酸性气干法制硫酸工艺应用模板.doc
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1、 本文由huogodluntan贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。提议您优先选择TXT,或下载源文件到本机查看。 54 ? 石 油 化 工 环 境 保 护 ENVIRONMENTAL PROTECTION IN PETROCHEMICAL INDUSTRY 年第 29 卷第 2 期 酸性气干法制硫酸工艺应用 冯凤全1 , 姚雪龙2 (1. 中国石油化工股份荆门分企业, 湖北 荆门 448039; 2. 中国石化南化设计院, 江苏 南京 210048) 摘 介绍荆门分企业 50 kt / a 酸性气干法制硫酸装置工艺设计特点、 开车及运行情况, 指出装置在运行过程中遇 要: 到问题和处
2、理方法。 酸性气制酸; 装置; 原料特点; 设计和运行 关键词: 中国石化股份企业荆门分企业 50 kt / a 硫酸 装置是以石油加工过程 中 废 气酸 性 气 为 原 料, 是中国第一套大型硫化氢干法制酸装置, 共投 资 3 900 万元。该装置技术由南化设计院设计并 经过中国石油化工股份审查, 由荆门石 化建安企业承建, 临酸关键设备由专业厂家制 7 造, 年 7 月完成终交并做开工准备, 月 于 27 日一次投料开车成功。此次开车成功, 为石化 行业治理石油加工过程中产生废气酸性气处 理开辟了新路径, 处理了荆门分企业硫磺回收 装置长久以来硫回收率低、 环境污染大问题。 年上六个月装置
3、开工 但因存在部分设备问题, 141 天, 生产 93%酸 12 kt, 每星期对尾气进行一 达成国家环 次监测, 平均含二氧化硫 622 mg / m3 , 保二级排放标准。 1 炼厂酸性气组成及特点 因硫化氢是一个酸性气体, 为此在炼油厂将 含有硫化氢混合气体称为酸性气, 其组成及特 点如表 1: 表1 成份, % V) ( 酸性气组成数据 正常值) ( CO2 20 30 NH3 1 烃 1 H2 S 60 70 (2) 酸性气浓度不稳定。因脱硫装置不一样 硫化氢浓度不一样, 加之操作条件改变, 硫化氢 浓 度 通 常 是 个 变 化 值, 常 情 况 下 含 硫 化 氢 正 60% 7
4、0 % , 非正常时在 40% 80 % 间波动。 (3) 酸性气流量不稳定。因带液酸性气 经长距离管道输送, 中途遇低点形成液封而造成。 (4) 易带烃。正常情况下酸性气含烃小于 1 % 体) 但在炼油装置操作不稳定时含烃量大 ( , 于 3 % 有时会更高) 此时一旦进入炉内焚烧就 ( , 产生大量热量使炉内温度升高并消耗大量 氧, 而硫化氢在缺氧情况下轻易产生 Claus 反应 生成单质硫, 堵塞冷却塔喷嘴, 影响电除雾器 正常运行, 最终使过程气产出净化工段温度和 含水量达不到工艺要求。 (5) 易带氨。因液态烃脱硫剂用是二乙醇 氨, 含硫污水汽提脱硫原料中有氨, 在装置操作 不平衡情
5、况下酸性气中就易带氨, 而氨产生 氮氧化物溶入稀硫酸中, 也就是说增加了稀硫酸 组分复杂性和对设备管线腐蚀性。 (6) 原料气硫化氢中含有两个氢原子在焚 烧过程中产生水蒸汽, 影响酸浓平衡, 所以采取 干法制酸在净化工段除去其水份。 2 装置特点 荆门分企业和南化设计院将几十年设计经 (1) 有毒易燃易爆。硫化氢是一个无色含有 臭鸡蛋味、 猛烈神经性毒气体, 浓度高时能致人 呼吸停止, 造成死亡。国家要求硫化氢在空气中 最高许可浓度为 10 mg / m3 , 熔点: 82. 9 , 沸 自燃点 纯 H2 S) 260 。其爆炸极 ( : 点: 60 , 限为: 3% 45. 5 % 。 4.
