Окислительная конверсия сероводорода в элементную серу (процесс Клауса)

Сероводород, получаемый с гидрогенизационных процессов пе­реработки сернистых и высокосернистых нефтей, газоконденсатов и установок аминной очистки нефтяных и природных газов, обычно используют на НПЗ для производства элементной серы, иногда для производства серной кислоты.

Наиболее распространенным и эффективным промышленным методом получения серы является процесс каталитической окисли­тельной конверсии сероводорода Клауса.

Процесс Клауса осуществляется в две стадии:

1) стадия термического окисления сероводорода до диоксида серы

2)стадия каталитического превращения сероводорода и диокси­да серы

 

По реакции 1 расходуется до 70 % масс, сероводорода и при этом выделяется значительное количество тепла, которое перед катали­тической стадией должно быть утилизировано. Тепло, выделяющееся по реакции 2 (1/5 от все­го тепла), позволяет вести каталитический процесс при достаточно низких температурах и большой объемной скорости без си­стемы съема тепла.

Процесс термического окисления H2S осуществля­ют в основной топке, смон­тированной в одном агрега­те с котлом-утилизатором. Объем воздуха, поступаю­щего в зону горения, дол­жен быть строго дозирован, чтобы обеспечить для вто­рой стадии требуемое соот­ношение SO2 и H2S (по сте­хиометрии реакции 2 оно должно быть 1:2). Темпера­тура продуктов сгорания при этом достигает 1100-1300°С в зависи­мости от концентрации H2S и углеводородов в газе.

Вывод серы из реакционной системы, образовавшейся при реак­ции 2, благоприятствует увеличению степени конверсии H2S до 95%. Поэтому стадию каталитической конверсии принято проводить в две ступени с выводом серы на каждой ступени.

Зависимость степени конверсии H2S в серу от температуры и давления на обеих стадиях представлена на рис. 9.4. На графике по­казаны две зоны, разделенные пунктиром: высокотемпературная термического окисления (870-426 °С) и низкотемпературная ката­литическая (426-204 °С).

В высокотемпературной зоне с повышением давления степень превращения H2S в серу снижается. В каталитической зоне повыше­ние давления, наоборот, ведет к увеличению степени конверсии, так как давление способствует конденсации элементной серы и более полному выводу из зоны реакции.

Элементная сера существует в различных модификациях - S2, S6 и S8: при высоких температурах газообразная сера в основном состо­ит из S2, а при снижении температуры она переходит в S6, затем в S8. Жидкая сера представлена преимущественно модификацией S8.

На практике увеличение степени конверсии H2S достигается применением двух или более реакторов-конверторов с удалением серы конденсацией и последующим подо­гревом газа между ступенями. При переходе от одного реактора к другому по потоку газа температуру процесса снижают.

Традиционным катализатором в процессах Клауса вначале яв­лялся боксит. На современных установках преимущественно при­меняют более активные и термостабильные катализаторы на основе из оксида алюминия.

Технологическая схема установки производства серы по методу Клауса

Продукты термической конверсии H2S из печи-реактора П-1 про­ходят котел-утилизатор Т-1, где они охлаждаются до =160°С (при которой жидкая сера имеет вязкость, близкую к минимальной). Скон­денсированная сера поступает через гидрозатвор в подземный сбор­ник серы. В Т-1 генерируется водяной пар с давлением 0,4 - 0,5 МПа, используемый в пароспутниках серопроводов. Далее в реакторах Р-I и Р-2 осуществляется двухступенчатая каталитическая конверсия Н2S и SO2 с межступенчатым нагревом газов в печах П-2 и П-3 и ути­лизацией тепла процесса после каждой ступени в котлах-утилиза­торах Т-2 иТ-3. Сконденсированная в Т-2 и Т-3 сера направляется в сборник серы.


 

Рис. 3. Принципиальная технологическая схема установки получения серы из сероводорода по методу Клауса: I - сероводород; II - воздух; III - сера; IV - водяной пар; V - газы дожила; VI - конденсат

Газы каталитической конверсии второй ступени после охлажде­ния в котле-утилизаторе Т-3 поступают в сепаратор-скруббер со слоем насадки из керамических колец С-1, в котором освобождаются от механически унесенных капель серы.

Газы каталитической конверсии второй ступени после охлажде­ния в котле-утилизаторе Т-3 поступают в сепаратор-скруббер со слоем насадки из керамических колец С-1, в котором освобождаются от механически унесенных капель серы.

Технологический режим установки

Давление избыточное, МПа 0,03-0,05

Температура газа, °С

в печи-реакторе П-1 1100-1300

на выходе из котлов-утилизаторов 140-165

на входе в Р-1 260-270

на выходе из Р-1 290-310

на входе в Р-2 225-235

на выходе из Р-2 240-250

в сепараторе С-1 150

 

Сера широко применяется в народном хозяйстве - в производ­стве серной кислоты, красителей, спичек, в качестве вулканизирую­щего агента в резиновой промышленности и др.

 








Дата добавления: 2015-08-11; просмотров: 5475;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.009 сек.