硫磺制酸工艺安全毕业设计.docx
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硫磺制酸工艺安全毕业设计
第一章绪论
1.1硫磺制酸产业的发展和安全现状
1.1.1产业发展现状
由于我国硫铁矿资源较丰富,国内的硫酸企业基本采用矿石制酸工艺。
但随着社会对环境质量要求的不断提高，人们的环保意识越来越强，矿石制酸工艺存在的对环境污染大的问题越来越突出，到了必须进行工艺改进的地步，硫磺制酸比较简单，它把硫磺燃烧后变成二氧化硫，用水吸收，而硫磺的浓度又比较高，对里边杂质的清除就比较简化，而硫铁矿要把二硫化铁烧成氧化铁，然后二氧化硫出来，又要在沸腾炉内，后期的除尘、净化等工序非常繁琐。
过去硫铁矿含硫量很高，现在硫铁矿的含硫量很低，而且运输成本越来越高，这些因素都促使硫磺制酸工艺的不断推广。
从而选择清洁生产工艺--硫磺制酸。
但随着我国磺制酸工艺的普及，我国对硫磺需求量也不断加大，2009年我国硫资源消费量约2000万t，占世界总消费量的2/5，进口硫（硫磺、硫酸）占国内硫消费量的90%左右。
随着硫需求的不断上升，供应价格不断上涨，企业生产成不也不断提高，这些都促使我们改进生产工艺，提高硫磺利用效率。
中国硫酸生产由硫磺制酸、硫铁矿制酸和冶金烟气制酸构成，2006年硫酸产量构成是硫磺制酸占44%，硫铁矿制酸占32%，冶金烟气制酸占23%，其它约1%。
目前我国硫酸生产问题之一是我国硫磺需求量的90%依靠进口。
硫磺制酸基本上是为磷肥企业配套建设的，因此我国磷肥生产严重地受控于国际硫磺市场。
问题之二是硫铁矿制酸前景黯淡，一方面是硫铁矿制酸即耗能又排酸渣污染环境，世界上几乎只有中国利用硫铁矿制酸，随着全球加强环境保护，硫铁矿制酸很可能被淘汰；另一方面是硫铁矿制酸受制于硫磺价格，2008年国际市场硫磺价格暴涨，我国硫铁矿制酸产能扩X；目前国际市场硫磺价格回落到合理价位，部分硫铁矿制酸被迫停产或关闭；虽然硫铁矿制酸是利用本国丰富的硫铁矿资源，但是硫铁矿制酸没有竞争力，依靠硫铁矿资源并不能保障我国硫供应平稳。
表1中国硫酸产量与构成
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
硫酸产量万吨
3052
3371
3995
4615
5033
5413
5133
硫磺进口量万吨
409
409
677
831
881
965
841
硫铁矿制酸%
39.52
38.65
35.84
35.97
31.65
硫磺制酸%
36.44
37.41
40.65
42.80
44.37
烟气制酸%
22.71
22.31
22.15
21.24
23.11
其他制酸%
1.34
1.63
1.335
0.82
1.1.2产业安全现状
近两年来尽管国家有关部门和企业在安全生产方面做了大量工作，但目前硫磺制酸行业安全生产形势依然十分严峻，大大小小的安全事故不断发生，例如：
2005年10月15日18时53分，XX东方化工股份XX一个1750立方米硫酸储罐在正常使用过程中突然发生上下贯穿性破裂，罐内2800多吨硫酸顷刻泄漏。
造成6名职工死亡，13人受轻伤。
2006年1月8日凌晨，一艘宿迁籍硫酸船从XX省X家港市双溪码头装载浓硫酸465吨，途经长江扬中段的二墩港扬中自来水厂取水口（直线距离仅60米左右）时沉没。
2008年1月13日凌晨，西山区XX镇境内的云天化国际化工股份XX三环分公司硫酸厂内的硫磺装卸库，在硫磺装卸过程中，硫磺粉尘发生爆炸引起燃烧。
该事故造成7人死亡，32人受伤。
2008年1月27日，XX省XX市辰溪县孝坪煤矿发生一起硫酸污染地下水致居民中毒事件，数千人中毒，3人死亡，在社会引起恐慌，严重影响居民生活。
