国投天津北疆2×1000MW机组烟气脱硫制IS项目创新性说明2010版.docx

“东华科技—陕鼓杯”

第十一届全国大学生化工设计大赛

国投天津北疆2×1000MW机组

烟气脱硫制IS项目

创新性说明

设计单位

常州大学石油化工学院

设计团队

E.R.S

成员姓名

朱晓磊袁乔姚恩仝志方姜芸佳

指导教师

马江权王俊戚律魏科年高晓新

2017年7月20日

国投天津北疆2×1000MW机组烟气脱硫制IS项目创新性说明

目录

TOC\o1-3\h\z\u1.工艺方案创新 1

1.1深度脱硫工艺 1

1.1.1废气污染源 1

1.1.2深度脱硫技术 2

1.2资源化利用技术 2

1.2.1产品结构创新 2

1.2.2资源化利用技术创新 2

1.2.3硫元素回收率 3

2.反应与分离技术创新 4

2.1高效反应新工艺 4

2.1.1二效催化反应 4

2.1.2全流程高效反应新工艺 4

2.2高效分离新工艺 5

2.2.1高效过滤工艺 5

2.2.2高效蒸发工艺 5

2.2.3高效干燥工艺 5

2.3反应分离技术集成 6

3.节能技术创新与碳排放减少 8

3.1全流程能耗低 8

3.2换热网络优化 8

3.3机械式蒸汽再压缩（MVR）技术的应用 9

4.设备创新 10

4.1反应器结构创新 10

4.2换热设备结构创新 11

4.2.1高通量管 11

4.2.2横纹槽管 12

4.3输送设备结构创新 12

4.3.1输液泵除气装置 12

4.3.2连续空载磁力泵 13

4.4分离设备结构创新 14

4.4.1降膜式蒸发器分布器创新 14

4.4.2吸收塔液体分布器创新 16

国投天津北疆2×1000MW机组烟气脱硫制IS项目创新性说明

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1.工艺方案创新

1.1深度脱硫工艺

1.1.1废气污染源

近年来，我国的中东部城市的天空被蒙上一层厚厚的“面纱”。空气质量差，能见度较低，天气污染严重。人们面对天气突然变化的“袭击”措手不及——雾霾。而雾霾的危害，不仅仅是对于人身健康，而且对于社会交通造成了不可忽视的影响。而造成雾霾问题最主要的原因就是硫化物的大量排放。

京津唐地区雾霾问题尤为严重，尤其是天津市最近几年雾霾问题尤为突出。天津津能发电有限公司是天津一家大型的煤炭发电公司。考虑到二氧化硫是主要的大气硫污染源，本项目最终应津能发电有限公司的脱硫需要，选择该电厂含硫尾气作为废气来源。

雾霾天津北京

雾霾

天津

北京

图1.1华北地区雾霾图

烟气成分如下：

表1.1烟道气成分

名称

组成（%）

氮气

73.94

二氧化碳

19.79

氧气

5.99

二氧化硫

0.20

二氧化氮

0.05

一氧化氮

0.01

氯化氢

0.01

氟化氢

0.01

1.1.2深度脱硫技术

通过实地调研，我们最终确定北疆电厂的烟道气组成中SO2的体积分数仅为0.2%，而CO2含量接近20%。常规的吸收剂多为碱性吸收剂，对于SO2吸收的选择性不高，影响后续解吸操作。经过工艺对比，最终确定膜吸收工艺进行一级脱硫，选用再循环难度小、能耗低的亚硫酸钠作为吸收剂。该工艺是膜分离技术与化学吸收技术相结合的技术，通过膜减少了其他气体被吸收剂吸收的量，可使解吸后SO2达到较高纯度。考虑到烟道气经过一级吸收后仍存在一定的量，同时，SO2还原制硫后气体中仍含有未反应的SO2，最终决定将工艺尾气通入尾气吸收工段进行二级脱硫。经过吸收单元与尾气吸收单元硫排放浓度达到5.9mg/Nm3,达到了深度脱硫的要求。

1.2资源化利用技术

1.2.1产品结构创新

本项目年产6.5万吨不溶性硫磺，副产5.5万吨硫磺以及6160吨亚硫酸钠。

表1.2主副产品一览表

序号

产品名称

单位

数量

纯度

备注

1

不溶性硫磺

万吨/年

6.5

≥99.2%

主产品

2

硫磺

万吨/年

5.5

≥99.9%

副产品（切换生产）

3

亚硫酸铵

吨/年

6160

≥99.1%

副产品

通过调节聚合反应的条件，控制主产品不溶性硫磺与副产品硫磺的产量，可实现产量自由切换。

1.2.2资源化利用技术创新

考虑到以二氧化硫为原料制得产品的附加值以及生产工艺的复杂程度、生产过程的能耗消耗量，经过调研最终确定不溶性硫磺不溶性硫磺作为目标产物。具体创新如下：

1.创新性地使用膜吸收解吸所得的二氧化硫与一氧化碳反应，原料来源广泛、价格适中同时制得的产品纯度高。

2.由于原料硫磺与产物不溶性硫磺在二硫化碳中的溶解度差别很大，经反应器出料后经常温