УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕМЕНТАРНОЙ СЕРЫ

Полезная модель относится к области переработки сероводородсодержащих газов с получением элементарной серы и утилизации сероводорода и может применяться в нефтедобывающей промышленности.
Известно устройство для получения элементарной серы, включающее нагреватели, реактор с охлаждающими змеевиками и газораспределительной решеткой, на которую насыпан слой катализатора, конденсатор с пучком труб, омываемых хладоагентом, серосборник с патрубками подвода и отвода жидкой серы, каплеуловитель и фильтры (см. Ф.Р.Исмагилов «Способ утилизации сероводорода в кипящем слое катализатора», журнал «Газовая промышленность», 1993 г., №1, стр.23-24).
Недостатком устройства является низкая надежность из-за забивания труб конденсатора сконденсированной жидкой серой, которая при охлаждении, достигая температуры 188°С, теряет текучесть в силу аномальности ее реологических свойств, в результате величина ее вязкости достигает значения 93,1 Пас, что приводит к повышению гидравлического сопротивления трубного пучка конденсатора до значений, приводящих к аварийным остановкам процесса.
Известно устройство, содержащее нагреватели газов, реактор с охлаждающими змеевиками и газораспределительной решеткой и насыпанным на нее слоем катализатора, серосборник с патрубками отвода жидкой серы и очищенных от нее продуктов реакции и узлом ввода охлаждающей воды, которую впрыскивают навстречу выходящей из реактора смеси, состоящей из газа, пара и диспергированной в них жидкой серы для поддержания ее температуры. В серосборнике соосно размещена верхняя часть реактора с открытым торцом, не доходящая до верхнего днища серосборника и образующая с его обечайкой и днищами барботажный отсек. К верхнему днищу серосборника прикреплена труба, установленная коаксиально в барботажном отсеке. На нижнем торце трубы закреплен решетчатый барботер. В серосборнике установлена переливная труба, подсоединенная к патрубку
отвода жидкой серы, к которому подсоединен датчик вязкости, выход которого соединен через регулятор вязкости со входом исполнительного механизма узла ввода охлаждающей воды. В барботажном отсеке установлены регулятор верхнего уровня барботажного слоя и каплеуловитель (см. патент РФ на ПМ №17040 МПК С 01 В 17/04, публ. 10.03.2001 г.).
Однако на эффективности известного устройства отражается, во-первых, образование углекислоты при балластировании парогаза водой, впрыскиваемой навстречу выходящей из реактора смеси, в состав которой входит углекислый газ, а, во-вторых, неизбежные проскоки продуктов реакции через переливную трубу в патрубок отвода жидкой серы, что требует установки снаружи серосборника специального серозатвора и приводит к дополнительным затратам, связанным с его прогревом во избежание застывания серы.
Предлагаемая полезная модель решает задачу повышения эффективности устройства для получения элементарной серы путем уменьшения балластирования выходящего из зоны реактора парогаза и исключения проскока продуктов реакции в патрубок отвода жидкой серы.
Для достижения названного технического результата предлагается устройство для получения элементарной серы, которое, как и наиболее близкое к нему известное, содержит 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.
В отличие от известного, в предлагаемом устройстве узел ввода охлаждающей воды выполнен в виде змеевика, размещенного в кольцевом пространстве между реактором и коаксиальной трубой, а верхняя часть переливной трубы размещена с зазором в перевернутом стакане, днище которого размещено на уровне «выше барботажного слоя», нижний край -ниже него и не доходит до нижнего днища серосборника.
Кроме того, в предлагаемом устройстве регулятор верхнего уровня барботажного слоя отделен от зоны барботажа с помощью вертикальной перегородки, верхний край которой расположен выше уровня барботажного слоя, а нижний - ниже.
Выполнение узла ввода охлаждающей воды в виде змеевика исключает прямой контакт охлаждающей воды с парогазом. Это уменьшает балластирование последнего и таким образом сокращает образование углекислоты; наличие перевернутого стакана над переливной трубой исключает проскок в нее продуктов реакции.
Использование вертикальной перегородки вокруг регулятора верхнего уровня барботажного слоя обеспечивает надежную работу регулятора в спокойной от барботажа зоне.
На чертеже изображена принципиальная схема устройства для получения элементарной серы.
Устройство для получения элементарной серы включает реактор 1 и серосборник 2. В нижней части реактора 1 установлена газораспределительная решетка 3, на которую насыпан гранулированный катализатор 4. Под решеткой 3 к реактору подсоединены нагреватель 5 сероводородсодержащих газов и нагреватель 6 воздуха. Внутри реактора вмонтирован змеевик 7, предназначенный для регулирования температуры в реакционной зоне за счет подачи хладоагента (например, воды).