这几起事故是近年来比较有代表性的安全事故，也反映了当前制酸行业存在的问题和现状。
1.2安全评价简介
1.2.1安全评价定义：
安全评价，国外也称为风险评价或危险评价，它是以实现工程、系统安全为目的，应用安全系统工程原理和方法，对工程、系统中存在的危险、有害因素进行辨识与分析，判断工程、系统发生事故和职业危害的可能性及其严重程度，从而为制定防X措施和管理决策提供科学依据。
1.2.2安全评价目的：
安全评价目的是查找、分析和预测工程、系统存在的危险、有害因素及危险、危害程度，提出合理可行的安全对策措施，指导危险源监控和事故预防，以达到最低事故率、最少损失和最优的安全投资效益。
安全评价分为安全预评价、安全验收评价、安全现状综合评价、安全专项评价
1.2.3安全评价分类：
1.根据《安全评价通则》（AQ8001-2007）分类
将安全评价分为如下四种
1）安全预评价
安全预评价是根据建设项目可行性研究报告的内容，分析和预测该建设项目可能存在的危险、有害因素的种类和程度，提出合理可行的安全对策措施及建议。
2）安全验收评价
安全验收评价是在建设项目竣工、试运行正常后，通过对建设项目的设施、设备、装置实际运行状况及管理状况的安全评价，查找该建设项目投产后存在的危险、有害因素，确定其程度并提出合理可行的安全对策措施及建议。
3）安全现状综合评价
安全现状综合评价是针对某一个生产经营单位总体或局部的生产经营活动的安全现状进行安全评价，查找其存在的危险、有害因素并确定其程度，提出合理可行的安全对策措施及建议。
4）专项安全评价
专项安全评价是针对某一项活动或场所，以及一个特定的行业、产品、生产方式、生产工艺或生产装置等存在的危险、有害因素进行的安全评价，查找其存在的危险、有害因素，确定其程度并提出合理可行的安全对策措施及建议。
2.按评价对象系统的阶段分类可分为：
事先评价、中间评价、事后评价和跟踪评价;
3.按评价性质分类可分为：
系统固有危险性评价、系统安全状况评价和系统现实危险性评价;
4.按评价的内容分类可分为：
设计评价、安全管理评价、生产设备安全可靠性评价、行为安全性评价、作业环境评价和重大危险、有害因素危险性评价;
5.按评价对象分类可分为：
劳动安全评价和劳动卫生评价;
6.按评价方法的特征分类可分为：
定性评价、定量评价和综合评价。
1.2.4安全评价方法简介
1）安全检查表
安全检查表（SafetyChecklistAnalysis，缩写SCA）是依据相关的标准、规X，对工程、系统中已知的危险类别、设计缺陷以及与一般工艺设备、操作、管理有关的潜在危险性和有害性进行判别检查。
为了避免检查项目遗漏，事先把检查对象分割成若干系统，以提问或打分的形式，将检查项目列表，这种表就称为安全检查表。
它是系统安全工程的一种最基础、最简便、广泛应用的系统危险性评价方法。
目前，安全检查表在我国不仅用于查找系统中各种潜在的事故隐患，还对各检查项目给予量化，用于进行系统安全评价。
2）专家评议法
专家评议法是一种吸收专家参加，根据事物的过去、现在及发展趋势，进行积极的创造性思维活动，对事物的未来进行分析、预测的方法。
3）预先危险分析
预先危险分析（PreliminaryHazardAnalysis,缩写PHA）又称初步危险分析。
预先危险分析是系统设计期间危险分析的最初工作。
也可运用它作运行系统的最初安全状态检查，是系统进行的第一次危险分析。
通过这种分析找出系统中的主要危险，对这些危险要作估算，或许要求安全工程师控制它们，从而达到可接受的系统安全状态。
最初PHA的目的不是为了控制危险，而是为了认识与系统有关的所有状态。
PHA的另一用处是确定在系统安全分析的最后阶段采用怎样的故障树。
