煤化工工藝仿真操作實訓硫回收工段講義

60萬噸煤制甲醇冷態(tài)半實物仿真培訓系統(tǒng)操作手冊60萬噸煤制甲醇仿真培訓系統(tǒng)PAGE360萬噸煤制甲醇仿真培訓系統(tǒng)硫回收工段目錄項目八硫回收工段 28.1硫回收崗位操作規(guī)程 28.1.1硫回收的崗位任務 28.1.2硫回收的工藝原理 28.1.3硫回收工藝流程說明 58.2硫回收工段點位表 10學習目標總體技能目標能夠根據生產要求正確分析工藝條件;能進行本工段所屬動靜設備的開停、置換、正常運轉、常見生產事故處理、日常維護保養(yǎng)和有關設備的試車及配合檢修，具備崗位操作的基本技能;能初步優(yōu)化生產工藝過程具體目標能力目標(1)能根據生產任務查閱相關書籍與文獻資料;(2)能進行工藝參數的選擇、分析，具備操作過程中工藝參數的調節(jié)能力;(3)能進行本工段所屬動靜設備的開車、置換、正常運轉、停車操作;(4)能對生產中的異?，F象進行分析診斷，具有事故判斷與處理的技能;(5)能進行設備的日常維護保養(yǎng)和有關設備的試車及配合檢修;(6)能正確操作與維護相關機電、儀表。知識目標(1)掌握克勞斯脫硫的基本原理、工藝過程及主要設備的結構組成;(2)掌握生產工藝流程圖的組織原則、分析評價方法;(3)了解崗位相關機電、儀表的操作與維護知識。素質目標(1)培養(yǎng)學生的自我學習能力和信息獲取能力;(2)培養(yǎng)學生化工生產規(guī)范操作意識及觀察力、判斷力和緊急應變能力;(3)培養(yǎng)學生綜合分析問題和解決問題的能力;(4)培養(yǎng)學生職業(yè)素養(yǎng)、安全生產意識、環(huán)境保護意識及經濟意識;(5)培養(yǎng)學生溝通表達能力和團隊精神。60萬噸煤制甲醇仿真培訓系統(tǒng)60萬噸煤制甲醇仿真培訓系統(tǒng)硫回收工段項目八硫回收工段8.1硫回收崗位操作規(guī)程8.1.1硫回收的崗位任務硫回收是將低溫甲醇洗崗位分離出來的酸性氣中的H2S轉化為單質硫，回收硫磺，同時使排放尾氣中的SO2低于到550mg/Nm，減少環(huán)境污染，符合環(huán)保要求。本崗位的主要任務：負責本工段所屬動靜設備的開停、置換、正常運轉、日常維護保養(yǎng)和有關設備的試車及配合檢修等，保證設備處于完好狀態(tài)，確保本工序正常穩(wěn)定生產。硫回收工段DCS畫面1硫回收工段DCS畫面2硫回收工段DCS畫面3硫回收工段DCS畫面4硫回收工段DCS畫面5硫回收工段DCS畫面6硫回收工段DCS畫面78.1.2硫回收的工藝原理超優(yōu)克勞斯工藝，是從含H2S的酸氣中回收元素硫。此工藝是傳統(tǒng)克勞斯工藝與荷蘭荷豐工藝的結合，通過催化還原SO2成為H2S和硫磺蒸汽（即通常所說的超優(yōu)克勞斯工藝），及選擇性地氧化硫化氫來得到硫（即通常所說的超級克勞斯工藝）。硫回收裝置由一個分流的主燃燒爐和兩個克勞斯催化反應器以及一個超優(yōu)克勞斯催化反應器和一個超級克勞斯催化反應器組成。最后的尾氣被輸送到焚燒爐燃燒。熱反應段本裝置采用的硫磺回收工藝，即通常所說的超優(yōu)克勞斯工藝，是基于硫化氫與控制比例的氧氣進行的部分燃燒。氧氣流量自動控制，以實現酸性原料氣中所有碳氫化合物的完全氧化。傳統(tǒng)克勞斯工藝中，氧氣（空氣）與酸氣的比率應保證催化反應段工藝氣中的H2S與SO2的比率剛好為2:1。這個H2S與SO2的比率是克勞斯反應的最佳比率。而超優(yōu)克勞斯工藝的操作則是基于不同的原理。在此工藝中，氧氣與酸氣的比率將調整，以便在超級克勞斯催化反應段的入口處獲得適當的H2S濃度。為適應此要求，前端的主燃燒爐燃燒要在非克勞斯比率（H2S與SO2的比率高于2/1）下進行。