硫回收操作规程.docx
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硫回收操作规程
硫回收操作规程
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第一章:
工艺说明1
1.岗位任务1
2.管辖范围1
3.工艺原理1
4.工艺流程3
5.工艺联锁说明7
第二章:
岗位操作法20
一.开车20
二.停车55
三.正常操作要点及注意事项61
四.硫磺回收装置故障分析66
五.紧急情况处理68
第三章:
转动设备开停车及关键设备维护72
1.转动设备的开车72
2.转动设备停车74
3.关键设备维护75
第四章:
安全技术要点及保安措施79
1.有毒有害气体性质79
2.保安措施80
第五章:
工艺管理制度81
1.岗位责任制81
2.交接班制度82
3.设备维护保养制度83
4.巡回检查制度83
5.质量检查制度84
附表86
附表1:
1223单元安全阀一览表86
附表2:
1223单元工艺操作参数一览表(温度)87
附表3:
1223单元工艺操作参数一览表(压力)90
附表4:
1223单元工艺操作参数一览表(液位)93
附表5:
1223单元工艺操作参数一览表(流量)95
附表6:
取样分析一览表98
附表7:
调节阀一览表99
附表8控制按钮、控制器101
附表9:
1223单元设备一览表103
第一章:
工艺说明
1.岗位任务
本岗位的任务是将低温甲醇洗工序送来的酸性气体,通过燃烧氧化,部分H2S转化成SO2,然后H2S与SO2经两级常规克劳斯催化反应和一级超优克劳斯催化反应、一级超级克劳斯催化反应,转化成单质硫。
通过硫磺造粒机生产纯度为99.9%(wt)的硫磺颗粒,包装出售;克劳斯尾气再经焚烧炉燃烧,H2S完全燃烧转化成SO2,焚烧后的尾气经烟囱高空排放,保证排放到大气中的气体指标合格,符合环保要求。
2.管辖范围
(1).塔C-2301,共1台
(2).废热锅炉、换热器E-2301,E-2308、E-2302/03~E-2307,E-2309~E-2314共12台
(3).槽罐类V-2301~V-2307,共12台
(4).机泵类P-2301A/B~P-2303,K-2301A/B,共7台
(5).炉子F-2301(烧嘴),F-2302(烧嘴),F-2303,F-2304,共4台
(6).反应器R-2301/02/03/04,共1台
(7).其他:
J-2301,X-2301,X-2302A/B,X-2303共5台
上述设备及设备的附属管线、阀门及仪表等。
3.工艺原理
超优克劳斯工艺包括一个高温燃烧反应段,以及随后的两个克劳斯催化反应段、一个超优克劳斯反应段和一个超级克劳斯反应段。
(1)高温燃烧反应段
超优克劳斯硫磺回收工艺,是通过一个比例控制来控制燃烧空气的流量从而使H2S进行部分燃烧。
通过自动控制空气流量来保证进料酸气中的所有的烃类和氨都能被完全燃烧,同时控制第三个反应器出口(超优克劳斯反应器)的H2S组成在0.67vol%左右。
传统的克劳斯工艺是通过控制“空气和酸性气”的比例来保证催化反应段出来的气体中硫化氢和二氧化硫的比值正好是2/1。
对于克劳斯平衡反应来说,这是硫化氢对二氧化硫反应的最佳比值。
然而超优克劳斯工艺没有采用了这种传统的控制理念,而是通过调节“空气对酸性气”的配比来控制第四级反应器(超级克劳斯反应器)入口气体中的硫化氢浓度。
因此前面的高温燃烧反应段是在偏离“克劳斯比例”下操作的,即H2S和SO2比值高于2/1。
也就是说,前面的高温燃烧反应段的操作是控制硫化氢浓度,而不是传统的“H2S/SO2”比值控制。
采用一台气体分析仪来测量超优克劳斯反应器出口气中的硫化氢浓度,再通过分析控制器来校正进入主燃烧器的空气流量,以获得所要求的硫化氢浓度值。
