Устройство для подачи катализатора в реактор установки для получения элементарной серы

Предложение относится к установкам для процессов переработки сероводородсодержащих газов с получением элементарной серы.
Известно устройство для получения элементарной серы (патент на ПМ RU №17040, МПК C01B 17/04, опубл. 10.03.2001 в Бюл. №7), содержащее нагреватели газов, реактор с охлаждающими змеевиками и газораспределительной решеткой с насыпанным на нее слоем катализатора, серосборник с установленным в нем барботером, соединенным с реактором и с патрубками отвода жидкой серы с верхнего уровня барботажного слоя и очищенных от нее продуктов реакции, каплеуловителем и регулятором верхнего уровня барботажного слоя, узел ввода охлаждающей воды, размещенный на выходе из реактора, взаимодействующий с исполнительным механизмом, установленным на линии подвода охлаждающей воды, отличающееся тем, что на патрубке отвода жидкой серы с верхнего уровня барботажного слоя установлен датчик вязкости, выход которого соединен через регулятор вязкости с входом исполнительного механизма узла ввода охлаждающей воды.
Известно также устройство для получения элементарной серы (патент на ПМ RU №53664, МПК C01B 17/04, опубл. 27.05.2006 в Бюл. №15), содержащее нагреватели газов, реактор с охлаждающими змеевиками и газораспределительной решеткой с насыпанным на нее слоем катализатора; серосборник, в котором соосно размещена верхняя часть реактора с открытым торцом, не доходящая до верхнего днища серосборника и образующая с его обечайкой и днищами барботажный отсек, в котором коаксиально установлена труба, прикрепленная к верхнему днищу серосборника, на нижнем торце которой закреплен решетчатый барботер; узел ввода охлаждающей воды в барботажный отсек, патрубок отвода жидкой серы, подключенный к переливной трубе и к датчику вязкости, выход которого соединен через регулятор вязкости со входом исполнительного механизма узла ввода охлаждающей воды, патрубок отвода очищенных от серы продуктов реакции, каплеуловитель, регулятор верхнего уровня барботажного слоя, отличающееся тем, что узел ввода охлаждающей воды выполнен в виде змеевика, размещенного в кольцевом пространстве между реактором и коаксиальной трубой, над верхней частью переливной трубы размещен с зазором перевернутый стакан, днище которого размещено на уровне "выше барботажного слоя", нижний край - ниже него и не доходит до нижнего днища серосборника.
Наиболее близким по технической сущности является установка для процессов переработки сероводородсодержащих газов с переменным расходом и составом от сероводорода с получением элементарной серы (патент на ПМ RU №149826, МПК C01B 17/04, опубл. 20.01.2015 в Бюл. №2), характеризующаяся тем, что содержит эжекторное устройство, реактор прямого окисления сероводорода, представляющий из себя цилиндрический аппарат, в нижней части которого расположена газораспределительная решетка, на которой размещается гранулированный сферический катализатор, над решеткой в слое катализатора расположен теплообменник для отвода тепла экзотермической реакции окисления сероводорода, конденсатор серы, барботер, заполненный жидкой серой.
Недостатками всех устройств является сложность реализации и большие временные затраты для добавления катализатора в реактор и отсутствие механизмов, позволяющих добавлять катализатор во время работы, а при этом кислый газ сжигается на факеле, происходит загрязнение окружающей среды, потеря выработки серы в количестве.
Технической задачей является создание устройства для подачи катализатора в реактор установки для получения элементарной серы, позволяющего добавлять катализатор во время работы реактора, позволяя экономить технологическое время, исключая непроизводственные остановки, и кислый газ (газ, содержащий окислители, например, кислород) и защищать окружающую среду.
Техническая задача решается устройством для подачи катализатора в реактор установки для получения элементарной серы, содержащее емкость для катализатора с герметичной крышкой, сообщенную снизу через запорный механизм с реактором установки, а сверху - через задвижку с линией подачи инертного газа, причем оно снабжено устройствами для контроля давления с двух сторон от запорного механизма.
На схеме показана схема устройства.
