現代化硫酸裝置新建與老廠改造技術手冊（簡體書）

本書基於當前硫酸行業綠色發展需求，在介紹我國硫酸工業發展現狀基礎上，系統介紹了現代化硫酸裝置新建與老廠技術改造涉及的設計、製造、安裝、驗收、運行和維護方面的技術和經驗。全書共分五篇：篇介紹了硫酸現代化標志和我國硫酸工業當今概況；第二篇介紹了硫酸工作者常用物化數據、材料和規範；第三篇介紹了硫酸裝置的工程、工藝、設備、安防的設計與計算；第四篇介紹了設備與工程的實施與驗收，系統介紹了近期使用的19臺套新設備的情況；第五篇介紹了老廠改造的科學方法以及可採用的可靠的工藝、設備和材料，並介紹了現代化生產操作和設備管理的科學的方式方法，實現清潔生產。
本書給硫酸從業者提供了豐富的技術資料和書面經驗，也可作為化工、環保、熱工等專業的大專院校教學人員的參考用書。

劉少武，江蘇慶峰工程集團環境化學工程設計研究有限公司，教授級高工，在硫酸行業上工作50多年，從事生產和設計。設計和組織設計硫酸工程89套，老廠技術改造90多套。編著《硫酸工作手冊》、《硫酸工藝設備計算和選定》等10本書。硫酸工業協會行業專家組副組長等。硫酸行業的知名專家之一。

1.內容系統實用——本書系統總結了硫酸行業新建裝置和老廠改造的先進技術和裝備、設計方法和管理經驗，介紹的內容都是經過實踐驗證的，可操作性強。
2.凝結豐富經驗——本書內容凝結了作者團隊在硫酸領域設計、建造和生產管理方面多年的經驗，可借鑒性強。

硫酸工業是化學工業的重要組成部分，在國民經濟中占有重要地位。截至2019 年年底，我國硫酸產能達1.24 億噸/年，產量達9736.3 萬噸，穩居世界位。“十三五”期間，我國硫酸原料結構發生較大變化，冶煉煙氣制酸占比提升明顯；新舊產能高效置換，工藝落後、污染嚴重的裝置加速淘汰。
“十四五”我國硫酸工業將由擴產能型發展轉向節能減排效能型高質量發展（又稱綠色發展）。為推進全面達新國標、早日實現硫酸工業現代化和水平的戰略目標，同時為新建硫酸裝置和老廠改造提供技術和經驗支撐，“硫酸工業現代化團隊”（江蘇慶峰工程集團國際環保公司全面達新國標實現硫酸工業現代化和水平攻關組）編寫了這部《現代化硫酸裝置新建與老廠改造技術手冊》。
本書是在作者團隊過去十多年來做了大量試驗研究工作的前提下，在新建和對老廠實施技術改造後的一批硫酸裝置實際運行情況驗證和總結的基礎上編寫而成。本書系統介紹了現代化硫酸裝置新建與老廠技術改造涉及的設計、製造、安裝、驗收、運行和維護方面的技術和經驗，具體包括：硫酸設計常用的物化數據、材料的種類和性能、工程參數和規範；硫酸工程設計程序、硫鐵礦制酸和硫黃制酸工藝設備設計計算實例、設備選型與采購、制圖設計與操作流程編制、給排水和儲運設計；硫酸設備設計、製造、安裝工程以及耐酸防腐工程的技術細節、實施與驗收；老廠改造宜採用的科學方法、可靠工藝和設備，生產運行操作和設備維護檢修的科學管理等。本書是硫酸工業新技術、新經驗的薈萃，可為硫酸行業的專家、學者、工程技術人員、企業領導等提供系統的技術借鑒和工作上的方便，也有助於硫酸企業精準做好各個技術細節，使組織排放和效能指標優於新標準，使非組織排放大大減少，實現清潔生產。
本書由中國硫酸工業協會專家委員會副主任、江蘇慶峰工程集團終身名譽總工程師、硫酸行業知名專家劉少武組織並參與執筆，由高慶華負責起草主要部分，其余部分由徐開明和劉少武分工負責，統一商定內容，統一審定。編寫過程中，參考了以下技術資料：2008 年以來新建硫酸裝置設計、製造（選購）、安裝、生產運行等關鍵性技術資料；經過老廠技術改造達新國標驗收、運行的硫酸裝置的轉型升級方案、設計、現場施工、生產運行的全套關鍵性技術資料；國內外企業新創造的部分技術資料；硫酸行業的標準、規範、期刊、會議文集、專著、設計手冊等。在此，對參考資料的原作者表示衷心的感謝！
本書編撰過程中得到了齊焉、武雪梅、李崇、廖康程、張元慶、張元松、魯一麗、吳美香、張雪梅、張明朗、余山川、邱紅俠、沈粹卿、談正奎、錢永寬、徐為清、閆光年、盛趙平、陸志秀、居官兵、江華、王國年、姚明華、袁寧衛、夏青、郭鴻斌、張青竹、劉東、沈玉紅、吳思、劉蕾等同志和有關單位的大力支持和幫助，在此深表感謝！
本書是為硫酸工業全面達新國標、實現硫酸行業現代化和水平的拋磚引玉之作。限於編者的時間、精力和水平等，書中定有不妥之處，敬請讀者批評指正！

