青岛科技大学硫磺车间实习报告.doc

青岛科技大学本科毕业实习与设计 青岛科技大学青岛科技大学 化化 工工 过过 程程 设设 计计 题目题目_ _ 年产年产 3 3 万吨硫磺车间工艺设计万吨硫磺车间工艺设计_ 指导教师指导教师 许军许军 辅导教师辅导教师 许军许军 学生姓名学生姓名 张常兴张常兴 学生学号学生学号 11010101101101010110 化工化工 学院（部）学院（部） 化学工程与工艺化学工程与工艺 专业专业 111 班班 2014 年年 11 月月 16 日日 年产 3 万吨硫磺生产车间工艺设计 学 生张常兴指导教师许军 实习名称齐鲁石化炼油厂 二硫磺车间 实习时间 2014.10.13-2014.10.28 实习地点 齐鲁石化炼油厂 实习目的 1、巩固与运用所学各门课程的知识，理论联系实际，培 养工程与工艺观点，训练观察分析和解决工程实际问题 的独立工作能力。 2、通过对生产工艺过程的现场实习，掌握该产品生产的 实际知识和技能，学习操作控制等有关知识。 3、收集各项资料和数据，为毕业设计或论文打下一定的 基础。 4毕业实习是培养化工类本科专业的高级工程设计技术 人员的重要实践环节，通过实习使学生能够理论联系实 际，进一步巩固和掌握所学理论知识，获得实践知识和 技能，提高独立工作能力和组织管理能力，化工产品的 技术经济分析能力，化工企业的环境保护意识等，同时 还是培养本科生尊重体力劳动，尊重工人师傅的良好机 会，使之养成良好的思想作风和工作作风。 5学完本专业教学计划规定的理论教学课程之后，有针 对性地到与本专业相关的工厂或研究单位，把所学的理 论知识综合运用到生产和科研实践中，进一步加深、巩 固知识。 青岛科技大学本科毕业实习与设计 目录目录 前言前言1 1.概述概述.2 1.1 设计任务2 1.2 企业介绍.2 1.2.1 齐鲁石化简介2 1.2.3 酸气来源4 1.3 生产原理与工艺流程简述.5 1.3.1 生产原理.5 1.3.1.1 制硫工艺原理5 1.3.2 工艺流程简述.6 1.3.2.1 制硫部分6 1.3.2.2 尾气处理部分7 1.3.2.3 液硫脱气成型部分8 1.4 操作规程9 1.4.1 开停工方案.9 1.5 产品说明13 1.5.1 硫磺的物化性质.13 1.5.2 产品质量标准.14 2.工艺计算及设备选型工艺计算及设备选型.15 2.1 物料衡算15 2.1.1 年产 3 万吨硫磺回收装置物料衡算.15 2.1.2 尾气处理装置物料衡算20 2.1.2.1 加氢反应器的物料衡算.20 2.1.2.2 吸收塔的物料衡算.22 2.1.3 吸收塔设计.23 2.2 热量衡算24 2.2.1 燃烧炉的热量衡算:24 2.3 设备选型.26 2.3.1 反应器 R102 选型（固定床反应器）26 2.3.2 泵的选取(泵 201 的选取)26 2.3.3 换热器的选型28 3.非工艺部分非工艺部分.29 3.1 安全生产29 3.1.1 安全生产的特点.29 3.1.2 车间常见的毒物性质.29 3.1.3 安全技术.29 3.1.4 安全管理.31 年产 3 万吨硫磺生产车间工艺设计 3.2 环境保护的基础知识32 3.2.1 环保的基础知识.32 3.2.2 环境管理.32 4、设备一览表、设备一览表34 4.1 设备概况一览34 4.2 主要设备一览34 5 实习体会实习体会.36 6 参考参考文文献献.37 7 附录附录.38 7.1 CHENCAD 简介：38 7.2 SCDS 简介：.38 7.3 TOWER 简介.39 7.4 TOWER PLUS 简介：39 7.5 SHORTCUT 简介：39 7.6 ASPEN PLUS 简介40 7.7 附图.42 青岛科技大学本科毕业实习与设计 1 前言前言 本设计是 3wt 硫磺回收装置，因为胜利炼油厂南生产区加工的为含硫量较 高的胜利原油。在油品和石油气脱硫工艺中，放出大量的含硫化氢的酸性气体 （约 1000 立方米/小时），其中硫化氢（H2S）气体占 6075%（体积），此种 气体若排放或烧掉，不仅造成能源浪费而且还会污染环境。因此本着变废为宝， 改善环境，造福人类的目的，需要对酸性气体进行尾气处理，并生成产品硫磺。 硫磺是一种重要的化工原料,在炸药、钢铁酸洗、医药食品工业、安全剥离、水 处理、橡胶、电解工业、催化剂、颜料、化学品、硫磺混凝土、醇类、黏合剂、 农药等化学工业中得到广泛应用。 本设计参考了炼油厂第二硫磺车间的设计，同时对车间的生产提出了一些 合理化建议，可以为企业生产提供先进的生产工艺，推进企业自身的技术改造。 酸性气脱硫工作在炼油厂是必须的，壳牌公司 Caroline 天然气加工厂克 劳斯装置的脱硫率可达到 98%甚至更高，我国的同类工作同世界先进水平仍有 差距，因此国内企业应参照先进的生产工艺推动我国企业自身的技术改造。 本设计，除了设计说明书，还叙述了生产的工艺流程、物料衡算、部分环 节的热量衡算以及设备的选型，此外，还附加了装置流程图,车间平面布置图， 以供参阅。 