新建年产12万吨硫铁矿制酸项目申请立项可行性研究报告.doc

贺州市宏鑫化工有限公司 120kt/a硫铁矿制酸
新建年产12万吨硫铁矿制酸项目可行性研究报告
1 总 论

1.1 概述
1.1.1 项目基本情况
1.1.1.1 项目名称：贺州市宏鑫化工有限公司新建12万吨/年硫铁矿制酸项目
1.1.1.2 项目建设性质
本项目属新建工程，项目建设资金构成为全部自筹。公司性质为：有限公司。经营体制及管理机制采用现代企业机制，按公司制进行经营和管理
1.1.1.3 项目建设地点：广西壮族自治区贺州市
1.1.2 建设单位基本情况
1.1.2.1 建设单位名称、法人代表
建设单位：贺州市宏鑫化工有限公司
法人代表：杨孝柱
1.1.2.2 建设单位概况
广西壮族自治区贺州市宏鑫化工有限公司位于贺州市望高镇鲤鱼村，是以硫铁矿制酸为主的企业。是具有独立企业法人资格的有限公司。
1.2 编制单位、编制依据和原则
可行性研究报告编制单位：包头市明天化学工程有限公司（包头市化工设计研究所）
地址：包头市昆区林隐路6号 电话（FAX）：0472-2127796
1.2.1 编制依据
1.2.1.1 贺州市宏鑫化工有限公司提供的12万吨/年硫铁矿制酸技改项目基础资料
1.2.1.2 贺州市宏鑫化工有限公司与包头明天化学工程有限公司签定的技术转让合同。
1.2.1.3 《化工建设项目可行性研究报告内容和深度的规定》(修订本)，原化学工业部化计发(1997)427号文。
1.2.2 编制原则
1.2.2.1 力求全面、客观地反映情况
本报告是供项目法人及其上级主管部门决策、审批使用，因此在编制过程中按照国家、行业和地区的发展规划，以及国家的产业政策、技术政策的要求，对本项目的建设条件、技术路线、经济效益、工程建设、生产管理以及对环境的影响等各个方面，力求全面地、客观地反映实际情况，多方面地分析对比，为项目法人及其上级主管部门决策提供依据。
1.2.2.2 采用先进适用的技术
本项目是国产化硫铁矿制酸生产装置，生产装置及配套的公用工程、辅助设施，都充分注意技术的先进性。技术的先进性不但体现在工艺流程、技术装备和控制水平上，而且同样体现在环境保护和安全工业卫生等各个方面。
在注意技术先进性的同时，还充分关注技术的适用性。即根据我国目前的经济能力、配套能力和管理水平等国情，选取适用的先进技术。
1.2.2.3 要以经济效益为中心
经济效益是企业生存的命脉。因此，本报告编制过程中特别注意合理布局、节省投资、选用先进适用可靠的技术，降低定额消耗和减少人员投入以提高企业的经济效益。
1.2.2.4 在可靠的前提下，尽可能提高国产化的程度
近年来，包头明天化学工程有限公司设计了多套10~20万吨/年硫铁矿制酸装置和硫磺制酸装置，均获得成功。在这些装置的设计、建设和生产过程中，我们已经积累了成熟的技术和丰富的经验。因此，本项目在技术上先进、合理、可靠的前提下，采用国产化技术和装备，有利于降低项目投资，也有利于促进国内硫酸工业的发展。
