WSA酸性气体制酸工艺的运行分析和优化控制
摘要
煤化工产业规模不断扩大和高硫煤的不断应用,大大增加了酸性气体回收的压力。国内运行的酸性气体回收和处理装置大都存在生产负荷不高、环保要求不能完全达标的情况。本文对煤化工领域应用的各类硫回收装置进行了原理分析和工艺研究,寻找工艺的一般规律。分析和研究上海焦化有限公司WSA酸性气体制酸回收装置近几年的工艺操作状况,确定关键的控制指标,通过数据积累、原理分析、操作优化等方面提出改进生产工艺的建议。
原料气组分、过氧量控制、尾气排放和酸雾控制是WSA酸性气体处理装置的主要影响因素。这些因素直接影响能否获得较高的硫回收率,并且涉及装置设备的安全和稳定运行,对提升装置负荷有重要作用。通过工艺查定、设备状况、运行数据与优化方案的比对,形成可行的优化控制方案,优化后的装置在生产负荷、生产周期、关键指标控制上得到明显的改善和提高。
本文的研究结果,可以作为同类生产装置的操作参考,为装置国产化提供依据。
With the expanding of coal-chemical industry and the utilization of high-sulfur coal, the recovery of acid gas is becoming more and more pressing. Most domestic units used for acidic gas processing and recovery are of low capacity and can not fullfill the requirements of environmental protection. Technologies and principles of different units applied in coal-chemical industry are studied in order to draw a universal conclusion. The most important control targets are set up based on the analysis of the operation conditions of the WSA acid gas recovery unit in Shanghai Coking & Chemical Corporation. Suggestions for improving the producing process are made after data collection, principle analysis and operating optimization.
The key factors that affect the operation of the WSA acid gas recovery unit are the componet of the feed gas, the emission and the control of the O2 and acid mist. The recovery rate of sulfur, the operation load of the unit and the safty and steady of the plant are all related to the factors mantioned above.
Through camparing the parameters and digitals before and after optimizing, a fessible scheme can be made. It is shown that the operating load and period as well as the key control factors of the optimized plant are apparently improved.
The conclusions drawed from this paper can be a guidance for the operation and domestication of similar units.
原料气组分、过氧量控制、尾气排放和酸雾控制是WSA酸性气体处理装置的主要影响因素。这些因素直接影响能否获得较高的硫回收率,并且涉及装置设备的安全和稳定运行,对提升装置负荷有重要作用。通过工艺查定、设备状况、运行数据与优化方案的比对,形成可行的优化控制方案,优化后的装置在生产负荷、生产周期、关键指标控制上得到明显的改善和提高。
本文的研究结果,可以作为同类生产装置的操作参考,为装置国产化提供依据。
With the expanding of coal-chemical industry and the utilization of high-sulfur coal, the recovery of acid gas is becoming more and more pressing. Most domestic units used for acidic gas processing and recovery are of low capacity and can not fullfill the requirements of environmental protection. Technologies and principles of different units applied in coal-chemical industry are studied in order to draw a universal conclusion. The most important control targets are set up based on the analysis of the operation conditions of the WSA acid gas recovery unit in Shanghai Coking & Chemical Corporation. Suggestions for improving the producing process are made after data collection, principle analysis and operating optimization.
The key factors that affect the operation of the WSA acid gas recovery unit are the componet of the feed gas, the emission and the control of the O2 and acid mist. The recovery rate of sulfur, the operation load of the unit and the safty and steady of the plant are all related to the factors mantioned above.
Through camparing the parameters and digitals before and after optimizing, a fessible scheme can be made. It is shown that the operating load and period as well as the key control factors of the optimized plant are apparently improved.
The conclusions drawed from this paper can be a guidance for the operation and domestication of similar units.