編著者
2021年8月

篇　當今硫酸工業概況/ 1
章　硫酸工業現代化標志 1
節 現代化硫酸裝置設計、製造、安裝標志 1
第二節 現代化硫酸裝置生產運行標志 2

第二章　我國硫酸工業現狀 4
節 硫酸工業發展歷程 4
第二節 硫酸產品結構分布、裝置規模 5
一、硫酸產品結構與產業分布 5
二、硫酸生產裝置規模、制酸方法 6
第三節 硫酸進出口情況 7
第四節 硫酸產品消費組成、價格變化 8
第五節 硫酸產能變化 10
第六節 硫酸用主要原料 10
一、硫黃 10
二、硫鐵礦 12

第二篇　硫酸工作者常用物化數據、材料和規範 / 14
章　常用物化數據 14
節 硫酸 14
一、物理性質 14
二、化學性質 68
三、硫酸H2SO4 產品理論能耗 71
第二節 硫 72
一、物理性質 72
二、化學性質 93
第三節 硫化物 96
一、二氧化硫 96
二、三氧化硫 121
三、常見硫化物 130
四、硫酸鹽 135
五、亞硫酸銨、亞硫酸氫銨、硫酸銨 144
第四節 空氣 152
第五節 水和水蒸氣 167
一、飽和水、飽和水蒸氣物性參數 167
二、飽和水蒸氣的蒸氣壓、氣體中水分含量 170
三、過熱水蒸氣的物性 171
第六節 常用氣體和固體材料參數 172
一、常用氣體 172
二、常用固體材料參數 176
三、各種含硫原料燃燒時的熱效應 184
第七節 常用單位換算及面積、容積換算 184
一、單位換算 184
二、面積、容積計算 187
第八節 海拔高度與壓力、標準篩、元素周期表 196

第二章　耐硫酸腐蝕的材料與性能 199
節 金屬材料 199
一、鑄鐵材料和碳素鋼 199
二、鉛、鋁的耐硫酸腐蝕特性 205
三、合金、不銹鋼材料 206
四、合金、不銹鋼等耐硫酸腐蝕材料的選用 207
第二節 非金屬材料 210
一、無機材料 210
二、有機材料 225

第三章　硫酸工程參數和規範 233
節 常用參數 233
一、通用常數 233
二、流體常用流速範圍 233
三、硫酸生產工藝管道、設備流體速度經驗數據 235
第二節 常用標準和規範 239
一、硫酸生產排放標準和能耗標準 239
二、通用標準 244
三、安全、衛生、環境標準規範 245
四、工程制圖及石化系統(含硫酸)設計規範 245

