WSA硫酸装置工业运行优化研究

论文摘要

在石油炼制和天然气生产企业中,硫的化合物在化学加工、转化和提炼过程中通常产生含有高浓度硫化氢的酸性气体。对硫化氢气体进行回收,既是环境保护的要求,也是资源利用的需要。对硫化氢气体的回收利用,经历了用克劳斯法部分燃烧制硫磺法、干法或湿法制硫酸等工艺进展。而丹麦托普索公司的WSA湿法制硫酸技术代表了当今硫化氢回收最先进的工艺。本课题以中石化长岭分公司的WSA硫酸装置工业试运为背景,对WSA装置进行了操作分析与优化,并对直接制约开工继续进行的管道穿孔与产品质量问题进行了分析和控制方面的优化研究。通过对WSA装置的焚烧炉、反应器和冷凝器的研究,得出焚烧炉的最优配风比为10:1,生产负荷以80%为佳,冷凝器入口温度为290～295℃。装置处理能力基本达到了设计处理能力,操作弹性大,成品硫酸浓度稳定在98%以上,直接得到3.5MPa过热蒸汽,能量回收利用较克劳斯制硫装置大大提高。经实验分析得知硫酸管道穿孔主要与硫酸温度过高、管内流速过高、管道材质不耐腐有关。通过清除冷凝过滤网板结垢堵塞使硫酸冷凝温度降低至40℃以下、将管径φ45增大至φ89使流速降低至1.0m/s以下和采用改进管道材料采用衬胶管,使硫酸管道穿孔问题得以解决。实验结果表明,成品硫酸质量变差与硫酸温度过高和氮氧化物含量过高有关,可采取降低硫酸硫酸温度,同时降低氮氧化物含量至600ppm以下。经控制优化后,硫酸管道穿孔现象得到改善、成品硫酸质量达到了要求。通过对工业试运过程中暴露出来的问题的研究,提出了初步的优化方案,并将解决方案运用于生产实践,效果较好。本研究既充分利用了硫资源,又有效保护环境,取得了较好的社会效益和经济效益。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 制酸工艺
• 1.2.1 低温冷凝工艺
• 1.2.2 高温冷凝工艺
• 1.2.3 WSA 法
• 1.2.4 三种工艺特点
• 1.3 存在问题
• 1.4 课题研究内容和目的
• 第2章 WSA 硫酸装置工艺原理及规模
• 2.1 WSA 硫酸装置工艺原理
• 2.1.1 WSA 工艺原理
• 2.1.2 WSA 冷凝器
• 2.1.3 催化剂和熔盐
• 2.2 装置原料的来源和性质
• 2S 酸性气的来源'>2.2.1 含H₂S 酸性气的来源
• 2.2.2 酸性气的性质及杂质含量
• 2.3 装置设计规模
• 第3章 WSA 装置操作优化
• 3.1 实验条件
• 3.2 操作优化
• 3.2.1 焚烧炉的优化
• 3.2.2 反应器的操作优化
• 3.2.3 冷凝器的操作优化
• 3.3 操作优化后标定
• 3.3.1 装置物料平衡数据
• 3.3.2 物料、能源消耗
• 3.3.3 硫酸质量
• 3.3.4 标定结论
• 3.4 本章小结
• 第4章 管道穿孔与产品质量控制优化
• 4.1 管道穿孔控制优化
• 4.1.1 管道穿孔原因分析
• 4.1.2 管道穿孔控制优化方法
• 4.2 成品硫酸质量控制优化
• 4.2.1 成品硫酸质量变差原因分析
• 4.2.2 成品硫酸质量控制优化方法
• 4.3 优化后长期运行情况
• x 的含量及腐蚀性情况'>4.3.1 成品硫酸中NO_x的含量及腐蚀性情况
• x和SO₃ 的含量情况'>4.3.2 硫酸装置外排尾气中NO_x和SO₃的含量情况
• 4.4 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表论文