1.2.2.5 严格执行国家及地区环保法规、“三废”治理达标后排放，控制对环境的污染，建设清洁生产装置。工程建设严格按照国家“三同时”的规定执行。
1.2.2.6 设计认真贯彻国家产业政策、国家和行业的节能设计标准。
1.2.2.7 贯彻“安全第一，预防为主”的方针，遵循现行的防火、安全卫生和劳动保护等有关规范，确保本项目投产后能安全稳定生产，符合职工安全卫生的要求，保障劳动者在劳动过程中的安全和健康。
1.3 项目背景
1.3.1 项目简介
广西壮族自治区贺州市宏鑫化工有限公司12万吨/年硫铁矿制酸项目是由贺州市宏鑫化工有限公司投资兴建。该公司是以硫铁矿制酸为主的企业。是具有独立企业法人资格的有限公司。该项目的建设可以充分利用当地丰富的硫铁矿资源，更好地发挥公司的区域资源优势和市场优势，该项目的建设将使资源及能源优势转化为产业优势。
1.3.2 项目建设的必要性和投资意义
近年来，随着中国现代化建设的需要，各行业对硫酸的需求量均呈上升趋势。国内硫酸产量增长也较快，但它是随着耗酸大户——磷复肥工业大幅度增长而增长的，近年来硫酸产品的短缺局面虽已有所缓解，但整体的不平衡仍相当严重，我国硫酸的市场缺口依然存在。硫酸是重要的基本化工原料，是世界上生产量最大的化工产品，广泛应用于各行各业。主要用于磷肥、复肥行业，占硫酸总需求量的70％左右；其次用于有色冶炼、石油化工、纺织印染、国防军工以及农药、医药、制革、炼焦、钢铁等工业部门，用途极为广泛。
目前，广西壮族自治区贺州市及周边地区硫酸市场紧俏，缺口很大，价格上涨。贺州周边酸用户有钛白粉厂和锰矿厂，每年硫酸用量在20万吨以上。硫酸是重要的工业原料之一，随着贺州及周边地区工业的发展，为了更好地发挥公司的区域资源优势和市场优势，投资建设12万吨/年硫酸项目是十分必要的，完全符合国家的发展规划，有着重大的意义。
1.4 研究范围
1.4.1 原料工段
1.4.2 焙烧工段
1.4.3 净化工段
1.4.4 转化工段
1.4.5 干吸及成品工段
1.4.6 循环水站
1.4.7 配电所和控制室
1.4.8 公用工程及辅助设施
1.5 研究结论
1.5.1 研究的简要结论
1.5.1.1 本项目的产品方案符合国家产业政策和市场需求，生产规模适中，达到了经济生产规模。装置采用工艺技术适度先进，技术成熟可靠，工艺技术路线合理可行。投资回收期较短、经济效益显著。
1.5.1.2 本项目在环境保护、劳动安全和工业卫生方面治理措施有效，可以达到国家规定的要求。
1.5.1.3 该项目投产后，可带动本地区相关配套企业的发展，为社会提供更多的就业机会。
综上所述，该项目生产工艺成熟，产品市场前景看好，经济效益显著，同时具有明显的环境效益和社会效益，在技术上和经济上都是可行的，因此本项目可行。
附：主要技术经济指标

