脱硫制酸装置.docx
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脱硫制酸装置
第六章脱硫制酸装置
编制：
审核：
批准：
技术规程
编码：
修改码：
日期：
焦化单元
脱硫装置
工艺概要
1.工艺概要
1.1脱硫再生工序
来自轻油吸收装置的煤气进入两台并联的脱硫塔，煤气经脱硫塔下部捕雾网出去少量洗油后，自下而上与脱硫贫液（碳酸钾溶液）逆流接触，煤气中的H2S、HCN等酸性气体被吸收。
主要反应如下：
K2CO3+H2S→KHCO3+KHS
K2CO3+HCN→KCN+KHCO3
K2CO3+CO2+H2O→2KHCO3
同时，在脱硫塔上段加入浓度5%NaOH碱液循环洗涤，进一步控制煤气中的H2S，使煤气中的H2S含量≤0.1g/m3；循环碱液中的一部分连续送至蒸氨单元，用以分解固定铵。
脱硫后的煤气一部分送回焦炉和管式炉加热使用，其余送往界外用户。
吸收了酸性气体的脱硫富液自流入富液槽，富液用富液泵抽出与再生塔塔底出来的热贫液换热后，进入两台并联的再生塔再生。
在再生塔内，富液与再生塔底上升的水蒸汽逆流接触，在真空状态下使H2S、HCN等酸性成分从富液解吸出来。
主要反应如下：
KHS+KHCO3→K2CO3+H2S
KCN+KHCO3→K2CO3+HCN
2KHCO3→K2CO3+CO2+H2O
解吸后的贫液用贫液泵从再生塔底抽出，送经贫富液换热器换热和贫液冷却器冷却后去脱硫塔循环使用。
一部分脱硫贫液用脱硫液循环泵从再生塔底抽出送往煤气初冷器上部余热回收段，与煤气进行换热。
换热后脱硫液自流至脱硫液循环槽，再由脱硫液给料泵抽出，送回再生塔底，通过再生塔底部的闪蒸单元，产生蒸汽，作为再生塔富液再生的热源。
另外使用0.7MPa蒸汽作为辅助热源，确保再生塔操作稳定。
再生塔顶出来的酸性气体经冷凝冷却器、分离器除水后，用真空泵将酸性气体送至制酸装置。
酸气冷却器后的酸汽温度应维持在33℃，避免HCN因温度过低而冷凝，在真空冷凝液中累积。
系统中因副反应而生成的少量KCNS和K4Fe（CN）6盐类溶液送至酚氰废水处理装置的脱硫废液处理装置。
经处理后的废液送入槽区的氨水贮槽，与剩余氨水一并送蒸氨单元进行二级处理。
编制：
审核：
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技术规程
编码：
修改码：
日期：
焦化单元
脱硫装置
设计资料
2.设计资料
2.1脱硫再生工序
2.1处理能力设计煤气处理量170000Nm3/h
最大煤气处理量168303Nm3/h
2.1.2开工天数
脱硫生产天数365天/年
2.1.3煤气质量
项目
单位
指标
脱硫塔进口煤气H2S含量
g/m3
7～9
脱硫塔出口煤气H2S含量
g/m3
≤0.20
脱硫塔进口煤气HCN含量
g/m3
1～1.5
脱硫塔出口煤气HCN含量
g/m3
≤0.15
2.1.4NaOH（40%）质量
序号
项目
指标
1
碳酸钠（Na2CO3）含量
≤1.2%
2
氯化钠（NaCl）含量
≤0.8%
3
三氧化二铁（Fe2O3）含量
≤0.02%
2.1.5KOH（48%）质量
序号
项目
指标
1
氢氧化钾（KOH）含量
≥48%
2
碳酸钾（Na2CO3）含量
≤1.2%
3
氯化物（以Cl计）含量
≤0.5%
4
钠（Na）含量
≤1.5%
2.1.6能源消耗
项目
净循环水
低温水
蒸汽
仪表空气
电
脱硫
2300m3/h
696m3/h
3t/h（最大11）
?
m3／min
?
