Установка получения серы прямым окислением кислого газа
SOUR GAS DIRECT OXIDATION SULPHUR RECOVERY UNIT

Изобретение относится к устройствам для очистки газов от сероводорода с получением серы и может найти применение в нефтегазовой, нефтеперерабатывающей и химической отраслях промышленности.
Известна установка для процессов переработки сероводородсодержащих газов [RU 149826, опубл. 20.01.2015 г., МПК С01В 17/04], оснащенная линиями подачи сероводородсодержащего газа и воздуха, вывода жидкой серы и очищенного газа, включающая реактор с псевдоожиженным слоем катализатора окисления сероводорода, оснащенный теплообменником в слое катализатора, конденсатор серы и барботер, заполненный жидкой серой. При этом очищенный газ содержит пары серы и не уловленные капли (туман) серы, диоксид серы, образующийся при протекании побочной реакции, и непрореагировавший сероводород.
Недостатком данной установки является загрязнение окружающей среды вышеуказанными компонентами очищенного газа.
Наиболее близким по технической сущности является способ получения элементарной серы [RU 2316469, опубл. 10.02.2008 г., МПК С01В 17/04], осуществляемый на установке, включающей реактор с псевдоожиженным слоем катализатора окисления сероводорода, оборудованный теплообменником, расположенным в слое катализатора, устройством для охлаждения продуктов реакции путем впрыска воды и сероуловитель барботажного типа, оснащенный линиями вывода серы и очищенного (отходящего) газа, при этом реактор оснащен линиями подачи сероводородсодержащего газа и воздуха с нагревателями, а также линией вывода продуктов реакции.
При этом очищенный газ имеет температуру 130-155°С и содержит, кроме непревращенного сероводорода и диоксида серы, значительное количество элементарной (элементной) серы в виде паров и тумана, возникающего при резком охлаждении продуктов реакции в результате смешения с водой, полностью испаряющейся при этом, и капель серы, образующихся при барботаже большого объема отходящего газа через слой серы. При дожигании очищенного газа, осуществляемого обязательно в соответствии с требованиями по промбезопасности, образуется дымовой газ, содержащий диоксид серы в количестве, соответствующем содержанию серосодержащих компонентов в очищенном газе.
Недостатком данной установки является загрязнение окружающей среды серосодержащими компонентами или продуктами их сгорания.
Задача изобретения - уменьшение загрязнения окружающей среды.
Технический результатом является уменьшение загрязнения окружающей среды путем выполнения сероуловителя в виде двухсекционного скруббера, который соединен линией подачи водной суспензии серы с системой охлаждения обессеренного газа, включающей смеситель, холодильник, сепаратор и насос, что позволяет снизить содержание элементной серы в отходящем газе за счет исключения барботажа и смешения продуктов реакции с водной суспензией серы взамен воды.
Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемой установке, включающей реактор с катализатором окисления сероводорода, оборудованный теплообменником, расположенным в слое катализатора, оснащенный линиями подачи сероводородсодержащего газа и воздуха, линией вывода продуктов реакции, на которой расположен сероуловитель, оснащенный линиями вывода серы и газа, особенностью является то, что сероуловитель выполнен в виде двухсекционного скруббера, первая секция которого оснащена линией подачи балансовой части водной суспензии серы, а вторая секция оснащена линией подачи циркулирующей части серы, на линии вывода серы установлен насос, после которого указанная линия разделена на линию подачи циркулирующей части серы и линию вывода балансовой части серы, кроме того, скруббер оснащен линией вывода обессеренного газа, на которой установлен смеситель, оснащенный линией подачи циркулирующей части суспензии серы, холодильник и сепаратор, оснащенный линией вывода отходящего газа с блоком его утилизации, и линией вывода суспензии серы с насосом, после которого указанная линия разделена на линию подачи циркулирующей части суспензии серы и линию вывода балансовой части суспензии серы.
Секции двухсекционного скруббера могут быть как прямоточными, так и противоточными, насадочными или безнасадочными. Реактор может быть выполнен с псевдоожиженным или неподвижным слоем катализатора. В качестве хладагента для охлаждения реактора могут быть использована кипящая вода или высокотемпературный органический теплоноситель. Блок утилизации выполнен в виде печи дожига или любого иного устройства для утилизации отходящих газов установок получения серы, известного из уровня техники. Баланс по воде, образующейся в процессе окисление сероводорода до серы, поддерживается регулированием температуры отходящего газа из скруббера-охладителя и, соответственно, абсолютной влажностью отходящего газа и количеством выносимых паров воды.