根据上述理论,控制原理可概述为:
如果进入超级克劳斯反应器的硫化氢浓度过高,需增加主燃烧器的空气量;如果进入超级克劳斯反应器的硫化氢浓度过低,则减少主燃烧器的空气量。
主燃烧器的炉膛和燃烧室中的主要反应如下:
2H2S+
O2SO2+H2O+heat
2H2S+SO2
S2+2H2O-heat
通过这个克劳斯反应,在主燃烧器的炉膛和燃烧室中生成气态的单质硫。
高温燃烧反应段的氧气供应:
如果进入硫磺回收装置的酸性气体中的H2S含量比较低的话,为了保证燃烧段的反应温度,需要用纯氧来代替空气进行燃烧反应。
(2)克劳斯催化反应段
在接下来的克劳斯催化反应段将进一步提高总的硫磺回收率。
在第一、第二反应器中,发生下列反应:
2H2S+SO2
Sx+2H2O+heat
通过使用克劳斯催化剂,克劳斯平衡反应将向生成硫磺的方向进行。
从第一和第二反应器出来的单质硫,分别经过冷凝后排出,这样可以保证在下一个催化床层中反应进一步向生成硫磺的方向进行。
(3)超优克劳斯反应段
由于克劳斯反应是一个平衡反应,因此从第一、第二反应器出来的气体中含有一定量的没有反应掉的SO2。
而在最后一个反应器超级克劳斯反应器中SO2不参加超级克劳斯反应,由此这些SO2带来了硫回收率的损失。
为了减少SO2带来的这部分损失,我们在第二个反应器后面引入了一个超优克劳斯反应器,在超优克劳斯反应器中装填了一种特殊的催化剂,将进气中的SO2还原生成单质硫和H2S。
从第二个克劳斯反应器来的工艺气体中含有一定的H2和CO,它们将与SO2在超优克劳斯反应器的催化床层中发生如下反应:
SO2+2H2
Sx+2H2O
SO2+3H2H2S+2H2O
SO2+2CO
Sx+2CO2
(4)超级克劳斯段
从超优克劳斯反应器出来的工艺气与空气进行混和。
混和后进入下游的超级克劳斯反应器中,在超级克劳斯反应器中通过装填一种特殊催化剂将硫化氢进行选择性地氧化直接生成单质硫,反应如下:
H2S+
O2
Sx+H2O
此反应为热力学完全反应,因此反应可以达到很高的转化率。
(5)焚烧炉
从超级克劳斯反应器来的尾气,以及从液硫槽来的放空气中含有一定的硫化物,这些硫化物需要在焚烧炉中进行燃烧反应。
主要反应如下:
H2S+
O2SO2+H2O
Sx+O2SO2
COS+
O2SO2+CO2
4.工艺流程
(1)原料气系统
酸性原料气首先进入甲醇洗涤塔(C-2301)洗涤其中的甲醇后进入缓冲罐(V-2301),在缓冲罐中分离水分。
当缓冲罐中的液位较高时,将酸性水排到甲醇洗涤塔(C-2301),然后送污水处理。
原料气在蒸汽预热器E2310中用4.0MPa(G)中压蒸汽预热到230°C,然后送到主燃烧器燃烧。
(2)预热及燃烧阶段
正常情况下主燃烧器的空气用纯氧代替。
空气鼓风机(K-2301A/B)在开车和预热时向超级克劳斯段鼓风。
主燃烧器(F-2301)的氧气量要能够将原料气中的碳氢化合物和其它污染物充分燃烧,保证超优克劳斯反应器出口H2S的含量达到0.67%(vol),这是硫回收的适宜浓度。
进入燃烧器的氧气由高级燃烧器控制系统(ABC系统)控制。
此系统由两部分构成:
顺流送料部分和逆流送料部分。
首先测量酸气流,然后将其乘以所需的氧气/酸气比率(顺流送料控制),即得到所需的氧气量。
最后所得到的氧气需求信号对供氧控制系统进行设定,而氧气控制系统对两个控制阀的位置进行调整。
该系统首先对氧气管线上的小控制阀(FV2311)进行调整,其次是主控制阀(XV2301)。
最终目的是通过调整氧气管线上的控制阀使氧气流量再次达到超级克劳斯入口H2S浓度的最佳值,从而快速应对气流的变化。
这样,通过主氧气管线和微调氧气管线的气流总量将与酸性原料气总量相对应。
