工藝流程簡介班組培訓(xùn)講義

1、班組培訓(xùn)講義4萬噸/年硫磺回收裝置電儀部儀表一車間二九年三月目錄一、概述 . （1） 1、設(shè)計依據(jù) （1）2、設(shè)計能力、裝置規(guī)模 （1） 3、裝置投資.（1）4、原料性質(zhì)（1）5、產(chǎn)品及主要去向 （1） 6、主要工藝原理 （1） 二、工藝流程 （5）1、硫磺回收（5） 2、尾氣處理 （6） 3、溶劑再生 （6）4、蒸汽及凝結(jié)水系統(tǒng)（7） 三、特殊控制回路簡介（7） 四、危險有害因素分析.（7）4萬噸/年硫磺回收裝置工藝流程簡介一、概述1、設(shè)計依據(jù)1.1 關(guān)于委托編制4萬噸/年硫磺回收裝置基礎(chǔ)設(shè)計的函，中國石油化工股份有限公司安慶分公司科技發(fā)展部，安慶石化總廠工程管理部，2007年9月30日；1

2、.2 關(guān)于安慶分公司4萬噸/年硫磺回收裝置可研報告的批復(fù)，中國石油化工股份有限公司，石化股份計2007390號；1.3 安慶分公司4萬噸/年硫磺回收裝置基礎(chǔ)設(shè)計對接會會議紀要，安慶分公司科技發(fā)展部，2007年10月23日；1.4安慶分公司4萬噸/年硫磺回收裝置基礎(chǔ)設(shè)計資料，安慶分公司科技發(fā)展部，2007年11月19日；2、設(shè)計能力、裝置規(guī)模本裝置由洛陽設(shè)計院及安慶實華設(shè)計院共同設(shè)計，將富液再生、裂解、污水汽提以及油改煤產(chǎn)生的酸性氣混合后作為原料生產(chǎn)硫磺，設(shè)計年產(chǎn)硫磺4萬噸，操作彈性50%-115%，年運行時間8400小時。本裝置包括硫磺回收、尾氣處理、溶劑再生、液硫成型及包裝、低壓配電室及中心

3、控制室。其中硫磺貯存?zhèn)}庫按8×104t/a配置，成型設(shè)施配置按照4×104t/a配置。3、裝置投資本裝置投資1.2億元。4、原料性質(zhì)1.1 混合酸性氣的組成（不包括循環(huán)氣時的組成）組分H2SCO2HCNH3H2O總計組成（v%）60.3231.682241005、產(chǎn)品及主要去向本裝置主要產(chǎn)品為固體硫磺，副產(chǎn)品為酸性水及煙氣。固體硫磺由汽車運輸出廠，酸性水送至污水汽提裝置處理，煙氣經(jīng)煙囪高空排放。尾氣采用熱焚燒后經(jīng)80米排放，煙氣中SO2量為11.1kg/h,濃度為567mg/m3,滿足國家大氣污染物綜合排放標準（GB16297-1996）的要求；6、主要工藝原理6.1、硫磺

4、回收該階段由三個不同轉(zhuǎn)化步驟和一個硫物理狀態(tài)轉(zhuǎn)變階段組成。即：克勞斯熱轉(zhuǎn)化、克勞斯催化轉(zhuǎn)化、產(chǎn)品硫液化、產(chǎn)品硫脫氣。6.1.1、 克勞斯熱轉(zhuǎn)化階段的反應(yīng)酸性氣燃燒爐內(nèi)H2S的克勞斯主反應(yīng)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、尾氣處理2.1 加氫單元Claus尾氣送至尾氣處理系統(tǒng)，控制燃料氣在尾氣加熱爐中次當量燃燒產(chǎn)生少量氫氣（保證過程氣不過氧方程式），Claus尾氣與尾氣加熱爐燃燒產(chǎn)生

5、的高溫?zé)煔庠跔t后部混合至加氫反應(yīng)所需的溫度，與外補氫氣充分混合后進入到加氫反應(yīng)器，在加氫催化劑作用下，Claus尾氣中的硫化物和氫氣發(fā)生反應(yīng)（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 加氫反應(yīng)器中裝有鈷鉬催化劑，具有加氫和水解功能，可以使反應(yīng)基本完成，反應(yīng)為COS的水解反應(yīng)，會受到平衡的限制（1040mg/l）。6.2.2胺液吸收單元利用N-甲基二乙醇胺來吸收加氫后過程氣的H2S，這一機理的依據(jù)是溶于水的H2S和CO2具有微酸性

