1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文 献 综 述

1.论文的目的及意义

Sulfur recovery units are particularly difficult to model since they are usually characterized by poor field instrumentation and the phenomena governing their main units and reactions are very complex and quite cumbersome to be explained by first-principles relationships^[1].

近年来, 随着国家对二氧化硫 排放量及油品含硫量控制的日趋严格, 我国相关行业纷纷建设硫磺回收装置, 硫磺回收量不断增长。目前,国内硫磺回收装置已从2000年62套增加150余套,建成和在建产能超过200万t/a, 这些装置主要分布在原油加工、天然气加工和煤化工3个行业, 大多是大型化、高自动化硫磺回收装置^[2]。 但目前规模为5#215;10⁴t/a以上装置就大约有20 套左右(包括设计中装置), 而且先后引进Sulfreen、MCRC、Clauspol、Super Claus、SCOT、串级SCOT、RAR 等尾气处理工艺。可以说,我国基本上拥有了目前世界上各种先进的尾气处理技术^[3]。

2.国内酸水汽提及氨精制工艺

近年来国内外对炼油厂酸性污水采用双塔或单塔抽侧线汽提和三级分凝精制抽出NH₃ 等办法,达到同时从污水中回收硫化氢和液氨的目的。氨气经三级分凝,可使纯度达到99%以上,但尚有约1%的H₂S和其它杂质,需要进一步精制。国内氨精制方法主要有: 循环洗涤法、结晶-吸附法以及洗涤-结晶-吸附-精脱硫联合工艺等方法^[4]。炼油厂的酸性水，特别是加工高硫原油炼油厂的酸性水，其含硫量高达数千mg /L，且含有大量的氨、酚类物质和氰化合物。一般需要经过预处理脱除大部分硫、氨及其它杂质，方能送入污水处理场。废水的硫和氨主要以NH₄HS、( NH₄)₂S的形式存在，氨还与CO₂形成( NH₄)₂CO₃及NH₄HCO₃，这些物质在加温和汽提下，可以分解为氨、硫化氢及二氧化碳而从水中分离出去。国内炼油厂多采用汽提法处理酸性水^[5]。

2.1 单塔加压侧线抽出汽提工艺

1#8212;原料水罐; 2#8212;原料水泵;3#8212;汽提塔;4#8212;级冷凝器;5#8212;一级分凝器; 6#8212;二级冷凝器; 7#8212;二级分凝器; 8#8212;三级冷凝器; 9#8212;三级分凝器; 10#8212;氨精制器; 11#8212;吸附罐; 12#8212;氨气过滤罐; 13#8212;氨压机; 14#8212;液氨罐; 15#8212;重沸器; 16#8212;原料水、净化水换热器; 17#8212;酸性气分液罐

图1

原料水分冷进料和热进料分别由塔的顶部和上部进入汽提塔;硫化氢(及二氧化碳) 经分离后由塔顶排出;高浓度氨蒸汽从塔中部侧线抽出，经逐级冷却分凝后，分出纯度约为95%的氨气，经脱硫化氢精制后进人氨压机制成副产品液氨;净化水由塔底排出。塔底汽提蒸汽由重沸器提供^[6]。海南炼化现有2套酸性水汽提装置，原来均为单塔加压蒸汽汽提工艺^[7]。

2.2 双塔加压汽提工艺

1#8212;原料水泵; 2#8212;硫化氢汽提塔; 3#8212;酸性气脱液罐; 4#8212;氨汽提塔; 5#8212;回流泵; 6#8212;氨汽提塔顶回流罐; 7#8212;二级分液罐; 8#8212;氨精制器; 9#8212;氨压机; 10、11#8212;重沸器

图2

双塔加压汽提工艺,如图2，酸性水经原料水泵提升后分两路进入硫化氢汽提塔，一路与原料水换热升温后进入硫化氢汽提塔的中上部，而另一路做为冷进料直接进入硫化氢汽提塔的上部，硫化氢汽提塔塔底的热源用重沸器提供，酸水中的硫化氢由塔顶经气液分离罐分离后出装置作为硫磺回收装置的原料; 硫化氢汽体塔塔底净化水进入氨汽提塔的上部． 氨汽提塔塔底热源由重沸器提供，含氨蒸汽由塔顶排出经冷却分离后的氨气配制氨水或进一步精制后制成液氨，分液罐的液相一部分作为塔顶冷回流排回到装置，另分返回到原料罐或原料泵入口，净化水排出装置^[8]。现在有洛阳石化股份公司^[9]使用该工艺。

2.3单塔低压全吹出汽提工艺

单塔低压汽提工艺是在低压状态下单塔处理酸性水，硫化氢及氨同时被汽提，酸性气为硫化氢及氨的混合气。原料酸性水经脱气除油后，进入汽提塔的顶部，塔底用0.5MPa蒸汽加热汽提，酸性水中的硫化氢、氨同时被汽提，自塔顶经冷凝、分液后，酸性气送至硫磺回收部分回收硫磺，塔底即得到合格的净化水。该工艺流程最简单，蒸汽耗量较低，硫磺回收装置仅需要设置烧氨火嘴，在1300℃以上的高温下，氨即可分解完全，较好地解决了炼厂富产氨无出路所带来的污染，而且投资及占地最省^[10]。

