脱硫装置学习.pptx

2023/3/211Chapter 10DesulphurizationUnit第十章第十章 脱硫装置脱硫装置第1页/共48页IntroductionDesulphurization methodDry DesulphurizationWet DesulphurizationDesulphurizationUnitremoving sulfur in the raw materialspurposeremoving the acidiccomponent and the regeneration amine solution in the draft 第2页/共48页2023/3/2131.干法脱硫dry desulphurization是采用固体吸附剂将气体中的硫化氢吸附出去。这种方法适用于含微量硫化氢的气体。经吸附后可以将硫化氢含量降至1ppm以下。常用的吸附剂有氧化锌、活性炭和分子筛等。此法的缺点是设备笨重，投资较高，且为间歇操作。在石油工业中应用最广泛的气体脱硫方法是湿式脱硫法。第3页/共48页2023/3/2142.湿式脱硫wet desulphurization湿式脱硫是用液体作为吸收剂，对气体进行洗涤除去H2S。根据吸收剂对H2S的吸收方式不同又分为化学吸收和物理吸收。目前我国炼油厂气体脱硫装置采用化学吸收法，所用的吸收剂大多是醇胺类。第4页/共48页2023/3/215二、脱硫装置的主要化学反应1.脱除H2S removing Hydrogen sulfide：乙醇胺吸收气体中的硫化氢生成硫化物和酸式硫化物2.脱除CO2 removing Carbon dioxide(CO2)：乙醇胺吸收气体中的CO2生成碳酸胺盐和酸式碳酸胺盐 第5页/共48页2023/3/216当温度在2540时，反应由左向右进行(即在吸收塔内进行)，吸收气体中的H2S和CO2；当温度升到105及更高时，则由右向左(在再生塔内进行)。此时胺类失去碱性，生成的胺的硫化物和碳酸盐分解，逸出原来被吸收的H2S和CO2，因此乙醇胺可以循环使用。第6页/共48页2023/3/217三、脱硫剂的选择醇胺是单乙醇胺、双乙醇胺和三乙醇胺的总称，是一种弱的有机碱，其碱性随温度升高而减弱。以上反应是以乙醇胺作为脱硫剂的，由于乙醇胺(MEA)NH2(CH2)OH简写为RNH2溶液具有使用范围广，反应能力强，稳定性好，而且容易从沾污的溶液中回收等优点，被认为是吸收H2S及CO2较好的溶剂。第7页/共48页2023/3/218由于单乙醇胺能与COS(羟基硫，液化气体中通常含有的组分)反应而不能再生，所以单乙醇胺一般用于油气田和其它不含COS(或CS2)的气体脱硫，在炼厂气中通常含有COS，所以选用二乙醇胺(DEA)NH(CH2CH2OH)或二异丙醇胺(DIPA)NH(C3H6OH2)2溶液。第8页/共48页2023/3/219第二节第二节 工艺流程工艺流程脱硫装置的目的：脱除气流中酸性组分；再生胺溶液第9页/共48页2023/3/2110（）含有H2S或CO2的原料气，经冷却到40自底部进入吸收塔与自塔上部引入的温度为45左右的乙醇胺溶液（贫液）逆向接触。为什么？第10页/共48页2023/3/2111（）气体中的硫化氢和二氧化碳被胺溶液吸收，气体得到净化。（）吸收后的净化气自塔顶排出。第11页/共48页2023/3/2112（）塔底的吸收胺液(富液)经与贫液换热后进入再生塔上部，与下部来的蒸汽(重沸器产生的二次蒸汽)直接接触，升温到120左右，使H2S和CO2及存在于气体中的少量烃类大部分解吸出来，由塔顶排出。第12页/共48页2023/3/2113（）溶液自塔底引出进入重沸器壳程，被管程的蒸汽加热后，H2S和CO2从溶液中完全解吸出来，返回胺再生塔。（）胺再生塔底再生后的胺液，与富液换热后，再经冷却器冷却至40左右，由贫液泵打入吸收塔循环使用。第13页/共48页2023/3/2114（）再生塔顶出来的酸性气体(H2S、CO2、水蒸汽和烃类混合气体)经空气冷却器冷却至40以下，进入再生塔回流罐。