引文
[1]张培璋.推进酸性气体治理、废水脱硫等一批整治项目.上海化工.2005,30(1)：2
[2]国家环境保护局.《中华人民共和国大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)实施日期：1997年01月01日,颁布时间：1996年04月12日
[3]武希彦.硫酸工业“十五”发展计划及产业政策.磷肥和复肥.2002,17(4)：5-9
[4]赵萌,陈亚雄,李柳琼.低浓度S02烟气脱硫技术分析.云南化工.2001,28(4)：14-17
[5]张有军,王军,魏庆革等.克劳斯及斯科特装置的操作经验.石油与天然气化工2006,35(5)：385-386
[6]岑岭,赖英才.浅谈我厂超级克劳斯硫回收装置的工艺特点.石油与天然气化工2003,32(5)：287
[7]国外硫酸工业技术考察报告.南化公司研究院出版社.1985：56-67
[8]孙远龙,田先国.我国硫酸钒催化剂的现状及发展方向.硫酸工业.2008,(3)：8-9
[9]郭景芝.关于硫酸生产钒催化剂的几点思考.硫酸工业.2005,(6)：18-23
[10]侯芙生.炼油工程手册,第二版.北京石油工业出版社.1995：267
[11]杨飚.二氧化硫减排技术与烟气脱硫工程.冶金工业出版社.2004
[12]李隆基Clauspol硫磺回收尾气处理工艺及在我国的应用.石油炼制与化工1998,29(7)：15-19
[13]汪家铭.WSA工艺在酸性气硫回收中应用.石油化工技术与经济.2009,25(1)：24
[14]汪家铭.酸性气硫回收WSA湿法制酸工艺及应用前景.氮肥工业.2010,37(2)：25-26
[15]Keeping abreast of the regulations:sulphur emissions restrictions Improved Claus sulphur recovery. Sulphur.1994,231:35-59
[16]唐昭峥,毛兴民,罗收坤等.国外硫磺回收和尾气处理技术进展综述(续).齐鲁石油化工.1997,25(1)：58-63
[17]Alberta, E. The 38th Canadian Chemical Engineering Conference.1988
[18]郑之文.硫回收尾气处理技术及超级克劳斯工艺.硫酸工业.1993,2：41-44
[19]Alvarez, E.Mendioroz, S.Palacios, J.M. Sulphurr recovery from sour gas by using a modified low-temperature Claus process on sepiolite. Applited Catalysis B: Environmental.1996(9):179-199
[20]肖秋涛.超级克劳斯(SuperClaus)工艺的工程实践及初步剖析.天然气与石油.2005,23(3)：55-56
[21]Hydrocarbon Processing.2000,79(4):63
[22]张重慧.硫酸生产过程中的职业危害及控制.现代职业安全.2009,04：32-36
[23]步维智,宋先林Clinsulf硫回收工艺技术及应用总结.中氮肥.2004,3(23)： 23-25
[24]舒浩武译.用湿的含硫气体制取硫酸.硫酸工业.1978,(5)：57
[25]邵立明,何品晶,傅种等.固定化微生物处理含H2S气体的试验研究.环境科学.1999,20(1)：20-23
[26]冯永发.李雅红Concat工艺用于H2S废气制H2SO4.化肥设计.1998,36(3)：8-60
[27]张盛武.合成氨含硫废气的综合利用一康开特(CONCAT)法生产硫酸.化工环保.1989,9(3)：181-183
[28]王开岳.天然气净化工艺：脱硫脱碳、脱水、硫磺回收及尾气处.石油工业出版社.2005
[29]Durrant,S.The SNOX Process:A secure story. Environ.Sci.Tech.1994,128(2):88-90
[30]Jensen, F. Kristiansen, A用于低含硫气体处理的托普索WSA工艺.硫酸工业.2005,4：1-6,
[31]彭建国.WSA制酸系统在株冶的应用及改进.2004,(5)：42
[32]罗文吾,严华,李代玉.酸性气制硫酸装置设计特点.炼油技术与工程.2003,33(2)：16-17