污水汽提装置由于原料的性质发生了变化，原料的量也有所增加，造成净化水不合格，氨水循环量和蒸汽消耗量增加，汽提塔温度控制困难。对于氨精制系统，氨精制塔温度降低困难，造成氨压缩机二级缸携带液体量增加，必须加强排液，才能保证设备的安全运行^[11]。此外设备腐蚀现象也很严重，腐蚀原因有高温硫腐蚀、露点腐蚀、二氧化碳腐蚀、硫化氢腐蚀等^[12]。防范措施可从加强温度控制和规范操作等方面着手^[13]。

3.总结

单塔低压全吹出汽提工艺有相当一部分的氨被高温处理了，并且耗能及对设备要求较高，故不予采用。单塔加压侧线抽出汽提和双塔加压汽提均可分别回收H₂S和NH₃。两种工艺的详细比较见表1：

项目名称	单塔加压侧线抽出汽提	双塔加压汽提
技术可靠程度	可靠	可靠
工艺流程	较复杂	复杂
能否回收液氨	可以回收	可以回收
相对投资	约1.0	约1.2
占地面积	较大	大
酸性水蒸汽消耗/(kg/t)	150-200	230-280
酸性气质量	酸性气不含氨	酸性气不含氨
净化水质量	较好	好
原料浓度适应范围/10-6	不大于50000	大于50000
回收液氨的利润	有利润	有利润

表1

由表1能看出，在理论上，单塔加压侧线抽出汽提比双塔加压汽提稍好。首先，工艺流程相对简单，投资比双塔工艺低约20%。其次占地面积相对较小，节约外操面积。此外，酸性水蒸汽消耗量不双塔工艺低很多，能耗低。广石化炼油厂新建的酸性水汽提装置，采用的就是单塔加压侧线抽出汽提工艺。实际表明，单塔工艺流程的确简单，蒸汽耗量低、设备台数及占地相对减少，对酸性水中硫化氢及氨浓度有很宽的适用性，副产品液氨质量可达国家合格品标准^[14]。综上，本课题选用单塔加压侧线抽出汽提工艺。

参考文献

[1] Davide Papasidero, Flavio Manenti, Nadson M. Nascimento Lima, LamiaZuniga Linan. Improving Operability and Process Understanding of Sulfur Recovery Units[J]. CHEMICAL ENGINEERING, 2012: 237-242.

[2] 张文革, 黄丽月, 李军.硫磺回收工艺技术进展[M].化工科技, 2011, 19(3) : 76- 78.

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[5] 齐慧敏，王栋．炼厂含硫污水汽提技术分析[J]．当代化工，2006，35(5) : 350－360．

[6] 史惠君．沧州炼油厂酸性水汽提技术分析[J]．石油化工环境保护，2004，27(4): 27 －35．

[7] 鲍积才. 酸性水汽提装置增上氨精制系统运行效果[J]. 当代化工，2011,40（10）：1021#8212;1023.

[8] 范子昌. 酸性水汽提装置生产技术[J].山东化工，2012,41（8）：63-66.

[9] 张仲明.氨精制系统长周期运行技术分析[J].炼油设计，2008,31（12）：46-48.

[10]杨翠宏,谢清峰,段玉亮,李溪.含硫污水汽提装置的技术改造[J].石油炼制与化工, 2000(11).

[11] 常景泉，苏怀强. 含硫污水汽提及氨精制工艺改造[J].煤化工，2012,3（160）：49-51.

[12] 张立胜，裴爱霞，汤麟，等.硫磺回收装置腐蚀原因及机理研究[J].石油化工设备技术，2011（5）:142-153.

[13] 蒋大伟、朱波.硫磺回收装置腐蚀机理分析及防护措施[J].广东化工，2009（11）:46-51.

[14]史惠君．沧州炼油厂酸性水汽提技术分析[J]．石油化工环境保护，2004,27(4):27－35．

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

本设计所要解决的问题是”20000t/a硫磺回收项目酸水汽提装置氨精制单元的设计”。

完成本设计课题的手段是首先了解硫磺回收装置氨精制单元的操作以及工业的应用情况，并在老师的指导下进行工艺设计。通过查阅国内外文献,了解课题的发展历史、现状以及发展趋势。针对次课题的具体情况，根据化工工艺设计有关知识，结合Aspen软件进行物料衡算、热量衡算、设备选型计算,确定工艺流程，用CAD绘制带控制点的工艺流程图和运用PDS软件绘制配管图。最后根据计算结果，进行标准设备选型，进行非标设备条件图设计。