第三篇　精當設計工藝、設備，高效能現代化 / 247
章　硫酸工程設計程序 247
節 現場考察準確收集工程設計基礎資料 247
第二節 做基礎設計書(技術協議書)和投標書 248
第三節 提交可行性研究報告或初步設計說明書 248
一、可行性研究報告編制目錄內容 249
二、初步設計說明書目錄內容 249
第四節 提交環評、安評等報告相關內容 250
第五節 提交工程水、電、氣對接條件 250

第二章　20 萬噸硫鐵礦制酸工藝、設備設計計算 252
節 工藝、設備設計工程師在工程中的位置、作用 252
第二節 各工段主要設備的物料、熱量、能力計算 252
一、原料工段 252
二、焙燒工段 257
三、凈化工段 268
四、轉化工段 275
五、幹吸工段 287
六、尾吸工段 299
七、系統阻力設定 300
八、循環冷卻水 302

第三章　20萬噸硫黃制酸工藝、設備設計計算 303
節 原料工段工藝、設備計算 303
一、設計選定的原料硫黃條件 303
二、硫黃制酸原料流程 304
三、投硫黃量 304
四、原料設備 304
第二節 熔硫工段工藝、設備計算 306
一、熔硫流程 306
二、投料量 306
三、熔硫槽的熱量計算 306
四、助濾槽的散熱和蒸汽耗量 309
五、精硫槽的散熱和蒸汽耗量 310
六、液硫儲槽的散熱量和蒸汽耗量 310
七、總蒸汽耗量 311
第三節 焚硫工段工藝、設備設計計算 311
一、焚硫爐物料計算 311
二、焚硫爐熱量計算 312
三、余熱鍋爐的換熱量計算 313
四、焚硫爐工藝尺寸計算 313

第四章　工藝、設備設計計算值的整理 315
節 硫鐵礦制酸的設備規格和工藝參數 315
第二節 硫黃制酸工藝、設備計算數據確定和設備規格 320
第三節 整理確定裝置各項指標，確保達到現代化水平要求 322
一、能耗、環保標準和指標 322
二、工藝技術指標 323
三、消耗定額指標和設備性能 323
第四節 工藝和設備選定要點探討 327
一、凈化工段 327
二、轉化工段 328
三、工藝管道設計要點 330
四、幹吸工段 331

第五章　定型設備采購與非標設備設計說明 332
節 定型設備采購 332
第二節 非標設備的設計說明(以幹吸塔為例) 334
第三節 電氣設計說明 334
第四節 儀表自控設計要點說明 335

第六章　制圖設計、操作規程編制 336
節 繪製工藝流程圖和物料平衡圖 336
第二節 硫酸裝置的布置圖 338
一、硫酸裝置布置遵守的原則說明 338
二、生產工藝對設備布置的要求 338
三、硫酸裝置布置要點 339
四、繪製全套裝置平面布置圖 341
第三節 繪製全裝置土建條件圖 341
第四節 繪製全套裝置化工工藝配置圖 342
第五節 編制安全設施設計專篇 342
第六節 裝置操作規程、化驗分析規程技術資料 344

第七章　上下水、消防、硫酸儲運的設計 345
節 給水設計 345
第二節 污水、漏酸處理系統的設計 346
一、凈化工段 346
二、幹吸工段 346
三、成品工段 346
第三節 雨水系統設計，實現“雨污分流” 347
第四節 硫酸裝置儲運設計 347
一、硫酸產品的儲運設計 347
二、制酸原料的儲運設計 347
本篇結語 348

第四篇　精準做好各技術細節“高質量 質量控制”現代化綠色發展 / 349
章　設備設計製造（選購）安裝檢查驗收技術細節和規格 349
節 工作精神與態度要精準認真負責 349
第二節 硫酸裝置的主要技術細節 351
第三節 年產20萬噸規模老制酸裝置的設備規格 353