此气流控制系统由位于SUPERCLAUS反应器进口工艺路线上的H2S分析控制器(逆流送料控制)进行调整。
它可保证超级克劳斯入口过程气中H2S容积百分比达到0.67%,从而使装置获得最佳的硫磺回收效率。
为了使火焰保持稳定,F2303主燃烧室内必须有足够高的燃烧温度(高于1000℃)。
装置可在分流模式下运行,一部分酸性气从分流管线进入主燃烧室F2303,以提高火焰的温度。
为了去除在F2301主燃烧器和F2303燃烧室内产生的热量,气体通过废热锅炉E2301、E2302的管束与锅炉水换热。
工艺气体被冷却,E2301副产4.0MPa(G)中压饱和蒸汽,中压蒸汽一部分用于装置加热,富余蒸汽则送至蒸汽管网。
E2302副产低压饱和蒸汽送至管网。
工艺气体经过燃烧,产生部分的硫蒸汽被冷凝成液态硫,经过硫封槽V2306A进入液硫贮槽。
(3)克劳斯催化反应段
工艺气体在第一预热器E2311中用4.0MPa(G)中压蒸汽加热,达到在第一反应器R2301中催化反应需要的反应温度240℃。
一级Claus反应器催化剂包括上部的氧化铝催化剂和底层氧化钛催化剂,在底部床层COS和CS2可以得到较高的转化率。
进第一预热器的物料由反应器进口的温度控制器调节。
在反应器中,工艺气体中的H2S和SO2在催化剂上反应直到达到反应平衡。
反应器进口温度维持在240°C以促进COS和CS2转化,从反应器出来的工艺气体进入第二硫冷器E2303中被冷却,硫从工艺气体中冷凝分离出来,从第二硫冷器出来的液硫送到硫磺槽的硫捕集器V2306B。
一级硫冷器的出口管道上装有衬垫除雾器,回收工艺气体中夹带的液硫雾。
从二级硫冷器出来的气体在第二预热器E2312中再次用4.0MPa(G)中压蒸汽加热到二级Claus反应器R2302催化反应需要的反应温度214°C,R2302装有氧化钛型催化剂。
反应器进口温度比一级反应器的低,以促进H2S和SO2转化为硫。
在反应器中,工艺气体中H2S和SO2在催化剂上反应直到达到反应平衡。
反应器出来的工艺气体进入第三硫冷器E2304中被冷却,硫从工艺气体中冷凝分离出来,从第二硫冷器出来的液硫送到硫捕集器V2306C。
第三硫冷器的出口管道上装有衬垫除雾器,回收工艺气体夹带的液硫雾。
(4)超优克劳斯(EUROCLAUS)段
从第三硫冷器出来的气体通过4.0MPa(G)中压蒸汽在第三预热器E2313中加热,以获得超优克劳斯反应器R2303中催化反应需要的反应温度200°C,这个反应器包含三种不同类型的催化剂。
最上层由氧化铝型催化剂组成,以促进H2S和S02成硫。
因为最后超级克劳斯阶段不能转换硫化氢以外的成分,这些成分显示了进行到超级克劳斯阶段时回收的损失。
因此,第二层是超优克劳斯催化剂,一种加氢催化剂。
这种催化剂将S02还原为H2S和硫蒸气。
最后,底层组成是钛氧化物催化剂,用以处理COS等不再需要的组分。
反应器出来的工艺气体进入第四硫冷器E2305中被冷却,硫从工艺气体中冷凝分离出来,从第四硫冷器出来的液硫送到硫捕集器V2306D。
硫冷器的出口管道上装有衬垫除雾器回收工艺气体夹带的液硫雾。
第一、第二硫冷器在一个壳体,第三、第四流冷凝器在一个壳体。
锅炉给水进入冷凝器壳程。
冷凝器产生低压蒸汽。
(5)超级克劳斯(SUPERCLAUS)段
为了获得高的硫回收率,工艺气体被送到最后的催化反应段,超级克劳斯段。
预热空气由空气鼓风机注入四级工艺气体预热器E2314下游的工艺气体中。
E2314中工艺气体被4.0MPa(G)中压蒸汽加热,得到合适的超级克劳斯催化转化反应温度(200°C~210°C)。
在超级克劳斯反应器R2304中H2S选择性氧化生成硫。
反应器中装有选择性氧化催化剂。
反应器中空气过量以维持氧化环境防止催化剂硫化。
