱
采用20G/GB5310,外壳采用16MnR。
15、主风机:
选用水平进出S型离心式鼓风机(电机驱动),采用液
力耦合器启动。
(选用湖北双剑鼓风机制造有限公司或不低于该公司同类
产品质量水平的厂家)
16、酸贮槽:
2个3000立方(全容积)的贮槽,材质用碳钢。
(二)主要管道附件及材质要求:
(材料的厚度按国家标准规范)
1、液体硫磺管道采用20#无缝钢管,分段增加夹套蒸汽拌管,阀门
用带保温的不锈钢阀门。
2、熔硫蒸汽管道采用20#无缝钢管,阀门采用不锈钢。
6
3、干吸工序浓酸工艺管道采用316L材质并带阳极保护装置,口径
≤350mm必须用不锈钢无缝钢管,并符合GB/T14976-2002《流体输送用不锈钢无缝钢管》标准。
阀门采用内衬四氟的不锈钢阀门。
4、转化工段烟气管道采用Q235-B,其中一、二段出口管线采用304
不锈钢。
转化工序中的其他工艺管道须设304不锈钢波纹膨胀节。
5、次中压过热蒸汽(380℃,2.45MPa)管道用12Cr1MoV。
6、低压蒸汽管道用20#钢。
7、润滑油、天然气管道用20#钢。
8、水管道口径≤300mm,必须用无缝钢管,并不低于GB/T8163-99《流
体输送用无缝钢管》标准。
DN≤300mm弯头,必须采用无缝冲压弯头,采
用标准为GB/T12459-90,GB/T13401-92。
9、管件、法兰材料选择与管子相同的材料。
10、垫片:
高温高压管道选用耐高压石棉橡胶板,超过500℃的烟气
管道用金属垫片。
11、螺栓、螺母:
高温高压蒸汽管道采用铬钼钢双头螺栓。
低压蒸
汽管道采用普通8.8级螺栓。
压力≤0.6MPA的其他管道选用4.6级螺栓。
以上所有法兰连接件均须选用商品紧固件,并标注相应的标准号和强度级
别。
(三)仪表要求:
一、总则:
1、投标方提供的文件,其中包括设备数据表、投标书及设计图纸和
文件采用的计量单位为中华人民共和国法定计量单位,采用的文字为中
7
文。
2、未经生产考核及鉴定的新技术不能在产品设计中采用,只有经过
实际生产验证或技术性能有确切保证的设备方能被接受。
3、投标方提供的技术文件中应有的I/O清单包括:
序号(仪表位号)、
类型、名称、量程、单位、控制方式、是否冗余等;仪表设备清单包括:
序号(仪表位号)、型号、名称、用途、工艺介质、量程、精度、单位、
生产厂家、材质、防爆等级、防护等级、本体材质、结构形式、数量。
4、所有仪表提供金属质地铭牌、标牌内容包括仪表名称、设备型号、量
程,带独立的不锈钢位号挂牌等;
5、装置作为一个单元应有水、电、天燃气、蒸汽各参数的计量仪表及
RS485通讯接口。
二、技术规格
1、温度仪表:
一次元件采用Pt100热电阻和K(S)分度号的热电
偶,精度不低于0.5%FS;重要温度允许误差<3度时应增加温度变送器;
焚硫炉等温度较高的点选用适合的基体元素高温合金钢保护管,酸介质根
据工况温度、浓度采用适合的(316L、HC、衬氟、刚玉)保护管。
2、压力变送器、差压变送器、温度变送器(选用霍尼韦尔或同类技
术性能以上厂家的产品):
LCD液晶数字显示表头,表头带操作按钮,
自诊断功能,具备HART、BRAIN、DE等通讯协议之一,测量部为膜盒结构
型,非直接安装型。
所有的压力变送器采用传统侧装式腰型法兰1/2″
NPT(F)-φ14,差压变送器要求耐静压为30MPa,过程接口1/2″NPT(F)-
φ14。
普通变送器精度不低于±0.065%;远传隔膜法兰变送器精度不低于
8
±0.2%;单法兰直接安装液位变送器精度不低于±0.075%;变送器外壳采用耐用金属制成。
防护等级为IP66/IP67。
