4 创新性说明书

齐鲁石化年处理1500万m3含硫废气项目 初步设计说明书湖南大学Spark团队创新性说明总述1.1 原料方案创新本项目采用总厂含硫尾气与工业碱渣为原料。当总厂碱渣原料供给不足时，可由临近的齐鲁石化工业园区的其他公司提供氢氧化钠原料。或者当国际氢氧化钠价格较低时，可用进口氢氧化钠当作原料。从而达到变废为宝、稳定生产、控制成本的目的。本项目采用的含硫尾气与碱渣的组成见表1-1与表1-2表1-1 含硫尾气组成成分N2O2H2SSO2CO2CmHn粉尘其它含量(%)85.65.272.510.260.891.413.52微量表1-2 碱渣组成成分H2ONaOHNa2SNa2SO4Na2SO3焦油含量(%)747723265E-045E-054E-05微量1.2 产品结构方案创新本项目的社会意义在于处理含硫尾气，达到人与自然和谐发展的目的，主要产品为硫代硫酸钠、硫酸钠，采用切换生产技术。可根据硫代硫酸钠的市场价格，以及总厂硫代硫酸钠生产装置、硫酸钠生产装置的需求，灵活调节硫代硫酸钠和硫酸钠的产能。1.3工艺技术方案创新传统的处理含硫尾气方法为克劳斯单元生产硫磺，但因近年来能耗成本的走高与硫磺价格走低，该方法已不是新工艺的首选。Spark团队在本校指导老师罗伟平带领下，结合湖南大学教育部下属仿生催化中心十余年研发的特性专利催化剂，在温和条件下将尾气中的硫转化为高附加值的硫代硫酸钠。提高反应选择性、转化率的同时，使得本工艺更为节能、安全，并已申请中国发明专利，见下图。专利发明人：罗伟平、廖湘骥、韩羽君、高英杰、朱艳、杨傲、卢敏、陈敏，其中Spark团队成员廖湘骥、韩羽君作为改发明贡献人排名第二、三位（廖湘骥、韩羽君大学期间一直在罗伟平教授课题组从事科研提升计划工作）。1.4 分离技术创新本项目在碱液吸收含硫尾气过程中采用逆流吸收，余液循环的方法，可在连续操作状态下稳定的吸收尾气中的硫，经吸收塔后的废气含硫量小于1ppm，达到国家排放标准，可以省去其后繁杂的脱硫设备，节约生产成本。在产品结晶过程中采用分级结晶，分次过滤，母液循环等措施，从反应混合液中最大限度的提取出有工业价值的产品，达到了产品多样，多级利用的效果。1.5 过程节能降耗技术创新1.5.1 三效蒸发技术应用本项目采用三效蒸发技术，可使其蒸发曲线与工艺物流的热却曲线相近，减少最小传热温差，减少系统熵增，实现能级梯度利用，从而减小能量的消耗。此部分较传统分离技术节能约15%。1.5.2 热泵技术应用因第二效蒸发罐罐子和罐底的温差不大，故采用热泵技术，可节约约150 MW的能量。1.5.3 工艺废热热联合技术应用项目中尾气中的废热为工段中的循环水提供能量，使之变为蒸汽进而为全厂的各设备供热，大大节省了对外购加热蒸汽的需求，实现节能。1.6环境保护技术创新本项目在吸收塔中选择碱渣吸收含硫尾气，避免了传统氨法吸收工艺出现氨逃逸带来的环境污染问题。本项目中对部分未循环的母液进行处理，通过双效蒸发工艺进行浓缩结晶，再次回收了母液中的产品，极大地减少了返回总厂废水中杂质的含量。1.7 新型过程设备的应用本项目采用新型的搅拌式反应器锥形气体分布器技术，能使气流分布更均匀，防止发生偏流，避免出现死区和短路。此外，本项目还采用了先进的安全仪表SIS控制系统，极大地提升了控制安全性能。通过六个步骤，实现了初步氧化反应器从无到有的完整设计。整个反应器的设计思路如下图所示使用COMSOL软件验证模型1.8 初步氧化反应器SIS设计根据国家安监局颁布的危险化工工艺流程规定，硫代硫酸钠合成反应属于危险的化工工艺，其需要进行特殊的控制，以降低工艺生产过程的危险性。为此，在原有的基本过程控制系统之外，单