脱硫制酸.docx

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脱硫制酸

目录

目录1

1前言1

2协议车间概述2

2.1技术说明书基础2

2.1.1技术说明书主题2

2.1.2设计基础数据2

2.1.3运转水电，能源和化学品3

2.1.4车间选址环境5

2.1.5符号和标准6

2.2工艺描述7

2.2.1车间概念描述7

2.2.2工艺描述9

2.2.2.1真空脱硫-洗涤9

2.2.2.2真空脱硫-再生10

2.2.2.3制酸工段12

2.2.2.4Blanketing系统14

2.3操作指标和保证参数14

2.3.1产品数据14

2.3.2废物15

2.3.3消耗数据16

2.3.4保证参数17

3.车间安全概述18

3.1有害物品的处理18

3.2个人保护装备（PPE）18

3.3车间试运转和操作19

3.4避免引发事故19

3.5检查和维护20

3.6工作许可证；技术维护/修理20

4试运行——概述21

4.1第一次试运行的先决条件21

4.1.1概述21

4.1.2车间检查21

4.1.3初次试运行和重新试运行21

4.2初次试运行的准备22

4.2.1初次试运行前的一般措施22

4.2.2检查总目录23

4.2.3组织准备26

4.2.4安全工程27

4.2.5消防27

4.2.6备料27

4.3车间系统的清洁28

4.3.1用水冲洗28

4.3.2气体主管的吹扫30

4.3.3用蒸汽吹扫30

4.4试车和启动31

4.4.1功能测试和试车概述31

4.4.2使用清洗介质进行功能测试和试车32

4.4.3用水进行模拟操作33

4.5泄漏试验33

4.5.1设备的气体保护34

4.5.2车间开工概述35

5设备和操作描述37

5.1549H2S洗涤单元及571真空脱硫单元37

5.1.1工艺描述37

5.1.2设备描述38

5.1.2.1除洗油器549F10138

5.1.2.2H2S洗涤塔549C10138

5.1.2.3H2S解吸塔571C10139

5.1.2.4碳酸钾溶液循环40

5.1.2.5真空泵系统41

5.1.2.6Blanketing系统42

5.1.3真空脱硫单元的操作说明书43

5.1.3.1准备措施（开工准备）43

5.1.3.2清扫和冲洗43

5.1.3.2.1概述43

5.1.3.2.2管道吹扫44

5.1.3.2.3蒸汽和冷凝液系统44

5.1.4模拟操作44

5.1.4.1概述44

5.1.4.2H2S洗涤单元45

5.1.4.3加压试验和气密性试验50

5.1.4.4碳酸钾溶液的生成50

5.1.4.5车间各区域的惰性气保护51

5.1.5试运行52

5.1.5.1概述52

5.1.5.2初次开工的前提52

5.1.6正常操作53

5.1.6.1H2S碳酸钾洗涤段53

5.1.6.2NaOH段55

5.1.6.3Blanketing系统56

5.1.7车间的停工58

5.1.8事故处理59

5.1.8.1单个泵的中断和停车59

5.1.8.2真空泵组571U101A-C中断60

5.1.8.3蒸汽供应中断60

5.1.8.4软水、冷却水和循环冷却水的供应中断60

5.1.8.5电源中断61

5.1.8.6仪表风中断61

5.1.9正常设计数据偏差61

5.2582工段——制酸工段62

5.2.2工艺概述62

5.2.3设备描述64

5.2.3.1焚烧炉582B101A/B64

5.2.3.2废气冷却器582E101A/B64

5.2.3.3接触塔582C10165

5.2.3.4吸收塔582C102和废气过滤器582F10165

5.2.3.4.1吸收塔582C10266

5.2.3.4.2废气过滤器66

5.2.3.5烟囱582V10166

5.2.3.6锅炉给水系统67

5.2.3.7助燃空气的供应67

5.2.3.8焦炉煤气的供应68

5.2.3.9酸气的供应68

5.2.4制酸作业区的操作68

5.2.4.1焚烧炉68

5.2.4.2废气冷却器69

5.2.4.3接触塔69

5.2.4.4“组合塔”70

5.2.4.4.1吸收塔70

5.2.4.4.2废气过滤器70

5.2.4.5废气烟囱71

5.2.4.6不同操作模式的介绍71

5.2.5制酸工段操作说明书72

