Proprietăți, aplicare, bază materie primă și metode pentru producerea acidului sulfuric. Tehnologia acidului sulfuric cu gaze umede WSA și SNOX - controlul emisiilor de oxizi de sulf și azot. Dezvoltarea și optimizarea tehnologiei. Producția de sulf prin metoda Claus.

Trimite-ți munca bună în baza de cunoștințe este simplu. Folosiți formularul de mai jos

Buna treaba la site-ul ">

Studenții, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.

Postat pe http://www.allbest.ru/

MINISTERUL EDUCAȚIEI REPUBLICII BELARUS

INSTITUȚIA EDUCAȚIEI

„UNIVERSITATEA DE STAT POLOTSK”

Departamentul de Chimie și TPNG

Test

La disciplina „Ecologie industrială”

Metode eficiente de procesare a hidrogenului sulfurat la rafinării (producția de acid sulfuric, sulf elementar etc.)

Novopolotsk

• 1. Proprietățile acidului sulfuric
• 2. Aplicarea acidului sulfuric
• 3. Baza materiei prime pentru producerea acidului sulfuric
• 5.1 Arderea materiilor prime care conțin sulf
• 5.2 Purificarea gazului după ardere
• 5.3 Oxidarea dioxidului de sulf
• 5.4 Absorbția trioxidului de sulf
• 5.5 Sistem de contact dublu și dublă absorbție (DK / DA)
• 6. Tehnologie pentru producerea de acid sulfuric din gazele umede WSA și SNOX ™ - controlul emisiilor de oxizi de sulf și azot
• 6.1 Cercetare de bază
• 6.2 Dezvoltarea și optimizarea tehnologiei
• 6.3 Tehnologia SNOX ™
• 7 Producția de sulf Claus

oxid de emisie de acid sulfuric

1. Proprietățile acidului sulfuric

Acidul sulfuric anhidru (monohidrat) este un lichid gras gras care se amestecă cu apă în toate proporțiile, eliberând o cantitate mare de căldură. Densitatea la 0 ° C este de 1,85 g / cm3. Fierbe la 296 ° C și îngheață la -10 ° C. Acidul sulfuric este numit nu numai monohidrat, ci și soluțiile sale apoase (), precum și soluții de trioxid de sulf în monohidrat (), numite oleum. Oleumul „fumează” în aer din cauza desorbției din acesta. Acidul sulfuric pur este incolor, tehnic este colorat de impurități într-o culoare închisă.

Proprietățile fizice ale acidului sulfuric, cum ar fi densitatea, temperatura de cristalizare, punctul de fierbere, depind de compoziția sa. În fig. 1 prezintă o diagramă a cristalizării sistemului. Maximele din acesta corespund compoziției compușilor sau, prezența minimelor se explică prin faptul că temperatura de cristalizare a amestecurilor a două substanțe este mai mică decât temperatura de cristalizare a fiecăruia dintre ele.

Orez. 1 Temperatura de cristalizare a acidului sulfuric

Acidul sulfuric anhidru 100% are o temperatură de cristalizare relativ ridicată de 10,7 ° C. Pentru a reduce posibilitatea congelării unui produs comercial în timpul transportului și depozitării, concentrația de acid sulfuric tehnic este aleasă astfel încât să aibă o temperatură de cristalizare suficient de scăzută. Industria produce trei tipuri de acid sulfuric comercial.

Acidul sulfuric este foarte activ. Acesta dizolvă oxizii metalici și majoritatea metalelor pure; la temperaturi ridicate, deplasează toți ceilalți acizi din săruri. În special, acidul sulfuric se combină cu apă datorită capacității sale de a da hidrați. Îndepărtează apa de alți acizi, de sărurile cristaline ale sărurilor și chiar de derivații de oxigen ai hidrocarburilor, care nu conțin apă, ci hidrogen și oxigen într-o combinație de H: O = 2. lemn și alte țesuturi vegetale și animale care conțin celuloză, amidonul și zahărul sunt distruse în acid sulfuric concentrat; apa se leagă de acid și rămâne doar carbon fin dispersat din țesătură. În acidul diluat, celuloza și amidonul se descompun pentru a forma zaharuri. Acidul sulfuric concentrat provoacă arsuri dacă intră în contact cu pielea umană.

2. Aplicarea acidului sulfuric

Activitatea ridicată a acidului sulfuric în combinație cu costul relativ scăzut al producției a determinat scara enormă și varietatea extraordinară a aplicării sale (Fig. 2). Este dificil să găsești o industrie în care acidul sulfuric sau produsele obținute din acesta să nu fi fost consumate în anumite cantități.

Orez. 2 Aplicarea acidului sulfuric

Cel mai mare consumator de acid sulfuric este producția de îngrășăminte minerale: superfosfat, sulfat de amoniu etc. Mulți acizi (de exemplu, fosforic, acetic, clorhidric) și săruri sunt produse în mare parte cu ajutorul acidului sulfuric. Acidul sulfuric este utilizat pe scară largă în producția de metale neferoase și rare. În industria prelucrării metalelor, acidul sulfuric sau sărurile acestuia sunt utilizate pentru decaparea produselor din oțel înainte de vopsire, cosire, nichelare, cromare etc. cantități semnificative de acid sulfuric sunt cheltuite pentru rafinarea produselor petroliere. Producerea unui număr de coloranți (pentru țesături), lacuri și vopsele (pentru clădiri și mașini), substanțe medicinale și unele materiale plastice este, de asemenea, asociată cu utilizarea acidului sulfuric. Cu ajutorul acidului sulfuric, al etilului și altor alcooli, se produc unii esteri, detergenți sintetici și un număr de pesticide pentru combaterea dăunătorilor. Agriculturăși buruieni. Soluțiile diluate de acid sulfuric și sărurile sale sunt utilizate la producerea mătasei artificiale, în industria textilă pentru prelucrarea fibrelor sau a țesăturilor înainte de vopsire, precum și în alte ramuri ale industriei ușoare. În industria alimentară, acidul sulfuric este utilizat în producția de amidon, melasă și o serie de alte produse. Transportul folosește baterii cu acid sulfuric de plumb. Acidul sulfuric este utilizat pentru uscarea gazelor și pentru concentrarea acizilor. În cele din urmă, acidul sulfuric este utilizat în procesele de nitrare și în fabricarea celor mai mulți explozivi.

3. Baza materiei prime pentru producerea acidului sulfuric

Baza materiei prime pentru producerea acidului sulfuric este compușii care conțin sulf, din care se poate obține dioxid de sulf. În industrie, aproximativ 80% din acid sulfuric se obține din sulf natural și pirită de fier (sulfuric). Pirita de sulf este formată din pirita minerală și impurități. Pirita pură () conține 53,5% sulf și 46,5% fier. Conținutul de sulf din pirita de sulf poate varia de la 35 la 50%. Un loc semnificativ îl ocupă gazele reziduale ale metalurgiei neferoase, obținute în timpul prăjirii sulfurilor de metale neferoase și care conțin dioxid de sulf. Unele industrii folosesc hidrogen sulfurat ca materie primă, care se formează în timpul purificării produselor petroliere din sulf.

4. Metode de producere a acidului sulfuric

În prezent, acidul sulfuric este produs în două moduri: azotat, care există de mai bine de 20 de ani, și contact, stăpânit în industrie la sfârșitul secolului al XIX-lea și începutul secolului al XX-lea. Metoda de contact deplasează metoda azotului (turn). Prima etapă a producției de acid sulfuric prin orice metodă este producerea de dioxid de sulf prin arderea materiilor prime sulfuroase. După purificarea dioxidului de sulf (mai ales în metoda de contact), acesta este oxidat în trioxid de sulf, care se combină cu apa pentru a produce acid sulfuric. Oxidarea în condiții normale este extrem de lentă. Pentru a accelera procesul, se folosesc catalizatori.

În metoda de contact pentru producerea acidului sulfuric, oxidarea dioxidului de sulf în trioxid se efectuează pe mase solide de contact. Datorită îmbunătățirii metodei de producție de contact, costul acidului sulfuric de contact mai pur și foarte concentrat este doar puțin mai mare decât cel al acidului turn. Prin urmare, se construiesc doar magazine de contact. În prezent, peste 80% din tot acidul este produs prin metoda de contact.

