1、年0吨硫磺回收装置可行性研究报告年20000吨硫磺回收装置可行性研究报告1总论 11.1 编制依据及原则 11.2 项目背景及建设意义 11.3 项目范围 11.4 研究结果 12 生产规模、总工艺流程及产品方案 52.1 生产规模 52.2 总工艺流程 52.3 产品方案 53 工艺技术方案 63.1 工艺技术方案选择 63.2 主要操作条件 73.3工艺流程 73.4 物料平衡 93.5 自控水平 103.6 主要设备选择 133.7 主要消耗指标 243.8 装置平面布置及占地面积 243.9 定员 254 建厂地区条件 264.1 厂区自然条件 264.2 建设条件 295 总图运输、
2、土建 295.1总图运输 295.2土建 306 公用工程 326.1 给水、排水 326.2 供电、电信 336.3 采暖通风 377 辅助生产设施 377.1消防 377.2 维修设施 387.3 其它辅助生产设施 388 节能措施 388.1 概述 388.2 节能措施 399 环境保护 409.1 环境保护设计依据 409.2 主要污染源和主要污染物 409.3 环境保护措施分析 429.4 环境保护专项投资 4310 职业安全卫生 4310.1 职业危害因素及影响 4310.2 职业危害因素的防范与治理 4510.3 职业安全卫生专项投资 4711 定员 4712 项目实施计划 47
3、13 投资估算及资金筹措 4813.1 投资估算的范围和依据 4813.2 投资估算 4913.3 融资方案 5114 财务评价及分析 5114.1 依据、原则及方法 5114.2 基础数据 5214.3 盈利能力分析及不确定性分析 5215 效益分析 5215.1 社会效益 5215.2 环境效益 5215.3 经济效益 5316 结论和建议 53附图： 附图1：硫磺回收装置工艺流程示意图（一）附图2：硫磺回收装置工艺流程示意图（二）附图3：硫磺回收装置工艺流程示意图（三）附图4：硫磺回收装置设备平面布置示意图1总论1.1 编制依据及原则1.1.1 编制依据1）某能源有限公司某能源有限公司硫
4、磺回收装置工程设计合同及相关技术协议。2）某能源有限公司与设计院关于“某能源有限公司硫磺回收装置”会议纪要（2008年5月11日）。3）某能源有限公司提供的硫磺回收装置有关基础资料。1.1.2 编制原则1）根据目前厂内的实际情况，采用成熟可靠的先进技术和设备。2）充分依托现有的配套设施，节省投资，降低生产成本，增加社会效益和经济效益。1.2 项目背景及建设意义某能源有限公司目前排放硫化氢的装置有：催化6104t/a液化气精制装置、气分6.5104t/a催化干气及18104t/a液化气精制装置、6.5104t/a焦化干气及2.6104t/a焦化液化气精制装置、60104t/a焦化汽柴油加氢精制装
5、置和60t/h含硫污水汽提装置。这些装置每年产生1.52万吨硫，以硫化氢气体的形式进入火炬系统。目前开发区建设了硫脲装置可以部分回收胺脱再生的硫，但绝大部分硫进入火炬烧掉。这不但浪费资源，更为严重的是会造成周围大气污染。为彻底解决SO2污染，某能源有限公司拟建2104t/a硫磺回收装置，以降低对大气的污染，有利于环境保护，为企业的健康发展提供良好的空间。硫磺回收装置生产的硫磺可外销，产生一定的经济效益。1.3 项目范围本项目研究的范围为2104t/a硫磺回收装置。1.4 研究结果1.4.1 项目概况本项目为硫磺回收装置，其中硫磺回收装置包括制硫、尾气处理、胺液再生三部分。1.4.1.1 原料来
6、源硫磺回收装置的硫磺回收部分的原料来源于各上游装置输送来的酸性气；新建的酸性水汽提装置的含氨酸性气；本装置中的胺液再生部分产生的酸性气。1.4.1.2 工艺路线1）硫磺回收装置硫磺回收部分推荐采用二级转化的常规克劳斯硫磺回收工艺及斯科特尾气处理工艺，该工艺历史悠久，技术成熟可靠、开工经验丰富、硫回收率高。其工艺流程示意图见附图1、2。胺液再生部分采用成熟的热工艺。其工艺流程示意图见附图3。1.4.2 主要技术经济指标：主要技术经济指标序号名 称单 位数 量备 注1设计规模1.1硫磺回收装置t/a21042消耗指标2.1原料酸性气t/h3.4152.2主要辅助材料及催化剂a硫磺回收制硫催化剂 1
