第4章 硫磺回收及尾气处理201204013
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硫磺回收中的尾气处理技术摘要:SO2 是严重的环境污染物,我国实施的环保标准《大气污染物综合排放标准》中严格规定了SO2 的排放浓度和排放总量,要求硫磺回收装置的总硫回收率不断提高,也推动着尾气处理技术不断发展。
关键词:硫磺回收;尾气处理;SCOT 工艺1 概述硫磺回收是一项将含H2S 等有毒含硫气体中的硫化物转变为单质硫,从而变废为宝,保护环境的化工工程。
通常采用克劳斯工艺来实现。
回收原理为:H2S+1.5O2=SO2+H2O+518.9kJ/molH2S+0.5SO2=0.75S2+H2O-4.75kJ/molH2S+0.5SO2=1.5n·Sn+H2O+48.05kJ/mol一般硫磺回收率可达95~98%。
如果需要进一步提高硫磺回收率,则需在硫磺回收装置后附加尾气处理装置。
2 硫磺回收工艺技术2.1 工艺技术含H2S 酸性气体的处理,工业生产中多采用固定床催化氧化工艺、液相直接氧化工艺和生物脱硫及硫回收工艺。
2.1.1 固定床催化氧化工艺代表性的工艺是Claus 工艺。
常规Claus 工艺的特点是流程简单、设备少、占地面积小、投资省、回收硫磺纯度高。
在常规的Claus 硫磺回收工艺基础上又发展为多种工艺,主要有:SCOT 工艺、Super-Claus 工艺、CLINSULF 工艺、MCRC 工艺等。
2.1.2 液相直接氧化工艺有代表性的液相直接氧化工艺主要有:ADA法和改良ADA法脱硫、栲胶法脱硫、氨水液相催化法脱硫等。
液相直接氧化工艺适用于硫磺的“粗脱”,如果要求高的硫回收率和达到排放标准的尾气,宜采用固定床催化氧化工艺或生物法硫回收工艺。
2.1.3 生物脱硫及硫回收工艺有代表性的工艺是Shell-Paques 工艺。
该工艺具有流程简单,操作弹性大,占地面积小,安全可靠等特点,对于低浓度低总硫的装置,由于其一次投入、操作成本和能耗都比较低,不失为一种非常好的选择。
2.2 选择工艺技术的原则硫磺回收装置作为大型化工生产装置的环保治理装置,在选择工艺技术时必须考虑:(1)采用该技术处理后的气体完全满足国家和地方相应排放标准;(2)装置运行必须可靠(包括稳定性、可操作性、安全性);(3)装置投资、运行综合费用低。
硫磺回收工艺硫磺回收装置包括硫磺回收、尾气处理、尾气焚烧、液硫脱气和液硫成型五个部分,处理溶剂再生和酸性水汽提来的酸性气。
1、制硫部分自酸性水汽提及溶剂再生装置来的酸性气经酸性气分液罐分液后进入酸性气燃烧炉。
酸性气分液罐排出的酸性液,自流至酸性液压送罐,经酸性水泵送到装置外(酸性水汽提装置)处理。
在炉内,根据制硫反应需氧量,通过比值调节严格控制进炉空气量,使进炉酸性气中的H2S约有65%直接生成元素硫,过程气经制硫余热锅炉发生1.2MPa(g)蒸汽回收余热,再经一级冷凝器发生0.4MPa低压蒸汽,同时将过程气中的元素硫冷凝为液态并分出进入液硫池。
根据反应温度要求,一级冷凝器后的过程气与制硫燃烧炉后的高温气流通过高温掺合阀,按要求混合后进入一级转化器,在催化剂的作用下,过程气中的H2S和SO2进一步转化为元素硫,自一转出来的高温过程气进入过程气换热器,与自二冷出来的过程气换热后,再进入二级冷凝器,过程气经二级冷凝器发生0.4MPa蒸汽并使元素硫凝为液态,液硫捕集分离后进入液硫池;由二级冷凝器出来的过程气再经过程气换热器加热后进入二级转化器,使过程气中剩余的H2S和SO2进一步发生催化转化,二转出口过程气经三级冷凝器发生0.4MPa蒸汽并使元素硫凝为液态,液硫被捕集分离进入液硫池,尾气经尾气分液罐分液后进入尾气处理部分。
