18万吨每年高硫天然气净化尾气脱硫及深度开发项目ECHO-创新性说明书.doc

华东理工大学ECHO团队李天越，沈迪，崔海峰，蔡颖，闫瀚钊创新性说明书

华东理工大学ECHO团队

李天越，沈迪，崔海峰，蔡颖，闫瀚钊

创新性说明书

中石油西南油气田分公司

中石油西南油气田分公司

18万吨/年高硫天然气净化尾气脱硫及深度开发项目

目录

TOC\o1-3\h\z\u一、产品结构创新 1

1.1产品结构创新 1

二、工艺流程创新 2

2.1酸性气H2S与CO2分离工艺流程 2

2.2超优克劳斯硫磺回收工艺 2

2.3卧式径向固定床反应器 3

2.4资源循环与利用 4

2.5选用新型塔板 5

三、节能方案创新 7

3.1换热网络 7

3.2热泵精馏塔 7

3.3低压蒸汽再生 9

3.4废热锅炉 10

四、控制系统 11

4.1硫聚合反应器控制 11

4.2紧急停车系统（ESD） 11

五、环境影响评价 13

六、安全风险预评估 14

6.1安全风险评价方法 14

6.2安全对策措施 14

18万吨/年高硫天然气净化尾气脱硫及深度开发项目-创新性说明书

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一、产品结构创新

1.1产品结构创新

本项目为中石油西油气田分公司年产10万吨聚合硫项目，本厂原料为罗家寨天然气净化厂处理天然气后排出的含硫酸性废气。首先进行酸性气的预处理，将酸性气中的二氧化碳与硫化氢进行分离，将CO2作为本项目的第二产品，分离后的硫化氢首先做成液硫之后经进一步处理生成聚合硫，增加了产品的价值。

本工艺流程在产品结构上既满足了市场需求，又减少了碳排放量，最大限度地实现了含硫酸性废气的资源化利用，符合国家可持续发展战略的要求。

高纯度二氧化碳

高纯度二氧化碳

聚合硫含硫酸性废气

聚合硫

含硫酸性废气

液硫

图1.1原料方案和产品结构

二、工艺流程创新

2.1酸性气H2S与CO2分离工艺流程

本工段工艺路线使用热泵精馏塔实现了酸性废气中硫化氢与二氧化碳的分离，一方面分离出的高纯度CO2可以作为本项目的第二产品，减少碳排放量；另一方面，CO2的减少有利于后续工段硫化氢的转化率。

图2.1酸性气预处理工段流程图

2.2超优克劳斯硫磺回收工艺

本工艺流程路线采用常规克劳斯，超级克劳斯及超优克劳斯连用。硫磺回收装置采用一级常规克劳斯，一级超级克劳斯以及一级超优克劳斯处理方案，最大限度的提高了酸性气中硫磺的回收率。进入尾气吸收工段前采用丝网捕获器将气体中含有的少量硫磺进行回收，避免后续工段产生硫磺积压，导致设备出现不正常运转，最大限度的减少了日常设备维修护理的时间，保证了连续生产的需要。

图2.2硫磺回收工段流程图

该工艺路线的硫磺回收率最高，经济方面性价比最高，建设及运行管理相对容易和方便。详细对比见初步设计说明书。

2.3卧式径向固定床反应器

克劳斯反应器采用卧式径向固定床反应器。反应器内部设有催化剂床层，床层厚度较低，填装催化剂物料较为方便。反应器设有多个人孔及手孔，便于进行设备的日常检查和维修。反应器实现了极小的气体压降，保证反应能在适当的压力下进行，避免了高压降对反应的不利影响。

图2.3卧式径向固定床反应器

2.4资源循环与利用

从上述流程可以看出生产过程有多股循环物料。对于一个大型连续生产过程来说，物料循环利用能大大提高过程的连续性，减少开停车次数和操作费用，增强生产能力。流程中主要循环物料有两股，第一股为含硫酸性废气的循环，另一股为尾气处理阶段中吸收剂MDEA的循环再生。酸性废气的循环保证硫磺的高回收率，吸收剂的循环保证了吸收剂用量最少，减少了操作过程中的原料费用。我们使用AspenPlus对整个过程进行模拟时，通过调节各个精馏塔的操作参数，分离出较高纯度的MDEA，将其循环回去使用作为溶剂。从而减少了从外界的补充量，提高了生产的经济性。

图2.4循环物料示意图

2.5选用新型塔板

塔板是板式塔的主要部件，是两种流体密切接触，进行两相质交换的场所。是决定分离效果的重要原因之一。因此我们针对不同分离目的的塔采用不同的塔板，使塔性能更加的优越。全流程中共选用两种塔板：

1、ADV高性能浮阀塔盘，它是在F1型浮阀塔板的基础上，吸取其有利因素，并克服其缺点而开发的，在浮阀结构和塔板结构上有其独特之处。

ADV微分浮阀塔顶面有切孔，部分气体由此喷出，形成密气泡，充分利用传质空间，气液接触更充分，提高传质效率。

采用鼓泡促进器使整个塔板鼓泡均匀，同时气体分布也趋于均匀，从而增加了塔板处理能力并提高了传质效率。

局部采用带有导向作用的ADV微分浮阀，消除塔板上的液体滞止区，使液体分布接近于理想。

采用改进的降液管形式，增加鼓泡面积，提高生产能力。