从超级克劳斯反应器R2304出来的气体被送到超级克劳斯硫冷器E2306浓缩尽可能多的硫,超级克劳斯硫冷器在低温下操作。
产生的大约0.1MPa(G)的低压蒸汽在空冷器E2307中进行空气冷却。
蒸汽压力靠E2307风扇的速度和倾斜度调整,蒸汽温度(120℃)略高于硫磺的凝固温度。
从超级克劳斯硫冷器出来的液硫送到硫捕集器V2306E。
超级克劳斯硫冷器的出口管道上装有衬垫除雾器回收工艺气体夹带的液硫雾。
来自超级克劳斯硫冷器的工艺气体进入凝聚过滤器V2302,其中装有衬垫除雾器,最后的微量液硫从气体中分离出来并送到硫捕集V2306F。
(6)尾气焚烧阶段
超级克劳斯尾气(或在事故时旁路的Claus尾气)和硫磺槽的放空气含有残留的H2S和其它硫化物,不能直接向大气排放,所以这些气体在焚烧炉F2304中焚烧,使残留的H2S和硫化物转化为SO2。
进焚烧炉的气体与热的燃料气混合被加热,在焚烧炉燃烧器F2302中燃烧。
进燃烧器的燃料气由焚烧炉出口燃料气的温度调节。
燃料气燃烧需要的空气由空气鼓风机K-2301A/B提供。
到焚烧炉的空气分为三个部分,分别为:
a.一次风,用于燃料气的次化学当量燃烧
b.次级风,用于燃料气的过化学当量燃烧
c.二次风,用于过程气的氧化燃烧
一次风流量通过燃料气流量进行比值控制。
一次风为燃料气提供80%的次化学计量燃烧所需空气量,从而减少氮氧化物的生成。
次级风流量也是通过燃料气流量进行比值控制,次级风为燃料气提供130%的过化学计量所需的空气量。
在焚烧炉的烟道气中有一个氧气分析仪,并配有一个氧气控制器。
氧气控制器的输出信号作为二次风流量控制器的设定值。
因此次级风和二次风为焚烧炉提供了足够的燃烧空气,保证焚烧炉烟道气中含有7%(Vol)的氧含量。
从而保证烟囱排放的气体中H2S浓度小于10PPM。
。
当出现更多的易燃物时,保护温度控制器将增加次级风的流量,而不经过氧气控制器。
离开焚烧炉的烟道气在焚烧炉废热锅炉中被冷却,同时生成中压蒸汽,离开焚烧炉废热锅炉的烟道气温度大约为500°C。
离开废锅的烟道气与急冷空气进行混和后,温度降到300°C,送往烟囱排放。
急冷空气分两部分,一部分由焚烧炉的风机提供,一部分通过自然通风获得。
通过控制急冷空气的流量来控制送往烟囱的气体温度。
(7)液硫处理
硫磺捕集器中的液体硫磺汇集到硫磺槽中,用硫磺泵P2302打到包装楼,经过篮式过滤器进入硫磺造粒机,冷却固化成型后,到包装机包装。
5.工艺联锁说明
1.紧急联锁停车(IS-2301)
1.1.联锁条件
A.硫回收控制室紧急停车按钮(HY2381),现场紧急停车按钮(HY2382)二选一
B.控制室焚烧炉紧急停车按钮(HY-2385),焚烧炉现场紧急停车按钮(HY-2386)二选一
1.2.输出结果
A.HY-2301LK-2301A停车
B.HY-2302LK-2301B停车
C.HY-2303LE-2307风扇停
D.E-2307风扇停
E.去IS-2303/04/05/06/07/08/09
F.去IS-2311/12/13/14/15/16/18
2.风机出口切断阀联锁(IS-2302)
2.1.联锁条件
A.硫回收控制室紧急停车按钮(HY-2381),现场紧急停车按钮(HY-2382)二选一
B.控制室焚烧炉紧急停车按钮(HY-2385),焚烧炉现场紧急停车按钮(HY-2386)二选一
C.二选二
K-2301A停(YL2-2301)
K-2301B停(YL2-2302)
D.三选二
F-2301入口空气压力高高(PSHH-2307)
F-2301入口空气压力高高(PSHH-2308)
F-2301入口空气压力高高(PSHH-2309)
2.2.输出结果
关风机出口切断阀YV-2301(YSV-2301)
