❶ 濕法脫硫技術的硫回收及副鹽回收
0.序言
濕式氧化法脫硫較為完整的工藝過程可分為:脫硫、再生、硫回收與副鹽回收四個控制單元,四者之間相對獨立且有密切關聯。從總體上看四者的發展並不同步,就其工藝技術及相應設備的配置,工藝管理及工藝要求等方面來看,硫回收特別是副鹽回收,均明顯滯後,這又反向影響了脫硫與再生的正常進行,因此,不少企業已將硫回收及副鹽回收,做為重點控制的工藝過程。
1.氧化再生的概念與過程
從傳統上講,氧化再生單是指在催化劑的作用下,脫硫富液中的HS—被氧化析出生成單質硫。其實從過程的完整性講,上述過程只是氧化再生的一部分,而只有將析出的單質硫從液相中分離出去,才可稱過程的終結。析出硫後的高質量貧液再進入又一個吸收過程,並如此周而復始,脫硫液方可保持良性的循環,脫硫生產方可長周期的正常進行。
2.硫回收與副鹽回收的重要性
氧化再生與硫回收是富液氧化成貧液並保持貧液高質量的兩個重要環節。脫硫貧液質量差,懸浮硫含量高,除直接影響脫硫凈化度外,其積硫以及硫鹽等混合物還會造成填料脫硫塔堵塞,塔系阻力增大,塔攔液及夾帶液,以及物料損耗增多等多種危害,直接影響著脫硫生產的正常進行,進而影響整個系統的安全和穩定生產。
3.幾種不同的硫回收裝置
3.1轉鼓式真空過濾機
結構:由機座、料槽、轉鼓、分配頭、攪拌器、加液管、正壓空氣管、負壓系統、沖洗管等部件構成。
工作原理:真空過濾機分配頭的抽真空區間與真空泵負壓系統聯接,吹風區間與正壓空氣聯接,過濾機的轉鼓在料槽中轉動時,其下半部分浸泡在硫懸浮液中,轉鼓每運行一周,其內腔的各分室,先後與上述兩區間相聯通,其外表面則依次完成過濾、乾燥、吹風卸料、濾布再生等工作程序,轉鼓的連續不間斷旋轉運行,保證了過濾生產的連續進行。
3.2戈爾膜過濾器
結構:由缸體、反沖缸、管道、過濾元件、自控系統、氣動控制系統及脫水器等組成,並分進液、過濾、反沖、排渣等過程。
工作原理:過濾時脫硫泡沫通過薄膜濾袋,清液經上腔排出,脫硫液中的懸浮硫及其它物理雜質被全部截留在濾芯表面形成濾餅。當其達到一定厚度時,過濾器系統進入反沖洗狀態,使濾餅脫離濾袋,並沉降在過濾器錐形底部,系統重新進入工作狀態。該過程脫硫液沒有化學變化是純物理過程。
3.3上懸式離心機
結構:立式主體框架、敞口內腔式轉鼓、外鼓腔,變速電機、濾餅料斗、濾液收集裝置、停車手閘、加液管、沖洗管等。外鼓腔焊接在立式主體框架下半部,轉鼓的主軸與框架上方的電機垂直聯接,吊在外鼓主腔內,轉鼓內側附著的濾布有開口的鋼圈固定。
操作:起動電機待轉鼓運行正常後,人工手動均勻的加液,濾液穿過濾布匯集鼓外腔流至地下槽,單質硫及其它物理雜質截留在濾布上,濾餅達一定的厚度,停車,而後人工將濾餅鏟下至料斗回收。過程中一但加液不均勻或加液過快,造成晃車,主體框架晃動,硫膏飛濺,需要緊急停車。其勞動強度大,生產環境差,國內基本已停用。
3.4三足離心機半封閉或全封閉式硫回收
結構:由轉鼓、外鼓腔、加料管、沖洗管、濾液收集回硫裝置,料斗、控制系統、動力電機等構成。鼓外腔由彈性裝置的三足固定,轉鼓中心主軸由地面支撐,與電機三角帶聯接。
操作:轉鼓運轉正常後均勻加硫泡沫液至鼓內腔,濾液穿濾布收集排至地下槽,濾布截留單質硫及其它雜質,濾餅由刮刀自動卸料至料斗。濾餅可直接回收或送熔硫器,間歇式熔硫。該裝置勞動強度小,工作環境干凈,工作效率高。該裝置脫硫液無化學變化,系純物理過程。
3.5DS型硫泡沫專用過濾機
設備概述:DS型硫泡沫專用真空過濾機是集納米無機膜技術、超聲波技術、自動化控制為一體的新型、高效、節能、環保的固液分離設備,它依據脫硫液組分以及各組分特殊的物化性質採用不同的超微細孔在不影響溶液組分的情況下將硫泡沫中單質硫過濾出來,形成的濾餅可直接裝袋銷售或進熔硫器進行熔硫;因使用納米過濾,過濾後的脫硫液含硫極低(單質硫的去除率可達99、9%以上),過濾後的溶液清亮透徹濁度低(固形物總含量〈50PPm),且由於是物理性過濾,過濾後溶液的物化性質均沒有發生變化,可直接回脫硫系統使用。因此極大節約了能耗、減少了對環境的污染和對系統的危害。
工作原理:DS脫硫真空過濾機過濾介質利用納米陶瓷技術,在真空力的作用下,只能讓脫硫液通過超微陶瓷膜孔,而溶液中的機械雜質和單質硫以及氣泡卻無法通過,保證無真空損失的原理,極大地降低了真空過濾機能耗和過濾液的固形物含量。
工作流程:DS脫硫真空過濾機主要包括過濾板、轉子、料漿斗、真空系統、清洗系統、控制系統。工作時浸沒在料斗的過濾板在真空力和毛細作用下,表面吸附成一層物料,濾液通過濾板至排液罐,乾燥區濾餅繼續在真空力的作用下脫水。濾餅乾燥後通過刮刀卸料,卸料後進入反洗區,通過循環水清洗濾板,從而完成一個工作循環。在過濾機運行7小時後採用超聲波和鹼水清洗,以保持過濾機的高效運行。形成的濾餅裝袋處理或去熔硫釜熔硫。濾餅含水量30%左右。
3.6格柵板過濾
此外也有些小企業或脫硫量少的裝置,直接將再生槽的硫泡沫溢流至格柵板上鋪設的麻袋上回收硫膏,格柵下槽內的濾液再循環送至脫硫塔,該方法從上世紀60年代延用至今,可稱我國的硫回收裝置原始之最。
3.7熔硫釜
作用與結構:熔硫釜是硫回收裝置中的關鍵設備,它對回收系統硫膏,避免硫堵降低阻力,減少設備管線腐蝕,起到了積極作用。主要包括進料口、脫硫液出口、釜體、加熱套、蒸汽進口、冷凝水出口,其結構為:釜體的底部裝有管狀加熱器,加熱器外套管上裝有高壓蒸汽進口、蒸汽出口,加熱器末端裝有保溫截止閥。釜體和夾套兩個壓力容器腔體上,均配置壓力表、安全閥、溫度計等安全附件,以便於操作控制。製造及安裝均符合一類受壓容器的安全要求。
操作:將壓力P≤0. 45MPa的低壓飽和水蒸汽,引入到熔硫釜的夾套及盤管內作為熱源,加熱釜體及盤管,再傳熱給釜內硫膏,當溫度140℃—150℃熔融成硫黃,因釜內硫膏含水,當液溫達到140℃—150℃也將產生飽和水蒸氣。設備在此條件下運行安全正常。過段時間後開熔硫釜下部的排液閥,連續排液,而後排渣。此過程可連續進行,也可間歇式進行,過程結束後停蒸汽,而後卸壓,待用。
