100万立方米每日含硫废气深度脱硫及绿色甲醇合成项目0-项目摘要.doc

项目摘要

项目摘要

100万立方米/日含硫废气深度脱硫及

绿色甲醇合成项目

队员：钱绮明谢犨

队员：钱绮明谢犨纬梁炜李兴涛莫春玲

指导老师：何畅杨祖金

中山大学Sky团队

100万立方米/日含硫废气深度脱硫及绿色甲醇合成项目

项目摘要

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中山大学Sky团队

目录

TOC\o1-3\h\z\u1.项目简介 1

2.废气源及资源化利用产品确定 1

3.Selexol吸收工艺 2

4.绿色合成甲醇工艺 3

5.克劳斯与SCOT工艺的耦合 4

6.清洁生产 4

7.热集成与节能技术 5

7.1换热网络优化 5

7.2内部热耦合塔 7

7.3液力透平泵 8

8.技术创新 9

8.1膜分离技术 9

8.2高效催化剂应用 10

9.设备应用技术 10

9.1折流杆换热器 10

9.2新型塔板 11

10.自动控制系统 12

11.厂区选择与厂址布置 13

12.安全环境分析 13

13.经济分析 14

1.项目简介

本项目采用美国UOP公司开发的技术——Selexol吸收工艺，对来自重庆涪陵地区高硫页岩气中100万立方米/日的含硫废气进行深度脱硫脱碳处理，处理指标按照强制性国家标准GB17820-2012《天然气》中一类气标准执行，资源化利用产品为年产4万吨的硫磺和20万吨的甲醇。本团队在工艺设计中，兼顾技术创新和清洁生产，思路明确，亮点突出，主要体现在以下几个方面：

2.废气源及资源化利用产品确定

本项目废气源选定来自重庆涪陵地区高硫页岩气，对其中100万立方米/日的含硫废气进行深度脱硫脱碳处理。另外，脱除出来的H2S和CO2气体进行资源化利用，形成以天然气为主产品，副产硫磺、绿色甲醇的产品体系：

图2产品方案结构

图1页岩气组成

表1项目产品方案及规格表

序号

产品

规格

处理量/产量

备注

1

天然气

一类气

1500万立方米/日

主产品

2

硫磺

99.70%

4万吨

副产品

3

甲醇

99.03%

20万吨

副产品

3.Selexol吸收工艺

本项目经过产品选择和工艺方案论证，采用美国UOP公司开发的技术——Selexol吸收工艺，Selexol可以脱除H2S、CO2、COS和硫醇，用于天然气、煤气化制合成气、蒸足转化合成气和炼厂气的净化，并且其排出的酸性气体可以满足Claus硫回收装置进料的浓度要求（一般要求含H2S25%~35%）,同时Selexol具有脱水能力，可以满足汽管道煤气的露点要求。

吸收工段工艺流程简单框图如图3所示：

图3吸收工段工艺流程框图

采用该溶剂的装置投资较省，运行费用也低，因为一般采用多段闪蒸的办法即可将溶剂再生，因此又特别适用于加压的煤气化流程；由于溶选的蒸汽压很低，所以溶剂的损失很小，主要是机械损失；溶剂本身无腐蚀、无毒、不起泡，是一种理想的酸性气体吸收剂。

4.绿色合成甲醇工艺

工业上合成甲醇常用的原料组成为CO和H2，俗称合成气，在本项目中，我们利用从高硫页岩气中脱除下来的中压、低压二氧化碳，与来自原厂的氢气作为混合原料气合成甲醇，实现了CO2的资源化利用的同时显著的减少了碳排放，是一条绿色环保的合成路线，另一方面，从经济性方面分析可知，以废气为原料生产化工原料甲醇，经济性十分可观。该工艺流程简单框图如图4所示：

图4绿色甲醇合成工艺流程框图

在AspenPlus中用动力学反应器在210℃，50bar，Cu/ZnO/Al2O3催化剂的反应条件下得到CO2的单程转化率约为33.3%，与文献数据相符。反应在固定床管式反应器中进行，反应后的混合物经过精馏提纯的过程后可获得年产20万吨的99.5%甲醇产品。

5.克劳斯与SCOT工艺的耦合

本项目采用克劳斯工艺，利用从高硫页岩气中脱除出的H2S气体生产硫磺，年产量为4万吨。常规克劳斯工艺是目前炼厂气、天然气加工副产酸性气体及其他含H2S气体回收硫的主要方法，特点是流程简单、设备少、占地面积小、投资省、回收硫磺纯度高。

本工艺采用两级催化转化的常规克劳斯工艺，为了提高硫的回收率，采用SCOT工艺与克劳斯工艺联用的方法，将克劳斯装置产生的尾气通入SCOT装置，先后经过加氢还原、吸收、解吸过程，最终以H2S的形式返回原装置制硫磺，总硫回收率达到99.99%。SCOT装置采用与主吸收工段一样的selexol吸收剂，与采用MEA吸收剂相比，系统的统一性、经济性更强。

该工段的工艺流程简单框图如图5所示：

图5克劳斯SCOT工艺流程框图

6.