带1/2″NPT(F)电气接头及密封塞;泄放阀:
316;过程接头:
1/2-14NPT焊管接头,材质:
1Cr18Ni9Ti;
灌充液体:
硅油,变送器安装形式为管装,带管装附件,提供完整齐全的安装附件(垂直不锈钢安装支架、1/2-14NPT取压管不锈钢接头)。
法兰变送器必须带配对法兰、垫片、紧固件。
温度变送器要求智能型分度号和量程均可调,需现场观察及操作的参数应配一体或分体数显表头(显示单位、量程和工况匹配),安装方式、接口条件、隔离膜片及相关接液件等根据工况确定。
3、流量仪表:
(选用重庆川仪流量仪表公司或同类技术性能以上厂家的产品);孔板流量计的量程比≤4(气体流量测量的温度、压力补偿功能),涡街流量计精度不低于1%FS,电磁流量计精度不低于0.5%FS。
应有标准通讯接口(485);
4、SO2分析、酸浓分析仪表:
可参考南化集团研究院仪表自动化研究所(或同类技术性能以上厂家的产品)新型且有一定应用业绩的产品。
5、物位仪表:
根据工况选择雷达液位计或超声波液位计(可参考北京古大、捷尔或同类技术性能以上厂家的产品)。
6、气动调节阀(选用川仪十一厂或同类技术性能以上厂家的产品);定位器(可选用山武智能阀门定位器AVP102-H)、气缸及电磁阀等附件采用进口或合资市场主流产品,阀位干接点进DCS。
7、集中显示仪表、热电阻(偶)、电缆、桥架等:
智能显示仪、无纸记录仪,应有标准通讯接口(485),气体流量测量的温度、压力补偿
9
功能。
热电阻、热电偶(注明套管材质、壁厚、精度、响应时间等)、电
缆、桥架(注明材质、防腐层厚度)、安装材料选型要注意防腐、阻燃、
防干扰等(选用安徽徽宁电器仪表集团有限公司或同类技术性能以上厂家
的产品)。
8、现场应根据国家相关规程标准及生产工艺现场情况设计、安装可
燃性、有毒、有害气体检测系统及现场呼叫系统、火灾报警系统。
9、自控设备(包括PLC、DCS、温度、压力、流量、物位、分析仪表及执行机构等)根据工况满足防爆等级、外壳防护等级(IP67)及仪表材质防腐要求,提供设备详细中文说明书;详细的性能参数和技术规格;设备检验和考核验收标准;提交压力、温度、流量校验仪或专用的校验仪器;
所供产品出厂检验合格证(每台一份);提供随机正版组态软件、HART调试软件及接口硬件等。
10、自控仪表设计、选型应考虑用户当地气候,注意防冻(-20℃)。
11、培训:
对专用设备自带控制仪表系统(如PLC)、分析仪表、流
量仪表等要有对用户的专业培训,达到用户的仪表维护工程师读懂组态及
维护程序。
12、DCS系统:
采用和利时或同类技术性能以上厂家的DCS系统
12.1硬件技术要求
(1)DCS是由以微处理器为基础的、分布式的多台系统组成,这些系统组件分布在具有开放式结构的冗余通迅网络上,易于与其它系统进行数据通讯和数据交换,包括:
操作员站、控制和数据采集系统、外设及有关
10
的硬件和正版软件。
(2)系统是经过现场试验的,并且是出厂前最新的硬件和软件版本。
12.2冗余要求
(1)操作站
DCS操作站CRT应具有独立的电子单元或采用互为冗余的1:
1后备方
式,操作员可从系统内任何一台操作站中访问过程变量和图形。
(2)控制和数据处理系统
1)控制器应具有高可靠的后备系统,在主控制器故障时,控制器
的全部数据和功能将自动地切换到冗余的后备控制器,切换过程应低于1
秒,同时不应对控制回路产生中断或不应有数据丢失。
2)在主控制器和后备控制器同时产生故障时,系统输出应保持在最后时刻的输出数值,或者是处在预见设定的故障安全状态。
3)控制器应具有非易失存储器,在失电后能保存全部的组态数据,或者说,在主电源故障的情况下,电池后备系统能保持存储器的电源至72