總之,採用何種方法進行硫回收,應因廠而置,不搞一個模式。但戈爾膜過濾器工藝復雜,操作環境差也有不少企業棄用。連續熔硫蒸汽消耗量大,大量殘液需進行冷卻降溫,沉澱處理,且高溫熔硫,負反應加快,副鹽成倍增長(在某廠分析Na2S2O3結果:硫泡沫液采樣Na2S2O3分析含量:15.3g/1,熔硫殘液采樣Na2S2O3分析含量: 31.8g/1),所以是選擇連續熔硫還是間斷熔硫,也應根據各廠的實際工況而定。
4.副鹽回收裝置
濕式氧化法脫硫工藝過程,在脫除工藝氣體中硫化氫的同時,也伴隨著Na2S2O3 Na2SO4 NaCNS三種副鹽的生成。副鹽總量的增長,不但直接影響氣液傳質過程,影響單質硫的浮選,使貧液質量下降,最終導致脫硫效率下降,且物料損耗增多。所造成鹽類混合物堵塔也時常發生。
在基本相同的工藝條件下,要達到基本相同的脫硫效果,如果Na2S2O3含量60—120g/1則鹼耗增加8%左右;如果Na2S2O3含量為120—160g/1,則鹼耗增加10%左右。不僅如此,隨著Na2S2O3含量的增長,Na2SO4含量也會增加,裝置腐蝕也會加快。因此,對過量副鹽的回收,也應在脫硫工藝裝置的配備之列。以保持三鹽的總量在200g/1之內。
在實際生產中,如何更好的控制副鹽的產生,有關文獻中多有報道,這兒不再討論。對於溶液中已經很高的副鹽,以前多採取以下兩種方法:一是直接排放部分脫硫液,進行溶液置換;二是引旁路對脫硫液加熱析鹽。前者不僅會造成一定的浪費,而且由於環保的壓力越來越大,大多企業已不允許排放;後者多採用蒸汽間接加熱,使脫硫貧液蒸發而增濃,而後再降溫冷卻,脫硫液中的副鹽含量過飽和而結晶析出,再進行過濾回收。電加熱對副鹽回收的原理也基本相同,但裝置需要大量投資。總之,為保持脫硫貧液的高質量,脫硫工藝的正常運行,不管採用何種方法對超量副鹽的回收都是必要的,唯獨簡單的排放脫硫液的方法不可取。
5.結語
濕式氧化法脫硫雖然工藝較為簡單,但是在日常操作管理中卻比其它工序要煩瑣的多。所以無論是脫硫與再生,還是硫回收和副鹽回收,都必須放在同等的高度認真對待。任何一個環節出現問題都會影響到整個工況。尤其是加強對相對薄弱的硫回收和副鹽回收的控制和管理,在實際生產中是有著重要意義的。
❷ 跪求 硫磺粉生產工藝 流程圖 最好全部資料
一種是 採用專用粉碎機製取。主要由原料料斗(1)、三級粉碎主機(2)、選專料器(3)、成品出屬料器(4)、風機(5)、散風裝置(6)組成。其中三級粉碎主機(2)與選料器(3)相連接,選料器(3)與成品出料器(4)相連接,成品出料器(4)與風機(5)相連接,再與散風裝置(6)連接。在本硫磺專用粉碎機有關部件內部布置安裝了由銅棒(37)、(47)和銅線(38)、(48)、(64)組成的靜電排放系統裝置。
一種是加熱硫磺到沸騰,然後冷卻硫蒸氣得到很細的硫磺粉。
❸ 合成氨關於脫硫的方法,工藝原理,發展水平以及方向
克勞斯脫硫。效果好,脫得徹底。得到的硫純度好,可直接作成品賣。
硫磺回收裝置的設計目的是對合成氨裝置產生的酸性氣體進行硫回收。
其工藝設計基於改良克勞斯和採用「絕熱-等溫反應器」進行的直接氧化工藝,從含 H2S的酸性氣體中回收元素硫。
硫磺回收裝置由一個熱反應段組成,在此過程中,部分 H2S 在空氣(氧氣)中燃燒;接下來是一個 Claus 催化段以及一個直接氧化段,最後階段是尾氣送至鍋爐煙氣脫硫。
❹ 硫磺回收工藝原理 硫磺回收技術問答
硫磺回收技術問答
1、 我公司酸性氣來源有哪些?
答:加氫脫硫裝置、焦化裝置、污水汽提裝置、連續重整脫硫裝置。
2、 常用制硫有哪幾種方法?各在什麼情況下使用?
答:(1)部分燃燒法:在酸性氣H2S濃度大於50%場合使用。
(2)分流法:在酸性氣H2S濃度15-50%酸性氣HS濃度。
(3)直接氧化法:在襪畝酸性氣H2S濃度小於15%場合使用。
3、試述分硫法制硫的原理?
答:分硫法是將1/3的酸性氣引入燃爐,所配空氣量為烴類完全燃燒和H2S完全燃燒生成SO2來計算,對H2S來說反應結果在爐內沒有氣體硫生成,只有SO2生成。2/3的酸性氣在一級轉化器前與燃燒爐內生成的SO2匯合,同時進入轉化器,在催化擾洞劑作用,SO2和H2S作用生成氣體硫。
4、 試述直接氧化法制硫的原理?
答:直接氧化法是將空氣預熱到一定溫度再引進燃燒爐轉化器反應,所需配風量為酸性氣體中烴完全燃燒和1/3H2S完全燃燒生成SO2來計算,反應結果在燃燒爐或轉化器內均生成氣體硫。
5、 試述部分燃燒法制硫的原理?
答:採用克勞斯部分燃燒法,即:將全部酸性氣引進燃燒爐,所配風量按照烴類完全燃燒和1/3H2S完全燃燒生成SO2來計算,對H2S來說,反應的結果爐內約有65%的H2S轉為氣態硫,余
下35%的HS中的1/3燃燒成SO2,2/3保持不變。爐內反應剩餘的H2S、SO2在轉化器內的催化劑作用下發生反應生成硫。 制硫過程可以用以下化學反應式表示:
第一步H2S+1/2O===1/2S2+H2O-37.5*103千卡/摩爾
H2S+2/3=====S2O+H2O+124*103千卡/摩爾
第二部 H2S+SO2====3/ese+ H2O+21*103千卡/摩爾
硫的生成可在高溫下進行,也可在低溫下進行其溫度界限在500-6000C。
高溫下生成硫為吸熱反應,升高溫度對反應有利。3000C以上可自動進行,600-7000C時轉化率為20-50%。13000C時轉化率為75%,低溫下生成硫須在催化劑存在時進行,為放熱反應。降低溫度對反應有利,150-2000C轉化率最高。反應速度可滿足工藝要求,為防止硫冷凝在催化劑上,反應溫度一般控制在220-3500C,最合適溫度為2500C左右。
6、 傳統克勞斯工藝硫回收率低的原因?
答:(1)克勞斯反應為平衡反應,所以H2S、S2O不可能完全轉化成硫,有一部份必須在尾氣中帶出
(2)由於在緩好枯反應過程中生成大量水,而實際上無法將其從過程中除去,這也妨害了轉化的進行,降低了硫回收率。
(3)在生產實際中,要想H2S和S2O之比嚴格控制在2:1非常困難,造成H2S、S2O不能按比例進行反應。
7、什麼叫催化劑?催化劑作用有哪些特徵?