換言之，前端燃燒的操作是基于對H2S的控制，而非傳統(tǒng)的對H2S/SO2比率的控制。工藝氣分析儀將測量超優(yōu)克勞斯反應段來的工藝氣中的H2S濃度。分析控制器將調整通往燃燒器的氧氣流量來獲得理想的H2S濃度。此控制原理可以歸納如下：(1)如果進入超級克勞斯反應段的H2S的濃度太高，需要向主燃燒器供給更多的氧氣。(2)如果進入超級克勞斯反應段的H2S的濃度太低，需要向主燃燒器供給相對較少的氧氣。主燃燒器和反應爐中發(fā)生的主要反應如下：H2S+3/2O2→SO2+H2O+熱量根據平衡反應，剩余H2S中的大部分將與SO2燃燒并生成硫。2H2S+SO2→3/2S2+2H2O+熱量通過這個反應，即通常所說的克勞斯反應，在主燃燒器和反應爐中生成氣態(tài)的硫。克勞斯催化反應段克勞斯催化反應段將進一步提高總硫轉化率。在第一和第二反應器中，將發(fā)生下列反應：2H2S+SO2→3/xSx+2H2O+熱量在克勞斯催化劑的作用下，反應平衡往生成硫的一方移動。第一和第二反應器之后，將氣態(tài)的硫磺冷凝和回收，使H2S在下一個反應段中進一步轉化。超優(yōu)克勞斯反應段由于反應平衡不能完全將H2S轉化為硫，來自第一和第二反應器的工藝氣含有SO2。由于SO2在超級克勞斯反應段不發(fā)生反應，SO2的存在造成總硫回收的損失，同時有對環(huán)境造成污染。因此，SO2在超級克勞斯反應段必須還原為H2S，然后才能再轉化成硫，這就需要在超優(yōu)克勞斯反應器中通過超優(yōu)克勞斯催化劑將SO2與H2和CO反應，使其轉化成硫蒸汽和H2S，從而減少SO2。SO2+2H2→1/xSx+2H2OSO2+3H2→H2S+2H2OSO2+2CO→1/xSx+2CO2超級克勞斯反應段來自于超優(yōu)克勞斯反應段的工藝氣與空氣混合。在超級克勞斯反應器中使用一種特殊催化劑，進行H2S的選擇氧化，以得到元素硫。將發(fā)生下列反應：H2S+0.5O2→1/xSx+H2O此反應在熱力學上是完全反應的，因而可得到較高收率的單質硫。焚燒爐來自超級克勞斯反應段的尾氣以及來自硫璜脫氣工藝的排出氣體仍然含有微量的硫化合物。這些硫化合物在焚燒爐內高溫下被氧化。主要反應為：H2S+3/2O2→SO2+H2O1/xSx+O2→SO2COS+3/2O2→SO2+CO2硫回收工段現場畫面1硫回收工段現場畫面2硫回收工段現場畫面3硫回收工段現場畫面4硫回收工段現場畫面5硫回收工段現場畫面6硫回收工段現場畫面78.1.3硫回收工藝流程說明進氣系統(tǒng)酸性氣原料氣通過甲醇洗滌塔T1701用新鮮水洗滌，除去原料氣中大部分的甲醇。塔頂出口的氣體進入酸氣氣液分離器D1701，將夾帶的水分離。分離器中收集的酸水回流至甲醇洗滌塔T1701。通過泵P1701A/B持續(xù)將甲醇洗滌塔中的酸水輸送出界區(qū)。酸性原料氣在進入主燃燒器前，在酸氣預熱器中通過中壓蒸汽預熱到230℃，以提高主燃燒器的溫度。熱反應段100%純氧作為助燃氣進入主燃燒器Z1701，以提高燃燒溫度。對于開車和停車，用風機B1701提供空氣，進入燃燒器的氧氣完全能滿足原料氣中所有碳氫化合物的完全氧化及所需H2S的燃燒。進入燃燒器的氧氣流量由燃燒器控制系統(tǒng)控制。為了保持適當的燃燒溫度，燃燒溫度必須足夠高（高于1000℃）。原料氣不含有足夠的可燃物質，為了達到所需的溫度。必須通過中壓蒸汽預熱進料酸性氣，而且分流原料氣也是必須的。部分原料氣（正常約為25%，設計為10%~42%）旁路經過主燃燒器，直接進入主燃燒室F1701。為了移走在主燃燒器和燃燒室內產生的熱量，工藝氣通過廢熱鍋爐E1701的管束。經鍋爐給水冷卻，產生低壓飽和蒸汽。鍋爐給水在液位控制下送入廢熱鍋爐的殼程。