7、m318一次装入量，预期寿命3年b硫磺回收制硫催化剂 2m33.5一次装入量，预期寿命3年c尾气处理加氢催化剂25%（w）m37一次装入量，预期寿命34年d普通瓷球m33.4e N-甲基二乙醇胺t80一次装入量，年耗约30tf编织袋（50kg）条/a4000002.3新鲜水t/h4间断量2.4循环水t/h530连续量2.5软化水t/h0.1间断量2.6除氧水t/h10连续量2.7净化压缩空气Nm3/h170连续量2.8电104kWh/a359.02380V2.91.0MPa蒸汽t/h12.8连续量2.10燃料气t/h0.15连续量3工艺装置占地面积m219954“三废”排放量4.1烟气kg/h
8、96324.2含油污水kg/h20004.3废渣硫磺回收制硫催化剂m318每三年更换一次硫磺回收制硫催化剂m33.5每三年更换一次尾气处理催化剂m37每三年更换一次普通瓷球m33.4每二年更换一次5运输量5.1运入酸性气kg/h34155.2运出硫磺kg/h25006总定员人15在原厂内部调整7能耗7.1硫磺回收装置硫磺单元MJ/t3531.697.2硫磺回收装置再生单元MJ/t385.438工艺设备总台数反应器台3三台同壳塔台4其中有两台重叠容器台22换热器台21其中有三台同壳空冷器片4工业炉台2机泵台24机械设备台6烟囱台1过滤器台2其中一个为三级9总投资万元3192.51.4.3 结论1
9、）硫磺回收装置硫磺回收部分采用二级转化的克劳斯法硫磺回收工艺及斯科特尾气处理工艺，排放的尾气中二氧化硫符合大气污染物综合排放标准GB16297-1996的要求。2）依托某能源有限公司现有的公用工程及系统工程设施，不仅能减少工程投资，也可以加快建设进度。3）采取必要的环境保护、职业安全卫生及消防措施，使各装置能够长周期运转，并将对环境的危害减至最小。4）由于本项目是环保项目，工程建成后对全厂的酸性气进行集中处理，有着明显的社会效益。5）硫磺回收工程建成后，年产2万吨硫磺。硫磺可就近销售，带来一定的经济效益。由于该项目是环保项目，保护环境是本项目的最终目的，所以，项目实施后，对保护环境，减少硫化氢
10、和二氧化硫对环境的污染，有着显著的社会效益。因此，本项目的建设是十分必要的。企业应加快该项目的实施，为企业发展奠定坚实的基础.2 生产规模、总工艺流程及产品方案2.1 生产规模 根据某能源有限公司的实际情况，硫磺回收装置的生产规模为：回收硫磺2万吨/年，操作弹性为40110，年开工时数以8000小时计，连续生产。2.2 总工艺流程 硫磺回收部分推荐采用二级转化的克劳斯法硫磺回收工艺及斯科特尾气处理工艺。2.3 产品方案本工程的主要产品为固体硫磺。固体硫磺经装车后送出工厂外销。序号名称数量单位备注1固体硫磺2104t/a硫磺产品质量符合GB2449-92一级品标准表2-1 产品方案表3 工艺技术
11、方案 3.1 工艺技术方案选择3.1.1 硫磺回收装置3.1.1.1 制硫部分在石油化工企业中一般均采用工艺路线成熟的高温热反应和两级催化反应的克劳斯硫回收工艺，根据酸性气中H2S含量不同，通常采用部分燃烧法和分流法，酸性气中H2S浓度45（V）时采用的是部分燃烧法，此法是将全部原料气引入制硫燃烧炉，在炉中按制硫所需的O2量严格控制配风比, 使H2S在炉中约65发生高温反应生成气态硫磺，余下的H2S中有1/3转化为S02。未完全反应的H2S和SO2再经过转化器，在催化剂的作用下，进一步完成制硫过程。对于含有少量烃类的原料气用部分燃烧法可将烃类完全燃烧为CO2和H2O，使产品硫磺的质量得到保证。