答:能改變某些物質的化學反應速度,而在反應過程和反應終了時,本身不起化學反應變化,而保持原有化學性質的物質叫催化劑。
其作用有如下特徵:
(1) 在化學反應中能改變反應的速度,其通過降低活化能來
達到的。
(2) 不改變化學平衡。
(3) 具有選擇性,一種催化劑只能使用在某一反應中。
7、 硫磺的性質?
答:(1)物理性質:硫磺是一種淺黃色的晶體,分子量32,不溶於水。易熔於二硫化碳,熔點112-1190C,沸點444.60C,自然點248-2660C,在空氣中液硫於1500C接觸明火可燃燒,密度
1.92-2.07
硫磺在加熱或冷卻時發生如下現象:黃色固體112.30C熔化成黃色流動液體,2560C暗棕色粘稠液體,暗棕色易流動液體。444.60C黃色氣體,6500C黃色氣體,8000C以上無色氣體。
液體硫磺具有獨特的粘溫特性130-1600C粘度小,流動性好,160-1900C由於S環鏈開始破裂,粘度升高,1900C以上鏈平均長度縮短,粘度又變小。
硫分子中的硫原子數目隨溫度不同而所異,當加熱硫磺時存在如下平衡: 3S8===4S6===12S2隨溫度的升高平衡向右移動,熔點以下硫分子為S8,熔點—沸點S8、S6共存,溫度升高S8減少,
S6增加,沸點時S2出現,7000C時S8為零,7500C時S2最大硫能形成幾種同素形體,主要是斜方晶硫和單斜晶硫,單斜晶硫存在於95.60C到1190C范圍內,95.60C以下漸變成斜方晶硫,它們能相互轉化。
(2)化學性質:a和金屬化合S+Fe==Fes
b和非金屬化合S+HS==H2S
c和鹼反應3S+6NaOH==Na2SO3+2Na2S+3H2O
d和酸反應,能被硫酸氧化。
8、 SO2的性質?
答;SO2是一種具有叱刺鼻的窒息氣味和強烈澀 ,無上無色有毒氣體。長礦中最高允許濃度為0.02mg/l,SO2極易冷凝,在常壓下冷至-10.10C就液化,氣化熱5.96卡/克分子,可做製冷劑。 SO2易溶於水,200C時1體積的水可溶10體積的SO2氣體,而生成亞硫酸,亞硫酸是中強酸,故SO2在有水,水蒸汽存在時對設備腐蝕比H2S更嚴重。
SO2具有氧化性,又有還原性 ,可作漂白劑,使許多有色物質還原褪色。
9、 H2S的性質?
答:H2S是一種無色具有臭雞蛋氣味可燃劇毒氣體,比空氣稍重,比重1.1906,純H2S在空氣中2460C,在氧氣中2200C即可燃燒,與空氣混合爆炸極限為:上限為45.5%、下限為4.30%
H2S在空氣中燃燒帶有淡藍色火焰,由供氧量的不同生成的產
物也不同:
過氧量 H2S+3/2O===H2O+SO2
不足氧量 H2S+1/2===H2O+S
即使在常溫下,H2S也可在空氣中被氧化,,因此,H2S是最強的還原劑之一。
H2S溶於水,一體積水可溶解4.65體積的H2S,H2S的水溶性呈弱酸性,氫硫酸不穩定,被溶於水的氧氣氧化,而析出硫。故使H2S溶液呈混濁,H2S在水分兩步電離:
H2S==H++HS HS===H++S—— —
H2S易於大多數金屬作用生成硫化物,特別是在加熱或在水蒸汽存在的情況下,它也和許多氧化物反應生成硫化物。
如:H2S+Fe=== FeS↓+H2↑。
10、 為什麼硫冷凝器安裝時要求有坡度?
答:硫冷凝器管程為硫過程氣,該過程氣經過硫冷凝器時被冷卻產液體硫磺,液硫具有較大的粘度,流動速度較慢,若硫冷凝器安裝時有坡度則可加快硫磺的流速,減小過程氣的壓降,另外硫冷凝器有坡度液硫不易在設備內積累,當過程氣氧量較高時,也不會造成液硫燃燒損壞設備。
11、 反應爐和焚燒爐為什麼要砌花牆?
答:爐子的作用是使各組份充分發生反應,爐內砌花牆能加強各組分的混合效果,延長各組分的停留時間,同時它能使爐子增加蓄熱量,提高爐內溫度,從而提高爐子效率。
12、 硫封罐的作用是什麼?
答:裝置從硫冷凝器到液硫池的液硫管線是暢通的,這樣硫冷凝器內的HS和SO有毒有害氣體就會從液硫管線隨液硫管線跑出來,硫封罐的作用就是利用液硫的靜壓把氣體封住。
13、 克勞斯部分生產原理?
答:克勞斯的生產原理為:酸性氣在燃燒爐內用空氣進行不完全燃燒,使酸性氣中的三分之一HS燃燒成SO,烴和氨完全燃燒,未燃燒的三分之二HS和燃燒生成的SO在高溫條件發生反應生成硫和水,剩餘的HS和SO繼續在催化劑作用下發生反應進一步生成硫和水,生成的硫經冷凝和捕集得到回收,尾氣進入焚燒爐。
14、 反應爐內主要發生哪些反應?
答:(1)H2S+3/2O2===SO2+H2O
(2)2H2S+SO2==3/2S2+H2O
(3)CnH2n+2+3n+1/2O2==(n+1)H2O+ nCO2
(4) H2S+CO2==COS+H2O
(5) CH4+ 2S2==CS3+ 2H2S
(6) NH3+3/4O2==1/2N2+3/2O2
15、克勞斯反應器內主要哪些反應?
答:(1)2H2S+SO2==2H2O+3/ n S n
(2)H2S+1/2O2===H2O+1/ n S n
(3)COS+H2O===CO2+H2S
(4)CS2+2H2O===CO2+2H2S
16、為什麼要對氧化鋁催化劑進行還原?
答:本裝置第一、第二克勞斯反應器裝填氧化鋁催化劑,在該催化劑作用下使H2S與SO2發生反應,當催化劑使用一定時間後,由於過程氣中含有多餘氧,它使催化劑中AL2O3活性組分被鹽化失活,造成催化劑中毒,硫轉化率下降,因此,有必要在裝置停工之前對催化劑進行還原。
17、反應爐溫度對裝置有何影響?
答:進入反應爐的酸性氣中含有氨,如果氨在反應爐內燃燒不完全,就會在裝置最冷部位形成銨鹽沉積,使設備和管線堵塞,為了確保氨在反應爐內燃燒完全,必須控制反應爐爐膛溫度大於12500C
18、克勞斯反應器入口溫度對裝置有何影響?
答:從反應爐來的過程氣在反應器床層催化劑作用下使H2S與SO2發生反應,該反應為放熱反應溫度越低對反應越有利,但溫度低於硫的零點溫度會造成液硫析出使催化劑失去活性,這樣也會造成硫轉化率的下降。另外要使裝置得到高的硫轉化率必須在催化劑作用下使COS和CS2發生水解,而該水解反應為吸熱反應,溫度越高對水解越有利。因此必須控制克勞斯反應器入口溫度為210-2500C,以保證裝置獲得高的轉化率。
19、酸氣帶水對裝置有什麼危害?