该设计参考了大量文献，应用多种计算工具，历时六周，由于时间原因和 自身能力有限所造成的不足之处，敬请指教，以求完善。 年产 3 万吨硫磺生产车间工艺设计 2 1.1.概述概述 1.1 设计任务设计任务 一、设计项目：年产 3wt 硫磺回收装置及尾气处理 二、生产方法：克劳斯工艺制硫方法 三、数据来源：齐鲁石化胜利炼油厂第二硫磺车间部分现场数据 四、设计阶段：初步设计 五、设计内容： 1、方案设计：确定生产工艺路线和进行流程设计，绘制流程草图。 2、物料横算 设计依据： （1）生产规模：3.75 吨/小时 （2）生产时间：8000 小时/年 （3）原料组成： H2S79.97%,烃类 4.0%, CO2:16.03% 3、热量衡算 4、吸收塔工艺设计与风机的设备选型以及转化炉的设备构造图 5、非工艺部分 6、绘制控制点的工艺流程图和平面图 1.2 企业介绍企业介绍 1.2.1 齐鲁石化简介齐鲁石化简介 中国石化集团齐鲁石化公司胜利炼油厂是全国颇具规模的炼油企业之一， 于 1966 年 4 月动工建设，1967 年 10 月投入生产，现已成为加工能力 10500kt/a，占地面积 587 公顷的现代化石油加工企业。该厂拥有生产装置和辅 助生产装置 60 余套，拥有相应配套的科学研究、开发设计、计算机应用、环境 保护等设施，是全国最具影响力的含硫原油加工以及沥青、硫磺生产和加氢工 艺技术应用基地之一，生产的 39 种石油产品畅销全国 27 个省市，部分产品已 进入国际市场。 胜利炼油厂坚持依靠科技求发展。该厂 VRDS-FCC 组合工艺曾获联合国科技 创新发明奖；石油苯、-10 号军用柴油等产品曾获国家金奖；100 号甲级道路沥 青、1 号喷气燃料、石油甲苯等产品曾获国家银奖；硫磺、90 号车用汽油等 18 种产品曾获省(部)优名牌产品称号；汽油全部实现了高标号无铅系列化生产， 青岛科技大学本科毕业实习与设计 3 其中 97 号无铅汽油填补了国内空白；1999 年开发投产的高等级道路沥青，技 术指标达到或超过了国外同类产品水平，从而标志着胜利炼油厂的沥青产品实 现了系列化。 按照“质量第一，用户至上”的原则，胜利炼油厂建立了从原材料进厂、 生产过程控制、新产品开发、标准化管理、产品出厂控制到售后服务的全过程 质量控制保证体系。该厂于 1998 年通过了 ISO9002 国际质量体系贯标认证和 ISO10012 计量检测体系贯标认证；2001 年 3 月被中国实验室国家认可委员会等 机构评定为“沥青产品检验实验室”。齐鲁石化坚持科技创新，1996 年以来， 累计完成科研课题 950 项，成果鉴定 169 项，获得专利授权 93 项，16 项科技 成果获国家级奖励。先后与美国、德国、英国、日本、意大利、荷兰、韩国等 多家国外公司进行了成功合作。公司凭籍自身丰富的工程建设经验，依托雄厚 的技术实力和可靠的服务质量，在国内树立了良好的企业形象，形成了可研、 设计、采购、施工和开车服务管理等系统的服务网络。自主开发的硫磺回收技 术及催化剂、炼厂气等温绝热加氢技术、轻烃醚化技术等填补了国内空白。为 全国“科技进步百强企业”。在中国石油和化学工业协会、中国化工企业管理 协会、中国化工情报信息协会联合发布的 2003 年中国化工企业 500 强排行榜中， 齐鲁分公司、齐鲁股份有限公司分别名列第 7 位和第 27 位。 1.2.21.2.2 车间简介车间简介 胜利炼油厂南生产区加工的为含硫量较高的胜利原油。在油品和石油气脱 硫工艺中，放出大量的含硫化氢的酸性气体（约 1000 立方米/小时），其中硫 化氢（H2S）气体占 6075%（体积），此种气体若排放或烧掉，不仅造成能源 浪费而且还会污染环境。 为了变废为宝，改善环境，造福人类，1971 年 5 月由北京石油设计院设计 的我国第一套自行设计的炼厂气制硫装置在胜利炼油厂建成投产，即现在的第 一硫磺回收装置。原设计规模为 5500 吨/年，采用分硫法，1972 年改为部分燃 烧法，高温掺合式的二级转化克劳斯工艺流程。改造后的产品质量一直比较稳 定，1979 年被化工部和山东省评为优质产品。 随着生产发展的需要，通过挖潜改造，1975 年将燃烧炉、废热锅炉更新， 装置的生产规模增加到 7500 吨/年。1981 年对生产工艺进一步完善，将一级冷 年产 3 万吨硫磺生产车间工艺设计 4 却器由立式改为卧式并增加一个大捕集器。1982 年催化剂由福建漳浦产的天然 铝钒土改为由齐鲁石化公司研究院、胜利炼油厂和山东铝厂共同研制的 LS-801 催化剂，该催化剂为人工合成的的活性氧化铝型硫磺回收催化剂，具有强度大、 磨损小、活性高、稳定性好、对有机硫水解能力强等优点。装置总硫转化率可 达 96%左右，从而减少了排放废气中的硫含量。 该装置采用部分燃烧法工艺，二级转化，用高温掺合法控制转化器入口温 度，因此较易控制。另外 1984 年选用 LS-811 催化剂，转化率进一步提高，生 产更加稳定。 