12、部分燃烧法工艺成熟可靠，操作控制简单，能耗低，是目前国内外广泛采用的制硫方法。 由于制硫催化剂的性能要求，进入转化器的过程气温度需要控制在200280，而经冷凝冷却回收液态硫后的过程气温度为130170，需提高温度后方可在催化剂作用下完成转化过程。采用过程气与制硫燃烧炉后高温气掺合以提高反应温度是传统克劳斯中最常用的方法，此法简单易行，温度控制准确。3.1.1.2 尾气处理部分制硫尾气如经热焚烧后直接排放，排出烟气的SO2浓度达到25000mg/Nm3以上，大大超过现行标准大气污染物综合排放标准GB16297-1996规定的排放SO2浓度不超过960mg/Nm3的要求。为达到保护环境，造福子孙
13、的目的，必需对尾气进行处理，使之符合国家法规的要求。能满足960mg/Nm3排放要求的尾气处理工艺主要是加氢还原吸收工艺。加氢还原吸收工艺是将硫回收尾气中的元素S、SO2、COS和CS2等，在很小的氢分压和极低的操作压力下（约0.020.03MPa），用特殊的尾气处理专用加氢催化剂，将其还原和水解为H2S，再用醇胺溶液吸收，吸收H2S的富液经再生处理，富含H2S气体返回上游制硫部分，经吸收处理的净化气中的总硫300ppm。加氢还原吸收尾气处理是目前世界上公认的最彻底的制硫尾气处理工艺。3.2 主要操作条件3.2.1 硫磺回收部分表3-3 硫磺回收装置主要操作条件 项 目单位数 据进硫磺酸性气温
14、度 40进硫磺酸性气压力MPa(g)0.05制硫燃烧炉炉膛温度1250一、二、三级冷凝冷却器产生蒸汽压力 MPa(g)0.4尾气加氢反应器入口温度300尾气急冷塔尾气出口温度40尾气吸收塔胺液进口温度40尾气焚烧炉炉膛温度6003.3工艺流程3.3.1 硫磺回收装置生产流程简述3.3.1.1 制硫部分各装置来的酸性气进入硫磺回收装置的酸性气缓冲罐，将酸性气中所带凝液分离，然后与酸性水汽提装置来的含氨酸性气一起进入制硫燃烧炉，根据制硫反应需氧量，通过比值调节严格控制进炉空气量，燃烧时所需空气由制硫炉鼓风机供给。制硫燃烧炉排出的高温过程气,一小部分通过一级高温掺和阀调节一级转化器的入口温度，其余部
15、分进入制硫余热锅炉冷却。从制硫余热锅炉出来的过程气进入一级冷凝冷却器,一级冷凝器壳程发生低压蒸汽，在一级冷凝器管程出口，冷凝下来的液体硫磺与过程气分离，自底部进入硫封罐，顶部出来的过程气经高温掺合阀进入一级转化器，在催化剂的作用下进行反应，过程气中的H2S和SO2进一步转化为元素硫。反应后的气体进入过程气换热器同二级冷凝冷却器顶部出来的过程气换热后进入二级冷凝冷却器,冷凝下来的液体硫磺，在管程出口与过程气分离，自底部流出进入硫封罐，顶部出来的过程气经过过程气换热器加热后进入二级转化器，在催化剂的作用下继续进行反应，使过程气中剩余的H2S和SO2进一步发生催化转化，反应后的过程气进入三级冷凝冷却
16、器冷却，在三级冷凝冷却器管程出口，被冷凝下来的液体硫磺与过程气分离，自底部流出进入硫封罐,顶部出来的制硫尾气经尾气分液罐分液后进入尾气处理部分。汇入硫封罐的液硫自流进入液硫池，脱气后的液硫用泵送至液硫成型部分，进行成型包装。3.3.1.2 尾气处理部分由尾气分液罐出来的制硫尾气，进入尾气加热器,与高温烟气换热后至加氢反应所需温度混氢后进入加氢反应器，在加氢催化剂的作用下SO2及COS等被加氢水解，还原为H2S。从尾气加氢反应器出来的尾气经蒸汽发生器回收热量后进入尾气急冷塔，水洗冷却，尾气温度降低而凝析下来的急冷水送至酸性水汽提单元处理。急冷降温后的尾气自塔顶出来进入尾气吸收塔，用再生系统送来的
17、贫胺液（25的MDEA溶液）吸收其中的H2S，尾气吸收塔顶出来的净化气（H2S300ppm）进入尾气焚烧炉焚烧。在尾气焚烧炉内，净化气中残余的H2S被氧化为SO2，剩余H2和烃类燃烧成CO2和H2O，自尾气焚烧炉出来的高温烟气经蒸汽过热器和尾气加热器取热降温后由烟囱排放。尾气吸收塔使用后的富液用富液泵送至胺液再生单元进行溶剂再生。3.3.1.3 胺液再生单元来自硫磺回收的富胺液进入富液过滤器过滤后，经过贫富胺液换热器与再生塔底出来的高温贫胺液换热后进入溶剂再生塔上部，经过塔板自上而下的热交换和质交换过程，塔底获得的贫胺液经再生塔底贫液泵升压后，进入贫富液换热器回收余热，经过贫液水冷器冷却后进入
