УСТАНОВКА ДООЧИСТКИ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ ПРОЦЕССА КЛАУСА

Полезная модель относится к устройствам доочистки отходящих газов производства серы по методу Клауса и может быть использована в нефтяной, газовой и химической отраслях промышленности.
В связи с ужесточением норм на выбросы вредных веществ в атмосферу, отходящие («хвостовые») газы установок Клауса подвергаются дополнительной очистке.
Известна установка доочистки отходящих газов процесса Клауса, включающая линию подачи отходящих газов, каталитические реакторы, конденсаторы серы, газоподогреватель, переключающие клапаны, линии выхода сконденсированной серы и линию выхода очищенного газа [Патент РФ №2081816, фиг.2, 6МПК С01В 17/04, з. №940055461, приоритет 15.02.1994, опубл. 20.06.1997].
Недостатком данной установки являются ограниченные функциональные возможности.
Наиболее близкой к заявляемой по назначению и совокупности существенных признаков является установка доочистки отходящих газов процесса Клауса, включающая линию подачи отходящих газов, три параллельно установленные реактора, два из которых находятся на стадии адсорбции, а один последовательно на стадии десорбции и охлаждения, линию отвода очищенного газа из реакторов в печь дожига и дымовую трубу, а также линию регенерации с последовательно установленными конденсатором, газодувкой и печью подогрева газа регенерации, и серную яму (процесс Салфрин) [В.В.Николаев, Н.В.Бусыгина, И.Г.Бусыгин. Основные процессы физической и физико-химической переработки газа, Москва, ОАО «Издательство «Недра», 1998, с 113-116].
В известной установке дымовые газы с высокой температурой (до 580°С) просто сбрасываются в атмосферу, что ограничивает функциональные возможности установки и экономически нецелесообразно.
Задачей заявляемой полезной модели является расширение функциональных возможностей установки за счет утилизации тепла дымовых газов.
Поставленная задача в предлагаемой установке доочистки отходящих газов процесса Клауса, включающей линию подачи отходящих газов, параллельно установленные реакторы, линию отвода очищенного газа из реакторов в печь дожига и дымовую трубу, линию регенерации с последовательно установленными конденсатором, газодувкой и печью подогрева газа регенерации, решается тем, что она дополнительно содержит котел-утилизатор, установленный между печью дожига и дымовой трубой, линию подачи воды в него и линию выхода пара.
Отличием заявляемой установки является то, что она дополнительно содержит котел-утилизатор, установленный между печью дожига и дымовой трубой, линию подачи воды в него и линию выхода пара.
Наличие котла-утилизатора, установленного между печью дожига и дымовой трубой, обеспечивает возможность получения пара (среднего давления) при охлаждении в нем дымовых газов питательной водой, поступающей в межтрубное пространство.
Благодаря такому конструктивному выполнению предлагаемой установки достигается новый технический результат, заключающийся в получении за счет утилизации тепла дымовых газов печи дожига дополнительного продукта - пара среднего давления и увеличении срока службы внутренней футеровки (огнеупорного ствола) дымовой трубы за счет снижения температуры сбрасываемых газов.
Заявителю и авторам из существующего уровня техники неизвестны установки доочистки отходящих газов процесса Клауса, в которых бы утилизировалось тепло дымовых газов и обеспечивалась возможность
получения дополнительного продукта - пара среднего давления подобным образом.
На фиг.1 представлена схема установки доочистки отходящих газов процесса Клауса.
Установка содержит линию 1 подачи отходящих газов в параллельно установленные реакторы 2-4, линию 5 отвода очищенного газа из реакторов 2-4 в печь 6 дожига, котел-утилизатор 7 и дымовую трубу 8. Котел-утилизатор 7 установлен между печью 6 дожига и дымовой трубой 8 и снабжен линией 9 подачи питательной воды и линией 10 выхода пара среднего давления.
Установка также содержит линию 11 регенерации с последовательно установленными конденсатором 12, газодувкой 13 и печью 14 подогрева газа регенерации. Печь 14 подогрева соединена линией 15 подачи газа регенерации с реакторами 2-4, которые соединены с линией 11 регенерации. Конденсатор 12 снабжен линией 16 подачи питательной воды, линиями 17 и 18 выхода пара низкого давления и серы соответственно, а также линией 19 отвода газа регенерации. Установка содержит линию 20 отбора очищенного газа и линию 21 сброса газа охлаждения, а также отсекатели 22-26.