主要技术经济指标 表1-1
序号
项目名称
单 位
数 量
备 注
一
装置生产规模

生产规模
Kt/a
120
以100%H2SO4计
二
产品方案

1
98%H2SO4
Kt/a
124.4

2
电
Kkwh/a
21000

3
铁精砂
Kt/a
103

三
年操作时间

年操作日
天
333.3

年操作小时
h
8000

四
主要原材料、燃料用量

1
硫铁矿S:32% （干基）
kt/a
129

2
催化剂
t/a
11

3
轻柴油
t/a
78

五
公用动力消耗量

1
供水（新鲜水）
m3/h
105
正常
2
供电

设备总容量
Kw
5560

计算负荷
Kw
2175

年耗电量
Kwh
1.74x107

六
三废排放量

1
废 气
Nm3/h
28712
SO2含量:702mg/Nm3
2
废 渣
kt/a
无
付产品铁精砂
3
稀硫酸(5% H2SO4)
t/a
20000
中和处理
七
运输量

1
运入量
kt／a
129

2
运出量
kt／a
239

八
装置定员
人
87

九
装置占地面积
公顷
2.69

十
项目总投资
万元
6265.21

1
固定资产投资

（1）
建设投资
万元
4813.25

其中资本金
万元
4813.25

（2）
建设期利息
万元
0.00

2
流动资金
万元
1451.96

其中30%铺底流动资金
万元
422.33

十一
报批项目总投资
万元
5248.83

十二
年销售收入
万元
13469.28
正常年份
十三
平均总成本费用
万元
8254.21

十四
平均利润总额
万元
4392.74

十五
平均销售税金
万元
552.94

十六
财务评价指标

1
投资利润率
%
70.11

2
投资利税率
%
78.94

3
投资回收期

所得税前
年
2.5
含建设期

所得税后
年
2.12
含建设期
4
财务内部收益率

所得税前
%
78.89

所得税后
%
60.15

5
财务净现值

所得税前
万元
34201.70
i=9%

所得税后
万元
24923.87
i=9%
6
盈亏平衡点
%
27.36

2 市场预测

2.1 国内、外市场情况预测
2.1.1 产品现状及用途
硫酸是重要的基本化工原料，是世界上生产量最大的化工产品，广泛应用于各行各业。主要用于磷肥、复肥行业，占硫酸总需求量的70%左右；其次用于有色冶炼、石油化工、纺织印染、国防军工以及农药、医药、制革、炼焦、钢铁等工业部门，用途极为广泛。
硫酸的生产原料主要有硫磺、硫铁矿、天然石膏、磷石膏以及含SO2的冶炼烟气。世界上硫酸生产原料主要以硫磺为主。以2000年世界硫酸生产为例，当年世界硫酸总产量15877.9万吨，其中，硫磺制酸占64.7%；冶炼烟气制酸等占26.3%；硫铁矿制酸占9.0%。由于硫铁矿包括有色金属伴生副产的硫精砂是我国的主要硫资源，我国的硫酸生产原料原来一直以硫铁矿为主。1995年以后，我国硫酸生产的原料结构发生了很大的变化。硫铁矿制酸比例逐年下降，由1995年的81.6%，下降到2002年的39.5%。但是由于国际市场硫磺供应偏紧，价格居高不下，进入2007年以来国内已出现将硫磺制酸改造为硫铁矿制酸的现象。
2.1.2 国内外硫酸市场供需情况
2005年全国硫酸表观消费量3231.83万吨，其中化肥用酸量2323.9万吨，占硫酸总消费量的71.9%，比2004年增长16.95%，磷复肥用酸量2045.2万吨，占硫酸总消费量的63.28%，比2004年增长11.59%。“九五”期间高浓度磷复肥迅速发展促进了硫酸消费量的增长。
2007年，我国硫酸装置的总生产能力（产能）约6800万吨，生产量5700万吨，占全球产量的25.7%，居全球硫酸产量的首位，而且在进入21世纪的7年中，全球硫酸产量共增加了2930.7万吨，中国就增加了2589万吨，占增加量的88.34%。就是说全球产量的增加，中国起了决定作用。在2007年，我国硫磺制酸的产量2655万吨（占全国总产量46.6%）、冶炼烟气制酸的产量1315万吨（占全国总产量23.1%）、硫铁矿制酸的产量1678万吨（占全国总产量29.4%）、其它原料制酸的产量52万吨（占全国总产量0.9%）。
由以上数据可以看出，近年来，随着中国现代化建设的需要，各行业对硫酸的需求量均呈上升趋势。国内硫酸产量增长也较快，但它是随着耗酸大户——磷复肥工业大幅度增长而增长的，近年来硫酸产品的短缺局面虽已有所缓解，但整体的不平衡仍相当严重，我国硫酸的市场缺口依然存在。
2.2 产品价格分析
硫酸产品价格随市场需求和原料供应情况有所波动，前几年硫酸市场价格比较低迷。近两年由于国内对硫酸的需求量不断增加，加上硫磺价格的上扬引起制酸成本的增加，硫酸价格也在不断上涨。2006年份国内硫铁矿制酸生产厂硫酸平均制造成本为229.89元/吨，硫磺制酸生产厂硫酸平均制造成本为353.35元/吨，硫铁矿制酸生产厂硫酸平均出厂价在321.2元/吨。2007年以来，硫酸市场价格在不断上涨，近期达到1450元/吨。因此，根据国内硫酸的市场发展情况，结合贺州市宏鑫化工有限公司自有原料矿的实际情况，取硫酸出厂价按2007年均价1100元/吨作为本项目经济评价的价格基础，与近几年国内硫酸市场价格相比较，该价格定位是比较适中的，具有较强的抗风险能力。同时，根据贺州及周边地区对铁精砂的市场需求情况，结合自身产品质量(本项目烧渣为优质铁精砂原料)，确定付产物烧渣出厂价150元/吨作为本项目经济评价的价格基础。

