工艺流程简介班组培训讲义资料(共11页)

1、班组(bn z)培训(pixn)讲义(jingy)4万吨/年硫磺回收装置电仪部仪表一车间二九年三月目录(ml)一、概述(i sh) . （1） 1、设计(shj)依据 （1）2、设计能力、装置规模 （1） 3、装置投资.（1）4、原料性质（1）5、产品及主要去向 （1） 6、主要工艺原理 （1） 二、工艺流程 （5）1、硫磺回收（5） 2、尾气处理 （6） 3、溶剂再生 （6）4、蒸汽及凝结水系统（7） 三、特殊控制回路简介（7） 四、危险有害因素分析.（7）4万吨/年硫磺回收(hushu)装置工艺流程(n y li chn)简介一、概述(i sh)1、设计依据1.1 关于委托编制4万吨/年硫

2、磺回收装置基础设计的函，中国石油化工股份有限公司安庆分公司科技发展部，安庆石化总厂工程管理部，2007年9月30日；1.2 关于安庆分公司4万吨/年硫磺回收装置可研报告的批复，中国石油化工股份有限公司，石化股份计2007390号；1.3 安庆分公司4万吨/年硫磺回收装置基础设计对接会会议纪要，安庆分公司科技发展部，2007年10月23日；1.4安庆分公司4万吨/年硫磺回收装置基础设计资料，安庆分公司科技发展部，2007年11月19日；2、设计能力、装置规模本装置由洛阳设计院及安庆实华设计院共同设计，将富液再生、裂解、污水汽提以及油改煤产生的酸性气混合后作为原料生产硫磺，设计年产硫磺4万吨，操作

3、弹性50%-115%，年运行时间8400小时。本装置包括硫磺回收、尾气处理、溶剂再生、液硫成型及包装、低压配电室及中心控制室。其中硫磺贮存仓库按8104t/a配置，成型设施配置按照4104t/a配置。3、装置投资本装置投资1.2亿元。4、原料性质1.1 混合酸性气的组成（不包括循环气时的组成）组分H2SCO2HCNH3H2O总计组成（v%）60.3231.682241005、产品及主要去向本装置主要产品为固体硫磺，副产品为酸性水及烟气。固体硫磺由汽车运输出厂，酸性水送至污水汽提装置处理，烟气经烟囱高空排放。尾气采用热焚烧后经80米排放，烟气中SO2量为11.1kg/h,浓度为567mg/m3,

4、满足国家大气污染物综合排放标准（GB16297-1996）的要求；6、主要工艺原理6.1、硫磺(lihung)回收该阶段(jidun)由三个不同转化步骤和一个硫物理状态转变阶段(jidun)组成。即：克劳斯热转化、克劳斯催化转化、产品硫液化、产品硫脱气。6.1.1、 克劳斯热转化阶段的反应酸性气燃烧炉内H2S的克劳斯主反应如下：H2S H2 + 0.5S2 905 Kcal/Nm3 H2S H2S + 1.5 O2 H2O + SO2 + 5531Kcal/Nm3 H2S H2S + 0.5O2 H2O + 0.5 S2 + 1674Kcal/Nm3 H2S 6.2、尾气处理2.1 加氢单元C

5、laus尾气送至尾气处理系统，控制燃料气在尾气加热炉中次当量燃烧产生少量氢气（保证过程气不过氧方程式），Claus尾气与尾气加热炉燃烧产生的高温烟气在炉后部混合至加氢反应所需的温度，与外补氢气充分混合后进入到加氢反应器，在加氢催化剂作用下，Claus尾气中的硫化物和氢气发生反应（方程式-）： CO + H2O H2 + CO2 SO2 + 3 H2 H2S + 2 H2O Sx + xH2 x H2S COS + H2O H2S + CO2 CS2 + 2H2O 2H2S + CO2 加氢反应器中装有钴钼催化剂，具有加氢和水解功能，可以使反应基本完成，反应为COS的水解反应，会受到平衡的限制（