6、 收稿日期: - 7 - 19 作者介绍: 冯凤全, 工程师。从事环境保护生产和管理二十 男, 多年, 是荆门分企业硫酸装置操作规程编写和装置开工 0724 - 2270496, 指挥者。联络电话: E - mail: ll19770605 163. com 第2 期 冯凤全等. 酸性气干法制硫酸工艺应用 55? 验和炼油企业降低投资和占地、 节能降耗、 保护环 境、 方便操作理念相结合, 充足考虑到硫化氢制 酸特点设计了这套硫酸装置。 2. 1 装置规模 年荆门石化酸性气中潜硫量 为 8 kt / a ( 合硫酸产量约为 2. 5 t / a) 结合荆门分企业今 , 后若干年原油加工量、 加
7、工深度增加和石油 产品质量指标升级, 荆门分企业硫酸装置设 计规模为 50 kt / a。 2. 2 采取两转两吸干法制酸工艺 “3 + 1” 四段转化和高效新型 S108M) ( 触媒, 提升硫利用率, 使总转化率 99. 6 % 。处理硫 磺回收装置长久以来硫回收率低 仅 82 % ) 造成 ( , 环境污染问题。 2. 3 装置自控率高装置实施 DCS 控制调整 在原料缓冲罐和焚烧炉处安装硫化氢浓度测 量报警仪, 监测现场硫化氢泄漏情况, 并将环境 中硫化氢浓度在 DCS 上显示出来, 确保装置操作 人员安全; 2 分析仪指导配风调整; SO 干吸上塔 酸管线阳极保护。 2. 4 两级转
8、化器入口均增设电加热炉 因 干法” “ 制酸触媒对过程气中水分含 量要求比较苛刻, 若单独采取加热炉给触媒加热, 一次性投资比较大, 开工后该设备闲置。设计中 ( 、 采取在一段和四段分别设置 550 kW 五组) 360 ( 电加热炉, 不仅能处理开工中转化器烧 kW 三组) 烤和触媒升温问题, 还能在原料负荷低不能满 足一、 四两段触媒起燃温度时采取电炉加热补 救方法, 处理酸性气量小时转化工段反应热不足 问题, 提升装置运行率。 2. 5 SO2 主风机由汽轮机带动降低电力消耗 考虑到锅炉等设备腐 蚀 问 题 装 置 废 锅 产 3. 82 MPa 中压蒸汽, 而装置周围又没有中压蒸 汽
9、管网, 若建一管线和全厂中压蒸汽相连, 每小时 将 5 8 t 蒸汽送到管网上, 远距离输送蒸汽 品质会大幅下降。为此设计用汽轮机来带动 SO2 风机。在酸性气负荷低所产蒸汽少不能带动汽 轮机时则投用电机带动 SO2 风机, 装置产蒸 汽用减温减压器降到 1. 0 MPa 汇入管网。这么在 装置负荷大时蒸汽带动 SO2 风机能降低能耗, 在 装置负荷小时蒸汽又有去处, 可见灵活机动性。 2. 6 采取互补换热步骤 利用第三、 第四段出口热量交叉互补加热进 转化器第一、 第四段冷气体, 使得转化器各段进 口温度及各段分转化率选择和进吸收塔气体 温度选择无关, 从而将进塔温度优化和转化 系统优化相
10、对独立起来, 转化系统根据催化剂 装填量最小, 总转化率最大或是对总转化率影 响最小等方法实施真正意义上优化, 而两台吸 收塔气体温度可在总和不变条件下, 根据总 换热面积最小、 最适宜进塔气温、 换热系统调整性 1 能最好等方法进行优化分配。 3 3. 1 装置生产原理及步骤 装置生产原理 含有 H2 S 酸性气入焚烧炉和空气焚烧产生 含 SO2 过程气, 冷却洗涤净化、干燥后, 2 和 SO O2 在催化剂 三段钒触媒) ( 作用下进行转化 即 ( 氧化) 反应生成 SO3 , 然后 SO3 在吸收塔中由循环 喷淋 98. 3% 硫酸吸收而生成硫酸。过程气中未 ( 层进行第二 转化 SO2
11、 再经催化剂 一段钒触媒) 次转化生成 SO3 , 经第二次吸收后 SO3 生成硫酸, 达成较高 SO2 转化率和 SO3 吸收率 此工艺称为 ( 3 + 1 工艺) 。关键化学反应为: 硫化氢燃烧: 2H2 S + 3O2 = 2SO2 + 2H2 O + 124Kcal / mol 二氧化硫氧化: 2SO2 + O2 = 2SO3 + 23. 6Kcal / mol 三氧化硫吸收成酸: SO3 + H2 O = H2 SO4 + 31. 2Kcal / mol 以上三个反应全部是放热反应, 其中第一个反 应放出热量最多大部分被废热锅炉回收生产蒸 汽 每吨硫酸可产 1. 29 吨蒸汽) (
12、。第二个反应 热用于加热气体到转化反应温度, 第三个反应 热因为循环酸温度较低用循环冷却水带走。 3. 2 装置工艺步骤 装置工艺步骤图 1。 4 装置在运行过程中碰到问题和处理方法 装置开工早期恰逢酷暑七月空气湿度大, 过程气干燥效果差, 经过群策群力克服了一个又 一个困难, 使装置开工一次成功, 且装置开工 率不停提升。 56? 石 油 化 工 环 境 保 护 年第 29 卷 图1 装置工艺步骤 1. 焚烧炉; 废热锅炉; 过热器; 冷却塔; 循环泵; 洗涤塔; 循环泵; 板换; 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 电除雾器; 干燥塔; 10. 11. 干燥循环槽; 12. 循
13、环泵; 13. 冷却器; SO2 风机; 14. 15. 换热器; 16. 一级转化器; 一吸塔; 17. 18. 吸收循环槽; 循环泵; 19. 20. 冷却器; 21. 换热器; 22. 二级转化器; 二吸塔; 循环泵; 冷却器; 23 24. 25. 26. 烟囱 4. 1 焚烧炉和转化器烘烤 焚烧炉选择是用炼厂瓦斯烘炉, 但设计中 4. 3 处理稀酸循环泵腐蚀泄漏问题 一大一小两个瓦斯阀分别为 DN50 和 DN25, 认为 就是用 DN25 焚烧炉在低温段时 常温 310 ) ( 也无 法 实 现 调 节, 此 用 瓦 斯 带 接 临 时 线 再 用 为 DN15 阀手动调整, 温度
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