6、，會與胺（弱堿性）起反應(yīng)，生成會在高溫中分解的鹽類。用于脫硫的胺溶液至少有一個羥基團和一個氨基團的作用是使水溶液達到必要的堿性度，促使酸性氣的吸收。 利用N-甲基二乙醇胺（MDEA）來吸收H2S和CO2發(fā)生的主要反應(yīng)如下： 2R3N + H2S (R3NH)2S (R3NH)2S + H2S 2R3NHHS2R3N + H20 + CO2 (R3NH)2CO3(R3NH)2CO3 + H20 + CO2 2R3NHHCO3雖然這些產(chǎn)物都是化合物，但在正常條件下具有明顯的蒸汽壓，使平衡溶液中的組分隨著酸性氣分壓而變化。當這些化合物的蒸汽壓隨著溫度的變化而加劇時，就可以利用熱量將吸收的氣體從溶液中

7、汽提出來。從前兩個反應(yīng)可以看出，H2S能夠直接、快速地和胺起反應(yīng)，生成胺硫化物和氫硫化物，從后兩個反應(yīng)可以看出，CO2也參與反應(yīng)，產(chǎn)生取代氨基甲酸的胺鹽。6.3、溶劑再生6.3.1、 脫硫劑簡介溶劑再生裝置使用的脫硫溶劑，學(xué)名甲基二乙醇胺，簡稱MDEA，是一種弱有機堿，能與氣體中硫化氫發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，利用溶劑在2040低溫時對酸性氣的吸收過程，將硫化氫吸收，在較高溫度下(105或更高)時對酸性氣的解吸過程，將所吸收的硫化氫解吸出來。甲基二乙醇胺（MDEA）溶劑廣泛應(yīng)用于氣體凈化。此溶劑的特點是在原料氣中同時含有H2S、CO2時，能選擇性地吸收H2S，而將大量的CO2保留在凈化氣中，故不僅節(jié)能效果

8、明顯，也大大改善了克勞斯裝置原料酸性氣的質(zhì)量。由于MDEA是叔醇胺，分子中不存在活潑H原子，因而化學(xué)穩(wěn)定性好，溶劑不易降解變質(zhì)；且溶液的發(fā)泡傾向和腐蝕性也均低于MEA和DEA。MDEA溶液的濃度可達到50%（m）以上，酸性氣負荷也可取0.50.6，甚至更高。MDEA分子式為： 6.3.2、 反應(yīng)機理醇胺吸收H2S和CO2的主要反應(yīng)：6.3.2.1 、對H2S反應(yīng)： 2R3N + H2S （R3NH）2S（R3NH）2S + H2S 2R3NHHS6.3.2.2 對CO2反應(yīng)： 2R3N + CO2 + H2O （R3NH）2CO3（R3NH）2CO3+ CO2 + H2O2R3NHHCO36.

9、4、尾氣焚燒部分克勞斯部分和尾氣凈化部分中產(chǎn)生的尾氣必須加以焚燒，將其中所有的硫化合物轉(zhuǎn)變?yōu)镾O2，焚燒所產(chǎn)生的煙氣經(jīng)煙囪排入大氣。由于過程尾氣中的燃料組分濃度非常低，尾氣的點火溫度大大高于尾氣的實際溫度，因此，必須用燃料氣來促進尾氣燃燒。焚燒爐的燃燒室溫度為750，這一溫度值能夠確保尾氣中所含的H2S（要求殘留的H2S體積比低于10mg/l）和其它硫化物完全燃燒，溫度高于750會顯著加大燃料氣的消耗，并使安裝在燃燒室下游的蒸汽過熱器盤管出現(xiàn)機械穩(wěn)定性問題。在沒有流動介質(zhì)的情況下盤管的設(shè)計溫度為650。如果確保盤管內(nèi)連續(xù)有蒸汽流量，排出燃燒室的煙氣溫度更高一些也不會影響盤管的機械穩(wěn)定性，如果溫

10、度升高時盤管內(nèi)沒有蒸汽或蒸汽流量很低，換熱盤管會出現(xiàn)機械穩(wěn)定性損傷。在尾氣焚燒爐中煙氣的氧過量是個很重要的因素，實際上，氧過量除了增加不需要的SO3和NOx的量外，對硫化物的氧化是有益的。為了達到綜合平衡，煙氣中含氧過量約2mol可滿足正常操作。焚燒爐中尾氣組分進行的烴氧化/燃燒反應(yīng)如下：S + O2 SO2 + 3165Kcal/Nm3 S H2S + 1.5O2 SO2 + H2O + 5531Kcal/Nm3 H2S COS + 1.5O2 SO2 + CO2 + 5880Kcal/Nm3 COS CS2 + 3O2 2SO2 + CO2 + 11780Kcal/Nm3 CS2 H2 +