6、1040mg/l）。6.2.2胺液吸收单元利用N-甲基二乙醇胺来吸收加氢后过程气的H2S，这一机理的依据是溶于水的H2S和CO2具有微酸性，会与胺（弱碱性）起反应，生成会在高温中分解的盐类。用于脱硫的胺溶液至少有一个羟基团和一个氨基团的作用是使水溶液达到必要的碱性度，促使酸性气的吸收。 利用N-甲基二乙醇胺（MDEA）来吸收H2S和CO2发生的主要反应如下： 2R3N + H2S (R3NH)2S (R3NH)2S + H2S 2R3NHHS2R3N + H20 + CO2 (R3NH)2CO3(R3NH)2CO3 + H20 + CO2 2R3NHHCO3虽然这些产物都是化合物，但在正常条件

7、下具有明显的蒸汽压，使平衡溶液中的组分随着酸性气分压而变化。当这些化合物的蒸汽压随着温度的变化而加剧时，就可以利用热量将吸收(xshu)的气体从溶液中汽提出来。从前两个反应(fnyng)可以看出，H2S能够直接、快速地和胺起反应(fnyng)，生成胺硫化物和氢硫化物，从后两个反应可以看出，CO2也参与反应，产生取代氨基甲酸的胺盐。6.3、溶剂再生6.3.1、 脱硫剂简介溶剂再生装置使用的脱硫溶剂，学名甲基二乙醇胺，简称MDEA，是一种弱有机碱，能与气体中硫化氢发生化学反应，利用溶剂在2040低温时对酸性气的吸收过程，将硫化氢吸收，在较高温度下(105或更高)时对酸性气的解吸过程，将所吸收的硫化

8、氢解吸出来。甲基二乙醇胺（MDEA）溶剂广泛应用于气体净化。此溶剂的特点是在原料气中同时含有H2S、CO2时，能选择性地吸收H2S，而将大量的CO2保留在净化气中，故不仅节能效果明显，也大大改善了克劳斯装置原料酸性气的质量。由于MDEA是叔醇胺，分子中不存在活泼H原子，因而化学稳定性好，溶剂不易降解变质；且溶液的发泡倾向和腐蚀性也均低于MEA和DEA。MDEA溶液的浓度可达到50%（m）以上，酸性气负荷也可取0.50.6，甚至更高。MDEA分子式为： 6.3.2、 反应机理醇胺吸收H2S和CO2的主要反应：6.3.2.1 、对H2S反应： 2R3N + H2S （R3NH）2S（R3NH）2S

9、 + H2S 2R3NHHS6.3.2.2 对CO2反应： 2R3N + CO2 + H2O （R3NH）2CO3（R3NH）2CO3+ CO2 + H2O2R3NHHCO36.4、尾气焚烧部分克劳斯部分和尾气净化部分中产生的尾气必须加以焚烧，将其中所有的硫化合物转变为SO2，焚烧所产生的烟气经烟囱排入大气。由于过程尾气中的燃料组分浓度非常低，尾气的点火温度大大高于尾气的实际温度，因此，必须用燃料气来促进尾气燃烧。焚烧炉的燃烧室温度(wnd)为750，这一温度值能够(nnggu)确保尾气中所含的H2S（要求(yoqi)残留的H2S体积比低于10mg/l）和其它硫化物完全燃烧，温度高于750会显

10、著加大燃料气的消耗，并使安装在燃烧室下游的蒸汽过热器盘管出现机械稳定性问题。在没有流动介质的情况下盘管的设计温度为650。如果确保盘管内连续有蒸汽流量，排出燃烧室的烟气温度更高一些也不会影响盘管的机械稳定性，如果温度升高时盘管内没有蒸汽或蒸汽流量很低，换热盘管会出现机械稳定性损伤。在尾气焚烧炉中烟气的氧过量是个很重要的因素，实际上，氧过量除了增加不需要的SO3和NOx的量外，对硫化物的氧化是有益的。为了达到综合平衡，烟气中含氧过量约2mol可满足正常操作。焚烧炉中尾气组分进行的烃氧化/燃烧反应如下：S + O2 SO2 + 3165Kcal/Nm3 S H2S + 1.5O2 SO2 + H2