工藝氣中的硫蒸汽被冷凝，液態(tài)硫從工藝氣中分離出來。廢熱鍋爐中的液態(tài)硫通過硫鎖斗D1703A，直接進入液硫池V1701。廢熱鍋爐出口管道安裝有除霧器，回收工藝氣中夾帶的霧狀的液態(tài)硫?？藙谒勾呋磻蝸碜詮U熱鍋爐的工藝氣通過第一反應器R1701上游的第一工藝氣再熱器E1708，以獲得催化轉化的最佳溫度。第一反應器上層裝填的是氧化鋁型催化劑，底層是氧化鈦型催化劑。通過調整對再熱器E1708中壓蒸汽的供給，使反應器進口的溫度保持在230℃。以便在催化床底部獲得良好的COS和CS2轉化。在反應器中，工藝氣中的H2S和SO2通過催化劑發(fā)生反應，直到達到平衡。來自第一反應器的工藝氣體在第一硫冷凝器E1702中被冷卻。工藝氣通過第二工藝氣再熱器E1709，然后在第二反應器R1702中轉化（通過氧化鈦催化劑進一步轉化COS/CS2）。第二反應器的入口溫度約為220℃，低于第一反應器內的溫度，以提高H2S和SO2的硫轉化。處于裝置低負荷時（低于40%），入口溫度應提高到約220-225℃，以避免硫磺在催化劑床層冷凝。接著工藝氣在第二硫冷凝器E1703中被冷卻。硫蒸汽在兩個克勞斯冷凝器中被冷凝。液態(tài)硫通過硫鎖斗D1703B/C，排入液硫池V1701。超優(yōu)克勞斯段來自于第二硫冷凝器的工藝氣體在第三再熱器E1710中再次加熱，以獲得最佳溫度（205℃），以便在超優(yōu)克勞斯反應器R1703中催化轉化。超優(yōu)克勞斯反應器裝有三個不同類型的催化劑。上層由氧化鋁型催化劑組成，促進H2S和SO2轉化成硫。由于超級克勞斯的最后反應段不轉化除H2S以外的成分，這些成分進入超級克勞斯段造成回收率降低。因此第二層是超優(yōu)克勞斯催化劑，這是一種加氫催化劑。這種催化劑還原SO2成為H2S和硫蒸汽。最后，底層由氧化鈦型催化劑組成，水解COS。來自于超優(yōu)克勞斯反應器的工藝氣經過第三硫冷凝器被冷卻，工藝氣中的硫被冷凝并分離出來。液態(tài)硫通過硫鎖斗D1703D直接被送到液硫池。第一、二、三硫冷凝器組合在一個外殼里。鍋爐給水在液位控制下送入冷凝器的殼程。廢熱鍋爐和冷凝器產生低壓蒸汽，用于裝置加熱，其余輸出至界區(qū)外蒸汽管網。每一個出口管道都安裝有除霧網，回收工藝氣中夾帶的霧狀液態(tài)硫。超級克勞斯段為獲得較高的硫磺回收率，工藝氣將通往第四個也是最后一個催化反應段，即超級克勞斯段。工藝氣將在第四級工藝氣再熱器E1711中被加熱，之后經過預熱的氧化空氣（蒸汽夾套管線）將被注入工藝氣。氧化空氣由風機B1701提供。工藝氣和空氣將在靜態(tài)混合器A1701中達到適當混合。H2S在超克反應器R1704中被選擇氧化成硫。它含有一種特殊的選擇性氧化催化劑?？諝獠捎眠^量供給，以維持反應器內的氧化條件，防止催化劑硫化。因此對空氣流量進行控制。流量控制器的設定值取決于裝置的相對負荷（根據計算出的主燃燒器的空氣需求量）以及超級克勞斯段上游尾氣中H2S的濃度。超級克勞斯反應器入口溫度的范圍為210-230℃。離開超級克勞斯反應器的氣體進入超克硫磺冷凝器E1705。為了盡可能多地冷凝硫蒸汽，超克硫磺冷凝器在工作時保持較低的溫度。通過在低壓下產生蒸汽可以做到這一點。超克硫冷凝器產生的蒸汽通過空氣冷卻器被冷凝。蒸汽壓力由調整蒸汽冷凝器風扇速度的控制器來控制。0.18MPa的壓力與117℃的蒸汽溫度相對應，比硫的凝固溫度稍高。控制系統(tǒng)將確保高于硫凝固溫度的安全限度。來自于超克硫冷凝器的液態(tài)硫通過硫鎖斗D1703E，被輸送到液硫池。像克勞斯部分中的冷凝器一樣，超克硫冷凝器出口管道也配有一個除霧網，來回收夾帶在工藝氣中的霧狀的液態(tài)硫。工藝氣從超克硫冷凝器進如下游的液硫捕集器D1702，其帶有一個除霧網。