2022年青岛科技大学硫磺车间实习报告 .pdf
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1、青岛科技大学本科毕业实习与设计青岛科技大学化 工 过 程 设 计题目_ 年产 3 万吨硫磺车间工艺设计_指导教师许军辅导教师许军学生姓名张常兴学生学号 1101010110 化工学院(部)化学工程与工艺专业111 班2014 年 11 月 16 日名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 47 页 - - - - - - - - - 年产 3 万吨硫磺生产车间工艺设计学 生张常兴指导教师许军实习名称齐鲁石化炼油厂二硫磺车间实习时间2014.10.13-2014.10
2、.28 实习地点齐鲁石化炼油厂实习目的1、巩固与运用所学各门课程的知识,理论联系实际,培养工程与工艺观点,训练观察分析和解决工程实际问题的独立工作能力。2、通过对生产工艺过程的现场实习,掌握该产品生产的实际知识和技能,学习操作控制等有关知识。3、收集各项资料和数据,为毕业设计或论文打下一定的基础。4毕业实习是培养化工类本科专业的高级工程设计技术人员的重要实践环节,通过实习使学生能够理论联系实际,进一步巩固和掌握所学理论知识,获得实践知识和技能,提高独立工作能力和组织管理能力,化工产品的技术经济分析能力,化工企业的环境保护意识等,同时还是培养本科生尊重体力劳动,尊重工人师傅的良好机会,使之养成良
3、好的思想作风和工作作风。5学完本专业教学计划规定的理论教学课程之后,有针对性地到与本专业相关的工厂或研究单位,把所学的理论知识综合运用到生产和科研实践中,进一步加深、巩固知识。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页,共 47 页 - - - - - - - - - 青岛科技大学本科毕业实习与设计目录前言 . 11.概述 . 21.1 设计任务 . 21.2 企业介绍 . 21.2.1 齐鲁石化简介 . 21.2.3 酸气来源 . 41.3 生产原理与工艺流程简述. 5
4、1.3.1生产原理 . 51.3.1.1制硫工艺原理 . 51.3.2工艺流程简述 . 61.3.2.1制硫部分 . 61.3.2.2尾气处理部分 . 71.3.2.3液硫脱气成型部分 . 81.4 操作规程 . 91.4.1开停工方案 . 91.5 产品说明 . 13 1.5.1硫磺的物化性质 . 13 1.5.2产品质量标准 . 14 2.工艺计算及设备选型 . 152.1 物料衡算 . 15 2.1.1年产 3 万吨硫磺回收装置物料衡算. 15 2.1.2 尾气处理装置物料衡算 . 20 2.1.2.1 加氢反应器的物料衡算 . 20 2.1.2.2 吸收塔的物料衡算 . 22 2.1.
5、3吸收塔设计 . 23 2.2 热量衡算 . 24 2.2.1燃烧炉的热量衡算 : . 24 2.3 设备选型 . 26 2.3.1反应器 R102选型(固定床反应器). 26 2.3.2泵的选取 (泵 201的选取 ) . 26 2.3.3 换热器的选型 . 28 3.非工艺部分 . 293.1 安全生产 . 29 3.1.1安全生产的特点 . 29 3.1.2车间常见的毒物性质 . 29 3.1.3安全技术 . 29 3.1.4安全管理 . 31 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - -
6、- - - 第 3 页,共 47 页 - - - - - - - - - 年产 3 万吨硫磺生产车间工艺设计3.2 环境保护的基础知识 . 32 3.2.1环保的基础知识 . 32 3.2.2环境管理 . 32 4、设备一览表 . 344.1 设备概况一览 . 34 4.2 主要设备一览 . 34 5 实习体会 . 366 参考文献 . 377 附录 . 387.1CHENCAD 简介: . 38 7.2SCDS简介: . 387.3TOWER 简介. 397.4TOWER PLUS 简介: . 39 7.5SHORTCUT 简介: . 397.6ASPEN PLUS 简介 . 407.7 附
7、图 . 42名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页,共 47 页 - - - - - - - - - 青岛科技大学本科毕业实习与设计1 前言本设计是 3wt 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 6075% (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
8、对酸性气体进行尾气处理,并生成产品硫磺。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。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
9、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, 车间平面布置图,以供参阅。该设计参考了大量文献,应用多种计算工具,历时六周,由于时间原因和自身能力有限所造成的不足之处,敬请指教,以求完善。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页,共 47 页 - - - - - - - - - 年产 3 万吨硫磺生产车间工艺设计2 1. 概述1.1 设计任务一、设计项目:年产3wt 硫磺回收装置及尾气处理二、生产方法:克劳斯工艺制硫方法三、数据来源:齐鲁石
10、化胜利炼油厂第二硫磺车间部分现场数据四、设计阶段:初步设计五、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: H2S79.97%,烃类 4.0%, CO2:16.03% 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
11、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。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;
12、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,技术指名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页,共 47 页 - - - - - - - - - 青岛科技大学本科毕业实习与设计3 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
13、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