在此分离出来的液体送回胺再生塔回流用，干燥酸性气体送往硫磺回收装置。第14页/共48页2023/3/2115Gas absorberfeed gascondenserAmine filterRich-lean solvent exchangersteamsteam1reboilerAmine regenerator2pumpcondenser3return pot Sulfur recovery unit1relive kettle2Lean solvent pump3Amine drumFlow Diagram for Desulphurization Unit第15页/共48页2023/3/2116工艺流程简图气体吸收塔 胺再生塔 再生塔回流罐 胺液过滤器 复活釜再沸器 蒸汽蒸汽原料气（含H2S或CO2）排放或去制硫装置冷凝热交换器第16页/共48页2023/3/2117一组利用汽提方法再生溶剂的气体吸收器 请同学们自己读这套流程图，并写出此工艺过程的流程简图。第17页/共48页2023/3/2118本章重点本章重点1.如何选择脱硫剂？2.脱硫剂的工作原理3.脱硫装置工艺流程4.解释脱硫装置干法脱硫湿法脱硫吸收塔再生塔第18页/共48页2023/3/2119第十一章第十一章 硫磺回收装置硫磺回收装置 Sulphur Recovery Unit石油中都不同程度地含有一些硫化物。在炼制过程中，这些含硫化物相当大的部分都变成H2S而出现在催化裂化、加氢裂化或延迟焦化的气体之中。同时，天然气中也含有一定量的H2S气体，如不加以处理利用，将对环境造成较大的污染。第19页/共48页2023/3/2120硫磺回收的基本方法一般总是先将气体中的H2S用溶剂(如乙醇胺)吸收分离出来，再把一部分H2S氧化成硫磺及SO2，将此SO2与另一部分余下的H2S再经活性氧化铝催化剂转化成硫磺。由此可见，硫磺回收装置的任务就是从烃类或其它含H2S气体中制取硫磺，以解决H2S有毒气体对大气的污染。第20页/共48页2023/3/2121第一节第一节 基本原理与工艺流程基本原理与工艺流程一、基本原理 根据酸性气体中H2S的含量，对于不同浓度的气体，分别采用直流法、分流法和直接氧化法三种方法来回收硫磺。其基本原理可用下列反应式表示：（）高温氧化反应第21页/共48页2023/3/2122（）催化转化反应（）催化氧化反应由于来自脱硫装置的酸性气总是含有不同程度的烃类、CO2、水蒸气以及某些有机物，诸如羟基硫、二硫化碳、溶剂等，有的还会含有氨组分。因此，实际上发生的反应远比上述反应要复杂得多。第22页/共48页2023/3/2123在高温氧化反应段，除发生上述第一种反应外，还将发生烃类的燃烧反应和相当复杂的副反应，燃烧反应和主要副反应如下：在催化转化反应段，除发生上述第二种反应外，还将发生下列有机硫的水解反应：第23页/共48页2023/3/2124二、回收方法1直流法：当酸性气体中的H2S含量大于50时，一般采用直流法生产工艺。2分流法：当酸性气体中H2S含量在1550之间时，一般采用分流法。3直接氧化法:当酸性气体中的H2S浓度低于15时，一般采用直接氧化法。无论哪种方法都是由燃烧（反应）炉、废热锅炉、转化气、冷凝器等系列容器组成。这些方法的区别在于一级转化器前面产生SO2的方法不同。第24页/共48页2023/3/21252345678910AirAcid gas11-气液分离器;2-燃烧炉;3-废热锅炉;5-二级捕集器;6-三级捕集器;7-一级转化器;8-二级转化器;9-液硫罐;10-成型机.23456789硫磺硫封罐硫封罐（1）从脱硫装置来的酸性气体经气-液分离器脱除水分和烃类后全部进入燃烧炉（温度11001300）。燃烧所需的空气由鼓风机供给，按酸性气体中全部烃类完全燃烧和三分之一的H2S完全燃烧生成SO2的原则配风。