În metoda azotată, oxizii de azot servesc drept catalizator. Oxidarea are loc în principal în faza lichidă și se efectuează în turnuri împachetate. Prin urmare, metoda azotată pe baza aparatului se numește turn. Esența metodei turnului constă în faptul că dioxidul de sulf obținut în timpul arderii materiilor prime sulfuroase, conținând aproximativ 9% și 9-10%, este curățat de particule de cenușă de pirită și intră în sistemul turnului, format din mai multe (patru la șapte) turnuri cu împachetare. Turnurile împachetate funcționează conform principiului deplasării perfecte în modul politermic. Temperatura gazului la intrarea în primul turn este de aproximativ 350 ° C. O serie de procese de absorbție și desorbție, complicate de transformări chimice, au loc în turnuri. În primele două sau trei turnuri, ambalajul este pulverizat cu nitroză, în care oxizii de azot dizolvați sunt legați chimic sub formă de acid nitrosilsulfuric. La temperaturi ridicate, acidul nitrosilsulfuric se hidrolizează conform ecuației:

acesta din urmă reacționează cu oxizii de azot în faza lichidă:

absorbit de apă dă și acid sulfuric:

Oxizii de azot sunt absorbiți de acidul sulfuric în următoarele trei până la patru turnuri conform reacției inverse la ecuația 15.1. În acest scop, acidul sulfuric răcit cu un conținut redus de nitroză, care curge din primele turnuri, este alimentat în turnuri. Când oxizii sunt absorbiți, se obține acid nitrosilsulfuric, care participă la proces. Astfel, oxizii de azot circulă și teoretic nu trebuie consumați. În practică, datorită absorbției incomplete, există pierderi de oxizi de azot. consumul de oxizi de azot în termeni de este de 12-20 kg pe tonă de monohidrat. Metoda azotată este utilizată pentru a obține contaminate cu impurități și acid sulfuric diluat 75-77%, care este utilizat în principal pentru producerea de îngrășăminte minerale.

5. Diagrama funcțională a producției de acid sulfuric

Schema chimică include reacții:

Dacă substanțele inițiale (materii prime) conțin impurități, atunci diagrama funcțională (Fig. 15.4) include etapa de purificare a gazelor după ardere. Prima etapă - prăjirea (arderea) - este specifică fiecărui tip de materie primă și va fi luată în considerare pentru pirită și sulf ca fiind cele mai comune materii prime. Etapele oxidării și absorbției sunt practic aceleași în diferite procese de producere a acidului sulfuric. Vom efectua o analiză secvențială a etapelor indicate (subsistemele sistemelor de inginerie chimică pentru producerea acidului sulfuric) din punctul de vedere al soluțiilor lor tehnologice, instrumentale și operaționale fundamentale.

Orez. 4 Scheme funcționale pentru producerea de acid sulfuric din sulf (a) și pirită de sulf (b) 1 - prăjirea materiilor prime care conțin sulf; 2 - curățarea și spălarea gazului de ardere; 3 - oxidare; 4 - absorbție

5.1 Arderea materiilor prime care conțin sulf

Prăjirea piritei (pirita) este un proces fizico-chimic complex și include o serie de reacții care apar secvențial sau simultan:

disocierea termică
arderea sulfului în fază gazoasă
arderea pirotitei

Răspuns general:

Cu un ușor exces sau lipsă de oxigen, se formează oxid de fier mixt:

.

Reacțiile chimice sunt practic ireversibile și extrem de exoterme.

Dacă (rafinarea petrolului) este utilizată ca materie primă, atunci arderea în fază gazoasă are forma unei reacții chimice:

,

acestea. practic ireversibil, exoterm și scade în volum.

Descompunerea termică a piritei începe deja la o temperatură de aproximativ 200 ° C și sulful se aprinde în același timp. La temperaturi peste 680 ° C, toate cele trei reacții sunt intense. În industrie, prăjirea se efectuează la 850-900 ° C. Etapa limitativă a procesului este transferul de masă al produșilor de descompunere în faza gazoasă și oxidant la locul reacției. La aceleași temperaturi, componentul solid se înmoaie, ceea ce contribuie la aderența particulelor. Acești factori determină modul în care se desfășoară procesul și tipul de reactor.

Inițial, a fost utilizat un reactor de raft (cuptor cu cameră) (Fig. 5, a). Pirita este alimentată continuu de sus către rafturi, în timp ce aerul de jos trece prin straturile fixe. Bineînțeles, pirita este aglomerată (măcinată fin ar crea rezistență hidraulică semnificativă și s-ar putea lipi ușor împreună, ceea ce ar crea o combustie neuniformă). Arderea este un proces continuu, materialul solid este mișcat prin curse speciale care se rotesc pe un arbore situat de-a lungul axei aparatului. Paletele mișcărilor mișcă bucăți de pirită de-a lungul plăcilor de sus în jos, alternativ de la axa aparatului la pereții și spatele acestuia, așa cum se arată în figură de săgeți. Acest amestec previne lipirea particulelor între ele. Cenușa este îndepărtată continuu din partea de jos a reactorului. Reactorul asigură intensitatea procesului, măsurată prin cantitatea de pirită care trece prin secțiunea unitară a reactorului, nu mai mult de 200 kg / (m 2 h). Într-un astfel de reactor, racletele în mișcare în zona de temperatură ridicată complică proiectarea acestuia, se creează un regim de temperatură inegal de-a lungul rafturilor și este dificil să se organizeze îndepărtarea căldurii din zona de reacție. Dificultățile în eliminarea căldurii nu permit obținerea gazului de ardere cu o concentrație mai mare de 8-9%. Principala limitare este imposibilitatea utilizării particulelor mici, în timp ce pentru un proces eterogen, principala modalitate de a accelera rata de conversie este zdrobirea particulelor.

Orez. 5 reactoare de prăjire cu pirită

a - raft (1 - carcasă, 2 - rafturi pentru pirită, 3 - răzuitoare rotative, 4 - axe motrice pentru răzuitoare); b - cuptor cu pat fluidizat (1 - carcasă, 2 - schimbător de căldură). Săgeți în interiorul aparatului - mișcarea piritei solide în reactoare.

Particulele fine pot fi prelucrate într-un pat care fierbe (fluidizat), care este implementat în cuptoarele KS - un pat fluidizat (Fig. 15.5, b). Pirita pulbere este alimentată printr-un alimentator către reactor. Oxidantul (aerul) este alimentat de jos prin rețeaua de distribuție la o viteză suficientă pentru a cântări solidele. Plasarea lor în strat previne lipirea și contribuie la bunul lor contact cu gazul, egalizează câmpul de temperatură în întregul strat, asigură mobilitatea materialului solid și revărsarea acestuia în conducta de ieșire pentru îndepărtarea produsului din reactor. Într-un astfel de strat de particule mobile, pot fi aranjate elemente de schimb de căldură. coeficientul de transfer de căldură din patul fluidizat este comparabil cu coeficientul de transfer de căldură dintr-un lichid în fierbere și astfel se asigură eliminarea eficientă a căldurii din zona de reacție, controlul regimului său de temperatură și utilizarea căldurii de reacție. Intensitatea procesului crește la 1000 kg / (m 2 · h), iar concentrația în gazul de prăjire - până la 13-15%. Principalul dezavantaj al cuptoarelor KS este pulberea crescută a gazului de prăjire datorită eroziunii mecanice a particulelor solide mobile. Acest lucru necesită o curățare mai aprofundată a gazului de praf - într-un ciclon și un precipitator electrostatic. Subsistemul de prăjire cu pirită este reprezentat de diagrama de flux prezentată în Fig. 6.

Orez. 6 Schema tehnologică de ardere a piritei

1 - alimentator de disc; 2 - cuptor cu pat fluidizat (reactor); 3 - cazan de căldură uzată; 4 - ciclon; 5 - precipitator electrostatic

După cum s-a menționat mai devreme, sulful poate fi folosit ca materie primă (sulful nativ a fost menționat mai devreme, sulful poate fi folosit ca materie primă () și în Fig. 15.6 .. se întoarce dintr-un lichid în fierbere și, astfel, se furnizează). Sulful este o substanță cu topire redusă: punctul său de topire este de 113 ° C. Înainte de ardere, acesta este topit folosind aburul obținut prin utilizarea căldurii de ardere. Sulful topit este așezat și filtrat pentru a îndepărta impuritățile prezente în materiile prime naturale și este pompat în cuptorul de ardere. Sulful arde în principal în stare de fază de vapori. Pentru a asigura evaporarea sa rapidă, acesta trebuie dispersat în fluxul de aer. Pentru aceasta se folosesc cuptoare cu duze și cicloni.

Orez. 8 Schema tehnologică de ardere a sulfului

1 - filtru de sulf; 2 - colectarea de sulf lichid; 3 - cuptor de ardere; 4 - cazan de căldură uzată

În timpul arderii de sulf, conform reacției, o parte din oxigen este transformată echimolar în dioxid de sulf și, prin urmare, concentrația totală și este constantă și egală cu concentrația de oxigen din gazul sursă (), astfel încât atunci când sulful este ars în aer.

Gazul din arderea sulfului este mai bogat în oxigen decât din arderea piritei.

5.2 Purificarea gazului după ardere

Gazele de prăjire cu pirită conțin compuși de fluor, seleniu, telur, arsen și alții, care se formează din impurități din materia primă, sub formă de impurități. Umiditatea naturală a materiei prime se transformă, de asemenea, în gaz. Arderea produce unii și, eventual, oxizi de azot. Aceste impurități conduc fie la coroziunea aparatului, fie la otrăvirea catalizatorului și afectează, de asemenea, calitatea produsului - acidul sulfuric. Acestea sunt îndepărtate în compartimentul de spălare, a cărui diagramă simplificată este prezentată în Fig. nouă.