当开始进行安全评价时，为了便于应用商业贸易研究中的这种研究成果（在系统研制的初期或在运行系统情况中都非常重要）及安全状态的早期确定，在系统概念形成的初期，或在安全的运行系统情况下，就应当开始危险分析工作。
所得到的结果可用来建立系统安全要求，供编制性能和设计说明书等。
另外，预先危险分析还是建立其他危险分析的基础，是基本的危险分析。
英国ICI公司就是在工艺装置的概念设计阶段，或工厂选址阶段，或项目发展过程的初期，用这种方法来分析可能存在的危险性。
3）故障假设分析
故障假设分析（What…IfAnalysis）方法是对某一生产过程或工艺过程的创造性分析方法。
使用该方法时，要求人员应对工艺熟悉，通过提出一系列“如果……怎么办？
”的问题，来发现可能和潜在的事故隐患从而对系统进行彻底检查的一种方法。
4）危险与可操作性研究
危险与可操作性研究（HazardandOperabilityAnalysis,简称HAZOP）是英国帝国化学工业公司（ICI）于1974年开发的，是以系统工程为基础，主要针对化工设备、装置而开发的危险性评价方法。
该方法研究的基本过程是以关键词为引导，寻找系统中工艺过程或状态的偏差，然后再进一步分析造成该变化的原因、可能的后果，并有针对的提出必要的预防对策措施。
5）故障树分析法
故障树分析法（FaultTreeAnalysis，缩写FTA）是60年代以来迅速发展的系统可靠性分析方法,它采用逻辑方法，将事故因果关系形象的描述为一种有方向的“树”：
把系统可能发生或已发生的事故（称为顶事件）作为分析起点，将导致事故原因的事件按因果逻辑关系逐层列出，用树性图表示出来，构成一种逻辑模型，然后定性或定量的分析事件发生的各种可能途径及发生的概率，找出避免事故发生的各种方案并优选出最佳安全对策。
FTA法形象、清晰，逻辑性强，它能对各种系统的危险性进行识别评价，既适用于定性分析，又能进行定量分析。
6）事件树分析法
事件树分析（EventTreeAnalysis，缩写ETA）的理论基础是决策论。
它是一种从原因到结果的自上而下的分析方法。
从一个初始事件开始，交替考虑成功与失败的两种可能性，然后再以这两种可能性作为新的初始事件，如此继续分析下去，直到找到最后的结果。
因此ETA是一种归纳逻辑树图，能够看到事故发生的动态发展过程，提供事故后果。
7）道化学分析法
1964年美国道（DOW）化学公司根据化工生产的特点，首先开发出“火灾、爆炸危险指数评价法”，用于对化工生产装置进行安全性评价。
方法经过多次修订，不断完善。
它是以以往的事故的统计资料、物质的能量和现行的安全防护措施的状况为依据，以单元重要危险物质在标准状态下的火灾、爆炸或释放出危险性潜在能量大小为基础，同时考虑工艺过程的危险性，计算单元火灾、爆炸指数，确定危险等级。
还对特定物质、一般工艺及特定工艺的危险修正系数，求出火灾爆炸指数。
定量的对工艺过程和生产装置及所含物料的实际潜在火灾、爆炸和反应性危险逐步推算进行客观的评价。
再根据指数的大小分成几个等级，按等级的要求及火灾爆炸危险的分组采取相应的安全措施的一种方法。
由于该评价方法切合实际、科学合理，并提供了火灾、爆炸总体的关键数据，因此，已经被世界化学工业及石油化学工业公认为最主要的危险指数评价法。
8）蒙德分析法
1974年英国帝国化学工业公司（ICI）蒙德（Mond）部在道化学指数评价法的基础上引进了毒性概念，并发展了一些新的补偿系数，提出了“蒙德火灾、爆炸、毒性指标评价法”。
第二章硫磺制酸工艺概况
2.1中盐XX株洲化工集团简介
企业始建于1956年，经XX省人民政府批准，于1997年12月以原株洲化工厂为母体改制成为XX株洲化工集团XX公司。
