Presente el proceso para producir sulfuro de hidrógeno a partir de gas natural y azufre. ¡Gracias!

La planta de ácido sulfúrico de 150 kt/a de Baling Branch de China Petroleum and Chemical Corporation es un dispositivo de apoyo al proyecto "carbón a petróleo" de la compañía. Procesa principalmente el gas de cola H2S del "carbón". -to-oil” y proporciona caprolactama para la empresa con ácido sulfúrico (H2SO4)98 y ácido sulfúrico fumante SO3(w)20 libre. Este dispositivo es el primer dispositivo combinado de producción de ácido de sulfuro de azufre y hidrógeno de mi país. Fue diseñado por Baling Petrochemical Design Institute. Adopta el proceso de producción de ácido húmedo y seco de dos vueltas y dos absorción. Un proceso que combina la condensación directa en ácido y la absorción en ácido. La capacidad de diseño del dispositivo es de 62 kt/a de ácido sulfúrico Xie (H2SO4) 98, 88 kt/a de SO3 (w) 20 libre de óleum; el subproducto de vapor de media presión de 4,2 MPa es de 204 kt/a. El dispositivo cuenta con tecnología avanzada y un alto grado de automatización. Fue puesto en funcionamiento a prueba en marzo de 2006. Después de más de un año de funcionamiento, todos los indicadores del proceso alcanzaron los requisitos de diseño.

1 Composición del gas crudo

La materia prima de este dispositivo consiste en azufre sólido y gas de cola H2S del dispositivo "carbón a petróleo". La composición de la cola de H2S. El gas del dispositivo "carbón a petróleo" se muestra en la Tabla 1.

Tabla 1 Composición del gas de cola H2S del dispositivo "carbón a petróleo"

Condiciones de trabajo del proyecto con bajo contenido de azufre y condiciones de trabajo con alto contenido de azufre

Gas composición (φ),

p>

CO2 68,49 68,25

H2 0,14 0,15

N2 1,03 1,07

H2S 30,08 30,35

COS 0,18 0,11

CH3OH 0,08 0,07

Peso molecular medio/(g?mol-1) 40,820 40,772

Gas caudal/(m3?h-1) 4328 7617

Los principales componentes del gas de cola H2S son CO2 y H2S. Con diferentes condiciones de trabajo, la composición del gas y el caudal varían.

2 Flujo del proceso

El dispositivo se divide en proceso de fusión de azufre, proceso de quema de azufre, proceso de conversión, proceso de absorción en seco y sistema de recuperación de calor residual. El flujo del proceso de azufre e hidrógeno. La unidad de producción de ácido combinado de sulfuro se muestra en la Figura 1 (omitida).

2.1 Proceso de fusión de azufre

Verter el azufre sólido en bolsas y la cantidad adecuada de cal viva en el silo superior, y luego enviar los materiales al tanque de fusión rápida de azufre a través de la cinta alimentadora. El azufre líquido derretido fluye desde el puerto de desbordamiento al tanque de filtrado y luego se bombea al filtro de azufre líquido para su filtrado. El azufre refinado filtrado fluye al tanque de azufre refinado y parte del mismo se envía directamente al horno de incineración de azufre. El gas ácido H2S se quema simultáneamente y parte del mismo se envía al tanque de almacenamiento de azufre líquido como respaldo. Cada tanque en este proceso tiene una cubierta superior, está aislado y está equipado con un tubo de ventilación para garantizar un ambiente de trabajo limpio y seguro.

2.2 Proceso de incineración de azufre

El azufre líquido se presuriza mediante una bomba de transferencia de azufre líquido y se atomiza mediante una boquilla mecánica antes de ser rociado en el horno de incineración de azufre. El gas ácido H2S se amortigua y. descomprimido por el tanque de almacenamiento se pulveriza la boquilla en el horno de azufre. Después de secar el aire, un soplador lo envía al horno de incineración de azufre, donde se mezcla completamente con azufre líquido y gas H2S, y la reacción de combustión genera SO2 y H2O.

2.3 Proceso de conversión

El proceso de conversión adopta un proceso que combina métodos húmedos y secos, el proceso "3 2". El gas del horno de la caldera de calor residual ingresa al convertidor a través del. filtro de gas, el gas del horno se convierte en húmedo en los lechos de catalizador de primera a tercera etapa y luego ingresa a la torre de condensación en una torre de ácido, una torre de ácido nicotínico, una primera torre de absorción y un desempañador de fibra, y luego ingresa a la cuarta y lechos de catalizador de quinta etapa y se convierte en seco y luego ingresa a la segunda torre de absorción.