11、O + 5531Kcal/Nm3 H2S COS + 1.5O2 SO2 + CO2 + 5880Kcal/Nm3 COS CS2 + 3O2 2SO2 + CO2 + 11780Kcal/Nm3 CS2 H2 + 0.5O2 H2O + 2578Kcal/Nm3 H2 CO + 0.5O2 CO2 + 3018Kcal/Nm3 COSO2 + 0.5O2 SO3 + 1046Kcal/Nm3 SO2燃料气燃烧产生的烟气和尾气混合，在混合温度700时发生尾气氧化。燃烧产物在焚烧炉膛内停留一定的时间以完成反应，然后经烟囱排入大气。二、工艺流程1、硫磺回收 采用二级转化CLAUS制硫工艺 自工厂来

12、的混合酸性气进装置内酸性气分液罐（V2501）分液，分出的酸性水经酸液压送罐（V2502）用氮气压送至污水汽提装置处理。分液后的酸性气经酸性气预热器（E2507）用蒸汽预热至160后，进入酸性气燃烧炉（F2501）火嘴。 由燃烧炉鼓风机（C2501AB）来的空气经空气预热器（E2508）用蒸汽预热至160后，进入酸性气燃烧炉。酸性气燃烧配风量按烃类完全燃烧和1/3硫化氢生成二氧化硫来控制80%的风量和按照CLAUS尾气中H2S/SO2=2控制20%的风量。燃烧后高温(gown)过程气进入酸性气燃烧炉废热锅炉（E2501）冷却至350并发生4.4MPa蒸汽(zhn q)后进入一级冷却器（E250

13、2），过程气在E2502冷却至170并经除雾后，液硫从E2502底部经液硫封罐（V2504B）进入硫池（V2509）。除雾后的过程气经过一级加热器（E2505）用酸性气燃烧炉发生(fshng)的4.4MPa蒸汽加热至240后进入一级反应器(R2501),在CLAUS催化剂作用下,硫化氢与二氧化硫反应生成硫磺.反应后的过程气经二级冷凝器(E2503) 冷却至160并经除雾后，液硫从E2503底部经液硫封罐（V2504C）进入硫池.过程气经过二级加热器(E2506)用4.4MPa蒸汽加热至220后进入二级反应器(R2502),反应生成硫磺。经过R2502后的过程气经三级冷凝器(E2504)冷却至1

14、50并经除雾后，液硫从E2504底经液硫封罐(V2504D)进入硫池.尾气再经捕集器(V2503)进一步捕集硫雾后,进入尾气处理系统.V2503出口管线设置尾气在线分析仪,分析尾气中H2S/SO2比值,反馈调节进酸性气燃烧炉的15-20%的空气量,保证尾气中H2S/SO2=2,使得CALUS转化率达到最高,提高硫回收率,减少硫损失.硫池中液硫经液硫脱气泵（P2501AB）进行循环脱气,释放出来的少量H2S用蒸汽喷射器(EJ2501AB)抽送至尾气焚烧炉(F2502)焚烧。脱气后的液硫由液硫泵（P2502AB）送至成型机，固体硫磺经过计量、逢袋后贮存在仓库内或汽车运输至厂外。2、尾气处理 尾气处

