博学多才

二、二氧化硫催化氧化制硫酸1.生产方法和工艺过程在硫酸生产历史上,出现过三种生产方法,即塔式法、铅室法和接触法。(1)塔式法和铅式法是古老的生产方法。在中间装填瓷圈的塔型结构的设备或中空的铅室中进行,所用催化剂是二氧化氮,氧化过程可用下列反应式表示:ＳＯ2＋ＮＯ2＋Ｈ2Ｏ＝Ｈ2ＳＯ4＋ＮＯＳＯ2＋Ｎ2Ｏ3＋Ｈ2Ｏ＝Ｈ2ＳＯ4＋２ＮＯ２ＮＯ＋Ｏ2＝２ＮＯ2ＮＯ2＋ＮＯ＝Ｎ２Ｏ３由此制得的硫酸浓度只有65%～75%,仅用作生产肥料(如过磷酸钙等),工业应用因浓度不高而受到限制。而且含硝化物硫酸对设备的腐蚀相当严重。(2)接触法在20世纪50年代后建厂,现在基本上取代了塔式法和铅室法。该法是将焙烧制得的SO2与固体催化剂(开始是铂,后改用V2O5,现为含铯钒催化剂)接触,在焙烧炉气中剩余氧的参与下(通常还需配入适当空气或富氧以控制O2/SO2值恒定),SO2被氧化成SO3,后者与水作用可制得浓硫酸(98.5%)和发烟硫酸(含游离SO320%左右)。接触法生产硫酸经过以下四个工序。A焙烧矿石(或硫磺)制备SO2化学反应式如下:４ＦeＳ２＋１１Ｏ２＝２Ｆe２Ｏ３＋８ＳＯ２(硫铁矿焙烧)Ｓ＋Ｏ２→ＳＯ２↑(硫磺焙烧)硫铁矿分普通硫铁矿(其中大部分为黄铁矿,亦含有白铁矿、磁铁矿,含硫量在25%～53%之间)、浮选硫铁矿(与有色金属伴生,含硫量32%～40%)和含煤硫铁矿(是煤矿的杂质,含硫量达40%)三种,主要成分有FeS,FeS2,Fe2O3,Fe3O4和FeO等,矿物中还含有铅、镁、钙、钡的碳酸酸,砷、硒、铜、银、金等化合物。在氧量过剩的情况下,为使矿物中的硫全部转化成SO2,焙烧温度需在600℃以上,此时烧渣中,铁主要以Fe2O3存在(尚有少量Fe3O4)。上述碳酸盐分解生成氧化物后又与炉气中SO3反应生成硫酸盐。砷和硒化合物转化为氧化物,在高温下升华逸入炉气中成为对制酸有害的杂质。矿石中的氟化物在焙烧过程中转变成气态SiF4,也进入炉气中。B目的是除去各种杂质,如三氧化二砷、二氧化硒、氟化氢、矿尘、水蒸气和酸雾等。其中三氧化二砷使钒催化剂中毒和催化剂中的钒逃逸,二氧化硒使钒催化剂中毒和使成品酸带色,氟化氢(由SiF4水解产生)则会腐蚀设备。它们在低温下(30～60℃)很容易用水或酸洗涤炉气而除去。一、工艺流程本装置为15万吨/年硫铁矿制酸，通过硫铁矿燃烧出的SO2烟气进行净化吸收和转化成浓度不低于96%的硫酸，可分为原料、沸腾焙烧、余热锅炉、脱盐水站、炉气净化、二氧化硫转化、烟酸、65酸、三氧化硫吸收等九个工序。二、控制目标⑴、开胶带给料机，并进行调节保持适当的风矿比例；⑵、调节干吸酸温、酸浓、液位等指标在规定范围内；⑶、稳定炉前风机风量，控制生产负荷；⑷、调节主风机风量，维持炉顶微负压，调节后燃烧风量；⑸、调节稀酸阀，控制气浓；⑹、调节转化各段进口温度，使转化率达到最大；⑺、及时将具备条件的联锁投入使用；⑻、调节净化液位；⑼、调节废锅液位，蒸汽压力。三、系统组成1、系统配置本项目控制系统采用的是FB-2000NSDCS。该系统能够实现连续控制、批量控制和逻辑控制等多种控制算法。根据带控制点的工艺流程图，与工艺技术人员认真细致地分析了生产工艺对控制的要求，合理地设计了方便于操作工监视、操作的流程图画面。由于湖北楚源鑫慧化工公司十五车间的十五万吨/年硫酸生产DCS分为制酸站和焙烧站，制酸站是两机两柜，焙烧站上是两机一柜，既要各自独立工作又要相互监视，因此我们采用在四台操作站上同时建立以太网进行连接，现场控制站网络结构图如下：其DCS的硬件配置为：制酸站：FB-2001NS2块，FB-2005NS网卡2块，FB-2010NS-13块，FB-SC14NS-13块；FB-2020NS-6块，FB-SC20NS-6块；FB-2030NS-7块，FB-SC30NS-7块；FB-2040NS-4块，FB-SC43NS-4块。这样就构成了一套分布式数据采集与控制系统。