答:酸性氣中帶水。酸性氣中正常帶水蒸汽含量為5.8%(V),
無冷凝水,對裝置無影響,酸性氣中水含量大於5.8%(V),說明酸性氣中明水它會使裝置系統壓力上升,反應爐溫度波動,硫轉化率下降,嚴重的會造成事故,因此酸性脫液罐應加強脫水,嚴防酸性氣帶明水入反應爐。
20、酸性氣中帶烴對裝置有何影響?
答:本裝置設計酸性氣中烴含量為小於3%(V),若酸性氣中烴含量增加,會使反應爐中因烴類燃燒不完全而產生碳黑,使液硫顏色變黑,催化劑床層積碳,嚴重地影響裝置的產品質量和正常運行。若酸性氣中烴含量過低也對裝置不利,它使反應爐爐膛溫度偏低,造成氨燃燒不完全,因此在反應爐應人為加入少量燃料氣,以確保反應爐溫度。
21、為什麼要對除鹽水脫氧?
答:經過化學處理,除去Ca2+、Mg2+、CO32-等的水叫除鹽水,但除鹽水中還溶解了少量氧,如果除鹽水進入廢熱鍋爐它會破壞廢熱鍋爐材質結構,同時使產生的蒸汽中含存一定量的氧,造成設備和管線的腐蝕,因此對廢熱鍋爐的除鹽水必須進行除氧處理。
22、新砌好的爐子為什麼要烘爐?烘爐時為什麼要按烘爐曲線升溫?
答:烘爐是為了除去爐牆中的水份,並使耐火澆注料和耐火磚得到充分燃燒,以免在爐膛升溫時水分急劇汽化及耐火磚受熱急劇膨脹,而造成開裂或倒塌。
烘爐曲線是由耐火磚和耐火燒注料生產廠家根據材料特性確定的升溫曲線,若溫度升得太快,爐體砌築處就會出現明顯的裂縫,若溫度升得太慢,即浪費時間又增加燃料的消耗,因此烘爐時一定要按烘爐曲線升溫。
是非題
1、 一般來說酸性氣中H2S濃度越高,酸性氣的密度越大。
2、高壓瓦斯的主要組分是C4和C5
(×) (×)
3、酸性氣中的NH主要是有污水汽提裝置的酸性氣帶來的 (×)
4、石油在生產化工產品時,原料中硫的化合物會使催化劑中毒 (√)
5、石油中的硫主要是以硫的無機物形式存在。
(×)
6、酸性氣中HS濃度小於15%能採用部分燃燒法制硫。
(×)
7、分硫法制硫工藝在燃燒爐中有硫磺生成。
(×)
8、硫磺溶於水,不溶於二硫化碳。
(×)
9、液硫的粘度隨溫度升高而升高。
(×)
10、硫化氫是一種無色、具有臭雞蛋氣味的可燃性劇毒氣體,比重比空氣輕。
(×)
11、在裝置區內硫化氫最高允許濃度為100PPm
(×)
12、二氧化硫會刺激人的皮膚和上呼吸系統粘膜,當濃度超過20 PPm時,將會嚴重刺激眼睛、鼻子,咽喉和分
(√)
13、氣氨在室溫下壓縮至6-7大氣壓時即成液態。
(√)
14、 溶液中酸性越高,其PH值也越大,溶液中性時,PH值為
7
(×)
15、液氨汽化時會放出大量熱,氣氨溶解於水時也放出大量熱 。 (×)
16、二氧化硫和硫化氫的反應是吸熱反應。
(×)
17、COS、CS2的水解反應溫度越高越不利於反應。
(×)
18、反應爐控制校高的溫度是為了把酸性氣中烴完全燃燒掉。 (×)
19、酸性氣中烴的比熱比H2S高,燃料氣燃燒時的火焰溫度也比酸性氣燃燒時的火焰溫度高。
(√)
20、反應爐燃料氣的空氣配比於酸性氣的空氣比相同。
(×)
填空題
1、 硫磺的用途很廣,世界上每年消耗大量的硫磺,用於製造
(農葯、硫酸、火葯、橡膠、漂白劑)等,還廣泛用於食
品工業,醫葯工業和國防建設。
2、 制硫有(部分燃燒法、分流法)和(直接氧化法)三種方
法,其中在煉油廠通常使用(部分燃燒法)該方法經過幾
十年的發展開發出許多工藝如(sulfieen)工藝,(MCRC)工藝,(超級克勞斯)工藝、(SCOT)工藝等等。
3、 分流法制硫是將(三分之一)的酸性氣引入燃燒爐,所配
空氣量為(H2S)和(烴類)完全燃燒,該過程再與(三
分之二)的酸性氣在一級轉化器前混合,在催化劑的作用
下,H2S與S2O發生反應生成S。
4、 部分燃燒法制硫是(全部)酸性氣引入燃燒爐,所配空氣,
量為(烴類)完全燃燒和(三分之一)H2S燃燒生成SO2,並在燃燒爐內發生(高溫)克勞斯反應,使部分H2S和
SO2發生反應生成S,剩餘的H2S和SO2接著在(催化劑)的作用下,發生(低溫)克勞斯反應進一步生成S。
5、 石油產品中(硫)的存在是有害的,它(腐蝕)設備和管
線,在燃燒時生成(SO2),造成環境污染大量的(SO2)排放一旦超出大氣自凈能力,無法擴散稀釋時就形成酸雨而降落地面,引起土壤(酸化),危害植物生長。
6、 煉油廠的酸性氣有兩個來源。一個是(污水汽提)裝置,
酸性水經(加壓汽提)即可從塔頂部獲得較高濃度的硫化氫氣體;另一個是,(干氣和液化器氣脫硫)裝置,吸收了硫化氫的(化學熔劑)經蒸汽汽提,即可獲得較高純的硫化氫汽體。
7、 硫磺回收裝置普遍使用(克勞斯法),該法於1883年首先
由(克勞斯)用於工業生產,採用了一個反應器,讓硫化氫在沾鐵礦上用空氣(直接氧化)成硫磺,其硫轉化率(很低)。
8、 硫磺是一種(淺黃色)的晶體,分子量為32.06,熔點
(112-1190C),沸點444.60C,自燃點248-2460C,在空氣中液硫接觸明火即可燃燒,其密度為(1.92-2.07g/cm)。
9、 硫能形成幾種同素異體,主要是(斜方晶硫)和(單斜晶
硫),(單斜晶硫)存在於95.6-1190C,(斜方晶硫)存在於95.60C以下溫度。
10、 硫化氫是一種(無色)氣體,具有(臭雞蛋)氣味的可燃
性(劇毒)氣體,比重為1.53kg/cm3,純硫化氫在空氣中246C或在氧氣中220C即可燃燒,與空氣混合會爆炸,爆
炸極限為:上限(45.5%)下限(4.3%)。
11、 裝置進行蒸汽吹掃要注意:引汽前要排盡(冷凝水),引
汽要緩慢,防止(水擊)和(膨脹過劇)損壞設備。
12、 在設備進行試壓時,升壓要(緩慢),嚴防(超壓),當壓
力達到試驗壓力時,全面檢查所屬設備及管線的(伐門、法蘭、焊口、盤根、人孔)等處有無泄漏。
13、 熱量由溫度高的物體向溫度低的物體的傳遞的過程為(傳
熱),它有三種方式,即(傳導、對流)和(輻射)。
14、 從換熱基本方程可以看出,強化傳熱的途徑大致有(提高
平均溫差、改變傳熱方式、增加傳熱面積)和(提高傳熱系數)等四種。
15、 酸性氣主要有下列組分(H2S、CO2、N3H、烴、H2O)。