Выполнение сероуловителя в виде двухсекционного скруббера позволяет в первой секции сначала охладить продукты реакции до температуры 125-155°С и снизить давление насыщенных паров серы до 6-34 Па за счет полного испарения воды, содержащейся в суспензии, с образованием пересыщенных паров серы. Затем, по ходу газового потока в скруббере, микрокристаллы серы, содержащиеся в суспензии серы, выполняют роль центров конденсации пересыщенных паров серы с образованием крупных капель серы, что предотвращает образование тумана серы. Во второй секции скруббера образовавшиеся капли серы улавливаются за счет орошения циркулирующей частью серы. Исключение образование тумана серы снижает содержание элементной серы в обессеренном и отходящем газе и соответственно уменьшает загрязнение окружающей среды.
3
Установка на линии вывода обессеренного газа смесителя, оснащенного линией подачи циркулирующей части суспензии серы, холодильника и сепаратора, оснащенного линией вывода отходящего газа и линией вывода суспензии серы с насосом, позволяет охладить обессеренный газ до 35-55°С и снизить содержание паров серы в отходящих газах до 0,001-0,011 Па, что соответствует содержанию элементной серы 0,014-0,16 мг/нм отходящего газа, что более чем на три порядка меньше, чем в прототипе. Снижение содержания паров серы в отходящем газе соответственно уменьшает загрязнение окружающей среды.
Предлагаемая установка показана на прилагаемой фигуре и включает охлаждаемый каталитический реактор 1, двухсекционный скруббер 2, смеситель 3, сепаратор 4, насосы 5 и 6, холодильник 7, блок утилизации отходящих газов 8.
При работе установки кислый газ, содержащий сероводород, по линии 9 подают в реактор 1, охлаждаемый хладагентом 10, совместно с воздухом, подаваемым по линии 11. С верха реактора 1 по линии 12 продукты реакции направляют в скруббер 2, где они контактируют сначала с балансовой частью водной суспензии серы, подаваемой по линии 13 из линии 20, затем с циркулирующей частью серы, подаваемой по линии 14 из линии 15, по которой с низа скруббера 2 с помощью насоса 5 выводят серу. Балансовую часть серы выводят по линии 16. По линии 17 обессеренный газ, содержащий остаточные пары серы, подают в смеситель 3, где газ контактирует с циркулирующей частью суспензии серы, подаваемой по линии 17 из линии 20. Полученную водогазовую смесь охлаждают в холодильнике 7 и разделяют в сепараторе 4, с верха которого выводят отходящий газ, который по линии 19 через блок 8 направляют в атмосферу, а с низа по линии 20 с помощью насоса 6 выводят суспензию серы, балансовую частью которой по линии 13 направляют в скруббер 2, а циркулирующую часть по линии 17 направляют в смеситель 3.
Работоспособность установки подтверждается примером.
3
3
3
3
3
4,56 тыс. нм/час кислого газа, содержащего 49,8 об.% сероводорода, углекислый газ, азот, пары воды и углеводороды - остальное, при 180°С и 0,08 МПа подают в реактор 1, охлаждаемый кипящей водой с давлением 2,2 МПа, совместно с 6,01 тыс. нм/час воздуха. С верха реактора 1 10,55 тыс. нм/час продуктов реакции направляют в скруббер 2, где они при 135°С контактируют сначала с 1,2 т/час балансовой части водной суспензии серы, затем с 5 т/час циркулирующей части серы, подаваемой с помощью насоса 5, а 3,3 т/час балансовой части серы выводят. 10,89 тыс. нм/час обессеренного газа, содержащего 18,9 кг/час остаточных паров серы, подают в смеситель 3, где газ контактирует с 8,8 т/час циркулирующей части суспензии серы. Полученную смесь охлаждают в холодильнике 7 до 87°С и разделяют в сепараторе 4 на отходящий газ, который через блок 8, выполненный в виде печи дожига, сбрасывают в атмосферу и суспензию серы, 10,0 м/час которой насосом 6 подают в скруббер 2 и смеситель 3.
При этом количество паров серы, подающихся в составе отходящего газа в блок 8 на дожиг, составило 0,2 г/час, а количество диоксида серы, образовавшегося при сгорании паров, и выбрасываемого в атмосферу, составило 0,4 г/час.
В условиях примера в способе по прототипу в печь дожига поступает 18,9 кг/час паров серы, а количество диоксида серы, выбрасываемого в атмосферу, составляет 37,8 кг/час.
Таким образом, предлагаемая установка меньше загрязняет окружающую среду и может быть использована в промышленности.