Процессы доочистки, основанные на реакции Клауса

Это - наиболее распространенные процессы очистки отходящих газов. Они основаны на каталитической реакции Клауса, оставшихся в хвостовых газах сероводорода и диоксида серы:

2Н₂S + SО₂ ® 3/n S_n + 2Н₂О (7.7)

Реакция осуществляется при более низких температурах, чем на установке Клауса (130-150⁰С), что способствует более полному ее протеканию, в слое твердого катализатора (процессы "Сульфрин", СВА, МСRС) или в жидкой среде, содержащей катализатор (процесс ФИН, Клаусполь 1500). Эти процессы имеют сравнительно простую технологическую схему и нашли достаточно широкое распространение, хотя и не обладают такой эффективностью, как процессы второй группы.

Из процессов с применением твердого катализатора широко эксплуатируется процесс "Сульфрин", разработанный фирмами "Эльф Акитен" (Франция) и "Лурги" (ФРГ). В этом процессе реакция Клауса протекает на твердом катализаторе (оксид алюминия) при 125-150⁰С. При такой низкой рабочей температуре термодинамическое равновесие благоприятнее, чем при обычных условиях процесса Клауса. Полученная сера остается адсорбированной на катализаторе в жидком виде, тем самым смещая равновесие реакции к полной конверсии Н₂S и SО₂ в серу.

Принципиальная технологическая схема процесса "Сульфрин" приведена на рис. 7.3. Установка состоит из двух-трех реакторов по типу адсорбционной схемы.

После прохождения через слой катализатора отходящий газ сжигается. Катализатор, насыщенный адсорбированной серой, периодически регенерируется горячим газом в замкнутом цикле. Для конденсации серы регенерационный газ охлаждается и воздуходувкой возвращается в цикл регенерации.

После этого процесса концентрация Н₂S и SО₂ в отходящем газе составляет 0,20-0,25%. Для снижения этой концентрации до 0,02-0,05% ведутся разработки новых катализаторов.

Процесс "Клаусполь 1500", разработанный Французским институтом нефти, основан на обработке отходящих газов рециркулирующим потоком полиэтиленгликоля (ПЭГ-400), содержащим растворенный катализатор (бензоат калия или натрия), в насадочной колонне при температуре выше точки плавления серы - 125-130⁰С. Образующаяся в процессе сера в расплавленном виде отделяется от растворителя. Процесс требует поддержания в обрабатываемом газе соотношения Н₂S/SО₂ = 2; СОS и СS₂ остаются непревращенными.

Степень превращения сероводорода и диоксида серы достигает 80%, что соответствует суммарной глубине извлечения серы до 98,5%. Содержание SО₂ в газах после дожига 0,15%.

Процессы, основанные на превращении сернистых соединений в

Один компонент

Эти процессы разделяются на окислительные и восстановительные.

В основе окислительных методов очистки отходящих газов Клауса лежит дожиг сернистых соединений до диоксида серы и его последующее извлечение и превращение в серу или другой химический продукт. Из этих процессов достаточно широкое распространение в мировой практике получил процесс "Уэллман-Лорд" (фирма "Уэлманн-Лорд", США).

Сущность процесса заключается в дожиге сернистых соединений до диоксида серы с последующим его поглощением раствором сульфита натрия. Образовавшийся бисульфит затем регенерируется. После отделения воды в конденсаторе концентрированный сернистый ангидрид рециркулирует на установку Клауса.

Суммарная степень извлечения серы достигает 99,9-99,95%.

Восстановительные процессы основаны на каталитическом восстановлении всех сернистых соединений в сероводород и отличаются, главным образом, способами его извлечения и последующей переработки.

Из процессов этого типа наибольшее распространение получил процесс СКОТ (начальные буквы "Shell Claus Offgas Treating"), разработанный фирмой "Шелл Дивелопмент"(Нидерланды) (рис.7.4). Отходящие газы установки Клауса смешиваются с продуктами неполного сгорания метана (Н₂ + СО) и с температурой 300⁰С поступают в реактор гидрирования, заполненный алюмокобальтмолибденовым катализатором. Продукты гидрирования охлаждаются в котле-утилизаторе и затем в колонне "Квенч", где одновременно отделяется конденсационная вода. Далее в абсорбционной секции из газов методом селективной абсорбции извлекается Н₂S, который рециркулирует на установку Клауса.

В очищенном газе остается 0,001-0,050% сероводорода, что соответствует суммарной степени извлечения Н₂S 99,8-99,9% В качестве абсорбента используют диизопропаноламин, метилдиэтаноламин и другие амины.

ГЛАВА 8