2007年5月，中国盐业总公司增资3.7亿元，持股比例占65%，重组原XX株洲化工集团XX公司，成为中盐XX株洲化工集团XX，目标是将其打造成为中国盐业总公司在中南地区的盐化工基地
中盐株化注册资本56923万元人民币，是中国盐业总公司的第二大二级企业，拥有盐化工、硫化工、精细化工及化学建材四条生产线，生产“株化牌”、“翡翠牌”、“晶晶牌”三种品牌50多种产品。
主要产品有：
硫酸36万吨/年、磷肥36万吨/年、烧碱24万吨/年、PVC20万吨/年、金红石型和锐钛型钛白粉3万吨/年、复混肥10万吨/年、液氯4万吨/年、盐酸6万吨/年、水合肼3万吨/年、PVC塑钢型材1.5万吨/年、PVC芯层发泡管0.6万吨/年等。
硫酸制造是株化集团的重要项目，该厂硫酸生产大多为间歇性操作，长期以来岗位人员已经养成了按部就班的习惯，每个单元操作之间还有较多的空余时间。
随着生产负荷逐步提高，变“间歇”为“连续”性生产就成为当务之急。
为了实现这一根本性的生产观念和生产流程上的转变，中盐株化硫酸厂厂领导、工序管理人员深入每个生产岗位，认真摸索连续生产的每个条件，先后在酸解、水解岗位实现了连昼转操作，即酸解投料不空罐，投料周期由12小时缩短为10小时以内，水解进料交班生产，水解罐不歇气。
同时，老水洗改变倒班模式，由三班倒改为两班倒，水洗操作也由每天三轮改为每天四轮；转窑进料通过压滤机进料管改造提高进料压力，日产量从45吨达到了55吨以上。
以上一系列转变为硫酸的达产达标创造。
2.2硫酸厂产品及主要原料，装置简介
2.2.1产品介绍
一，硫酸
浓硫酸性质
1）脱水性
2）强氧化性
3）吸水性
4）难挥发性（高沸点）
5）酸性：
制化肥，如氮肥、磷肥等
6）稳定性：
浓硫酸与亚硫酸盐反应
稀硫酸性质
化学性质
◎可与多数金属（比铜活泼）氧化物反应，生成相应的硫酸盐和水；
◎可与所含酸根离子对应酸酸性比硫酸根离子弱的盐反应，生成相应的硫酸盐和弱酸；
◎可与碱反应生成相应的硫酸盐和水；
◎可与氢前金属在一定条件下反应，生成相应的硫酸盐和氢气；
◎加热条件下可催化蛋白质、二糖和多糖的水解。
◎强电解质,在水中发生电离H2SO4=2H++SO42-
2.2.2原料介绍
1,硫磺
形态：
斜方晶系。
晶体的锥面发达，偶尔呈厚板状。
常见者为致密块状、钟乳状、被膜状、土状等。
颜色有黄、浅黄、淡绿黄、灰黄、褐色和黑色等。
条痕白色至浅黄色。
晶面具金刚光泽，断口呈脂肪光泽。
半透明。
解理不完全，断口呈贝壳状或参差状。
硬度1～2。
比重2.05～2.08。
性脆。
易碎。
用手握紧置于耳旁，可闻轻微的爆裂声。
体轻。
有特异的臭气。
味淡。
硫磺水悬液呈微酸性，不溶于水，与碱反应生成多硫化物。
硫磺燃烧时发出青色火焰，伴随燃烧产生二氧化硫气体。
它对人、畜安全，不易使作物产生药害。
2,二氧化硫:
色态:
常温下为无色
熔点：
-72.4度（200.75K）
沸点：
-10度（263K）
无色，有刺激性气味的有毒气体，密度比空气大，易液化，易溶于水（约为1：
40）
3,化学性质
二氧化硫可以在硫磺燃烧的条件下生成
S（s）+O2（g）===（可逆符号）SO2（g）
健康危害：
易被湿润的粘膜表面吸收生成亚硫酸、硫酸。
对眼及呼吸道粘膜有强烈的刺激作用。
大量吸入可引起肺水肿、喉水肿、声带痉挛而致窒息。
急性中毒：
轻度中毒时，发生流泪、畏光、咳嗽，咽、喉灼痛等；严重中毒可在数小时内发生肺水肿；极高浓度吸入可引起反射性声门痉挛而致窒息。
皮肤或眼接触发生炎症或灼伤。
慢性影响：
长期低浓度接触，可有头痛、头昏、乏力等全身症状以及慢性鼻炎、咽喉炎、支气管炎、嗅觉及味觉减退等。
少数工人有牙齿酸蚀症。
4,三氧化硫:
三氧化硫是一种硫的氧化物，分子式为SO3。
它的气体形式是一种严重的污染物，是形成酸雨的主要来源之一。