16、 能改變某些物質的化學反應速度,而在反應過程中和反應
終了時,本身不起化學反應變化,而保持原化學性質的物質叫(催化劑)。其作用:(1)(改變反應速度);(2)(不改變化學平衡);(3)(具有選擇性)等三大特徵。
17、 潤滑油三級過濾,其中一級為(潤滑油原桶到固定油箱);
二級為(固定油箱到油壺),三級為(油壺到加油點)。
選擇題
1、 本裝置克勞斯部分制硫工藝屬於(C)
A、分流法 B、直接氧化法 C、部分燃燒法
2、反應爐點火時用(B)進行吹掃是為了防止反應器床層硫磺燃
燒和爆炸氣體的形成。
A、鼓風機空氣 B、氮氣 C、壓縮風
3、在換熱器中,冷熱流體的流動方式有三種,對換熱效果來說
(B)最好。
A、並流 B、逆流 C、混流
4、下例這些氣體中(D)是助燃氣體。
A、瓦斯 B、氫氣 C、乙炔 D、氧氣
5、新砌好的爐子應有不少於(C)天的自然通風乾燥。
A、5 B、10 C、15
6、在對酸性氣進行采樣時,必須看準風向,人應站在(A)
A、上風向 B、下風向 C、側風向
7、本裝置的原料氣是酸性氣,屬於易燃易爆物,其火災危害性屬於(A)
A、甲類 B、乙類 C、丙類
8、完
❺ 硫磺回收裝置應注意哪些安全問題
硫磺回收裝置的主要作用是使原油中所含的硫元素以單質或某些化合物的狀態加以回收利用,以減輕或避免其直接排放對環境造成的污染。與一般石油煉制裝置的危險因素不同的是,硫磺回收裝置的主要危險因素不是燃燒爆炸(當然也存在這種危險),而是有毒氣體(硫化氫、氨)對人體的危害。由於硫化氫存在於硫磺回收裝置的各個部分,因此是回收裝置的主要危險因素。此外,回收裝置存在的嚴重腐蝕問題也是影響其安全生產的重要因素之一,需要加以特別關注。
硫回收裝置中的硫化氫分布及其安全管理
硫回收裝置是以硫化氫作為原料生產硫磺,因此,在硫回收裝置中硫化氫是潛在巨大危害的主要因素之一。這其中,酸性氣管線是硫化氫濃度最高的地方,一旦發生泄漏,後果非常嚴重。對於整個裝置來說,大部分管線均含有不同濃度的硫化氫或二氧化硫、硫化羰等物質,這些物質均具有足以置人於死地的危險,因此為保證硫回收裝置安全生產,應採取以下一些基本的安全管理措施:
(1)按時檢查設備,同時要嚴格遵守壓力管道管理辦法的規定,對所有管線進行檢查,以盡量避免發生泄漏。
(2)科學合理地設置固定式硫化氫檢測報警設備,並且保證其數量充足,以期一旦發生泄漏能在第一時間發現,盡可能地減小損失。
(3)配備完善的防護設備,這其中包括攜帶型報警設備,正壓呼吸器,以及其他具有過濾性質的呼吸設備。
(4)當發生嚴重泄漏時,其處理步驟的基本原則是:一旦發現泄漏,應首先通知有關人員佩戴安全完整的防護設備,並及時切斷泄漏源。嚴禁在沒有安全防護設備的保護下進行切斷泄漏源或進行搶救等活動。
開、停工及正常生產情況下的危險因素
(1)停工階段。硫酸裝置停工過程通常分為硫化氫吹掃、二氧化硫吹掃及催化劑燒焦。硫化氫吹掃的作用是避免催化劑失活;二氧化硫吹掃的目的是盡量攜帶出系統內部的硫;燒焦催化劑則是為了使催化劑表面的積炭燃燒,恢復催化劑的活性和為開工做好准備。在停工過程中,即使所有的吹掃過程進行完全,也不可能保證徹底帶出了系統內的全部硫,因此在進行燒焦時就可能發生因硫在該過程中發生燃燒而放出大量的熱量,從而造成反應器「飛溫」,「飛溫」現象一旦發生,輕則可能損壞催化劑,嚴重時甚至會損壞設備,影響正常生產。
(2)開工階段。如果硫磺裝置在停工過程中發生硫凝聚或催化劑積炭,阻塞氣路,將在開工階段造成流程阻塞。酸性氣進入系統而導致燃燒爐防爆膜爆裂,造成有毒氣體大量泄漏,嚴重威脅操作人員的生命安全,並可能造成對環境的嚴重污染。
其他危險因素分析
除此之外,裝置中還存在著其他的一些危險因素,可能對系統的安全運行造成威脅,主要表現在系統內部物質在開、停工過程中可能發生的物質凝聚或其他原因引起系統阻塞,這是與一般裝置的不同之處。其產生的主要因素如下:
(1)雜質因素。硫磺回收裝置中的酸性氣帶烴(胺)、硫回收裝置中的帶液(液體主要是指水)或冷卻器堵塞等,可能分別造成裝置阻塞、燃燒爐內壓力驟升、走管程的硫蒸氣遇冷卻水凝固而阻塞設備,引起系統壓力升高,最終使防爆膜爆裂,致使有毒氣體泄漏。
(2)配風不合格。配風比是硫回收裝置的重要操作參數之一。只有合適的空氣與酸性氣配比,才能達到最大的硫回收率。配風量大,降低硫回收率,可能嚴重污染環境;配風量小,硫回收率降低,同時導致烴類物質的不完全燃燒,產生積炭,造成系統阻塞,嚴重威脅安全生產。
(3)酸性氣流量和濃度的變化。在硫回收裝置中,酸性氣流量和濃度在生產過程中隨機變化,如果發生超過允許范圍的變化,將不利於正常操作,嚴重時會造成硫磺的阻塞。
(4)風機故障。在硫回收裝置中常用風機向燃燒爐提供空氣,在正常生產中一旦停風,會出現大量酸性氣直接進入尾氣系統,對其造成嚴重沖擊。而且其中的烴遇高溫還會發生不完全燃燒而積炭,阻塞系統或因操作偏差造成風機反轉,使酸性氣倒流。這些都將直接威脅到操作人員的生命安全。
(5)除氧水中斷。為回收熱能,Claus硫回收裝置在燃燒爐後設置廢熱鍋爐,用除氧水作為發生蒸氣來回收能量。一旦發生除氧水中斷事故,將造成鍋爐缺水,可能發生因鍋爐自燒而爆炸的嚴重事故。
(6)停瓦斯或瓦斯帶液。硫回收裝置的最後一級設有尾氣焚燒爐,常以瓦斯為燃料對硫磺尾氣進行高溫灼燒。如果瓦斯突然中斷,將影響正常生產;如果瓦斯帶液,將造成燃燒爐內積炭,嚴重時還會在管線中發生燃燒,造成設備事故或氣體泄漏,威脅安全生產。
(7)高溫摻和閥故障。為控制轉化器入口溫度,高溫摻和間通常設置在硫回收裝置的轉化器入口,以便提高轉化率。一旦高溫摻和閥卡死,氣流溫度將無法控制,硫磺轉化率將顯著下降。一旦引起系統阻塞,輕則影響正常生產,重則可能造成非正常停工,嚴重危害安全生產。
(8)煙囪阻塞。硫磺尾氣中含有硫化氫和二氧化硫,它們能發生反應生成硫磺。一旦硫磺阻塞煙囪管線的現象發生,輕則造成系統阻塞,影響安全生產,嚴重時還會導致被迫停工的事故發生。