Orez. 9 Schema secțiunii de spălare a producției de acid sulfuric

1, 2 - turnuri de spălare; 3 - filtru umed; 4 - turn de uscare

5.3 Oxidarea dioxidului de sulf

Reacţie

Conform legii acțiunii de masă, în echilibru

Expresia arată schimbarea relativă (scăderea) volumului amestecului de reacție. Ecuația 15.11 este implicit definită și rezolvată prin potrivire. Gradele de conversie necesare (aproximativ 99%) sunt atinse la temperaturi de 400-420 ° C. Presiunea nu afectează foarte mult, prin urmare, în industrie, procesul se desfășoară la o presiune apropiată de cea atmosferică.

Catalizatorii de oxidare sunt preparați pe bază de oxid de vanadiu () cu adăugarea de metale alcaline susținute pe oxid de siliciu. Viteza de reacție este descrisă prin ecuația Boreskov-Ivanov:

unde este constantă viteza de reacție;

= 0,8 este o constantă;

, - presiuni parțiale ale componentelor corespunzătoare, atm.

Limitele de temperatură și valoarea acestora pentru diferiți catalizatori pot diferi. Pentru catalizatorii IK-1-6 și SVD kJ / mol la K., aceștia sunt catalizatori la temperatură scăzută. Activitatea catalizatorilor industriali la temperaturi sub 680 K este foarte scăzută, iar peste 880 K sunt dezactivați termic. Prin urmare, intervalul de temperatură de funcționare pentru funcționarea majorității catalizatorilor este de 580-880 K, iar gradul de conversie în reactor, determinat de limita inferioară a acestui interval, este de 98%.

,

Orez. 11 Diagrama reactorului de oxidare

1 - strat de catalizator; 2 - schimbătoare de căldură intermediare; 3 - mixer; 4 - schimbător de căldură extern; X g - intrare gaz rece

Concentrația inițială a gazului procesat este selectată astfel încât modul de procesare să fie în interiorul temperaturilor de funcționare ale catalizatorului. O valoare mare la K duce la o scădere bruscă a vitezei de reacție cu scăderea temperaturii. Pentru ca procesul adiabatic din primul strat să se dezvolte rapid, temperatura inițială trebuie să fie de cel puțin 713 K. Se numește „temperatura de aprindere” (pentru catalizatorii cu temperatură joasă este mai mică). În diagrama "" procesul adiabatic este reprezentat de o linie dreaptă. Panta sa este determinată de valoarea încălzirii adiabatice. Pentru oxidare, aproximativ 1% grindină. Cu cât este mai mare (sau concentrația inițială -), cu atât se încălzește mai mult. Procesul se poate dezvolta până la echilibru, iar temperatura maximă (de echilibru) nu trebuie să o depășească pe cea permisă. În fig. 10 aceasta corespunde unei concentrații inițiale de 7-8%. Catalizatorul la temperatură scăzută permite creșterea concentrației până la 9-10%. Temperaturile din straturile rămase sunt determinate de la optimizarea modului de reactor.

5.4 Absorbția trioxidului de sulf

Absorbția trioxidului de sulf este ultima etapă a procesului în care se formează acid sulfuric. Interacţiune

se desfășoară destul de intens atât în ​​fazele lichide, cât și în cele gazoase (vapori). În plus, se poate dizolva în sine, formând oleum. Acest produs este convenabil pentru transport deoarece nu corodează nici măcar oțelurile obișnuite. Soluțiile de acid sulfuric sunt extrem de corozive. Oleumul este principalul produs al producției de acid sulfuric.

Echilibrul „gaz - lichid” pentru sistemul „” este prezentat în Fig. 3. O caracteristică a acestui sistem este că într-o gamă largă de concentrații de soluție în faza de vapori există vapori de apă aproape pură (partea stângă a graficului), iar peste oleum (soluția c) în faza gazoasă prevalează (partea dreaptă a graficul). aceeași compoziție a fazelor lichide și vapori (punct azeotrop) va fi la o concentrație de acid sulfuric de 98,3%. Dacă absorbiți cu o soluție cu o concentrație mai mică, atunci reacția 5 va continua și în faza de vapori - se va forma o ceață de acid sulfuric, care va lăsa absorbantul cu faza gazoasă. Și aceasta este pierderea unui produs, coroziunea echipamentelor și emisiile în atmosferă. Dacă este absorbit cu oleum, atunci absorbția va fi incompletă.

Din aceste proprietăți rezultă o schemă de absorbție în două etape (cu două turnuri) (Fig. 12). Gazul care conține, după reactor, trece secvențial absorbantele oleum 1 și monohidrat 2. Cealaltă componentă a reacției () este alimentată în contracurent cu absorbantul monohidrat. Datorită intensității circulației lichidului (absorbant) în acesta, este posibil să se mențină o concentrație apropiată de cea optimă - 98,3% (creșterea concentrației per trecere a lichidului nu este mai mare de 1-1,5%). Denumirea tehnică a unui astfel de acid este monohidrat, de unde și numele absorbantului. Condițiile de concentrație de absorbție asigură absorbția completă și formarea minimă de ceață de acid sulfuric. Acidul din absorbantul monohidrat intră în cel oleum. Circulează o soluție de 20%, care este parțial luată ca produs final- oleum. Acidul din absorbantul anterior - monohidratul - poate fi, de asemenea, un produs.

Formarea acidului sulfuric și absorbția trioxidului de sulf sunt procese exoterme. Căldura lor este îndepărtată în schimbătoarele de căldură de irigație 3 de pe linia de circulație a lichidului în absorbante. La temperaturi sub 100 ° C, este absorbit cu aproape 100%. Dioxidul de sulf nu este practic absorbit.

Orez. 12 Diagrama separării absorbției în producția de acid sulfuric

1 - absorbant de oleum; 2 - absorbant monohidrat; 3 - frigidere; 4 - colectoare de acid; 5 - separatoare de pulverizare

5.5 Sistem de dublă contactare și dublă absorbție (DK / DA)

În ciuda gradului destul de ridicat de conversie - 98%, sistemele puternice de acid sulfuric, care produc până la 540 tone de produs pe zi, emit mai mult de 300 kg de dioxid de sulf în atmosferă în fiecare oră. Pe baza datelor privind echilibrul reacției de oxidare, gradul de conversie poate fi crescut prin scăderea temperaturii în ultimele straturi sub 610 K sau creșterea presiunii peste 1,2 MPa. Posibilitatea de a reduce temperatura este limitată de activitatea catalizatorilor disponibili, creșterea presiunii complică proiectarea tehnică a procesului și, prin urmare, aceste metode nu au primit încă aplicații industriale.

O modalitate eficientă de a crește conversia într-o reacție reversibilă este eliminarea produsului său. Schema tehnologică a acestei metode este prezentată în Fig. 13. În prima etapă de oxidare, a fost utilizat un reactor cu trei straturi 1. Concentrația în gazul de intrare este de 9,5-10,5%. Conversia la ieșirea reactorului este de 90-95%. Absorbția intermediară include absorbanți de oleum 2 și monohidrat 3. După acestea, gazul conține doar 0,6-1%. Pentru a-l încălzi până la temperatura de reacție (690-695 K), se utilizează un schimbător de căldură după al doilea strat de reactor 1. Reactoarele din prima și a doua etapă de oxidare sunt combinate structural într-o singură carcasă. Conversia restului este de aproximativ 95%, conversia totală este de 99,6-99,8%. Să comparăm: dacă nu a existat o absorbție intermediară, atunci gradul de conversie a restului de 1-0,6% în prezență nu ar depăși 50%. O cantitate mică din format este complet absorbită în al doilea absorbant monohidrat 3.

După cum puteți vedea, cantitatea de energie neconvertită (și, în consecință, emisiile în atmosferă) în sistemul DK / DA este redusă de aproape 10 ori în comparație cu sistemul de contact unic. Dar pentru aceasta este necesar să se mărească suprafața schimbătoarelor de căldură de 1,5-1,7 ori.

Orez. 13 Diagrama fluxului etapelor de contact și absorbție în sistemul „dublu contact - dublă absorbție”

I, III - prima și a doua etapă de oxidare; II, IV - primul și al doilea sistem de absorbție a apei; 1 - reactor (prima și a doua etapă de oxidare, situate în aceeași carcasă, sunt prezentate separat); 2 - absorbant de oleum; 3 - absorbant monohidrat; 4 - schimbătoare de căldură la distanță ale reactorului; 5 - frigidere cu acid

6. Tehnologie pentru producerea de acid sulfuric din gazele umede WSA și SNOX ™ - controlul emisiilor de oxizi de sulf și azot

Dezvoltarea tehnologiei Topsae WSA pentru îndepărtarea compușilor de sulf din gazele de ardere cu producție de acid sulfuric a început la sfârșitul anilor 1970. Tehnologia WSA se bazează pe vasta experiență a lui Topsoe în industria acidului sulfuric și pe o hotărâre continuă de a merge mai departe în catalizator și dezvoltarea proceselor. Principalele domenii de cercetare sunt oxidarea SO2 pe catalizatori ai acidului sulfuric și procesul de condensare a acidului.

6.1 Cercetare de baza

Capacitatea de a condensa vaporii de acid sulfuric pentru a produce acid sulfuric concentrat fără eliberarea de ceață acidă este o caracteristică unică a tehnologiei WSA, care a fost realizată pe baza lucrărilor experimentale și teoretice fundamentale efectuate la Topsoe.