kW
编制：
审核：
批准：
技术规程
编码：
修改码：
日期：
焦化单元
脱硫装置
质量标准
3质量标准
3.1煤气质量指标
项目
单位
指标
脱硫塔出口煤气H2S含量
g/m3
≤0.20
脱硫塔出口煤气HCN含量
g/m3
≤0.15
编制：
审核：
批准：
技术规程
编码：
修改码：
日期：
焦化单元
脱硫装置
管理项目及其标准
4管理项目及其标准值
4.1脱硫再生装置
4.1.1脱硫塔
4.1.1.1功能：
从塔底进入的煤气先与碳酸钾溶液进行逆向接触，再经脱硫塔上部的NaOH溶液洗涤，煤气中H2S、HCN、CO2被吸收，达到脱硫脱氰的目的。
4.1.1.2管理项目及其标准值
管理项目
目的
标准值
手段
备注
煤
气
全塔阻力
防止堵塞
<3000Pa
PR-43301AB
PR-43302AB
温度
保证吸收效率
25～28℃
TR-44206B
塔后含H2S
保证煤气质量
≤0.20g/m3
化验分析
塔后含HCN
保证煤气质量
≤0.15g/m3
化验分析
贫液
入脱硫塔流量
保证吸收效率
180～220m3/h
FRC-43309AB
220m3/h
入脱硫塔温度
保证吸收效率
25~28℃
TRC-43302
K2CO3含量
保证贫液质量
30～50g/l
化验分析
KHS含量
保证贫液质量
≤1.0g/l
化验分析
KSCN含量
保证贫液质量
≤50g/l
化验分析
K2S2O3含量
保证贫液质量
≤5g/l
化验分析
富液
塔底液位
稳定生产
0.2～0.7m
LRA-43307AB
0.5
脱硫塔碱洗段液位
稳定生产
0.3～0.7m
LRA-43306AB
0.65m
蒸氨废水流量
稀释NaOH
（40%wt）溶液
10～20m3/h
FRC-43301AB
11.3m3/h
4.1.2再生塔
4.1.2.1功能：
将富液中H2S、HCN、CO2等酸性气体解析出来送制酸装置生产硫酸，再生后贫液送脱硫塔循环使用。
4.1.2.2管理项目及其标准值
管理项目
目的
标准值
手段
备注
温度
进再生塔富液
确保解析效率
48±5℃
TIR-43308
50℃
塔顶出口酸气
稳定操作
57±2℃
TIR-43315AB
55℃
塔底温度
稳定操作
58～62℃
TRA-43313AB
60℃
压力
塔顶出口酸气
保证解吸效率
稳定生产
80～85KPa
PRSA-43304AB
真空度
塔压差
≤10KPa
液位
塔底
保证解吸效率
稳定生产
0.2～1.9m
LIRCA-43309AB
流量
废液排放
保证脱硫液质量
≤0.3m3/h
FRC-43315ABC
4.1.3贫富液热交换器
4.1.3.1功能：
将贫液热量传给富液，使富液温升高，贫液温度降低，有利于脱硫、脱氰。
4.1.3.2管理项目及其标准值
管理项目
目的
标准值
手段
备注
富液出口温度
保证换热效率
48±5℃
TR-43308
50℃
贫液出口温度
保证换热效率
35±5℃
TR-43309
37℃
4.1.4贫液冷却器
4.1.4.1功能：
将贫液进一步冷却，满足脱硫、脱氰需要。
4.1.4.2管理项目及其标准值
管理项目
目的
标准值
手段
备注
贫液出口温度
保证吸收效率
25～30℃
TRC-43302
28℃
4.1.5酸汽冷凝器和冷却器
4.1.5.1功能：
确保酸性汽体冷凝、冷却，以便酸气与水分的分离。
4.1.5.2管理项目及其标准值
管理项目
目的
标准值
手段
备注
酸气冷凝器
CW（普压）出水温度
防止结垢
≤45℃
TR-43318
酸气冷却器
低温水出水温度
防止结垢
≤23℃
TIR-43322
酸气出口温度
保证酸气冷却效果
28～33℃
TIRC-43326
4.1.6蒸汽再沸器
4.1.6.1功能：
提供再生塔足够的热能，确保解析效率。
4.1.6.2管理项目及其标准值
管理项目
目的
标准值
手段
备注
蒸汽压力
保证解吸效果
≤1.0MPa
PIR-43305
0.7MPa
蒸汽量
5～8t/h
FIRCQ-43317AB
再生塔补充热源
4.1.7真空泵
4.1.7.1功能：
真空泵抽出再生塔顶的酸性气体，再将其送往制酸系统。
管理项目
目的
标准值
手段
备注
工作液温度
确保设备正常运转
≤38℃
TIA-43331A～F
酸气
压力
进口
确保再生塔内真空度
10～15KPa
PRCA-43311A～F
真空度
出口
确保制酸装置压力
30～40KPa
PRCSA-43309
软水量
确保工作液质量
1~2m3/h
FI-43307
FI-43127
4.1.7贮槽
4.1.7.1功能
为满足生产各种物料贮存或存放的容器。
管理项目
代号