液硫池的液硫,经脱气处理,液硫中的有毒气体被分出,送至尾气焚烧炉焚烧。
脱气后的液硫用泵送至液硫成型或至液硫装车。
2、尾气处理部分以焦化干气作燃料,在还原炉的燃烧室内进行次化学当量燃烧,产生还原性气体(H2、CO),自制硫尾气分液罐出来的制硫尾气,与该还原气在混合室内混合,被加热到300℃左右进入加氢反应器,在加氢催化剂的作用下进行加氢水解反应,将SO2、S X、CS2、COS等还原为H2S。
从尾气加氢反应器出来的气流经蒸汽发生器发生0.4MPa蒸汽回收热量后进入尾气急冷塔,与急冷水直接接触降温。
常见硫磺回收及尾气处理技术本文系统的介绍常见的硫磺回收及尾气处理技术,旨在拓宽大家的视野,请根据操作规程或本文资料做好如下题目:1、本装置制硫催化剂和尾气加氢催化剂是什么?2、本装置一、二级转化器入口温度控制在多少度?3、为什么要保证加氢尾气氢气含量2~6%?4、C-302尾气采用什么方法进行处理?5、在线分析仪坏应该如何配风?随着我国国民经济的快速增长,我国的石油、天然气工业也得到高速发展。
与此同时,含硫原油加工量和含硫天然气处理量随之相应增加,从2000年至今国内硫磺回收装置从62套猛增到100多套,其中万吨级以上大型硫磺回收和尾气处理装置已有60多套,年加工回收硫磺能力已由80万t/a增长到约200万t/a,带尾气处理的硫磺回收装置(石油、石化系统)占装置总量的93%,因此,伴随着产生的脱硫与硫磺回收技术问题是不容忽视的。
在该技术领域,我国经过几十年的发展,在依靠自身力量开发脱硫、硫磺回收及尾气处理工艺的同时,先后全套或部分引进国外先进技术。
经过消化吸收,我们已经形成配套的脱硫、硫磺回收及尾气处理工艺技术,但与国外先进水平相比仍然存在一定差距。
本文参考部分已出版的硫磺回收协作组相关论文资料,在此基础上,经过2003—2006年的专利文摘检索,从脱硫、硫磺回收和尾气处理工艺及催化剂几个方面进行了详细的介绍。
重点指出,要根据某些行业及现有引进技术的需要,应加快SuperClaus、富氧Claus工艺、RAR工艺等硫回收及尾气处理技术消化吸收,积极推广国内自主开发的SSR工艺,并开展进一步提高硫回收率的研究。
根据不同反应器过程气组成、操作温度不同的特点,开发并完善Claus反应转化率高、有机硫水解性能好的系列硫磺回收催化剂,加快低成本、高性能硫磺回收催化剂的开发研究步伐。
原油加工与硫磺回收我国是一个原油资源并不丰富的国家,在市场经济条件下,各大炼油厂(尤其是沿海、沿江炼油厂)由过去的以加工低硫原油为主向加工含硫原油转变。
净化厂硫磺回收及尾气处理过程有机硫的产生与控制摘要:基于提高天然气净化厂硫磺回收及尾气处理水平的目的,围绕有机硫的产生与控制,做简单的论述,提出相应的措施与方法,共享给行业人员参考借鉴。
根据生产实践与研究总结,采取优化催化剂的方式,且采用叠加水解的方法,可有效控制有机硫的含量,具有参考借鉴的价值。
关键词:天然气净化厂;硫磺回收;尾气处理现阶段,天然气净化厂运行与生产要求不断提高,尤其是安全与环境保护。
净化厂除能够实现对天然气的处理外,还能够生产硫磺,增加运行效益。
随着天然气净化厂规模持续扩大,深度分析此课题,提出有机硫控制方法,达到生产环保的要求,能增强企业竞争力。
1 案例概述以A天然气净化厂为例,天气然处理能力为25亿m3/a。
从配置的硫磺回收装置分析,选择的是克劳斯工艺的延伸工艺,即氧化工艺,将H2S直接氧化为S,共计布置两级反应器,正式投产于2016年。