(9)尾氣處理設施故障。尾氣處理設施是為達到硫磺尾氣排放標准而設置的,該設施廣泛應用於SCOT加氫流程中,以達到提高硫磺轉化率,減少污染的目的,其中二氧化硫的轉化是控制尾氣排放的關鍵因素。影響尾氣排放的因素主要包括催化劑性能、反應溫度、加氫量等,其中控制加氫量最為重要。加氫量過大,將加重尾氣焚燒爐的負擔,嚴重時造成焚燒爐飛溫而致損壞;加氫量過小,匯合過程氣中硫化氫反應生成硫磺阻塞設備,嚴重時會引起硫磺反應單元的事故。
(10)采樣過程中的危險因素。硫回收裝置是通過調節配風量實現Claus反應中硫的最佳轉化率。要調節到最佳配風量,需要隨時對過程氣中的硫化氫和二氧化硫含量進行分析,以幫助操作人員作出正確的判斷。國外裝置基本上用在線色譜儀進行分析,國內因經費等因素的影響,多採用人工色譜分析法進行分析。分析人員每天必須與有毒氣體直接接觸進行采樣,因而很容易發生中毒危險,直接威脅到分析人員的生命安全。因此在生產過程中,需要特別注意避免這類事故的發生。
硫回收裝置的腐蝕問題
引起硫回收裝置設備腐蝕的直接因素是系統中存在著大量的酸性物質,其中尤以二氧化硫的危害性最大。其原因在於裝置中同時存在著二氧化硫和水,這兩者一旦結合,將生成中強性的酸而腐蝕設備。輕則損壞設備,造成泄漏,污染環境,重則可能造成人身傷害的嚴重事故發。因此應充分認識這一問題的嚴重性。
此外,還有硫磺成型中的液硫脫氣和避免成型庫房因粉塵而可能造成爆炸的危險因素存在等,這些都是安全生產中不容忽視的問題。
自控系統在硫回收裝置安全生產管理中的作用
影響硫回收裝置安全生產的因素很多,為了保證安全生產,提高硫回收率,保護環境,在硫磺裝置中,廣泛應用於配風控制系統中的有自動連鎖控制系統(如DCS控制系統)。它與在線檢測系統和事故控制連鎖系統聯合,確保生產操作的穩定和安全。其主要作用是在事故發生時快速切斷酸性氣,因為系統的反應時間短,因此可以盡可能避免人工切斷時對操作人員的危害,因而更加安全可靠。
❻ 硫磺回收的工藝實現
硫磺回收通常採用一種叫做「克勞斯」的工藝來實現。含硫原料氣通常稱為酸氣。首先將酸氣與空氣或氧氣在一台稱為燃燒爐的設備中燃燒。嚴格控制空氣或氧氣量,使燃燒產物中硫化氫與二氧化硫氣體體積比為2:1。之後燃燒氣體被冷卻,氣體中的硫磺冷凝回收。剩餘氣體經加熱後進入一台克勞斯反應器進行反應。反應主要是硫化氫與二氧化硫生產硫磺和水。這一反應需使用催化劑才能實現。反應完後的氣體同樣需冷卻回收硫磺。然後剩餘氣體在經二級、三級反應。通常硫磺回收裝置的硫回收率可達95~98%。
傳統加氫還原催化劑是將克勞斯尾氣和H2,CO等高溫還原氣體混合至一定溫度進入加氫反應器,在加氫催化劑作用下發生加氫反應,使尾氣中的元素硫、SO2、加氫成H2S,並水解為水中的COS、CS2,不生成硫磺。
如果需要進一步提高硫磺回收率,則需在裝置後附加尾氣處理裝置。目前最好的SCOT類尾氣處理裝置可將硫回收率提高到99.9%。
加氫還原硫回收工藝的主要原理是採用氫氣將硫磺回收裝置尾氣中的非H2S的含硫化合物如SO2/COS/CS2/S等全部加氫為H2S,然後通過MDEA將H2S吸收並解吸後返回到硫磺回收裝置的酸性氣燃燒爐進行進一步的硫磺回收。從吸收塔頂部排出的尾氣僅含有微量的硫化物,通過焚燒爐高溫焚燒後排入大氣。煙氣中SO2的排放量小於960mg/m3,滿足GB16297-1996的排放要求。
❼ 硫磺回收工藝問題!
第一章 克勞斯法硫磺回收工藝原理
第一節 克勞斯法工藝的發展過程
第二節 克勞斯法工藝的熱力學基礎
第三節 硫蒸氣對克勞斯反應的影響
第四節 燃燒爐內化學反應的機理
參考文獻
第二章 克勞斯法工藝技術與操作要點
第一節 克勞斯法工藝流程
第二節 克勞斯法制硫主要設備
第三節 尾氣灼燒
第四節 克勞斯法工藝設計與操作要點
參考文獻
第三章 硫磺回收工藝技術的發展方向
第一節 氧基硫磺回收工藝
第二節 選擇性催化氧化工藝(Selectox法)
第三節 選擇性催化氧化工藝(TDA法)
第四節 CrystaSulf法工藝
第五節 液相氧化還原法工藝
第六節 從硫化氫中回收硫磺和氫氣
參考文獻
第四章 液硫的加工與成型
第一節 單質硫的性質
第二節 多硫化物和硫聚合物
第三節 液硫脫氣
第四節 液硫成型
第五節 液硫儲存及處理的風險性分析
參考文獻
第五章 尾氣處理
第一節 尾氣排放標准
第二節 直接灼燒
第三節 在液相中進行的低溫克勞斯反應
第四節 在固體催化劑上進行的低溫克勞斯反應
第五節 還原一吸收法
第六節 氧化一吸收法
第七節 尾氣處理工藝的發展方向
第八節 尾氣處理工藝的選擇與評價
參考文獻
第六章 硫磺回收及尾氣處理催化劑
第一節 克勞斯反應催化劑
第二節 低溫克勞斯反應催化劑
第三節 漏氧保護催化劑
第四節 有機硫水解催化劑
第五節 選擇性催化氧化催化劑
第六節 加氫還原催化劑
第七節 催化劑的失活及其保護
參考文獻
第七章 模型化與模擬計算
第一節 平衡常數法模型
第二節 最小自由能法模型
第三節 CS2等化合物在爐內的生成與轉化
第四節 動力學模型
第五節 模擬計算
參考文獻
❽ 我想知道天然氣脫水工藝
含硫天然氣中含有硫化氫、有機硫(硫醇類)、二氧化碳、飽和水以及其它雜質,因此需將其中的有害成分脫除,以滿足工廠生產和民用商品氣的使用要求。各國的商品天然氣標准不盡相同,主要是需滿足管道輸送要求的烴露點和水露點,同時對天然氣中硫化氫、硫醇、二氧化碳的最高含量和低燃燒值有要求。原料天然氣組成和商品天然氣的要求不同,所選擇的天然氣凈化工藝技術方案也是不同的,本文將結合哈薩克國某油氣處理廠處理的天然氣的組成和需輸往國際管道中的產品天然氣的要求,提出含硫天然氣脫硫脫水工藝技術方案的選擇方法。
2 原料天然氣條件
哈薩克國某油氣處理廠處理的油田伴生天然氣主要條件為:
1)處理量600×104m3/d (標准狀態為0℃,101.325kPa,以下同);
2)壓力為0.7MPa,為滿足管輸壓力和凈化工藝需要,經增壓站升壓後進裝置壓力為6.8MPa;
3)主要組成
組分
組成(mol%)
C1
75.17
C2
9.44