3.C-2301液位联锁(IS-2303SIS-PES)
3.1.联锁条件
A.来自IS-2302三选二
1 F-2301入口空气压力高高(PSHH-2307)
2 F-2301入口空气压力高高(PSHH-2308)
3 F-2301入口空气压力高高(PSHH-2309)
B.来自IS-2301
C.C-2301液位高高(LSHH-2302)
D.C-2301进口新鲜水流量低低(FSLL-2302)
E.V-2301液位高高(LSHH-2304)
3.2.输出结果
关去C-2301新鲜水切断阀YV2302(YSV-2302)
4.P-2301A/B以及Y-2303联锁(IS-2304)
4.1.联锁条件
A.F-2301入口空气压力高高三选二
1 F-2301入口空气压力高高(PSHH-2307)
2 F-2301入口空气压力高高(PSHH-2308)
3 F-2301入口空气压力高高(PSHH-2309)
B.来自IS-2301
C.C-2301液位低低(LSLL-2302)
4.2.输出结果
A.二选一
1 HS-2304L在DCS上手动停
2 IS-2304
输出结果HY-2304P-2301A停
B.二选一
1 HS-2305L在DCS上手动停
2 IS-2304
输出结果HY-2305P2301B停
C.YSV-2303关去界外酸性水阀YV-2303
5.F-2301联锁IS-2305
5.1.联锁条件
A.来自IS-2301
B.V-2301液位高高(LSHH-2304)
C.F-2301入口空气压力高高三选二
1 F-2301入口空气压力高高(PSHH-2307)
2 F-2301入口空气压力高高(PSHH-2308)
3 F-2301入口空气压力高高(PSHH-2309)
D.二选二
1 F-2301火焰熄灭(BY-2301)
2 F-2301火焰熄灭(BY-2302)
E.去主燃烧嘴酸性气流量低低(FSLL-2304)
F.去主燃烧器总氧气流量低低(FSLL-2318)
G.E-2301液位低低(LS-2307)
H.延时30min(可调)
1)初始空气去F-2302流量低低(FSLL-2335)
2)二选二
1 F-2302火焰熄灭(BY-2303)
2 F-2302火焰熄灭(BY-2304)
3)焚烧炉F-2304烟气温度高高(TSHH-2345)
4)F-2304去烟气温度高高(TSHH-2349)
5)E-2308液位低低(LSLL-2316)
I.延时30min(可调)
1)二选二
1 K-2301A停(YL2-2301)
2 K-2301B停(YL2-2302)
2)燃料气去F-2301和F-2302压力低低(PSLL-2321)
3)V-2305液位高高(LSHH-2321)
5.2.输出结果
A.关去主燃烧器酸性气切断阀YV-2304(YSV-2304)
B.关去主燃烧嘴酸性气体流量FV-2303(FSV-2303)
C.FC-2303=TC(FC-2303)
D.关去主燃烧器酸性气体流量阀FV-2309(FSV-2309)
E.FC-2309=TC(FC-2309)
F.关去主燃烧器氧气切断阀YV-2307(FSV-2307)
G.关去主燃烧器氧气切断阀YV-2308(FSV-2308)
H.FC-2311=TC(FC-2311)
I.AC-2306=TP(AC-2306)
J.XC-2301=TC(XC-2301)
6.主燃烧器点火联锁IS-2306
6.1.联锁条件
A.来自IS-2301
B.F-2301入口空气压力高高三选二
1 F-2301入口空气压力高高(PSHH-2307)
2 F-2301入口空气压力高高(PSHH-2308)
3 F-2301入口空气压力高高(PSHH-2309)
C.二选二