11、 0.5O2 H2O + 2578Kcal/Nm3 H2 CO + 0.5O2 CO2 + 3018Kcal/Nm3 COSO2 + 0.5O2 SO3 + 1046Kcal/Nm3 SO2燃料氣燃燒產(chǎn)生的煙氣和尾氣混合，在混合溫度700時發(fā)生尾氣氧化。燃燒產(chǎn)物在焚燒爐膛內(nèi)停留一定的時間以完成反應(yīng)，然后經(jīng)煙囪排入大氣。二、工藝流程1、硫磺回收 采用二級轉(zhuǎn)化CLAUS制硫工藝 自工廠來的混合酸性氣進裝置內(nèi)酸性氣分液罐（V2501）分液，分出的酸性水經(jīng)酸液壓送罐（V2502）用氮氣壓送至污水汽提裝置處理。分液后的酸性氣經(jīng)酸性氣預(yù)熱器（E2507）用蒸汽預(yù)熱至160后，進入酸性氣燃燒爐（F2501）

12、火嘴。 由燃燒爐鼓風(fēng)機（C2501AB）來的空氣經(jīng)空氣預(yù)熱器（E2508）用蒸汽預(yù)熱至160后，進入酸性氣燃燒爐。酸性氣燃燒配風(fēng)量按烴類完全燃燒和1/3硫化氫生成二氧化硫來控制80%的風(fēng)量和按照CLAUS尾氣中H2S/SO2=2控制20%的風(fēng)量。燃燒后高溫過程氣進入酸性氣燃燒爐廢熱鍋爐（E2501）冷卻至350并發(fā)生4.4MPa蒸汽后進入一級冷卻器（E2502），過程氣在E2502冷卻至170并經(jīng)除霧后，液硫從E2502底部經(jīng)液硫封罐（V2504B）進入硫池（V2509）。除霧后的過程氣經(jīng)過一級加熱器（E2505）用酸性氣燃燒爐發(fā)生的4.4MPa蒸汽加熱至240后進入一級反應(yīng)器(R2501),

13、在CLAUS催化劑作用下,硫化氫與二氧化硫反應(yīng)生成硫磺.反應(yīng)后的過程氣經(jīng)二級冷凝器(E2503) 冷卻至160并經(jīng)除霧后，液硫從E2503底部經(jīng)液硫封罐（V2504C）進入硫池.過程氣經(jīng)過二級加熱器(E2506)用4.4MPa蒸汽加熱至220后進入二級反應(yīng)器(R2502),反應(yīng)生成硫磺。經(jīng)過R2502后的過程氣經(jīng)三級冷凝器(E2504)冷卻至150并經(jīng)除霧后，液硫從E2504底經(jīng)液硫封罐(V2504D)進入硫池.尾氣再經(jīng)捕集器(V2503)進一步捕集硫霧后,進入尾氣處理系統(tǒng).V2503出口管線設(shè)置尾氣在線分析儀,分析尾氣中H2S/SO2比值,反饋調(diào)節(jié)進酸性氣燃燒爐的15-20%的空氣量,保證尾

14、氣中H2S/SO2=2,使得CALUS轉(zhuǎn)化率達到最高,提高硫回收率,減少硫損失.硫池中液硫經(jīng)液硫脫氣泵（P2501AB）進行循環(huán)脫氣,釋放出來的少量H2S用蒸汽噴射器(EJ2501AB)抽送至尾氣焚燒爐(F2502)焚燒。脫氣后的液硫由液硫泵（P2502AB）送至成型機，固體硫磺經(jīng)過計量、逢袋后貯存在倉庫內(nèi)或汽車運輸至廠外。2、尾氣處理 尾氣處理采用還原-吸收工藝，外補氫氣保持尾氣加氫反應(yīng)所需的氫氣濃度 經(jīng)過V2503后的尾氣進入尾氣在線加熱爐（F2503），與爐內(nèi)高溫?zé)煔饣旌希靸稙?80的尾氣，再與外補氫氣（由工廠系統(tǒng)供給）混合進入加氫反應(yīng)器（R2503）。CLAUS尾氣在加氫催化劑作用下