C3
7.21
C4
3.35
C5+
1.06
CO2
0.71
H2O
0.51
H2S
36g/m3
硫醇硫
500mg/m3 3 商品天然氣技術指標
該廠商品天然氣將輸往國際管道,需滿足ОСТ51.40-93標準的要求,應達到的主要技術指標為:
1)出廠壓力6.3MPa;
2)水露點≤ -20℃;
3)烴露點≤ -10℃;
4)硫化氫(H2S)≤7mg/m3;
5)硫醇硫(以硫計)≤16mg/m3;
6)低燃燒熱值≥32.5MJ/m3。
4 工藝路線初步選擇
根據原料天然氣條件和商品天然氣技術指標,工廠總工藝流程框圖見圖1。
油田伴生天然氣經增壓站增壓後,至天然氣脫硫脫水裝置進行處理,需脫除天然氣中絕大部分的H2S和RSH,以滿足產品天然氣中硫化氫和硫醇硫含量的技術指標;同時需脫除天然氣中絕大部分的水,以滿足產品天然氣水露點的技術指標,同時為回收更多的液化氣和輕油產品,脫水深度還需滿足後續的輕烴回收裝置所需的水露點≤-35℃的要求。而原料氣中CO2的含量較低,為0.71%(mol),商品天然氣的低燃燒熱值≥32.5MJ/m3,可不考慮脫除。
經天然氣脫硫脫水裝置處理的干凈化天然氣經輕烴回收裝置回收天然氣中的輕烴(C3以上),生產液化氣和輕油產品,並使商品天然氣滿足烴露點≤ -10℃的技術指標。
脫硫裝置脫除的酸性氣體,主要由H2S、RSH、CO2、H2O等組成,輸往硫磺回收裝置回收硫磺,經硫磺成型設施生產硫磺產品,硫磺回收裝置尾氣經尾氣處理裝置處理後經燃燒後排放大氣。
本文以下部分主要討論脫硫脫水裝置如何選擇合理的工藝技術方案,以使脫硫脫水裝置的產品氣中硫化氫、硫醇含量合格,水露點能滿足商品天然氣和後續的輕烴回收裝置的要求。
5 脫水工藝方案的初步選擇
通常採用的脫水工藝方法有溶劑脫水法和固體乾燥劑吸附法。溶劑吸收法具有設備投資和操作費用較低的優點,較適合大流量高壓天然氣的脫水,其中應用最廣泛的為三甘醇溶液脫水方法,但其脫水深度有限,露點降一般不超過45℃。而固體乾燥劑吸附法脫水後的干氣,露點可低於-50℃。
由於本方案脫水裝置產品天然氣要求水露點≤-35℃,溶劑脫水法難以達到因此需採用固體乾燥劑脫水工藝,如分子篩脫水工藝。
6 脫硫脫硫醇工藝方案的初步選擇
本方案需處理的伴生天然氣中H2S含量為36g/m3,硫醇含量為500mg/m3,而且天然氣處理量達到600×104m3/d,規模較大,目前國內單套脫硫裝置最大處理能力僅為400×104m3/d。
通常採用的脫硫脫硫醇的方法有液體脫硫法和固定床層脫硫法。
如果採用單一的固定床層脫硫法,如分子篩脫硫脫硫醇工藝,根據本方案需處理的天然氣的流量和含硫量,按10天切換再生一次計算,10天內需脫除的硫化氫量為2.16×106kg,約需要DN3000的分子篩脫硫塔500座,這顯然是不可行的。
目前國內較為成熟可行的液體脫硫工藝方法為醇胺法,因為含硫天然氣中同時存在硫醇,所以可選擇碸胺法來脫除硫化氫和硫醇。該工藝方法較為成熟,可把天然氣中的硫化氫脫除至≤7mg/m3,同時對天然氣中硫醇的平均脫除率為75%,則產品天然氣中的硫醇硫含量為125mg/m3,尚不能達到硫醇硫≤16mg/m3的技術指標,此時可採用固定床層脫硫醇工藝,如分子篩脫硫醇工藝來脫除天然氣中剩餘的硫醇。
本方案還可以採用鹼洗脫硫醇工藝來脫除天然氣中的硫醇,為減少生產過程中鹼的耗量和產生的廢鹼量,前面的醇胺法脫硫裝置需採用一乙醇胺工藝,以脫除天然氣中的大部分硫化氫和二氧化碳。
7 脫硫脫水工藝方案的比選
由5和6所述,脫硫脫水工藝方案有以下兩個較為可行的方案:
1)方案一:碸胺法脫硫+分子篩脫水脫硫醇
該方案工藝框圖見圖2,經增壓站升壓的含硫天然氣進入碸胺法脫硫裝置脫除幾乎全部的H2S和75%的硫醇,然後進入分子篩脫水脫硫醇裝置脫除水分和剩餘的硫醇,凈化天然氣經輕烴回收裝置回收液化氣和輕油產品。脫水脫硫醇裝置的分子篩再生氣需增壓後再返回至碸胺法脫硫裝置進行脫硫,是一個循環的流程。
2)方案二:一乙醇胺法脫硫+鹼洗脫硫醇+分子篩脫水
該方案工藝框圖見圖3,經增壓站增壓的含硫天然氣進入一乙醇胺法脫硫裝置脫除幾乎全部的H2S和CO2,然後進入鹼洗脫硫醇裝置脫除幾乎全部的的硫醇,脫除硫化物後的天然氣進入分子篩脫水裝置脫水,凈化天然氣輸往輕烴回收裝置回收液化氣和輕油產品。脫水裝置分子篩再生氣需增壓後返回脫水裝置脫水,是一個循環的流程。
7.1 方案一工藝特點
1)碸胺法脫硫裝置,採用環丁碸和甲基二乙醇胺水溶液作脫硫劑,溶液的主要組成包括甲基二乙醇胺、環丁碸和水,其重量百分比為45:40:15,兼有化學吸收和物理吸收兩種作用,而且還能部分地脫除有機硫化物(對硫醇的平均脫除率達到75%以上),溶液中甲基二乙醇胺對H2S的吸收有較好的選擇性,減少對CO2的吸收,大大降低了溶液循環量,減小了再生系統的設備如再生塔、貧富液換熱器、溶液過濾器、酸氣空冷器等的規格尺寸,從而減少了投資,同時減少了再生所需的蒸汽量和溶液冷卻所需的循環水量,節能效果更加顯著。
2)分子篩脫水脫硫醇裝置是利用分子篩的吸附特性,有選擇性地脫除天然氣中的水和硫醇。與傳統的鹼洗工藝不一樣的是,分子篩工藝能有選擇性地脫除硫化氫和硫醇,但不脫除CO2,這樣可以使外輸的天然氣量比採用鹼洗工藝時要增加2×104m3/d。
分子篩脫水和脫硫醇採用的分子篩是不同的,應用不同的兩個分子篩床層,一般布置在同一座吸附塔內。
7.2 方案二工藝特點
1)—乙醇胺法脫硫,為典型的化學吸收過程,此法只能脫除微量有機硫,對H2S和CO2幾乎無選擇性吸收,在吸收H2S的同
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不溶性硫磺的性質、應用及生產工藝概述
1不溶性硫磺分子結構及特性普通硫磺在常溫下為黃色固體,它有兩種同素異形體。95.6℃以下穩定的為斜方硫(Sα),熔點為112.8℃;95.6℃以上穩定的為單斜硫(Sβ),熔點為114.5℃。這兩種形態的硫均以八元環形態(S8)存在,但其晶格排列不同。
