【正文】 設(shè)計(jì) ......................................... 30 轉(zhuǎn)化爐熱量衡算 ............................................ 32 設(shè)備計(jì)算及選型 ............................................ 33 泵的選取 (泵 301 的選取 ) .............................. 33 換熱器的選型：（廢熱鍋爐 L202 選型） ................. 34 加氫反應(yīng)器的設(shè)計(jì) .................................... 35 3. 非工藝部分 ..................................... 37 .................................................. 37 車間常見(jiàn)的毒物性質(zhì) .................................. 37 安全技術(shù) ............................................ 37 安全管理 ............................................ 39 .................................................. 39 環(huán)保的基礎(chǔ)知識(shí) ...................................... 40 環(huán)境管理 ............................................ 40 青島科技大學(xué)本科畢業(yè)實(shí)習(xí)與設(shè)計(jì) 4 ..................................... 42 概況一覽 .............................................. 42 .............................................. 42 實(shí)習(xí)建議與感想 .................................... 44 參考文獻(xiàn) ......................................... 45 附圖 .....................................................46 青島科技大學(xué)本科畢業(yè)實(shí)習(xí)與設(shè)計(jì) 5 前 言 硫磺是一種重要的化工原料 ,在炸藥、鋼鐵酸洗、醫(yī)藥食品工業(yè)、安全剝離、水處理、橡膠、電解工業(yè)、催化劑、顏料、化學(xué)品、硫磺混凝土、醇類、黏合劑、農(nóng)藥等化學(xué)工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。該廠擁有生產(chǎn)裝置和輔助生產(chǎn)裝置60余套，擁有相應(yīng)配套的科學(xué)研究、開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、環(huán)境保護(hù)等設(shè)施，是全國(guó)最具影響力的含硫原油加工以及瀝青、硫磺生產(chǎn)和加氫工藝技術(shù)應(yīng)用基地之一，生產(chǎn)的 39種石油產(chǎn)品暢銷全國(guó) 27個(gè)省市，部分產(chǎn)品已進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)。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(shí)），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(fèi)而且還會(huì)污染環(huán)境。本設(shè)計(jì)參考了煉油廠第二硫磺車間的設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)車間的生產(chǎn)提出了一些合理化建議，可以為企業(yè)生產(chǎn)提供先進(jìn)的生產(chǎn)工藝，推進(jìn)企業(yè)自身的技術(shù)改造。 