课程设计年产6W吨硫磺回收装置及尾气处理文档格式.docx
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前言
硫磺是一种重要的化工原料,在炸药、钢铁酸洗、医药食品工业、安全剥离、水处理、橡胶、电解工业、催化剂、颜料、化学品、硫磺混凝土、醇类、黏合剂、农药等化学工业中得到广泛应用。
中国石化集团齐鲁石化公司胜利炼油厂是全国颇具规模的炼油企业之一，于1966年4月动工建设，1967年10月投入生产，现已成为加工能力10500kt/a，占地面积587公顷的现代化石油加工企业。
该厂拥有生产装置和辅助生产装置60余套，拥有相应配套的科学研究、开发设计、计算机应用、环境保护等设施，是全国最具影响力的含硫原油加工以及沥青、硫磺生产和加氢工艺技术应用基地之一，生产的39种石油产品畅销全国27个省市，部分产品已进入国际市场。
本设计是3万吨硫磺回收装置，因为胜利炼油厂南生产区加工的为含硫量较高的胜利原油。
在油品和石油气脱硫工艺中，放出大量的含硫化氢的酸性气体（约1000立方米/小时），其中硫化氢（H2S）气体占60～75%（体积），此种气体若排放或烧掉，不仅造成能源浪费而且还会污染环境。
因此本着变废为宝，改善环境，造福人类的目的，需要对酸性气体进行尾气处理，并生成产品硫磺。
本设计参考了炼油厂第二硫磺车间的设计，同时对车间的生产提出了一些合理化建议，可以为企业生产提供先进的生产工艺，推进企业自身的技术改造。
酸性气脱硫工作在炼油厂是必须的，壳牌公司Caroline天然气加工厂克劳斯装置的脱硫率可达到98%甚至更高，我国的同类工作同世界先进水平仍有差距，因此国内企业应参照先进的生产工艺推动我国企业自身的技术改造。
本设计，除了设计说明书，还叙述了生产的工艺流程、物料衡算、部分环节的热量衡算以及设备的选型，此外，还附加了装置流程图和车间平面布置图，以供参阅。
该设计参考了大量文献，历经六周，由于时间和自身能力有限所造成的不足之处，敬请指教。
1概述
1.1设计任务
1.设计项目：
年产6W吨硫磺回收装置及尾气处理
2.生产方法：
克劳斯工艺制硫方法
3.数据来源：
齐鲁石化胜利炼油厂第二硫磺车间部分现场数据
4.设计阶段：
初步设计
5.设计内容：
1）方案设计：
确定生产工艺路线和进行流程设计，绘制流程草图。
2）物料横算
设计依据：
（1）生产规模：
3.75吨/小时
（2）生产时间：
8000小时/年
（3）原料组成：
HS79.97%,烃类4.0%,CO:
16.03%
3）热量衡算
4）吸收塔工艺设计与风机的设备选型以及转化炉的设备构造图
5）非工艺部分
6）绘制控制点的工艺流程图和平面图
1.2企业介绍
1.2.1齐鲁石化简介
胜利炼油厂坚持依靠科技求发展。
该厂VRDS-FCC组合工艺曾获联合国科技创新发明奖；
石油苯、-10号军用柴油等产品曾获国家金奖；
100号甲级道路沥青、1号喷气燃料、石油甲苯等产品曾获国家银奖；
硫磺、90号车用汽油等18种产品曾获省（部）优名牌产品称号；
汽油全部实现了高标号无铅系列化生产，其中97号无铅汽油填补了国内空白；
1999年开发投产的高等级道路沥青，技术指标达到或超过了国外同类产品水平，从而标志着胜利炼油厂的沥青产品实现了系列化。
按照“质量第一，用户至上”的原则，胜利炼油厂建立了从原材料进厂、生产过程控制、新产品开发、标准化管理、产品出厂控制到售后服务的全过程质量控制保证体系。
该厂于1998年通过了ISO9002国际质量体系贯标认证和ISO10012计量检测体系贯标认证；
2001年3月被中国实验室国家认可委员会等机构评定为“沥青产品检验实验室”。
齐鲁石化坚持科技创新，1996年以来，累计完成科研课题950项，成果鉴定169项，获得专利授权93项，16项科技成果获国家级奖励。
先后与美国、德国、英国、日本、意大利、荷兰、韩国等多家国外公司进行了成功合作。
公司凭籍自身丰富的工程建设经验，依托雄厚的技术实力和可靠的服务质量，在国内树立了良好的企业形象，形成了可研、设计、采购、施工和开车服务管理等系统的服务网络。
自主开发的硫磺回收技术及催化剂、炼厂气等温绝热加氢技术、轻烃醚化技术等填补了国内空白。
为全国“科技进步百强企业”。
在中国石油和化学工业协会、中国化工企业管理协会、中国化工情报信息协会联合发布的2003年中国化工企业500强排行榜中，齐鲁分公司、齐鲁股份有限公司分别名列第7位和第27位。
1.2.2车间简介
胜利炼油厂南生产区加工的为含硫量较高的胜利原油。
为了变废为宝，改善环境，造福人类，1971年5月由北京石油设计院设计的我国第一套自行设计的炼厂气制硫装置在胜利炼油厂建成投产，即现在的第一硫磺回收装置。
原设计规模为5500吨/年，采用分硫法，1972年改为部分燃烧法，高温掺合式的二级转化克劳斯工艺流程。
