煤制氢废气深度脱硫及资源化利用1-项目设计摘要.doc

50000Nm3/h煤制氢废气深度脱硫及资源化利用

-项目设计摘要-

2017年“东华科技—陕鼓杯”

第十一届大学生化工设计竞赛

50000Nm3/h煤制氢废气深度脱硫

及资源化利用

一体化项目设计

项目设计摘要

参赛学校：_广东石油化工学院_____

参赛团队：ChemicalMan_____

参赛队员：肖文顺、杨嘉铭_

吴秉权、陈颂佳、葛海

指导老师：陈辉/黄燕青_____

完成时间：2017.3-2017.7

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项目设计摘要

项目简介

GB31570-2015《石油炼制工业污染物排放标准》己颁布实施，GB31570-2015明确规定，炼油行业新建企业自2015年7月1日起，现有企业自2017年7月1日起，酸性气硫磺回收装置烟气中SO2排放质量浓度小于100mg/m3(0℃,101.325kPa，下同)，部分环境敏感地区小于50mg/m3。同时对硫化物排放总量也作了规定，这就要求装置硫回收率只有高于99.5%，才能达到此规定要求。为此，尾气处理工艺的开发和实施势在必行并日趋重要。

本项目是为中国石油化工股份有限公司茂名分公司设计一座煤制氢尾气脱硫厂区，采用Claus工艺、LT-Scot工艺、低温精馏工艺，年产18万吨硫磺和14万吨液体二氧化碳。厂址坐落于茂名石化工业园区，充分利用茂石化煤制氢厂现有资源，以煤制氢尾气为原料，经氧化、加氢、精馏得到固体硫磺和液体二氧化碳产品。项目设计方案各选择工艺先进可靠，组合后进行仿真模拟，具有良好的兼容性，通过工艺创新、设备强化、能量集成等技术手段，达到了节能减排的要求。

本项目在运行过程中，旨在降低硫的排放含量，以达到国家规定的排放标准。主要是通过在Claus单元氧化反应脱除硫形成硫磺产品，从而达到脱硫的目的。本工艺后半段采用低温精馏回收利用二氧化碳制成高纯度二氧化碳，达到降低碳排放的目的。并且在注重环境与安全的大背景下，采用绿色化学的生产模式，将环境污染降到最低，符合未来产业的发展方向。

工艺设计方案不仅提高了原料的利用率和转化率，降低了能耗单耗，原料材料的循环利用更是减少了污染物排放，并对三废排放作出合理的治理措施。

此外，通过详细的市场分析，对国内外硫磺、液体二氧化碳产能产量和价格进行分析预测，该项目具有市场前瞻性，其原料、运输、生产具有的优势有效增强了抗风险能力，投资前景良好。

工艺介绍

茂石化设有中国单产能力最大煤制氢装置，每小时可生产出20万标立方米、纯度为97.5%以上、4.8兆帕的工业氢气。产生巨大经济效益的同时其产生的大量酸性气也在污染环境，建设此尾气处理厂不经响应国家保护环境节能减排的政策，还在一定程度上创造额外的经济效益。

在对符合排放条件的诸多脱硫工艺路线如氨法脱硫、双碱法脱硫、离子液脱硫法、Claus+LT-Scot工艺进行比对后最终选择Claus+LT-Scot工艺来进行脱硫。经过Claus+LT-Scot工艺处理后的尾气脱硫率可以达到99.8%以上，完全符合排放标准；且该工艺技术成熟，装置适应性强，操作条件简单，所采用的钴钼催化剂价格适宜且易得，工艺总投资不高；处理过程“三废”产生量小、对于项目建设所需基础设施配套条件要求较低，建设和运行管理相对容易。

该项目工艺流程包含Claus、LT-Scot、汽提、脱碳4个单元。

图STYLEREF2\s1.2SEQ图\*ARABIC\s21项目简易流程图

该工艺的简易流程图如上图所示，自煤制氢装置来的酸尾气在Claus单元经过燃烧炉及反应器的氧化的得到硫单质气体，而后液化送去造粒得到硫磺产品。经过Claus单元的酸性气在LT-Scot进行加氢后在脱碳单元被分子筛吸附，LT-Scot单元产生的酸性水在汽提单元经过汽提后得到洁净水，回到LT-Scot单元循环使用。在脱碳单元，脱硫后的过程气经过低温精馏得到高纯度的液体二氧化碳。

设备设计

对工艺流程中的R101反应器、T201填料急冷塔塔、E103换热器都进行了详细设计，包括基本设备的工艺参数和特殊内构件的设计。利用Sulcol软件对流程中的全部塔设备进行了水力学校核，并用SW6进行机械强度校核。利用AspenExchangerDesignAndRating对全部换热器进行了工艺设计、选型、基本参数设计。此外还对泵、压缩机、储罐等设备进行了选型。

主要创新点

（1）Claus段燃烧炉采用富氧空气

（2）通过碳回收降低碳的排放

（3）增加汽提塔,最大限度减少废水排放量

（4）CO2冷凝提纯段多级压缩冷凝工艺创新

（5）采用新型多热泵精馏系统

（6）换热网络的利用

（7）新型制硫燃烧炉衬里结构的应用

（8）新型吸收塔