18、贫胺贮罐储存，贫胺液经贫胺液泵升压后送至硫磺回收单元。再生塔底部的胺液进入再生塔底重沸器，用0.3Mpa（g）蒸汽加热，为富胺液再生提供热源。再生塔顶部的含H2S蒸汽经过冷却器降温至40进入再生塔顶回流罐，凝液经回流泵返回再生塔顶作回流；塔顶回流罐顶的气相酸性气送至硫回收单元作原料。工艺流程示意图见附图1、2、3所示。3.4 物料平衡3.4.1 硫磺回收装置3.4.1.1 制硫部分物料平衡见表3-5。 表3-5项目名 称 Wtkg/h104t/a进料进装置酸性气34.4434152.73制硫用空气65.5665005.20合 计1009915 7.93出料硫 磺25.6525452.04制硫尾
19、气74.3473705.89合 计10099157.93 3.4.1.2 尾气处理部分物料平衡见表3-6。 表3-6项目 名 称Wtkg/h104t/a进料制硫尾气14.7173705.896空气8.1240653.252燃料气0.452250.180MDEA(25贫液)76.723842030.736合 计1005008040.064出料排放废气19.2396327.706MDEA(富液)77.913901831.214急冷水（至污水汽提）2.8614301.144合 计1005008040.0643.4.1.2 溶剂再生部分物料平衡见表3-7。表3-7项目名 称 Wtkg/h104t/a进
20、料硫磺来富液1003901831.214脱硫来富液1003901831.214出料去硫磺贫液(25)98.473842030.736去硫磺酸性气1.535980.478合 计1003901831.2143.5 自控水平3.5.1 硫磺回收装置3.5.1.1 自控水平硫磺回收装置，为连续工艺生产过程，对主要参数采用自动控制，以保证生产装置的安全操作、平稳运行，提高产品质量和经济效益；次要参数则在控制室内实现集中指示、记录，操作人员可根据工艺参数的变化采取相应的调整，以达到控制质量目的；不需要经常观察的参数，只设就地检测仪表。为保证安全生产，装置还设置可燃气体和有毒气体检测器。根据装置工艺生产过程
21、的特点及技术要求，结合目前控制仪表的发展，硫磺回收装置采用分散控制系统（DCS），以便对工艺生产过程进行集中监控操作和生产过程报表打印。进出装置设流量检测仪表，并在DCS上显示流量累积。在装置区设可燃气体和有毒气体检测器，在DCS上显示浓度超限报警。机泵运行状态在DCS上显示。3.5.1.2仪表选型本厂具有易燃易爆的特点，现场仪表所处区域爆炸危险等级为2，控制系统按本质安全系统设计，相关仪表选用本质安全防爆仪表（防爆等级：iaCT4）。个别仪表没有本质安全型，则选用隔爆型仪表（防爆等级：dBT4）。在满足使用要求的前提下尽量采用国产先进仪表设备；DCS采用国外先进仪表设备1） 温度测量仪表就地
22、温度测量选用万向式防腐双金属温度计，并配带不锈钢外保护套管。温度信号远传则选用热电偶（ IEC“K”级），连接螺纹M332，接线盒为本安型；反应器选用多点铠装热电偶（ IEC“K”级）法兰连接(PN2.5 D25) , 接线盒为本安型；炉子选用特殊热电偶(IEC “B” 级) 法兰连接(PN2.5 DN50) , 接线盒为本安型。2）压力测量仪表就地指示一般选用不锈钢压力表；泵出口选用不锈钢耐震压力表；压力信号远传选用智能压力变送器(HART协议)。3）流量测量仪表一般介质采用节流装置+智能差压变送器(HART协议)；小流量时选用金属管浮子流量计，蒸汽流量测量选用气体质量流量计，水流量选用电磁
23、流量计。4）液位测量仪表就地指示一般选用双色石英液位计或磁浮子液位计。液位信号远传时小液位测量时(1200mm)选用浮筒液位变送器，大量程时选用智能单（双）法兰差压变送器(HART协议)。5）执行机构调节阀一般选用气动薄膜小口径单座调节阀、套筒单座调节阀、笼式双座调节阀； 空气控制阀选用气动簿膜硬密封蝶阀(带阀位开关等)。6）分析仪表尾气成分分析选用进口的在线比值分析仪。7）安全仪表可能有有毒气体和可燃气体泄漏的场所设置有毒气体检测器和可燃气体检测器。8）安全栅选用隔离式安全栅。9）炉内检测仪选用先进的火焰监测器、进口的红外测温仪。3.5.1.3 控制室硫磺回收装置设独立的控制室，布置操作室、