15、理采用还原-吸收工艺，外补氢气保持尾气加氢反应所需的氢气浓度 经过V2503后的尾气进入尾气在线加热炉（F2503），与炉内高温烟气混合，混兑为280的尾气，再与外补氢气（由工厂系统供给）混合进入加氢反应器（R2503）。CLAUS尾气在加氢催化剂作用下，SO2、COS、CS2及液硫、气态硫等均被转化为H2S。离开R2503的过程气经在线炉废热锅炉（E2516）取热至170后进入急冷塔（T2501）。尾气在急冷塔内利用循环急冷水来降温。65的急冷水自T2501底流出，经过急冷水泵（P2503AB）加压，经急冷水空冷器（A2502AB）、急冷水冷却器（E2512AB）冷却至40后，循环回T250

16、1顶。部分急冷水经急冷水过滤器（FI2501AB）过滤后返回P2503入口。尾气冷却后的水蒸汽被冷凝，多余的急冷水由急冷水泵送至污水汽提装置处理。为防止酸性水对设备腐蚀，需向急冷水中注气氨，控制急冷水的PH。急冷后的尾气离开T2501后进入尾气吸收塔（T2502），用30%甲基二乙醇胺（MDEA）溶液吸收尾气中的硫化氢与部分二氧化碳。从塔顶出来的净化尾气进入尾气焚烧炉（F2502）焚烧，尾气中残留的硫化氢及其他硫化物转化为二氧化硫。焚烧后的烟气经过中压蒸汽过热器（E2513）和尾气焚烧炉废热锅炉（E2514）吸收热量后，由烟囱（S2501）排空。3、溶剂(rngj)再生 溶剂(rngj)再生采

17、用常规蒸汽汽提再生工艺自T2502来的富液，与贫液经贫富液换热器（E2601A-D）换热至98，进入再生塔（T2601），塔底由重沸器（E2604）供热。塔顶气经再生塔顶空冷器（A2602AB）、再生塔顶冷凝器（E2603）冷却后进入再生塔顶回流罐（V2601）分液，酸性气送至硫磺回收，冷凝液经过再生塔顶回流泵（P2603AB）返塔作为(zuwi)回流。塔底贫液经贫液增压泵（P2601AB）增压后，经E2601A-D换热、贫液空冷器（A2601AB）、贫液冷却器（E2602AB）冷却进入溶剂缓冲罐（V2603），再经贫液泵（P2602AB）送至T2602。4、蒸汽及凝结水系统E2501和E25

18、14产生的4.4MPa蒸汽一部分用于E2505、E2506加热过程气，其余部分经过E2513加热，过热后的蒸汽经减压后进入系统3.5MPa蒸汽管网。E2502/3/4和E2516产生的0.4MPa蒸汽供装置内保温、伴热用，剩余部分作为E2604热源。E2501、E2502/3/4、E2514及E2516排出的含盐污水，排至排污罐（V2510），用新鲜水冷却后排至工厂废水管网。装置内夹套伴热及加热产生的凝结水汇合后进入凝结水回收罐（V2606），凝结水罐中闪蒸出的蒸汽经乏汽空冷器（A2603）冷却为凝结水后返回V2606，凝结水经凝结水泵（P2608AB）部分送至E2502/3/4、E2516冷

19、却，其余送至热工。来自E2505/6及E2507、E2508的凝结水进入蒸汽扩容器（V2706）扩容，扩容后的蒸汽并入装置0.4MPa蒸汽网，凝结水进入V2606。制硫单元处于事故状态时，酸性气改直排火炬；尾气处理单元事故状态时，CLAUS尾气可经跨线直接进入F2502焚烧。三、特殊控制回路简介1、燃料气与空气比值控制开工初期，酸性气燃烧炉补燃，为此燃料气流量（体积流量）控制为主回路，空气流量（体积流量）控制为付回路的双闭环比值控制；正常生产时，组成以酸性气流量（体积流量）控制为主回路，空气流量（体积流量）控制为付回路的单闭环比值控制。2、酸性气燃烧炉废热锅炉液位设三冲量控制，且为双套液位检测