从实际运行发现,二级反应器出口烟气,经过输送达到尾气焚烧炉,经过焚烧处理后排放,尾气中含有硫物,使得焚烧后烟气内含有的SO2浓度无法达到现行的排放标准。
对于此问题,组织开展硫磺回收改造,通过技术改造,实现对硫磺回收装置尾气的有效处理。
技术改造方案提出,使用焚烧炉燃烧,对产生的含有二氧化硫烟气利用添加NaOH碱液的脱硫塔处理,使得烟气中含有的二氧化硫得到脱除处理,达到标准后,利用1根高度为40m的高排气筒排除,系统脱硫塔内的Na2SO4溶液利用结晶装置处理,最终实现二氧化硫的达标排放。
现结合改造实践,分析有机硫的产生与控制方法。
2 天然气净化厂硫磺回收及尾气处理过程有机硫的形成2.1 燃烧炉热反应实用的硫磺回收装置,其运行产生的有机硫多为COS与CS2,多来源于燃烧炉装置产生的副反应。
有机硫的生产,同反应器的碳组分含量多少有着关系。
有机硫生成的主要因素如下:1)酸气中含有的烃类组分。
一般来说,烃类组分含量越多,那么产生的有机硫浓度也很高。
2)燃烧炉的温度。
高含硫天然气硫磺回收及尾气处理工艺技术摘要:我国的四川储藏着丰富的高含硫天然气,高含硫天然气的开发必须要配套建设大型的天然气净化厂,高含硫天然气中硫化氢以及二氧化硫的含硫都比较高,一些情况下甚至能达到10%左右,产硫量也比较高。
在我国环保要求不断提升的前提下,高含硫天然气气田必须要实现99.7%以上的硫回收才能最终达到尾气排放标准要求,因此对整个处理过程中硫磺回收以及尾气处理工艺设计提出更高要求。
本文主要针对目前国内外大型硫磺回收和尾气处理技术的发展状况进行了分析,以现场生产实践为基本出发点,对硫磺回收和尾气处理工艺流程的简化、操作稳定性等进行了探讨;关键词:高含硫天然气;硫磺回收;尾气处理;优化引言高含硫天然气在处理过程中如果不经过硫的有效回收,不仅会导致出现大量的资源浪费,而且也会对环境造成严重污染,因此,在当今绿色环保生产不断深化的前提下,整个天然气生产处理领域中硫磺回收和尾气处理工艺都得到了高度重视。
1 硫磺回收及尾气处理技术发展现状Claus制硫技术目前已经经过了100多年的发展历史,是当前整个化工处理领域中最为成熟的一种含硫酸气处理工艺。
三级 Claus硫收率由于会受到各种化学反应平衡的限制,导致其实际的收率仅仅能够达到97%。
鉴于此,国内外已经针对 Claus制硫技术开展了大量的研究,进一步开发出了多种尾气处理工艺,以此来有效提升硫收率。
1.1富氧 Claus技术该技术最早是应用在硫回收装置方面,其主要的应用目的是进一步扩大企业的产能。
例如,充分利用50%的富氧空气,在整个工艺处理过程中单位体积氧气消耗仅仅会代入等量的氮气,能够将过程气量进行明显的控制,也能够有效减少工艺处理过程中对惰性气体的反复加热冷却,从而有效的起到了节能降耗的目的。
另外,通过应用50%的富氧空气,能够将总硫的实际收率进一步提升0.5%~1.0%,从而使得整个工艺过程中硫的夹带损失得到了有效缩减。
富氧 Claus工艺在上世纪80年代出现之后,在整个工业生产领域得到了广泛的关注,在旧装置改造、产能扩充、新装置建设、控制硫回收及尾气处理成本等各个方面都实现了广泛应用。
分析天然气净化厂硫磺回收及尾气处理过程有机硫的产生与控制措施摘要:硫磺回收及尾气处理装置是整个天然气净化厂和炼油厂运行的主要资源回收装置,在现今工艺的支持下能够实现对二氧化硫进行回收处理。
为此,文章结合硫磺回收及尾气处理工艺特点,分析有机硫对装置硫回收率和SO2 排放的影响,并结合实际具体分析天然气净化厂硫磺回收及尾气处理过程有机硫的控制策略。