另外现场有一台10KVA和一台3KVA一共两台在线式不间断电源UPS，备品备件有：FB-2001NS主控制器2块。焙烧站：FB-2001NS2块，FB-2005NS网卡2块，FB-2010NS-6块，FB-SC14NS-6块；FB-2020NS-3块，FB-SC20NS-3块；FB-2030NS-3块，FB-SC30NS-3块；FB-2040NS-2块，FB-SC43NS-2块。这样就构成了一套分布式数据采集与控制系统。另外现场有一台10KVA在线式不间断电源UPS，2、DCS系统规模制酸站：AI：208个AOU：24个DIN：112个DOUT：64个焙烧站：AI：97个AOU：12个DIN：48个DOUT：32个四、实施方案焙烧工艺：1、烟道氧含量控制烟道氧含量控制的过程是：两个硫铁矿贮斗内的矿经过各自的胶带给料机、星型给料阀从2个加料入口加到焙烧炉中，空气鼓风机将空气送入焙烧风室，经风帽均匀分布后进入炉内，使矿渣和硫铁矿流态化并发生焙烧反应，并采用氧表控制焙烧炉出口氧含量，以便对加矿量进行自调，控制胶带给料机的变频器。烟道氧含量的控制方案是采用串级自调的方式，正常的烟道氧含量保持在2%—3.6%之间，当氧含量降低时，必须降低变频器的频率，达到减少硫精砂的投料，以达到氧气充分燃烧的可能，控制简图如下：2、汽包水位控制汽包水位的控制任务是：使给水流量适应锅炉的蒸发量，以维持汽包水位在允许的范围内保持给水稳定；另外是抗扰动性及负荷变化的虚假水位。汽包水位的控制方案采用三冲量给水串级控制系统和水位单冲量结合的方式。三冲量锅炉汽包给水自动控制系统，是以汽包水位H为主控信号，蒸汽流量D为前馈控制信号，给水流量W为反馈控制信号组成的控制系统。它采用蒸汽流量信号对给水流量进行前馈控制，当蒸汽负荷突然发生变化，蒸汽流量信号使给水调节阀一开始就向正确方向移动，即蒸汽流量增加，给水调节阀开大，抵消了由于“虚假水位”引起的反向动作，因而减小了水位和给水流量的波动幅度。当由于水压干扰使给水流量减少的信号，开大给水阀门，使给水量保持不变。另外，给水流量信号也是调节器动作后的反馈信号，能使调节器及早知道控制的效果，所以三冲量给水控制系统，调节器动作快，还可以避免调节过头，减少波动和失控。这样，汽包水位很少受到影响。三冲量给水控制系统主回路简化方块如图：另外，当锅炉处于低负荷运行时，水位控制系统可自动切换到单冲量调节。当发生负荷的突增、突降情况时，往往会引起较高的水位波动，这时单采用经典的三冲量控制，难以克服干扰因素水位的大扰动，此时，可通过程序综合仪表输入的客观信息，强行上拉或下拉给水阀位植，防止水位下降或上升过快。单冲量汽包水位控制主要用于给水流量，主汽流量等仪表的损坏，检修或者启停时的控制。一、工艺流程本装置为15万吨/年硫铁矿制酸，通过硫铁矿燃烧出的SO2烟气进行净化吸收和转化成浓度不低于96%的硫酸，可分为原料、沸腾焙烧、余热锅炉、脱盐水站、炉气净化、二氧化硫转化、烟酸、65酸、三氧化硫吸收等九个工序。二、控制目标⑴、开胶带给料机，并进行调节保持适当的风矿比例；⑵、调节干吸酸温、酸浓、液位等指标在规定范围内；⑶、稳定炉前风机风量，控制生产负荷；⑷、调节主风机风量，维持炉顶微负压，调节后燃烧风量；⑸、调节稀酸阀，控制气浓；⑹、调节转化各段进口温度，使转化率达到最大；⑺、及时将具备条件的联锁投入使用；⑻、调节净化液位；⑼、调节废锅液位，蒸汽压力。三、系统组成1、系统配置本项目控制系统采用的是FB-2000NSDCS。该系统能够实现连续控制、批量控制和逻辑控制等多种控制算法。根据带控制点的工艺流程图，与工艺技术人员认真细致地分析了生产工艺对控制的要求，合理地设计了方便于操作工监视、操作的流程图画面。