[33]徐佩辉,谭柳军.低温甲醇洗装置分离出的含H2S气体在WSA制硫酸工艺中的应用.全国中氮情报协作组28次技术交流会论文集.2009,271-276
[34][苏)A.R.阿美林.硫酸制造.化学工业出版社.1959,208
[35]汤桂华.化肥工业丛书.硫酸.化学工业出版社.1999,494
[36]武希彦.我国硫酸生产及消费形势展望.硫酸工业.2000,(6)：10-12
[37]Laursen, J.K. Sulfur removal by the WSA process, http://www.haldortopsoe.com
[38]董四禄.WSA工艺的设计与实践.硫酸工业.2002,(6)：29-31
[39]张毅.WSA尾气直接制酸技术在化肥企业的应用.化肥工业.2008,35(1)：24-26
[40]Johnson,B., Lankford, C.T., Jensen,F.E等.WSA工艺在煤气化超高硫中的应用.硫酸工业.2008,(2)：26-28
[41]徐佩辉.WSA硫回收工艺应用小结.化肥工业.2010,03：28
[42]宫毅,魏睿,杨静.化工厂硫酸生产中尾气达标排放与低浓度SO2资源化回收利用措施.环境工程.2008,05：21-24
[43]Yan, R., Chin, T., Liang, D.T. ea al. Influence of Surface Properties ontheMechanism of H2S Removal by Alkaline Activated Carbons. Environ. Sci. Technol.2004,38: 316-323
[44]王颖.硫酸生产工艺及通用机械设备.通用机械.2008,04：11-13
[45]王志平,曾雄伟,赵恩录等.富氧燃烧节能效率理论计算及富氧燃烧技术关键.玻璃.2009,36(4)：3-4
[46]梁斌,蒋炜,胡俊文.新型整体式钒催化剂的设计、制备与研究.化工学报.2006,(57)8：1912-1914
[47]倪进方.化工过程设计.化学工业出版社.1999,100-178
[48]刘荣杰.化工设计.中国石化出版社.2010,80-100
[49]李发永,曹作刚,刘相等.含H2S酸性气体处理新工艺过程研究.化学工程.2011,29(4)：55-57
[2]国家环境保护局.《中华人民共和国大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)实施日期：1997年01月01日,颁布时间：1996年04月12日
[3]武希彦.硫酸工业“十五”发展计划及产业政策.磷肥和复肥.2002,17(4)：5-9
[4]赵萌,陈亚雄,李柳琼.低浓度S02烟气脱硫技术分析.云南化工.2001,28(4)：14-17
[5]张有军,王军,魏庆革等.克劳斯及斯科特装置的操作经验.石油与天然气化工2006,35(5)：385-386
[6]岑岭,赖英才.浅谈我厂超级克劳斯硫回收装置的工艺特点.石油与天然气化工2003,32(5)：287
[7]国外硫酸工业技术考察报告.南化公司研究院出版社.1985：56-67
[8]孙远龙,田先国.我国硫酸钒催化剂的现状及发展方向.硫酸工业.2008,(3)：8-9
[9]郭景芝.关于硫酸生产钒催化剂的几点思考.硫酸工业.2005,(6)：18-23
[10]侯芙生.炼油工程手册,第二版.北京石油工业出版社.1995：267
[11]杨飚.二氧化硫减排技术与烟气脱硫工程.冶金工业出版社.2004
[12]李隆基Clauspol硫磺回收尾气处理工艺及在我国的应用.石油炼制与化工1998,29(7)：15-19
[13]汪家铭.WSA工艺在酸性气硫回收中应用.石油化工技术与经济.2009,25(1)：24
[14]汪家铭.酸性气硫回收WSA湿法制酸工艺及应用前景.氮肥工业.2010,37(2)：25-26
[15]Keeping abreast of the regulations:sulphur emissions restrictions Improved Claus sulphur recovery. Sulphur.1994,231:35-59
[16]唐昭峥,毛兴民,罗收坤等.国外硫磺回收和尾气处理技术进展综述(续).齐鲁石油化工.1997,25(1)：58-63
[17]Alberta, E. The 38th Canadian Chemical Engineering Conference.1988