15、，SO2、COS、CS2及液硫、氣態(tài)硫等均被轉(zhuǎn)化為H2S。離開R2503的過程氣經(jīng)在線爐廢熱鍋爐（E2516）取熱至170后進入急冷塔（T2501）。尾氣在急冷塔內(nèi)利用循環(huán)急冷水來降溫。65的急冷水自T2501底流出，經(jīng)過急冷水泵（P2503AB）加壓，經(jīng)急冷水空冷器（A2502AB）、急冷水冷卻器（E2512AB）冷卻至40后，循環(huán)回T2501頂。部分急冷水經(jīng)急冷水過濾器（FI2501AB）過濾后返回P2503入口。尾氣冷卻后的水蒸汽被冷凝，多余的急冷水由急冷水泵送至污水汽提裝置處理。為防止酸性水對設(shè)備腐蝕，需向急冷水中注氣氨，控制急冷水的PH。急冷后的尾氣離開T2501后進入尾氣吸收塔（T

16、2502），用30%甲基二乙醇胺（MDEA）溶液吸收尾氣中的硫化氫與部分二氧化碳。從塔頂出來的凈化尾氣進入尾氣焚燒爐（F2502）焚燒，尾氣中殘留的硫化氫及其他硫化物轉(zhuǎn)化為二氧化硫。焚燒后的煙氣經(jīng)過中壓蒸汽過熱器（E2513）和尾氣焚燒爐廢熱鍋爐（E2514）吸收熱量后，由煙囪（S2501）排空。3、溶劑再生 溶劑再生采用常規(guī)蒸汽汽提再生工藝自T2502來的富液，與貧液經(jīng)貧富液換熱器（E2601A-D）換熱至98，進入再生塔（T2601），塔底由重沸器（E2604）供熱。塔頂氣經(jīng)再生塔頂空冷器（A2602AB）、再生塔頂冷凝器（E2603）冷卻后進入再生塔頂回流罐（V2601）分液，酸性氣送至

17、硫磺回收，冷凝液經(jīng)過再生塔頂回流泵（P2603AB）返塔作為回流。塔底貧液經(jīng)貧液增壓泵（P2601AB）增壓后，經(jīng)E2601A-D換熱、貧液空冷器（A2601AB）、貧液冷卻器（E2602AB）冷卻進入溶劑緩沖罐（V2603），再經(jīng)貧液泵（P2602AB）送至T2602。4、蒸汽及凝結(jié)水系統(tǒng)E2501和E2514產(chǎn)生的4.4MPa蒸汽一部分用于E2505、E2506加熱過程氣，其余部分經(jīng)過E2513加熱，過熱后的蒸汽經(jīng)減壓后進入系統(tǒng)3.5MPa蒸汽管網(wǎng)。E2502/3/4和E2516產(chǎn)生的0.4MPa蒸汽供裝置內(nèi)保溫、伴熱用，剩余部分作為E2604熱源。E2501、E2502/3/4、E251

18、4及E2516排出的含鹽污水，排至排污罐（V2510），用新鮮水冷卻后排至工廠廢水管網(wǎng)。裝置內(nèi)夾套伴熱及加熱產(chǎn)生的凝結(jié)水匯合后進入凝結(jié)水回收罐（V2606），凝結(jié)水罐中閃蒸出的蒸汽經(jīng)乏汽空冷器（A2603）冷卻為凝結(jié)水后返回V2606，凝結(jié)水經(jīng)凝結(jié)水泵（P2608AB）部分送至E2502/3/4、E2516冷卻，其余送至熱工。來自E2505/6及E2507、E2508的凝結(jié)水進入蒸汽擴容器（V2706）擴容，擴容后的蒸汽并入裝置0.4MPa蒸汽網(wǎng)，凝結(jié)水進入V2606。制硫單元處于事故狀態(tài)時，酸性氣改直排火炬；尾氣處理單元事故狀態(tài)時，CLAUS尾氣可經(jīng)跨線直接進入F2502焚燒。三、特殊控制回

19、路簡介1、燃料氣與空氣比值控制開工初期，酸性氣燃燒爐補燃，為此燃料氣流量（體積流量）控制為主回路，空氣流量（體積流量）控制為付回路的雙閉環(huán)比值控制；正常生產(chǎn)時，組成以酸性氣流量（體積流量）控制為主回路，空氣流量（體積流量）控制為付回路的單閉環(huán)比值控制。2、酸性氣燃燒爐廢熱鍋爐液位設(shè)三沖量控制，且為雙套液位檢測回路。3、酸性氣燃燒爐鼓風(fēng)機設(shè)防喘振控制保護。4.尾氣加熱爐設(shè)置燃料氣密度在線分析儀并設(shè)置尾氣加熱爐交叉限幅控制。控制要求和控制目標：以爐出口溫度和欠氧操作作為控制目標。溫度升高時先關(guān)小燃料氣再關(guān)小空氣，溫度降低時先開大空氣再開大燃料氣，且燃料氣和空氣按一定比值隨動變化作為控制要求。 交叉