第25页/共48页2023/3/21262345678910AirAcid gas11-气液分离器;2-燃烧炉;3-废热锅炉;5-二级捕集器;6-三级捕集器;7-一级转化器;8-二级转化器;9-液硫罐;10-成型机.23456789硫磺硫封罐硫封罐（2）对H2S来说，反应时炉内约有60的H2S反应生成气体硫，余下40的H2S三分之一生成SO2，三分之二保持不变。第26页/共48页2023/3/21272345678910AirAcid gas11-气液分离器;2-燃烧炉;3-废热锅炉;5-二级捕集器;6-三级捕集器;7-一级转化器;8-二级转化器;9-液硫罐;10-成型机.23456789硫磺硫封罐硫封罐（3）为了取走燃烧过程中产生的大量反应热，并使生成的硫蒸气逐步冷凝，反应生成气有80通过废热锅炉降温至350左右，然后反应生成气再进入一级冷凝冷却器，冷却至170，此时大部分硫磺呈液体状态，从一级捕集器底部分出。第27页/共48页2023/3/21282345678910AirAcid gas11-气液分离器;2-燃烧炉;3-废热锅炉;5-二级捕集器;6-三级捕集器;7-一级转化器;8-二级转化器;9-液硫罐;10-成型机.23456789硫磺硫封罐硫封罐（4）从一级捕集器顶部出来的气体与10的高温反应气体(从燃烧炉内出来)掺合，使气体温度提高后进入一级转化器，转化温度约为300320。反应后的含硫气体进入二级冷凝冷却器，冷却至150160左右进入二级捕集器，进行硫磺的分离捕集 第28页/共48页2023/3/21292345678910AirAcid gas11-气液分离器;2-燃烧炉;3-废热锅炉;5-二级捕集器;6-三级捕集器;7-一级转化器;8-二级转化器;9-液硫罐;10-成型机.23456789硫磺硫封罐硫封罐（5）从二级捕集器顶部出来的气体再与另外10的高温过程气掺合后，进入二级转化器。转化温度约为250270，然后进入三级冷凝冷却器及三级捕集器。各处捕集的液态硫，经过硫封罐集中到液硫罐，用液流泵送出。硫磺经过冷却，用结片机或钢带成型机成型后包装出厂。第29页/共48页2023/3/21302345678910AirAcid gas11-气液分离器;2-燃烧炉;3-废热锅炉;5-二级捕集器;6-三级捕集器;7-一级转化器;8-二级转化器;9-液硫罐;10-成型机.23456789硫磺硫封罐硫封罐（6）分离出硫后的过程气(硫磺尾气)送往下游的尾气处理装置或经灼烧炉灼烧后放空 第30页/共48页2023/3/2131为达到较高的硫回收率，工业装置中一般设有二级、三级甚至四级转化器。采用两级转化时，硫的回收率为93%95%；三级转化时为94%96%；而四级转化时则可达95%97%，所得硫磺的纯度约为99.8%。第31页/共48页2023/3/21322.2.分流法原理分流法原理在这种方法中，占进料总量三分之一的酸性气体引入燃烧炉，所配空气量按烃类完全燃烧和H2S完全燃烧生成SO2进行计算。对于H2S来说，反应后在炉内没有生成气体硫，只有SO2生成。三分之二酸性气体在一级转化器前与燃烧炉内生成的SO2汇合，同时进如转化器，在催化剂作用下，H2S与SO2反应生成气体硫，其后的过程与直流法相同。第32页/共48页2023/3/21333.3.直接氧化法原理直接氧化法原理在这种方法中，将酸性气体与空气在预热器内预热到一定温度后，同时进入一级转化器反应生成硫，反应气流经一级硫冷凝器冷凝分离出硫磺。分离出硫磺的过程气经再热升温至要求的温度后，再与适量的空气混合进入二级转化器，反应气流经二级硫冷凝器分离出硫磺。其尾气经灼烧炉灼烧后放空。第33页/共48页2023/3/21342345678910AirAcid gas11-气液分离器;2-燃烧炉;3-废热锅炉;5-二级捕集器;6-三级捕集器;7-一级转化器;8-二级转化器;9-液硫罐;10-成型机.23456789硫磺硫封罐硫封罐直流法：酸性气全部入燃烧炉；空气量：烃类完全燃烧+1/3H2S完全燃烧分流法：1/3酸性气入燃烧炉，空气量：烃类和H2S均完全燃烧；2/3在一级转化器前与SO2混合直接氧化法：酸性气与空气预热后一起进入一级转化器生成硫。