утилизация сероводород нефтяной сера
Для того, чтобы разгрузить установки обработки хвостовых газов, такие как установки SCOT, выгодно монтировать стадию гидрирования ниже последней каталитической стадии Клауса. Это приведет к существенному снижению количества гидрируемых сернистых компонентов, которые гидрируются в установке SCOT, и снизит требования к циркуляции растворителя и отпаривания водяным паром.
Способ согласно изобретению может быть удобно применен для обработки газов, содержащих сероводород, а также для газов, содержащих и сероводород, и значительные количества аммиака (смотрите заявку на патент Нидерландов NL-C 176160), в этом последнем случае температура в камере сгорания Клауса должна составлять по меньшей мере 1250С.
Недостатком режима работы с избытком H 2 S относительно SO2 в хвостовом газе процесса Клауса является то, что при таком режиме подается меньше воздуха для сжигания в основную горелку (Н2 S) по сравнению с традиционным режимом работы с соотношением Н2 S/SO2 =2:
1. Это приводит к снижению температуры горения в камере сгорания, что отрицательно сказывается на эффективности разложения аммиака, для которого требуется высокая температура.
В способе согласно изобретению газообразный сероводород, оставшийся в остаточном газе, может перерабатываться с образованием серы по существу известными способами. Такие способы описаны в литературе. Однако, предпочтительно, оставшийся газообразный сероводород окисляется воздухом на стадии окисления с образованием элементарной серы в соответствии со следующей реакцией:
Было установлено, что, когда концентрация сероводорода в газе, выходящем с последней каталитической стадии, поддерживается на уровне между 0,5 и 1,2 об. % после этого селективного окисления, то может быть достигнута оптимальная эффективность извлечения серы 99,6-99,8%. В принципе, это окисление можно проводить двумя путями, а именно путем окисления в сухом слое или посредством окисления в жидкой фазе, в которой вообще сначала из остаточного газа удаляют серу и пары воды.
При окислении в сухом слое концентрацию H 2 S в остаточном газе предпочтительно поддерживают между 0,5 и 1,2 об. %, поскольку при концентрации H2 S выше 1,2 об. % снижается общая эффективность извлечения серы.
Паровая конверсия природного газа
... номограммы только для паровой конверсии метана, однако, имеется возможность построения подобных номограмм и для других способов конверсии. Конверсия метана, являющегося основным компонентом природного газа, представляет собой наиболее ... газогидратные пробки) и выделения кислых газов СО 2 и H2 S с последующей утилизацией сероводорода, например в процессе Клауса; 2. выделение азота и гелия; ...
При окислении в сухом слое окисление до элементарной серы можно осуществлять по сути известным способом с использованием катализатора окисления. Один пример катализатора окисления и способа его применения описан в патенте US-A-4311683.
Описанный там способ представляет собой процесс Selectox (R. H. Hass et al. «Способ, обеспечивающий потребность извлечения серы». Hydrocarbon Processing, 1981, №5, с.104-107).
В этом способе сероводород окисляется до серы и SO 2 с использованием специального катализатора. До элементарной серы окисляется приблизительно 80% подаваемого сероводорода, если в значительной степени удаляются пары воды. Другой областью применения способа окисления в сухом слое, который нечувствителен к парам воды в технологическом газе, является поглощение сероводорода в абсорбирующей массе, как описано, например, в Европатенте №71983.
В соответствии с особенно предпочтительным вариантом воплощения способа согласно настоящему изобретению окисление осуществляют в сухом слое с использованием катализатора, такого что описан в патентах США №№4818740 и 5286697 или в заявке WO-A 9732813, содержание которых включено в это изобретение путем ссылки.
Использование этих катализаторов для окисления в сухом слое остаточных газов, содержащих сероводород и полученных при использовании способа согласно изобретению, имеет важное, в частности, экономическое преимущество, заключающееся в том, что такой катализатор практически нечувствителен к наличию водяного пара в остаточном газе, так что удаление серы и паров воды из этого остаточного газа не является необходимым, если это не требуется по иным причинам, таким что описаны выше в этом изобретении.
Минимальная объемная доля сероводорода, соответствующая максимальной объемной доле диоксида серы в остаточном газе из последней стадии процесса Клауса, определяется соотношением H 2 S/SO2 в этом газе, которое должно превышать 2,0 для приемлемой степени гидрирования SO2 . По этой причине нельзя слишком сильно снижать объемную долю сероводорода. Кроме того, когда объемная доля сероводорода в реакторе окисления в сухом слое является слишком низкой, эффективность его окисления до серы в реакторе окисления в сухом слое не является максимальной.
Когда объемная доля сероводорода является слишком высокой, суммарная эффективность извлечения серы будет также снижаться. По указанным выше причинам оптимальная объемная доля H 2 S в технологическом газе предпочтительно находится в интервале 0,5-1,2 об. %.