第二章　硫酸設備設計、製造、安裝工程實施與驗收 365
節 通常規範 365
一、工程一般規定 365
二、材料與設備的檢驗 365
三、材料與設備管理 366
四、設備基礎與安裝工程的一般規定 367
第二節 焙燒爐工程 369
一、爐(窯)殼裝配 369
二、爐部件安裝 369
三、礦渣熄滅、輸送設備安裝試車 370
第三節 爐氣凈化設備工程 371
一、機械除塵器製造安裝 371
二、熱電除塵器製造安裝 372
三、電除霧器製造、安裝 373
四、整流機組安裝 375
五、文式管安裝 376
第四節 硫酸塔工程 376
一、殼體製作及安裝 376
二、鋪鉛(或軟塑料)內襯工程 377
三、填料及附件安裝 377
第五節 二氧化硫鼓風機及酸泵安裝工程 379
一、鼓風機檢驗及安裝 379
二、鼓風機試車 381
三、酸泵安裝與試車 382
第六節 熱交換器、轉化器工程 382
一、熱交換器製作安裝 382
二、轉化器製作安裝 383
三、催化劑填裝 384
第七節 管道、酸冷卻器工程 384
一、鉛制氣體管道 384
二、鉛制酸管道 385
三、鋼板管道及管體內襯 385
四、硬聚氯乙烯管及玻璃鋼管 386
五、濃酸管道及噴淋冷卻器 386
六、管殼冷卻器、板式冷卻器、螺旋冷卻器與稀酸冷卻器 387
第八節 大型儲酸罐工程 387
第九節 築爐工程 388

第三章　耐酸防腐工程實施與驗收 390
節 一般規定 390
第二節 水玻璃膠結料的耐酸工程 391
第三節 瀝青膠結料的耐酸工程 392
第四節 襯砌耐酸磚、板工程 393
第五節 手糊玻璃鋼設備和襯裡工程 394
一、手糊玻璃鋼及強度 394
二、手糊玻璃鋼的施工要求 395
三、檢查驗收 397
第六節 軟塑料(含聚四氟乙烯等)襯裡設備 398
第七節 基礎與地坪、酸水溝池防腐工程 399
第八節 耐酸塗料和噴、鍍鋁工程 400

第四章　工程檢查、試車驗收、安全技術和生產許可證 401
節 一般規定和單體設備試車 401
第二節 聯動試車與烘爐 402
第三節 化工投料試車 404
第四節 工程驗收 405
第五節 安全技術和生產許可證 407
一、一般規定 407
二、施工安全 407
三、烘爐與試車安全 408

第五章　近期所用部分新設備及改進大的設備 410

第五篇　用先進可靠技術改造老廠　全面達新國標　實現全行業現代化 / 420
章　當今老廠技術改造的迫切性 420
節 老廠技術改造重大的發展歷程 420
一、老廠技術改造的必要性 420
二、我國硫酸工業技術改造的五個階段 421
第二節 當今加力老廠技術改造的歷史性推力 422

第二章　老廠技術改造的科學方法 426
節 老廠技術改造正確的理念、目的、技術方向 426
第二節 老廠實施技術改造必要的、科學的計算和考量 427
第三節 老廠技術改造實施的科學程序或方法 430

第三章　老廠技術改造當前宜採用的先進、可靠的工藝、設備和材料 433
節 原料工序 433
一、硫化礦(塊礦、精砂、尾砂) 433
二、硫黃 433
第二節 焙燒工序 435
一、沸騰爐 435
二、焚硫爐 438
第三節 凈化工序 438
一、氣體凈化工藝設備配置 439
二、採用耐腐、耐用的高效設備 440
三、凈化工序洗滌用稀酸實現“零排放” 442
第四節 轉化工序 442
第五節 幹吸工序 446
第六節 電器、節能計算 451
一、電器 451
二、硫酸生產節能計算 452
第七節 尾氣回收或處理 454
一、硫酸尾氣處理的思路 454
二、選用尾氣處理方法必須把握的原則 455
三、當前宜選用的尾氣處理方法簡介 455
四、有機胺法工藝、設備、操作控制 456