小时。
(3)通讯系统
DCS内部通讯系统(包括通讯总线、通讯处理机、每台设备与总线之
间的接口)均应为全冗余;如果系统配置有其它的数据总线(如I/O总
线等),这些总线也采用冗余配置。
(4)电源系统
控制和数据处理系统的电源和电源转换器都应为冗余配置。
(5)重要参数的I/O卡件都要求为冗余,余量配备不低于20%。
11
12.3电源要求
(1)UPS系统要求(国际或国内知名品牌)输出电源为220VAC50Hz;
(2)工作时间为45分钟;
(3)具有自诊断及报警、工作状态显示。
(4)为在线式正弦波工作方式,其功率大小应在考虑包括仪表范围内满负荷的40%。
(5)UPS输出功率大约为10KVA
(6)DCS对供电质量要求
DCS制造商应提出供电电源等级及其偏差、供电频率及其偏差、纹波
系数、最大幅值等要求。
12.4文件交付
DCS用户使用手册;
操作站及工程师站配备正版操作系统;
组态系统软件;
组态指南,组态竣工电子版资料;
接地要求;
与本系统有关的其它资料如DCS系统布置图、接线图、配置图等。
12.5备品备件
(1)制造商应提供满足设备安装、现场试验和通电恢复所需要的各种备品备件及易损件。
(2)制造商应提供满足1年正常运行所需要的各种备品备件及易损
12
件,其数量和规格不同的类型的I/O卡件(含接线端子)不得小于1块。
12.6组态技术要求
(1)系统组态应满足30万吨/年硫磺制硫酸生产控制要求,其I/O数
量不低于同类规模生产厂家的配置;
(2)控制回路的数量及控制策略不少于同类规模生产厂家的配置和更先进的控制思想;
(3)组态应有总貌画面、分组画面、单点画面、趋势画面、报警
画面;
(4)报表功能
1)DCS按照先定义的格式打印报表,报表数据的收集和打印是按照用户定义的时间间隔自动进行,报表打印通常采用事件驱动方式或操作员命
令方式,报表软件将自动产生所有的标题和表头
2)报表类型如下:
有格式报表
无格式报
事件顺序报告
诊断报告
设备操作报告
过程变量趋势
(5)历史数据存储功能
DCS应对报警、联锁、操作指令的变化等事件及其日期、时间作为历
史数据加以储存。
应有足够的能记录半年以上历史数据的磁介质存储空
13
间,并具有可扩充至外部存储设备和磁带机、光盘等。
当发生数据丢失及
磁介质剩下10%空间时应有报警。
12.7DCS控制室要求
DCS控制室控制站区域采用防静电地板,操作站区域采用防滑瓷砖,
控制站区域与操作站区域采用玻璃隔断隔离,并做好恒温及通讯地沟的预
留及防水设计。
12.8培训:
在DCS制造厂装置现场分别对用户生产操作人员、仪表维护人员、系
统工程师进行有关课程培训。
(四)电气要求
硫酸装置10/0.4KV变电所中的高、低压成套开关柜及装置各生产部分
的动力、照明及防雷接地和相应的电力电缆、控制电缆。
变压器供电电源为10kV±5%,三相三线制,中性点不接地。
低压系统电源为0.38kV±5%,三相四线制,中性点接地,接地系统
为TN-C-S制。
照明电源:
AC380V/220V。
1.供电方案:
供配电系统原则上以放射式向各级用电负荷供电。
变配电所均为单母线接线。
在必要的情况下,可在变电所0.4kV侧互
设联络线。
正常情况下联络断路器断开;当电源故障或检修时,联络断路
器闭合,由另一电源供重要用电负荷。
转化升温系统采用一台箱式变压器供两台电加热器在转化系统开车
14
时使用,平时停掉减少空载损耗。
2.控制原则
按照工艺要求,部分重要的电动机均能在控制室DCS上停车;DCS停车控制采用常开接点(正常时接点断开,发停车信号时接点闭合)。