2.4 Proceso de absorción seca

El proceso de absorción seca utiliza un proceso que combina la condensación directa en ácido y la absorción en ácido para producir ácido sulfúrico w(H2SO4)98 y SO3(w) libre. 20 Ácido nicotínico. El sistema de circulación de ácido adopta la configuración de torre, tanque, bomba, enfriador de ácido y torre. El aire se filtra mediante el filtro de aire y entra a la torre de secado. El ácido sulfúrico w(H2SO4)98 rociado desde la parte superior de la torre se seca y se envía al horno de combustión de azufre y al convertidor mediante el soplador de aire. El ácido en circulación se enfría mediante el enfriador de ácido de protección del ánodo y luego la bomba de ácido lo envía a la parte superior de la torre de secado y luego refluye al tanque de circulación de ácido de la torre de absorción seca. El ácido circulante en la torre de ácido condensado y la torre de ácido nicotínico se bombea mediante bombas de ácido a sus respectivos enfriadores de ácido para su enfriamiento y luego ingresa al tanque de circulación de niacina. El ácido circulante en la primera torre de absorción es bombeado por la bomba de ácido a la protección del ánodo. enfriador de ácido y luego ingresa al tanque de circulación de ácido de la torre de absorción seca. El ácido que circula en la torre de absorción secundaria es enviado por la bomba de ácido al enfriador de ácido de protección del ánodo para su enfriamiento y luego ingresa al tanque de circulación de absorción de ácido de la torre de absorción secundaria. .

2.5 Sistema de recuperación de calor residual

Después de ser desaireada por el desaireador, el agua desalada se precalienta mediante el economizador de tubo de calor y luego ingresa al tambor de la caldera de calor residual. El vapor saturado generado por la caldera de calor residual se envía al sobrecalentador de temperatura media y luego ingresa al sobrecalentador de alta temperatura en la salida de la sección de conversión. El vapor sobrecalentado generado se descomprime y se fusiona con la red de tuberías de vapor de la empresa.

3 Características del proceso y del dispositivo

El proceso y dispositivo de combinación de azufre y sulfuro de hidrógeno para producir ácido tiene las siguientes características:

El líquido en cada uno. tanque del proceso de fusión de azufre La posición y la salida de azufre de la correa alimentadora son controladas automáticamente por el sistema de control principal. El filtro de azufre líquido está equipado con dispositivos hidráulicos de extracción de núcleo y eliminación de escoria por vibración, que son fáciles de operar. El agua condensada y el calor residual del proceso de fusión del azufre se pueden reciclar.

b. El sulfuro de hidrógeno, hidrógeno, metanol, etc. en el gas de cola H2S se queman en el horno de azufre para generar agua, lo que aumenta el contenido de agua del gas del horno a la salida del horno de azufre. Cuanto mayor sea el contenido de agua del gas del horno, menor será el punto de rocío. Después de la prueba, el punto de rocío de la salida del economizador de este dispositivo es de 245 °C y el gas de salida de la caldera de calor residual w (H2O) excede 10, que es mucho más alto que el de los dispositivos ordinarios que producen ácido sulfúrico. para limpiar la tubería de gases de combustión, el intercambiador de calor, el convertidor y otros equipos, tome un tratamiento anticorrosión.

c. La temperatura de combustión del horno de azufre generalmente se controla en torno a 1020 °C para garantizar la combustión completa de las materias primas y evitar la producción de azufre sublimado. Se agrega aire secundario al medio y a la parte trasera del horno de azufre para mejorar la combustión.

d. La conversión utiliza catalizadores de Danish Topsoe Company y catalizadores WSA en la primera a la tercera etapa para garantizar que la tasa de conversión total de SO2 supere el 99,8 y reduzca las emisiones de gases nocivos del dispositivo. Después de la prueba, el catalizador tiene las ventajas de alta actividad, baja temperatura de ignición, pequeña caída de presión y alta tasa de conversión.

e.En el proceso de succión seca, la torre de ácido condensado y la torre de ácido nicotínico utilizan un tanque de circulación, y la torre de secado y la primera torre de absorción utilizan un tanque de circulación. En el sistema de cadena de ácido, la torre de niacina y la torre de absorción seca con circulación de ácido se pueden conectar entre sí, y la torre de absorción seca y la torre de absorción secundaria con circulación de ácido se pueden conectar entre sí. Cada tanque de ácido está equipado con un analizador de concentración de ácido sulfúrico, un medidor de nivel de radar y un medidor de nivel de aleta magnética. La válvula reguladora de ácido, la válvula de adición de agua y la válvula generadora de ácido se pueden ajustar según la pantalla del DCS, lo que hace que la operación sea fácil y segura.

f. El dispositivo utiliza un sistema de control distribuido (DCS) para realizar el funcionamiento completo del CRT en la sala de control, y los parámetros clave del dispositivo son controlados automáticamente por la computadora.

