硫離團(tuán)隊(duì)-初步設(shè)計(jì)說明書

概 第一章總 設(shè)計(jì)說明 圖 第二章總圖設(shè)計(jì)概 設(shè)計(jì)依 廠址概 總平面布 設(shè) 第三章化工工藝及系 工藝路線選 工藝技術(shù)選 工藝方案簡 流程模擬及優(yōu) 換熱網(wǎng)絡(luò)與熱集 第四章車間布置與配 設(shè)計(jì)依 車間布 管道布 第五章設(shè) 總 反應(yīng)器設(shè) 換熱器設(shè) 泵選型設(shè) 儲罐選型設(shè) 第六章自動(dòng)控制及儀 概 自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)依 自動(dòng)控制系統(tǒng)所用儀表及選 控制系統(tǒng)選 具體控制方 第七章供配 設(shè)計(jì)依 設(shè)計(jì)原 負(fù)荷分 供電電 區(qū)劃分和設(shè)備選 配電線 動(dòng)力和照 防雷和接 第八章給水排 設(shè)計(jì)依 設(shè)計(jì)原 給水工 排水系 節(jié)水及安全環(huán)保措 第九章土 地理情 設(shè)計(jì)依 建筑設(shè) 結(jié)構(gòu)設(shè) 第十章環(huán)境保 設(shè)計(jì)依 主要污染源與主要污染 環(huán)保治理措 第十一章消 設(shè)計(jì)依 工藝物料分 事故發(fā)生可能性及性分 消防安全措 消防系 第十二章維 設(shè)計(jì)依 設(shè)計(jì)原 設(shè)備...........................................................................................................................設(shè)備維 檢修舉 維修管 第十三章能耗及節(jié)能措 設(shè)計(jì)說 能耗指標(biāo)及分 節(jié)能措 第十四章概 編制依 工程概 來源及投資方式 總成本費(fèi)用估 財(cái)務(wù)凈現(xiàn)金流 第十五章重大及安全措 重大物質(zhì)分 15.2、有害因素的辨識結(jié) 有害因素分 自然因素分 重大辨識分 化學(xué)品重大分 與可操作性分析 廠區(qū)及模擬分 安全對策措施與建 第十六章特殊說 概，工工藝設(shè)計(jì)施工圖內(nèi)容和深度統(tǒng)一規(guī)定（HG/T20519-2009第一章設(shè)計(jì)說明書概項(xiàng)目名稱項(xiàng)目性質(zhì)項(xiàng)目建設(shè)性質(zhì)及規(guī)模項(xiàng)目簡介本項(xiàng)目是為化工設(shè)計(jì)一套酸性氣脫化硫發(fā)生斯反應(yīng)2H2S+SO2→3/xSx+2H2O反應(yīng)生成產(chǎn)品液體硫磺，同時(shí)和氫氣，并利用斯工藝回收的大量熱量。H2S+H2SO4→2H2O+SO2+SI2+SO2+2H2O→H2SO4+2HI2HI→H2+I2 的尾氣 發(fā)展規(guī)劃，2020年前公司將新建260萬噸/年渣油加氫、280方面都有極其重要的意義。設(shè)計(jì)依據(jù)與《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指 化聯(lián)產(chǎn)發(fā)[2012]115號）及有關(guān)專業(yè)；相關(guān)的國家法律、設(shè)計(jì)指導(dǎo)設(shè)計(jì)范建設(shè)規(guī)模及產(chǎn)品建設(shè)規(guī)模1.1元，所得稅后靜態(tài)投資回收期為8.5年，動(dòng)態(tài)投資回收期15.9年。為了保證項(xiàng)目操作時(shí)間按每年8000小時(shí)計(jì)。產(chǎn)品方案1.1本項(xiàng)目產(chǎn)品方案及規(guī)序產(chǎn)規(guī)格產(chǎn)備120萬噸/27000萬立方米/格和質(zhì)量符合GB/T2449.2-2015一等品技術(shù)指標(biāo),見表3.3。表3.3液體硫磺產(chǎn)品規(guī)格及質(zhì)量指標(biāo)表（GB/T2449.2-技術(shù)指標(biāo)硫（S）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%水分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%灰分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%酸度的質(zhì)量分?jǐn)?shù)［以硫酸（H2SO4）計(jì)有機(jī)物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%砷（As）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%鐵（Fe）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%硫化氫和多硫化氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（以H2S計(jì)≤以質(zhì)量符合GB-T3634.1-2006合格品技術(shù)指標(biāo),見表1.3。以表1.3氫氣產(chǎn)品規(guī)格及質(zhì)量指標(biāo)表（GB-T3634.1-技術(shù)指標(biāo)氫氣的體積分?jǐn)?shù)2氧的體積分?jǐn)?shù)/10-≤氮加氬的體積分?jǐn)?shù)/10-≤≤---游離水/（mL/40L瓶-主要原材料1.4主要原材料、輔助材料來源表

（硫化氫

36萬噸/

0.6噸/3噸/碘23噸/液化 1萬立方米/ 化 生產(chǎn)方法及全廠總終尾氣處理選用成還原加氫工藝廠址概本項(xiàng)目位于化工內(nèi)部，位于市濱海新區(qū)大港區(qū)，東臨渤海油田，南靠大港油田，占地面積13.24平方公里，與市區(qū)公用工

1.4 環(huán)境保護(hù)及綜合勞動(dòng)安全1.51.5性物質(zhì)特物二氧化硫硫化氫硫物質(zhì) 沸閃自燃極火災(zāi)物質(zhì) 沸閃自燃極火災(zāi)稱度上下險(xiǎn)類別氫2----硫化氫--＜-甲---消工程、水文地質(zhì)條件和存在的問題及解決的本項(xiàng)目總體技術(shù)可行性效益可行性目資源化利用廢氣中H2S生產(chǎn)的硫磺產(chǎn)品存在巨大的供需缺口，銷路廣闊，雖價(jià)格用脫硫資源回收產(chǎn)生的氫氣，將為企業(yè)每年節(jié)省大量成本，利用原廠PSA工藝提存在問題結(jié)圖工藝總流1.5物料平衡1.6第二章采用的和標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范及理采用的和標(biāo)50016-50160-50187- 50489-《總圖制作標(biāo)準(zhǔn) GB/T50103-《化工裝置設(shè)備布置設(shè)計(jì)規(guī)定 HG20546—《石油化工企業(yè)廠區(qū)總平面布置設(shè)計(jì)規(guī)范 SH/T3053-《壓縮機(jī)廠房建筑設(shè)計(jì)規(guī)定 HG/T20673-《化工裝置管道布置設(shè)計(jì)規(guī)定 HG/T20549-《廠礦道路設(shè)計(jì)規(guī)范 GBJ22-采用理由設(shè)計(jì)基礎(chǔ)溫為-4℃550～68080%。本項(xiàng)目位于化工內(nèi)部，位于市濱海新區(qū)大港區(qū)，東臨渤海油田，南靠大港油田，占地面積13.24平方公里，與市區(qū)2.2總平面布置總平面布置裝置布置選址結(jié)保持原廠布置不變，在此基礎(chǔ)上合理加入本套裝置。選址結(jié)果如圖2.3所示，裝置周邊綠