工艺有要求时,在控制室DCS上设开车;DCS开车控制采用常开接点(正常时接点断开,发开车信号时接点闭合)。
重要电动机的运行状态信号及故障状态信号进入控制室DCS,运行状态信号采用常开接点(停车时接点断开,运行时接点闭合),故障状态信号采用常开接点(正常时接点断开,故障时接点闭合)。
所有15kW及以上的电动机和工艺有要求的电动机在现场操作箱上设
置电流表;电动机电流信号经低压电动机保护器、变频调速器、软起动器
等(4~20mA)输入控制室DCS系统。
根据设计情况,电动机额定功率≥75kW时采用软起动设备。
现场控制箱及操作柱开关组合选择原则要求:
380V低压电动机(<15kW):
起停开关、运行及停机红绿指示灯。
380V电动机(≥15kW):
起停开关、运行及停机红绿指示灯、电流
表。
3.爆炸危险区域划分
熔硫工段及硫磺库使用电气设备采用防爆型;防爆等级:
dⅡBT4
遵循国标《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》(GB50058-92)。
4.全厂照明
照明方式主要分为:
一般照明、专用照明、应急照明和障碍照明。
15
生产装置内宜设置一般照明、专用照明、应急照明。
生产装置的照度应满足《石油化工企业照度设计规定》
(SH/T3027-20003)和《工业企业照明设计标准》(GB50034-92)的要求。
5.防雷接地(镀锌板带)
低压配电系统采用中性点接地、TN-C-S接地系统。
保护接地、工作接地、防雷接地、防静电接地连成一个接地系统。
烟囱顶端设避雷针(带);用梯子作引下线,要求梯子焊接成电气通
路。
烟囱在地面上80m及以上部分的内筋应组成闭合回路,并每隔5m与引下线连接一次。
烟囱内至少有两根垂直主筋组成电气通路,并在顶端与避雷网相连,在距地面1.8m处留出与接地网相连的接点。
6.主要电气设备选型原则及技术要求
本设计界区属于多粉尘、多酸性物质环境,局部属于防爆危险区域。
电气设备选型原则为:
防尘、防腐,、防爆合理的性价比。
主要电气设备选型:
10KV开关柜KYN28B—12型
10KV变压器S11系列全密封节能型变压器
低压配电柜MNS系列抽屉式开关柜
变频器CHF系列
软启动器STR-B系列
电缆桥架:
桥架为复合防腐型,可选用玻璃钢桥架。
电缆:
高压动力电缆选用铠装交联聚乙稀电缆(YJV22-8.7/10kV)。
低压动力电缆选用交联聚乙稀电缆(YJV-0.6/1kV)、控制电缆选用聚氯
16
乙稀电缆(KVV-0.45/0.75kV),屏蔽电缆选用网状屏蔽型
(KVVP-0.45/0.75kV)。
现场三箱(防腐检修电源箱:
XZJF—24型、防腐按钮箱LF—5型、现场照明箱):
装置内大多数现场控制箱、现场照明箱、检修箱采用防腐型,外壳
喷塑作防腐处理,硫磺库、熔硫厂房内的现场控制箱、现场照明箱、检修箱采用防爆型。
照明灯具:
室外平台照明灯具应采用防腐型平台灯,所配光源应为
高压钠灯,安装高度应大于2.5m,厂房内照明灯具应采用防腐型吊杆灯,所配光源应为节能灯。
硫磺库、熔硫厂房的照明应采用防爆系列灯具,如:
防爆型吊杆灯、防爆型平台灯等。
综合楼、控制室、配电室照明采用防腐型荧光灯具。
(五)防腐、保温材料要求
1、工艺生产过程中的温度高于50℃的设备和管道及附件都需要保温。
(1)、保温材料:
设备、人孔、阀门、法兰及DN200以上DN15以下的管道等构件保温,均采用复合硅酸盐板材,其它管径的管道保温采用管
壳
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