表表 1 11 1 装置情况一览表装置情况一览表 原计划规模 5000t/a 现实际能力 7500-10000t/a 设计单位北京石油设计院投产日期1971 年 5 月 装置建设日期 1969-1970 占地面积 7080m2 投资定员/现有人员 60/ 1.2.3 酸气来源酸气来源 本装置酸性气来源分三路：北区改扩建、新建装置的混合酸性气；新建装 置的含硫污水汽提单元的含氨酸性气和二化甲醇装置的甲醇酸性气。三种酸性 气组成如表 1-2。 青岛科技大学本科毕业实习与设计 5 表表 1-21-2 原料组成原料组成 名称组成体积 %公斤分子/时公斤/时 混 合 酸 性 气 H2S CO2 C1 C2 C3 C4 C5 H2 H2O 合计 91.95 0.56 0.64 0.13 0.11 0.13 0.29 4.41 2.22 100 204.06 1.69 2.14 0.43 0.36 0.43 0.96 14.66 7.36 332.09 10338.04 74.36 34.24 12.90 15.84 24.94 69.12 29.32 132.40 10731.16 1.3 生产原理与工艺流程简述生产原理与工艺流程简述 1.3.1 生产原理生产原理 1.3.1.1 制硫工艺原理制硫工艺原理 酸性气体中的 H2S 的含量不同，故燃烧时放出的热量不同，根据酸性气中 H2S 的含量，对于不同浓度的气体，分别采用部分燃烧法、分流法、直接氧化 法三中方法来回收硫磺。本装置采用部分燃烧法回收硫磺。 一部分燃烧法一部分燃烧法 酸性气中的 H2S 含量大于 50%时，一般采用部分燃烧法。将全部酸性气体 引进燃烧炉，所配风量是按烃类完全燃烧和 H2S 的 1/3 完全燃烧生成 SO2来计算 的。对 H2S 来说，反应结果炉内约有 65%的 H2S 反应生成气体硫，而余下的 35%H2S 中 1/3 反应生成 SO2、2/3 保持不变。余下没有反应的 H2S、SO2在转化器 内，在催化剂作用下发生反应，进一步生成气体硫。 二分流法二分流法 酸性气中 H2S 含量在 15-50%之间时，一般采用分流法。即将 1/3 酸性气体 引入燃烧炉，所配空气量为烃类完全燃烧生成 SO2来计算的。对于 H2S 来说， 年产 3 万吨硫磺生产车间工艺设计 6 反应结果在炉内没有气体硫生成，只有 SO2生成。2/3 酸性气体在一级转化器前 与燃烧炉内生成的 SO2汇合，同时进入转化器，在催化剂作用下，H2S 与 SO2反 应生成气体硫。 三直接氧化法三直接氧化法 酸性气体中的 H2S 浓度低于 15%时，一般采用直接氧化法。将酸气与空气 事先预热到一定温度，再引进燃烧炉、转化器发应，所需要配风量为酸性气体 中的烃类完全燃烧和 1/3H2S 完全燃烧生成 SO2来计算的，反应结果在燃烧炉或 转化器内都生成气体硫。 本装置制硫的基本工艺是采用部分燃烧法，使酸性气在燃烧炉燃烧，其中 的 NH3和烃类组分被完全氧化分解，而 H2S 不完全燃烧，约有 65%直接转化成元 素硫，其余的 H2S 又有 1/3 转化为 SO2，H2S 和 SO2在催化剂条件下发生低温克 劳斯（Claus）反应，制硫转化率达 97%以上，残余 H2S 及 SO2和未捕集下的 S 经加氢还原并吸收再生利用，使装置收率达到 99.9%以上。 克劳斯工艺的实质是部分氧化还原反应，其化学反应式为： 2H2S +3O2 = 2H2O + 2SO2+Q （1） 2H2S + SO2 = 3/x SX + 2H2O+Q （2） （1）与（2）又可写为： 2H2S + O2 = 2/xSX+ 2H2O+Q （3） 基于以上反应，在酸性燃烧炉内约有 6065%的 H2S 转化为元素硫。在酸气 燃烧炉内，还同时发生氨及烃类燃烧反应： 4 NH3 + 3 O2N2 +6 H2O+Q （4） CH4 + 2 O2 CO2 + 2H2O+Q （5） H2S + CO2COS + H2O+Q （6） 2H2S +CO2 CS2 + 2H3O+Q （7） 在转化器中 H2S 与 SO2 在催化剂作用下继续发生低温 Claus 反应，如式 （2） ，同时还发生 NH3 有机硫的水解反应。 COS + H2OH2S + CO2Q （8） CS2 +2H2O2H2S +CO2 Q （9） 通过一段高温反应和两级催化反应，H2S 转化率可达 97%以上。 1.3.1.2 尾气处理工艺原理 含有一定量 H2S、SO2、Sx 的制硫尾气在催化剂的作用下，进行加氢反应： SO2 + 3H2H2S + 2H2O （10） Sx + x H2x H2S （11） 加氢尾气中的 H2S 由 MDEA 吸收，净化尾气经焚烧炉焚烧后排大气，吸收 了 H2S 的 MDEA 经解析得到再生酸气返回制硫部分处理。 