5.2.5.1582单元的初次开工72

5.2.5.1.1初次开工及重启动的原则概述72

5.2.5.1.2准备措施72

5.2.5.2废气冷却器的煮沸73

5.2.5.3接触塔内催化剂/马鞍形填料的填充75

5.2.5.4用作仪表风的压缩空气系统的开工76

5.2.5.5氮气系统的开工76

5.2.5.6低压蒸汽系统的开工77

5.2.5.7泄漏试验77

5.2.5.8模拟操作77

5.2.6制酸工段的烘炉79

5.2.6.1概述79

5.2.6.2焚烧炉的烘炉过程79

5.2.6.3化学计量操作82

5.2.6.4两个焚烧炉的烘炉操作82

5.2.6.5初次开工/送酸气的先觉条件83

5.2.6.5.1送酸气一般原则83

5.2.6.5.2先决条件84

5.2.6.6送酸气，开动主烧嘴84

5.2.6.7从冷态启动85

5.2.6.8热态下启动86

5.2.7正常操作86

5.2.7.1概述86

5.2.7.2操作条件的设定86

5.2.8定期停工88

5.2.8.1主要环节88

5.2.8.2短期停工88

5.2.8.3长期停工89

5.2.8.4“冷运行”90

5.2.8.5停顿检修90

5.2.9故障，中断91

5.2.9.1焚烧炉或废气冷却器的中断91

5.2.9.2事故处理91

5.2.9.2.1概述91

5.2.9.2.2电力供应中断92

5.2.9.2.3仪表风供应中断92

5.2.9.2.4泵中断93

5.2.9.2.5蒸汽系统中断93

5.2.9.2.6锅炉给水系统中断93

5.2.9.2.7空气风机中断93

5.2.10紧急停车开关93

5.2.11正常设计数据的偏差94

5.1.12关于烘炉曲线的建议94

5.2.13制酸工段转化率的计算95

5.2.13.1转化率95

5.2.13.2不需废气测量或分析的转化率计算95

5.2.13.3SO2容量的计算95

5.2.13.3.1产品中的SO295

5.2.13.3.2SO2fromWasteGas95

5.2.14接触塔582C101填料97

5.2.14.1BASF-催化剂O4-11197

5.2.14.2BASF-催化剂O4-11598

5.2.14.3马鞍形填料质地100

6电气仪表文件101

7供货相关文件102

1前言

本手册的目的是对试车准备，试车，正常操作以及发生完全没有必要的各种故障时必需采取的操作进行大体的描述。

在焦炉煤气处理车间运行过程中，可能发生很多与正常设计条件有偏差的情况，所以不是所有的故障和影响都能预见和描述的。

车间“平稳”运行的先决条件是，操作人员熟悉工艺流程和设备，即使发生不可预见的故障时它们仍可以采取正确的操作。

本操作手册应该是一个“活”文件，它应该由操作人员根据操作经验加以校正，并执行修正和变更的规程。

如果操作人员对合同车间的某些部分的修正影响了工艺流程，那么本操作手册相应的部分将不再适用。

本版操作手册基于伍德（UHDE）完成的初步设计。

由焦耐院（ACRE）完成的详细设计造成的修正，或设备厂家文件中的专用说明书和规章，必须由详细设计人员进行补充（加到第7章）。

在开工之前，负责人员应学习本操作手册，并提供中文版给操作人员。

UHDE对不正确的翻译和对操作手册的忽视造成的损害不付任何责任。

真空脱硫作业区的设计分为两个工期，并且两个工期的工艺和设备设计是相同的。

本操作手册对两个工期都有效。

本操作手册的描述只针对工期“1”的设计，但是两个工期的工艺流程图（PFD）和管道设备图（PID）都附在附件8.2里。

两个工期的制图有如下区别：

项目工期1工期2

PIDUDO-VT-FB-549301-001-00UDO-VT-FB-549321-001-00

设备549C101549C201

仪器LIR549L101LIR549L201

布局UDO-LA-LD-549001-01UDO-LA-LD-549201-01

民用UDO-BA-TB-549001-00UDO-BA-TB-549201-00

管道549FA102-50-CSH-010BB21-E549FA202-50-CSH-010BB21-E

2协议车间概述

2.1技术说明书基础

2.1.1技术说明书主题

此文件提供了UHDE按照首钢京唐钢铁联合有限责任公司（SGJT）与德国多特蒙德的伍德·克虏伯公司签订的协议，对焦炉煤气（COG）中H2S的脱除和用脱除的H2S生产硫酸工艺所做的基础设计。