[18]郑之文.硫回收尾气处理技术及超级克劳斯工艺.硫酸工业.1993,2：41-44
[19]Alvarez, E.Mendioroz, S.Palacios, J.M. Sulphurr recovery from sour gas by using a modified low-temperature Claus process on sepiolite. Applited Catalysis B: Environmental.1996(9):179-199
[20]肖秋涛.超级克劳斯(SuperClaus)工艺的工程实践及初步剖析.天然气与石油.2005,23(3)：55-56
[21]Hydrocarbon Processing.2000,79(4):63
[22]张重慧.硫酸生产过程中的职业危害及控制.现代职业安全.2009,04：32-36
[23]步维智,宋先林Clinsulf硫回收工艺技术及应用总结.中氮肥.2004,3(23)： 23-25
[24]舒浩武译.用湿的含硫气体制取硫酸.硫酸工业.1978,(5)：57
[25]邵立明,何品晶,傅种等.固定化微生物处理含H2S气体的试验研究.环境科学.1999,20(1)：20-23
[26]冯永发.李雅红Concat工艺用于H2S废气制H2SO4.化肥设计.1998,36(3)：8-60
[27]张盛武.合成氨含硫废气的综合利用一康开特(CONCAT)法生产硫酸.化工环保.1989,9(3)：181-183
[28]王开岳.天然气净化工艺：脱硫脱碳、脱水、硫磺回收及尾气处.石油工业出版社.2005
[29]Durrant,S.The SNOX Process:A secure story. Environ.Sci.Tech.1994,128(2):88-90
[30]Jensen, F. Kristiansen, A用于低含硫气体处理的托普索WSA工艺.硫酸工业.2005,4：1-6,
[31]彭建国.WSA制酸系统在株冶的应用及改进.2004,(5)：42
[32]罗文吾,严华,李代玉.酸性气制硫酸装置设计特点.炼油技术与工程.2003,33(2)：16-17
[33]徐佩辉,谭柳军.低温甲醇洗装置分离出的含H2S气体在WSA制硫酸工艺中的应用.全国中氮情报协作组28次技术交流会论文集.2009,271-276
[34][苏)A.R.阿美林.硫酸制造.化学工业出版社.1959,208
[35]汤桂华.化肥工业丛书.硫酸.化学工业出版社.1999,494
[36]武希彦.我国硫酸生产及消费形势展望.硫酸工业.2000,(6)：10-12
[37]Laursen, J.K. Sulfur removal by the WSA process, http://www.haldortopsoe.com
[38]董四禄.WSA工艺的设计与实践.硫酸工业.2002,(6)：29-31
[39]张毅.WSA尾气直接制酸技术在化肥企业的应用.化肥工业.2008,35(1)：24-26
[40]Johnson,B., Lankford, C.T., Jensen,F.E等.WSA工艺在煤气化超高硫中的应用.硫酸工业.2008,(2)：26-28
[41]徐佩辉.WSA硫回收工艺应用小结.化肥工业.2010,03：28
[42]宫毅,魏睿,杨静.化工厂硫酸生产中尾气达标排放与低浓度SO2资源化回收利用措施.环境工程.2008,05：21-24
[43]Yan, R., Chin, T., Liang, D.T. ea al. Influence of Surface Properties ontheMechanism of H2S Removal by Alkaline Activated Carbons. Environ. Sci. Technol.2004,38: 316-323
[44]王颖.硫酸生产工艺及通用机械设备.通用机械.2008,04：11-13
[45]王志平,曾雄伟,赵恩录等.富氧燃烧节能效率理论计算及富氧燃烧技术关键.玻璃.2009,36(4)：3-4
[46]梁斌,蒋炜,胡俊文.新型整体式钒催化剂的设计、制备与研究.化工学报.2006,(57)8：1912-1914
[47]倪进方.化工过程设计.化学工业出版社.1999,100-178
[48]刘荣杰.化工设计.中国石化出版社.2010,80-100
[49]李发永,曹作刚,刘相等.含H2S酸性气体处理新工艺过程研究.化学工程.2011,29(4)：55-57