青岛科技大学本科毕业实习与设计 7 1.3.2 工艺流程简述工艺流程简述 1.3.2.1 制硫部分制硫部分 来自重油加氢脱硫装置，重整装置、二催化脱硫装置、一加氢脱硫装置、 二加氢脱硫装置就双塔汽提的混合酸性气与尾气处理部分、返回酸性气混合后 进入混合酸性气分液罐（D101A） ；重油双塔汽提装置的含氨酸性气与三常含 氨酸性气混合后进入含氨酸性气缓冲罐（D101B） ，两路酸性气经缓冲罐脱水 后分别进入制硫燃烧炉（F101） ，经燃烧，将酸性气中的氨和烃类等有机物全 部分解。在炉内约 65%（V）的 H2S 进行高温克劳斯反应转化为硫，余下的 H2S 中有 1/3 转化为 SO2，燃烧时所需空气由离心鼓风机（K101A、B、C）供给。 进炉的空气量按比例控制调节。自 F101 排出的高温过程气（约 1322） ，一 小部分通过高温掺合阀调节第一级转化器（R101）的入口温度，其余部分进 入制硫余热锅炉（ER101）冷却至 350，同时 ER101 壳程产生 3.7MPa（g）的饱和蒸汽，经蒸汽过热器（E203）过热至 450出装置并入整 齐管网。 从 ER101 出来的过程气进入一级冷凝冷却器（E101） ，过程气被冷却 至 170，E101 壳程产生 0.3MPa（g）的饱和蒸汽。在 E101 末端，冷凝下 来的 液体硫磺与过程气分离，自底部流出进入液硫脱气池；顶部出来的过程气 经高温掺合阀调节至 250进入一级转化器（R101） ，在催化剂的作用下进行 反应。反应后的气体温度为 319，先经过过程气换热器（E104）管程与进 二级转化器（R102）的冷气流换热，温度降至 248后进入二级冷凝冷却器 （E102）被冷却至 170。E102 冷凝下来的液体硫磺，在末端与过程气分 离，自底部流出进入液硫脱气池，顶部出来的过程气经 E104 壳程与一级转化 器的高温气流换热后，温度由 170升至 224进入二级转化器（R102） ，过 程气在催化剂作用下继续进行反应，反应后的过程气进入三级冷凝冷却器（E 103） ，温度从 242被冷却至 130。在 E103 末端，被冷凝下来的液体硫磺 与过程气分离，自底部流出进入液硫脱气池；顶部出来的过程气经尾气分液罐 （D104）分液后，进入尾气处理部分。 年产 3 万吨硫磺生产车间工艺设计 8 图图 1-11-1 制硫部分流程图制硫部分流程图 1.3.2.2 尾气处理部分尾气处理部分 制硫部分排出的硫磺尾气经过混氢，进入尾气加热器（E201） ，与尾气 焚烧炉（F201）出口的高温烟气换热，温度升至 300后进入加氢反应器 （R201） ，在 LS951 催化剂的作用下进行加氢、水解反应，使尾气中的二氧 化硫、元素硫、有机硫还原、水解为 H2S。反应后的高温气体，进入蒸汽发生器 （E202） ，产生 0.3MPa（g）的饱和蒸汽，同时高温气体被冷却至 170，再 进入尾气急冷塔（C201）下部。尾气急冷塔使用的急冷水，用急冷水循环泵 （P201/A，B）自 C201 底部抽出，经急冷水冷却器（A204）冷却至 40 后返 C201 循环作用。 MDEA 贫液自 D206 经贫胺液泵（P202）抽出送至尾气吸收塔（C 202）上部，在塔内尾气与贫液逆流接触，其中的 H2S 被吸收。自塔顶出来的净 化气，进入尾气焚烧炉（F201） ，在 700高下，将净化气中残留的硫化物焚 烧生成 SO2。焚烧后的高温烟气经过蒸汽过热器和尾气加热器回收热量后，烟 气温度降至 329，最后经烟囱（S201）进入大气。 吸收 H2S 后的 MDEA 富液，由 C202 塔底经富液泵（P203/A，B）升压 后，先经贫富液换热器（E207A，B）换热，温度升至 85进入溶剂再生塔 （C203）上部进行再生。C203 热源由再生塔底重沸器（E209）供给。塔 底贫液经 E207A，B 温度由 121降至 79后再经贫液冷却器（E208A，B） 用循环水冷却至 40后进入溶剂储罐（D206A，B）储存，供 C202 循环使 用。 C203 顶气体经再生塔冷凝冷却器（A205） ，温度见降至 40进入再生 塔顶回流罐（D202）分液。液相经再生塔顶回流泵（P204A，B）打回 C 203 顶；气体为解吸的酸性气，返回 D101A 制硫。 青岛科技大学本科毕业实习与设计 9 图图 1-21-2 尾气处理部分流程图尾气处理部分流程图 1.3.2.3 液硫脱气成型部分液硫脱气成型部分 自 E101、102、103 分出的液态硫进入液硫脱气池后，经注入氨气和氮 气，用液硫脱气泵（P102A，B）循环，将液硫中的 H2S 气体脱出，再用抽空 器将 H2S 抽出送到尾气焚烧炉 F201 焚烧后排烟囱。经过脱气处理后的液硫中 H2S 含量小于 10ppm（W） ，用液硫提升泵（P103A，B）提升至硫磺成型机 （MC101A，B）造粒成型后，经自动称（W101A，B）称重包装为 50 千克/袋 规格的产品，自动输送码跺至硫磺库棚暂存，汽车外运出厂。 1.4 操作规程操作规程 1.4.1 开停工方案开停工方案 一、开工前的准备一、开工前的准备 1. 组织职工学习开工方案，熟悉开工程序及关键步骤的岗位操作方法。 2. 检查动改技措项目是否完好，质量是否符合要求。 3. 检查设备、管线的检测质量是否达到规定标准 4. 