在此捕集器中，最后的微量液態(tài)硫將同氣體分離。捕集器中的液態(tài)硫通過硫斗裝置D1703F，被輸送到液硫池。如超級克勞斯裝置發(fā)生故障，可繞過超級克勞斯反應段，而不必停運克勞斯。超優(yōu)克勞斯反應段的工藝氣可通過超級克勞斯旁路被輸送到焚燒爐。液硫存儲硫回收裝置產生的液態(tài)硫將被存儲在液硫池V1701中。吹掃空氣持續(xù)鼓入液硫池氣相空間，防止由于溶解于液硫的H2S的釋放而形成爆炸或中毒。吹掃空氣通過位于液硫池上的空氣入口進入液硫池。空氣和液硫釋放出的微量的H2S被液硫噴射器J1701吸走排至焚燒爐。在低負荷時，液硫池內的溫度通過位于液硫池底部的蒸汽盤管維持在高于硫凝固點的溫度之上。液硫池中的硫將通過液硫泵P1702，被送出界區(qū)外進行進一步處理。焚燒爐超級克勞斯尾氣（或者旁路操作的情況下的克勞斯尾氣）和液硫池排出氣體中含有殘余的H2S和其它硫的化合物，它們都不能直接被排放到大氣中去。因此兩個系統(tǒng)的氣體采用與燃料氣混合的方式加熱將其在焚燒爐中被焚燒，將殘余的H2S和硫化物在熱焚燒爐F1702中通過過量空氣氧化轉化成SO2。進入燃燒器的燃料氣通過焚燒爐的溫度控制進行調整。燃料氣的燃燒空氣來自焚燒爐的風機B1701。風機亦被用來為超級克勞斯反應段提供氧化硫化合物需要的空氣，為燃料氣管道提供急冷空氣（只適用于開車、停車和熱備條件），為熱反應段提供燃燒空氣。在焚燒爐的煙道氣中有一個氧氣分析儀，可以調節(jié)空氣進量，使氧氣在焚燒爐的煙道氣中過量8.0vol%。氧氣過量能確保煙道氣中含有的SO2小于550mg/Nm。離開焚燒爐的煙道氣在進入通往煙囪X1701的煙道前，通過與急冷空氣混合被冷卻。急冷空氣部分來自于風機，部分來自于自然進風的大氣?；旌虾蟮臏囟韧ㄟ^調節(jié)急冷空氣的供給而得到自動控制。公用工程高壓蒸汽：過熱的高壓蒸汽（9.8MPa）來自于界區(qū)外蒸汽管網，通過高壓鍋爐給水減溫減壓至4.4MPa，作為酸氣再熱器和工藝氣預熱器的加熱介質。低壓蒸汽：低壓飽和蒸汽（0.7MPa）產生于廢熱鍋爐E1701以及硫磺冷凝器E1702/03/04和閃蒸罐D1705，用于設備加熱（比如：管道和設備的吹掃和夾套伴熱以及液硫池的加熱）及液硫池滅火蒸汽。低壓蒸汽同樣也用作液硫儲存系統(tǒng)蒸汽噴射器的動力蒸汽及R1704加熱氧化空氣。剩余的低壓蒸汽將被排放至管網中。在熱備過程中，當環(huán)境不允許空氣冷卻時，低壓蒸汽被送至主燃燒器用于冷卻燃料氣火焰。當裝置中的設備處于冷態(tài)（低于100℃）時，無論是為了冷卻還是吹掃，都不要將蒸汽引至裝置，以防受熱聚變。低壓鍋爐給水：低壓鍋爐給水被送至廢熱鍋爐和硫磺冷凝器。在開車過程中，低壓鍋爐給水還被送至超克硫磺冷凝器。高壓鍋爐給水：高壓鍋爐給水用于減溫高壓蒸汽至飽和溫度。新鮮水：新鮮水被持續(xù)送至甲醇洗滌塔T1701。新鮮水也用于冷卻從廢水罐D1704排出的液體。氮氣：主燃燒器的點火器、火焰掃描器和視鏡，以及主燃燒室的溫度計需要少量的氮氣進行連續(xù)的吹掃。焚燒爐的火焰掃描儀也需要少量的氮氣進行連續(xù)的吹掃。在點火之前，主燃燒器和燃燒室需要間斷性的氮氣吹掃。在超克硫磺冷凝器入口滅火時，需要間斷性的氮氣吹掃。