Окисление в жидкой фазе также можно осуществлять с использованием известных способов, примерами которых являются процесс Stretford (Chemical Engineer, №2, процесс Lo-Cat фирмы Air Resources Inc. или процесс Takahax.
Регулирование окисляющего воздуха для селективного окисления не является критическим и, таким образом, оно может оставаться упрощенным.
Способ согласно изобретению может быть проведен в существующей установке Клауса, причем требуется только относительно простая модификация существующего регулирования газовых потоков. В случае использования двухступенчатой установки Клауса, включающей стадию гидрирования, в этом конкретном варианте воплощения настоящего изобретения должен быть предусмотрен реактор селективного окисления, который является не столь дорогим в сравнении с затратами, имеющимися для других установок обработки остаточного газа. Таким образом, использование способа согласно изобретению приведет к значительной экономии средств.
Транспорт и окружающая среда. Методы защиты атмосферного воздуха ...
... серы, попадают в морскую воду из атмосферы. Например, ежегодно в Мировой океан вместе с дождем поступают 50 тыс. т свинца, попадающего в воздух вместе с выхлопными газами ... оказывают кислые примеси, такие как диоксид углерода, сероводород и синильная кислота, которые связывают едкий натр ... больше несгоревших углеводородов и продуктов их неполного окисления (оксида углерода и альдегидов), чем дизельные. ...
В случае использования трехступенчатой установки Клауса только третий каталитический реактор работает как реактор селективного окисления, а во втором реакторе Клауса необходимо расположить слой катализатора восстановления. Поэтому и в этом случае будет получен значительный экономический эффект.
Принципиальная схема получения серы методом Клауса:
1, 4, 7 — печи для сжигания газа; 2 — термический реактор с узлом генерации водяного пара; 3, 6, 9 — охладители (конденсаторы); 5, 8 — реакторы второй и третьей ступени; 10 — уловитель серы; 11 — печь дожига; 12 — блок доочистки газа (процесс «СКОТ»); 13 — приемная емкость серы; I — кислый газ; II — воздух; III — топливный газ; IV— вода; V— водяной пар; VI — сера; VII и VIII — отходящий и очищенный дымовой газ.
По этой схеме почти весь кислый газ (95 — 98%) подается на первую термическую ступень конверсии, представляющую собой паровой котел газотрубного типа. В зоне горения 1 (топке) этого котла поддерживается температура около 1100 о С, которая снижается до 350о С после прохождения газами зоны трубного пучка, в котором генерируется водяной пар высокого давления (2,0 — 2,5 МПа).
Затем газ охлаждается в конденсаторе 3 до 185°С и поступает на вторую ступень. Из низкотемпературных зон термического реактора и охладителя 3 через серозатворы из системы выводится жидкая сера. Максимальный выход серы на первой ступени составляет 60 — 70% от общего ее выхода.
Вторая ступень состоит из печи 4 для сжигания оставшейся части кислого газа и превращения оксида серы, содержащегося в газе после первой ступени. Реакции на этой ступени протекают при температуре 240 — 250°С в реакторе 5, заполненном катализатором (активированный оксид алюминия).
В последнее время стали широко применяться катализаторы на основе диоксида титана (содержание ТiO 2 > 85%) фирмы «PRO-Catalist» (марки CRS-31, CRS-32).
На выходе из реактора 5 температура достигает 330о С. Газ затем охлаждается в охладителе до 170°С с выделением из него сконденсированной серы. Газ из охладителя 6 поступает на третью ступень, вначале в печь 7, где его температура повышается до 220о С (за счет горения топливного газа III), затем газ проходит реактор 8, в котором температура газа повышается на 20 — 30о С (до 250°С).
После этого газ снова охлаждается в охладителе 9, из которого сконденсированная сера отводится через серозатвор, а уходящий газ через сепаратор 10 направляется на дожиг в печь 11. В этой печи при 500 — 550о С дожигаются остатки непрореагировавшего сероводорода, после чего хвостовой газ VII выбрасывается через выхлопную трубу. С целью снижения загрязнения атмосферы на многих установках Клауса используют блок очистки хвостового газа СКОТ 12 — абсорбционным поглощением SО2 раствором сульфолана и диизопропаноламина.
Этапы проектирования химического реактора
... возникнуть следующая задача: найти такое изменение степени разбавления катализатора инертным газом по длине реактора и такую температуру охлаждающей жидкости, чтобы длина аппарата была ... давлении 2 МПа теплосъем лимитируется коэффициентом теплопередачи внутренней поверхности трубок реактора. При проектировании реакторов объемного типа для перемешивания неоднородных систем необходимо изучить условия ...
Степень конверсии сероводорода в процессе Клауса является очень важным параметром, поскольку определяет выход серы и содержание вредных примесей в хвостовом газе.
Наиболее высокая конверсия (до 99,8%) достигается при температурах 110-120 о С. При этом содержание серы в газе на выходе из реактора составляет около 0,05-0,15 г/м3 , основная часть этой серы находится в твердом виде.
