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扬子石化2000万Nm3/a酸性废气处理项目扬子石化2000万Nm3/a酸性废气处理项目项目摘要团队名称：点化蔚蓝指导老师：汪广恒 郭晓滨 李建伟 潘晶莹 周探伟团队人员：宋长磊 李 成 吕冠忱 张小芳 段玉娥西安科技大学-点化蔚蓝团队目录1 项目简介12 工艺介绍12.1 硫化氢分离提纯工段22.2 甲硫醇合成工段22.3 甲硫醇分离纯化工段33 安全设施防护34 先进技术应用及技术自主创新45 设备选型与设计46 自动控制47 车间布置与厂区设计58 经济评价59 软件的应用510 项目总结6I1 项目简介本项目的设计目标是将扬子石化炼油产生的酸性气体进行脱硫处理并予以资源化利用，而专门设计的一套尾气脱硫并年产5万吨甲硫醇的装置。本项目主办单位为中国石油化工股份有限公司扬子石化分公司，选址于江苏省南京市六合区化工工业园。本项目结合扬子石化正炼油过程产生的酸性废气，以及下游产业蛋氨酸产业的需求，拟对酸性气体进行脱硫，产生的高纯度硫化氢以及园区提供的甲醇为生产原料，进行含硫废气的资源化利用。本项目生产的甲硫醇，作为一种重要的有机合成中间体，在农药、医药、食品添加剂、合成材料、饲料等方面有着广泛的应用。从国外市场来看，甲硫醇大量用于生产饲料级蛋氨酸,国内饲料级蛋氨酸的生产尚属空白，因此甲硫醇在国内的工业化生产有广泛的发展前景。本项目符合当今国家环境保护的要求和“十三五”规划，实现含硫废气的治理和资源化利用，为社会、经济可持续发展做出重要贡献，具有突出的社会效益；同时生产高附加值化工产品，经济效益明显。经济发展和社会可持续发展两者紧密结合，实现了双赢局面。2 工艺介绍本项目包括三个工段，各工段的工艺流程图及说明如下：2.1 硫化氢分离提纯工段西安科技大学-点化蔚蓝团队6图2-1 硫化氢分离提纯工段流程图本工段为两级吸收一两级再生 ，用浓度为25%的甲基二乙醇胺(MDEA)吸收酸性废气，吸收了硫化氢的富液再进入再生塔进行再生。再生塔顶气再进入二级吸收，吸收了硫化氢的富液再进入二级再生塔进行再生，再生塔顶气就是高纯度的硫化氢(H2S)气体。一级和二级吸收塔排放的尾气进入氧化锌装置，进行深度脱硫。酸性气体经过MDEA二级吸收和二级解吸后，气体中硫化氢的含量达到了很高的纯度，送去第二工段与甲醇反应制甲硫醇。2.2 甲硫醇合成工段图2-2甲硫醇合成工段流程图低温甲醇首先被预热，然后经过甲醇蒸发器蒸发，气态甲醇与第一工段的硫化氢混合后经过加压预热，进入固定床列管式反应器进行反应，反应器出口的混合物作为热源蒸发甲醇和预热甲醇，最后经冷却后进入气液分离罐，分离后的得到产品以及部分副产品的混合物，气体尾气利用低温甲醇两级洗涤，洗涤后的尾气中硫含量很低，CO2含量达98%以上，后续生产为食品级CO2，液体产品混合物进入脱硫塔脱出其中的硫化氢。2.3 甲硫醇分离纯化工段图2-3甲硫醇分离纯化工段流程图脱硫塔出来的产品混合物先经过萃取精馏，除去其中的甲醇，产品以气相形式进入脱硫醚塔，经过脱硫醚塔后将甲硫醇和甲硫醇分离。萃取塔萃取出的甲醇水溶液进入甲醇回收塔，目的是回收利用甲醇，甲醇回收塔得到的甲醇循环回上一工段，甲醇回收塔塔釜采出的水中含有多硫化物和少量甲醇，通过汽提塔的汽提作用除去水中的部分杂质。3 安全设施防护安全是工业生产最重要的考虑因素，本项目贯彻“安全第一，预防为主，综合治理”的指导思想，设计了从上至下的五个安全保护层次。首先，整个工厂建立统一的 HSE 管理体系，把健康、安全、环境整合在一起形成一个管理体系综合管理。从项目的 HSE 管理方针、管理机构、人力资源、物质保障和遵循法律法规出发，进行整个体系的设计。其次，项目生产采用先进的本质安全理念，从流程设计、操作条件、储存运输、设备选型等方面来减少事故发生的可能性和危害性。