2.3本項(xiàng)目平面布置規(guī)范評

2.2火災(zāi)性分險(xiǎn)性進(jìn)行分類，可以得到裝置的火災(zāi)性類別，得到主要裝置的結(jié)果。表2.3裝置的火災(zāi)分類及耐火等級11級 裝置間設(shè)計(jì)距離表2.4設(shè)施間距表本項(xiàng)目設(shè)施相鄰設(shè)施設(shè)計(jì)距離規(guī)范要求規(guī)范條文號符合----------------------------項(xiàng)目與周邊環(huán)境設(shè)計(jì)距離表2.5建設(shè)項(xiàng)目與裝置周邊環(huán)境間距一覽序周邊單位名稱本項(xiàng)目設(shè)施名稱設(shè)距規(guī)要規(guī)范文符性方名1東2南3西4北設(shè)設(shè)計(jì)本裝置設(shè)本項(xiàng)目是在原廠的基礎(chǔ)上進(jìn)行建設(shè)，因此保證原廠不變，本套裝置運(yùn)輸設(shè)計(jì)規(guī)則與原廠其他部分設(shè)計(jì)規(guī)則保持一致，運(yùn)用原廠現(xiàn)有的道路、鐵路等線路，裝置四周設(shè)置一條主干道，三條次干道，而內(nèi)部上，人流第三章化工工藝及系工藝路線選擇概體（氧氣，空氣，通過高溫反應(yīng)促使硫化氫直接氧化生成單質(zhì)硫，流程的（常見的是鐵離子和EDTA配合體，H2S和配位體發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成單硫化氫脫除和硫磺回收的工藝路線干法脫硫中的斯工藝。1883年英國化學(xué)家斯（CarlFriedrichClaus）提出原始的斯法制硫工藝。原始斯法分為兩個(gè)階段，專門用于回收Leblanc法生產(chǎn)碳酸鈉時(shí)所第1階段是把CO2導(dǎo)入由水和硫化鈣（CaS）組成的淤漿中，按以下反應(yīng)CaS+H2O+CO2→CaCO3+ (3-第2階段是把H2S和空氣混合后導(dǎo)入一個(gè)裝有催化劑的容器，催化劑床層預(yù)先以某種方式預(yù)熱至所需溫Claus工藝的主要化學(xué)反應(yīng)可以如下反應(yīng)式表示： (3-H2S+2O2→xSx+ 有1/3體積的H2S在燃燒爐內(nèi)被氧化為SO2，并釋放出大量反應(yīng)熱；第2階段為催化反應(yīng)階段，即剩余的2/3體積H2S在催化劑上與生成的SO2繼續(xù)反應(yīng)而生成元素硫。由于在燃燒爐后設(shè)置了廢熱鍋爐，爐內(nèi)反應(yīng)所釋放的熱量約有80％可現(xiàn)代改良斯法硫磺回收工藝的基礎(chǔ)。圖3.1典型的斯流程示意式已經(jīng)不能滿足環(huán)保要求，因此斯進(jìn)行了多次改良。富氧斯工富氧斯工藝是指以氧氣或富氧空氣代替空氣來增加裝置處理能力的一分解。但該工藝并不能解決出口尾氣SO2濃度可能的問題。超級斯工由于原始工藝當(dāng)中斯尾氣當(dāng)中不免存在未反應(yīng)完的H2S，SO2氣體，超級克勞斯技術(shù)（SuperClaus）的主要?jiǎng)?chuàng)新在于將過程氣中殘余的H2S在選擇性氧化催化劑的作用下直接氧化成元素硫，反應(yīng)按式3-1發(fā)生。超級斯工藝要求尾氣中H2S稍過量，否則無法處理SO2含量的問題。亞工亞（SubDewPoint，SDP）工藝指在硫溫度以下進(jìn)行低溫斯反MCRC、Clinsulf點(diǎn)法工藝，將斯工藝的總硫回收率提高到了約99.2%的水平。反應(yīng)，H2S60%～75%。此需要一個(gè)吸附—再生的過程，這種條件下產(chǎn)生了Sulfreen、Clauspol、回斯工藝，這種工藝的代表是SCOT、RAR和國內(nèi)研發(fā)的SSR等工藝，常與克以SCOT工藝為例。該工藝本質(zhì)上是將斯工段產(chǎn)生的廢氣，混合氫氣進(jìn)入裝有用鋁礬土負(fù)載鈷鉬催化劑的固定床反應(yīng)器,當(dāng)氣體經(jīng)過床層時(shí),元素硫、SCOT3.1SCOT工藝改進(jìn)說超級聯(lián)合再生串級吸收H2S/SO2超級氣氣 H2分析儀低溫采用配方型選吸脫硫溶劑以改善H2S低硫濕法脫硫物理吸收法是利用H2SCO2、COS等酸性組分在特定溶劑中溶解度的差異而脫除溶劑還應(yīng)滿足以下要求：吸收容量大、蒸汽壓低、粘度小、不易揮發(fā)、不與氣體成分反應(yīng)、不易腐蝕設(shè)備等。目前常用的物理吸收法有：低溫甲醇洗法法、磷酸三丁酯法（Estasolvan法）等。H2SCO2等酸性組分的目的。目前開發(fā)的物理化學(xué)吸收法有砜胺法、常溫甲醇法（Amisol法、CFID法、Selefining法、Optisol法等?；瘜W(xué)吸收法是利用堿液或強(qiáng)堿弱酸鹽溶液與H2SH2S，生成硫化物或氫硫化物，在催化劑2020價(jià)鐵還原回二價(jià)鐵進(jìn)行循環(huán)利用。主要的成功運(yùn)用工藝是LO-CAT，自循環(huán)LO-CAT（LO-CATII，Sulferox2LO-CATH2SHSHS-H+Fe3+HS-發(fā)后鐵催化劑用空氣氧化，將Fe2+氧化為Fe3+，使催化劑恢性后循環(huán)使用，反23.3LO-CATH2SH2SH2S的循環(huán)溶液經(jīng)溶液循環(huán)泵加壓后，大部分送預(yù)吸收器再去吸收氣相中LO-CAT工藝采用由碳酸鹽、絡(luò)合鐵、添加劑（表面活性劑、消泡劑和殺菌劑等）Sulferox工藝,其工藝流程與LO-CAT法相似，但未使絡(luò)合系統(tǒng),抑制降解Fe2+4%,是LO-CAT法的20倍。與此同時(shí)，從LO-CAT整個(gè)工藝流程出發(fā)，改良吸收氧化塔，接觸，產(chǎn)生了LO-CATII。砷基工藝于20世紀(jì)50年代由Koppers公司工業(yè)化。常用的砷基工藝下，H2S與硫酸鹽反應(yīng)生成硫代硫酸鹽，硫代硫酸鹽再被砷酸鹽氧為硫代砷是比較昂貴，逐漸被LO-CAT工藝所替代。濕氣制酸（WSA）工藝濕氣制酸（WetgasSulfuricAcid，WSA）工藝不屬于硫磺回收工藝，該工H2SCS2H2SSO2SO2 硫化氫深度資源化利用制氫氣的工藝路線資源化再生。傳統(tǒng)硫回收工藝可以簡單的理解為如下過程：先將H2S不完全燃燒生成SO2，再使生成的SO2與H2S反應(yīng)生成硫磺和水。這些過程雖然能夠回收硫磺或 (3-H2S+2O2→H2O+x放出的熱量。1H2S→H2+x (3-自發(fā)反應(yīng)。但是1分子H2SO2反應(yīng)可10H2S分子的熱分解提供足夠3-4硫化氫直接分解制氫的工藝開發(fā)進(jìn)展H2SH2S研究表明1000℃時(shí)，H2S的轉(zhuǎn)化率僅為20%；而1200℃時(shí)轉(zhuǎn)化率為38%；只有在高于1375℃的條件下，H2S轉(zhuǎn)化率才能達(dá)到50%以上。如果加入惰性氣體，控制H2S分壓5.05kPa，1200℃下轉(zhuǎn)化率可達(dá)65.8%。催化分解法常用到的催化劑包括Al、Fe、Mo、Co、V等過渡金屬元素的氧化物和硫 劑，因此該工藝產(chǎn)能受到限制，且氫氣產(chǎn)出不穩(wěn)定，硫化氫轉(zhuǎn)化率也達(dá)不到環(huán)保超絕熱分解法是指不加催化劑，也無外加熱源供能，直接利用H2S在多孔介質(zhì)中部分氧化產(chǎn)生熱量，從而實(shí)現(xiàn)硫化氫自發(fā)熱分解的方法。多孔介質(zhì)為H2S分解提供了富燃條件，H2S中間循環(huán)劑與H2S進(jìn)行氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生硫磺，經(jīng)微孔過濾，被還原的中間循環(huán)劑H2S+2Fe3+→2Fe2++2H++S (3-2Fe2+→2Fe3++(3-2H++2e?→H2(3-2Fe2+2H+→H2↑(3-85%H2S，F(xiàn)e2+Fe3+100%。間接分解硫化氫工藝路線的提出源（能、風(fēng)能、生物能等）和核能。1Fe3O4→3FeO+2 (3-3FeO+H2O→Fe3O4+ (3-ZnO→Zn

(3-2Zn+H2O→ZnO+ (3-率理論最高可達(dá)82%。 CaBr2+H2O→CaO+ (3-

CaO+Br2→CaBr2+2

(3- Fe3O4+9HBr→3FeBr2+4H2O+ (3- 3FeBr2+4H2O→Fe3O4+6HBr+ (3-慮廢熱發(fā)電該體系熱效率為45～50%。Cycle SO2+I2+2H2O→2HI+ (3-1