3 产品方案及生产规模

3.1 产品方案
贺州市宏鑫化工有限公司硫铁矿制酸建设规模为年产12.24万吨工业硫酸 (以100%H2SO4计)。
3.2 产品的品种、规格及质量指标
本项目产品为98%工业硫酸。具体如下：
主产品：98%工业硫酸， 12.24万吨/年。
副产品：铁精砂11.5万吨/年
副产品：10%稀硫酸： 800kg/h
技 术 指 标 表3-1
98%工业硫酸产品符合国标GB534—2002中一等品的指标：
项　　目
98%工业硫酸指标
H2SO4
≥98%
灰分
≤0.03%
Fe
≤0.01%
As
≤0.005%
透明度
≥50mm
色 度
≤2.0ml
Hg
≤0.01%
Sb
≤0.02%
3.3 装置组成
年产12万吨硫酸装置主要由原料工段、焙烧工段、净化工段、转化工段、干吸及成品工段等组成，配套的公用工程由循环水站、配电所和控制室等组成。
3.4 生产规模及装置规模
3.3.1 设计年操作日：333.3天。
3.3.2 生产制度：管理人员为白班制；生产岗位为四班三运转制。
3.3.3 生产装置：12.24万吨/年硫酸。

4 工艺技术初步方案

4.1 工艺技术方案的选择
4.1.1 原料路线的确定原则及依据
我国是一个硫铁矿资源丰富的国家，探明储量在22亿吨以上（折标矿计），产地达470多处，占全国含硫资源的55%，但矿石平均品位仅在18%左右。品位大于35%的硫铁矿仅有2.2亿吨，且主要集中在广东、安徽两省。我国另一部分硫铁矿属伴生硫铁矿——与有色金属共存——选矿后即为硫精砂，其储量在2亿吨左右，主要集中在四川、山西、内蒙、云南、安徽、江西及贵州等省的大量矿山。
本项目选用贺州市宏鑫化工有限公司所属的硫铁矿，含硫量达32%、铁51%，品质好，发展规划年总产量达15万吨以上，储量丰富，供应可靠。经过焙烧后，矿渣可成为优质铁精砂原料，在贺州及周边地区也有良好的市场需求。
4.1.2 国内外工艺技术概况
目前世界硫酸生产技术基本上都是采用接触法工艺即是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：
4.1.2.1 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。国外所建的硫酸装置，六十年代最大单系列硫酸装置生产能力为日产600吨，七十年代则增至日产2000吨，八十年代达到日产3000吨。目前，以硫磺为原料的单系列硫酸装置，最大生产能力为日产4400吨硫酸。以铜冶炼烟气为原料，目前世界最大的单系列生产能力为日产3600吨硫酸。显然，大型化有利于节省投资和经营费用，而且随着磷复肥装置的大型化，也要求与之配套的硫酸装置的大型化。
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。近十多年来，随着大型磷复肥工程建设的需要，大型硫铁矿资源的开采，硫酸新技术、新装备的引进及消化吸收，大型硫酸装置的投产运行和陆续兴建，使我国硫酸工业技术和装备都有了较大进步。自1988年我国第一套大型硫酸——年产20万吨硫酸装置在南化集团公司磷肥厂投入运行以来，又有年产56万吨（两系列）和28万吨硫酸装置在湖北大峪口荆襄磷工业基地和黄麦岭化工厂建成投产；广西鹿寨化肥总厂年产40万吨、贵州瓮福80万吨（两系列）硫酸装置，再加上近几年十多套国产化硫磺制酸装置的设计和运行，如苏州精细化工集团有限公司和山东鲁西化工集团公司的30万吨/年硫磺制酸装置、山东红日集团40万吨/年硫磺制酸装置等，我国硫酸装置的大型化已取得长足的发展。
