10万吨硫磺回收装置尾气净化单元工艺设计毕业论文
2022-03-26 17:59:58
论文总字数：37578字
摘 要
近年来，随着生态环境的日益恶化和人们环保意识的增强，国家颁布新的污染物排放标准。其中，含硫尾气的排放的治理更是重中之重。SCOT工艺是目前世界上装置建设最多的尾气净化工艺。本文着重介绍了SCOT工艺的基本原理和工艺流程。SCOT工艺是以Claus尾气为原料，通过催化剂将尾气中的硫化物通过加氢全部还原为H2S，冷却后，与吸收塔中的MDEA溶液接触，脱除H2S，并送回Class装置中，将最后的尾气加以焚烧，使得尾气达到排放标准。设计过程中，采用Aspen Plus对尾气净化单元进行流程模拟计算，进行物料和能量衡算，并得到各个设备的进出口物流信息；通过查阅文献和相关资料对吸收塔和再生塔进行了设备选型和工艺尺寸的计算；使用AutoCAD绘制了相关单元的物料流程图(PFD)、管道及仪表流程图(Pamp;ID)、设备平面布置图和主要设备结构图。
关键词：SCOT工艺 Claus尾气 Aspen Plus 尾气净化 尾气焚烧
10kt/a sulfur recovery unit tail gas purification unit process design
ABSTRACT
In recent years, with the deteriorating of ecological environment and the enhancing of environmental protection awareness, new discharging standards for pollutants discharge were issued. The most important pollutants include sulfur emissions tail gas. SCOT technology is a popular off-gas purification process by which the constructed plants having been built presently in the world. The basic principle and process flow of the SCOT technology has been introduced in this paper. Sulfide in the Claus tail gas is transformed into H2S by catalysts additives , where Tail gas of Claus unit were used as feed materials in this process. H2S of cooled tail gas was deprivation by MDEA solution in an absorber tower, and then be released into the Claus unit. In the end, the exhaust gas is burned to reach the national emission standard. In the design process. Aspen plus software was used to the process simulation of the tail gas purification and incineration unit and I had worked out the data of material balance, energy balance and import and export information of streams for all equipment had been worked out. And that, the searched relevant information for the selection and calculation of the absorption tower and regeneration tower from literature and data were studied. The process flow diagram(PFD), process and instrument diagram(Pamp;ID),equipment layout and major equipment structure layout by AutoCAD were drawn.
Key Words: SCOT technology; Claus tail gas; Aspen Plus; Tail gas purification; Tail gas burning
目 录
摘要 I
Abstract II
第1章 概述 1
1.1 背景 1
1.2 传统Claus工艺 1
1.3 硫回收装置尾气净化工艺 3
1.3.1 SuperClaus工艺 3
1.3.2 EuroClaus工艺 4
1.3.3 SCOT工艺 4
1.3.4 Cansolv工艺 5
1.3.5 Selectox工艺 6
1.3.6 OxyClaus工艺 7
1.4 本文主要设计内容 8
第2章 10万吨/年硫磺回收装置尾气净化工艺说明 9
2.1 装置简介 9
2.2 装置规模及特点 9
2.2.1 装置规模 9
2.2.2 装置组成及工艺特点 9
2.3 原料、产品及规格 10
2.3.1 原料性质 10
2.3.2 产品性质 12
2.3.3 催化剂性质和技术规格 12
2.3.4 MDEA吸收剂 12
2.4 工艺流程简介 13
2.4.1 Claus硫酸回收单元 13
2.4.2 SCOT尾气处理单元 14
2.4.3 尾气焚烧系统 14
2.4.4 水和蒸汽系统 14
2.5 工艺物料流程图 15
第3章 尾气净化单元工艺设计 16
3.1 燃烧炉及第三反应器单元模拟计算 16
3.1.1 燃烧炉单元 16
3.1.2 第三反应器单元 18
3.2 急冷塔单元模拟计算 19
3.3 吸收塔单元模拟计算 22
3.4 再生塔单元模拟计算 24
3.4.1 贫/富液换热单元 25
3.4.2 再生塔单元 25
3.5 焚烧炉单元模拟计算 27
3.6 尾气净化系统物料表 29
第4章 设备设计计算 36
4.1 吸收塔设备计算 36
4.1.1 填料塔简介 36
4.1.2 填料选择 36
4.1.3 吸收塔计算 36
4.2 再生塔设备计算 43
4.2.1 板式塔简介 43
4.2.2 再生塔模拟计算 44
4.2.3 塔板间距 47
4.2.4 空塔气速估算 47
4.2.5 再生塔高度的计算 48
4.2.6 塔板负荷性能图 48
4.3 主要设备一览表 50
4.3.1 塔设备 50
4.3.2 反应器 50
4.3.3 烧嘴 51
4.3.4 炉子 51
4.3.5 冷换设备 51
4.3.6 空冷器 52
4.3.7 容器 52
4.3.8 泵 53
4.4 主要设备结构图 53
第5章 管道设计 54
5.1 管道设计特点 54
5.2 管材及阀门的选用 54
5.2.1 管道材质选用 54
5.2.2 管件选用 54
5.2.3 阀门 54
5.2.4 法兰、垫片与紧固件 55
5.2.5 隔热材料 55
5.2.6 防腐材料 56
5.2.7 焊条的选用 56
5.3 管径计算与保温层选择 56
5.3.1 管径计算 56
5.3.2 保温层厚度选择 57
5.4 管道仪表流程图 57
第6章 单元设备布置设计 58
6.1 设备布置原则 58
6.1.1 装置特点 58
6.1.2 设备布置原则 58
6.2 设备布置特点 58
6.3 标准规范 59
6.4 设备布置图 59
第7章 结论与展望 60
7.1 结论 60
7.2 展望 60
参考文献 61
致谢 63
第1章 概述
1.1 背景
随着我国经济持续的高速发展，对能源的需求也是越来越大，能源供应也变得十分紧张。高硫原油的加工和利用也变得尤为重要，但与此同时，对含硫尾气排放的标准也越来越高。所以硫磺回收工艺在石化，煤化等行业中起到越来越重要的作用。Claus工艺是目前最为成熟的硫磺回收装置，但由于转化率的问题，Claus尾气中仍然存在着一些硫化物，主要成分是H2S和SO2。
H2S、SO2气体排放入大气，对生态环境造成了极大的破坏。其中，H2S具有很强的腐蚀性和毒性，高浓度时更是能致人死亡，SO2不仅会对植物生长造成严重的影响，更是导致酸雨的罪魁祸首。目前各国都在加强环境立法，以期减少H2S、SO2的排放，保护生态环境。为此我国最新的GB16297-2015《大气污染物排放标准》规定：硫磺回收装置排放尾气中的SO2质量浓度要求从960 mg/m3降至低于100 mg/m3。因此硫磺回收装置的开发和应用势在必行[1]。
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