H2SO4→H2O+SO2+2 (3- 2HI→I2+ (3-70～80年代進(jìn)行了論證和試驗(yàn)。下面分別介紹這三個(gè)反應(yīng)。按照GA公司名原則，反應(yīng)3-10a在SectionI中進(jìn)行，該反應(yīng)稱為BunsenBunsen，3.5Bunsen(1+x)I2+SO2+(2+m+n)H2O?[H2SO4+mH2O]+[2HI+xI2+ (3-3.2Bunsen反應(yīng)操作條件總參反應(yīng)溫度330-x84-11-m45n6-反應(yīng)3-10c在SectionIII中進(jìn)行，發(fā)生碘化氫的熱分解反應(yīng)產(chǎn)生氫氣。該步反應(yīng)可以在氣相或液相里發(fā)生反應(yīng)。研究表明體系中碘和水含量過高會對HIHIHI度。因?yàn)镠I和水形成最高共沸物，所以把HI從Bunsen反應(yīng)產(chǎn)物中提取出來存GA公司最早用磷酸作為萃取劑，在HI分解反應(yīng)前通過萃取精餾提濃。該過程電滲析（Eetr–lctoilyis，ED）裝置主要包含陽極、陰極和質(zhì)子交換膜：陰極側(cè)I2得到電子從而被還原成I-；陽極側(cè)，I-失去電子從而被氧化為I2；質(zhì)子交換膜避免了陰陽兩級溶液混合，并允許陽極的H+傳輸至陰極，從而提高HIEED3.7EED性和HI轉(zhuǎn)化率。并能證明工業(yè)放大不存在問題，EED技術(shù)或許會成為最佳選擇。同時(shí)在反應(yīng)精餾裝置內(nèi)進(jìn)行。從Bunsen反應(yīng)分層后的HIx相出來的I2-HI-H2O混合溶液進(jìn)入反應(yīng)精餾裝置，催化劑存在于填料之間。HIx相精餾出來的氣體可直接因?yàn)榇蟛糠治墨I(xiàn)中碘化氫分解轉(zhuǎn)化率難以突破40%，而且Bunsen反應(yīng)a.法國原子能（Commissariatàl’énergieatomique，CEA）在20003.8CEABunsenb.啟動(dòng)了核能系統(tǒng)研究與發(fā)展計(jì)劃（NuclearEnergyInitiativeNERI旨在2017年底前證明使用核能進(jìn)行制氫的可行性。美術(shù)主要在GA公司開展。GA徑，并進(jìn)行了大量的原始研究。GA公司改進(jìn)的流程圖如下：3.9GA反應(yīng)模塊；GASNL3.10規(guī)模整合試驗(yàn)（IntegratedLaboratory-Scale，ILS）3.12GA3.13SNLc.原子能開發(fā)機(jī)構(gòu)（JapanAtomicEnergyAgency，JAEA）20年展了硫碘循環(huán)制氫的研究，在2004年JAEA開發(fā)的裝置實(shí)現(xiàn)了175小時(shí)的穩(wěn)定運(yùn)行，每小時(shí)產(chǎn)氫31NL。續(xù)運(yùn)試。8小時(shí)的連續(xù)生產(chǎn)測試中，氫氣產(chǎn)出為每小時(shí)10L，初步的連續(xù)生100L/hBunsenSO2能完全d.

根據(jù)2006-2020年國家科技發(fā)展規(guī)劃部署核能與新能源技術(shù)（InstituteofNuclearandNewEnergyTechnology，INET）2005了硫碘循環(huán)制氫的研究。依托一臺10MW高溫氣冷實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆（HTR-10），大循環(huán)制氫技術(shù)開發(fā)研究的啟動(dòng)和前期工作（2005-2007；2009（10L/h2014HTR-10（2015-2020續(xù)生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)，氫氣產(chǎn)出量是每小時(shí)10NL。性得到了確認(rèn)。產(chǎn)氫的速率是60NL/h。INET驗(yàn)，評估各種材料和工藝，建立一個(gè)符合真作條件的中試裝置。 Bunsen反應(yīng) SO2+I2+2H2O→2HI+ (3-1

H2SO4→H2O+SO2+2 (3-碘化氫分解 2HI→I2+ (3-有、俄羅斯、韓國、、南非等?？偨Y(jié)來看，目前在SectionI也就是Bunsen反應(yīng)單元的研究結(jié)果表明：劑H2S+H2SO4→2H2O+SO2+ (3-I2+SO2+2H2O→H2SO4+ (3-2HI→H2+ (3-于硫化氫脫除與資源化利要驗(yàn)證該反應(yīng)第一步即3-12a是否滿足生產(chǎn)要求，3-12反反 ΔS/kJ H2SOH2SO4=H2SO4g=SO3g+SO3g=SO2g+3I2+SO2+2H2O=+2I?+---2H++2I?=2HI+2HIg=H2g+--- H2SO4ia=H2S+H2SO4l=Sl+SO2g+---3I2+SO2+2H2O=2H+a+2I?+---2H++2I?=2HI+2HIg=H2g+--- 3 3 3 3 3 2H2S+O2→2S+ΔH=-(3-H2S→S+(3-其中，式3-13是斯工藝的總反應(yīng)式，式3-14是硫碘循環(huán)分解硫化氫的xH2S+yO2=(2x?y)H2O+2xS+(x? (3-a (Taη Q+