检查各仪表是否达到投用条件。 5. 检查开工安全环保落实情况。 6. 确认催化剂的更换、装填质量。 7. 准备好各种看板、图表。 二、开工程序步骤及相关内容二、开工程序步骤及相关内容 （一）装置吹扫、水洗、试压气密（一）装置吹扫、水洗、试压气密 年产 3 万吨硫磺生产车间工艺设计 10 1、尾气吹扫、气密（与硫磺装置吹扫同步） 2、主流程吹扫，气密 吹扫介质：空气 吹扫流程： 机 202炉 201反 201换 201塔 201容 208尾气线烟囱 冷回流线 机-201 炉-202 3、再生酸气线先吹扫、气密 4、瓦斯线及氢气线：与硫磺装置同步吹扫气密。 5、塔 201 冷却系统水冲洗。 （1）塔 201 冷却系统 （2）含硫污水线 （3）氨水线 第二加氢双塔给水装置界区泵 201 入口阀前拆法兰排放 排放 6、换 201、炉 203、容 205 水冲洗及试压 7、水冲洗结束后，各底点排净水。 8、循环水冲洗时设备一次通过。 （二）水联运（二）水联运 1、目的： 考察设备及仪表性能能否达到使用要求，检查充程是否畅通。 2、条件： 各调节阀、记录表、压力表、液位计安装就位，以表位于备用状态。 各机泵达到备用状态。 3、还原冷却系统水联运 介质：新鲜水 泵 201/1、2 入口给新鲜水滤 202/1、2冷 201塔 201 液位达 70-80% 时，停止给新鲜水启动泵 201/1、2 建立循环。 循环正常后，可将 LIC-201 检查投用。 4、吸收再生部分 介质：脱氧水 容 203 顶放空 脱氧水缓慢容 203（注满 80-90%）启动泵 203FRC-310塔 202 液位 达 80%启动 202（富液泵）换 201/1、2 管程塔 203 液位达 50%时换 202/1、2、3、4 壳程冷 202 容 203 5、调整建立正常循环，循环正常后可将仪表投自动控制。 6、FRC-310 循环量控制分别为： 水联运初期：10 t/h，运转 8h； 水联运中期：20 t/h，运转 8h 水联运后期：30 t/h，运转 16h，45t/h 运转 8h。 7、水联运过程中，每 24 小时换水一次，泵 202/1 运行 24h 可切换至泵 202/2。 青岛科技大学本科毕业实习与设计 11 8、关闭塔 203 底出口阀，将塔 202 注满，缢流至容 202，容 202 液位达 80%停 泵 202、203 启动泵 304/1，流程如下：容 202泵 304/1塔 203容 202 ； 运转 4 小时后将泵 304/1 切换至泵 304/2 再循环 4 小时（注水前打开塔顶放空） （三）配置胺液（三）配置胺液 配置方法： 1. 水联运时，R203 注脱氧水至 2.4m，注水前一定要打开放空阀，缓慢注入。 2. 水联运完毕后，用氮气吹干净系统内积水，起动泵 203 带罐循环。循环正 常后把胺液桶运往现场，从泵 203 入口接胶带，关小容 203 出口阀，以泵不抽 空为原则，把胶带放到胺液桶内，使胺液桶进入系统。 3. 桶内胺液一定要抽干净。现场十吨胺液全部注入系统。 4. 配置完毕后分析胺浓度。 （四）炉（四）炉 201201 升温升温 1、点火准备 炉 201 按临时表（表量程 0-600） （1）反 201 入口 Dg900 处法兰处加盲板。 （2）与调度、动力、仪表、电气、制氢等有关单位加强联系，车间化验做好分 析准备。 （3）准备好点火工具（火柴，煤油，点火棒）消防器材，防毒面具。 （4）引氢气至炉 201 前排放，采样分析氢气80%为合格。 2、点火步骤 （1）拆除炉 201 前氢气阀后盲板（拆除 TIC-201 前氢气线盲板） ，打开开工烟 筒阀，启动机 202 吹扫 10 分钟。 （2）吹扫完毕后适当关风阀，保持点火孔处微正压，从点火孔处送入点燃的火 棒，引氢气进炉。 （3）点燃炉 201 后，迅速调节氢气进炉阀及空气量，将氢气完全燃烧。 （4）一次点火未染或中途熄火，可用氮气吹扫十分钟，再用风吹扫 5-10 分钟， 方可重新点火。 （5）点火时，严禁正视点火孔，以防回火伤人。 3、炉 201 升温 （1）升温时，以炉膛前部热偶为准。 （2）严格按升温曲线进行控制并绘制出实际升温曲线。 （3）当混合室出口温度达 250时，打开容 208 手孔，启动机 201 向混合室吹 入掺合气，控制温度不超过 300。 （4）当燃烧室温度达 500时，炉 201 火嘴处注入少量氮气。 （五）炉（五）炉 202202 升温升温 1、点火步骤及调试方法 （1）因瓦斯前瓦斯气给气伴热。 （2）将瓦斯引至炉 202 前接胶带排放，采样氧含量1.0%后方可点火。 （3）打开汽包放空阀，关闭蒸汽出口阀，炉 203 注脱氧水，液面在 50-70%。 （4）将空气自机 202 引至炉 202 前。 （5）打开点火孔的法兰盖，用风吹扫炉 202、203 至烟囱 10-15 分钟 。 （6）把点燃的火把送入炉内，再看火孔处看到火焰。 （7）稍开风阀保持点火出微正压，稍开瓦斯进炉阀，观察瓦斯是否燃着。 