8.2硫回收工段點位表表8.1硫回收工段工藝指標一覽表工段位號穩(wěn)態(tài)值單位報警低限報警高限硫回收工段AI-170038.63%711AI-17004117.73ppm3501000FI-170422974.24Kg/h//FI-17043109.31Kg/h//FI-17065372.59Kg/h//FI-17068465.11Kg/h//FIC-170011809.19Kg/h16002500FIC-1700238.93Kg/h3741FIC-170032814.01Kg/h26003000FIC-17005312.60Kg/h7501400FIC-17015480.16Kg/h470490FIC-170200.00Kg/h//FIC-170210.00Kg/h2070FIC-170330.00Kg/h//FIC-170340.00Kg/h//FIC-17037134.82Kg/h//FIC-17061964.62Kg/h//FIC-170621543.28Kg/h//FIC-170643973.23Kg/h//FIG-17049489.39Kg/h//LI-1701535.79%2070LIC-1700133.35%2070LIC-1700435.17%2070LIC-1701234.904%2070LIC-1701651.503%2070LIC-1701734.19%2070LIC-1702130.86%2070PDI-170020.001MPa00.1PDI-170160.00MPa00.1PI-170010.18MPa//PI-170080.16MPa//PI-170090.35MPa//PI-170100.24MPa//PI-170130.15MPa//PI-170250.19MPa//PI-170300.35MPa//PI-170320.35MPa//PI-170334.51MPa//PI-170510.10MPa//PI-171110.12MPa//PIC-170340.59MPa//PIC-170350.79MPa//PIC-170454.51MPa//TI-1700142.00℃//TI-1700236.05℃1550TI-17003229.78℃//TI-1700439.56℃//TI-17005154.07℃290330TI-1700630.00℃//TI-170071246.82℃7501400TI-170081246.82℃7501400TI-170091246.82℃7501400TI-17012190.54℃//TI-17015A263.018℃/370TI-17015B295.079℃/370TI-17015C327.14℃/370TI-17021359.201℃/400TI-17024196.646℃/250TI-17026A206.375℃/280TI-17026B211.093℃/280TI-17026C215.811℃/280TI-17027272.90℃//TI-17032177.185℃/260TI-17033217.193℃/260TI-17035A203.90℃/260TI-17035B207.92℃/260TI-17035C211.88℃/260TI-17036A208.90℃/260TI-17036B212.92℃/260TI-17036C216.91m3/h/260TI-17041217.57℃/260TI-17042176.99℃/240TI-17044A227.34℃/250TI-17044B242.47℃/280TI-17044C273.74℃/300TI-17047A229.34℃/250TI-17047B244.47℃/280TI-17047C275.74℃/300TI-17050164.72℃//TI-17051170.91℃/200TI-17052118.50℃/135TI-17053133.00℃//TI-17055152.10℃160/TI-17056134.24℃160/TI-17057150.08℃160/TI-17058150.59℃170/TI-17061907.67℃900/TI-1706629.80℃//TI-17067540.00℃//TI-17070118.71℃//TI-17073151