改造后的产品质量一直比较稳定，1979年被化工部和山东省评为优质产品。
随着生产发展的需要，通过挖潜改造，1975年将燃烧炉、废热锅炉更新，装置的生产规模增加到7500吨/年。
1981年对生产工艺进一步完善，将一级冷却器由立式改为卧式并增加一个大捕集器。
1982年催化剂由福建漳浦产的天然铝钒土改为由齐鲁石化公司研究院、胜利炼油厂和山东铝厂共同研制的LS-801催化剂，该催化剂为人工合成的的活性氧化铝型硫磺回收催化剂，具有强度大、磨损小、活性高、稳定性好、对有机硫水解能力强等优点。
装置总硫转化率可达96%左右，从而减少了排放废气中的硫含量。
该装置采用部分燃烧法工艺，二级转化，用高温掺合法控制转化器入口温度，因此较易控制。
另外1984年选用LS-811催化剂，转化率进一步提高，生产更加稳定。
装置情况一览表
原计划规模
5000t/a
现实际能力
7500~10000t/a
设计单位
北京石油设计院
投产日期
1971年5月
装置建设日期
1969~1970
占地面积
70×
80m2
投资
定员/现有人员
60/
1.2.3酸气来源
本装置酸性气来源分三路：
北区改扩建、新建装置的混合酸性气；
新建装置的含硫污水汽提单元的含氨酸性气和二化甲醇装置的甲醇酸性气。
三种酸性气组成如表1-1。
名称
组成
体积%
公斤分子/时
公斤/时
混
合
酸
性
气
H2S
CO2
C1
C2
C3
C4
C5
H2
H2O
合计
91.95
0.56
0.64
0.13
0.11
0.29
4.41
2.22
100
304.06
1.69
2.14
0.43
0.36
0.96
14.66
7.36
332.09
10338.04
74.36
34.24
12.90
15.84
24.94
69.12
29.32
132.40
10731.16
1.3产品说明
1.3.1硫磺的物化性质
常温下硫磺是一种淡黄色晶体，温度变化时可发生固、液、气三态转变。
硫磺熔点112.8~120℃，自燃点232℃，着火点250℃，沸点444.6℃，密度1.96~2.07kg/m3，闪点207℃，不溶于水，易溶于二硫化碳。
固体硫磺的分子是一般为S8，其结构呈马鞍形，当硫磺受热时，分子结构发生变化，当加热到160℃时，S8的环状开始破裂为开链，随之粘度升高，升到190℃时粘度最大，继续加热时，长链开始发生断裂，粘度又开始重新下降，在130~160℃液硫的流动性最好。
在气态硫中存在下列平衡：
3S8=4S6=12S2
随着温度的升高，平衡逐渐向右移动，当接近760℃时，几乎全部转化成S2。
硫磺主要化学性质如下：
在空气中燃烧生成SO2
S+O2→SO2
2）与H2反应生成H2S
S+H2→H2S
硫磺的用途：
硫磺可以用来制造硫酸CS2，橡胶制品行业，在农业上可以用来作杀虫剂，医药上课用来制造磺胺等药品，军事工业上用来制造炸药，食品工业上用来作蔗糖脱色等，在半导体工业上也有应用。
1.3.2产品质量标准
产品硫磺（固态或液态）的质量符合国家工业硫磺标准，GB2449-92中一级品要求。
纯度≥99.9%（W）
水份≤0.5%（W）
灰份≤0.1%（W）
酸度≤0.03%（W）
有机物≤0.005%（W）
砷（As）≤0.01%（W）
铁（Fe）≤0.005%（W）
1.4工艺流程简述与生产原理
1.4.1工艺流程简述
1.4.1.1制硫部分
来自重油加氢脱硫装置，重整装置、二催化脱硫装置、一加氢脱硫装置、二加氢脱硫装置就双塔汽提的混合酸性气与尾气处理部分、返回酸性气混合后进入混合酸性气分液罐（D—101A）；
重油双塔汽提装置的含氨酸性气与三常含氨酸性气混合后进入含氨酸性气缓冲罐（D—101B），两路酸性气经缓冲罐脱水后分别进入制硫燃烧炉（F—101），经燃烧，将酸性气中的氨和烃类等有机物全部分解。
在炉内约65%（V）的H2S进行高温克劳斯反应转化为硫，余下的H2S中有1/3转化为SO2，燃烧时所需空气由离心鼓风机（K—101A、B、C）供给。
进炉的空气量按比例控制调节。
自F—101排出的高温过程气（约1322℃），一小部分通过高温掺合阀调节第一级转化器（R—101）的入口温度，其余部分进入制硫余热锅炉（ER—101）冷却至350℃，同时ER—101壳程产生3.7MPa（g）的饱和蒸汽，经蒸汽过热器（E—203）过热至450℃出装置并入整齐管网。
从ER—101出来的过程气进入一级冷凝冷却器（E—101），过程气被冷却至170℃，E—101壳程产生0.3MPa（g）的饱和蒸汽。
在E—101末端，冷凝下来的
液体硫磺与过程气分离，自底部流出进入液硫脱气池；
顶部出来的过程气经高温掺合阀调节至250℃
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