УСТАНОВКА ПОЛУЧЕНИЯ СЕРЫ

Полезная модель относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использована для производства серы по методу Клауса с последующей сернокислотной доочисткой отходящих газов.
Известна установка получения серы по методу Клауса с доочисткой отходящих газов, включающая реакционную печь, каталитические ступени Клауса, печь дожига, контактный аппарат с катализатором, конденсационные башни, холодильник, насос, емкость с серной кислотой и фильтр газа [В.Р.Грунвальд. Технология газовой серы, Москва, «Химия», 1992, с.с.216-218].
Недостатком известной установки является получение в качестве побочного продукта низкоконцентрированной серной кислоты (78%-80%), не имеющей самостоятельного применения и сбыта. Для получения товарной серной кислоты (93%-98%) требуется дополнительная стадия концентрирования кислоты.
Технический результат, на достижение которого направлена заявленная полезная модель, заключается в расширении функциональных возможностей установки за счет превращения в серу получаемой при доочистке отходящих газов низкоконцентрированной серной кислоты, что позволяет решить проблему применения и сбыта указанной низкоконцентрированной серной кислоты.
Указанный технический результат достигается за счет того, что предлагаемая установка получения серы, включающая реакционную печь, каталитические ступени Клауса, печь дожига, контактный аппарат, конденсационные башни, холодильник, насос, емкость с серной кислотой и фильтр газа, согласно полезной модели дополнительно содержит трубопровод подачи серной кислоты в реакционную печь, по меньшей мере один рекуперативный теплообменник подогрева кислого газа, который одним из своих входов связан с выходом печи дожига, а одним из своих выходов - с одним из входов контактного аппарата, а также по меньшей мере один рекуперативный теплообменник подогрева воздуха, который одним из своих входов связан с выходом указанного контактного аппарата, а одним из своих выходов - с одним из входов одной из конденсационных башен.
В дополнительно введенных в заявляемую установку рекуперативных теплообменниках происходит предварительный подогрев потоков кислого газа и воздуха перед подачей их в реакционную печь, что обеспечивает стабильное горение смеси кислого газа и серной кислоты (технологического газа) в реакционной печи при температуре не менее 1000°C, которая является минимальной для гарантированного разложения получаемой, при доочистке отходящих газов низкоконцентрированной серной кислоты на составляющие ее компоненты и последующего их превращения в серу.
Содержащийся в заявленной установке дополнительный трубопровод подачи серной кислоты в реакционную печь также позволяет устранить проблему применения и сбыта получаемой низкоконцентрированной серной кислоты, поскольку обеспечивает постоянного участие полученной низкоконцентрированной серной кислоты в производимом на установке процессе, в результате которого она превращается в серу.
Сущность заявленной полезной модели поясняется чертежом, на котором изображена схема установки получения серы.
Согласно представленной схеме, установка содержит реакционную печь 1, каталитические ступени Клауса 2, печь дожига 3, контактный аппарат 4, рекуперативные теплообменники 5, 6 соответственно подогрева кислого газа и подогрева воздуха, конденсационные башни 7, 8 соответственно полую и с насадкой, емкость 9 с серной кислотой, насос 10, холодильник 11, фильтр 12 и соединительные трубопроводы 13-25.
Работа установки осуществляется следующим образом.
Поток кислого газа поступает в рекуперативный теплообменник 5, в котором подогревается до 365°C÷375°C, после чего по трубопроводу 25 поступает на сжигание в горелку реакционной печи 1, в которую в свою очередь поступают два потока: по трубопроводу 24 - воздух, предварительно подогретый в рекуперативном теплообменнике 6 до 285°C÷330°C, а по трубопроводу 23 - рециркулируемый поток серной кислоты из емкости 9. В реакционной печи 1, при температуре не менее 1000°C происходит термическое разложение серной кислоты, в результате чего образуются вода, диоксид серы и кислород, при этом последние являются участвующими в реакции Клауса окислителями.
2
Выходящие из топки реакционной печи 1 продукты сгорания кислого газа и серной кислоты, образующих в смеси так называемый технологический газ (далее в тексте - ТГ), охлаждаются в ее котловой; части до 350°C, в результате чего за счет тепла, полученного при охлаждении упомянутого ТГ, в котловой части реакционной печи 1 вырабатывается водяной пар среднего давления (22 кгс/см).
2
2
Поток ТГ из реакционной печи 1 по трубопроводу 13 поступает в каталитические ступени Клауса 2, где происходят химические реакции с преобразованием HS и SO в серу.
2
Далее ТГ по трубопроводу 14 подается в печь дожига 3, где происходит окисление до SO паров серы и всех сернистых соединений, включая сероорганические. Подвод тепла в печь дожига 3 осуществляется за счет сгорания топливного газа. Далее из печи дожига 3 ТГ, нагретый до температуры 550°C, поступает по трубопроводу 15 в рекуперативный теплообменник 5, где за счет теплообмена с потоком холодного кислого газа, подаваемого в реакционную печь 1, охлаждается до 450°C÷460°C. На выходе из рекуперативного теплообменника 5, в трубопроводе 16, в ТГ подмешивается воздух в количестве, позволяющем получить необходимую температуру газовой смеси около 410°C, а также повысить содержание кислорода в смеси до 3-4% об.
2
3
2
3
ТГ, охлажденный до температуры 410°C, по трубопроводу 16 направляется в многослойный контактный аппарат 4 (в случае данной схемы рассмотрен вариант применения двухслойного контактного аппарата), который содержит катализатор, например ванадиевый, на котором происходит окисление SO в SO. За счет теплоты реакции происходит дальнейшее повышение температуры ТГ. После первого слоя контактного аппарата 4 в поток разогретого ТГ вводится дополнительное количество воздуха, понижающего температуру объединенного потока ТТ на входе во второй слой, при этом ТГ одновременно обогащается добавочным кислородом. На втором слое катализатора степень конверсии SO в SO достигает 98%.
Из контактного аппарата 4 ТГ поступает по трубопроводу 17 в рекуперативный теплообменник 6, где за счет подогрева воздуха, поступающего в теплообменник 6 и затем подаваемого в реакционную печь 1, ТГ охлаждается до 300°C. Далее ТГ направляется по трубопроводу 18 в полую конденсационную башню 7, после чего по трубопроводу 19 - в конденсационную башню 8 с насадкой. В конденсационных башнях 7, 8 ТТ за счет прямого контакта с орошающей серной кислотой, охлаждается до 145°C.
Сконденсированная из ТГ серная кислота с концентрацией 75% масс.-80% масс. накапливается в емкости 9. Серная кислота из емкости 9 насосом 10 подается по трубопроводу 20 в холодильник 11 и, после охлаждения водой до 135°C в трубопроводе 21, делится на два потока, один из которых направляется по трубопроводу 22 на дальнейшее орошение серной кислотой конденсационной башни 8 с насадкой, а другой поток, количественно равный вырабатываемой серной кислоте, направляется по трубопроводу 23 на сжигание в реакционную печь 1.
ТГ после конденсационных башен 7, 8 проходит через фильтр 12, например патронный, с целью исключения выброса тумана серной кислоты, после чего направляется в дымовую трубу (на чертеже не показана) и сбрасывается в атмосферу.
Заявляемая установка получения серы позволяет перерабатывать кислые газы с содержанием сероводорода от 45% об. до 100% об. и обеспечивает степень извлечения серы не менее 99,85%. Кроме того заявляемая установка позволяет утилизировать образующуюся при доочистке отходящих газов процесса Клауса низкоконцентрированную серную кислоту с получением серы, что также расширяет функциональные возможности установки получения серы.