Устройство для подачи катализатора в реактор 1 установки для получения элементарной серы (не показана) содержит емкость 2 для катализатора с герметичной крышкой 3, сообщенную снизу через запорный механизм 4 с реактором 1 установки, а сверху - через задвижку 5 с линией подачи инертного газа 6, причем оно снабжено устройствами для контроля давления - манометрами 7 и 8 с двух сторон от запорного механизма 4: со стороны емкости 2 и со стороны реактора 1 соответственно.
Устройство работает следующим образом.
В процессе окисления сероводорода кислородом в реакторе 1 на твердых катализаторах установки для получения элементарной серы происходит разрушение и износ катализатора из-за большой скорости газа и воздуха, впоследствии уменьшения количества катализатора происходит повышение температуры реактора, что приводит к отклонению технологических параметров, к дальнейшей остановке установки для получения элементарной серы. Для исключения непроизводственных остановок емкость 2 для катализатора с герметичной крышкой 3 присоединяют нижней частью через запорный механизм 4 к реактору 1 установки для получения элементарной серы, а верхней - через задвижку 5 к линии подачи инертного газа 6 (Гелий, Азот или т.п.). С двух сторон от запорного механизма 4 устанавливают манометры 7 и 8. Перед началом работы емкость 2 наполняют необходимым объемом катализатора, после чего герметично закрывают крышку 3. По росту температуры в реакторе 1 определяют необходимость добавления катализатора в реактор 1, для этого открывают задвижку 5 для подачи из линии подачи инертного газа 6 в емкость 2. По манометру 7 контролируют давление со стороны емкости 2 от запорного механизма 4, по манометру 8 - со стороны реактора 1 от запорного механизма 4. После того как давление, контролируемое манометром 7 превысит давление, контролируемое манометром 8 запорный механизм 4 открывают. Под действием избыточного давления инертного газа катализатор из емкости 2 поступает в реактор 1 (определяется уровнемером - не показан, контролем времени поступления катализатора или т.п.), после чего запорный элемент 4 и задвижку 5 перекрывают. Давление в емкости сбрасывают при помощи разгерметизации крышки 3, которую снимают и засыпают новую порцию катализатора. Далее циклы подачи катализатора из емкости 2 в реактор 1 повторяют.
Пример конкретного выполнения.
В процессе эксплуатации установки для получения элементарной серы (УОС - см патент RU №2316469) в реакторе 1 происходит разрушение и износ катализатора ИК-12-73 из-за большой скорости газа и воздуха, в последствие уменьшения количества катализатора происходит повышение температуры реактора 1, что приводит к отклонению технологических параметров. Емкость 2 для катализатора с герметичной крышкой 3 снизу соединяют через запорный механизм 4 с реактором 1 установки, а сверху - через задвижку 5 с линией подачи инертного газа 6 (в примере: Азота - N). С двух сторон от запорного механизма 4 разместили манометры 7 и 8. Крышку 3 емкости снимают и засыпают необходимое количество катализатора ИК-12-73, после этого крышка 3 закрывают (с помощью болтов - не показаны). Для подачи катализатора в реактор 1 открывают задвижку 5 для сообщения с линией 6 для подачи азота, повышают давление в емкости 2, превышающее давление в реакторе 1 (контролируется манометрами 7 и 8 соответственно). Постепенно открывают запорный механизм 4, не допуская резких колебаний в режиме работы реактора 1. После завершения подачи катализатора запорный механизм 4 и задвижку закрывают, избыточное давление из емкости 2 стравливают на свечу.
В ходе испытаний устройства ни разу не останавливали установку для получения элементарной серы для досыпки катализатора. А при остановке необходимо производить регенерацию катализатора в течение 10-12 часов, продувку и охлаждение реактора в течение 4-5 часов, затем производить ссыпку и засыпку катализатора в течение 2 часов. После этого прогрев и пуск реактора в работу в течение 12 часов, то есть весь процесс от остановки до пуска занимает 26 часов (т.е. в это время кислый газ сжигается на факеле, происходит загрязнение окружающей среды, потеря выработки серы в количестве 2,2 тонн).
Предлагаемое устройство для подачи катализатора в реактор установки для получения элементарной серы позволяет добавлять катализатор во время работы реактора и экономит технологическое время, исключая непроизводственные остановки, и кислый газ (газ, содержащий окислители, например, кислород), а также и защищать окружающую среду от загрязнений несгоревшими при низкой температуре продуктами реакции.