УСТАНОВКА ОЧИСТКИ ГАЗА ОТ СЕРОВОДОРОДА
APPARATUS FOR PURIFYING GAS FROM HYDROGEN SULPHIDE

Изобретение относится к устройствам для очистки газов от сероводорода с получением серы и может найти применение в нефтегазовой, нефтеперерабатывающей и химической отраслях промышленности.
Известен способ получения элементарной серы из газов [SU 856974, опубл. 23.08.1981 г., МПК С01В 17/04], осуществляемый на установке, включающей два каталитических блока, последовательно установленных на линии подачи сероводородсодержащего газа, состоящих каждый из каталитического реактора прямого окисления, оснащенного линиями подачи газа и кислорода, и поглотительной емкости.
Основным недостатком известной установки является невозможность очистки газов, содержащих более 30% сероводорода.
Наиболее близким по технической сущности является установка производства серы из технического сероводорода [Альбом технологических схем процессов переработки нефти и газа. Под ред. Б.И. Бондаренко. М.: РГУ, 2003 г., с. 169], оснащенная линиями подачи сероводородсодержащего газа и воздуха, вывода жидкой серы и отходящего газа, включающая пароподогреватель, термическую ступень окисления в составе основной топки с воздуходувкой и котла-утилизатора, две каталитических ступени окисления с топкой, каталитическим реактором окисления сероводорода диоксидом серы и конденсатором-генератором каждая, сероуловитель, подземное хранилище жидкой серы и печь дожита. Подземное хранилище в обязательном порядке оборудовано системой отдувки из жидкой серы сероводорода, образующегося в результате разложения гидрополисульфидов, растворенных в сере.
Недостатком данной установки является оснащение ее термической и каталитических ступеней окисления топками для сжигания сероводородсодержащего газа, осуществляемого при высокой температуре (1100-1300°C), что делает невозможной переработку газов, содержащих углеводороды, из-за их неполного сгорания с образованием углерода, загрязняющего серу, а также приводит к образованию гидрополисульфидов, растворенных в жидкой сере, и газообразных соединений углерода с серой (сероуглерод, сероокись углерода и пр.), сконцентрированных в отходящем газе, что усложняет установку из-за необходимости ее оборудования подземным хранилищем жидкой серы с системой отдувки сероводорода, выделяющегося при разложении гидрополисульфидов, а также приводит к загрязнению окружающей среды при дожиге отходящего газа.
Задача изобретения - переработка газов, содержащих углеводороды, упрощение установки, уменьшение загрязнения окружающей среды.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении способа: переработка газов, содержащих углеводороды, упрощение установки и уменьшение загрязнения окружающей среды за счет исключения топок из состава установки путем ее оборудования реакторами прямого окисления сероводорода до серы и до диоксида серы, оснащенных системой отвода тепла из слоя катализатора, взамен термической и каталитической ступеней окисления.
Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемой установке, оснащенной линиями подачи сероводородсодержащего газа и воздуха, вывода жидкой серы и отходящего газа, включающей пароподогреватель и каталитический реактором окисления сероводорода диоксидом серы, особенностью является то, что линия подачи сероводородсодержащего газа перед реактором разделена на две линии, на одной из которых установлен по меньшей мере один каталитический реактор прямого окисления сероводорода до серы, оснащенный линией вывода жилкой серы, а на другой - по меньшей мере по меньшей мере один каталитический реактор окисления сероводорода до диоксида серы, которые соединены линиями подачи газообразных продуктов окисления с каталитическим реактором окисления сероводорода диоксидом серы, оснащенным линией вывода жилкой серы, при этом все реакторы оснащены системой отвода тепла из слоя катализатора с линиями ввода/вывода хладоагента, которые соединены с охлаждающим устройством термосифонного типа, совмещенным с пароподогревателем и оснащенным линиями вывода ввода/вывода балансового хладоагента.
При необходимости на линии вывода отходящего газа установлена система доочистки отходящего газа, например, установка хелатной очистки, известная из уровня техники. Количество реакторов определяется концентрацией сероводорода и требуемой степенью конверсии сероводорода. Охлаждающие устройства термосифонного типа известны из уровня техники. В качестве хладоагента может быть использована кипящие вода или высокотемпературный органический теплоноситель.
Исключение топок для сжигания сероводородсодержащего газа позволяет перерабатывать газы, содержащие углеводороды, упростить установку за счет исключения подземного хранилища жидкой серы с системой отдувки сероводорода, уменьшить загрязнение окружающей среды за счет исключения образования газообразных соединений углерода с серой, поскольку получение диоксида серы в предлагаемой установке достигается каталитическим окислением сероводорода при температурах не превышающих 350°C.
Оснащение реакторов системой отвода тепла из слоя катализатора с помощью хладоагента обеспечивает поддержание в реакторах режима, близкого к изотермическому, что обеспечивает селективное и глубокое протекание каталитических процессов, а оборудование установки охлаждающим устройством термосифонного типа позволяет осуществлять циркуляцию хладоагента и выводить избыток тепла, образующегося при окислении сероводорода без использования динамического оборудования, что упрощает установку.
Предлагаемая установка показана на прилагаемой фигуре и включает термосифонное устройство 1 с паровым нагревателем сероводородсодержащего газа, по меньшей мере один каталитический реактор прямого окисления сероводорода до серы 3, по меньшей мере один каталитический реактор окисления сероводорода до диоксида серы 4 и каталитический реактор окисления сероводорода диоксидом серы 5.
При работе установки сероводородсодержащий газ, подаваемый по линии 6, нагревают парами теплоносителя в нагревателе 2, разделяют на две части, которые смешивают с воздухом, подаваемым по линиям 7, первую часть направляют в реактор 3, где сероводород окисляют до элементной серы, которую сепарируют и выводят по линии 8, а газообразные продукты окисления по линии 9 направляют в реактор 5, где остаточный сероводород окисляют газом, содержащим диоксид серы, подаваемым по линии 10 из реактора 4, в который подают вторую часть сероводородсодержащего газа в смеси с воздухом, отходящий газ выводят по линии 11. Условия, близкие к изотермическим, поддерживаются в реакторах за счет отвода тепла реакций кипящим теплоносителем, вводимым в реакторы/выводимым в устройство 1 по линиям 12/13. Избыток тепла из устройства 1 выводят с помощью вывода по линии 14 паров балансового хладоагента, возвращаемых после охлаждения в жидком виде по линии 15. При необходимости может быть установлено несколько реакторов типа 3 и 4 (пунктиром условно показаны дополнительные реакторы 16 и 17, соответственно), а направляемый в них газ может предварительно смешиваться с воздухом, подаваемым по линиям 7, также показанным пунктиром. На линии 11 может быть установлена система доочистки отходящего газа (условно не показана).
Таким образом, предлагаемая установка более проста, позволяет перерабатывать газы, содержащие углеводороды, меньше загрязняет окружающую среду и может быть использована в промышленности.