本設(shè)計(jì)，除了 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，還敘述了生產(chǎn)的工藝流程、物料衡算、部分環(huán)節(jié)的熱量衡算以及設(shè)備的選型，此外，還附加了裝置流程圖和車間平面布置圖，以供參閱。 青島科技大學(xué)本科畢業(yè)實(shí)習(xí)與設(shè)計(jì) 6 1 概 述 設(shè)計(jì)任務(wù) ：年產(chǎn) 6W 噸硫磺回收裝置及尾氣處理 ： 克勞斯工藝制硫方法 ：齊魯石化勝利煉油廠第二硫磺車間部分現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù) ：初步設(shè)計(jì) ： 1)方案設(shè)計(jì)：確定生產(chǎn)工藝路線和進(jìn)行流程設(shè) 計(jì)，繪制流程草圖。該廠擁有生產(chǎn)裝置和輔助生產(chǎn)裝置60余套，擁有相應(yīng)配套的科學(xué)研究、開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、環(huán)境保護(hù)等設(shè)施，是全國(guó)最具影響力的含硫原油加工以及瀝青、硫磺生產(chǎn)和加氫工藝技術(shù)應(yīng)用基地之一，生產(chǎn)的 39種石油產(chǎn)品暢銷全國(guó) 27個(gè)省市，部分產(chǎn)品已進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)。該廠 VRDSFCC 組合工藝曾獲聯(lián)合國(guó)科技創(chuàng)新發(fā)明獎(jiǎng)；石油苯、 10 號(hào)軍用柴油等產(chǎn)品曾獲國(guó) 家金獎(jiǎng)； 100 號(hào)甲級(jí)道路瀝青、 1 號(hào)噴氣燃料、石油甲苯等產(chǎn)品曾獲國(guó)家銀獎(jiǎng)；硫磺、 90 號(hào)車用汽油等 18種產(chǎn)品曾獲省 (部 )優(yōu)名牌產(chǎn)品稱號(hào)；汽油全部實(shí)現(xiàn)了高標(biāo)號(hào)無(wú)鉛系列化生產(chǎn)，其青島科技大學(xué)本科畢業(yè)實(shí)習(xí)與設(shè)計(jì) 7 中 97 號(hào)無(wú)鉛汽油填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白； 1999 年開(kāi)發(fā)投產(chǎn)的高等級(jí)道路瀝青，技術(shù)指標(biāo)達(dá)到或超過(guò)了國(guó)外同類產(chǎn)品水平，從而標(biāo)志著勝利煉油廠的瀝青產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了系列化。該廠于 1998 年通過(guò)了 ISO9002 國(guó)際 質(zhì)量體系貫標(biāo)認(rèn)證和ISO10012 計(jì)量檢測(cè)體系貫標(biāo)認(rèn)證； 2020 年 3 月被中國(guó)實(shí)驗(yàn)室國(guó)家認(rèn)可委員會(huì)等機(jī)構(gòu)評(píng)定為 “ 瀝青產(chǎn)品檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室 ” 。先后與美國(guó)、德國(guó)、英國(guó)、日本、意大利、荷蘭、韓國(guó)等多家國(guó)外公司進(jìn)行了成功合作。自主開(kāi)發(fā)的硫磺回 收技術(shù)及催化劑、煉廠氣等溫絕熱加氫技術(shù)、輕烴醚化技術(shù)等填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。在中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會(huì)、中國(guó)化工企業(yè)管理協(xié)會(huì)、中國(guó)化工情報(bào)信息協(xié)會(huì)聯(lián)合發(fā)布的 2020 年中國(guó)化工企業(yè) 500 強(qiáng)排行榜中，齊魯分公司、齊魯股份有限公司分別名列第 7位和第 27位。