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第3 2 卷第 3 期 2 0 0 4 年 6 月 江 苏 化 工 J i a n g s u C h e mi c a l I n d u s t r y Vo 1 3 2 No 3 J u n 2 O O 4 搜 与装备 克劳斯硫回收流程模拟及其工艺计算 樊建明, 诸 林 , 许小云 ( 西南石油学院化工学院, 四川成都 6 1 0 5 0 0 ) 摘要: 对二级克劳斯硫磺回收装置流程进行模拟及对主要参数进行工艺计算 , 利用最小二乘法对所用的曲线进行 拟合, 得出相应的数学公式, 从而用 C 语言编写计算机程序进行计算, 得出关键的工艺参数。 关键词 : 硫磺回收 ; 3 2 艺流程 ; 数学模型 ; 计算框图; 实例 中图分类号: T Q 1 2 5 1 1 6 文献标识码: B 文章编号 : 1 0 0 21 1 1 6 ( 2 0 0 4 ) 0 3 0 0 5 3 0 3 随着日益严格的环境标准, 对燃料产品中的硫 含量要求越来越高, 这些都要求对燃料产品进一步 精加工, 因而会产生更大量的酸性气体, 从而加大原 有装置的处理能力, 由于克劳斯工艺在我国酸性气 硫磺回收工业中应用的较为普遍, 本文的主要 目的 是提供一种程序化的算法思路, 为装置的运行分析 快速提供一些基础的数据, 以便对操作进行优化 , 提 高整个装置运行的效率 , 也可对改建 、 扩建和新建装 置提供一些参考意见。 1 工艺流程 装置的工艺流程如图 1 。在该工艺中, 全部原 料气进入燃烧炉, 要求严格配给空气量, 以使酸气中 全部烃完全燃烧, 而 H 2 S 仅有 1 3氧化成 S O 2 , 使剩 余的 2 3 H 2 S 与氧化成的 s O 2 在理想的配风比下进 行催化转化, 以获取更高的转化率。燃烧炉温度高 达 1 1 0 0 1 6 0 0, 此时原料气中 H 2 S 约有 6 0 7 0 转化成元素硫。含硫蒸汽的高温气体经废热锅 炉回收热量后进人一级冷凝器再次回收热量并分离 出液硫, 出一级冷凝器的过程气与废热锅炉引出的 一 小股热气流掺合以达到进一级转化器所需温度。 进入一级转化器, 在已活化的催化剂上反应, 由于反 应放热 , 出口气温度明显升高, 经二级冷凝器回收热 量并分离出液硫之后的过程气, 经再热器加热达到 需要的温度。进人二级转化器, 催化转化后的过程 气温度略有升高, 经三级冷凝器回收热量并分离出 液硫 , 尾气进一步处理或灼烧后用烟囱排放 , 各级冷 凝器分离出的液硫流人硫储槽, 成型后即为硫磺产 品 。 1 一燃烧室; 2 一废热锅炉; 3 一蒸汽 ; 4 一再热器 ; 5 一冷凝器; 6 一原料气 ; 7 一空气 ; 8 一反应器; 9 一焚烧炉; 1 O 一烟囱 图 1 工艺流程图 2 数学模型及计算框图 2 1 数学模型 采用过程物料衡算、 热量衡算和动量平衡的方 法, 在燃烧室中, 原料气中 1 3的 H 2 S 完全燃烧, 烃 类完全燃烧反应式如下。 H 2 S +3 2 0 2 一H 2 O+S O 2 ( 1 ) C H 4 +2 0 2 一2 H 2 O+C O 2 ( 2 ) 2 H 2 S+S O 2 : “ 2 H 2 O+ 3 x S ( 3 ) 风 气 比 : ( c 专 + c 2 + c + ) 1 ( 4 ) 收稿 日期: 2 O O 4 0 2 1 8 作者简介: 樊建明( 1 9 7 5 一) , 男, 陕西大荔人, 硕士研究生, 师从诸林教授( 化工学院副院长) , 曾获中国石油公司科技进步 三等奖, 从事化工工艺模拟及优化研究。电话: 0 2 88 3 0 3 0 1 1 6 。 维普资讯 江 苏 化 工 2 0 0 4 年 6 月 其中 C 、 C 、 C 为酸气中对应组分的体积分 I , P 0 Ps x 凡 0 L S x ,P总 、 T, I 硒、 P P s P 一 凡 s 2 n s 0 , v e 平 衡 l 7 0 7 6 4 k 。 _ 0 _1 似 ( 1 0 0 0 0 k p 1 0 m o ) 平 衡 I 6 7 1 5 7 k _ 0 0 ( 1 0 0 0 0 6 5 0 ) t o 0 0 5 ( t 6 5 0 ) f 一 0 0 0 1 6 t +1 1 2 8 7 ( t 5 4 0 ) S b ( 蒸汽) 一 3 S 2 ( 蒸汽) 、 S 8 ( 蒸汽) 一 4 S 2 ( 蒸汽) 的离解热I3 公 s 6 ( 蒸汽) 一s 6 ( 液体) 、 S 8 ( 蒸汽) 一S 8 ( 液体) 的摩尔冷 算 3 。其主要计算框图 如图2 、 图3 所示。 根据操作的经验值确定各冷凝器的 进口温度 I 利用求出的x、物流组成 l 调用过程气流焓的物性数据库及6 、7 、8 公式 计算过程气物流的热负荷 I 求出各冷凝器的热负荷 I 根据工艺过程的性质结合所需的热负荷,确定 可能的冷凝器类型 图 2 冷凝器计算框 图 2 3 计算实例 已知某酸性气组成为 ( H 2 s ):6 0 6 5 , X ( c O 2 ) = 3 2 1 7 , X ( H 2 O ) =6 2 0 , 烃类( 以c 计) 0 9 8 , 酸气温度为4 3, 压力为 4 2 7 k P a , 进料量 4 7 9 9 1 m o l h , 环境中空气的干球温度为3 8, 湿球 温度为2 4, 空气鼓风机出口温度为8 2, 试进行 工艺计算。 ( 1 ) 流程主要点的参数及物流组成如表 l 。 表 1 主要参数汇总 空气酸气t l F V g r l B 温度, 8 2 4 3 1 1 6 5 3 7 1 2 9 9 3 2 3 1 1 7 7 k P a X 1 4 2 1 3 0 1 2 7 1 2 0 1 1 5 1 1 2 7 10 5 1 4 7 9 9 1 1 2 2 5 3 0 1 1 5 3 1 0 1 1 1 1 l 研1 0 B 5 2 摩尔分数, H 2 S 6 0 6 5 4 6 2 5 0 3 1 7 2 0 3 6 O 3 5 8 C 3 2 1 7 1 2 9 8 1 3 8 0 1 4 3 1 1 4 5 0 1 4 5 0 H 2 0 2 8 8 6 2 0 2 4 1 2 2 5 5 1 2 9 9 6 3 1 7 6 3 1 7 4 c 2 0 9 8 S 0 2 2 3 1 2 5 2 0 8 6 0 1 7 0 1 7 N 2 7 6 7 l 4 7 5 5 5 0 5 3 5 2 4 2 5 3 1 1 5 3 0 9 2 0 4 o S 2 8 4 1 0 0 1 3 s 4 1 1 3 0 2 7 O 0 0 5 s 5 1 3 8 0 4 8 0 0 9 0 1 4 合计1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 ( 2 ) 各换热器热负荷( 顺序如流程图 1 所示) 废热锅炉 2 1 7 X 1 0 7 ld h ; 第一冷凝器 4 1 7 X 1 ld h , 第二冷凝器 2 7 5 8 X 1 0 6 l h ; 第三冷凝器 维普资讯 第 3 2 卷第 3 期 樊建明等: 克劳斯硫回收流程模拟及其工艺计算 5 5 1 8 21 0 6 k J h 。 图3 燃烧室计算框图 参考文献 : 1 诸林 、 天然气加工工程 M 北京: 石油工业出版社, 1 9 9 6,1 5 8 1 7 3 2 美 气体加工与供应者协会编, 宋允林等译 气体加工 工程数据手册 M 、 ( 第 2版) 、 北京: 石油工业出版社 , 1 9 9 2 ,7 3 07 6 7、 l 3 J K il i a n M , W o z n y G M a x i m i z i n g c l a u s p 1 n t e ff i c i e n c y J 4 5 6 H y d r o c a r b o n E n g in e e r i n g, 2 0 0 2 , ( 9 ) : 6 9 7 7 朱开宏 化工过程流程模拟 M 北京 : 中国石化出版 社 , 1 9 9 3 、1 0 0 1 1 7 K i l l a n M, Wo z n y G Op t i n l i z e y o u r s e a

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