上限报警m
下限报警m
温度
手段
浓硫酸贮槽
T-45211AB
13
0.5
LIA-45211AB
KOH贮槽
T-45213AB
6
0.5
LIA－45213AB
NaOH贮槽
T-45212AB
13
0.5
LIA-45212AB
编制：
审核：
批准：
技术规程
编码：
修改码：
日期：
焦化单元
脱硫装置
设备一览表
5设备一览表
5.1脱硫再生装置
5.1.1静设备：
序号
名称
代号
数量
型式
材质
主要规格
1
脱硫塔
K43301AB
2
填料塔
碳钢
DN=5600，H=33504
2
再生塔
K43302AB
2
填料塔
碳钢
DN=5200，H=40010
3
贫富液换热器
E43301A~J
10
螺旋板式
S30408
F=190m2
4
贫液冷却器
E43302A~D
4
螺旋板式
S30408
F=190m2
5
酸气冷凝器
E43303A~D
4
列管式
碳钢
F=1200m2
6
酸汽冷却器
E43304AB
2
列管式
碳钢
F=255m2
7
蒸汽再沸器
E43305AB
2
列管式
碳钢
F=140m2
8
管道混合器
S43301AB
2
不锈钢
9
分离器
S43302AB
2
碳钢
DN1400，L=4480，VN6.5m3
10
煤气水封槽
S43303AB
2
碳钢
11
KOH溶液槽
T43301
1
碳钢
DN2400，L=6970，VN=25m3
12
NaOH（5%）溶液槽
T43302
2
碳钢
DN2400，L=6970，VN=25m3
13
NaOH（40%）溶液槽
T43303
1
碳钢
DN2400，L=6970，VN=25m3
14
放空槽
T43304
1
S31603
DN1400，L=5170，VN=6m3
15
富液槽
T43305
2
碳钢
DN8000，H=5000，VN=250m3
16
真空冷凝液槽
T43306
2
碳钢
DN2000，L=6753，VN=20m3
17
循环脱硫液槽
T43307
2
碳钢
DN8000，H=7000，VN=350m3
18
浓硫酸贮槽
T45211
2
圆筒立式
碳钢
DN=12000，H=13865，VN=1400m3
19
NaOH贮槽
T45212
2
圆筒立式
碳钢
DN=10500，H=12485，VN=900m3
20
KOH贮槽
T45213
2
圆筒立式
碳钢
DN=4400，H=6965，VN=90m3
21
卸酸槽
T45214
1
圆筒卧式
碳钢
DN=1800，L=4500，VN=9m3
22
卸NaOH槽
T45215
1
圆筒卧式
碳钢
DN=1800，L=4500，VN=9m3
23
卸KOH槽
T45216
1
圆筒卧式
碳钢
DN=1800，L=4500，VN=9m3
24
脱水器
S45211
2
DN=500，H=500
5.1.2动设备：
序号
名称
代号
数量
型式
材质
主要规格
1
富液泵
P43301A~D
4
离心式
铸钢
Q=237m3/h，H=60m
2
贫液泵
P43302A~D
4
离心式
铸钢
Q=220m3/h，H=70m，N=75kW，
n＝2900rpm
3
脱硫液循环泵
P43303A~D
4
离心式
铸钢
Q=1100m3/h，H=65m，U=10kV，
N=280kW，n＝1450rpm
4
脱硫液给料泵
P43304A~D
4
离心式
铸钢
Q=600m3/h，H=10m，N=30kW
5
地坑排水泵
P43305
1
离心式
铸钢
Q=7m3/h，H=20m，N=2.2kW
6
放空槽液下泵
P43306
1
离心式
铸钢
Q=9m3/h，H=36m，N=4kW，n=2900rpm
7
真空冷凝液泵
P43307A~D
4
离心式
铸钢
Q=25m3/h，H=45m，N=7.5kW，n=2900rpm
8
NaOH计量泵
P43308A~C
3
容积式
S30408
Q=0-1600l/h，H=50m，N=2.2kW，n=1450rpm
9
KOH计量泵
P43309A~C
3
容积式
S30408
Q=0～500l/h，H=26m，N=1.5kW，n=1450rpm
10
NaOH溶液泵
P43311A/B
2
离心式
S30408
Q=70m3/h，H=50m，N=22kW
11
NaOH计量泵
P43312A/B
2
容积式
S30408
Q=0～500l/h，H=50m
12
真空泵
B43301A~F
6
水环式
Q=380Nm3/h（干气），N=200kW（10kV）
13
凝结水泵
X43301AB
2
铸钢
14
浓硫酸输送泵
P45211
2
离心式
?