年产 3 万吨硫磺生产车间工艺设计 12 （8）瓦斯燃着后，取出火把装好法兰盖。 （9）调节瓦斯、空气进炉量，使瓦斯当量燃烧，防止碳黑生成，分析氧含量 数据后，及时作出调整。 （10）如一次点火未燃，应加大风量，吹扫 10-20 分钟，赶净瓦斯后，再次点 火。 （11）炉膛温度达 550以上，如风中断熄火，则应立即关闭瓦斯进炉阀， 用氮气吹扫 10-15 分钟，重新点炉，若没有氮气，可用 1.0MPa 蒸汽（先排净凝 结水）吹扫，如瓦斯中断熄火则重新引瓦斯点火即可。 2、注意事项 （1）点火时操作人员不得正视点火孔，以防回火伤人。 （2）按升温曲线严格控制，温度不得超过5。 （3）描绘出实际升温曲线，要详细记录。 （六）反（六）反 201201 床层升温床层升温 1、条件 （1）炉 201 温度达 1000。 （2）塔 201、反 201 入口盲板拆除。 （3）换 201 注脱氧水至规定液位。 （4）塔 201 注新鲜水循环。 2、流程 炉 201反 201换 201塔 201机 201烟囱 3、 拆除反 201 入口盲板，封好塔 201 人孔及容 208 手孔，启动泵 201 向塔 201 内注水，保持塔 201 液位 70-80%，并建立循环，换 201 注除氧水保持液面 5080%；塔 201 内注氨水，pH 值控制在 6-8。 4、 按炉 201 升温时氢气和空气的比例，重新点燃炉 201，调整进炉 201 氢气量 和空气量，关闭开工烟囱，同时启动机 201，把烟道气引入反 201 内，用风机 201 的循环量调节反应器入口温度，使床层以 20/h 速度升至 200，在一般 情况下，反应器入口温度控制在 200左右即可。 5、 机 201 出口压力要小于机 202 出口压力，如压力过高时可从机 201 出口向 烟囱部分排放，维持每小时一次氧含量分析，含量控制在 1-2%。 （七）催化剂预硫化（七）催化剂预硫化 1、 在没有硫磺尾气的情况下，避免氢气与催化剂在高于 200时接触。 2、 当催化剂床层温度达到 200时，调整硫磺操作，使尾气中 H2S/SO2=4-6/1. 3、 提高氢气量，使反应器入口气中氢气含量在 3%左右。 4、 缓慢把尾气注入炉 201 混合室后，注入时间不小于一小时，同时调整机 201 的循轮量，是混合室出口温度在 200，以保证反应器温度。 5、 当尾气全部进入混合室后，停机 201 并以 20/h 速度升温，使床层温度达 到 250，FIC-202 投入比值，同时采样分析塔 201 出口氢气含量，控制在 48%， 开始预硫化，炉 201 出口温度控制以床层温度为准。每小时采样分析一次反 201 出口 H2S、O2、H2、CO2含量，当反应器出口 SO2无，床层略有升温，H2S 有 所上升，H2 有所下降，认为预硫化完毕。 6、预硫化完毕后，以 20-30/h 速度将床层温度提至 300，恒温 4 小时，硫 磺调整（H2S+COS）/ SO2=2/1 7、塔 201 冷却水始终保持 pH 值在 6-7。 8、塔 201 出口气体从增压线放焚烧炉。 青岛科技大学本科毕业实习与设计 13 （八）冷胺循环（八）冷胺循环 1、确认塔 202 入口蝶阀关闭，吸收部分处于氮气保护状态，关闭氮气阀，关闭 塔顶放空阀，系统内无积水，各种排凝及冲洗阀关闭。 2、按吸收流程把容 203 溶液，用泵 203（贫液泵）经地下线打至塔 202，液位 5060%，再用 202 泵（富液泵）将塔 202 底胺打液打入塔 203 建立系统冷循环 后，经 LIC-203 换 202/1、2、3、4 冷 202/1、2 至容 203。 （九）热胺循环（九）热胺循环 1、冷胺循环检查各部位参数仪表是否正常，正常后可进行热胺循环，向换 203 内注入 0.6MPa 蒸汽，PIC-306 投用，使 TIC-203、温度以 10/h 的速度升至 80-90 2、 启用冷 202、304 给循环水，继续提高塔 203 顶温度到 1182。 3、 热胺循环量 30t/h，检查各点温度、压力、流量、液位是否正常，以表全部 启用检查是否正常。 4、 当容 202 液位达 50%时，启动泵 304 向塔 203 内注冷回流，LIC-304 投用。 5、 当塔 203 操作正常后，吸收部分完成热循环，可准备进料。 6、 如塔 203 底液位不好控制，充氮气维持塔顶压力。 （十）转入正常头产（十）转入正常头产 1、转入正常投产前，对下述各方面进行最终检查 （1）吸收部分已经具备进料条件，各部位的温度、流量、压力、液位达到正常 进料指标。 （2）反 201 入口稳定在 3005，出口过程气不允许含有 SO2,COS，塔 201 定 氢含量约为 4-8%。 （3）再生塔酸气线，含硫污水线都畅通待用。 2、塔 202 引气 （1）慢慢打开塔 202 入口蝶阀，塔 202 顶净化气去炉 202。 （2）塔 202 进气后，严格注意塔 202 压差和塔底液面温度的变化。 （3）调整塔 202 出口阀开度，使塔 202 顶在微正压条件下操作。 （4）塔 202 操作平稳后采样分析净化气中的总硫，如果大于 300ppm，可是具 体情况，在胺液循环中，增加塔盘层次控制表进行调整。 （5）调整换 203 的蒸汽量，使塔 203 顶温度在 1182，容 202 液位保持 50- 60%。 （6）按工艺卡规定指标调整操作，同时，进行常规分析，转入正常生产。 3、正常生产时的常规分析 对反 201 入、出口的 H2S、O2、H2、CO2、COS 含量,塔 202 出口的 H2S、CO2含 量，再生酸气中的 H2S、CO2以及氢气纯度含量，净化气含总硫、胺浓度，贫富 液中的 H2S、CO2，贫液中的 S2O32-按检验规范进行分析。 1.4.3.21.4.3.2 停工方案停工方案 一、停工前的准备 1.组织职工学习停工方案，掌握停工程序及关键步骤的岗位操作法。 2. 准备好盲板，停工工具，防毒面具，消防器材。 3. 机 201 达到备用条件，保证氨水供给。 4. 检查反 201 入口氨气线，炉 201 混合室氮气是否畅通。 5. 准备好停工看板，图表。 6. 制定好安全环保措施。 年产 3 万吨硫磺生产车间工艺设计 14 二、停工程序步骤及相关内容二、停工程序步骤及相关内容 1、反 201 降温 2、催化剂钝化 3、催化剂烧焦 4、胺液再生 5、胺液回收 6、吸收岗位水洗 7、蒸塔 8、炉 201 降温 9、炉 202 降温 10、塔 201 冷却水系统冲洗 11、装置吹扫 12、停工后的处理 1.5 产品说明产品说明 151硫磺的物化性质硫磺的物化性质 （一）.常温下硫磺是一种淡黄色晶体，温度变化时可发生固、液、气三态转 变。硫磺熔点 112.8-120 ，自燃点 232 ，着火点 250 ，沸点 444.6 ， 密度 1.96-2.07kg/m3，闪点 207 ，不溶于水，易溶于二硫化碳。 （二）.固体硫磺的分子是一般为 S8，其结构呈马鞍形，当硫磺受热时，分子 结构发生变化，当加热到 160 时，S8 的环状开始破裂为开链，随之粘度升高， 升到 190时粘度最大，继续加热时，长链开始发生断裂，粘度又开始重新下 降，在 130-160液硫的流动性最好。 （三）.在气态硫中存在下列平衡：3 S8 =4 S6 =12 S2 （四）.随着温度的升高，平衡逐渐向右移动，当接近 760时，几乎全部转 化成 S2 。 （五）.硫磺主要化学性质如下： （六）.在空气中燃烧生成 SO2 （1)S + O2 SO2 （2）与 H2反应生成 H2S S+ H2H2S （七）.硫磺的用途：硫磺可以用来制造硫酸 CS2 ，橡胶制品行业，在农业上 可以用来作杀虫剂，医药上课用来制造磺胺等药品，军事工业上用来制造炸药， 食品工业上用来作蔗糖脱色等，在半导体工业上也有应用。 152 产品质量标准产品质量标准 产品硫磺（固态或液态）的质量符合国家工业硫磺标准，GB2449-92 中一 级品要求。 纯度 99.9%（W） 青岛科技大学本科毕业实习与设计 15 水份 0.5% （W） 灰份 0.1% （W） 酸度 0.03%（W） 有机物 0.005% （W） 砷（As） 0.01% （W） 铁（Fe） 0.005%（W） 2.2.工艺计算及设备选型工艺计算及设备选型 2.1 物料衡算物料衡算 2.1.1 年产年产 3 万吨硫磺回收装置物料衡算万吨硫磺回收装置物料衡算 图图 2-12-1 硫磺回收方框图硫磺回收方框图 原料气的热力学分析: 原料气的百分体积组成: H2S:79.97%,烃类 4.0%, CO2:16.03% 车间按年 8000 小时运转，单位小时内产硫磺 3.75t/h 年产 3 万吨硫磺,由硫原子平衡可求得原料气流量: 原料气进料状态:温度:62,压力 0.05MPa F79.97%（0.051000000/8.314(273+60)）32106=3.75t/h 得 F=8141m3/h 年产 3 万吨硫磺生产车间工艺设计 16 原料中 H2S 的质量流量： 814179.97%（0.05100000034103/8.314（273+60） ） =3997.5Kg/h 原料中烃类（以正戊烷为代表）质量流量： 81414.0%(0.05100000076103/8.314(273+60)） =423.5Kg/h 原料中 CO2质量流量： 81414.0%(0.05100000044103/8.314(273+60)）=1037 Kg/h 配空气量的计算： 计算依据：原料气中 65%的 H2S 部分燃烧转化为单质 S，剩余 H2S 的 1/3 完 全燃烧转化为 SO2，假设烃类全部完全燃烧。 （原料气中 H2S 流量 117.5Kmol/h） 所考虑的反应方程式： 2 H2S + O22S+2 H2O （1） H2S +3/2 O2SO2+ H2O （2） C5H12+8O25 CO2+6 H2O （3） 式（1）所需氧量（mol, flow）: 117.565%1/2=38.15Kmol/h 式（2）所需氧量：117.535%1/33/2=20.5Kmol/h 式（3）所需氧量：(（423.5Kg/h）/(72Kg/Kmol)8=47.05Kmol/h 假设空气热力学状态为：温度：30，压力 1atm 配空气量为（38.15+20.5+47.05）1000mol/h(8.314(273+30) /(101.31000)m3/mol/21%=10150m3/h 则 N2质量流量：10.15100078%（101.3100028103） /（8.314(273+30)）=8914Kg/h O2质量流量：10.15100021%（101.3100032103） /（8.314(273+30)）=2742.5Kg/h CO2质量流量：10.1510001%（101.3100044103） /（8.314(273+30)）=179.5 Kg/h 表表 2-12-1 F101F101 进口组分流量及组成进口组分流量及组成 项目 组分 流量（Kg/h）组分（质量分数）组分（质量分数） H2S399523.1% 烃类 423.52.4% CO212287.1% N2891451.5% O22742.515.9% 合计合计 17203100% 青岛科技大学本科毕业实习与设计 17 将 F101 中的传递过程简化为如图所示： F101 中所考虑的反应： H2S+O2 S+H2O 2H2S+3O22SO2+2H2O CnH2n+O2CO2+H2O H2S+CO2COS+H2O H2S+CO2CS2+H2O 表表 2-22-2 F101F101 或或 ER101ER101 出口组分流量及组成出口组分流量及组成 项目 组分 流量（kg/h）组成（组成（mass%mass%） H2S932.55.2% SO2877.54.9% Sx244413.6% CO22491.513.9% H2O224612.5% COS4.9350.02% CS215.630.08% N28906.549.7% 合计 17914100.0% 年产 3 万吨硫磺生产车间工艺设计 18 假设单质硫在 E101 中全部冷凝去液硫池 表表 2-32-3 R101R101 入口气体流量及组成入口气体流量及组成 项目 组分 流量（kg/h）组成（组成（mass%mass%） H2S932.56.0% SO2877.55.67% CO22491.516.1% H2O224614.5% COS4.9350.032% CS215.630.19% N28906.557.57% 合计合计 15220100.0% R101 中装填有以 Al2O3为载体的催化剂，由齐鲁公司研究院生产，型号为 LS300,装填量为 27 吨 表表 2-42-4 R101R101 出口组合流量及组成出口组合流量及组成 项目 组分 流量（kg/h）组成（mass%） H2S500.32% SO248.750.031% CO22503.3516.18% S1257.598.13% H2O2704.3317.48% N28906.0857.57% 合计 15220100.0% R101 中所考虑的反应： 青岛科技大学本科毕业实习与设计 19 2H2S+SO23S+2H2O（转化率为 95.97%） CS2+2H2O2H2S+ CO2（转化率为 100%） COS+H2OH2S+ CO2（转化率为 100%） 在二级冷却器 E102 中假设单质 S 全部被冷却至液硫池 x 表表 2-52-5 R102R102 入口组分流量及组成入口组分流量及组成 项目 组分 流量（kg/h）组成（组成（mass%mass%） H2S500.35% SO248.750.27% CO22503.3517.63% H2O2704.3819.04% N28406.0862.71% 合计 14202.5100.0% R102 中装填的催化剂是由齐鲁设计院省的型号为 LS-300 铝基催化剂，装 填量为 5.68 吨。 R102 中考虑的反应：2H2S+ SO2=3S+ H2O;（转化率为 99.5%）,R102 出口过 程气经 E101 冷却，D104，假设其中单质 S 被普及了 90% 表表 2-62-6 尾气中组分流量及组成尾气中组分流量及组成 项目 组成 流量（Kg/h）组成（组成（mass%mass%） H2S1.220.0086% SO22.8350.020% Sx6.890.049% H2O2737.219.34% CO22503.3517.68% N28906.0862.90% 总计 14158100.00% 年产 3 万吨硫磺生产车间工艺设计 20 2.1.2 尾气处理装置物料衡算尾气处理装置物料衡算 2.1.2.1 加氢反应器的物料衡算加氢反应器的物料衡算 图图 2-22-2 加氢反应流程图加氢反应流程图 反应器采用 SSR 尾气处理工艺，取消了氢气在线燃烧炉，采用气气换热， 管线直接补氢的方式。R201 使用的尾气加氢催化剂是由齐鲁公司研究院生产的 LS-951 钴钼催化剂，形状为蓝灰色三叶