Серосборник 2 снабжен патрубком 8 отвода жидкой серы, подсоединенным к переливной трубе 9, и патрубком 10 отвода очищенных от серы продуктов реакции, установленными соответственно на нижнем и верхнем днищах 11, 12.
Верхняя часть реактора 1 с открытым торцом 13 размещена в осевой части серосборника 2, не доходит до его верхнего днища 12 и образует с обечайкой 14 и днищами серосборника кольцевой барботажный отсек 15.
В барботажном отсеке 15 коаксиально размещена труба 16, верхний конец которой закреплен на верхнем днище 12 серосборника 2, а нижний - не доходит до нижнего днища 11. К нижнему концу трубы 16 прикреплен кольцевой решетчатый барботер 17. Общий зазор, образованный между реактором 1, верхним днищем серосборника 2 и трубой 16, образует пространство для прохода продуктов реакции из реактора в барботажный отсек 15 под решетчатый барботер 17.
В барботажном отсеке 15 установлен регулятор 18 верхнего уровня барботажного слоя, который отделен от зоны барботажа с помощью вертикальной перегородки 19, верхний край которой расположен выше барботажного слоя, а нижний - ниже, при этом оба они не доходят до верхнего и нижнего днищ серосборника. При этом регулятор 18 соединен и взаимодействует с исполнительным механизмом 20 на патрубке 8 вывода жидкой серы.
Над уровнем жидкой серы в кольцевом пространстве между обечайкой 14 серосборника 2, трубой 16 и верхним днищем 12 размещен узел ввода охлаждающей воды, выполненный в виде змеевика 21, исполнительный механизм 22 которого взаимодействует через регулятор 23 с датчиком вязкости 24, установленным на патрубке 8 и соединенным с исполнительным механизмом 22.
Верхняя часть переливной трубы 9 размещена с зазором в перевернутом стакане 25, днище 26 которого размещено на уровне «выше барботажного слоя», нижний край - ниже него и не доходит до нижнего днища серосборника. В кольцевом пространстве между обечайкой 14 и трубой 16 установлен каплеотбойник 27.
Устройство работает следующим образом.
При запуске установки исходный сероводородсодержащий газ через нагреватель 5 подают в реактор 1 под газораспределительную решетку 3. Смешение их происходит в присутствии предварительно разогретого катализатора 4.
После инициирования реакции нагреватели отключают, и в зоне реакции поддерживается тепловой режим путем регулируемой подачи хладоагента в змеевик 7 для отвода тепла экзотермической реакции окисления сероводорода кислородом воздуха. При прохождении через слой катализатора 4 в газовую смесь добавляются продукты реакции: пар водяной и мелкодиспергированная элементарная сера, которые поднимаются к открытому верхнему торцу 13 реактора 1, где охлаждаются за счет отвода тепла хладоагентом, подаваемым в змеевик 21.
Охлажденная парогазовая смесь проходит вниз под решетчатый барботер 17 и барботирует сквозь предварительно образованный слой жидкой серы, находящийся в барботажном отсеке 15 серосборника 2. Газ и пар проходят в виде пузырей через отверстия в барботере 17, образуют барботажный слой, при этом мелкодиспергированная сера оседает в жидкой сере, и очищенные от мелкодиспергированной серы продукты реакции через каплеотбойник 27, в котором улавливаются крупные капли жидкой серы, образующиеся на выходе из барботажного слоя, сбрасываются из серосборника 2 через патрубок 10 с последующей утилизацией тепла, уносимого с ними.
Из зоны серосборника 2 с верхнего уровня барботажного слоя производят регулируемый отвод жидкой серы через исполнительное устройство 20 регулятора 18 верхнего уровня барботажного слоя и сброс ее через патрубок 8 для дальнейшего разгазирования, формования и хранения. Поддержание теплового режима в реакторе осуществляют путем регулируемой подачи хладоагента в змеевики 7, расположенные в зоне реакции.
Регулируемый ввод хладоагента, подаваемого в змеевик 21 для охлаждения парогаза, выходящего из зоны реакции, производят через исполнительный механизм 22, установленный на линии подвода хладоагента, взаимодействующий через регулятор 23 с датчиком вязкости 24. При превышении допустимого верхнего предела величины вязкости жидкой серы увеличивается расход охлаждающей воды.