4 Equipo principal

4.1 Horno de azufre

El horno de azufre tiene una forma cilíndrica horizontal con una especificación de φ4000 mm × 13 500 mm y está revestido con ladrillos refractarios. Hay tres muros de contención. El extremo de salida del horno de azufre está conectado directamente a la caldera de calor residual y el cabezal está equipado con una boquilla de azufre, una boquilla ciclónica de H2S, un quemador de gas licuado y una mirilla.

4.2 Convertidor

Las especificaciones del convertidor son φ7000 mm X 20 800 mm, el material de la carcasa es Q235A, hay un revestimiento refractario en el interior y hay de una a cinco secciones de lechos de catalizador de arriba a abajo. . La distribución del catalizador en el convertidor se muestra en la Tabla 2.

Tabla 2 Distribución de catalizadores en el convertidor

Lecho de catalizador del proyecto

Uno, dos, tres, cuatro, cinco

Modelo de catalizador VK -WSA VK -WSA VK-WSA VK-38 VK-48

Carga de catalizador/m3 23 17 27 18 18

4.3 Sobrecalentador de media temperatura

Temperatura media El material del sobrecalentador es 316L. Cuando el gas de la tercera sección del convertidor pasa a través de la carcasa, la temperatura del gas cae de 456 °C a 370 °C. Cuando el vapor del tambor de la caldera de calor residual pasa a través de la tubería, la temperatura aumenta. de 259°C a 300°C.

4.4 Economizador de tubo de calor

El economizador de tubo de calor es un economizador de tubo de calor axial. El material de la carcasa es Q235A y el material del tubo es de 20 g. Cuando el gas del sobrecalentador de temperatura media pasa a través de la carcasa, la temperatura baja de 370°C a 270°C. Cuando el agua desaireada pasa a través del tubo, la temperatura aumenta de 104°C a 198°C. Hay una válvula reguladora conectada entre la entrada y la salida del agua desoxigenada del economizador del tubo de calor. El volumen de agua del economizador del tubo de calor se puede ajustar para garantizar que la temperatura del gas de salida no sea inferior a 270 °C.

4.5 Intercambiador de calor

Todos los intercambiadores de calor en el proceso de conversión utilizan intercambiadores de calor de anillo de disco. El material de la carcasa es Q235A y el material del tubo es acero aluminizado de 20 g.

4.6 Torre de ácido de condensación

La torre de ácido de condensación es una torre cilíndrica vertical empaquetada con una especificación de φ4900 mm × 20000 mm. La torre está revestida con baldosas cerámicas resistentes a los ácidos y rellena con 90 m3 φ 38 mm. y anillos de paso de φ76 mm. El gas a aproximadamente 270 ℃ del economizador de tubo de calor ingresa desde la parte inferior de la torre de ácido de condensación. El SO3 en el gas es absorbido por el óleum libre de SO3 (w) 20 a 70 ℃ y luego ingresa a la torre de ácido nicotínico para la secundaria. absorción.

4.7 Desempañador de fibra

El desempañador de fibra tiene una forma cilíndrica vertical, fabricado en acero inoxidable, con una especificación de φ4800 mm × 9000 mm y está equipado con 21 desempañadores de fibra de vidrio de alta eficiencia. elementos.

4.8 Desempañador eléctrico

El desempañador eléctrico utiliza 330 tubos de PVC con una especificación de φ6200 mm × 14440 mm. El gas de escape de la torre de absorción secundaria es humidificado por la boquilla compuesta y luego ingresa al desempañador eléctrico para eliminar la niebla ácida residual en el gas de escape y reducir la emisión de gases nocivos en el gas de escape.

5 Estado de funcionamiento del dispositivo y medidas de mejora

Desde que el dispositivo se puso en funcionamiento en marzo de 2006, debido al retraso del proyecto "coal-to-oil", todo el azufre fue utilizado como materia prima suave. En febrero de 2007, se introdujo por primera vez gas de cola H2S en el horno de azufre. El caudal de gas fue de aproximadamente 4000 m3/h. Después de 36 horas de combustión, una gran cantidad de vapor se filtró en el gas debido a la corrosión y perforación del horno. tubo de sobrecalentador de temperatura media, lo que hace que la concentración de óleum baje y la temperatura aumente, incluso se puede liberar ácido sulfúrico desde la parte inferior del economizador de tubo de calor, por lo que se vio obligado a detenerse para realizar tareas de mantenimiento. Durante la inspección, se encontró que los codos inferiores de dos tubos en el sobrecalentador de temperatura media estaban corroídos y perforados. El área de corrosión era de 2 a 3 cm2 y el espesor del borde era de solo 0,5 mm. Los otros tubos estaban ligeramente adelgazados. En mayo de 2007, se reintrodujeron gases de escape H:S, con un caudal de aproximadamente 3000 m3/h y funcionamiento normal.