(3-其中 釋放的熱量，298.15K下值為286kJ/mol。Q是制氫過程輸入的熱量，W是輸入的電效率（一般小于40%）需要乘以一個(gè)系數(shù)?？稍偕涣虻庋h(huán)分解水制氫效率大于50%。類似地，用式3-16評估硫碘循環(huán)分解硫化氫（式3-12）的熱效率，結(jié)果為41%。但是考慮硫化氫氧化輸入的能量，效率實(shí)際上能提高很多，達(dá)到66%，已經(jīng)接在和斯工藝結(jié)合后，式3-12描述的的工藝路線理論上可以不消耗任何CO2、SO2H2S，是一個(gè)完全綠色的過程。雖然考慮熱研究表明硫化氫能在濃硫酸（濃度>90wt%）的作用下按照式3-12a發(fā)生化學(xué)計(jì)H2SO4H2S反應(yīng)，不能自發(fā)進(jìn)行。具體參考圖3.20。136℃是H2SH2SO4分子反應(yīng)的產(chǎn)物臨界溫度點(diǎn)，136℃以上時(shí)H2SH2SO4136±5℃90%wt低。本項(xiàng)目模擬結(jié)果表明，進(jìn)入該工段的的氣體中烯烴含量很少（摩爾分?jǐn)?shù)<0.001至此，上述提到的四個(gè)問題都能夠得到解決，證明了反應(yīng)式3-12a描述的工藝依靠斯工段供能，能耗低工藝技術(shù)選比前各方法代表工藝方案比較總結(jié)于表3.3。各工藝流程圖見圖3.21～3.27。本項(xiàng)目可以利用原廠已有的加氫還原裝置，也可新建一套還原-吸收選擇低溫斯反應(yīng)器方案控制SO2的排放，未達(dá)標(biāo)氣體由原廠還原 斯處理工藝，詳細(xì)說明見4工藝路線。3.22SCOT3.23SSR源（蒸汽、電等源（蒸汽、電等3.3H2S藝比亞 Simont 該工藝與同SCOT該工藝為國內(nèi)公司工藝成熟、運(yùn)轉(zhuǎn)可工藝相比，主要區(qū)消化吸收SCOT工靠、操作彈性大、別是沒有 爐，藝后 抗干擾能力強(qiáng)，總加氫反應(yīng)器熱源由術(shù)，近年來市場占硫回收率高，排放反應(yīng)器進(jìn)出口物流有率逐步提高。利指標(biāo)能滿足環(huán)保標(biāo)換熱或其他外部熱用裝置自身熱源準(zhǔn)。但該工藝裝 投資高，尤其是加提供。由于沒有在氫反應(yīng)器所需熱源線爐，使得過程氣供氫作氫源，利用由加熱爐提供總量較SCOT工藝高溫?fù)胶祥y和換熱和氫源需外供，造減少10%，從而具器而取消了傳統(tǒng)的成操作復(fù)雜，操作有設(shè)備規(guī)模小、尾 費(fèi)用增加，并且占?xì)馀欧帕肯鄬^少具有設(shè)備規(guī)模小地面積較大 尾氣排放量相對個(gè) 催化劑采用以TiO2該工藝為國內(nèi)公司為主體的直接氧化消化吸收冷吸附床催化劑，主要特征（CBA）后是把H2S直接氧化具有自主知識成元素硫，并且具的技術(shù)，特點(diǎn)和有COS加氫活性。Clinsulf相似，在能裝置流程簡單，但量利用率、硫回收硫回收率不高。按率等方面有所提傳統(tǒng)Claus工藝配 H2S：SO22：H2S含量略過量。VKSO2轉(zhuǎn)化成SO3之前含硫工藝 較 較 較較 較一 較低高高技術(shù)成熟、處理能技術(shù)成熟、處理能自主知識，投力大、效果好。但力大、效果好。投 投資是幾個(gè)工藝資高，占地面積 資相對SCOT和中最高的，適合超大，適合超大規(guī)模RAR大規(guī)模煉化企業(yè) 煉化企業(yè) 型煉化企業(yè)需要精確控制H2S需要精確控制H2S和SO2的比例，相和SO2的比例，二較其他亞工藝氧化硫排放量有超在能耗、硫回收率標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)；流程短投上有一定優(yōu)勢，但資低，處理量可大是也繼承了缺點(diǎn)；可小，適合一般煉自主知識，實(shí)化企業(yè)和天然氣凈際運(yùn)用的企業(yè)較 H2S濃度較高的酸工藝方案簡介4.2Mpa2H2S+O2→2S+(3-2H2S+3O2→2SO2+(3-H2S+CO2→COS+(3-2H2S+CO2→CS2+(3-1000350℃以下后進(jìn)入通過液硫泵泵入硫封罐，而后打入液硫池。在斯反應(yīng)器中催化劑為CT6-4B活性Al2O3，動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)參考Abdel-Fattah等人的研究結(jié)果，發(fā)生的主要反應(yīng)為：2H2S+SO2→3S+ (3-330℃，通過蒸汽發(fā)生器取熱，隨后MDEAH2S，吸收后氣體經(jīng)由尾氣爐后放空。再生得到的H2S氣體和酸性氣一并打入斯燃燒爐循環(huán)處理。ProcessEconomicsProgramReport216AcidGasTreatmentandSulfurRecovery中關(guān)于反應(yīng)器條件的部分內(nèi)容。圖中上半部分為硫碘循環(huán)制氫單元，該單元各裝置分別發(fā)生式3-10三個(gè)反應(yīng)Wang等人的研究結(jié)果。反應(yīng)產(chǎn)生的液硫分相后經(jīng)液硫泵打入液硫池，反應(yīng)后氣體主要是SO2，進(jìn)入Bunsen反應(yīng)器，在60℃常壓下發(fā)生Bunsen反應(yīng)3-10b。本森反應(yīng)器是一個(gè)短停和硫化氫氧化塔產(chǎn)生稀硫酸去硫酸提濃裝置在0.02Mpa（>90%wt下層HIx相進(jìn)入碘化氫反應(yīng)精餾塔發(fā)生HI分解反應(yīng)3-10c按照理論研究，Bunsen反應(yīng)中原料H2O和I2需要過量，即式3-9的參數(shù)x、m、n需要根據(jù)流程Lee等人的數(shù)據(jù)，H2OI2實(shí)驗(yàn)證明，理論上SO2會反應(yīng)完全，但不能排除部分操作條件波動(dòng)時(shí)反應(yīng)不完全的可能，Bunsen反應(yīng)產(chǎn)生的氣相中主要含硫化氫氧化塔未完全反應(yīng)產(chǎn)生的H2S、無反應(yīng)活性的烴類、CO2SO2，一并打入斯工段Bunsen反應(yīng)器的設(shè)計(jì)參考了SNL的報(bào)告，動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)來自Zhu等人的研碘化氫反應(yīng)精餾塔是一個(gè)篩板塔，精餾段5塊塔板，提餾段3塊塔板HI分解成H2和I2反應(yīng)可能同時(shí)在氣相和液相中發(fā)動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)參考因?yàn)樗?nèi)存在過量的水，塔頂塔釜溫度接近，根據(jù)Murphy的建議，可以通過需求，另設(shè)計(jì)了一套以1,2-丙二醇為工質(zhì)的熱泵系統(tǒng)，該系統(tǒng)在0.08Mpa～0.2Mpa之間操作，流量比以水為工質(zhì)時(shí)要大。反應(yīng)后產(chǎn)生的H2被經(jīng)過冷凝的塔底液體洗滌后經(jīng)過殘余碘回收工序，輸出到未反應(yīng)的碘化氫，二者主要以I3-離子形式存在，連同過量的水，去Bunsen反應(yīng)器作為Bunsen反應(yīng)原料，完成第二個(gè)循環(huán)。酸性氣，酸性氣來源根據(jù)原廠調(diào)研取得的數(shù)據(jù)如表3.3所示：表3.4酸性氣體組成和性質(zhì)溫 組質(zhì)量分?jǐn)?shù)注：應(yīng)原廠生產(chǎn)據(jù)要求對酸性氣組數(shù)據(jù)做了部調(diào)整，流根本項(xiàng)目實(shí)際情況合，所有數(shù)接近原廠調(diào)數(shù)據(jù)原廠酸性氣主要來源是180萬噸/年加氫裂化、130萬噸/年蠟油加氫、40萬噸/年焦化汽柴油加氫、120320津發(fā)展規(guī)劃，2020年前將新建260萬噸/年渣油加氫、280萬噸/年重油催化裂化120萬噸/年催化汽油吸附脫硫等5個(gè)裝置2020油部產(chǎn)能翻倍，1613IMTP400.19Mpa流程模擬及優(yōu)化流程模吸收-再生單元需要兩套斯裝置，即需要吸收再生A,B兩個(gè)系列。硫碘循環(huán)制氫單

同時(shí)硫化氫和硫磺。本項(xiàng)目提出如下硫碘循環(huán)分解硫化氫路線：

3.31化氫反應(yīng)精餾塔發(fā)生HI分解反應(yīng)。流程模擬如下圖所示： 而在流程中單獨(dú)設(shè)置Heater模塊代替，流程模擬如下圖所示：硫磺回收單

理選用成亞工藝。預(yù)熱，剩余蒸汽并入公用工程。流程模擬過程如下：3.34酸性氣與空氣在預(yù)熱之后，在斯燃燒爐燃燒生成SO2，繼而SO2與H2S發(fā)生斯反應(yīng)生成硫磺蒸汽此時(shí)硫化氫轉(zhuǎn)化率70%左右同時(shí)副反應(yīng)產(chǎn)生COS、CS2等，爐內(nèi)溫度達(dá)到1100℃以上，繼而在廢熱鍋爐中冷卻到350℃左右，產(chǎn)生2MPa蒸汽，接著進(jìn)入一級硫冷凝器，降溫到170℃左右，回收液硫，之后換熱升溫至240℃，準(zhǔn)備進(jìn)入斯反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)值得注意的是，AspenS2，S8圖3.34斯燃燒爐單元模擬示意二段斯反應(yīng)器單在一級斯反應(yīng)器中繼續(xù)發(fā)生低溫下的斯反應(yīng)，同時(shí)COS和CS2在催化H2SCO2，之后繼續(xù)進(jìn)行二段轉(zhuǎn)化，液硫回收。MDEAH2S，吸收后氣體經(jīng)由尾氣爐后放2ASPEN模擬結(jié)果顯示，尾氣SO含量100mg/m3的排放標(biāo)準(zhǔn)，遠(yuǎn)低于2015年環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的最嚴(yán)要求。吸收塔富液去再生塔再生，再生得到的H2S氣體和酸性氣一并打入斯燃燒爐循環(huán)處理。2塔的參數(shù)對整個(gè)流程中各個(gè)的塔設(shè)備進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化Aspen模擬里面的靈敏度分析軟件，再生塔時(shí)候，整個(gè)吸收再生循環(huán)富集硫化氫的效果提高。當(dāng)回流比從2逐漸提升至5的過程中，富集硫化氫效果逐漸提高直至穩(wěn)定。在2-3.4之間，出口硫化氫含量變化較大，說明提高回流比對于整個(gè)吸收再生流程有較大的提高?？紤]到R的繼續(xù)增資，因此我們選定再生塔回流比為4.6比較合理。857

8558528508478458428408372 2 2 2 2 3 3 3 3 3 4 4 4 4 4 5VARY1C102COL-SPECMOLE-們選擇塔板數(shù)為13。

SensitivityResults VARY1C102PARAM效果，進(jìn)料位置定在5板比較合理。

SensitivityResults VARY1C1021-4尾氣吸收塔SensitivityResults0 反應(yīng)精餾塔擇閉式熱泵進(jìn)行熱量集成，在塔的靈敏度分析結(jié)束之后，荷是絕對值，因而冷量對比時(shí)需要加負(fù)號）在進(jìn)料位置在3-9板的位置時(shí)，對塔頂2012012012002002002002002002002002002007

186186186186186186186186186186186186186186186185

TOPC3003253503754004254504755005255505756006256506757007257507758008258508759VARY1B12S23150275

274

274274274115274

3003253503754004254504755005255505756006256506757007257507758008258508759VARY1B12S23800

SensitivityResults

600060065070075080085090095100105110 1351401451501551601651701751801851901952VARY1B12COL-SPECMOLE-收率。因而回流比選擇在0.75-0.9是合理的。