Q=5m3/h，H=45m，N=7.5kW，n=2950rpm
15
NaOH输送泵
P45212
2
离心式
S30408
Q=45m3/h，H=56m，N=22kW，n=2950rpm
16
KOH输送泵
P45213
2
离心式
S30408
Q=45m3/h，H=56m，N=22kW，n=2950rpm
17
卸酸槽液下泵
P45214
1
S30408
Q=30m3/h，H=32m，N=15kW，n=2950rpm
18
卸NaOH槽液下泵
P45215
1
S30408
Q＝26m3/h，H=25m，N=7.5kW，n=2950rpm
19
卸KOH槽液下泵
P45216
1
S30408
Q＝26m3/h，H=25m，N=7.5kW，n=2950rpm
20
潜水泵
P45217
1
离心式
铸钢
N=0.75kW
编制：
审核：
批准：
技术规程
编码：
修改码：
日期：
焦化单元
脱硫装置
主要设备规格
6主要设备规格
6.1脱硫再生装置主要设备规格
6.1.1脱硫塔（K43301）与再生塔（K43302）
项目
脱硫塔
再生塔
型式
三层填料塔
三层填料塔
直径
5600
5200
塔高
34600
40010
填料型状
拉鲁环填料
填料材质
聚丙烯
填料比表面积
？
×？
型：
？
m2/m3；？
×？
型：
？
m2/m3
填料层高度
上：
？
m；中：
？
m；下？
m
上：
？
m；中：
？
m；下？
m
6.1.2贫富液换热器（E43301A-J）与贫液冷却器（E43302A-D）
项 目
设计压力
试验压力
工作压力
设计温度
℃
介质
换热面积
m2
MPa
贫富液换热器
热侧
1.0
1.25
0.9
80
贫液
196
冷侧
1.0
1.25
0.9
80
富液
贫液冷却器
热侧
1.2
1.5
1.1
50
贫液
200
冷侧
1.2
1.5
0.7
50
低温水
6.1.3蒸汽再沸器（E43305AB）
项目
设计压力
工作压力
设计温度
工作温度入口/出口
物料名称
主要材料
程数
换热面积
m2
MPa
℃
壳程
0.8
0.7
250
200/60
蒸汽
20R
1
181
管程
-0.1
-0.08
100
60/60
碳酸钾溶液
16Mn，10，20R
1
6.1.4酸汽冷凝器（E43303A~D）和酸汽冷却器（E43304AB）
项目
设计压力
工作压力
设计温度
工作温度入口、出口
物料名称
主要材料
程数
换热
面积
m2
MPa
℃
酸汽冷凝器
管程
0.6
0.5
60
35/45
CW
（普压）
16MnⅡ，10，20R
4
1200
壳程
-0.1
-0.08
80
55/43
酸汽
20R
1
酸汽冷却器
管程
0.6
0.4
50
16/23
低温水
16MnⅡ，10，20R
8
256
壳程
-0.1
-0.085
80
43/33
酸汽
20R
1
6.1.5真空泵
编制：
审核：
批准：
技术规程
编码：
修改码：
日期：
焦化单元
制酸装置
工艺概要
1.工艺概要
1.2制酸
脱硫单元真空泵后的含有H2S的酸性气体进入燃烧炉主烧嘴，按化学反应计量比，与空气充分混合后，在1000～1050℃的温度下进行焚烧。
酸汽中的H2S完全燃烧，转化为SO2；HCN及少量NH3、烃类等组分转化为N2、CO2和H2O。
主要反应如下：
H2S+3/2O2→SO2+H2O
焚烧后的高温过程气，经废热锅炉回收热量后，温度由1000～1100℃降至400～430℃；回收的热量用于产生约5.8MPa的蒸汽并经减温减压后并网使用。