A principios de julio de 2007, el caudal del gas de cola H2S introducido alcanzó 5 500 m3/h, y φ(H2S) fue de aproximadamente 28. Se destruyó el equilibrio hídrico en el proceso de absorción seca para mantener la concentración de ácido sulfúrico. se detuvo el tanque de circulación de ácido de la torre de absorción seca y la circulación de ácido de la torre de absorción secundaria. Agregue agua al tanque, aumente adecuadamente la cantidad de azufre que ingresa al incinerador de azufre y reduzca la cantidad de H2S. la unidad de producción de ácido vuelve gradualmente a la estabilidad.

El desempañador eléctrico utilizaba originalmente cables catódicos tipo espina de aleación de titanio. Durante la conducción, se descubrió que el voltaje secundario del desempañador eléctrico era de solo 10-15 kV y fluctuaba mucho después del estacionamiento. Había 6 tubos de ánodo en la parte inferior quemados y el cable del cátodo roto. Después del análisis, se cree que puede haber las siguientes razones: a. Una varilla de soldadura de plástico cayó dentro del tubo del ánodo durante el proceso de producción y no se limpió a tiempo, lo que provocó un cortocircuito en el marco de la plomada inferior; fácil de balancear, lo que hace que el espacio entre los polos cambie; c. La válvula de descarga superior no se puede cerrar de manera estricta. Posteriormente, se utilizó el cable del poste columnar de plomo y se trató en consecuencia el desempañador eléctrico. Ha estado funcionando bien durante más de un año desde la transformación.

El dispositivo actual todavía tiene los siguientes problemas por resolver: a. El funcionamiento del ventilador es inestable y el ventilador se dispara muchas veces debido a una vibración excesiva, lo que provoca muchas paradas no planificadas de la compuerta de salida de residuos. la caldera de calor se ajusta girando la placa, es muy difícil de ajustar c. El efecto de atomización de la pistola de azufre en el horno de azufre no es bueno.

6 Contramedidas para evitar la corrosión por punto de rocío

Con base en las características de la producción de ácido combinado de azufre y H2S, la práctica de producción ha demostrado que se deben tomar los siguientes aspectos para evitar la corrosión por punto de rocío de Gas del horno:

a. El contenido excesivo de humedad en el gas del horno es la causa principal de la corrosión del punto de rocío. Reducir el contenido de humedad en el gas del horno puede reducir el punto de rocío. Por un lado, es necesario controlar el contenido de materia orgánica en el azufre sólido, lo que requiere que el azufre cumpla con el estándar nacional de cristales de alta calidad; por otro lado, los componentes del gas de cola H2S del "carbón a petróleo"; El proyecto debe cumplir con los indicadores especificados, especialmente los contenidos de H2S y metanol no deben exceder el estándar. Además, debe garantizarse el efecto de secado de la torre de secado.

b. La reacción entre el H2S y el oxígeno en el aire es una fuerte reacción exotérmica. Cuando la temperatura del horno excede los 1100 ℃, dañará el revestimiento del horno de azufre. Por lo general, se ingresa exceso de aire para reducir la temperatura. temperatura del horno. Si el volumen de aire de entrada es insuficiente, la combustión del H2S será incompleta y se generará fácilmente azufre sublimado. El azufre sublimado entrará al convertidor con el gas del horno y se quemará, provocando daños locales por sobretemperatura al catalizador. Por lo tanto, es necesario controlar un ligero exceso de aire y, al mismo tiempo, controlar estrictamente la temperatura del horno del incinerador a aproximadamente 1000 °C y controlar φ (SO2) a 8,8-9,5.

c. Aumentar la temperatura del agua de alimentación del economizador del tubo de calor puede aumentar correspondientemente la temperatura de la pared del tubo del economizador del tubo de calor, reduciendo así la corrosión del punto de rocío. Además, es necesario controlar que la temperatura del gas de salida del economizador del tubo de calor sea superior a 270 °C y que la presión del tambor de la caldera de calor residual sea superior a 4,2 MPa para evitar la corrosión por punto de rocío.

d. Producción estable y minimizar el número de paradas del dispositivo, especialmente paradas de emergencia para evitar que el gas del horno o el gas reformado se condense en ácido en el dispositivo, lo que resulta en corrosión del punto de rocío y pulverización del catalizador.

7 Conclusión

La planta de ácido sulfúrico de 150kt/a de Baling Branch es la primera planta de producción combinada de ácido de azufre y sulfuro de hidrógeno en mi país, a falta de comparaciones y referencias similares. fabricantes, se adoptó un proceso de producción de ácido que combina métodos húmedos y secos, y se logró con éxito el funcionamiento estable del dispositivo, acumulando una experiencia valiosa para el progreso de la industria del ácido sulfúrico de mi país.