45040030025020015010050060065070075080085090095100105110 1351401451501551601651701751801851901952VARY1B12COL-SPECMOLE-用軟件進(jìn)行三維作圖，得到一張三維網(wǎng)格圖如下所示，負(fù)荷的倒數(shù)kmolW?? ????+其中：??????????——塔釜再沸器熱負(fù)荷，單位????——塔頂冷凝器冷負(fù)荷，單位1（分母變再沸器負(fù)荷37552KW，并根據(jù)這個(gè)優(yōu)化結(jié)果設(shè)計(jì)熱泵。反應(yīng)器的參數(shù)1.加氫反應(yīng)器加氫反應(yīng)器主要作用是將尾氣當(dāng)中含有的SO2全部還原成H2S，由于該反應(yīng)動(dòng)力學(xué)限制Aspen模擬結(jié)果可在管徑大3m，管長大于1m的情況下，可Bunsen反應(yīng)器作為硫碘循環(huán)的關(guān)鍵設(shè)備，特殊的氣液反應(yīng)使得工藝上放大的案例很少，同時(shí)更為難的是，其動(dòng)力學(xué)十分復(fù)雜，很難做到規(guī)劃到符合Aspen輸入標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，因此我們使用軟件，將文獻(xiàn)中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，根3.44Bunsen動(dòng)態(tài)控概的內(nèi)容，該動(dòng)態(tài)控制方案為生產(chǎn)設(shè)計(jì)及PID圖的繪制提供指導(dǎo)與技術(shù)支持，穩(wěn)態(tài)模擬向動(dòng)態(tài)模擬轉(zhuǎn)入AspenPlusDynamics30%——來罐、塔釜的設(shè)計(jì)。假設(shè)標(biāo)準(zhǔn)回流罐長徑比假設(shè)為2:1，得到下表。塔頂回流 塔釜回流3.5再生塔塔釜塔塔頂回流 塔釜回流長度H 直徑長度H 在確定沒有嚴(yán)重錯(cuò)適用于AspenDynamics的模擬文件如下圖。并且以這個(gè)穩(wěn)態(tài)模擬文件進(jìn)入Dynamics運(yùn)行界面整個(gè)流程共存在5個(gè)控制變量，分別是吸收液塔壓P,吸收液流量V、再生塔塔頂冷凝器熱負(fù)荷QC再生塔塔釜再沸器熱負(fù)荷QH再生塔回流量（回流比R。結(jié)合著幾個(gè)變量進(jìn)行流程控制。3.463.47根據(jù)ASPEN模擬結(jié)果，再生塔的靈敏板的位置在第二塊板，因此對再生塔的溫

3.48可持續(xù)性，做出如下改動(dòng)：增益改為20，周期改為12min，以更符合吸收再生塔的LC0101,LC0102,LC0103TC0101之前加入死時(shí)間元件，為了更好地符合實(shí)際情況，這個(gè)改動(dòng)需于TC0101加入死時(shí)間控制元件，因此僅要對改控制器進(jìn)行整定，正定過程如設(shè)置死時(shí)間元件并初始化。將在將沒有加上死時(shí)間元件的TC0101，InitalizeValue之后，得到控制的穩(wěn)定值，之后AspenPlusAspenDynamicTestsettingsTestsettings5%設(shè)定完之后點(diǎn)擊菜單欄中的RUN按鈕，然后點(diǎn)擊控制面板中的Tune面板按下Starttest按鈕，則控制器開始進(jìn)行整定測試，經(jīng)過大致4-6個(gè)周期，最后點(diǎn)擊TuneFinishtest按鈕完成對控制器的整定。圖3.50繼電-反饋顯點(diǎn)擊整定面板中的Tuningparpmeters頁面選擇Tyreus-Luyben整定方法，點(diǎn)擊Calculate按鈕，就會計(jì)算得到控制器的比例增益和積分時(shí)間。完成對整定PID參數(shù)進(jìn)行計(jì)最后點(diǎn)Updatecontroller將控制器PID結(jié)果上傳到控制器中，從而完成兩個(gè)溫度控制器的PID參數(shù)的整定。因而溫度控制器的參數(shù)最后整定如下：增益4.29，周期6.6min?？刂葡到y(tǒng)的評估研究進(jìn)氣量波動(dòng)20%的情況下系統(tǒng)是否可以快速進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。由于控制閥FC0101的存在，在動(dòng)態(tài)過程穩(wěn)定1h之后，分別加入進(jìn)料量的干在系統(tǒng)穩(wěn)1h1h之后加入干擾0.01h計(jì)數(shù)1-5h為了方便比較進(jìn)料上下變化的波動(dòng)，將Dynamics的數(shù)據(jù)導(dǎo)入里面，使可以看出，擾動(dòng)在一小時(shí)后加入，系統(tǒng)在2.5小時(shí)左右穩(wěn)定，響應(yīng)時(shí)間1.5小換熱網(wǎng)絡(luò)與熱集成概加熱等過程，所使用的熱公用工程為0.5MPa、150℃的低壓蒸汽、1.0MPa、180℃的低壓蒸汽、3.5MPa、242℃的高壓蒸汽。度的節(jié)能。熱泵精餾以工質(zhì)的來源可分為兩大類:一類是直接式熱泵精餾,以塔中的物質(zhì)為工質(zhì);另一類是間接式熱泵精餾,以額外的循環(huán)物質(zhì)(如制冷劑、水成使用。熱泵精餾的流程選擇要密切結(jié)合具體條件(如當(dāng)?shù)氐膬r(jià)格,所利用換熱流股和公用工程3.6過程流股物流信息進(jìn)口溫度出口溫度熱負(fù)荷31-13_To_31-31-16_To_31-22-24_To_22-22-13_To_22-30-7_To_30-31-10_To_31-STR-1_To_STR-22-33_To_22-20-1_To_20-30-9_To_30-9-31-18_To_31-18-10-3_To_10-10-6_To_10-21-8_To_21-進(jìn)口溫度出口溫度熱負(fù)荷T0102-T0102-T0202-T0202-3.8公用工程物流信息進(jìn)口溫度出口溫度-0確定能量將上述工藝流股信息輸入到AspenEnergyyzerV8.8，在能量分析器3.53ΔTmin傳熱溫差增大可以減少公用工程的耗費(fèi)，而且經(jīng)驗(yàn)來說10℃以上比較符合真實(shí)情況，因此此處選取最小傳熱溫差為11.5℃比較合理。3.543.55需要達(dá)到的最低溫度為20℃，由于的冷公用工程最低溫度32℃，換熱網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與3.5669.09MW297.20MW，熱公240.03MW57.6%，71.2%，114.3MW。所使用的冷公用工程為：冷卻水（32℃、冷凍鹽水（-5）；所使用的熱公用工程為：高壓蒸汽（3.5MPa、中壓蒸汽（1.0MPa、低壓蒸汽3.57熱泵精餾節(jié)能分析3.58器(5)、冷凝器(6)、膨脹閥(762壓縮后,把它升高到一個(gè)較高的壓力4中該工質(zhì)再次冷凝,把它的熱量傳遞給蒸發(fā)的塔76進(jìn)行再循環(huán),從中可以看到,間接式熱泵，以水蒸氣作為工質(zhì)進(jìn)行循環(huán)，使用ASPEN模擬熱泵精餾過程如下圖所若不使用熱泵精餾，其塔頂冷卻能耗為76365.5kW表所示，總能耗節(jié)約了46.67%。整個(gè)熱泵精餾的熱量計(jì)算比較詳見附錄?？偨Y(jié)與分本項(xiàng)目使用了熱集成節(jié)能技術(shù)，運(yùn)用了AspenEnergyyzer軟件，實(shí)型節(jié)能技術(shù)，節(jié)約了大量能量。76365.5kW，塔底加熱能耗為37552.0kW；使用熱泵精餾時(shí)，壓縮機(jī)電耗為的能量形式，電熱轉(zhuǎn)換系數(shù)約為3.29，因此熱泵精餾加熱能耗為16821.3kW。反應(yīng)精餾塔能耗能耗節(jié)約了46.67%。經(jīng)過優(yōu)化后，共需要冷公用工程126.00MW，熱公用工程69.09MW。不含297.20MW，240.03MW。冷量節(jié)省57.6%，71.2%，總回收能量114.3MW，總能量回收率42.53%。第四章間布置與4.1GB50016-GB50160-HG20559-HG20519-HG/T20546-HG/T20549-HG/T20646-SH3034-SH3011-SH3010-4.24.2.1體原車間布置平面布置I（長方形、LTΠ型等。長方形廠房是比較常用的形式，一般適應(yīng)地形的要求或者生產(chǎn)的需要，也有采用L型或T型的，這些形式適用于較復(fù)雜的車間，此時(shí)應(yīng)充分考慮采光、通風(fēng)、交通和立面等各方面的因素。至于Π柱網(wǎng)布置和跨度節(jié)約設(shè)計(jì)和施工力量，加速基建進(jìn)度:一般單層、多層廠房宜采用6x6m柱網(wǎng)的布廠房的寬度廠房垂直布置5m，6m，4.5m，每及害性氣體的廠，要適當(dāng)加高建筑物的層高。有的車間宜采用區(qū)與非防爆區(qū)（生活、輔助及控制室等）間應(yīng)設(shè)分隔。如兩個(gè)區(qū)域需要互通時(shí)，中間應(yīng)設(shè)雙門斗，即設(shè)兩道彈簧門隔開。上下層應(yīng)設(shè)在同一軸線設(shè)備布置生產(chǎn)工藝對設(shè)備布置的要求2）運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備應(yīng)考慮其備用設(shè)備的位置?？紤] 盡可能縮短設(shè)備間的管線。車間內(nèi)要留有原料、、產(chǎn)品設(shè)備安裝對設(shè)備布置的要求大設(shè)備寬0.5m。不經(jīng)常檢修的設(shè)備，可在墻上設(shè)置安裝孔?？紤]設(shè)備檢修、拆卸等的起設(shè)備。的一端。廠房長度超過36m時(shí)，則吊裝孔應(yīng)設(shè)在廠央?？刂圃?.7m以內(nèi)。廠房建筑對設(shè)備布置的要求笨重設(shè)備或運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會產(chǎn)生很大振動(dòng)的設(shè)備如壓縮機(jī)、真空泵、機(jī)等，應(yīng)600mm。容器布置原則廊立柱的凈距可保持1.5m。校核取出攪拌器的最小。座基礎(chǔ)中心線對齊或按封頭切線對齊。臥式容器之間的可按0.7m考慮。在方需設(shè)通道時(shí)，容器底部配管與地面不應(yīng)小于2.2m；不同直徑的臥式容器高應(yīng)比頂部管嘴法蘭面低150mm。當(dāng)液面計(jì)上部接口高度距地面或操作平臺超過3m泵的布置泵與泵的間距視泵的大小而定，一般不宜小于0.7m，雙排泵電機(jī)端與電機(jī)置的泵，其配管與閥門應(yīng)排成一條直線，管道避免泵和電動(dòng)機(jī)。壓縮機(jī)的布置較好。大型壓縮機(jī)多采層廠房，分上、下兩層布置，壓縮機(jī)基礎(chǔ)為框架高基換熱器的布置換熱器外殼和配管對于不保溫外殼最小為50mm，對保溫外殼最小為反應(yīng)器的布置催化劑可以由反應(yīng)器的頂部加入或用真空抽入，裝料口離操作臺800mm左臺，底部離地面最小距離不得小于500mm。塔設(shè)備的布置徑的3-4倍。車間劃分及凈安全距離1不少于2至少3不小于456至少7至少8不小于9不小于不小于不小于不小于不小于不小于不小于不小于 不小于45 不小于60 不小于 不小于表4.2通道的寬度與高項(xiàng) 寬度 走道、樓梯操作臺下的工作場所、管架 高 走道、樓梯操作臺下的工作場所、管架 高 平臺到水平人 次要道 平臺到水平人 次要道 管束抽出的距離（室外 硫磺回收單元裝置其他裝置布