协议车间包含以下工段：

-VACASULF-洗涤：

通过循环碳酸钾溶液段和稀NaOH溶液终洗段吸收H2S

-VACASULF-再生：

以热水和蒸汽为热源，在半真空下，将吸收的酸气蒸馏解吸。

-制酸工段：

用脱除的H2S生产硫酸，同时分解复合吸收的HCN和残留的NH3。

协议车间使用的工艺单元可以将焦炉煤气中的H2S含量降至0.2g/Nm³。

脱除的H2S转化成浓度为78%的硫酸。

制酸工段的废气直接排入大气，其SO2含量低于960mg/m³。

终脱硫段的NaOH的消耗量低于500kg/h（50%）。

NaOH废液送往蒸氨塔用于分解固定氨化合物。

蒸氨塔内分解固定氨化合物不必再增加NaOH消耗量。

设计中，协议车间处理的是洗苯塔后的焦炉煤气，处理能力为125000Nm³/h。

H2S洗涤塔入口和出口之间的压力损失低于4kPa（40mbar）。

2.1.2设计基础数据

所有原材料数据，产品数据和水电消耗都是针对脱硫作业区的一个工期进行的计算。

气体原料的体积数据单位为Nm³/h，指0°C,1013mbar，干燥条件下。

焦炉煤气

（处理煤气，煤的水分为6%）

一个工期的设计流量125000Nm3/h

温度<28°C

压力（绝压）>0.112MPa

成分（未处理煤气）

CO21.9-2.4%体积

CnHm1.0-3.0%体积

O20.3-0.7%体积

CO5.5-7.0%体积

H256.0-59.0%体积

CH423.0-26.0%体积

N2+平衡2-12%体积

要素

H2S<7.0g/Nm3

NH3<0.05g/Nm3

HCN<2.0g/Nm3

BTX<4.0g/Nm3

C10H8<0.30g/Nm3

2.1.3运转水电，能源和化学品

电

（用于电动工艺设备）

电源AC10kV,50Hz,3相

AC380V,50Hz,3相

蒸汽（输入）最大14t/h

（用于伴热及蒸汽再沸器）

温度饱和

压力>0.6MPa

软水

（用于废热锅炉及碱液循环）

温度正常温度

压力>0.4MPa，地面

pH值（25°C）8-9

电导率<0.3S/cm

总硬度（CaCO3）<0.2mg/l

油脂<0.1mg/l

含氧量<8mg/l

氮气

（用于吹扫及Blanketing系统）

温度正常温度

压力0.6-1.0MPaG

仪表风

温度正常温度

压力>0.6MPaG

露点（0.6MPaG）<-40°C

含油量<1mg/Nm³

含尘量（<1m粒度）<1mg/Nm³

热水

（来自初冷器，作为再生热源）

温度（供给）>75°C

温度（回程）<65°C

压力（供给）>0.4MPaG，地面

压力（回程）>0.2MPaG，地面

总硬度（CaO）<1mg/l

含焦油和油脂<0.5mg/l

蒸氨塔汽提水

（用于NaOH洗涤段）

温度（供给）<40°C

压力（供给）>0.2MPaG，地面

总硬度（CaO）<1mg/l

KOH

（用于补充碱液循环）

KOH浓度50%质量

NaOH

（用于NaOH洗涤段）

NaOH浓度40%质量

制冷水

（用于换热器）

温度（供给）<16°C

温度（回程）<23°C

压力（供给）>0.4MPaG，地面

压力（回程）>0.2MPaG，地面

质量：

对碳钢和不锈钢没有腐蚀，并加入防脱落和防藻化合物

pH值（25°C）7-8

电导率<800S/cm

总碱度（CaCO3，pH=4.8）<100mg/l

冷却水

（用于换热器）

温度（供给）<33°C

温度（回程）<45°C

压力（供给）0.4-0.5MPaG，地面

压力（回程）>0.2MPaG，地面

质量：

对碳钢和不锈钢没有腐蚀，并加入防脱落和防藻化合物

pH值（25°C）7-8

电导率800S/cm

总碱度（CaCO3，pH=4.8）<350mg/l

总硬度（CaCO3）<450mg/l

Cl-<300mg/l

2.1.4车间选址环境

本车间选址在曹妃甸新焦化厂内。

纬度38o56’N

经度118o30’E

平均海拔4.8m

车间选址地区的气候条件如下：

设计大气温度1013mbar

年最高温度°C

年平均温度°C