20、回路。3、酸性气燃烧炉鼓风机设防喘振控制保护。4.尾气加热炉设置燃料气密度在线分析仪并设置尾气加热炉交叉限幅控制。控制要求和控制目标：以炉出口温度和欠氧操作作为控制目标。温度升高时先关小燃料气再关小空气，温度降低时先开大空气再开大燃料气，且燃料气和空气按一定比值随动变化作为控制要求。 交叉限幅控制：燃料气设密度分析仪表，分析燃料气密度，进而求出燃料气的质量(zhling)流量，炉出口温度调节器的输出与空气质量流量组成低值选择，炉出口(ch ku)温度调节器的输出与燃料气质量流量组成高值选择。 当温度升高时低值选择器选择炉出口(ch ku)温度调节器（反作用）的输出作为燃料气流量调节器（反作用）

21、的设定值，关小燃料气，高值选择器选择燃料气流量，并按一定比值求出空气随燃料气减少而减少的量，作为空气流量调节器（正作用）的设顶值，关小空气。当温度降低时高值选择器（反作用）选择炉出口温度调节器的输出作为空气流量调节器（正作用）的设定值，开大空气，低值选择器选择空气流量，并按一定比值求出燃料气随空气减少而减少的量作为空气流量调节器（反作用）的设定值，开大燃料气。5、尾气焚烧炉炉膛温度与燃料气流量和燃料气压力（切换）串级控制。6、尾气焚烧炉燃料气与空气组成单闭环比值控制。通过大阀达到最佳配风，为兼顾烟气氧含量，氧含量与空气组成单闭环比值控制通过小阀微调空气流量。7、尾气焚烧炉鼓风机设防喘振控制保护

22、。四、危险有害因素分析本工程生产过程中涉及的危险、有害因素和危险、有害程度4.1、危险、有害物质识别本工程生产过程中使用、产生和储存的原料、辅助材料及产品、副产品、中间产物进行识别，主要危险、有害物质为硫化氢、氢气、燃料气等。4.2、火灾、爆炸危险性分析本工程生产过程中使用、产生和储存的主要易燃、易爆物料的名称、安全理化特性数据见下表。 主要易燃、易爆物料的危险特性序号物料名称物态闪点引燃温度/组别爆炸极限（V%）火灾危险性分类下限上限1硫化氢气态气体260/T34.345.5甲2二氧化硫气态3氨液态气体651/T11625乙4氢气气态气体510/T1475甲5燃料气气态10%甲6硫磺液态/固

23、态固体2.3g/m乙7轻污油气态甲4.3、噪声危害(wihi)分析本工程主要噪声源包括(boku)鼓风机、机泵、加热炉、焚烧炉、空冷器和气体放空口等。4.4、灼（烫）危险性分析(fnx)本工程硫磺回收生产装置的溶剂再生塔、急冷塔、加氢反应器、酸性气燃烧炉、尾气焚烧炉、尾气废热锅炉、高温泵、高温管道、高温蒸汽和其它高温热表面对操作人员可能产生高温灼伤的危害。4.5、高空坠落危险性分析本工程硫磺回收生产装置内高空作业场所主要为硫磺回收构架、溶剂再生构架、和空冷器框架构架、操作平台、扶梯等。在操作人员进行巡检、检修和设备维护时存在高处坠落危险。4.6、其它危险、危害因素分析本工程的动设备如机泵、引风机、成型机、叉车等转动部分可能对操作人员产生机械伤害。本工程用电设备主要包括：空冷器、鼓风机、机泵、电加热器、照明设施等。当用电设备发生故障时，可能引发触电事故。本工程主要自然危害包括雷电和地震等，在设计中充分考虑上述因素并采取相应的防范措施。4.7、主要危险、危害部位（场所）本工程主要危险场所及危害因素见下表。生产装置主要危险场所一览表序号主要危险、危害部位（场所）危险、危害物