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(shí)），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(fèi)而且還會(huì)污染環(huán)境。原設(shè)計(jì)規(guī)模為 5500 噸 /年，采用分硫法， 1972 年改為部分燃燒法，高溫?fù)胶鲜降亩?jí)轉(zhuǎn)化克勞斯工藝流程。 隨著生產(chǎn)發(fā)展的需要，通過(guò)挖潛改造， 1975 年將燃燒爐、廢熱鍋爐更新，裝置的生產(chǎn)規(guī)模增加到 7500 噸 /年。 1982 年催化劑由福建漳浦產(chǎn)的天然鋁釩土改為由齊魯石化公司研究院、勝利煉油廠和山東鋁廠共同研制的 LS801催化劑，該催化劑為人工合成的的活性氧化鋁型硫磺回收催化劑，具有強(qiáng)度大、磨損小、活性高、穩(wěn)定性好、對(duì)有機(jī)硫水解能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。 青島科技大學(xué)本科畢業(yè)實(shí)習(xí)與設(shè)計(jì) 8 該裝置采用部分燃燒法工藝，二級(jí)轉(zhuǎn)化，用高溫?fù)胶戏刂妻D(zhuǎn)化器入口溫度，因此較易控制。 裝置情況一覽表 原計(jì)劃規(guī)模 5000t/a 現(xiàn)實(shí)際能 力 7500~10000t/a 設(shè)計(jì)單位 北京石油設(shè)計(jì)院 投產(chǎn)日期 1971 年 5月 裝置建設(shè)日期 1969~1970 占地面積 7080 m2 投資 定員 /現(xiàn)有人員 60/ 酸氣來(lái)源 本裝置酸性氣來(lái)源分三路：北區(qū)改擴(kuò)建、新建裝置的混合酸性氣；新建裝置的含硫污水汽提單元的含氨酸性氣和二化甲醇裝置的甲醇酸性氣。 名稱 組成 體積 % 公斤分子 /時(shí) 公斤 /時(shí) 混 合 酸 性 氣 H2S CO2 C1 C2 C3 C4 C5 H2 H2O 合計(jì) 100 青島科技大學(xué)本科畢業(yè)實(shí)習(xí)與設(shè)計(jì) 9 產(chǎn)品說(shuō)明 硫磺的物化性質(zhì) 常溫下硫磺是一種淡黃色晶體，溫度變化時(shí)可發(fā)生固、液、氣三態(tài)轉(zhuǎn)變。 固體硫磺的分子是一般為 S8，其結(jié)構(gòu)呈馬鞍形，當(dāng)硫磺受熱時(shí)，分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，當(dāng)加熱到 160 ℃時(shí)， S8 的環(huán)狀開(kāi)始破裂為開(kāi)鏈，隨之粘度升高，升到190℃時(shí)粘度最大，繼續(xù)加熱時(shí)，長(zhǎng)鏈開(kāi)始發(fā)生斷裂，粘度又開(kāi)始重新下降，在130~160℃液硫的流動(dòng)性最好。 硫磺主要化學(xué)性質(zhì)如下： 在空氣 中燃燒生成 SO2 S + O2 → SO2 2）與 H2反應(yīng)生成 H2S S+ H2→ H2S 硫磺的用途：硫磺可以用來(lái)制造硫酸 CS2 ，橡膠制品行業(yè)，在農(nóng)業(yè)上可以用來(lái)作殺蟲(chóng)劑，醫(yī)藥上課用來(lái)制造磺胺等藥品，軍事工業(yè)上用來(lái)制造炸藥，食品工業(yè)上用來(lái)作蔗糖脫色等，在半導(dǎo)體工業(yè)上也有應(yīng)用。 純度 ≥ %（ W） 水份 ≤ %（ W） 灰份 ≤ %（ W） 酸度 ≤ %（ W） 有機(jī)物 ≤ %（ W） 砷（ As） ≤ %（ W） 鐵（ Fe） ≤ %（ W） 青島科技大學(xué)本科畢業(yè)實(shí)習(xí)與設(shè)計(jì) 10 工藝流程簡(jiǎn)述與生產(chǎn)原理 工藝流程簡(jiǎn)述 制硫部分 來(lái)自重油加氫脫硫裝置，重整裝置、二催化脫硫裝置、一加氫脫硫裝置、二加氫脫硫裝置就雙塔汽提的混合酸性氣與尾氣處理部分、返回酸性氣混合后進(jìn)入混合酸性氣分液罐（ D— 101A）；重油雙塔汽提裝置的含氨 酸性氣與三常含氨酸性氣混合后進(jìn)入含氨酸性氣緩沖罐（ D— 101B），兩路酸性氣經(jīng)緩沖罐脫水后分別進(jìn)入制硫燃燒爐（ F— 101），經(jīng)燃燒，將酸性氣中的氨和烴類等有機(jī)物全部分解。進(jìn)爐的空氣量按比例控制調(diào)節(jié)。 