【正文】 為 “ 瀝青產(chǎn)品檢驗實驗室 ” 。在油品和石油氣脫硫工藝中，放出大量的含硫化氫的酸性氣體（約 1000 立方米 /小時），其中硫化氫（ H2S）氣體占 60～ 75%（體積），此種氣體若排放或燒掉，不僅造成能源浪費而且還會污染環(huán)境。 青島科技大學本科畢業(yè)實習與設計 7 該裝置采用部分燃燒法工藝，二級轉(zhuǎn)化，用高溫摻合法控制轉(zhuǎn)化器入口溫度，因此較易控制。 硫磺主要化學性質(zhì)如下： 在空氣中燃燒生成 SO2 S + O2 → SO2 2）與 H2反應生成 H2S S+ H2→ H2S 硫磺的用途：硫磺可以用來制造硫酸 CS2 ，橡膠制品行業(yè)，在農(nóng)業(yè)上可以用來作殺蟲劑，醫(yī)藥上課用來制造磺胺等藥品， 軍事工業(yè)上用來制造炸藥，食品工業(yè)上用來作蔗糖脫色等，在半導體工業(yè)上也有應用。反應后的氣體溫度為 319℃，先經(jīng)過過程氣換熱器（ E— 104）管程與進二級轉(zhuǎn)化器（ R— 102）的冷氣流換熱，溫度降至 248℃后進入二級冷凝冷卻器（ E—102）被冷卻至 170℃。焚燒后的高溫煙氣經(jīng)過蒸汽過熱器和尾氣加熱器回收熱量后，煙氣溫度降至 329℃，最后經(jīng)煙囪（ S— 201）進入大氣。 生產(chǎn)原理 制硫工藝原理 酸性氣體中的 H2S 的含量不同，故燃燒時放出的熱量不同，根據(jù)酸性氣中 H2S的含量，對于不同濃度的氣體，分別采用部分燃燒法、分流法、直接氧化法三中方法來回收硫磺。對于 H2S來說，反應結(jié)果在爐內(nèi)沒有氣體硫生成，只有 SO2生成。 尾氣處理工藝原理 含有一定量 H2S、 SO Sx 的制硫尾氣在催化劑的作用下，進行加氫反應： SO2 + 3H2→ H2S + 2H2O （ 10） Sx + x H2→ x H2S （ 11） 加氫尾氣中的 H2S 由 MDEA 吸收，凈化尾氣經(jīng)焚燒爐焚燒后排大氣，吸收了H2S的 MDEA 經(jīng)解析得到再生酸氣返回制硫部分處理。 (2)酸氣流量表失靈，根據(jù)化驗分析數(shù)據(jù)，單獨用空氣進爐調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)青島科技大學本科畢業(yè)實習與設計 14 空氣進爐量。 10 201 爐膛溫度控制。司爐操作員應加強氣水分離器脫液，并及時送走容 101 中的積液。 (3)加不上液面。 (2)調(diào)節(jié)閥失靈，蒸汽泄放不出，改走副線，聯(lián)系儀表修理。 2）調(diào)節(jié)器 PIC105/ PIC105/2 接收來至變送器 PIC104 的信號，PIC105/3 接收來至變送器 PIC204 的信號。 5)點試電機，檢查旋轉(zhuǎn)方向是否正確，同時注意風機內(nèi)部的聲音是否正常。 青島科技大學本科畢業(yè)實習與設計 17 4)運轉(zhuǎn)正常中的檢查 5)按時記錄風壓，風量及軸承溫度、電力消耗等，注意出口壓力 ≤ 。 制硫反應器操作規(guī)程 工藝操作法 SO2在反應器中內(nèi)，在催化劑作用下，反應生成氣態(tài)硫，由于使用的催化劑不同，床溫度的控制也不同， 本裝置采用 LS811 催化劑，通過調(diào)節(jié)高溫摻合閥來控制床層溫度。 (4) 調(diào)整裝置產(chǎn)生的負荷，使其在允許范圍內(nèi)。 10oC。確定是絲網(wǎng)堵塞時，若提高拌熱無效時，應將捕集器內(nèi)液硫排掉，用鋼筋自捕集器排污口由上而下通至捕集器下部絲網(wǎng)，若前述方法都不見效，需停工進行處理。 (7)液硫儲罐密封時，放空管彎頭或儲罐滿。 (2)硫酸鹽還原 調(diào)節(jié)（ H2S+COS） /SO2 的比值為 34/1，倆個反應床層分別控制在 350370oC和 300330oC，恒溫 24 小時。