4.1.2.2 提高总转化率，严格控制尾气SO2排放量。
为了降低原料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含量控制在330PPm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%，放空尾气中二氧化硫含量在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SO2浓度小于500PPm，基本满足环保的要求。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SO2浓度小于300PPm，达到我国目前新的环保要求。
4.1.2.3 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处在较高水准上，新技术、新材料的运用层出不穷。如低温余热回收工艺的不断更新，SX材料不带阳极保护的管壳式浓酸冷却器、管式分酸器的采用等。
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，随着引进的几套硫酸装置，通过技术考察、购买基础设计、参加中间试验、设计返包、购买关键设备或关键部件等形式，以及“八五”国家重大技术装备科技攻关项目─年产20万吨硫酸装置攻关课题的进行，使我国的硫酸工业技术和装备水平都有了长足的发展，大型硫酸的国产化水平不断提高。国产的浓酸泵的性能已经达到国际先进水平，带阳极保护的浓酸冷却器已在国内广泛使用。
4.1.3 工艺技术方案的选择
4.1.3.1 工艺技术选择原则
（1）充分体现和代表本行业的先进性、可靠性；
（2）降低工程投资，减少环境污染。
4.1.3.2 工艺方案及选择理由
该装置工艺技术方案的选择是在包头明天化学工程有限公司多年从事硫酸工程设计的基础上，结合国内近年来投产运行硫酸装置的实际运行经验，在稳妥可靠的前提下进行改进和提高，技术和装备全部立足国产化。充分考虑到原料杂质多、氟含量高的特点，认真研究国内硫酸装置在设计与运行中的成功经验和失败的教训，力争使该装置技术先进稳妥、性能可靠、操作方便，并控制建设投资。采用的技术方案为：沸腾炉氧化焙烧、封闭酸洗净化、“3＋2”两转两吸、余热回收发电等工艺。主要特点如下：
（1） 采用沸腾炉氧化焙烧技术，提高硫的烧出率。
（2） 采用封闭酸洗净化，以减少稀酸产出。
（3） 采用“3＋2”五段转化，使SO2总转化率大于99.7%。
（4） 采用93%酸干燥炉气，98%酸吸收SO3。
4.2 工艺流程及消耗定额
4.2.1 工艺流程
12万吨/年硫铁矿制酸项目工艺部分由以下五个工段组成：原料工段、焙烧工段、净化工段、转化工段、干吸及成品工段。
装置工艺流程方框图如下：