4.5操作與維修，泵與泵之間中心線的間隔設(shè)為1m。管道布置管道應(yīng)或地上敷設(shè)；如確有需要，可埋地或敷設(shè)在管溝內(nèi)。宜集中管道布置設(shè)計(jì)表4.3管道與建筑物及最小管道水平間最小水平間距12345表4.4管道與建筑物 最小管道垂直間最小垂直距離1234管徑計(jì)udu其中，Vdu，m/s。4.5速選 液 氣 流速<85%的臨界速度，真空不超過氣 流速<85%的臨界速度，真空不超過最經(jīng)濟(jì)管徑的MEE——每年消耗與克服管路阻力的能量費(fèi)用（生產(chǎn)費(fèi)用MMM為縱坐管壁厚度及管道管壁厚度管道材料 極限工作溫度435℃。管道編根據(jù)《管道儀表流程圖設(shè)計(jì)規(guī)定》(HG20559-1993)的相關(guān)規(guī)定，管道號由5部分組成，每個(gè)部分之間用一短橫線隔開：第一部分：物料代

4.6流程圖上的物料代號和縮寫詞》（HG20559.5-1993。工程上需要但在規(guī)定中沒第二部分：工程的工序（主項(xiàng)）編號和管道順序號置內(nèi)給配給每一個(gè)工序（主項(xiàng)）01、10外，管道號的其他各部分、各單元都完全相同。系列號采用一位大寫英文印刷體字母表示，通常不用O和1。表示在管道儀表的流程圖首頁上。第四部分：管道等級用于ANSI標(biāo)準(zhǔn)壓力等級代號（其中I、J不用，L～Z用于國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)壓力等級代號（其中O、X不用。常用的國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)壓力等級代號：4.6常用國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)壓力等級代號LMNP4.7常用管道材質(zhì)與代號對應(yīng)表ABH4.第五部分：隔熱、保溫、防火和隔聲代號母表示，其代號字母按《管道儀表流程圖隔熱、保溫、防火和隔聲代號》1993管道絕熱絕熱的功能絕熱結(jié)構(gòu)安全措 管道段的總壓降，不得超過安全閥定壓值3%；有導(dǎo)電的跨線，管道每隔80m接地一次。典型管道泵的管道布置抽空，若不能避免時(shí)，需在“氣袋”頂添加DN15~20放氣閥；若在水平管段上變徑，蒸汽往復(fù)泵、計(jì)量泵、非金屬泵的吸須設(shè)過濾器，避免雜物進(jìn)入換熱器的管道布置器的兩端和法蘭周圍的安裝與維修空間，在這個(gè)空間內(nèi)不能有任何物；塔的管道布置管廊的管道布置其他管道布置間歇生產(chǎn)反應(yīng)進(jìn)行時(shí)，如果漏進(jìn)某種介質(zhì)有可能引起、著火或嚴(yán)硫回收裝置管道布置示意圖圖 第五章總設(shè)備的型式、材質(zhì)、基本設(shè)計(jì)參數(shù)、管口、維修安裝要求、支承要求及其他要過程設(shè)備的基本過程設(shè)備設(shè)計(jì)的品或手冊中查到其規(guī)格及型號，直接從設(shè)備生產(chǎn)廠家；另一類是非標(biāo)設(shè)過程設(shè)備設(shè)計(jì)與選型的這些設(shè)備包括換熱器系列、容器系列、搪玻璃設(shè)備系列以及圓泡罩、F1型浮閥（如防爆口、人孔、手孔、卸料口、液面計(jì)接口等反應(yīng)器設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)目反應(yīng)器介式式管 氣相；液

填料 氣液反板式 氣液反

催化 流化床化）相；特別是催化輸送容易，但磨耗大；床內(nèi)返混大，對高轉(zhuǎn)化率不利

5.2填料塔與板式塔的優(yōu)先適用情況填料填料 板式

反應(yīng)精餾塔設(shè)計(jì)反應(yīng)器選型5.3幾種主要塔板的性能塔盤類塔盤類 優(yōu) 缺 適用場泡罩

浮動(dòng)噴射 表5.4幾種主要塔板性能的量化比較

塔5393反應(yīng)動(dòng)力學(xué)碘化氫分解反 2HI???2+??[??2]=??[????]2? [??][?? ??[??2]= ?1??=k[HI]2? [??][??2 ??=??exp(?exp(????1=

文獻(xiàn)<DevelopmentofEfficientFlowsheetandTransientModelingforNuclearHeatCoupledSulfurIodineCycleforHydrogenProduction>給出5.5力學(xué)正反應(yīng)指前因子正反應(yīng)指前因子 正反應(yīng)活化能 逆反應(yīng)指前因子 1.596×107逆反應(yīng)指前因子 1.596×107進(jìn)料摩爾組成????,????=0.1????,??2??=0.51????,??2=塔頂組成????,??2=0.038????,??2??=0.886????,??2=塔釜組成????,??2=0.475????,??2??=表 流股數(shù)據(jù)TemperaturePressureVapor10010MoleFlowMassFlowVolumeFlow -----MoleFlow反應(yīng)操作條件line（SCLs

????+1 ????+1

???? ????+1 ????+1????,??,??=????,??,??=式中，????=[(??1????+1)???????1]??????= ????=(??1??????+1)???????1=??1—塔頂回流比??1 ???1由于????????=0，則??????