從 ER— 101出來(lái)的過(guò)程氣進(jìn)入一級(jí)冷凝冷卻器（ E— 101），過(guò)程氣被冷卻至170℃， E— 101 殼程產(chǎn)生 （ g）的飽和蒸汽。反應(yīng)后的氣體溫度為 319℃，先經(jīng)過(guò)過(guò)程氣換熱器（ E— 104）管程與進(jìn)二級(jí)轉(zhuǎn)化器（ R— 102）的冷氣流換熱，溫度降至 248℃后進(jìn)入二級(jí)冷凝冷卻器（ E—102）被冷卻至 170℃。在 E— 103 末端，被冷凝下來(lái)的液體硫磺與過(guò)程氣分離，自底部流出進(jìn)入液硫脫氣池；頂部出來(lái)的過(guò)程氣經(jīng)尾氣分液罐（ D— 104）分液后，進(jìn)入尾氣處理部分。反應(yīng)后的高溫氣體，進(jìn)入蒸汽發(fā)生器（ E—202），產(chǎn)生 （ g）的飽和蒸汽，同時(shí)高溫氣體被冷卻至 170℃，再進(jìn)入尾氣急冷塔（ C— 201）下部。 MDEA 貧液自 D— 206 經(jīng)貧胺液泵（ P— 202）抽出送至尾氣吸收塔（ C— 202）上部，在塔內(nèi)尾氣與貧液逆流接觸，其中的 H2S被吸收。焚燒后的高溫?zé)煔饨?jīng)過(guò)蒸汽過(guò)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(jìn)入大氣。 C— 203 熱源由再生塔底重沸器（ E— 209）供給。 C— 203 頂氣體經(jīng)再生塔冷凝冷卻器（ A— 205），溫度見(jiàn)降至 40℃進(jìn)入再生塔頂回流罐（ D— 202）分液。 液硫脫氣成型部分 自 E— 10 10 103 分出的液態(tài)硫進(jìn)入液硫脫氣池后，經(jīng)注入氨氣和氮?dú)?，用液硫脫氣泵?P— 102A， B）循環(huán)，將液硫中的 H2S 氣體脫出，再用抽空器將 H2S抽出送到尾氣焚燒爐 F— 201 焚燒后排煙囪。 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(shí)放出的熱量不同，根據(jù)酸性氣中 H2S的含量，對(duì)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(lái)回收硫磺。 青島科技大學(xué)本科畢業(yè)實(shí)習(xí)與設(shè)計(jì) 12 1．部分燃燒法 酸性氣中的 H2S 含量大于 50%時(shí)，一般采用部分燃燒法。對(duì) H2S 來(lái)說(shuō)，反應(yīng)結(jié)果爐內(nèi)約有 65%的 H2S反應(yīng)生成氣體硫，而余下的 35%H2S中1/3反應(yīng)生成 SO 2/3保持不變 。 2．分流法 酸性氣中 H2S含量在 15~50%之間時(shí)，一般采用分流法。對(duì)于 H2S來(lái)說(shuō)，反應(yīng)結(jié)果在爐內(nèi)沒(méi)有氣體硫生成，只有 SO2生成。 3．直接氧化法 酸性氣體中的 H2S 濃度低于 15%時(shí)，一般采用直接氧化法。 本裝置制硫的基本工藝是采用部分燃燒法，使酸性氣在燃燒爐燃燒，其中的NH3和烴類組分被完全氧化分解，而 H2S 不完全燃燒，約有 65%直接轉(zhuǎn)化成元素硫，其余的 H2S又有 1/3轉(zhuǎn)化為 SO2， H2S和 SO2在催化劑條件下發(fā)生低溫克勞斯（ Claus）反應(yīng)，制硫轉(zhuǎn)化率達(dá) 97%以上，殘余 H2S 及 SO2和未捕集下的 S 經(jīng)加氫還原并吸收再生利用，使裝置收率達(dá)到 %以上。在酸氣燃燒爐內(nèi)，還同時(shí)發(fā)生氨及烴類燃燒反應(yīng)： 4 NH3 + 3 O2→ N2 +6 H2O+Q （ 4） CH4 + 2 O2→ CO2 + 2H2O+Q （ 5） H2S + CO2→ COS + H2O+Q （ 6） 2H2S +CO2 → CS2 + 2H2O+Q （ 7） 在轉(zhuǎn)化器中 H2S與 SO2在催化劑作用下繼續(xù)發(fā)生低溫 Claus 反應(yīng)，如式（ 2），同時(shí)還發(fā)生 NH3有機(jī)硫的水解反應(yīng)。 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(jìn)行加氫反應(yīng)： SO2 + 3H2→ H2S + 2H2O