由于湖北楚源鑫慧化工公司十五车间的十五万吨/年硫酸生产DCS分为制酸站和焙烧站，制酸站是两机两柜，焙烧站上是两机一柜，既要各自独立工作又要相互监视，因此我们采用在四台操作站上同时建立以太网进行连接，现场控制站网络结构图如下：其DCS的硬件配置为：制酸站：FB-2001NS2块，FB-2005NS网卡2块，FB-2010NS-13块，FB-SC14NS-13块；FB-2020NS-6块，FB-SC20NS-6块；FB-2030NS-7块，FB-SC30NS-7块；FB-2040NS-4块，FB-SC43NS-4块。这样就构成了一套分布式数据采集与控制系统。另外现场有一台10KVA和一台3KVA一共两台在线式不间断电源UPS，备品备件有：FB-2001NS主控制器2块。焙烧站：FB-2001NS2块，FB-2005NS网卡2块，FB-2010NS-6块，FB-SC14NS-6块；FB-2020NS-3块，FB-SC20NS-3块；FB-2030NS-3块，FB-SC30NS-3块；FB-2040NS-2块，FB-SC43NS-2块。这样就构成了一套分布式数据采集与控制系统。另外现场有一台10KVA在线式不间断电源UPS，2、DCS系统规模制酸站：AI：208个AOU：24个DIN：112个DOUT：64个焙烧站：AI：97个AOU：12个DIN：48个DOUT：32个四、实施方案焙烧工艺：1、烟道氧含量控制烟道氧含量控制的过程是：两个硫铁矿贮斗内的矿经过各自的胶带给料机、星型给料阀从2个加料入口加到焙烧炉中，空气鼓风机将空气送入焙烧风室，经风帽均匀分布后进入炉内，使矿渣和硫铁矿流态化并发生焙烧反应，并采用氧表控制焙烧炉出口氧含量，以便对加矿量进行自调，控制胶带给料机的变频器。烟道氧含量的控制方案是采用串级自调的方式，正常的烟道氧含量保持在2%—3.6%之间，当氧含量降低时，必须降低变频器的频率，达到减少硫精砂的投料，以达到氧气充分燃烧的可能，控制简图如下：2、汽包水位控制汽包水位的控制任务是：使给水流量适应锅炉的蒸发量，以维持汽包水位在允许的范围内保持给水稳定；另外是抗扰动性及负荷变化的虚假水位。汽包水位的控制方案采用三冲量给水串级控制系统和水位单冲量结合的方式。三冲量锅炉汽包给水自动控制系统，是以汽包水位H为主控信号，蒸汽流量D为前馈控制信号，给水流量W为反馈控制信号组成的控制系统。它采用蒸汽流量信号对给水流量进行前馈控制，当蒸汽负荷突然发生变化，蒸汽流量信号使给水调节阀一开始就向正确方向移动，即蒸汽流量增加，给水调节阀开大，抵消了由于“虚假水位”引起的反向动作，因而减小了水位和给水流量的波动幅度。当由于水压干扰使给水流量减少的信号，开大给水阀门，使给水量保持不变。另外，给水流量信号也是调节器动作后的反馈信号，能使调节器及早知道控制的效果，所以三冲量给水控制系统，调节器动作快，还可以避免调节过头，减少波动和失控。这样，汽包水位很少受到影响。三冲量给水控制系统主回路简化方块如图：另外，当锅炉处于低负荷运行时，水位控制系统可自动切换到单冲量调节。当发生负荷的突增、突降情况时，往往会引起较高的水位波动，这时单采用经典的三冲量控制，难以克服干扰因素水位的大扰动，此时，可通过程序综合仪表输入的客观信息，强行上拉或下拉给水阀位植，防止水位下降或上升过快。单冲量汽包水位控制主要用于给水流量，主汽流量等仪表的损坏，检修或者启停时的控制。一、工艺流程本装置为15万吨/年硫铁矿制酸，通过硫铁矿燃烧出的SO2烟气进行净化吸收和转化成浓度不低于96%的硫酸，可分为原料、沸腾焙烧、余热锅炉、脱盐水站、炉气净化、二氧化硫转化、烟酸、65酸、三氧化硫吸收等九个工序。二、控制目标⑴、开胶带给料机，并进行调节保持适当的风矿比例；⑵、调节干吸酸温、酸浓、液位等指标在规定范围内；⑶、稳定炉前风机风量，控制生产负荷；⑷、调节主风机风量，维持炉顶微负压，调节后燃烧风量；⑸、调节稀酸阀，控制气浓；⑹、调节转化各段进口温度，使转化率达到最大；⑺、及时将具备条件的联锁投入使用；⑻、调节净化液位；⑼、调节废锅液位，蒸汽压力。三、系统组成1、系统配置本项目控制系统采用的是FB-2000NSDCS。该系统能够实现连续控制、批量控制和逻辑控制等多种控制算