.52℃//TI-1711130.53℃//TIC-17014228.412℃210250TIC-17025218.925℃200230TIC-17034202.00℃190215TIC-17043211.36℃190230TIC-17063811.54℃//TIC-17064609.60℃//TIC-17068262.18℃/275TV-170340.00℃//表8.2硫回收工段閥門一覽表工段位號描述屬性硫回收工段XV17001新鮮水進脫甲醇塔切斷閥電磁閥XV17002酸水出脫甲醇塔切斷閥電磁閥XV17003預熱酸氣進料切斷閥電磁閥XV17006空氣進主燃燒塔切斷閥電磁閥XV17007混合燃料氣進料第一道切斷閥電磁閥XV17008混合燃料氣進料第二道切斷閥電磁閥XV17009低壓蒸汽進主燃燒室切斷閥電磁閥XV17010低壓氮氣進主燃燒室切斷閥電磁閥XV17011工藝氣進靜態(tài)混合器切斷閥電磁閥XV17012工藝氣排空閥電磁閥XV17013低壓蒸汽進液硫噴射器閥電磁閥XV17014液硫噴射器出口閥電磁閥XV17015燃料氣進焚燒爐第一道切斷閥電磁閥XV17016燃料氣進焚燒爐第二道切斷閥電磁閥XV17019鼓風機出口切斷閥電磁閥XV17020排污罐排污切斷閥電磁閥XV17021氧氣進主燃燒室切斷閥電磁閥FV17001新鮮水進脫甲醇塔調節(jié)閥可控調節(jié)閥FV17002氧氣進主燃燒室支路調節(jié)閥可控調節(jié)閥FV17003酸氣進主燃燒室調節(jié)閥可控調節(jié)閥FV17005酸氣進主燃燒室支路調節(jié)閥可控調節(jié)閥FV17015氧氣進主燃燒室調節(jié)閥可控調節(jié)閥FV17020空氣進主燃燒塔調節(jié)閥可控調節(jié)閥FV17021混合燃料氣進料調節(jié)閥可控調節(jié)閥FV17033低壓蒸汽進主燃燒室調節(jié)閥可控調節(jié)閥FV17034低壓氮氣進主燃燒室調節(jié)閥可控調節(jié)閥FV17037空氣進靜態(tài)混合器調節(jié)閥可控調節(jié)閥FV17049燃料氣進焚燒爐調節(jié)閥可控調節(jié)閥FV17061空氣進焚燒爐1#調節(jié)閥可控調節(jié)閥FV17062空氣進焚燒爐2#調節(jié)閥可控調節(jié)閥FV17064空氣進焚燒爐3#調節(jié)閥可控調節(jié)閥LV17001脫甲醇塔液位調節(jié)閥可控調節(jié)閥LV17004廢熱鍋爐液位調節(jié)閥可控調節(jié)閥LV17012第一硫冷凝器液位調節(jié)閥可控調節(jié)閥LV17016液硫池排硫閥可控調節(jié)閥LV17017閃蒸罐液位調節(jié)閥可控調節(jié)閥LV17021排污罐液位調節(jié)閥可控調節(jié)閥PV17034低壓蒸汽壓力調節(jié)閥可控調節(jié)閥PV17035低壓蒸汽支路壓力調節(jié)閥可控調節(jié)閥PV17045高壓蒸汽壓力調節(jié)閥可控調節(jié)閥TV17005自然通風口1#閥可控調節(jié)閥TV17007自然通風口2#閥可控調節(jié)閥TV17008高壓鍋爐給水溫度調節(jié)閥可控調節(jié)閥TV17014第一再熱器中壓蒸汽進料閥可控調節(jié)閥TV17025第二再熱器中壓蒸汽進料閥可控調節(jié)閥TV17034第三再熱器中壓蒸汽進料閥可控調節(jié)閥TV17043第四再熱器中壓蒸汽進料閥可控調節(jié)閥TV17063焚燒爐溫度調節(jié)閥可控調節(jié)閥MV17001酸氣進料調節(jié)閥手動調節(jié)閥MV17002中壓蒸汽進酸氣預熱器調節(jié)閥手動調節(jié)閥MV17003