Установка для получения элементарной серы

Установка для получения элементарной серы
Полезная модель относится к установкам для получения элементарной серы из сероводорода и газа, содержащего сернистые соединения и углеводороды, и может быть использована на газоперерабатывающих предприятиях.
Известна установка для получения серы из сероводородного газа и газа, содержащего сернистые соединения и углеводороды, включающая сепаратор, печь реакции, печи подогрева реакционной смеси, конверторы, конденсаторы-коагуляторы. Причем сепаратор этой установки соединен с входом печи реакции, выход которой через конденсатор-коагулятор соединен с входом первой печи подогрева реакционной смеси, а выход последней соединен с входом первого конвертора, соединенного посредством второго конденсатора-коагулятора с входом второй печи подогрева реакционной смеси, соединенной со вторым конвертором и конденсаторомкоагулятором. Технология переработки сернистого природного газа: Справочник/Под ред. А.И.Афанасьева.- М.: Педра, 1993. - стр. 88-89.
Педостатком известной установки является то, что для поддержания температуры перед конверторами используется сырьевой сероводородный газ на первой ступени и дорогостоящий топливный газ - на второй ступени, что приводит к повыщенным эксплуатационным затратам.
Паиболее близкой к заявляемой по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является применяемая на газоперерабатывающем заводе ООО «Оренбурггазпром установка производства серы методом «Клауса Николаев В.В., Бусыгина Н.В., Бусыгин И.Г. Основные процессы физической и физико-химической переработки газа. - М.: ОАО «Издательство «Педра, 1998. - стр. 97-108. Установка содержит входной сепаратор, печь-реактор термической ступени, конденсаторы-коагуляторы, печи подогрева технологического газа, каталитические конверторы первой и второй ступени.
Кислый газ от установок очистки и осушки газа поступает во входной сепаратор, где от него отделяется капельная жидкость. Часть отсепарированного кислого газа из сепаратора подается в печь-реактор, а часть - по отдельным трубопроводам в печи подогрева технологического газа. В печиреакторе происходит неполное окисление сероводорода: частично до сернистого ангидрида, частично до элементарной серы. Из печи-реактора газ поступает в конденсатор-коагулятор и охлаждается в нем, при этом конденсируется сера, находящаяся в паровой фазе газовой смеси. Сера из аппарата выводится в жидком виде по трубопроводу, а технологический газ подается в первую печь подогрева. Подогретый технологический газ постзшает в первый конвертор, где из сернистого ангидрида и сероводорода технологиского газа на катализаторе происходит дальнейщее получение серы. После конвертора газ подается во второй конденсатор-коагулятор для охлаждения
7МПК com 17/04
и конденсации серы, откуда поступает во вторую печь подогрева технологического газа. В камере смешения происходит подогрев технологических газов за счет смешивания их с продуктами сгорания кислого газа. Нагретые технологические газы поступают во второй конвертор, проходят сверху вниз слой катализатора, на поверхности которого происходят реакция Клауса и гидролиз COS и CS2. После конвертора газ подается в третий конденсатор-коагулятор.
Одним из факторов, влияющих на процесс Клауса, является состав кислого газа, в частности, присутствие в нем водной фазы. Избыток водной фазы (более 2%) в кислом газе снижает выход серы, сдвигая равновесие реакции Клауса в обратную сторону.
Практика работы с)ш;ествуюш;ей установки получения серы показала, что в результате нарушений технологических показателей на предыдущих стадиях очистки сероводородсодержащего газа кислый газ, поступаюпщй на установку, может содержать до 10% влаги (капельной и диспергированной). Входной сепаратор не справляется с отделением такого количества влаги из кислого газа. Капельная жидкость, поступившая в печь-реактор, интенсивно испаряясь на поверхности расположенных внутри футеровки и защитной керамической плитки, способствует зосудшению температурного режима и, соответственно, уменьшению степени конверсии серы, а также приводит к разрушению футеровки и плитки и необходимости проведения ремонтных работ.
Задачей заявляемой полезной модели является увеличение степени конверсии серы и улучшение эксплуатационных характеристик установки.
Поставленная задача решается установкой для получения элементарной серы, включающей входной сепаратор, печь-реактор термической ступени, конденсаторы-коагуляторы серы, два из которых соединены через печи подогрева технологического газа с каталитическими конверторами первой и второй ступеней, которая дополнительно содержит фильтр-сепаратор, включенный последовательно с входным сепаратором.
Технический результат от установки фильтра-сепаратора последовательно с входным сепаратором состоит в обеспечении возможности отделения из кислого газа не только пленочной и крупнодисперсной жидкости во входном сепараторе, но и мелкодисперсной за счет коалесценщш капельной жидкости. Это позволяет выделить из кислого газа максимальное количество капельной жидкости и, тем самым, исключить разрущающее воздействие излишка влаги в кислом газе на печь-реактор термической ступени.
Па чертеже представлена схема установки для получения элементарной серы.
Установка для получения элементарной серы включает входной сепаратор 1, фильтр-сепаратор 2, печь-реактор термической ступени 3, каталитические конверторы 4 и 5 соответственно первой и второй ступени, печи подогрева технологического газа 6 и 7, конденсаторы-коагуляторы 8-10.
Кислый сероводородсодержащий газ от установок очистки и осушки газа (иа схеме не показаны) ностзшает во входной сенаратор 1, где за счет снижения скорости и отбойной сетки, установленной в верхней части, от него отделяется капельная влага, а именно пленочная и крушюдисперсная жидкость. Предварительно осзпшенный газ попадает в фильтр-сепаратор 2, в котором происходит дальнейшее отделение капельной жидкости - сепарация мелкодисперсной и тонкодисперсной туманообразной жидкости. Из фильтра-сепаратора большая часть кислого газа подается на сжигание в печь-реактор термической ступени 3, а часть по отдельным трубопроводам подается в печи подогрева технологического газа 6 и 7. В печи-реакторе происходит неполное окисление сероводорода: частично до сернистого с1нгидрида, частично до элементарной серы. Продукты сгорания, содержащие пары серы, охлаждаются в котловой части печи-реакторе и поступают в конденсатор-коагулятор 8, в котором в результате дальнейшего охлаждения пары серы конденсируются. Жидкая сера из аппарата отводится по отдельному трубопроводу, а технологический газ (непрореагировавшие продукты реакции) направляется в камеру смешения печи подогрева 6. Подогрев технологического газа происходит за счет сжигания части кислого газа, проходящего мимо термической ступени. После печи подогрева 6 технологические газы тремя потоками входят в каталитический конвертор 4 первой ступени и проходят сверху вниз слой катализатора, на поверхности которого происходят реакция Клауса и гидролиз COS и CS2. В результате реакции превращения температура технологического газа повышается (на 60-100°С выше, чем на входе в конвертор), причем сера находится в парообразном состоянии. Для конденсации паров серы и выделения ее в жидком виде технологические газы охлаждаются в конденсаторе-коагуляторе 9 до температуры ниже температуры конденсации серы и, далее, постзппают в печь подогрева 7. Процесс, протекаюищй в печи подогрева 7, каталитическом конверторе 5, конденсаторе-коагуляторе 10, аналогичен описанному.
Таким образом, использование полезной модели позволяет оптимизировать работу установки полз чения серы за счет максимального извлечения жидкости из кислого газа перед термической ступенью, упрощения температурных режимов по всем стадиям процесса Клауса, обеспечивающих более высокую степень извлечения серы.