再次，本项目生产中涉及到了的硫化氢工艺，运用 DCS、SIS和 ESD 等控制手段对反应器和硫化氢压缩机进行重点监控，并对整个工艺流程运用自动化手段进行工艺控制。然后，本项目在全厂布置上严格遵循石油化工企业设计防火规范和建筑设计防火规范，使设计做到规范标准；在平时生产操作时，通过多次的安全培训，提高员工安全意识，规范安全操作，降低人为事故发生的概率。最后，本项目制定全面的事故应急预案，运用 Risksystem 软件对泄漏事故进行模拟，为应急措施的制定提供依据。4 先进技术应用及技术自主创新本项目在工艺上采用硫化氢与甲醇反应制甲硫醇的生产。在设备上，我们采用了固定床反应器和精馏塔；在节能方面，我们进行了厂区热集成分析，通过换热器换热的方式对热量进行回收；在控制方面，我们在常规的控制方案外，针对较为复杂的工段以及危险级较高的设备，采用一套独立的安全仪表系统（ SIS），有效降低了生产过程的安全风险。具体详见创新性说明书。5 设备选型与设计本项目设计过程中主要对吸收塔、解吸塔、萃取精馏塔、储罐等非定型设备进行了设计，对换热器、泵、压缩机等定性设备进行了选型。具体详见初步设计说明书第八章：设备选型与设计。6 自动控制本厂所有的工艺装置和大部分公用工程、辅助设施等，均采用 DCS 控制系统进行过程控制和检测，辅助 SIS 安全仪表系统，实现分布式集中操作，并建立全厂实时数据库，同时对控制系统中检测的结果实施调节、报警、停车控制，为全厂计算机信息管理和生产调度建立基础。为了应对生产过程中可能发生的危险，本厂还采用紧急停车系统（ESD）对全厂的生产装置及与工艺生产装置相配套的公用工程部分进行控制。设计中对各工段均绘制了 PID 图，具体详见 Auto CAD 图纸绘制源文件及设计图册。7 车间布置与厂区设计本项目设计过程中采用CAD WORX软件对MDEA脱硫车间进行了设备建模和详细的管道布置，并得到了各个方向的视图及管道轴测图。利用 Auto CAD 绘制了车间布置图。具体详见 CAD WORX 源文件及设计图册。本项目设计过程中根据相关规范对厂区进行了布置，利用 Auto CAD 绘制了厂区平面布置图。具体详见 Auto CAD 图纸绘制源文件及设计图册。8 经济评价本项目设计过程中通过 Aspen Process Economic Analyzer 进行初步估算。从总投资估算、产品成本估算、收入分析、经济指标分析几个方面对本项目的经济性进行了分析，从投资利润率、投资利税率、静态投资收益率、投资回收期等指标可以看出本项目具有良好的经济效益，经济可行。详见经济分析。9 软件的应用本项目设计过程中应用了多种相关软件进行辅助设计。（1）流程模拟 Aspen Plus V9（2）换热网络设计与优化 Aspen Energy Analyzer（3）设备设计与选型（4）塔设备 Aspen Plus V9CSW6-2011（5）换热器 Aspen Plus V9Exchanger Design and Rating V9（6）自动控制 Auto CADCAD WORX（8）厂区设计 Auto CAD（9）车间布置 Auto CAD CAD WORX（10）泄漏扩散模型模拟 Risksystem（11）初步经济分析 Aspen Process Economic Analyzer10 项目总结本项目设计过程中，我们通过文献查阅设计了硫化氢与甲醇制甲硫醇工艺，完成了 Aspen Plus 流程设计与模拟，对设计的工艺流程进行了充分的验证。采用 Aspen Energy Analyzer 对系统进行了换热网络的设计和优化；应用多种选型软件对各设备进行了设计与选型，完成了精馏塔图，硫化氢 SIS 控制概念图；设计了系统自动控制方案，绘制了流程 PFD 图，PID 图；对车间进行了布置，完成了 3D 立体设计，车间布置三维图，车间