În timpul răcirii vaporilor de acid sulfuric conținute în faza gazoasă, se formează simultan formarea spontană omogenă a centrelor de condensare, condensarea eterogenă și condensarea pe pereți. Pentru dezvoltarea și îmbunătățirea condensatorului WSA, laboratoarele Topsoe efectuează cercetări fundamentale în aceste mecanisme critice de condensare.

Fig. 4. Tehnologia tubului de sticlă Topsoe este utilizată la WSA pentru condensarea vaporilor de acid sulfuric

6.2 Dezvoltarea și optimizarea tehnologiei

Testele pilot și la nivel de instalație, împreună cu simulări detaliate ale condensatorului WSA, sunt utilizate pentru a studia efectul proiectării condensatorului și modul de funcționare asupra performanței condensatorului, pentru a stabili criteriile de proiectare și controlul procesului.

Un alt domeniu prioritar al dezvoltării noastre tehnice este îmbunătățirea tehnologiei tuburilor de sticlă WSA și îmbunătățirea continuă a calității materialelor de construcție. Această din urmă provocare necesită expertiza noastră în testarea materialelor pentru condițiile dure de funcționare ale instalațiilor de acid sulfuric.

Pentru a exploata pe deplin potențialul tehnologiei WSA, folosim metode inovatoare în crearea diagramelor de flux în timp ce implementăm instrumentele de calcul ale Topsoe pentru soluție optimă diverse sarcini industriale. Unul dintre factorii determinanți ai acestei dezvoltări este concentrarea tot mai mare pe consumul de energie și emisiile de CO2 din întreaga lume, care necesită o recuperare maximă a căldurii.

6.3 Tehnologia SNOX ™

Pentru a elimina oxizii de sulf și azot din gazele de ardere, Topsøe a dezvoltat tehnologia SNOX ™, combinând tehnologia WSA cu eliminarea oxidului de azot SCR pentru a oferi o integrare optimă pentru industria energetică.

7. Producția de sulf prin metoda Claus

LLC "Premium Engineering" poate oferi patru metode principale ale procesului Claus pentru producerea de sulf elementar din componentele acide ale gazelor naturale și gazelor de rafinărie:

Flux direct (aprins)

Ramificat

Gaz acru și aer încălzit ramificat

Oxidarea directă

1. Procesul Claus cu flux direct (metoda flăcării) este utilizat cu fracțiuni volumice de hidrogen sulfurat în gaze acide peste 50% și hidrocarburi mai mici de 2%. În acest caz, tot gazul acru este alimentat pentru combustie în cuptorul cu reactor în etapă termică al instalației Claus, realizat în aceeași clădire ca și cazanul de căldură uzată. În cuptorul cuptorului reactorului, temperatura ajunge la 1100-1300 ° C și randamentul sulfului este de până la 70%. Conversia suplimentară a hidrogenului sulfurat în sulf se efectuează în două sau trei etape pe catalizatori la o temperatură de 220-260 ° C. După fiecare etapă, vaporii sulfului format sunt condensați în condensatori de suprafață. Căldura eliberată în timpul arderii hidrogenului sulfurat și a condensării vaporilor de sulf este utilizată pentru a produce abur de înaltă și joasă presiune. Randamentul de sulf în acest proces ajunge la 96-97%.

2. Cu o fracție de volum mic de hidrogen sulfurat în gaze acide (30-50%) și o fracție de volum de hidrocarburi de până la 2%, se utilizează o schemă ramificată a procesului Claus (o treime sau două treimi). În această schemă, o treime din gazul acid este incinerat pentru a produce dioxid de sulf, iar două treimi din fluxul de gaz acid pătrunde în etapa catalitică, ocolind cuptorul reactorului. Sulful este obținut în etapele catalitice ale procesului prin interacțiunea dioxidului de sulf cu hidrogenul sulfurat conținut în restul (2/3) al gazului acid original. Randamentul de sulf este de 94-95%.

3. Cu o fracțiune de volum de hidrogen sulfurat în gaz acru de 15-30%, atunci când se utilizează schema, nu se atinge o treime până la două treimi din temperatura minimă admisibilă în cuptorul cuptorului reactorului (930 ° C), utilizați un schema cu preîncălzirea gazului acru sau a aerului.

4. Cu o fracțiune de volum de hidrogen sulfurat în gaz acid de 10-15%, se utilizează o schemă de oxidare directă, în care nu există o etapă de temperatură ridicată de oxidare a gazelor (combustie). Gazul acid este amestecat cu o cantitate stoichiometrică de aer și este alimentat direct în etapa de conversie catalitică. Randamentul de sulf atinge 86%.

Pentru a obține un grad de recuperare a sulfului de 99,0-99,7%, se utilizează trei grupe de metode pentru post-tratarea gazelor de eșapament din procesul Claus:

· Procese bazate pe continuarea reacției Claus, adică la conversia H2S și SO2 în sulf pe un catalizator solid sau lichid.

· Procedee bazate pe reducerea tuturor compușilor de sulf în hidrogen sulfurat cu extracția sa ulterioară.

· Procese bazate pe oxidarea tuturor compușilor de sulf la SO2 sau la sulf elementar cu extracția lor ulterioară.

Postat pe Allbest.ru

Documente similare

Proprietățile dioxidului de sulf, descrierea efectului acestui compus asupra mediului. Eliminarea sulfului în rafinării. Purificarea produselor de ardere din oxizi de sulf. Selectarea și fundamentarea metodei, metodei și aparatelor pentru purificarea și neutralizarea emisiilor.

hârtie la termen, adăugată 21.12.2011


Luarea în considerare a problemei limitării emisiilor de dioxid de sulf în producția de energie. Studiul metodelor de reducere a conținutului de sulf din combustibil. Investigarea metodelor fizico-chimice pentru curățarea gazelor de oxizi de sulf. Reducerea emisiilor de oxizi în atmosferă.

rezumat adăugat în 18.04.2015


Analiza câmpului de condensat de petrol și gaze Karachaganak și impactul acestuia asupra mediului. Tehnologia de purificare a gazelor naturale și prelucrarea gazelor acide cu producție de sulf. Calculul turnului de absorbție și al volumelor de emisii Substanțe dăunătoareîn atmosferă.

teză, adăugată la 09.07.2010


Surse naturale de poluare a aerului cu compuși de sulf: activitate vulcanică, suprafața oceanelor. Ca rezultat, procesele de distrugere a biosferei activități de producție... Problema internațională a emisiilor de compuși poluanți de sulf și azot.

rezumat adăugat la 28.04.2015


Reducerea poluării aerului cu componente gazoase. Îndepărtarea sulfului din lichid și combustibil solid... Gazificarea cărbunelui și a păcurii sulfuroase. Legarea sulfului în timpul arderii combustibilului într-un pat fluidizat de particule de calcar. Purificarea gazelor din oxizii de azot.

rezumat adăugat în 26.08.2013


Calculul emisiilor de oxizi de azot, oxizi de sulf, monoxid de carbon și poluanți solizi. Organizarea unei zone de protecție sanitară. Dezvoltarea de măsuri pentru reducerea emisiilor de poluanți în atmosferă. Determinarea programului de control al emisiilor.

termen de hârtie, adăugat 05/02/2012


Semnificația economică națională a producției de acid sulfuric, tipurile de materii prime pentru fabricarea acestuia. Caracteristicile producției moderne de cocs subprodus și emisiile în mediu. Probleme de protecție a aerului atmosferic și a mediului natural.

test, adăugat 02/03/2011


Metode și tehnologii pentru curățarea gazelor arse de oxizi de sulf. Clasificarea metodelor de desulfurare. Principalele reacții care apar în timpul reducerii oxizilor de azot într-un mediu care conține oxigen. Calculul coșului de fum. Rolul Protocolului de la Kyoto pentru economia rusă.

prezentare adăugată 29.01.2014


Studierea caracteristicilor procesului tehnologic, asigurarea calității produselor și serviciilor, certificarea performanței de mediu. Standardizare și control al calității. Bazele utilizării documentelor legale în domeniul conservării energiei și a resurselor.

raport de practică, adăugat 31/10/2014


Organizarea monitorizării poluării atmosferice. Proprietățile fizice ale dioxidului de sulf, efectul său toxic asupra corpului uman. Analiza probelor de aer prelevate la stațiile din Ekaterinburg pentru conținutul de dioxid de sulf, evaluarea situației din oraș.

Sulful este un produs secundar inevitabil al procesării hidrocarburilor, care poate aduce atât profit cât și probleme datorită insecurității sale de mediu. La Rafinăria de Petrol din Moscova, aceste probleme au fost rezolvate prin modernizarea unității de producție a sulfului, care a avut un efect pozitiv asupra componentei economice a procesului.

Sulful este un element chimic comun și se găsește în multe minerale, inclusiv în petrol și gaze naturale. Atunci când se prelucrează hidrocarburi, sulful devine un produs secundar care trebuie într-un fel eliminat și, în mod ideal, a devenit o sursă de profit suplimentar. Un factor complicat este natura neecologică a acestei substanțe, care necesită conditii speciale depozitarea și transportul acestuia.

