年产50万吨合成氨厂废气处理四、创新型说明书.docx

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年产50万吨合成氨厂废气处理——创新型说明书

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新乡学院英雄联盟队

年产50万吨合成氨厂废气处理

创新型说明书

联盟名称：新乡学院英雄联盟队

联盟成员：刘洋张飞于倩倩余其莉李党委

指导老师：张伟陈可可李红玲刘振锋原平方

目录

TOC\o1-3\h\u一、超级克劳斯工艺 3

二、节能方案的设计 4

三、反应器的设计 5

四、安全仪表系统SIS设计 6

五、闪蒸过程的优化 7

一、超级克劳斯工艺

长期以来，对提高克劳斯反应的硫回收率进行了大量的研究，但并未取得重大突破，主要制约因素如下：

（1）克劳斯反应是可逆反应转化率受反应温度下热力学平衡的限制；

（2）克劳斯反应过程中生成的大量水分难以从过程气中分离，而过程气中的H2S浓度又不断下降，这样更限制了平衡向生成硫的方向移动;

(3)在克劳斯装置的热反应阶段生成一定量的有机硫化物（如COS、CS2等)，它们不与SO2发生克劳斯反应;

（4）克劳斯反应要求严格控制过程气中H2S/SO2的比例，导致整个过程的控制困难。

而超级克劳斯反应可以很好的解决以上问题，并且根据催化剂的优化选择，提高反应转换率。其特点为：

（1）超级克劳斯法对过程气中水蒸气含量的要求不严；

（2）超级克劳斯装置虽然在缺氧条件下运行会导致克劳斯失活，但只要再配入稍过量的氧气可使之复活。

（3）超级克劳斯法的设备皆可用普通碳钢制作，共用消费与常规克劳斯法相当。

二、节能方案的设计

河南沁阳市晋煤化工厂甲醇洗工段过后，里面含有大量氢气，这也造成了燃烧炉过后会产生大量的热量，经过废热锅炉产生中压蒸气（4Mp,400℃）。这部分水蒸气通过公用工程网络回收加以利用。如图，通过热量回收再分配，为整个反应系统提供热量。同时，中压蒸气可以用以驱动中压蒸气透平机来带动回收装置的主风机，然后再将乏汽用于加热脱硫装置和尾气装置再生塔底的重沸器，从而合理地综合利用了高温位热能与低温位热能。

三、反应器的设计

通过六个步骤，实现了超级克劳斯法反应器从无到有的完整设计。

整个超级克劳斯法的反应器设计思路如下图所示

使用COMSOL软件验证模型

使用COMSOL软件验证模型

反应器设计步骤图

四、安全仪表系统SIS设计

根据国家安监局颁布的危险化工工艺流程规定，氢气燃烧反应属于危险的化工工艺（易燃易爆），并且还有硫化氢有毒气体参与反应，其需要进行特殊的控制，以降低工艺生产过程的危险性。为此，在原有的基本过程控制系统之外，单独设计了一套安全仪表系统。其中一套合成反应器安全压力连锁系统如下所示：

五、闪蒸过程的优化

通过对水、硫化氢、硫磺的物性分析选择合适的温度使硫磺与其它组分最大可能性的分开，利用aspen7.3软件进行物性分析，得出最佳的反应温度165℃。在此温度下，可以很好的使硫磺与其他物质分离开，使硫磺的回收率达到99.99%。