1 F-2301火焰熄灭(BY-2301)
2 F-2301火焰熄灭(BY-2302)
D.四选四
1 酸性气投入(HS-2304)
2 V-2301液位高高(LSHH-2304)
3 去主燃烧嘴酸性气流量低低(FSLL-2304)
4 去主燃烧器总氧气流量低低(FSLL-2318)
E.E-2301液位低低(LS-2307)
F.燃料气去F-2301和F-2302压力低低(PSLL-2321)
G.V-2305液位高高(LSHH-2321)
H.去主燃烧器空气流量低低(FSLL-2320)
I.二选二
1 K-2301A停(YL2-2301)
2 K-2301B停(YL2-2302)
J.延时30min(可调)
1)初始空气去F-2302流量低低(FSLL-2335)
2)二选二
1 F-2302火焰熄灭(BY-2303)
2 F-2302火焰熄灭(BY-2304)
3)焚烧炉F-2304烟气温度高高(TSHH-2345)
4)F-2304去烟气温度高高(TSHH-2349)
5)E-2308液位低低(LSLL-2316)
6.2.输出结果
A.关去主燃烧器切断阀(YSV-2309)
B.FC-2309=TC(FC-2309)
C.关去主燃烧器燃料气切断阀YV-2310(YSV-2310)
D.关去主燃烧器燃料气切断阀YV-2311(YSV-2311)
E.FC-2324=TP(FC-2324)
F.关低压蒸汽去F-2301切断阀YV-2312(YSV-2312)
G.FC-2323=TC(FC-2323)
7.R-2304联锁IS-2307
7.1.联锁条件
A.来自IS-2301
B.V-2301液位高高(LSHH-2304)
C.F-2301入口空气压力高高三选二
1 F-2301入口空气压力高高(PSHH-2307)
2 F-2301入口空气压力高高(PSHH-2308)
3 F-2301入口空气压力高高(PSHH-2309)
D.二选二
1 F-2301火焰熄灭(BY-2301)
2 F-2301火焰熄灭(BY-2302)
E.去主燃烧嘴酸性气流量低低(FSLL-2304)
F.去主燃烧器总氧气流量低低(FSLL-2318)
G.E-2301液位低低(LS-2307)
H.延时30min可调
1)初始空气去F-2302流量低低(FSLL-2335)
2)二选二
1 F-2302火焰熄灭(BY-2303)
2 F-2302火焰熄灭(BY-2304)
3)焚烧炉F-2304烟气温度高高(TSHH-2345)
4)F-2304去烟气温度高高(TSHH-2349)
5)E-2308液位低低(LSLL-2316)
I.延时30min(可调)
1)燃料气去F-2301和F-2302压力低低(PSLL-2321)
2)V-2305液位高高(LSHH-2321)
J.二选二
1 K-2301A停(YL2-2301)
2 K-2301B停(YL2-2302)
K.延时2min(可调)
H2S浓度高高(ASHH-2304)
L.六选二
1 反应器R-2304顶部温度高高(TSHH-2324A)
2 反应器R-2304中部温度高高(TSHH-2324B)
3 反应器R-2304下部温度高高(TSHH-2324C)
4 反应器R-2304顶部温度高高(TSHH-2325A)
5 反应器R-2304中部温度高高(TSHH-2325B)
6 反应器R-2304下部温度高高(TSHH-2325C)
M.去混合器X2301空气流量低低(FSLL-2331)
7.2.输出结果
A.关去E-2314工艺气切断阀YV-2315(YSV-2315)
B.开去E-23
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