La scara pieței globale, volumele de sulf produse în timpul procesării petrolului și gazelor sunt aproximativ egale și în total reprezintă aproximativ 65%. Aproape 30% mai mult provine din gazele reziduale din metalurgia neferoasă. Cota mică rămasă este dezvoltarea directă a zăcămintelor de sulf și extracția piritelor *. În 2014, lumea a produs 56 de milioane de tone de sulf, în timp ce experții prezic o creștere a acestui indicator până în 2017-2018 din cauza punerii în funcțiune a unor noi zăcăminte mari de gaz în Asia Centrală și Orientul Mijlociu.

Piața rusă de sulf poate fi considerată monopolizată semnificativ: aproximativ 85% din materiile prime sunt furnizate de întreprinderile de prelucrare a gazelor Gazprom. Cota rămasă este împărțită între Norilsk Nickel și rafinarea petrolului. Potrivit lui Rosstat, în 2015, Rusia a produs aproximativ 6 milioane de tone de sulf, ceea ce permite țării să ocupe o zecime din piața mondială. Piața internă este în surplus: consumatorii ruși (și aceștia sunt în principal producători de îngrășăminte) cumpără anual aproximativ 2-3 milioane de tone de sulf, restul este exportat. În același timp, piața de consum poate fi considerată și un monopol: aproximativ 80% din tot sulful lichid produs în Rusia este achiziționat de întreprinderile grupului PhosAgro, alte 13% sunt trimise unui alt producător de îngrășăminte minerale - EuroChem. Doar sulf granular și forfetar este exportat (a se vedea secțiunea privind tipurile de sulf).

Tipuri de sulf comercial

Sulful simplu este o substanță pulverulentă galben deschis. În natură, sulful poate apărea atât în ​​forma sa cristalină nativă, cât și în diverși compuși, inclusiv poate fi prezent în gazele naturale și în petrol. În prezent, se produc în principal trei forme de sulf - noduloase, lichide și granulare. Când sulful este separat de gaze, se obține sulf lichid (sau topit). Este depozitat și transportat în rezervoare încălzite. Pentru consumator, transportul de sulf lichid este mai profitabil decât topirea acestuia la fața locului. Avantajele sulfului lichid sunt absența pierderilor în timpul transportului și depozitării și a purității ridicate. Dezavantaje - pericol de incendiu, deșeuri pe rezervoarele de încălzire.

Atunci când sulful lichid este răcit, se obține sulf. Ea a fost cea care, până la începutul anilor 1970, a fost produsă în principal în URSS. Printre dezavantajele sulfului aglomerat: calitate scăzută, pierderi de praf și așchii în timpul slăbirii și încărcării, pericol de incendiu, ecologie redusă.

Sulful granular se obține direct din sulf lichid. Diferite căi granularea se reduce la ruperea lichidului în picături separate, urmată de răcirea și încapsularea lor.

Evident, marii consumatori sunt interesați de un furnizor care să poată satisface pe deplin cererea lor. „În această situație, micii producători caută, de regulă, cumpărători în rândul întreprinderilor învecinate - acest lucru le permite să economisească la logistică și astfel să crească interesul pentru produs”, a explicat Zakhar Bondarenko, șeful departamentului petrochimie și GPL al Gazprom Neft . „Uneori, sulful, fiind un produs secundar al producției, este vândut pentru aproape nimic, doar pentru a scăpa de materiile prime care nu sunt sigure pentru depozitare.”

Alegându-și strategia de utilizare a hidrogenului sulfurat, Rafinăria de Petrol din Moscova s-a bazat pe ecologie, dar a reușit să țină cont și de interesele financiare.

Fără miros și praf

Reconstrucția unității de producție a sulfului la Rafinăria din Moscova a devenit parte a unui proiect cuprinzător de modernizare a producției care vizează îmbunătățirea performanțelor de mediu ale uzinei. În 2014, Rafinăria din Moscova a trecut la producția de sulf granular, un produs modern care îndeplinește cele mai stricte cerințe de mediu. Ca parte a reconstrucției, echipamentul uzinei a fost reînnoit, au fost construite un bloc de granulare și un bloc pentru tratarea ulterioară a gazelor reziduale.

Volumele importante de hidrogen sulfurat (acru) gaze la rafinării sunt obținute ca urmare a procesului de cracare catalitică, precum și a hidrotratării benzinei și motorinei din sulful conținut inițial în petrol. Astăzi această problemă este deosebit de urgentă: petrolul devine din ce în ce mai sulfuros, iar standardele de mediu pentru combustibili limitează sever conținutul acestui element. Clasa ecologică „Euro-5”, care corespunde tuturor benzinei produse la Rafinăria Moscovei, implică o scădere de cinci ori a conținutului de sulf din combustibil comparativ cu „Euro-4”, de la 50 la 10 mg / kg.

Yuri Erokhin,
Șef al Departamentului Protecția Muncii, Siguranța Industrială și Protecția Mediului din Rafinăria de Petrol din Moscova

Pentru industria de rafinare a petrolului, o unitate de producție a sulfului este în primul rând o instalație de protecție a aerului care permite utilizarea sulfurii de hidrogen fără a afecta mediul. După introducerea tehnologiilor moderne la Rafinăria din Moscova, am reușit să eliminăm complet emisiile de hidrogen sulfurat în atmosferă. Aceasta nu este o afirmație nefondată. Emisiile zero sunt confirmate și de controlul instrumental, pe care îl efectuăm în mod regulat în conformitate cu legislația de către un laborator independent acreditat. De fapt, reconstrucția unității de recuperare a sulfului a redus volumul emisiilor la Rafinăria Moscovei cu 50%. Aceasta este o realizare semnificativă nu numai pentru plantă, ci și pentru ecologia întregii regiuni. În același timp, trecând la producția de sulf granular și îndepărtându-ne de producția de sulf, am reușit să îmbunătățim situația de mediu direct pe teritoriul uzinei.

La unitatea de producere a sulfului, hidrogenul sulfurat este oxidat mai întâi în dioxid de sulf, care apoi, atunci când reacționează cu același hidrogen sulfurat în prezența unui catalizator, se transformă în sulf elementar (procesul Clauss). Cu toate acestea, pentru a utiliza complet hidrogenul sulfurat, este necesar nu numai să trageți gaze acide prin unitate, ci și să efectuați o purificare suplimentară ulterioară. „În timpul modernizării unității, am schimbat 90% din echipament”, a spus Vladimir Suvorkin, supraveghetorul unității de recuperare a sulfului. „Dar una dintre etapele principale ale proiectului a fost construirea unei unități de post-tratare fără gaze. Noua unitate de post-tratament permite minimizarea emisiilor de dioxid de sulf și readucerea tuturor hidrogenului sulfurat la proces tehnologic... Astfel, am reușit să creștem recuperarea sulfului cu mai mult de 20% - acum ajunge la 90%. În același timp, emisiile de hidrogen sulfurat sunt complet excluse. "

Un alt aspect important de mediu este eliminarea sulfului, un material în vrac, a cărui depozitare este inevitabil asociată cu formarea unei cantități mari de praf dăunător. Inițial, planta produce sulf lichid, care poate fi fie vândut sub formă lichidă, fie răcit și transformat în bucăți, fie granulat. „Vechea fabrică avea două gropi de sulf cu un volum de 50 de tone fiecare pentru stocarea sulfului lichid”, a spus Vladimir Suvorkin. - Când nu a existat nicio expediere de sulf lichid, a fost necesar să se pompeze sulful în depozit în camioane feroviare sau cisternă și să-l depoziteze într-o bucată cristalizată. Odată cu punerea în funcțiune a unei noi unități (groapă de sulf) cu un volum de 950 de tone, am scăpat de această problemă ”. O parte din sulful lichid este vândută acum uneia dintre întreprinderile din regiunea Moscovei, restul fiind trimis la fabrica de granulare.

Structura consumului de sulf în RF

Structura mărfurilor pentru producția de sulf în Federația Rusă
în 2009-2015,%

Sursa: „Infomine”

Structura pieței de sulf în Federația Rusă,
milioane de tone

Spre deosebire de producția de sulf, în timpul granulării, praful și mirosul nu se formează practic. Fiecare granulă este o emisferă cu o dimensiune de 2 până la 5 mm și se află într-o coajă de polimer, care previne dizolvarea acesteia. La ieșirea din transportor, produsele finite sunt ambalate în ambalaje moderne - pungi mari sigilate. Un astfel de ambalaj exclude complet contactul sulfului cu mediul.

Nodul de transport

Desigur, granularea de sulf este un proces destul de complicat și costisitor, care crește semnificativ costul produsului. Gazprom Neft ar fi putut evita costurile de punere în funcțiune pentru echipamente suplimentare, cu condiția ca tot sulful lichid produs să fie vândut pe piață. Cu toate acestea, nu se poate conta pe acest lucru. Principala problemă a pieței rusești pentru acest produs astăzi este lipsa de tancuri asociate noilor reglementări tehnice, care obligă proprietarii de material rulant fie să modernizeze materialul rulant învechit, fie să îl scoată din funcțiune. Proprietarii de tancuri preferă a doua opțiune, în timp ce nimeni nu se grăbește să investească în producția de tancuri noi. "La scara pieței interne de sulf, MNPZ este un mic producător, astfel încât compania nu are sens să cheltuiască bani pentru extinderea propriei flote de tancuri", a spus Zakhar Bondarenko. „S-a dovedit a fi mult mai profitabil să peletizați reziduuri de sulf lichid nerealizat și să vindeți pe piețele externe, unde puteți găsi întotdeauna un cumpărător, chiar și pentru volume mici.”