无色透明油状液体，具有强刺激性臭味。
相对密度1.97（20℃）。
熔点16.83℃。
沸点（101.3kPa）44.8℃%。
强氧化剂，能被硫、磷、碳还原。
较硫酸、发烟硫酸的脱水作用更强。
对金属的腐蚀性比硫酸、发烟硫酸为弱。
化学反应
和水化合成硫酸：
SO3（l）+H2O（l）=H2SO4（l）（+88kJmol−1）
这个反应进行得非常迅速，而且是放热反应。
在大约~340°C以上时,硫酸、三氧化硫和水才可以在平衡浓度下共存。
健康危害：
其毒性表现与硫酸同。
对皮肤、粘膜等组织有强烈的刺激和腐蚀作用。
可引起结膜炎、水肿。
角膜混浊，以致失明；引起呼吸道刺激症状，重者发生呼吸困难和肺水肿；高浓度引起喉痉挛或声门水肿而死亡。
口服后引起消化道的烧伤以至溃疡形成。
严重者可能有胃穿孔、腹膜炎、喉痉挛和声门水肿、肾损害、休克等。
慢性影响有牙齿酸蚀症、慢性支气管炎、肺气肿和肝硬变等。
5,含SO2的制酸尾气
该尾气有刺激性气味，含有N2、O2、SO3、CO2、水蒸气、酸雾等混合气体。
有一定的回收价值，对环境和人体有一定危害。
6,硫酸污水
硫酸生产硫铁矿制酸系统和冶炼烟气制酸系统排放的废水中，含有不同程度的有害物质：
砷、氟、汞、铅、锌及硫酸、亚硫酸和矿尘，其中尤以砷、氟、硫酸、矿尘含量高，超过国家排放标准。
2.2.3硫磺制酸工艺设备介绍
硫磺制酸工序生产装置是一套较为先进的、自动化程度较高的现代化设备，投入生产以来，工人劳动强度降低，生产量明显提高。
表2是该工序主要生产设备一览表。
表2设备一览表
1
设备名称
型号规格
台数
主要技术参数
2
硫磺料仓
V=2.5m3
1
3
石灰料仓
V=0.5m3
1
4
皮带输送机D650
电子皮带称
D650
15KW
5
手动单梁起重机
SDQ-3
1
Q=3tLk=4.5mH=5m
续表
6
熔硫三槽
附：
熔硫槽加热器
1
7/5/4.2×4.2×2.1m
F=225m2
7
过滤槽加热器
1
F=35m2
8
助滤槽加热器
1
F=31m2
9
熔硫槽搅拌器
附：
摆线针轮减速机
电动机
BLD37-46A-17.5-LSJ110A
YB2-250M-6
1
1
1
BLD37-46A-17.5
37kW980r/min
10
粗硫槽搅拌器
附：
摆线针轮减速机
电动机
BLD11-5-23
BLD37-46A-17.5LSJ90
YB2-16M-4
1
1
1
11kW1460r/min
11
助滤槽搅拌器
附：
摆线针轮减速机
电动机
BLD11-5-23
BLD37-46A-17.5LSJ90
YB2-16M-4
1
1
1
11kW1460r/min
12
过滤器进料泵
附：
电动机
YS65-40A
YB2-160M2-2
1
1
Q=10m3/hH=25m
11kW2960r/min
13
过滤器助滤泵
附：
电动机
YS65-25A
YB2-160M1-2
1
1
Q=25m3/hH=25m
11kW2930r/min
14
液硫过滤器
WYB-YL-60
1
15
液硫贮罐
1
V=2000n3
16
鼓风机
电机
S1200-112
YK1300-2/990
1
54566Nm3/h（标态）1300kW2982r/min
17
液力偶和器
YOCHZ500/3000/5670
1
2982r/min
18
油泵
电机
YHB260-0.6F
Y132M2-6
4
Q=260l/min
5.5kw960r/min
19
电动单梁起重机Q=10tLk=6.5m
LDA型
1
附：
电葫芦CD1型H=4.5m
20
大车电机
ZDY121-4
2
0.8kW1380r/min
21
小车电机
ZDY121-4
2
0.8kW1380r/min
22
升降电机