关键词:天然气净化厂;硫磺回收;尾气处理;有机硫;产生;控制天然气净化厂硫磺回收及尾气处理装置尾气中有机硫含量对SO2减排有重要影响。
经过实践研究证明,硫磺回收装置的燃烧炉、催化反应器及尾气处理装置的加氢水解反应器中都会产生不定量的有机硫。
为了能够减少有机硫的产生,文章结合实际就天然气净化厂硫磺回收及尾气处理过程有机硫的产生与控制问题进行探究。
一、硫磺回收及尾气处理装置工艺特点(一)燃烧反应部分硫磺回收及尾气处理装置采用了二级常规克劳斯工艺和直流法硫回收净化工艺,来自脱硫单元的酸性气体会直接进入到燃烧炉内部,在燃烧炉内部发生高温热反应,在严格配风作用下将酸性气体中的烃类完全氧化。
(二)催化转化反应部分来自反应炉的气体会进入到第一级的反应进料加热器和第二级反应进料加热器中进行反应,分别经过3.5MP等级高压饱和蒸汽加热到213摄氏度时候气体进入到一级克劳斯反应器和二级克劳斯反应器中,在反应器内部和催化剂发生接触。
(三)液硫脱气部分来自各级硫冷凝器的液硫重力自流到液硫池子中,在液硫池子中通过MACR脱气工艺,这个工艺在使用的时候不需要额外使用化学添加剂,具体工艺原理为液硫在液硫池内部的不同分区循环流动,通过一级、二级喷射器进行机械搅动操作。
在液硫中的H2S释放到气相中并由抽空气送入到尾气焚烧炉内中那段时候能够确保气相中的H2S浓度降低到理想的范围内。
二、有机硫对装置硫回收率和SO2 排放的影响(一)燃烧炉内产生有机硫对装置硫回收率的影响在天然气净化厂硫磺回收及尾气装置燃烧炉的内部,含硫酸气中的硫化物一般会和空气发生一系列的燃烧反应,进而出现二氧化硫,之后和H2S经过多次反应转化为元素硫。
硫磺回收及尾气处理催化剂活性评价方法(1.中国石油西南油气田公司天然气研究院 2.中国石油西南油气田公司炼油化工部)摘要:对比分析了对国际知名机构加拿大硫磺回收研究所、法国罗纳-普朗克公司,以及国内中石油天然气研究院和齐鲁石化研究院所采用的硫磺回收及尾气处理催化剂评价方法,对我国的硫磺回收及尾气处理催化剂评价方法提出了8项建议:规范评价方法;建立微型反应装置;增加工业操作条件下的原颗粒评价功能;增加惰性材料稀释催化剂装填;简化惰性气体;工业装置挂侧线包;积累工业样品数据;建立权威的评价实验室。
关键词:天然气净化硫磺回收尾气处理催化剂评价方硫磺回收及尾气处理催化剂除了在实验室进行物性测试外,活性评价亦是研发或生产过程中样品测试的基础方法。
催化剂的活性评价可分为定性评价和定量评价。
定性评价主要是了解催化剂在某个参数方面的大致情况,如参数的基本趋势或参数值的大概范围,它是一种粗略的评价方法;定量评价则以知道某个参数的准确值以及精度的高低为目的,这种情况往往对评价方法有较高要求。
此外,催化剂的评价方法还可以从样品的来源划分,如分为工业样品评价法以及实验室样品评价法。
工业样品来源于生产商、经销商或工厂,它们常以预测工业使用效果或者评比几种工业样品使用差异为目的;实验室样品评价则往往以研发符合工艺要求的、更优更好的催化剂为目的。
由此可见,各种评价方法的侧重点不同,目的也不一样,无论选择哪种评价方法都存在着一定的差异,加上在实施细节上的不同,很难找到一种统一的评价方法。
在本领域比较知名的加拿大硫磺回收研究所、法国罗纳-普朗克公司,以及国内的中石油天然气研究院和中石化齐鲁研究院,他们所采用的催化剂评价方法既有定性方法,也有定量评价;既有采用工业样品评价法,也有采用实验室样品评价法。
本文针对这些评价方法的优缺点进行探讨,以便逐步达成共识,建立统一的评价方法,这样有利于提高催化剂的评价效率和技术交流,促进该领域技术的发展。