Unitate de recuperare a sulfului

Unitatea modernizată de producere a sulfului de la Rafinăria din Moscova include două unități de recuperare a sulfului, fiecare dintre acestea fiind reconstituită. Adâncimea de extracție a sulfului în aceste blocuri ajunge la 96,6%. Unitatea este, de asemenea, echipată cu o unitate de post-tratare fără gaze, care în cele din urmă face posibilă recuperarea a 99,9% din sulf. Noua unitate de descărcare a sulfului poate stoca simultan până la 950 de tone de sulf lichid, ceea ce elimină complet necesitatea producției și depozitării de sulf. În plus, a fost pusă în funcțiune o unitate de granulare cu sulf. Capacitatea de proiectare a unității pentru sulf lichid degazat, luând în considerare funcționarea unității de tratare a gazelor reziduale, este de 94 mii tone pe an, iar capacitatea de proiectare a unității de granulare a sulfului lichid este de 84 mii tone pe an, care acoperă complet nevoile existente ale întreprinderii pentru utilizarea gazelor care conțin hidrogen sulfurat.

Dacă pentru consumatorii ruși sulf granular se dovedește a fi un produs prea scump, pentru prelucrarea căruia, în plus, sunt necesare echipamente suplimentare, atunci pe piețele străine cererea de sulf granular este constant ridicată. Astăzi, sulf granulat de la Rafinăria Moscovei este furnizat mai mult de o duzină de țări, inclusiv America Latină, Africa și Asia de Sud-Est. „În prezent, sulful granulat de pe piața mondială își înlocuiește treptat celelalte forme comerciale datorită calității sale superioare (absenței impurităților și a contaminanților) și a ușurinței de transport”, a explicat Olga Voloshina, șefa departamentului piețelor produselor chimice din cadrul cercetării Infomine grup. „În același timp, piața internă folosește în mod tradițional sulf lichid. În viitorul apropiat, este puțin probabil ca această situație să se schimbe, deoarece pentru a trece producția la utilizarea de sulf granular în loc de sulf lichid, este necesar să le reechipăm, inclusiv crearea capacităților de topire a sulfului. Acest lucru va necesita costuri suplimentare, pe care puțini oameni le vor cheltui în condițiile crizei economice ”.

Perspective și oportunități

În ciuda cererii actuale de sulf pe piețele externe, experții sunt foarte precauți în previzionarea dezvoltării acestei zone. Piața mondială depinde în mare măsură de cei mai mari importatori, în primul rând China, care a importat aproximativ 10 milioane de tone de sulf în 2015. Cu toate acestea, dezvoltarea producție proprie scade treptat interesul chinezilor pentru importuri. Situația cu alți jucători semnificativi este, de asemenea, instabilă. În acest sens, de câțiva ani la rând, Gazprom, în calitate de cel mai mare exportator, vorbește despre necesitatea de a căuta piețe alternative pentru vânzările de sulf în țară. O astfel de piață ar putea fi sfera construcții de drumuri sub rezerva introducerii active a unor noi materiale - asfalt cu sulf și beton cu sulf. Studiile comparative ale acestor materiale arată o serie de avantaje ale acestora, în special, siguranța mediului, rezistența la uzură, rezistența la căldură, rezistența la fisuri și rezistența la șuvițe. „În ciuda creării unor loturi pilot de dale de pavaj din beton cu sulf, precum și a acoperirii porțiunilor de drum cu asfalt gri, productie industriala aceste materiale de construcție nu au fost încă stabilite, - a declarat Olga Voloshina. - Dezvoltatorii explică acest lucru prin lipsa unei baze tehnice și de reglementare care să reglementeze cerințele pentru acest tip de materiale, precum și pentru tehnologiile de construcție a suprafeței drumurilor. "

Până în prezent, Gazprom lucrează la un program țintă pe termen lung pentru crearea și dezvoltarea unui subsector al industriei de materiale de construcții și construcții de drumuri pe bază de liant de sulf în Federația Rusă. La un moment dat, compania a vorbit despre oportunitatea localizării producției de astfel de materiale în regiuni cu un nivel ridicat de construcție de drumuri și disponibilitatea materiilor prime. Apoi Rafinăria din Moscova a fost numită ca potențială materie primă și bază de producție. Este adevărat, nu există încă astfel de proiecte în Gazprom Neft.

La rafinăriile de petrol, sulful se obține din hidrogen sulfurat tehnic. La rafinăriile interne, hidrogenul sulfurat este izolat în principal folosind o soluție apoasă de 15% de monoetanolamină din fluxurile corespunzătoare din unitățile de hidrotratare și hidrocraparea. Blocurile pentru regenerarea hidrogenului sulfurat din soluțiile saturate de monoetanolamină sunt montate la unitățile de hidrotratare pentru motorină, kerosen sau benzină, hidrocracare sau direct la unitățile de producere a sulfului, unde soluțiile de monoetanolamină care conțin hidrogen sulfurat sunt colectate dintr-un grup mare de unități. Monoetanolamina recuperată este returnată la hidrotratator, unde este din nou folosită pentru recuperarea hidrogenului sulfurat.

Unitățile de producție a sulfului construite conform proiectelor Institutului Giprogazoochistka utilizează gaz care conține hidrogen sulfurat, în care cel puțin 83,8% (vol.) De hidrogen sulfurat. Conținutul de gaze de hidrocarburi din materia primă nu trebuie să fie mai mare de 1,64% (vol.), Vapori de apă (la 40 ° C și 0,05 MPa) nu mai mult de 5% (vol.) Și dioxid de carbon nu mai mult de 4,56% ( vol..).

Unitățile produc sulf de înaltă calitate cu conținutul său în conformitate cu GOST 127-76 nu mai puțin de 99,98% (în greutate); alte clase conțin sulf nu mai puțin de 99,0 și 99,85% (masă). Randamentul de sulf din conținutul său potențial în hidrogen sulfurat este de 92-94% (în greutate). Cu o creștere a concentrației de hidrogen sulfurat în materia primă, de exemplu, până la 90% (vol.), Randamentul de sulf din potențial crește la 95-96% (masă).

Principalele etape ale procesului de producere a sulfului din hidrogen sulfurat tehnic: oxidarea termică a hidrogenului sulfurat cu oxigen atmosferic pentru a produce sulf și dioxid de sulf; interacțiunea dioxidului de sulf cu hidrogenul sulfurat în reactoarele (convertizoarele) încărcate cu un catalizator.

Procesul de oxidare termică are loc în cuptorul principal, montat în aceeași unitate cu centrala termică uzată.

Amestecarea și încălzirea hidrogenului sulfurat și a dioxidului de sulf se efectuează în cuptoare auxiliare. Producția catalitică de sulf se efectuează de obicei în două etape. Ca și termic, producția de sulf catalitic se realizează la o ușoară presiune în exces. Schema tehnologică a unității de producție a sulfului conform proiectului Institutului de rafinare Giprogazo este prezentată în Figura XI 1-4.

Materia primă - hidrogen sulfurat gazos (hidrogen sulfurat tehnic) - este eliberată de monoetanolamină antrenată și apă în receptor / și este încălzită la 45-50 ° C în încălzitorul cu aburi 2. Apoi 89% (masă) din cantitatea totală de hidrogen gazul sulfurat este introdus printr-o duză de direcționare în focarul principal 4. Prin aceeași duză, aerul este furnizat focarului printr-o suflantă de aer 5. Consumul de materii prime și raportul volumetric specificat de aer: gaz, egal cu (2-3): 1, sunt menținute automat. Temperatura la ieșirea gazului de proces din cuptorul principal este măsurată cu un termocuplu sau pirometru. Apoi, gazul este răcit secvențial în interiorul primului și apoi al doilea pachet convectiv al cazanului de căldură uzată al cuptorului principal. Condensatul (apă purificată chimic) pătrunde în cazanul de căldură reziduală de la deeratorul 3, din partea de sus a căruia se evacuează vaporii de apă rezultați. Cazanul de căldură uzată al cuptorului principal generează abur cu o presiune de 0,4-0,5 MPa. Acest abur este utilizat în urmărirea aburului a conductelor - [- a instalației. În conductele prin care este transportat trans -) - sulf, precum și în depozitarea sulfului lichid, temperatura este menținută la 130-150 ° C. Sulful condensat în cazanul de căldură uzată prin supapa hidraulică 7 curge în depozitul subteran 20. Gazul de proces îmbogățit cu dioxid de sulf din cazanul de căldură uzată este direcționat către unitatea de amestecare a cuptorului auxiliar I al catalizatorului I, etapa 11 În camera de ardere a cuptorului eu - există un gaz care conține hidrogen sulfurat (^ 6% din masa totală) și aer din suflantă 5.