Принцип работы установки основан на протекании реакции Клауса на твердом катализаторе между оставшимися в отходящих газах сероводородом и диоксидом серы при температуре ниже точки росы серы.
Установка работает следующим образом.
Отходящие газы поступают по линии 1 в два параллельно установленные реакторы 2 и 3, находящиеся на стадии адсорбции. При прохождении через них снизу вверх из газов выделяется сера, которая в жидком виде адсорбируется на поверхности катализатора в процессе реакции
2
2
n
2
2HS+SO↔3/nS+2НО+146,3 кДж/моль.
2
Очищенный газ по линии 5 поступает в печь 6 дожига, куда также подаются воздух и топливный газ. В печи 6 остаточные количества сернистых соединений сжигаются, образуя SO. Далее продукты сгорания поступают в
2
трубное пространство котла-утилизатора 7, а в межтрубное пространство по линии 9 подается питательная вода, охлаждающая дымовой газ, которая за счет утилизации его тепла переходит в паровую фазу и затем пар (с давлением до 15 кгс/см) по линии 10 отводится на собственные нужды предприятия. Продукты сгорания поступают в дымовую трубу 8 и выбрасываются в атмосферу.
Реактор 4 находится в стадии регенерации, которая включает стадию десорбции серы с поверхности катализатора и стадию охлаждения катализатора. Циркуляция газов регенерации производится в замкнутом цикле по схеме:
газ из конденсатора 12→линия 19→газодувка 13→печь подогрева 14→линия 15→отсекатель 26→реактор 4→отсекатель 23→линия 11→конденсатор 12→линия 19.
2
Газ из конденсатора 12 с температурой 150-160°С газодувкой 13 направляется в печь 14 подогрева, где нагревается до 300-310°С и далее по линии 15 через открытый отсекатель 26 поступает в реактор 4, где, проходя сверху вниз через слой катализатора, десорбирует из него серу. Затем газ через открытый отсекатель 23 по линии 11 поступает в трубное пространство конденсатора 12, где происходит его охлаждение и конденсация серы, которая отводится в резервуар (на схеме не показан). Охлаждение газа регенерации осуществляется питательной водой, поступающей по линии 16 в межтрубное пространство конденсатора 12. В процессе охлаждения образуется пар, который с давлением 5-6 кгс/см по линии 17 отводится с установки, а охлажденный газ регенерации с температурой 150-160°С поступает в газодувку 13. Затем в линию 19 отвода охлажденного газа регенерации производится подача кислого газа, который необходим для восстановления активности (десульфатации) катализатора. Поддержание необходимого давления осуществляется отходящим газом из линии 1 через отсекатель 24.
Далее осуществляется охлаждение регенерированного реактора 4 очищенным газом по схеме:
газ из линии 5→линия 20→открытый отсекатель 22→реактор 4→отсекатель 23→линия 11→конденсатор 12→линия 19→газодувка 13→печь подогрева 14→линия 15→линия 21→открытый отсекатель 25→в линию 5.
В процессе охлаждения температура в реакторе 4 понижается до 170°С, после чего реактор 4 переключается на стадию адсорбции, а реактор 2 (или 3) переключается на регенерацию.
Режим работы установки осуществляется согласно циклограмме таким образом, что два реактора всегда находятся в стадии адсорбции, а третий в стадии регенерации, а затем охлаждения.
В сравнении с прототипом заявляемая установка доочистки отходящих газов процесса Клауса позволяет утилизировать тепло печи дожига и снизить температуру сбрасываемого газа, что способствует расширению ее функциональных возможностей.
Заявляемую установку доочистки отходящих газов процесса Клауса планируется использовать на Оренбургском газоперерабатывающем заводе, которая обеспечит возможность получения дополнительного продукта - пара среднего давления, необходимого для нужд предприятия, увеличения срока службы дымовой трубы и улучшения экологической безопасности.