不溶性硫磺(InsolubleSulphur)簡稱IS,是普通硫磺在臨界溫度(159℃)以上開環聚合而生成的線性聚合體,又稱為μ形硫(Sμ)。其分子表徵為Sn,硫原子的個數n大於200,最高達1×108以上。由於其結構與高分子聚合物類似,故也稱為聚合硫。
通常使用的不溶性硫磺產品為黃色粉末,密度1950kg/m3,相對分子量約30000。由於分子結構的差異,它甚至不溶於對普通硫磺有很強溶解能力的有機溶劑,如二硫化碳、甲苯等。要獲得常溫下的不溶性硫磺,通常採用「淬火」(即急冷)操作,將高溫硫熔體或蒸氣所存在的化學平衡「凍結」,即把不溶性硫與可溶性硫在高溫下的質量比固定在常溫下,這就是制備不溶性硫磺的工藝原理。但是,未經有效化學穩定處理的不溶性硫磺產品仍然是不穩定的,甚至可在數天內還原為可溶性的低分子斜方硫[1]。
2發展概況及應用前景
2.1不溶性硫磺的發展概況
在國外,Dums在1927年將硫的熔體噴入水中得到一種塑性硫,即聚合硫的一種。直到20世紀30年代,美國Stauffer公司首先取得了制備低品位不溶性硫磺(IS質量分數在50%~60%)的專利,40年代實現了工業化生產。50年代以後,美國、英國、法國、前蘇聯、日本以及東歐的波蘭、羅馬尼亞、捷克等國家相繼對不溶性硫磺進行了研究開發。但由於生產過程中存在著易燃、易爆、靜電、腐蝕、毒性等危險,直到20世紀70年代後期才由美國Stauffer公司取得極大成功,其產品Crystex的IS質量分數達到90%,並逐步生產充油型的不溶性硫磺系列產品。目前,該產品由Flexsys化學公司(荷蘭AKZO公司與美國Monsanto化學公司聯合體的子公司)生產和經營,幾乎壟斷全球的不溶性硫磺市場。
在我國,原化工部北京橡膠工業研究設計院於1974年開始不溶性硫磺制備技術的研究,先後用干法(二硫化碳淬火)、濕法(水介質淬火)、熔融法、氣化法制出含量為55%的不溶性硫磺產品,並於1977年在上海南匯瓦屑化工廠中試成功,為我國發展鋼絲子午線輪胎起了很大作用。「七五」期間,為了適應國家引進鋼絲子午線輪胎配套需要,上海京海化工有限公司與北京橡膠工業研究設計院合作,瞄準了Crystex產品水平,開發出「三錢牌」不溶性硫磺系列產品,開發了新的穩定體系,並形成6000t/a的生產能力。同時,該公司還與南化集團研究院合作,制訂了不溶性硫磺的專業標准,淘汰了含量為58%的低品位產品,中、高品位產品發展到16個,IS-60含量不低於63%、IS-90含量不低於95%,一些產品還出口德國、巴西和美國等。
據不完全統計,全國20多個省市的30多個研究院所、高等院校和化工廠在開發研究不溶性硫磺,建有幾十套不同的生產裝置,部分企業產品質量基本達到了國外先進水平,但仍普遍存在規模較小、部分單元設備落後、生產成本高等問題,不具備競爭優勢。根據中國橡膠工業協會橡膠助劑專業委員會統計數據,2003年國內不溶性硫磺生產能力近2萬t/a,產量為1.12萬t,出口量約為4000t。但由於國內不溶性硫磺產品的熱穩定性大多還達不到國外水平,能滿足全鋼子午線輪胎生產需求的高熱穩定性不溶性硫磺(IS-HS)大部分仍需進口,2003年進口量約8000t。
鑒於國內高熱穩定性不溶性硫磺的巨大缺口和廣闊的市場前景,2004年無錫錢橋化工廠在無錫開發區建成5000t/a生產裝置,據稱高熱穩定性不溶性硫磺的熱穩定性指標可接近Flexsys公司水平。河南省焦作市慧科化工有限責任公司1萬t/a高熱穩定性不溶性硫磺項目也於2004年12月開工,一期工程為3000t/a,計劃2005年8月建成投產。
2.2不溶性硫磺的應用前景
不溶性硫磺是一種性能優異的橡膠硫化劑,具有使橡膠製品或半成品表面不噴霜、增加粘著性的作用,有利於改善操作環境。同時,它也是一種良好的橡膠硫化促進劑,可使硫化速度加快,硫化均勻。目前,不溶性硫磺已廣泛應用於輪胎的胎體膠料、緩沖膠料、白胎側膠與骨架材料的粘合膠料中,可以提高橡膠與鍍銅鋼絲的粘合性能。另外,不溶性硫磺也適用於電纜、膠輥、油封、膠鞋等橡膠製品的膠料中,可防止產生早期硫化,使膠料保持較好的粘性及其它一些優點。盡管不溶性硫磺價格是普通斜方硫的5~15倍,但在鋼絲子午線輪胎及其它橡膠復合製品中仍是首選硫化劑。目前國外輪胎工業中不溶性硫磺的用量已佔總硫磺用量的40%,且還在增加。
隨著高速公路的發展,汽車的速度不斷提高,對輪胎提出更高的要求,普通斜交胎已經無法滿足要求。由於子午線輪胎的耐磨性比普通輪胎提高30%~50%,使用壽命為普通輪胎的1.5倍,節油6%~8%,且在高速下行駛具有安全、舒適、經濟等優點,已成為輪胎工業發展的必然趨勢。一些發達國家的輪胎子午線率已達90%以上[2]。近幾年來,由於市場熱銷和技術日趨成熟,形成了一股生產全鋼子午胎的投資熱潮,特別是國家對子午胎生產實施免收消費稅的扶持政策也促進了全鋼胎的高速發展。中國橡膠工業協會統計數據表明,全國子午線輪胎產量1998年為1986萬條,2003年達到7500萬條,平均增長速度為30.5%;同時,輪胎子午化率也由1998年的22%提高到2003年的47%。預計2004年全國子午線輪胎產量將超過1億條,對不溶性硫磺年需求量將達到約3萬t。
山東省作為化工大省,橡膠工業在全國的地位一直舉足輕重。近年來,隨著科技投入的不斷增加和生產規模的擴大,藉助原料基地和加工應用優勢,山東省橡膠工業呈蓬勃發展態勢。其中,輪胎生產是山東省橡膠加工業的支柱產品,產量多年來一直居於全國首位,有「三角」、「成山」、「玲瓏」、「華青」、「黃海」等多個知名品牌。在2004年全鋼子午胎十大「中國名牌」中,山東省企業佔了一半;在2004年度全球輪胎75強排行榜中,山東省企業佔有6席,足見山東省輪胎工業在國內、國際的重要地位。預計2004年山東省子午線輪胎產量約2000萬條,不溶性硫磺的年需求量約為6000t。同時,自2003年以來,很多民營企業也紛紛搶灘子午胎市場,省內新建擴建全鋼子午胎生產線十幾條,工程設計能力均在120萬條以上,預計未來兩年內全鋼子午胎產量將保持超高速的增長態勢,必將大大帶動不溶性硫磺的需求。