硫磺回收装置的流程模拟及操作优化研究

对于克劳斯硫磺回收装置，由于其燃烧炉内反应非常复杂，且硫单质形态及性质较为特殊，采用常规的工艺计算方法较为困难。因此通过使用国际上流行的 VMGSim和HYSYS 软件，分别对中国石油某克劳斯硫磺回收装置进行了模拟计算，并对装置目前的操作水平进行了分析。

1 流程模拟软件介绍

VMGSim软件是由总部设在加拿大阿尔波特省卡尔加里市的Virtual Materials Group公司的软件产品，该软件集成了专门用来模拟计算克劳斯硫磺回收装置的Claus 操作单元，其技术主要是与加拿大的硫磺回收工程公司（SRE）以及Alberta硫磺研究公司（ASRL）合作开发；HYSYS软件则是美国AspenTech公司的软件产品，其在最新的V9.0版本中也集成了专门用来模拟克劳斯硫磺回收装置的SRU操作单元，其技术是通过将Sulsim（由Sulfur Expert公司创建，被收购）集成在HYSYS中实现。二者均有专门的胺包可以被直接调用，可与克劳斯部分集成为一体，能够快速、准确的对硫磺回收装置及尾气处理部分进行模拟计算。

2 工艺流程模拟

2.1 对装置设计工况的模拟

以中国石油某5万吨/年硫磺回收装置设计值为基准建立流程模拟模型。

来自上游的两股酸性气混合后进入燃烧炉，其出口高温过程气大部分进入废热锅炉回收热量后进入到一级冷凝器中回收液硫，小部分通过高温掺合阀调节一级反化器的入口温度。反应后的过程气再经过换热后进入二级反应器，然后再继续冷凝得到液硫产品。克劳斯尾气通过加氢还原、急冷塔冷却后进入吸收塔，由MDEA 溶剂脱除大部分的H2S后进入焚烧炉燃烧、排放。采用VMGSim和HYSYS软件模拟计算后，其主要计算结果如表1所示。

表1 主要操作数据对比表（设计值）

项目设计值VMGSim HYSYS

进料H

2

S含量，%73.173.173.1

进料NH

3

含量，%10.5410.5410.54

制硫炉炉膛温度/℃132513351281

一级反应器出口温度/℃316312309

二级反应器出口温度/℃243242236

加氢反应器入口温度/℃300296296

加氢反应器出口温度/℃330337372以上对比分析结果表明，VMGSim软件的计算结果与设计值更为接近，无论是制硫炉炉膛温度及各个反应器的出口温度，还是尾气吸收单元对H2S的吸收情况。

2.2 装置标定工况的模拟

随后对装置的实际运行工况进行了模拟，由于装置未能提供各个反应器出口物流中关键组分的准确分析值，因此将不对反应动力学进行调整，采用软件默认值。主要计算结果如表2所示。

表2 主要运行数据对比表（标定值）

　项目标定值VMGSim HYSYS

进料H

2

S含量，%86.2486.2486.24

进料NH

3

含量，%11.9611.9611.96制硫炉炉膛温度/℃138513931334

加氢反应器出口温度/℃283301299

吸收部分回收硫含量/（kmol·h-1）NA7.7 6.83

装置总回收率，%NA99.9799.98

SO

2

排放浓度，（mg·Nm-3）<1007165

对装置标定工况的模拟计算结果对比再次表明，本文利用VMGSim和HYSYS软件建立的装置模型，都能够实现对装置的准确表征，其计算精度能够满足工艺要求；然而VMGSim软件的计算结果与装置的标定数据更接近，更专

硫磺回收装置的流程模拟及操作优化研究

马建民 1 刘文君2

1.中国石油北京圣金桥信息技术有限公司 北京 100083

2.中国石油独山子石化炼油厂 新疆 独山子区 838600

摘要：采用VMGSim及HYSYS流程模拟软件对中国石油某石化硫磺回收装置进行了模拟及分析，发现使用VMGSim计算得到的数据与装置设计值和标定值均能很好的吻合。使用VMGSim对该装置的实际操作情况进行了分析，研究了目前装置的生产操作水平。

关键词：硫磺回收 VMGSim HYSYS 影响因素 评价分析

Simulation and Analysis For Sulfur Recovery Unit

Ma Jianmin1, Liu Wenjun2

1. Beijing Sunbridge Softtech Ltd ,Beijing 100083

Abstract：The simulation and analysis of a Sulfur recovery unit of PetroChina were carried out by using VMGSim and HYSYS. By comparing the design data and the calibrated operating data of the SRU, found that the results of the VMGSim are in good agreement with the design data and the calibrated operating data. On this basis, the actual operation of the unit was analyzed and studied by using VMGSim. Author evaluated the current unit performance, and the results show that the current operation is at near optimal conditions.

Keywords：Petrochina；Sulfur recovery process；VMGSim；HYSYS；influencing factors；evaluation analysis

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