14、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。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 6075% (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。为了变废为宝,改善环境,造福人类,1971 年 5 月由北京石油设
15、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名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - -
16、- - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页,共 47 页 - - - - - - - - - 年产 3 万吨硫磺生产车间工艺设计4 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。表 1 1 装置情况一览
17、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7080m2 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 1-2。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页,共 47 页 - - - - - - - - - 青岛科技
18、大学本科毕业实习与设计5 表 1-2 原料组成名称组成体积 % 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 0.13 0.29 4.41 2.22 100 204.06 1.69 2.14 0.43 0.36 0.43 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 生产原理与工艺流程简述1.3.1 生产原理1.3.1.1制硫工艺原理酸性气体中的H2
19、S 的含量不同,故燃烧时放出的热量不同,根据酸性气中H2S的含量,对于不同浓度的气体,分别采用部分燃烧法、分流法、直接氧化法三中方法来回收硫磺。本装置采用部分燃烧法回收硫磺。一部分燃烧法酸性气中的 H2S含量大于 50% 时,一般采用部分燃烧法。将全部酸性气体引进燃烧炉,所配风量是按烃类完全燃烧和H2S的 1/3 完全燃烧生成 SO2来计算的。对 H2S来说,反应结果炉内约有65% 的 H2S反应生成气体硫,而余下的35%H2S中1/3 反应生成 SO2、2/3 保持不变。余下没有反应的H2S、SO2在转化器内,在催化剂作用下发生反应,进一步生成气体硫。二分流法酸性气中 H2S含量在 15-5
20、0% 之间时,一般采用分流法。即将1/3 酸性气体引入燃烧炉,所配空气量为烃类完全燃烧生成SO2来计算的。对于 H2S来说,反名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页,共 47 页 - - - - - - - - - 年产 3 万吨硫磺生产车间工艺设计6 应结果在炉内没有气体硫生成,只有SO2生成。2/3 酸性气体在一级转化器前与燃烧炉内生成的 SO2汇合,同时进入转化器,在催化剂作用下,H2S与 SO2反应生成气体硫。三直接氧化法酸性气体中的 H2S浓度低于 15%
21、时,一般采用直接氧化法。将酸气与空气事先预热到一定温度, 再引进燃烧炉、 转化器发应, 所需要配风量为酸性气体中的烃类完全燃烧和 1/3H2S完全燃烧生成 SO2来计算的,反应结果在燃烧炉或转化器内都生成气体硫。本装置制硫的基本工艺是采用部分燃烧法,使酸性气在燃烧炉燃烧,其中的 NH3和烃类组分被完全氧化分解,而H2S 不完全燃烧,约有65% 直接转化成元素硫,其余的 H2S 又有 1/3 转化为 SO2,H2S和 SO2在催化剂条件下发生低温克劳斯(Claus)反应,制硫转化率达97% 以上,残余 H2S及 SO2和未捕集下的 S经加氢还原并吸收再生利用,使装置收率达到99.9%以上。克劳斯
22、工艺的实质是部分氧化还原反应,其化学反应式为:2H2S +3O2 = 2H2O + 2SO2+Q (1)2H2S + SO2 = 3/x SX + 2H2O+Q (2)(1)与( 2)又可写为:2H2S + O2 = 2/xSX+ 2H2O+Q (3)基于以上反应,在酸性燃烧炉内约有6065% 的 H2S转化为元素硫。在酸气燃烧炉内,还同时发生氨及烃类燃烧反应:4 NH3 + 3 O2N2 +6 H2O+Q (4)CH4 + 2 O2 CO2 + 2H2O+Q (5)H2S + CO2COS + H2O+Q (6)2H2S +CO2CS2 + 2H3O+Q (7)在转化器中 H2S与 SO2在
23、催化剂作用下继续发生低温Claus 反应, 如式 (2) ,同时还发生 NH3有机硫的水解反应。COS + H2O H2S + CO2Q (8)CS2 +2H2O2H2S +CO2Q (9)通过一段高温反应和两级催化反应,H2S转化率可达 97% 以上。1.3.1.2 尾气处理工艺原理含有一定量 H2S 、SO2 、Sx 的制硫尾气在催化剂的作用下,进行加氢反应:SO2 + 3H2H2S + 2H2O (10)Sx + x H2x H2S (11)加氢尾气中的 H2S由 MDEA 吸收,净化尾气经焚烧炉焚烧后排大气,吸收了H2S的 MDEA 经解析得到再生酸气返回制硫部分处理。1.3.2 工艺
24、流程简述1.3.2.1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、名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页,共 47 页 - - - - - - - - - 青岛科技大学本科毕业实习与设计7 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 (D101A) ;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(D101B) ,两路酸性气经缓冲罐脱水后分别进入制硫燃烧炉 (F101)
25、 ,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(K101A 、B、C)供给。进炉的空气量按比例控制调节。自F101 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 (R101)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( E203)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(E101) ,过程气被
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