正常操作时，H2S燃烧放出的反应热，即可使炉内达到燃烧所需的反应温度，不需额外补加辅助燃气；当开工时或进入燃烧炉的原料酸气负荷较低时，需向炉内送入煤气，以维持燃烧炉内所需的燃烧反应温度。
所需煤气由煤气风机加压后，送入燃烧炉。
从废热锅炉出来的过程气进入氮氧化物分解器，连续喷入一定量的氨气作为还原剂，在催化剂的作用下，选择性的将氮氧化物还原分解为氮气和水。
反应如下：
NO+NH3+1/4O2→N2+3/2H2O
从氮氧化物分解器出来的过程气进入SO2转化器。
在转化器内，过程气中的SO2在有水汽存在的条件下被O2催化氧化为SO3，反应如下：
SO2+1/2O2→SO3
反应发生大量的热，通过床间冷却器，从第一催化床向下运动的过程气从524℃冷却到381℃，再进入第二催化床进一步转化，转化后的过程气通过过程气冷却器最终冷却到290℃，同时产生5.80MPa的蒸汽。
过程气经冷却器冷却后，部分SO3水合生成H2SO4（g），反应如下：
SO3+H2O（g）→H2SO4（g）
从转化器出来的含有SO3及H2SO4（g）的过程气进入WSA冷凝器，用冷空气对过程气进行间接冷却，冷凝器底部温度控制在240～260℃，顶部温度控制在约100℃，SO3及H2SO4（g）气体在冷凝冷却器底部全部水合冷凝成约98%浓度的H2SO4。
反应如下：
SO3+H2O（g）→H2SO4（g）
H2SO4（g）→H2SO4（l）+50kJ.mol-1
从酸气冷凝器顶部排出的尾气同底部排出的冷却后的热空气混合后，经烟囱排入大气。
硫酸气体冷凝冷却过程中会导致酸雾的形成，为了防止酸雾在WSA冷凝器的形成并与过程气分离开来，可以开启酸雾控制器。
通过调节酸雾控制器燃烧气焰中硅油的流量，来减少WSA冷凝器出口酸雾的排放。
酸气冷凝器下部冷凝浓缩而成的硫酸流入底部收集器，再由酸出口自流入酸中间槽，经酸泵抽出，送至酸冷却器冷却至约40℃后，大部分送回酸气冷凝器底部硫酸出口管线内，对流出的硫酸进行混合冷却，多余的硫酸作为产品，由酸泵出口引出，送往成品硫酸贮槽，再由硫酸泵送硫铵装置生产硫铵。
编制：
审核：
批准：
技术规程
编码：
修改码：
日期：
焦化单元
制酸装置
设计资料
2.设计资料
2.1制酸装置硫酸生产量：
93t/d
2.2硫酸生产天数355天/年
2.3浓硫酸质量
浓度98±0.5wt%（冬季95±0.5wt%），残分≤0.05%（wt），Fe≤0.03%（wt）
2.4脱硫再生装置来的酸性气体的输送要求
项目
单位
指标
流量
Nm3/h
1400
压力
KPa
30
温度
℃
40
2.6酸性气体的项目组成
组分
H2S
vol.%
H2O
vol.%
CO2
vol.%
NH3
vol.%
HCN
vol.%
AS2O3
mg/Nm3
微粒
mg/Nm3
含量
60.96
5.63
19.17
1.09
13.15
<1
<1
2.7产品
2.7.1硫酸和水蒸汽
项目
硫酸
蒸汽
流量
3789kg/h
9t/h
压力，MPa
0.4
0.7
温度，℃
40
190
组成
H2SO4，wt%
98±0.5（冬季95±0.5）
/
2.7.2烟囱尾气排放指标
组分
O2
vol.%
H2O
vol.%
CO2
vol.%
H2SO4
mg/m3
SO2
mg/m3
NOX
mg/m3
含量
9.76
3.16
2.91
≤45
≤800
≤120
2.8公用设施
2.8.1公辅介质
物料名称
流量
压力（MPa）
温度（℃）
组成
供应
返回
供应
返回
CW（普压）
61m3/h
0.4
0.3
35
45
/
2.8.2燃料气
类型
最低
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