Raportul volumetric aer: gaz de (2 - 3): 1 este, de asemenea, menținut automat aici. Amestecul de produse de ardere din camera de amestecare a cuptorului auxiliar 11 intră de sus în jos în reactorul vertical (convertor) din etapa I 8. În reactor, un catalizator - alumină activă - este încărcat pe un grătar perforat. Pe măsură ce catalizatorul trece, temperatura gazului crește, ceea ce limitează înălțimea patului, deoarece probabilitatea dezactivării catalizatorului crește odată cu creșterea temperaturii. Gazul de proces din reactorul 8 este direcționat către o secțiune separată a condensatorului-generator 10. Sulful condensat curge prin supapa hidraulică 9 către depozitul subteran de sulf 20, iar gazul este direcționat către camera de amestecare a cuptorului auxiliar al etapa catalitică II 14. Aburul generat în presiunea condensator-generator de 0,5 sau 1,2 MPa este utilizat la instalație sau descărcat în linia de abur din fabrică. Camera de ardere a cuptorului 14 primește gaz care conține hidrogen sulfurat (5% din masa totală) și aer de la suflanta 5 (într-un raport de volum de 1: 2-3). Un amestec de produse de ardere care conțin hidrogen sulfurat și gaze de proces din camera de amestecare a cuptorului auxiliar 14 intră în reactorul (convertorul) 16 din etapa II, care este, de asemenea, încărcat cu alumină activă. Din reactor, gazul intră în a doua secțiune a condensatorului-generator 10, unde sulful se condensează și curge în depozitul subteran 20 prin etanșarea hidraulică 17. -lote. Sulful curge prin supapa hidraulică 18 în depozitul 20. Gazul este direcționat către arzătorul 12, unde este încălzit la 580-600 ° C datorită arderii gazului combustibil. Aerul pentru arderea combustibilului și arderea ulterioară a hidrogenului sulfurat rezidual în dioxid de sulf este injectat cu gaz combustibil datorită pescării coșului de fum 13.

Sulful lichid din depozitul subteran 20 este pompat de către pompa 19 într-un depozit deschis de sulf, unde se solidifică și este depozitat înainte de a fi încărcat în vagoanele de cale ferată. Uneori, sulful lichid este trecut printr-un tambur special, pe care, ca urmare a răcirii rapide, se obține sulf în fulgi, apoi este turnat în vagoane.

Modul tehnologic al unității de producție a sulfului:

Cantitatea de gaz care conține hidrogen sulfurat furnizată unității, m 3 / h Suprapresiune, MPa Gaz sulfurat de hidrogen furnizat cuptoarelor aerul din suflante în cuptoare în deaerator Temperatura gazului, ° С în focarul principal la ieșirea cazanului de căldură uzată la intrarea în reactoare (convertoare) la ieșirea reactorului de etapa I. la ieșirea reactorului de etapa II gaz la ieșirea condensatorului-generator în desulfurator la ieșirea post-arzătorului Vid de coș, Pa oxigen dioxid de sulf sulfat de hidrogen

360-760 0,04-0,05 0,05-0,06 0,03-0,05 0,4-0,5 1100-1300 155-165 230-250 290-310 240-260 140-160 390-490 4,5-6 1,45 absenta

Sulful este utilizat pe scară largă în economia națională - în producția de acid sulfuric, coloranți, chibrituri, ca agent de vulcanizare în industria cauciucului etc. Utilizarea sulfului de înaltă puritate determină, de asemenea, calitatea înaltă a produselor. Prezența hidrocarburilor în gazele care conțin hidrogen sulfurat și arderea incompletă a acestora duc la formarea carbonului, în timp ce calitatea sulfului se deteriorează și randamentul scade.

Analiza compoziției gazelor de proces în diferite etape ale producției de sulf face posibilă corectarea distribuției gazului care conține hidrogen sulfurat în cuptoare, a raportului de oxigen și materii prime de la intrare la cuptoare. Astfel, o creștere a proporției de dioxid de sulf din gazele de ardere după arzător după peste 1,45% (vol.) Indică un conținut crescut de hidrogen sulfurat nereacționat în procesul de obținere a sulfului. În acest caz, debitul de aer în cuptorul principal este ajustat sau gazul care conține hidrogen sulfurat este redistribuit prin cuptoare.

Cea mai importantă afecțiune operatiune delicata instalația trebuie să mențină temperatura ISO -150 ° C pentru sulf lichid în conducte, echipamente, depozitare subterană. Când se topește, sulful se transformă într-un lichid galben mobil, dar la 160 ° C devine maro, iar la o temperatură de aproximativ 190 ° C se transformă într-o masă vâscoasă de culoare maro închis și numai cu încălzire suplimentară scade vâscozitatea sulfului.

Din registrele oficiale ale Ministerului Energiei al Federației Ruse se știe că astăzi se construiesc în țara noastră mai multe rafinării de petrol. Un număr imens de rafinării se află încă în stadiul proiectării oficiale conform datelor Registrul Departamentului Energiei.

Totalul va fi acoperit de comandă 18 regiuni ale Rusiei, și în unele regiuni, chiar și mai multe rafinării.
Numărul principal de noi rafinării va fi situat în regiunea Kemerovo:

• LLC "Rafinărie de petrol Itatsky"
• LLC "Rafinărie de petrol" Severny Kuzbass "
• LLC "Compania de petrol și gaze Anzherskaya"

Rosneft construiește o plantă numită Complex petrochimic estic cu o capacitate de 30 de milioane de tone.

