Технологическая схема и режим процесса
Технологическая схема процесса Клауса оформляется таким образом, чтобы она включала термическую ступень и несколько последовательно включенных каталитических конверторов. После каждой ступени реакционные газы охлаждают до температуры конденсации серы, отделяют серу, а газы после необходимого подогрева направляют на следующую ступень.
В зависимости от содержания сероводорода в исходном кислом газе технологические схемы процесса Клауса различаются на прямоточные и разветвленные (рис.7.1.).
В табл. 7.2 приведены границы применения той или иной технологической схемы (модификации) процесса Клауса.
Таблица 7.1
Характеристика катализаторов процесса Клауса
французской фирмы "Рон-Пуленк"
| Показатель | Марка катализатора | |||||
| CR4 -6 | CRS-21 | CRS-32 | CRS-31 | DR | AM-4-6* | |
| Размер частиц, мм | 4-6 | 4-6 | 4-6 | 4** | 5-10 | 4-6 |
| Содержание Al2O3, % | >95 | >90 | >90 | >95 | >90 | |
| Содержание ТiO2, % | >85 | |||||
| Содержание Na2O, % | -0.1 | - | - | - | <0.5 | <0.5 |
| Потери при прокалке, % | <4 | <3 | <3 | <4 | <4 | - |
| Насыпная масса, г/см3 | 0.67 | 0.72 | 0.72 | 0.9 | 0.75 | 0.75 |
| Удельная поверхность,м2/г | ||||||
| Прочность на раздавли-вание, средняя величина, кг | ||||||
| Номер реактора для загрузки | 1,2,3 | 2,3 | 1,2 | 1,2,3 | 2,3 | |
| Степень гидролиза СОS и СS2, % | Сред няя | - | 96-100 | - | ||
| Устойчивость к сульфатации | Сред няя | Сред- няя | Высо- кая | Высо- кая | Сред няя | Высо- кая |
*Применяется для поглощения кислорода,используется в качестве верхнего слоя (1/3 объема).
**Цилиндры, остальные - шарики.
Рис.7.1. Технологические схемы процесса Клауса в зависимости от содержания сероводорода в кислом газе:
а - прямоточная схема; б - схема с разветвленным потоком 1/3-2/3; в - схема с рециркуляцией серы; I - кислый газ; II - воздух; III - сера; 1 - печь-реактор; 2 - теплообменник; 3,5 - конденсатор серы; 4 - конвектор; 6 - подогреватель газа; 7 - печь для сжигания серы в двуоксид серы.
Таблица 7.2
Ориентировочные границы применимости той или иной модификации процесса Клауса
| Объемная доля Н2S в кислом газе,% | Модификация процесса Клауса |
| 50-100 (см. рис. 7.1.,а) | Прямоточная |
| 20-50 (см. рис. 7.1,б) | Разветвленный поток (1/3-2/3) |
| 10-20 | Разветвленный поток с предварительным подогревом газа, воздуха или применение воздуха, обогащенного кислородом |
| <10 (см. рис. 7.1,в) | Рециркуляция серы в виде диоксида серы |
| <5 | Окисление Н2S кислородом на катализаторе |
В тех случаях, когда объемная доля сероводорода в кислых газах ниже 5% об., используют схему без термической ступени. Окисление сероводорода осуществляют кислородом воздуха на катализаторе (обычно один-два конвертора).
Разнообразие модификаций процесса Клауса обусловлены необходимостью поддержания в реакционной печи температуры выше минимальной температуры 9300С, так как ниже этой температуры пламя нестабильно, в продуктах реакции появляется кислород, что указывает на низкую скорость протекания реакции. Для газов, содержащих 50% об. сероводорода и больше, необходимая температура в реакционной печи достигается по прямоточной схеме в отличие от газов с низкой концентрацией сероводорода, для которых применяется разветвленная схема. Это связано с тем, что значительная часть теплоты расходуется в первую очередь на нагрев разбавителей - двуоксид углерода и азот. По разветвленной схеме через термическую ступень пропускают 1/3 сероводорода, а 2/3 направляют непосредственно на каталитическую ступень. Таким образом поддерживают соотношение Н2S/SО2 равным 2/1, что требуется по реакциям Клауса.
Принципиальная технологическая схема промышленной установки Клауса с разветвленным потоком сероводорода и двумя конверторами приведена на рис. 7.2. Теплота, выделяющаяся при реакции в печи 3, используется для генерации водяного пара высокого давления III, а при конденсации паров серы - на генерацию водяного пара низкого давления IX.
В таблице 7.3 приведены основные параметры технологического режима работы установки Клауса. Следует отметить, что температура серы, выходящей из конденсаторов 12, 13, 15, составляет 130-1500С, хотя сера и конденсируется при 1880С. Это связано с тем, что в интервале температур от 188 до 1600С образуются молекулы серы с длинной цепью и высокой вязкостью, поэтому спуск серы из конденсаторов оказывается невозможным. При температуре 1500С и ниже жидкая сера, температура плавления которой в зависимости от формы составляет 106,8-119,30С, обладает значительно меньшей вязкостью.
Дата добавления: 2019-07-26; просмотров: 546;