ZD151-4
1
13kW
23
精硫槽
4.2×4.2×2.1m
1
24
焚硫炉进料泵
附：
电动机
YS50-80
YB2-1800M-2
1
1
Q=5m3/hH=80m
22kW2940r/min
25
余热锅炉
QF54/1029-31-3.82/450
10450×3683×4395
1
Q=31T/hP=4.21Mpa
27
加药泵
电机
JX-50/6.4
2
Q=50ml/min
0.75KW
28
软水大罐
φ8000×12000
1
V=600m3
29
余热锅炉
QF54/1029-31-3.82/450
10450×3683×4395
1
Q=31T/hP=4.21Mpa
30
高压给水泵
配电机
DGR46-50×11
Y315M—2
2
2
Q=46m3/hrH=550m
132KW2980r/min
32
软水大罐
φ8000×12000
1
V=600m3
35
加药泵
电机
JX-50/6.4
2
Q=50ml/min
0.75KW
36
软水大罐
φ8000×12000
1
V=600m3
37
余热锅炉
QF54/1029-31-3.82/450
10450×3683×4395
1
Q=31T/hP=4.21Mpa
38
高压给水泵
配电机
DGR46-50×11
Y315M—2
2
2
Q=46m3/hrH=550m
132KW2980r/min
39
加药泵
电机
JX-50/6.4
2
Q=50ml/min
0.75KW
40
软水大罐
φ8000×12000
1
V=600m3
41
余热锅炉
QF54/1029-31-3.82/450
10450×3683×4395
1
Q=31T/hP=4.21Mpa
42
高压给水泵
配电机
DGR46-50×11
Y315M—2
2
2
Q=46m3/hrH=550m
132KW2980r/min
43
加药泵
电机
JX-50/6.4
2
Q=50ml/min
0.75KW
44
软水大罐
φ8000×12000
1
V=600m3
45
余热锅炉
QF54/1029-31-3.82/450
10450×3683×4395
1
Q=31T/hP=4.21Mpa
46
高压给水泵
配电机
DGR46-50×11
Y315M—2
2
2
Q=46m3/hrH=550m
132KW2980r/min
47
加药泵
电机
JX-50/6.4
2
Q=50ml/min
0.75KW
48
软水大罐
φ8000×12000
1
V=600m3
49
余热锅炉
QF54/1029-31-3.82/450
10450×3683×4395
1
Q=31T/hP=4.21Mpa
50
93%酸计量槽
Ф5500×2600
1
52
送磷肥计量槽
送磷肥酸泵
附电机
Ф5500×1900
40HP
JQ3-200M4-4
1
1
1
Q=100m3/hr
H=24m
40KW
53
地下槽
地下槽泵
附电机
Ф4500×2000
15HP
JQ352-4
1
1
1
Q=20m3/hr
H=24m
11KW
54
98%酸汽车高位槽
Ф2600×3500
1
55
105%酸汽车高位槽
Ф2400×4000
1
2.3硫磺制酸工艺流程介绍
2.3.1硫磺制酸原理简介
造气：
造SO2，用燃烧单质硫黄
催化氧化：
使SO2变成SO3；吸收：
用浓硫酸（不用水，怕发烟）吸收SO3。
如图1
2.3.2硫酸厂制硫酸各装置概况
制硫酸装置按工序划分分为以下几个阶段：
熔硫阶段，SO2风机阶段，焚硫阶段，余热锅炉阶段，转化阶段，干吸阶段，循环阶段，
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