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云南石化120万Nm3/h催化裂化烟气脱硫项目2017“东华科技陕鼓杯”第十一届全国大学生化工设计竞赛云南石化120万Nm3/h催化裂化烟气脱硫项目创新说明书团队名称： 兰州理工大学鸿成团队 指导老师： 王东亮、朱照琪、张栋强、李宁、杨勇 团队成员： 史嘉桢、史娟利、张俊彦、朱文祥、罗正刚完成时间： 2017年8月 目录第一章 Labsorb工艺创新31.1深度脱硫技术31.2碳排放减少41.3解吸需要的能量最小41.4二级闪蒸高效分离水和SO251.5反应分离集成技术5第二章 SRS工艺的创新22.1高效的反应技术22.2资源化利用技术42.3分离技术4第三章 换热网络优化创新6第四章 工艺间的联用7第五章 总结7第一章 Labsorb工艺创新图1-1 SO2富集工艺流程来自总厂催化裂化装置的烟气经吸收塔T0101与吸收剂充分接触吸收SO2形成吸收液，已达到排放标准的其他气体经吸收塔塔顶排出，吸收塔塔低排出富吸收液；吸收塔釜回流泵P0102输送富吸收液与来自蒸气发生器的水蒸气经解析塔T0102解吸出含有大部分SO2和H2O的气体混合物，同时产生含有少量SO2的解吸液；解吸液经一级闪蒸罐V0101近一步解吸出SO2和H2O的气体混合物，同时产生贫吸收液；贫吸收液驰放少量后与新鲜吸收剂混合经循环泵P0103输送至吸收塔，一级闪蒸罐V0101近一步解吸出的气体混合物经二级闪蒸罐V0102得到含量较多的SO2水汽；再将解析塔解吸的气体混合物与二级闪蒸罐得到的气体混合物混合并送入SRS工段。1.1深度脱硫技术 表1.1-1指标质量百分数吸收塔的吸收率98.2富集工段总解析率85.2富集SO2工段的总脱硫率83.21.2碳排放减少表1.2-1 催化裂化烟气质量分数成分massSO20.67CO214.61H2O9.87N269.34O25.51我们团队在表1.2-1所示的组分下进行Aspen模拟，模拟结果如表1.2-2所示 表1.2-2 对CO2的选择性指标亚硫酸钠工艺Labsorb工艺对CO2的吸收质量百分数74.40.001由上表可见，Labsorb工艺基本上不吸收CO2，给下一工段输送少量的CO2，因此，SRS尾气中的尾气碳排放减少。1.3解吸需要的能量最小 表1.3-1富集SO2的耗能情况柠檬酸工艺亚硫酸钠工艺Labsorb工艺解吸1t的SO2所需蒸气量（t）20786可见，labsorb工艺在解吸时需要最少量的蒸气。1.4二级闪蒸高效分离水和SO2表1.3-2 解吸SO2的效率指标质量百分数两级闪蒸的解率74.4解析塔的解吸率10.3富集工段总解析率85.21.5反应分离集成技术反应分离集成技术体现在Labsorb工艺吸收过程属于化学吸收，本项目吸收塔采用三塔并联的方式，吸收塔中发生化学反应，进而将催化裂化烟气中的SO2分离出来。吸收： 解析：第二章 SRS工艺的创新2.1高效的反应技术研究思路：图2.1-1 方法比较处理酸性气的超级克劳斯尾气难以达到排放标准，处理烟气的EDV法投资较高，属于抛弃法，我们团队继承先辈们的研究结果合理的提出合并处理酸性气和烟气的SRS工艺。超级克劳斯工艺：图2.1-2 超级克劳斯流程简图含有H2S的酸性气经燃烧炉与空气混合发生反应，同时产生硫磺蒸气，过程气经废热锅炉回收热量、冷凝器进一步取热析出液态硫磺，被冷凝的过程气通过一级和二级转化器反应和冷凝器冷凝产生液态硫磺，选择性氧化器将上级转化器的过程气氧化为单质硫，单质硫通入硫磺罐收集，同时产生的尾气通入尾气处理装置。SRS工艺流程：图2.1-3 SRS工艺流程SRS工艺是在超级克劳斯的基础上除去了热反应工段，保留了催化反应阶段；含SO2的酸性气和含H2S的酸性气均经富集工段后通入催化反应器反应。SRS尾气经吸收剂吸收后达到国家排放标准，排入大气。表2.1-1 硫回收工艺比较超级克劳斯克劳斯+SCOTSRS总硫回收率%9999.5排放浓度mg/Nm3150-250100-200相对投资120-150180-240100运行费用较低较高较低工艺特点流程简单操作简单投资适中流程复杂操作复杂投资高流程简单操作简单投资低克劳斯+SCOT工艺与超级克劳斯工艺的设计目标都是提高总硫回收率和降低尾气的排放浓度，但是，随着总硫回收率的提高和尾气排放浓度的降低，势必使硫回收的流程越复杂、投资越高。SRS工艺不仅对分别含SO2和H2S的酸性气进行富集，提高了反应物的转化率，还减少了焚烧炉，大大减少了硫回收过程的能耗。2.2资源化利用技术图2.2-1 SRS优势 SRS工艺不仅处理了酸性气体中的H2S，还处理了烟气中的SO2气体，最终通过催化反应制得硫磺，使得硫资源综合利用，环保友好。2.3分离技术图2.3-1 分离技术来自SO2富集工段的物料经压缩机将压力上升至0.142MPa后，经换热器E0201升温至240， 再与来自双脱装置的H2S混合进入催化反应器R0201，来自R0201的过程气经冷凝器E0205和E0206冷却至150后送入闪蒸罐V0203回收硫磺，闪蒸罐产生的过程气再经E0207降温后经闪蒸罐V0204分离出过程气中的水蒸气，闪蒸后的过程气再经加热器E0208预热至240后顺次在二、三级克劳斯反应器中发生催化反应，过程气分别在二、三级反应器出口冷却到125进行闪蒸分离出硫磺；含有一定H2S的克劳斯尾气在条件0.125MPa，57下经闪蒸罐0206分离出水后送至双脱装置。每级催化反应器后分别添加两级闪蒸罐，一级闪蒸罐实现了液硫的回收，二级闪蒸罐实现了催化反应产物水的驰放，提高了其他催化反应的转化率，同时也使催化反应器的体积变小，减少项目的设备投资。第三章 换热网络优化创新总流程：图3-1 工艺流程总图带有中间换热器的流程：图3-2 SO2富集工段整个流程中设置了三个中间换热器，合理的利用了催化反应放出的热量，合理的利用了贫吸收剂的预热，进而减少了公用工程的消耗，减少动力消耗费用。3741万元优化后操作费优化前操作费节省28%2696万元图3-3 优化结果第四章 工艺间的联用本项目是Labsorb-SRS工艺的联用，其中Labsorb工艺富集二氧化硫，SRS工艺资源化利用SO2和H2S，各取其优，实现了硫资源的最大富集化，二氧化硫的最大转化率，SRS尾气由双脱装置吸收。第五章 总结1、高效填料的使用，吸收塔脱硫率达到98.4%；吸收剂循环使用，降低了富集成本。