尾气排放

硫铁矿
干吸
转化
净化
成品酸
焙烧

矿渣（铁精砂）
稀酸

工艺流程详见附图LHS15—1。
4.2.1.1 原料工段
根据当地的运输条件和装置布置要求及气候条件，硫精矿库的面积按30×60m2设置，仓库采用半封闭型仓库，库内分成两个区：原料块矿区和成品矿区。
进厂的硫铁矿，可堆放在仓库内，用装载机进行搬运。
库内的硫铁矿由装载机运到破碎设备进行破碎和筛分，筛下<3mm的合格硫铁矿由带式输送机焙烧加料斗。
4.2.1.2 焙烧工段
含硫32%、含水7%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SO2浓度~10.5%，温度约950℃。该炉气经余热锅炉后，温度降至~400℃，余热锅炉产生的中压过热蒸汽，供抽凝汽式汽轮发电机组发电。从余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~350℃，含尘量<0.2g/Nm3，然后进入净化工段。
焙烧排渣系统：本设计中拟采用冷却滚筒（浸没式）+埋刮板输送机+带式输送机的排渣方案。该方案的最大优点：冷却效果显著，冷却滚筒附的增湿器除可进一步降温外，还可抑制渣尘飞扬，保持良好的操作环境。来自沸腾炉的高温矿渣会同来自余热锅炉、旋风除尘器、电除尘器的高温矿尘分别通过卸灰阀进入埋刮板输送机，再进入冷却滚筒降温，冷却后的矿渣通过带式输送机送至渣仓，直接通过汽车倒运至铁精砂堆场。
主要设备选择：浸没式冷却滚筒。在排渣工艺的设备选型中，其设备能力主要不体现在矿渣的输送能力，而是体现在移走矿渣热量的能力，经过热平衡计算，排渣我们选用φ900mm的浸没式冷却滚筒一台，该设备的特点是分高温段和低温段，高温段密闭冷却，低温段喷淋冷却。设备参数：体内径：φ900mm，筒体长度：12000mm。
4.2.1.3 净化工段
由电除尘器来的炉气，温度约350℃，进入第一文氏管，用浓度约10%的稀硫酸除去一部分矿尘，然后进入洗涤塔，进一步除去矿尘、砷、氟等有害物质。气体温度降至38℃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。
文氏管采用绝热蒸发，循环酸系统不设冷却器，热量由后面的洗涤塔稀酸冷却器带走。文氏管淋洒酸经斜管沉降器沉降，清液回文氏管的循环槽，进入文氏管循环系统循环使用，一部分循环液通过文氏管循环泵打入脱气塔，经脱吸后的清液通过脱气塔循环泵送入稀酸贮槽，作为稀酸副产品外卖或用石灰中和处理。斜管沉降器沉降下来的污泥，排入酸沟，可用石灰中和处理。
洗涤塔为塔、槽一体结构，淋洒酸从洗涤塔塔底循环槽流出，通过冷却塔循环泵打入冷却塔循环使用。增多的循环酸串入文氏管循环系统，整个净化系统热量由稀酸板式冷却器带走。
在生产中，考虑到因突然停电造成高温炉气影响净化设备，本项目设计中在文氏管上方设置了高位水箱，通过文氏管出口气温与文氏管高位水箱出水阀联锁来保护下游设备和管道。
4.2.1.4 干吸工段
自净化工段来的含SO2炉气，补充一定量空气，控制SO2浓度为~7.5%进入干燥塔。气体经干燥后含水份0.1g/Nm3以下，吸入二氧化硫鼓风机。
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SO3，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SO3，经塔顶的金属丝网除雾器除雾后，通过60m烟囱达标排放。
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淋洒酸浓度为98%，吸收SO3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，一部分串入干燥塔循环槽，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。
4.2.1.5 转化工段
经干燥塔金属丝网除沫器除沫后，SO2浓度为~7.5%的炉气进入二氧化硫鼓风机升压后，经第Ⅲ换热器和第Ⅰ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Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ换热器换热，转化率达到92%，反应换热后的炉气降温至180℃，进入第一吸收塔吸收SO3后，再分别经过第Ⅴ、第Ⅳ和第Ⅱ换热器换热后，进入转化器四和五段进行第二次转化，总转化率达到99.7%以上，二次转化气经第Ⅴ换热器换热后，温度降至156℃进入第二吸收塔吸收SO3。
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。

4.2.2　物料平衡

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 单位：万吨/年
　 空气：33.2
　　 其中：H2O:0.9

焙烧工段
硫精砂： 16.8 硫铁矿渣、灰：13.8
其中：S： 3.9 其中：S：0.069
H2O： 1.344
34.05

净化工段
工艺水：4.219 5%稀酸：3
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 其中：S:0.047
　　　 H2O:2.952
补充空气：2.4048
其中:H2O:0.048
50.484

干吸，转化工段

工艺水：0.3252 　　　　 98%酸12.24
　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　 其中：S:4.7016
　　　 H2O:0.1716