=

??????5.1反應(yīng)2HI=??2??2F=B+D?F??????=B??????+D???????式中計(jì)量系數(shù)????????=解得反應(yīng)深度????????=413.5????????/?B=41499.7kmol/h0.8????????≤????+????+????≤碘化氫反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程式r=k[HI]2??=1011exp

108=1.596×107exp(? 精餾段兩板間濃度變化取??3???3= (提餾段兩板間濃度變化取??3???3= (????=????×??×????=4×4.98×106∫??2????×????=4×4.98×106×3.54×10?3÷=????=(?????=3×4.98×106∫??2????×????=3×4.98×106×2.41×10?3÷=????=??×????=4.98×106 ??2????×????=4.98×106×2.41×10?3÷3×????=則有330.8≤300.8????+293.8????≤可取????=0.06??3????=反應(yīng)精餾塔的塔徑??????=??????=??????=

=??????+??????==??????+??????=??????=??????=??????==??????+??????==??????+??????= =????????= =????????=

????=????=????==????+????=2188.2????/??3=????+????=3248.5????/??3????=????=????==????+????=

+78/2

=??1??????==??1??????= 取塔板間距????= 板上液層高度???= ????????=

X=?????√??????= ??20=??????C=??20(20 =最大允許氣速 =???????????????= u=0.7????=塔徑D=√ =1.83m圓整至同上?????= ?????=取塔板間距????= 板上液層高度???= ????????=

X=?????√??????= ??20=??????C=??20(20 =最大允許氣速 =???????????????= u=0.7????=塔徑D=√ =1.59m圓整至5.反應(yīng)精餾塔的塔高及反應(yīng)停留時(shí)塔板間距????=0.50m塔頂空間高度????=2????=進(jìn)料板高度取????=塔底空間高度????=?1?=460??????封頭 =塔底頁面至最下層塔板間距取?2=則????=0.551.5=H=(N?1?1)????+????+????+????=(8?1?1)×0.50+1.0+1.2+=精餾段氣體流量

=??1??????=

液體流量

=??1??????= ??????

4

?????????）= ×0.5?

=

=3600????????=3600×4×0.06= 提餾段氣相體積流量?????=液相體積流量?????= ??????

4

?????????）= ×0.5?

=6.溢流裝

=3600????????=3600×4×0.08= 以下幾種形式：U型流、單溢流、雙溢流、多溢流。D=2.0m對于堰長lDlw= 以保證液體在降液管中有較長的停留時(shí)間。精餾段可取lw=0.6Dlw=D因此可查得精餾段????0.055，????0.1；提餾段????0.09，????0.15

2

????=4??

=

精餾段????=0.055????=0.17??2，提餾段????=0.09????=精餾段????=0.1??=0.2??，提餾段????=0.15??=出，一般要求 不應(yīng)小于3～5s，而對于高壓下操作的塔以及易起泡的物系，精餾段AfHTAf τ=3600????????=3600×0.17×0.5=6.65??≥ τ= = =6.88??≥ 由于停留時(shí)間3s，故降液管尺寸精餾段????=0.6D=0.6×2.0=提餾段????=0.7D=0.7×2.0=精餾段

?

=

??( 2

×1×

2提餾段 = ??? 73.30)3=

??(

×1× 精餾段???=?????????=0.06?0.032=0.028??提餾段???=?????????=0.08?0.040=0.040??取降液管低隙處液體流速??????=0.25??/??精餾段?= =46.04/3600= 提餾段?= =73.3/3600= 6反應(yīng)精餾塔板流體力學(xué)驗(yàn)算???=???+???+由于篩孔氣速??0=0.68??/??，通過查干板流量系數(shù)圖可知??0=??

=0 0 ??0 6.34???0.051????)=0.051 )=0.0169??液 0.4h??=??(???????)=0.4×(0.0320.028)=0.024??液柱???=???+???=0.01690.036=0.0529???P=?????????=0.0529×2188.2×9.81=為防止降液管液泛現(xiàn)象發(fā)生，需控制降液管內(nèi)液層高度????<??(??????)，?=

????)2=

)2= ????=???+?????+???+???=0.028+0.032+0.0529+0.00958

取降液管 層相對密度為0.5，則有

??′=??(????+???)=(0.5+0.028)=dHdd

τ= = =6.65??≥

1.36????+??

??F

???????????????????√ √

3600+=

3600 2188.2?10.96=其中有????=???????=2.0?0.2= ????=?????2????=3.14?AA2A3.801-20.456 5.4應(yīng)控制泛點(diǎn)率不超過80%，故可知霧沫夾帶能夠滿足要求。 =0 0動(dòng)能因數(shù)：??0=??0√????=6.34×√10.9621>5??????=4.4??0√0.0056+0.13???????????/????=4.4×0.78√0.0056+0.13×0.014?=塔，取泛點(diǎn)率F1=0.8，則：Vs

1.36LsKCF

1.36×1.8×??+?? 0.8 ??2188.2?整理變形，得：????=4.232?????

??

2

=(0.00284×1)3600=取3s作為液體在降液管中停留時(shí)間的下限，則（??） =????????=0.5×0.17= Hdhwhowhfh公式求得液泛線方程。????=??(????+???)=0.5×(0.5+0.028)=2 ??? ?????=1000??(??)=???=???+2h??=??(???+?????)=0.0128+ ??0 ???=0.051(??)(??)= ?=

????)2=

= 2聯(lián)立上式可得：????2=42.1111047????2?反應(yīng)精餾塔機(jī)械工程設(shè)計(jì)塔徑在2.5m以下，邊緣寬度取溢流堰前安定區(qū)寬度WS取 堰后安定區(qū)寬度WS'取根據(jù)之前計(jì)算可知，降液管寬度為Wd=0.2m和則t=0.015m；n計(jì)算公式n=1.155????=1.155×2.8=式中，開孔區(qū)面積????=（9）開孔率φ=0.907（