使用它， 可以在計算機上建立與現(xiàn)場裝置吻合的數(shù)據(jù)模型，并通過運算模擬裝置的穩(wěn)態(tài)或動態(tài)運行，為工藝開發(fā)、工程設計以及優(yōu)化操作提供 理論指導。 ChemCAD 也可用模擬研究工廠合理化方案以消除 “ 瓶頸 ” 問題，或采用先進技術(shù)改善工廠狀況的可行性，如采用改進的催化劑、新溶劑或新的工藝過程操作單元。也可以采用 ChemCAD 提供的回歸功能回歸二元交互作用參數(shù)。 用戶數(shù)據(jù)庫 ChemCAD 允許用戶添加多達 2020 個組分到數(shù)據(jù)庫中，可以定義烴類虛擬組分用于煉油計算，也可以通過中立文件嵌入物性數(shù)據(jù)。 PLUS簡介 ASPEN PLUS 是大型通用流程模擬系統(tǒng)。 進行工藝過程嚴格的能量和質(zhì)量平衡計算 （轉(zhuǎn)化率為 %） ,R102 出口過程氣經(jīng) E101 冷卻， D104，假設其中單質(zhì) S被 普及了 90% ↓ R102 ↓ 則尾氣中組分流量及組成：表 6 組成 項目 流量（ Kg/h） 組成（ mass%） H2 S % SO2 % Sx % H2 O % CO2 % N2 % 總計 14158 % 尾氣處理裝置： 反應器采用 SSR 尾氣處理工藝，取消了氫氣在線燃燒爐，采用氣氣換熱，管線直接補氫的方式。 安全技術(shù) 1．防止硫化氫中毒。 （ 8）突然停電時，發(fā)現(xiàn)硫化氫氣體倒串時，操作工到現(xiàn)場時一定要戴好供氧青島科技大學本科畢業(yè)實習與設計 37 式防毒器材，防止硫化氫中毒。 （ 4）對采樣點、排污點經(jīng)常開動的閥門、調(diào)節(jié)閥除操 作工正常巡檢外，車間有工藝、安全員每天檢查一次，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。表 7 組成 項目 流量（ Kg/h） 組分 (mass%) 青島科技大學本科畢業(yè)實習與設計 29 H2 S 0． 0702% Sx 0． 000486% SO2 0． 00040% CO2 17． 68% H2 O 19． 34% N2 62． 9% H2 0． 004% 合計 100． 00% 吸收解析系統(tǒng)的物料衡算 圖一：胺液吸收解吸塔系統(tǒng)簡圖 吸收塔設計 本塔是利用 CHEMCAD 軟件進行設計優(yōu)化 4 貧胺液 6 廢氣去焚燒爐 7 富胺液去解吸塔 B4 9 8 高濃度的 H2S 回制硫裝置 5 來自急冷塔的過程氣 青島科技大學本科畢業(yè)實習與設計 30 吸收塔的水力學特性結(jié)果 CHEMCAD Page 3 Job Name: absorb design Date: 12/05/2020 Time: 18:36:08 EQUIPMENT SUMMARIES Scds Rigorous Distillation Summary Equip. No. 1 Name No. of stages 11 1st feed stage 1 2nd feed stage 11 Colm press drop MPa Top pressure MPa Reactive distillation Y Reflux mole kmol/h Reflux mass kg/h Column diameter m Tray space m 青島科技大學本科畢業(yè)實習與設計 31 Thickness (top) m Thickness (bot) m No of sections 1 No of passes (S1) 1 Weir side width m Weir height m System factor 轉(zhuǎn)化爐熱量衡算 查得下列物質(zhì)的生成焓匯總于下表： 表 217 各物質(zhì)的摩爾生成焓 物質(zhì)名稱 H2S SO2 S H2O CO2 生成焓 KJ/mol 0 轉(zhuǎn)化爐內(nèi)發(fā)生的化學反應如下： 2H2S + SO2 → 3 S + 2 H2O + Q Δ rH = 2（ ） – 2（ ） （ ） = Q1 = nΔ rH = 1338/32（ ） 1000 = 106 KJ/h 轉(zhuǎn)化爐的入口溫度為 250oC，出口溫度為 319 oC 查得各物質(zhì)恒壓摩爾熱容數(shù)據(jù)如下： 表 218 各物質(zhì)的恒壓 摩爾熱容 物質(zhì) A J/（ mol k） B 108 J/（ mol k2） C 106 J/（ mol k3） D 109 J/（ mol k4） S \ \ H2O \ H2S \ CO2 \ SO2 計算如下 : 由于Δ H =∫ T2T1CpdT Cp = A + BT + CT2 + DT3 ∴ Δ Hp = A（ T2 – T1） + 1/2B（ T22 – T21） + 1/3C（ T32 – T31） + 1/4D（ T42 – T41） 青島科技大學本科畢業(yè)實習與設計 32 CO2：Δ Hp = （ 592– 523） + 1/2 108（ 5922– 5232） + 1/3（ ） 106（ 5923– 5233） = J/mol Q = nΔ Hp = = 103 KJ/h SO2：Δ Hp = （ 592– 523） + 1/2 108（ 5922– 5232） + 1/3（ 106（ 5923– 5233） + 1/4 109 （ 5924– 5234） = J/mol Q = nΔ Hp = = KJ/h H2O：Δ Hp = （ 592– 523） + 1/2 108（ 5922– 5232） + 1/3（ ） 106（ 5923– 5233） = J/mol Q = nΔ Hp = = 105 KJ/h H2S：Δ Hp = （ 592– 523） + 1/2 108（ 5922– 5232） + 1/3（ ） 106（ 5923– 5233） = J/mol Q = nΔ Hp = = 103 KJ/h S：Δ Hp = （ 592– 523） + 1/2 108（ 5922– 5232） = J/mol Q = nΔ Hp = = 104 KJ/h 熱量 Q2 = Σ Qi = 103 + + 105 + 103 + 104 = 105 KJ/h 總熱量 Q = Q1 + Q2 = 106 + 104 = 106 KJ/h = 1677kw 設備計算及選型 泵的選取 (泵 301 的選取 ) 已知 A = π /4 * d2 = π /4 = 1/ρ m =ω 1/ρ 1 + ω 2/ρ 2 + ? +ω n/ρ n 青島科技大學本科畢業(yè)實習與設計 33 根據(jù)前面已知數(shù)據(jù)計算混合密度 1/ρm = (+ + + ) 可得 : ρm = 在進出口對泵做計算 z1 + P1/ρ g + u21/2g + H = z2 + P2/ρg + u2 2/2g + Hf12 Hf12 可忽略，則有 z2 – z1 = P2 – P1 = 105Pa H = + 105/（ 1000 ） +（ u22– u21） /2g u2 = qm/ρm A = （ 3600） = 同理可得 u1 = qｍ＇ /Ρa ＝ m/s 可得 H = 流量 qv = 根據(jù)揚程和流量可選泵 ,如下特性 : 單級單吸懸臂式離心化工流程泵 型號 流量 m3/h 揚程 m 轉(zhuǎn)速 r/min 效率 % 汽蝕余量 NpsHrm IH150125315 200 32 1450 75 軸功率 kw 配帶電機型號 功率 kw 重量 kg YB200L4 30 189 換熱器的選型：（廢熱鍋爐 L202 選型） 由計算得廢熱鍋爐進口熱量 Q = 107KJ/h 因為過程氣 入口溫度為 480oC，出口溫度為 183 oC 水 入口溫度為 25 oC，出口溫度為 187 oC Δ t1 = 480 – 187 = 293 oC Δ t2 = 183 – 25 = 158 oC Δ tm =（Δ t1 – Δ t2） /ln（Δ t1/Δ t2） =