　　　　　 尾气： 　38.1084
其中：　S:0.0023
H2O:0.032

4.2.3 原材料、辅助材料和燃料、动力消耗定额
原材料、辅助材料和燃料、动力消耗定额 表4-1
（年操作时间8000小时）
序
名 称
及规格
单

位
消耗定额
消 耗 量
备 注

号
以每吨100%H2SO4计
每小时
每年

一
消耗物

1.
硫铁矿(干基)
(含S:32%)
吨
1.07
16.05
1.284×105
矿山自产
2.
电
度
145
2175
1.74×107

3.
循环水
吨
136.7
2040
1.632×107
装置自供
4.
直流水
吨
7
105
8.4×105

5.
脱盐水
吨
1.096
13.7
1.1×105
装置自供
6.
钒催化剂
公斤
0.11

1.32×104

7.
轻柴油
公斤
0.65

7.8×104
开车用
8.
石灰(CaO>70%)
公斤
6.67
100
8.0×105

二
付产物

1.
铁精砂
吨
0.858
12.875
1.03×105
干基
2.
稀硫酸
吨
0.1185
1.481
1.185×104

3.
电
度
175
2188
1.75×107

三
主产品

1.
98%硫酸
吨
1.0204
15.306
12.245×104

4.3 自控技术方案
4.3.1 自控水平和主要控制方案
本设计为12万吨/年硫铁矿制酸装置，包括原料工段、焙烧工段、净化工段、转化工段、干吸及成品工段、余热回收系统、循环水站、余热发电以及脱盐水站的自控设计。工艺物料主要为硫铁矿、高温炉气、硫酸、蒸汽以及水。整个装置均为非防爆区。
以集中控制为主,整个生产过程的操作及主要动设备的状态显示、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。
根据工艺操作需要，在焙烧工段设置一个操作室，面积约为30平方米；在发电厂房内设置一个操作室，面积约为30平方米。原料工段、脱盐水站、循环水站均单独设置常规仪表操作室，面积均为24平方米。
4.3.2 主要关键仪表选择
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。
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。
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。蒸汽流量的测量采用阿纽巴流量计。成品酸的计量选用质量流量计。
物位仪表：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。
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。
4.3.4 仪表电源的要求和用量
仪表电源：来自电气专业，通过不间断电源提供仪表所需的220VAC电源。供控制系统、分析仪表及其它仪表用电设备使用。
交流输入：380VAC±10%；频率：50Hz±5%
交流输出：380VAC±2%；频率：50Hz±0.2Hz
220VAC±2%；频率：50Hz±0.2Hz
交流输出：24VDC±1%
用电量：51KVA。
4.4 主要设备的选择
4.4.1 概述
12万吨/年硫铁矿制酸装置非标设备的设计，将在该公司已设计投产的多套硫铁矿制酸装置的基础上，吸收国内外硫铁矿制酸的先进技术，立足于国产化，根据国内的制造条件和标准，在稳妥可靠的前提下进行改进和提高，优化设备设计。
4.4.2 设计原则和一般技术规定
（1） 设计原则
a、工程设计应以设计合同为依据进行优化设计，技术上应稳妥、性能上应可靠、操作方便、投资节省。
b、设备设计条件在工艺数据表和结构简图中已有明确规定的，必须以设计条件的内容为准。
c、容器及封头的公称直径应尽量选用标准系列。
d、设备法兰按设计条件选用靠近压力等级或高一等级标准法兰；无标准直接选用时，才允许进行设计；对既能选用板材也能使用锻件加工时，优先选用板材加工。
e、设备上使用的人孔、手孔、检查孔、吊耳、支座、视镜等，应尽量按标准或选用标准图；螺栓、螺母应按相应标准匹配使用，并尽量使用商品等级。
（2） 一般技术规定
a、自然条件参数：按业主提供的数据。
b、设计压力：设备设计压力在工艺数据表有明确规定时，以数据表规定为准；当工艺数据表没有明确规定时，必须考虑在工作情况下可能遇到的工作压力和对应的工作温度两者组合中的各种工况，并以最苛刻工况下的工作压力来确定设计压力。
c、设计温度：设备设计温度在工艺数据表有明确规定时，以数据表规定为准；当工艺数据表没有明确规定时，必须考虑在工作过程中可能遇到的工作温度和相应工作压力两者结合中各种苛刻条件下的最高工作温度。
d、焊接接头系数：焊接接头系数应根据元件的焊接接头型式及无损检测的长度比例确定。
e、腐蚀裕量：容器的腐蚀裕量在工艺数据表有明确规定时，以数据表规定为准；当工艺数据表没有明确规定时，按以下规定选取：
碳钢容器：取C2=3mm(当采取内部防腐措施时取C2=1mm)
不锈钢容器：取C2=0mm
f、材料许用应力：材料的许用应力按JB/T4735确定和选取。
4.4.3 主要设备说明
(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，上部炉膛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，是余热锅炉蒸发受热面的一部分。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SO3露点腐蚀，沸腾炉壳体外部设有外保温。
(2) 文氏管：文氏管是作为净化工段第一级洗涤设备使用的，其工况条件的特点是温度高、腐蚀性强、气体带尘较多，如采用填料塔有堵塞的危险，所以采用内喷文氏管。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。
(3) 洗涤塔：洗涤塔为净化工段第三级洗涤设备，采用整体钢衬PE制作，喷淋酸由塔顶的分酸器分布到填料上面。喷淋<5%的稀酸。
填料高度一般为~4m范围内，一般采用聚丙烯制大尺寸（如φ76）的低阻力、抗污堵及具有自清洗性能的填料，如异鞍环、阶梯环等。