20、限幅控制：燃料氣設(shè)密度分析儀表，分析燃料氣密度，進而求出燃料氣的質(zhì)量流量，爐出口溫度調(diào)節(jié)器的輸出與空氣質(zhì)量流量組成低值選擇，爐出口溫度調(diào)節(jié)器的輸出與燃料氣質(zhì)量流量組成高值選擇。 當溫度升高時低值選擇器選擇爐出口溫度調(diào)節(jié)器（反作用）的輸出作為燃料氣流量調(diào)節(jié)器（反作用）的設(shè)定值，關(guān)小燃料氣，高值選擇器選擇燃料氣流量，并按一定比值求出空氣隨燃料氣減少而減少的量，作為空氣流量調(diào)節(jié)器（正作用）的設(shè)頂值，關(guān)小空氣。當溫度降低時高值選擇器（反作用）選擇爐出口溫度調(diào)節(jié)器的輸出作為空氣流量調(diào)節(jié)器（正作用）的設(shè)定值，開大空氣，低值選擇器選擇空氣流量，并按一定比值求出燃料氣隨空氣減少而減少的量作為空氣流量調(diào)節(jié)器（反

21、作用）的設(shè)定值，開大燃料氣。5、尾氣焚燒爐爐膛溫度與燃料氣流量和燃料氣壓力（切換）串級控制。6、尾氣焚燒爐燃料氣與空氣組成單閉環(huán)比值控制。通過大閥達到最佳配風(fēng)，為兼顧煙氣氧含量，氧含量與空氣組成單閉環(huán)比值控制通過小閥微調(diào)空氣流量。7、尾氣焚燒爐鼓風(fēng)機設(shè)防喘振控制保護。四、危險有害因素分析本工程生產(chǎn)過程中涉及的危險、有害因素和危險、有害程度4.1、危險、有害物質(zhì)識別本工程生產(chǎn)過程中使用、產(chǎn)生和儲存的原料、輔助材料及產(chǎn)品、副產(chǎn)品、中間產(chǎn)物進行識別，主要危險、有害物質(zhì)為硫化氫、氫氣、燃料氣等。4.2、火災(zāi)、爆炸危險性分析本工程生產(chǎn)過程中使用、產(chǎn)生和儲存的主要易燃、易爆物料的名稱、安全理化特性數(shù)據(jù)見下

22、表。 主要易燃、易爆物料的危險特性序號物料名稱物態(tài)閃點引燃溫度/組別爆炸極限（V%）火災(zāi)危險性分類下限上限1硫化氫氣態(tài)氣體260/T34.345.5甲2二氧化硫氣態(tài)3氨液態(tài)氣體651/T11625乙4氫氣氣態(tài)氣體510/T1475甲5燃料氣氣態(tài)10%甲6硫磺液態(tài)/固態(tài)固體2.3g/m乙7輕污油氣態(tài)甲4.3、噪聲危害分析本工程主要噪聲源包括鼓風(fēng)機、機泵、加熱爐、焚燒爐、空冷器和氣體放空口等。4.4、灼（燙）危險性分析本工程硫磺回收生產(chǎn)裝置的溶劑再生塔、急冷塔、加氫反應(yīng)器、酸性氣燃燒爐、尾氣焚燒爐、尾氣廢熱鍋爐、高溫泵、高溫管道、高溫蒸汽和其它高溫?zé)岜砻鎸Σ僮魅藛T可能產(chǎn)生高溫灼傷的危害。4.5、高空墜落危險性分析本工程硫磺回收生產(chǎn)裝置內(nèi)高空作業(yè)場所主要為硫磺回收構(gòu)架、溶劑再生構(gòu)架、和空冷器框架構(gòu)架、操作平臺、扶梯等。在操作人員進行巡檢、檢修和設(shè)備維護時存在高處墜落危險。4.6、其它危險、危害因素分析本工程的動設(shè)備如機泵、引風(fēng)機、成型機、叉車等轉(zhuǎn)動部分可能對操作人員產(chǎn)生機械傷害。本工程用電設(shè)備主要包括：空冷器、鼓風(fēng)機、機泵、電加熱器、照明設(shè)施等。當用電