2=0.907×（

2=）塔設(shè)備附件

525mm，4.4930??2=d=

=實(shí)際流速u

==d=

=實(shí)際流速u= =0.30??/??。=d=

=實(shí)際流速u

=1.87??/??=d=

=實(shí)際流速u

=焊接長度：l=2????=裙座筒體上端面至塔釜橢圓封頭切線距離D=2000，壁厚????10????時(shí)，h=80mm選用圓筒形群座，裙座高度H=21.5??=24894mm徑管規(guī)格400mm。20M3016Mn18mm。校核結(jié)果見表5.7。板1881111度徑1120312345812345000B7度值3℃182管內(nèi)徑（或?qū)挾日?有取用厚度許用內(nèi)壓881段圓88名義厚度取用厚度88操作質(zhì)量m0m01m02m03m04m05ma最小質(zhì)量m0m010.2m02m03m04ma32風(fēng)彎矩MIIPl/2 (l /2) (l /2) n橫風(fēng)向彎矩Mca(IMII2T2Ym(hhh kn橫風(fēng)向彎矩Mca(IIMII2T)2Ym(hhh T kk順風(fēng)向彎矩 順風(fēng)向彎矩 組合風(fēng)彎矩 max(MII,(MII)2(MII)2 n彎矩MIIF(hh注:計(jì)及高振型時(shí),此項(xiàng)按B.24 k偏心彎矩Meme max(MIIM,MII0.25MIIM 需橫風(fēng)向計(jì)算時(shí) max(MIIM,MII0.25MIIM nFmhF00/mh(i1,2,..,n ii k垂直 k0000011PcDi/ (mIIgFII)/D i 4MII/ i (mIIgFII)/D i31PTDi/ mIIg/D i 4(0.3MIIM)/ iBA1123(內(nèi)壓23(外壓A223(內(nèi)壓123(外壓A312A42(pT9.81Hw)(Diei)/1:ij中i和ji=1j=1設(shè)計(jì)壓力或試驗(yàn)壓力下引起的軸向應(yīng)力（拉i=2檢修工況j=2重力及垂 j=3彎矩引起的軸向應(yīng)力（拉或壓注2: 注3:單位如下質(zhì)量:kg力:N彎矩:Nmm應(yīng)力(D4D4Zb (D2D2Ab b2,MC l2 x y M00/Z(mgF00)/b max0 0.3M0M)/Z g/ 應(yīng)力M00Mmg w BME0.25MwMem0g 地腳螺栓需要的螺紋小徑d 4BAb 0 nl 1G 3Fl 213 蓋板最大應(yīng) 4(l2d3)c(l4d2)蓋板校核結(jié)果itit4MJ mJJgFJmax D Dit it-80m0m01m02m03m04m05mamminm010.2m02m03m04ma直立容器的最大mmaxm01m02m03m04mamw空塔重心至基礎(chǔ)環(huán)板底截面距直立容器自振周s風(fēng)載對直立容器總的橫推力N載荷對直立容器總的橫推力N操作工況下容器頂部最大撓橫風(fēng)向塔頂振幅0容器偏心質(zhì)量計(jì)入直立容器的操作質(zhì)量、最小質(zhì)量、最大質(zhì)量上封頭校核計(jì)硫離團(tuán)計(jì)算所依據(jù)的標(biāo)橢圓計(jì)算壓力設(shè)計(jì)溫度內(nèi)徑曲面深度S30403(板材設(shè)計(jì)溫度許用力試驗(yàn)溫度許用力負(fù)偏差腐蝕裕量焊接接頭系數(shù)壓力試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力壓力試驗(yàn)壓力pT=1.25p[]=1.5426(或由用戶輸入[壓力試驗(yàn)允許通應(yīng)力pT.(KDi0.5eh 2eh 1 D2622i i Kpc=2[]t0.5pcheh=nh-C1-2[]t[pw]=KDi0.5eh計(jì)算壓力設(shè)計(jì)溫度內(nèi)徑曲面深度力力負(fù)偏差腐蝕裕量焊接接頭系數(shù)][應(yīng)力pT.(KDi0.5eh 2eh 1 D2622i i Kpc=2[]t0.5pcheh=nh-C1-2[]t[pw]=KDi0.5eh計(jì)算壓力設(shè)計(jì)溫度內(nèi)徑負(fù)偏差腐蝕裕量焊接接頭系數(shù)=2[]tPce=n-C1-pT=1.25p[]=1.5426(或由用戶輸入[的應(yīng)力水平T=pT.(Die)2e2e[]t[pw]=(Die)pc(Die 接管計(jì)算壓力0℃頭系數(shù)殼體內(nèi)直徑度8殼體厚度負(fù)偏差殼體腐蝕裕量1010接管厚度負(fù)偏差1補(bǔ)強(qiáng)圈厚度負(fù)偏差補(bǔ)強(qiáng)圈許用應(yīng)力1殼體計(jì)算厚度接管計(jì)算厚度數(shù)frr0開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算直徑補(bǔ)強(qiáng)區(qū)有效寬度接管有效內(nèi)伸長度強(qiáng)面積A殼體多余金屬面積補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)的焊縫面積 補(bǔ)強(qiáng)圈面積A-換熱器設(shè)計(jì)換熱器概備之一。換熱器行業(yè)涉及暖通、壓力容器、中水處理設(shè)備，化工，石油等近30多數(shù)據(jù)顯示2010年中國換熱器產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模在500億元左右，主要集中于石油、量的專業(yè)換熱器，這些市場約有130億元的規(guī)模。換熱器分類和壓力降得范圍；對、維修的要求；材料價(jià)格；使用等。0.6MPa管殼式(又稱列管式)換熱器是管殼式換熱器主要有殼體、管束、管板和封4.614000w/m2.k，大大提高生產(chǎn)效率，更換膠條價(jià)格昂貴（膠條的更換費(fèi)用大約占整個(gè)過程的1/3-1/2）.主要應(yīng)用于換熱器的選型外形和規(guī)格的壓降越大，為了滿足允許的壓力降一般選用Ф19mm的管子。對于易結(jié)垢的物低。所以，在管程結(jié)垢不是很嚴(yán)重，又允許壓力降較高的情況下，采用Φ19mm×2mm的管子是合理的。屬耗量，更為經(jīng)濟(jì)。因此，一般選用管長4~6m。對于大面積或無相變的換熱器8~9m潔不便、殼程壓降增大，一般選用范圍為管外徑的1.25~1.5倍。殼程和臺數(shù)6~8工藝條件限制60℃，以免結(jié)垢嚴(yán)重。高溫端的溫差不應(yīng)小于溫差不應(yīng)小于20℃。在冷卻或者冷凝工藝物流時(shí)，冷卻劑的溫度應(yīng)高于工用溫度，一般高15°C。壓力介于9.8×104????至16.7×104????之間時(shí)，允許壓力降介于3.3×103????至3.9×⑥較臟和易結(jié)垢的物流應(yīng)走管程，以便和控制結(jié)垢。若必須走殼程，⑦流量較少的物流應(yīng)走殼程，因?yàn)樵跉な刮锪鞒蔀橥牧鳡顟B(tài)，從而增換熱器設(shè)計(jì)工藝數(shù)據(jù)匯總換器》以及《化工工藝設(shè)計(jì)手冊第二版（下》第四版，使用AspenDesignandRatingV8.8表5.8E0101換熱器物流參操作條件參殼管MDEAMDEA質(zhì)量流量進(jìn)口溫度出口溫度進(jìn)口壓力出口壓力類型選擇3.1L、ML對于殼體而言，“E”型較為經(jīng)濟(jì)，是選擇殼體時(shí)的首選類型，“F”型當(dāng)換必須為偶數(shù)。根據(jù)介質(zhì)情況，這里選擇E型殼體。溫度和壓力該換熱器的殼程工作溫度為110℃，管程工作溫度為50℃，溫差大于為160℃，管程的設(shè)計(jì)溫度為90℃。這里取殼程設(shè)計(jì)壓力為0.3MPa,管程的設(shè)計(jì)壓力為1.1MPa這里也要考慮壓降小于0.1MPa（真空條件壓降不大于進(jìn)口壓強(qiáng)的40%，出口絕壓大于0.1MPa，壓降不大于進(jìn)口壓強(qiáng)的20%。傳熱系數(shù)EDR自動(dòng)默認(rèn)值。該換熱器的管程為冷卻水，根據(jù)《化工工藝設(shè)二氧化硫腐蝕氣體氣相，同樣查得手冊上的平均污垢系數(shù)為0.000073m2K/W。尺EDRGB/T28712.2-換熱管數(shù)量為504EDR默認(rèn)值。進(jìn)而確定換熱器E0101型號為BES700-1.1/0.3-165.3-3/19-封頭管箱：700-換熱器公稱直徑（mm。1.1-管程設(shè)計(jì)壓力（MPa，0.3-殼（MPa3詳細(xì)結(jié)

5.85.9換熱器的機(jī)械設(shè)計(jì)及校核化氫，因此管子選擇S30408鋼板制造，殼體使用Q345R比較妥當(dāng)。5.9入數(shù)目目輸入數(shù) 項(xiàng) 計(jì)算結(jié)果5.10SW6算項(xiàng) 計(jì)算結(jié)果上封頭壁 設(shè)備筒體壁上封頭壁 管板壁 下封頭壁管板壁 設(shè)備法蘭復(fù) 合5.11入設(shè)計(jì)計(jì) 件程pt程t設(shè)計(jì)溫度t管箱圓筒內(nèi)徑簡圖計(jì)算內(nèi)容5.12前段管箱筒體計(jì)計(jì)算所依據(jù)的標(biāo) GB150.3-設(shè)計(jì)溫度內(nèi)徑(板材負(fù)偏差 = e=n-C1-C2= n n

pT=pT= 平T

T0.90ReL pT.(Die)2e.T= ( (Die)=pc(Die 算應(yīng) t

=結(jié) 合 校核條結(jié) 合 設(shè)計(jì)溫度設(shè)計(jì)溫度

計(jì)算所依據(jù)的標(biāo) GB150.3-計(jì)算條 橢圓封頭簡計(jì)算條 橢圓封頭簡內(nèi)徑內(nèi)徑 負(fù)偏差系數(shù)]pT]的應(yīng) T

pT.(KDi0.5eh壓力試驗(yàn)允許 T壓力試驗(yàn)允許 T0.90ReL過的應(yīng)力校核條校核條 T

校核結(jié) 合

21 D22 ih2[]h2[]t0.5=K i=eh=nh-C1-C2=min=nh= 2[]teh w [p KDi0.5ehw 2[]t=5.13后端管箱筒體計(jì)后端管箱筒體計(jì) 計(jì)算單計(jì)算條 筒體簡 計(jì)算條 筒體簡 t 內(nèi)徑 (板材 試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn) 負(fù)偏差 腐蝕裕量 焊接接頭系數(shù) e=n-C1-C2=n [試驗(yàn)壓力 [ pT= T0.90ReL 的應(yīng)力水平pT.(DieT 2e =T2e[]t (Die)= pc(Die

= t 表5.14后端管箱封頭計(jì)算 設(shè)計(jì)溫度 計(jì)算壓力設(shè)計(jì)溫度 曲面深度 內(nèi)徑曲面深度 材

負(fù)偏差負(fù)偏差 焊接接頭系數(shù) 腐蝕裕量焊接接頭系數(shù)

力T力T0.90ReL

校核條 T校核條 T

pT.(KDi0.5eh2eh =

校核結(jié) 合

1

D22 i6 2h計(jì)算厚 計(jì)算厚 =2[]t0.5 =heh=nh-C1-C2=min=nh=

i= w 2[]teh [p]= KDi0.5 w5.15內(nèi)壓圓筒校核 計(jì)算壓力t內(nèi)徑(板材試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn)負(fù)偏差腐蝕裕量焊接接頭系數(shù) 2[]t=e=n-C1-C2=n [] pT=[ (或由用戶輸入T0.90ReL的應(yīng)力水平pT.(DieT 2e=T (Die)=pc(Die

= 校核條 表5.16直管換熱管內(nèi)壓計(jì)算計(jì)算壓力設(shè)計(jì)溫度外徑aCm負(fù)偏差(管材計(jì)算壓力設(shè)計(jì)溫度外徑aCm負(fù)偏差(管材腐蝕裕量m焊接接頭系數(shù) =2[]t = e=n-C1-C2= n Do=tPc(Doe)=結(jié) 直管換熱管內(nèi)壓計(jì)算合表