国投天津北疆2×1000MW机组烟气脱硫制IS项目摘要2010版.docx

PAGE1

“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

摘要

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项目摘要

PAGE14

1.项目简介

本项目旨在为天津国投津能发电有限公司设计一套深度脱硫并予以资源化利用制备不溶性硫磺的装置。本装置综合利用经总厂除尘装置预处理的含硫烟道气和天津滨海新区工业园区内提供的一氧化碳等原料，经催化还原，硫磺聚合等反应过程以及膜吸收二氧化硫，不溶性硫磺萃取、过滤等分离过程处理2×1000MW机组的含硫烟道气，二氧化硫排放浓度达到5.9mg/Nm3。同时联产附加值较高的产品：纯度为99.2%的不溶性硫磺和99.9%的硫磺、99.1%的亚硫酸钠。设计生产不溶性硫磺6.5万吨/年，副产品硫磺5.5万吨/年以及亚硫酸钠6160吨。整个车间分为吸收解吸工段、亚硫酸钠制备工段、硫磺制备工段、不溶性硫磺制备工段以及尾气处理工段。

2.工艺流程选择及介绍

2.1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。

北京天津雾霾

北京

天津

雾霾

图2.1华北地区雾霾图

烟气成分如下：

表2.1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

2.2工艺流程选择

本项目选择来自国投天津北疆电厂的烟道气，经过膜吸收解吸，经过中间产物硫磺，选用低温熔融法，制得高纯度的不溶性硫磺，达到市场较高水平。

本项目选用膜吸收反应器（吸收剂为亚硫酸钠）吸收烟道气中的二氧化硫，与传统工艺比，该工艺具有二氧化硫选择性高，吸收剂可处理再循环等特点。对于气液分离器产生高纯二氧化硫废水综合利用副产亚硫酸钠。同时，考虑到低温熔融法能耗低，对设备腐蚀小，对环境友好等优点。最终选用低温熔融法制取不溶性硫磺。

2.3工艺流程介绍

图2.2工艺流程图

2.4硫元素回收率

本项目烟道气中硫元素排放量一年为12.58万吨，制得纯度为99.2%的不溶性硫磺6.5万吨，99.9%的硫磺5.5万吨以及99.1%的亚硫酸钠6160吨。

考虑到尾气处理工段产生的亚硫酸铵等含硫溶液仍可资源化利用，具体亚硫酸铵量为

回收硫元素：6.5×99.2%+5.5×99.9%+0.6160×32÷126×99.1%=12.10万吨

硫磺回收率：12.10÷12.58×100%=96.18%

可见本项目硫元素回收率高，资源化利用率高。

3.节能设计与创新

3.1全流程能耗低

本项目制取的主产物不溶性硫磺和副产物硫磺在标况下均为固态，只需简单萃取，无需大型共用工程。硫磺经急冷、萃取、过滤等过程即可得不溶性硫磺，不溶性硫磺与萃取剂CS2分别以固相与液相存在，只需通过过滤即可得到产物不溶性硫磺。

一般化工生产过程中，精馏的能耗约占总能耗的40%，而本项目无需设置精馏塔，节能效果相当明显。

3.2换热网络优化

本项目使用夹点分析和热集成节能技术，结合AspenEnergyAnalyzerV9.0软件，得到了适用于本系统的换热网络方案，使厂区内的冷热工艺物流在合理范围内换热，从而达到节省能量的目的。相较不采用热集成技术直接用公用工程进行换热的换热网络，热集成后的换热网络能量回收率（节能率）达到31.9%。

换热网络如图：

图3.1换热网络

运用热集成前后能耗对比如下：

表3.1优化前后能耗比较表

冷公用工程/MW

热公用工程/MW

合计/MW

优化前公用工程用量

317.9

215.8

533.7

优化后公用工程用量

284.7

78.27

362.97

节约能源/%

10.5%

63.7%

31.9%

每年二氧化碳排放减少量

101万吨

3.2机械式蒸汽再压缩（MVR）技术的应用

本项目采用机械式蒸汽再压缩（MVR）技术进行过滤器废水处理，具体流程如下：

图3.2MVR流程图