年平均温度11.4°C

最热月平均温度26.1°C

最冷月平均温度-5°C

绝对最高温度36.3°C

绝对最低温度-20.9°C

设计温度最低值°C

月最大相对湿度79%

月最低相对湿度60%

年平均降水量554.9mm

日最大降水量186.9mm

年平均风速5.3m/s

主要风向SSW

年最大风速25m/s

最大风速主要风向ENE

最大降雪厚度18cm

地面最大冻结深度80cm

地震严重程度7级

2.2工艺描述

2.2.1车间概念描述

首钢和唐钢想要在曹妃甸钢铁厂建立新的焦化厂。

该焦化厂将分两期建设，每个工期内建设两座焦炉和一个煤气净化车间。

不考虑其他工段，每个煤气净化车间包括一个脱硫工段，采用Uhde真空脱硫®工艺脱除H2S，和一个制酸工段，采用Uhde制酸工艺再生制硫酸。

每工期的协议车间里，在建成的洗苯塔后设置真空脱硫-洗涤单元，在这里假设，在进入脱硫工段前焦炉煤气中的氨已经被脱除。

K2CO3溶液（碳酸钾溶液）用作洗涤液。

为了进一步降低焦炉煤气中的H2S含量，在洗涤塔的顶部增设NaOH溶液洗涤段。

使用后的NaOH溶液送往蒸氨塔用于分解固定氨化学物。

蒸氨塔产生的氨汽回到硫铵工段使用。

富液经过真空脱硫-解吸单元处理后回洗涤塔循环使用。

解吸的热源由煤气初冷器来的循环热水提供。

真空脱硫工段产生少量废液，在其他工段回收使用。

真空脱硫-解吸单元出来的酸气在制酸工段进一步处理，生成78%的硫酸，用于生产硫酸铵。

取决于焦炉煤气中氨和H2S的含量，正常情况下所需的硫酸必须通过加入新硫酸来平衡。

备用原理

上述每个工期的车间，没有考虑将真空脱硫工段备用洗涤塔和解吸塔考虑在内。

另外，在真空脱硫工段为了补偿热水再沸器，还设计了一个蒸汽再沸器。

每个工期建设一个制酸工段，包括两座焚烧炉，一用一备。

因此，可以在不影响脱硫工段连续工作的情况下进行锅炉检查。

在每个工段里，所有的机械设备都设置一个备用设备。

2.2.2工艺描述

2.2.2.1真空脱硫-洗涤

参考PFD图和PID图

02-3081-UDO-VT-FB-549201-001-01:

PFDH2S洗涤

02-3081-UDO-VT-FB-549301-001-01:

PIDH2S洗涤塔

02-3081-UDO-VT-FB-549302-001-00:

PID碳酸钾富液槽和NaOH贮槽

02-3081-UDO-VT-FB-549302-002-00:

PIDKOH贮槽和满流槽

真空脱硫-洗涤单元处理的焦炉煤气含有H2S和HCN等组分。

为了从预净化的煤气中脱除这些组分，将其通过真空脱硫单元-洗涤塔。

在洗涤塔内，大部分H2S和HCN及一部分CO2被碳酸钾溶液从煤气中脱除。

为了进一步降低煤气中的H2S含量，在H2S洗涤塔的顶部增设一个NaOH洗涤段。

碳酸钾富液被送往解吸塔再生。

产生的酸气用真空泵抽出，其中含有洗涤下来的H2SandCO2和HCN的主要部分。

一小部分脱除的HCN通过化学作用进入洗涤剂。

在H2S洗涤塔的顶部增设一个NaOH洗涤段。

浓度为40%的NaOH溶液用软水或蒸氨废水稀释至5%质量。

质量分数为5%NaOH用于洗涤后，还能在蒸氨塔中用于分解固定氨。

按照上述过程，不必再额外添加NaOH。

下端洗涤段由聚丙烯鲍尔环组成。

从解吸塔底部出来的贫液在洗涤塔顶部重新用作洗涤液。

洗涤段发生以下主要反应：

2KOH+CO2K2CO3+H2O

K2CO3+H2SKHS+KHCO3

K2CO3+CO2+H2O2KHCO3

K2CO3+2HCN2KCN+CO2+H2O

由于同时与O2和Fe的氧化物发生副反应，最终生成少量的KCNS和K4Fe（CN）6，因此要求排放一小部分碳酸钾溶液。

从真空脱硫单元-洗涤塔底部出来的富液用富液泵先送往循环碱槽。

然后再用另一个富液泵送往真空脱硫单元-解吸塔。

在富液进入真空脱硫单元-解吸塔顶部之前，先通过富液预热器，用热贫液对其预热。

富液的流量由FRC控制，它可以在不断变化的条件下实现不同流量，确保解吸塔稳定的运转。

2.2.2.2真空脱硫-再生

参考PFD图和PID图

02-3081-UDO-VT-FB-571201-001-01:

PFD真空脱硫-再生

02-3081-UDO-VT-FB-571201-002-01:

PFD冷凝器/真空泵组

02-3081-UDO-VT-FB-571301-001-01:

PID碳酸钾溶液冷却器

02-3081-UDO-VT-FB-571301-002-00:

PID碳酸钾富液预热器

02-3081-UDO-VT-FB-571302-001-00:

PID真空脱硫-再生

02-3081-UDO-VT-FB-571303-001-01:

PID冷凝器和冷凝液槽

02-3081-UDO-VT-FB-571304-001-00:

PID真空泵组A

02-3081-UDO-VT-FB-571304-002-00:

PID真空泵组B

02-3081-UDO-VT-FB-571304-003-00:

PID真空泵组C

H2S的解吸工艺是一个逆流操作系统。

富液在半真空状态下的解吸塔中再生。

在此，预热后的富液由上而下流过塔填料。

部分浓缩了的溶液在再沸器产生的蒸汽逆流而上，将真空脱硫单元-洗涤塔脱除的H2S，HCN和CO2等酸性气体组分从富液中蒸出。

解吸塔装有聚丙烯鲍尔环填料，富液和汽提蒸汽在填料上完成强烈的物质交换。

在真空脱硫单元-解吸塔内发生以下反应：

2KHCO3K2CO3+CO2+H2O

2KHS+CO2+H2OK2CO3+2H2S

KCN+KHCO3K2CO3+HCN

解吸酸性气体用的蒸汽是碳酸钾溶液在再沸器里被间接加热产生的。

为了提供解吸所需的热量，安装两个热水再沸器和一个蒸汽再沸器，每个再沸器能提供50%的热值。

在上游的初步冷却工段与真空脱硫工段循环使用的热水将提供全部热量。

当某一个热水再沸器停止运行时，将通过从管网中引入低压蒸汽到蒸汽再沸器中，由蒸汽再沸器提供必需的热量。

包括初冷器，热水贮槽和热水泵在内的热水系统由ACRE设计。

真空脱硫单元-解吸塔回收的酸汽用真空泵从解吸塔顶抽出。

离开真空脱硫单元-解吸塔后，酸汽经过冷凝器，再通过一个分离槽被送往真空泵的吸入端。

碳酸钾溶液循环

为了使焦炉煤气达到要求H2S含量，将高度解吸的碳酸钾溶液循环使用。

真空泵系统

使用真空泵将酸气从真空脱硫单元-解吸塔顶部抽出。

酸气被送往制酸工段再处理之前，连续通过三个冷凝器，分别用冷却水和制冷水进行冷却，最后通过一个分离槽。

在分离槽里，在冷却过程中收集到的冷凝液与酸汽分离并被送往真空冷凝液槽。

大部分真空冷凝液用真空冷凝液泵送回循环碱槽。

为了平衡循环溶液中的氨含量，一小部分真空冷凝液被排放。

吸收废液和排放的真空冷凝液一起被送往解吸塔强的煤水槽。

2.2.2.3制酸工段

参考PFD图和PID图

02-3081-UDO-VT-FB-582201-001-01:

PFD制酸工段

02-3081-UDO-VT-FB-582201-002-01:

PFD制酸工段

02-3081-UDO-VT-FB-582301-001-01:

PID空气风机

02-3081-UDO-VT-FB-582301-002-02:

PID焚烧炉A

02-3081-UDO-VT-FB-582301-003-01:

PID废气冷却器A

02-3081-UDO-VT-FB-582301-004-02:

PID焚烧炉B

02-3081-UDO-VT-FB-582301-005-01:

PID废气冷却器B

02-3081-UDO-VT-FB-582302-001-01:

PID接触塔

02-3081-UDO-VT-FB-582303-001-01:

PID吸收塔

02-3081-UDO-VT-