24、机柜室、UPS室、值班室，操作室安装DCS的操作站、机柜室安装DCS的控制站。3.5.1.4 DCS卡件装置控制及检测点数：AI：180点；AO：40点；DI：64点；DO：20点。DCS卡件配置时通道应予留15%的备用量。3.5.1.5 控制方案本装置采用的单回路控制方案: 温度调节回路有7个、压力调节回路有7个、流量调节回路有10个、液位调节回路有8个。下面介绍特殊控制方案： 比值控制系统：该系统分为两部分，其一是空气量随酸性气量变化构成比值控制系统对空气、酸性气配比进行粗调；其二是H2S/SO2在线比值分析仪与空气流量构成串级调节系统，进一步对空气、酸性气配比进行修正，从而保证过程气中H
25、2S/SO2的比值为2:1，使克劳斯法反应转化率达到最高，提高硫回收率。 一级反应器(R-2611)的入口温度通过高温掺合阀控制外掺合量实现。3.5.2.6自控安全措施DCS控制回路I/O卡件采取冗余配置。易冻介质的引压管线需保温伴热，以保证仪表引压管线的畅通和仪表正常测量。现场仪表的防护等级不低于IP65。变送器等有关现场仪表统一采用仪表保温箱。3.5.2.7主要仪表设备一览表序号 设 备 名 称 数 量1 分析仪表 1套2 智能变送器 50台3 调节阀 40套4 流量计 20套 5 节流装置 24套 6 可燃、硫化氢气体检测器 30台7 导波雷达液位变送器 12台8 安全栅 180个9 火
26、焰检测器 4台10 智能变送器手持终端 1台3.5.1.8 仪表用电指标仪表电源容量为5kVA （电源220VAC 50Hz）。3.5.2 设计采用的标准和规范过程检测和控制流程图用图形符号和文字代号； GB2625-81石油化工自动化仪表选型设计规范； SH3005-1999石油化工控制室和自动分析器室设计规范； SH3006-1999 石油化工仪表安装设计规范； SH/T3104-2000石油化工安全仪表系统设计规范； SH/T3018-2003石油化工仪表管道线路设计规范； SH/T3019-2003石油化工企业仪表供气设计规范； SH3020-2003 石油化工企业仪表及管道隔离和吹洗
27、设计规范； SH3021-2001石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范； SH3063-1999石油化工仪表接地设计规范； SH/T3081-2003石油化工仪表供电设计规范； SH/T3082-2003石油化工分散控制系统设计规范； SH/T3092-1999炼油厂自动化仪表管线平面布置图图例及文字代号。SH/T3105-20003.6 主要设备选择3.6.1 工业炉3.6.1.1 标准规范 石油化工管式炉钢结构设计规范 SH3070-1995 化学工业炉阻力计算规定 HG/T20575-95 化学工业炉耐火、隔热材料设计选用规定 HG/T20683-2005 化学工业炉金属材料设
28、计选用规定 HG/T20684-1990 石油化工企业环境保护设计规范 SH3024-1995 石油化工管式炉钢结构工程及部件安装技术条件 SH3086-1998 石油化工筑炉工程施工及验收规范 SH3534-2001 石油化工管式炉燃烧器工程技术条件 SH/T3113-20003.6.1.2 设计原则硫磺回收装置设制硫燃烧炉和尾气焚烧炉各一台。制硫燃烧炉是该装置的主要设备，它对整个装置长周期稳定运行起决定作用。由于制硫燃烧炉操作时，炉膛温度变化幅度较大，实际操作温度最高能达到1400，正常操作温度一般为1260。为确保制硫燃烧炉的安全与操作，设计时考虑到炉体内衬的最高使用温度，炉衬采用隔热+耐热耐磨复合衬里结构。尾气焚烧炉的目的是使过程气中的硫化物通过高温，焚烧为SO2后高空排放，基于同样原因，炉衬也采用隔热+耐热耐磨复合衬里结构。3.6.2 设备3.6.2.1主要标准国家质量技术监督局颁发的压力容器安全技术监察规程（1999）GB150-1998 钢制压力容器及相关标准JB/T471
