基于Aspen Plus的超级Claus硫磺回收+SSR尾气处理工艺模拟

摘要

在原煤、石油、天然气的深加工过程中，会产生大量含H2S的酸性气体，H2S气体的存在不仅会影响下游装置产品的质量，也会增加生产设备的腐蚀程度。因此，硫磺回收装置已经成为化工生产过程中必不可少的装置。近年来，随着人们环保意识的提高，国标GB16279-1996对化工生产尾气中SO2的排放量提出了越来越严格的要求。在硫磺回收工艺之后增加尾气处理工艺，可以进一步提高硫磺回收率，减少尾气中SO2的含量，减少对环境的危害。其中，超级Claus硫磺回收+SSR尾气处理工艺具有硫磺回收率高，尾气排放达标，工艺安全可靠，投资费用低，适用范围广等优点，广泛应用于化工行业。
　　本文使用化工流程模拟软件Aspen Plus，对超级Claus硫磺回收+SSR尾气处理工艺全流程进行了模拟，通过调整工艺参数，尽可能地提高硫磺回收率，降低尾气中SO2含量，并且根据模拟结果，对超级Claus硫磺回收工段的反应器进行初步设计。
　　在超级Claus硫磺回收工段，采用POLYSL物性方法进行模拟，分别对燃烧炉，反应器，冷凝器单元模块进行建模，使硫磺回收率提高到99.94％。在 SSR尾气处理工段，采用ELECNRTL物性方法进行模拟，对吸收塔单元模块进行建模，使尾气中SO2的排放量小于960mg/m3。
　　利用软件的灵敏度分析功能，分别研究了燃烧炉内热点温度，空气进量，反应器出口温度，H2进量，MDEA溶液进量对反应过程的影响。结果表明：燃烧炉内热点温度控制在980℃，空气进量为8000kg/h，一级反应器出口温度为305℃，二级反应器出口温度为220℃，H2进量大于1kg/h，MDEA溶液进量大于50280kg/h时，整个反应达到最优状态。
　　根据硫磺回收工段酸性气体的处理量对反应器进行设计，反应器催化剂填充总量为16.41m3，壳体直径为2m，长度为8m。一级反应器催化剂填充体积为8.21m3，底面积为6.00m2，高度为1.37m，二级反应器催化剂填充体积为8.21m3，底面积为5.80m2，高度为1.42m。反应器壳体厚度为0.10m，总高为9.10m，其中封头高度为0.50m，厚度为0.10m。反应器设计满足水压试验要求，反应器设计合格。

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1 绪论

1.1 课题研究的背景、目的及意义

1.2 硫磺资源

1.3 硫磺的基本性质

1.4 硫磺的用途

2 硫磺回收工艺

2.1 原始克劳斯工艺

2.2 常规克劳斯工艺

2.3 超级克劳斯工艺

2.4 超优克劳斯工艺

2.5 克劳斯工艺技术进展

2.6 尾气处理工艺

3 工艺流程模拟

3.1 超级 Claus 硫磺回收+SSR 尾气处理工艺流程

3.2 超级 Claus 硫磺回收+SSR 尾气处理工艺原理

3.3 物性方法的确定

3.4 操作参数及压力条件

3.5 硫磺回收率的计算

4 模型建立

4.1 图解法

4.2 燃烧炉模型的建立

4.3 反应器模型的建立

4.4 冷凝器模型的建立

4.5 吸收塔模型的建立

5 模拟结果对比与优化

5.1 模拟界面开发

5.2 物料衡算

5.3 能量衡算

5.4 模拟结果对比

5.5 关键参数对工艺的影响

5.6 影响因素

6 反应器的工艺设计及选型

6.1 反应器的工艺设计

6.2 催化剂的选择

6.3 反应器的选择

6.4 反应器体积的初步计算

7 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

致谢

参考文献

附录