第34页/共48页2023/3/2135Flow Diagram2345678910AirAcid gas11-gas-liquid separator;2-burner;3-waste-heat boiler;4-primary catcher5-secondary catcher;6-third-stage catcher；7-primary reformer;8-secondary reformer;9-liquid-sulfur tank;10-Shaper .23456789sulfur硫封罐硫封罐第35页/共48页2023/3/2136本章重点本章重点1.硫磺回收的基本步骤？2.硫磺回收有哪几种方法？如何选择？3.硫磺回收几种方法的比较？4.工艺流程5.英文解释硫磺回收第36页/共48页2023/3/2137由于受化学平衡的限制，即使在设备和操作条件保持良好的情况下，使用活性好的催化剂和三级转化工艺，克劳斯硫磺回收法的硫回收率最高也只能达到95左右。据此估算，一个年产40kt硫磺的装置，就有16003200t/a(相当于200400kg/h)的硫从硫回收装置尾气中排掉，尤其是多以H2S的形式排出，对大气的污染十分严重，所一必须加以整治。因此，硫磺尾气脱硫装置的作用：脱除硫磺回收装置的尾气中的元素硫。第十二章 硫磺尾气脱硫装置第37页/共48页2023/3/2138为了处理克劳斯硫磺尾气，国内外目前已发展了多种处理技术，其中发展最快的尾气处理方法是斯科特方法。斯科特尾气净化工艺特点：技术成熟、操作灵活；净化水平高，产品可回收元素硫；基本没有二次污染；投资较高。第38页/共48页2023/3/2139一、工作原理：斯科特尾气脱硫工艺主要包括还原与吸收两部分；还原部分：在钼-镍系列加氢催化剂作用下，将尾气中的硫化物（SO2）进行加氢反应、CS2等进行水解反应转化为H2S。吸收部分：以二异丙醇胺或甲基二乙醇胺溶液为吸收剂，在吸收塔内选择性吸收H2S。第一节第一节 工作原理与工艺流程工作原理与工艺流程第39页/共48页2023/3/21401.还原系统（1）烃类反应 a.烃类与游离氧反应生成CO2和水蒸气 b.烃类与水蒸气及CO2的转化反应第40页/共48页2023/3/2141（2）硫化物的加氢反应在卧式径向反应器中进行，反应器中装有钴-钼催化剂，在平均床温330的反应条件下，硫磺尾气中的硫化物（SO2和S8）进行加氢反应：此还原反应是放热、不可逆反应，反应后残余的SO2浓度0.001%第41页/共48页2023/3/2142（3）水解反应尾气中的COS及CS2水解为H2S此水解反应是放热、可逆反应，达到平衡时，COSCOS 浓度可达0.001(体)；CS2平衡浓度可达0.0001%。第42页/共48页2023/3/2143为了提供反应开始时所需的温度，尾气经过在线燃烧炉加热与氢气混合。由于加氢反应是放热反应，因此反应后除了利用废热锅炉取热外，还设有水冷却塔，以降低反应气的温度和洗涤尾气中剩余的硫化物。第43页/共48页2023/3/21442.吸收系统工作原理：利用二异丙醇胺或甲基二乙醇胺水溶液对H2S的选择性吸收作用把H2S和部分CO2脱除。对于二异丙醇胺溶液，CO2的平衡溶解度比H2S的平衡溶解度高，但两者同二异丙醇胺的反应速度相差很大，其反应如下：此反应为瞬间可逆的质子反应，属气膜控制。此反应为中速反应，属液膜控制。第44页/共48页2023/3/2145对于甲基二乙醇胺溶液，H2S和CO2按下式进行反应：H2S吸收反应为瞬间可逆反应；CO2不能直接同甲基二乙醇胺反应，其速度属慢反应。因此，甲基二乙醇胺溶液比二异丙醇胺具有更好的选择性。第45页/共48页2023/3/2146二、工艺流程第46页/共48页2023/3/2147本章重点本章重点1.硫磺尾气脱硫装置中在线燃烧炉、冷却塔的作用个是什么？2.硫磺尾气脱硫装置工作原理？3.三大装置的工艺流程？第47页/共48页2023/3/21石油化工过程系统概论48感谢您的观看。第48页/共48页