Rafinării în construcție și proiectate în diferite etape de pregătire

	Principalele produse	Adâncime de procesare, (unități)	Adresa planificată	stare
LLC "NPZ" Severny Kuzbass "		90	Regiunea Kemerovo., Districtul Yayskiy, pos. Fără copaci	În construcție
LLC "SAMARATRANSNEFT - TERMINAL"	Combustibil diesel, benzină, motorină, sulf.	87	Regiunea Samara, districtul Volzhsky, satul Nikolaevka	În construcție
CJSC "Naftatrans"	Combustibil diesel, benzină pentru motor, sulf tehnic.	92	Regiunea Krasnodar, Districtul caucazian, Art. caucazian	În construcție
LLC "Dagnotech"	benzină auto, motorină, kerosen, gudron, cocs	73,9	Republica Dagestan, Makhachkala, st. Autostrada aeroportului, 1	În construcție
LLC "VPK-Oil"	Combustibil diesel, benzină pentru automobile, kerosen pentru aviație.	96	Regiunea Novosibirsk., Districtul Kochenevsky, r.p. Kochenevo	În construcție
LLC "Rafinărie de petrol Belgorod"	benzina auto, motorina	83.8	Regiunea Belgorod, districtul Yakovlevsky, Constructor, st. Al doilea Zavodskaya, 23a	Reconstruit
LLC "ECOALIANCE M"	Benzină pentru automobile, motorină, motorină pentru încălzire, combustibil pentru avioane, gaze lichefiate.	95	Regiunea Ulyanovsk, districtul Novospassky, satul Svirino	Proiectat
LLC "Rafinărie VSP Krutogorsk"	Benzina auto, motorina, motorina pentru incalzire, parafine, gaze lichefiate.	92	Omsk, md. Deal abrupt, sit industrial, 1	Proiectat
LLC "Tomskneftepererabotka"		95	Regiunea Tomsk, districtul Tomsk, satul Semiluzhki, str. Nefteprovod, 2	Proiectat
LLC "Rafinărie de petrol Itatsky"	Benzina auto, motorina, motorina pentru incalzire.	85	Regiunea Kemerovo., Districtul Tyazhinsky, oraș. Itatsky, sf. Gorky, 1	Proiectat
LLC "Transbunker-Vanino", LLC "TRB-Vanino"	Kerosen pentru aviație, motorină, combustibil pentru nave marine, sulf comercial, gaze lichefiate.	98	Teritoriul Khabarovsk, Vanino	Proiectat
CJSC „SRP”	Benzină auto, motorină, păcură, gaze lichefiate.	85	188302, regiunea Leningrad., Districtul Gatchinsky, lângă sat. Malye Kolpany, site-ul nr. 1A	Proiectat
ToTEK CJSC	Benzină auto, motorină, bitum rutier, sulf, gaze lichefiate.	94	Regiunea Tver., Districtul Torzhok, sat. Churikovo	Proiectat
SA "Corporation ORELNEFT"	Benzină pentru automobile, combustibil pentru avioane, motorină, bitum, sulf, cocs, uleiuri comerciale, gaze lichefiate.	97	Regiunea Oryol, districtul Verhovsky, Turovsky s / s	Proiectat
LLC "NPZ YuBK"	Combustibil diesel, bitum, sulf.	98	Regiunea Kemerovo., Districtul Kemerovo, sat. Hanorac nou	Proiectat
ANTEY CJSC	Combustibil diesel, combustibil pentru jet, sulf.	98	Republica Adygea, districtul Takhtamukaysky, orașul Yablonovsky	Proiectat
VNHK CJSC	Benzină auto, combustibil pentru avioane, motorină, MTBE, sulf, stiren, butadienă, polietilenă, polipropilenă.	92	Teritoriul Primorsky, districtul municipal Partizansky, pad Elizarova	Proiectat
LLC "AEK"	Combustibil diesel, gaze lichefiate, bitum.	96	Regiunea Amur, districtul Ivanovsky, Berezovka	Proiectat
LLC "Rafinăria de petrol ZapSib"	Combustibil diesel, kerosen, gaze lichefiate, sulf.	95	Tomsk, districtul Oktyabrsky, hub industrial nordic	Proiectat
LLC "Rafinăria de petrol din Rusia de Sud"	Combustibil diesel, benzină, kerosen, bitum, cocs, sulf.	98	Regiunea Volgograd., Districtul Zhirnovsky, r.p. Krasny Yar	Proiectat
LLC "Slavyansk ECO"	Combustibil diesel, benzină pentru motor, gaze lichefiate, motorină pentru încălzire, combustibil maritim, cocs, sulf.	98	Teritoriul Krasnodar, Slavyansk-on-Kuban, st. Kolkhoznaya, 2	Proiectat
Parcul de tehnologii industriale CJSC, Parcul INTECH CJSC		92	Regiunea Yaroslavl, raionul Gavrilov - Yamskiy, sat Velikoselsky	Proiectat
Uzină chimică - ramură a OJSC "Krasmash"	Combustibil diesel, benzină pentru motor, bitum, uleiuri de bază.	94	Teritoriul Krasnoyarsk, Zheleznogorsk, așezarea Podgorny, st. Zavodskaya, 1	Proiectat
LLC "Siberian Barel"	Combustibil diesel, benzină, bitum, gaze lichefiate, benzen, toluen, sulf.	96	Teritoriul Altai, districtul Zonal, s. Zonalnoe, str. Petrol, 1	Proiectat
SA "YaNPZ numit după D.I. Mendeleev"	Combustibil diesel, benzină pentru motor, motorină pentru încălzire, combustibil marin, sulf.	86	Regiunea Yaroslavl., Districtul Tutaevsky, pos. Konstantinovsky	Proiectat
CJSC „Rafinărie de petrol Kirishi 2”	Combustibil diesel, benzină, kerosen, gaze lichefiate, sulf.	98	Regiunea Leningrad., Districtul Kirishsky, autostrada Volkhovskoe, 11	Proiectat
OJSC NK "Tuymaada-Neft"	Combustibil diesel, benzină pentru motor, combustibil pentru avioane, gaze lichefiate, bitum.	96	Republica Sakha (Yakutia), districtul Aldansky, așezarea Lebediny	Proiectat
OJSC "KNPZ"		97	Regiunea Rostov, districtul Kamensky, așezarea Chistoozerny, str. Neftezavodskaya, 1	Proiectat
LLC PNK Volga-Alliance	Combustibil diesel, benzină pentru motor, gaze lichefiate, cocs.	96	Regiunea Samara, districtul Koshkinsky, stația de încărcare	Proiectat
LLC "FIRST PLANT"	Combustibil diesel, benzină, kerosen, gaze lichefiate, bitum.	98	Regiunea Kaluga., Districtul Dzerzhinsky, pos. Fabrica de lenjerie	Proiectat
LLC "Rafinărie Barabinsky"	Combustibil diesel, benzină pentru motor, cocs, gaze lichefiate, bitum.	95	Regiunea Novosibirsk, districtul Kuibyshevsky, consiliul satului Oktyabrsky	Proiectat
LLC "Vtornefteprodukt"	Combustibil diesel, benzină pentru motor, gaze lichefiate, sulf.	75	Regiunea Novosibirsk, Berdsk, st. Khimzavodskaya, 11	Proiectat
LLC PNK-Petroleum	Combustibil diesel, benzină pentru motor, gaze lichefiate, cocs.	75	Teritoriul Stavropol, districtul Izobilnensky, așezarea Solnechnodolsk	Proiectat
LLC "Rafinărie de petrol Yeniseisky"	Combustibil diesel, benzină pentru motor, gaze lichefiate, cocs.	87	Teritoriul Krasnoyarsk, districtul Emelyanovskiy, consiliul satului Shuvaevskiy, la 20 km. Tractul Yenisei (partea dreaptă), secțiunea 38, clădirea 1	Proiectat
Albashneft LLC	Combustibil diesel, benzină, kerosen, gaze lichefiate, cocs.	92	Teritoriul Krasnodar, districtul Kanevskoy, satul Novominskaya	Proiectat
LLC "VITAND-OIL"	Benzină auto, motorină, sulf elementar	92	Regiunea Leningrad., Districtul Volosovsky, pos. Moloskovitsy	Proiectat
EkoTON LLC	benzină auto, motorină, sulf elementar	75	Regiunea Volgograd, districtul Svetloyarskiy, la 1,5 km sud-vest de r.p. Light Yar	Proiectat
LLC "Sibnefteindustriya"	combustibil diesel, combustibil maritim cu vâscozitate redusă, bitum de petrol	75	Regiunea Irkutsk, Angarsk, Prima zonă industrială, cartierul 17, clădirea 11	Proiectat
FORAS LLC	benzină pentru motor, motorină, combustibil marin cu vâscozitate redusă, bitum rutier, sulf	89	Regiunea Samara., Districtul Syzran, lângă sat. Noua Racheyka, prima zonă industrială, secțiunile nr. 2, 4, 5, 6	Proiectat
Rafinărie de petrol SP Dzotov FT ""	benzină pentru motor, motorină, kerosen, cocs	73,9	363712, Republica Osetia de Nord - Alania, Mozdok, st. Promyshlennaya, 18 ani	Proiectat
CJSC „Caspian - 1”	benzină pentru motor, motorină, păcură	75	Republica Dagestan, Makhachkala, zona industrială sud-estică, secțiunile "A" și "B"	Proiectat
LLC „Yurgaus”	benzină pentru motor, motorină, kerosen, gaze lichefiate, bitum de petrol	94	Regiunea Kemerovo, districtul Guryevsky, la 1,5 km est de orașul Guryevsk	Proiectat

Apropo, citiți și acest articol:

Vei fi interesat de:

Rafinării de petrol din Rusia Producerea de bitum rutier în conformitate cu cerințele noului standard interstatal Construcția unui nou complex pentru prelucrarea reziduurilor de petrol la rafinăria Nijni Novgorod va costa 90 de miliarde de ruble

Diagramele de bază ale fluxului de proces ale plantelor Claus includ, de regulă, trei etape diferite: termică, catalitică și post-arzător. Etapa catalitică, la rândul ei, poate fi, de asemenea, împărțită în mai multe etape, diferite de temperatură. Etapa post-arzător poate fi fie termică, fie catalitică. Fiecare dintre etapele similare ale instalațiilor Claus, deși au funcții tehnologice comune, diferă între ele atât prin proiectarea aparatului, cât și prin conductele de comunicații. Principalul indicator care determină aspectul și modul unităților Claus este compoziția gazelor acide furnizate pentru procesare. Gazul acru care intră în cuptoarele Claus ar trebui să conțină cât mai puține hidrocarburi. În timpul arderii, hidrocarburile formează rășini și funingine, care, amestecate cu sulf elementar, îi reduc calitatea. În plus, aceste substanțe, fiind depuse pe suprafața catalizatorului, își reduc activitatea. Eficiența procesului Claus este afectată în mod negativ în special de hidrocarburile aromatice.

Conținutul de apă din gazele acide depinde de modul de condensare a produsului aerian al regeneratorului instalației de tratare a gazelor. Gazele acide, pe lângă umiditatea de echilibru corespunzătoare presiunii și temperaturii din unitatea de condensare, pot conține, de asemenea, vapori de metanol și umiditate prin picurare. Pentru a preveni pătrunderea lichidului de picătură în reactoarele unităților de producere a sulfului, gazele acide suferă o separare preliminară.

Costul sulfului produs la uzinele Claus depinde în primul rând de concentrația de H 2 S din gazul acid.

Investiția de capital specifică din fabrica Claus crește proporțional cu scăderea conținutului de H 2 S din gazul acru. Costul tratamentului unui gaz acid care conține 50% H2S este cu 25% mai mare decât costul tratamentului unui gaz care conține 90% H2S.

Înainte de a fi alimentat în camera de ardere a etapei termice, gazul trece prin separatorul de admisie C-1, unde este separat de lichidul care cade. Pentru a controla concentrația de H2S în gazul acru, la ieșirea separatorului C-1 este instalat un analizor de gaz în linie.

Pentru a asigura arderea gazului acid, aerul atmosferic este suflat în camera de ardere cu ajutorul unei suflante de aer, care trece prin filtru și încălzitor în prealabil. Încălzirea aerului este efectuată pentru a elimina arderea impulsivă a gazelor acide și pentru a preveni coroziunea conductelor, deoarece în timpul arderii H 2 S este posibilă formarea SO 3, care la temperaturi scăzute în prezența vaporilor de apă poate forma acid sulfuric.

Debitul de aer este reglat în funcție de cantitatea de gaz acid și de raportul H 2 S: SO 2 din gaz la ieșirea cazanului termic KU.

Gazele de ardere ale cuptorului de reacție (CR) trec prin fasciculul de tuburi al cazanului de căldură uzată, unde sunt răcite la 500 ° C. În acest caz, există o condensare parțială a sulfului. Sulful rezultat este evacuat din aparat prin capcana serică. Datorită îndepărtării parțiale a căldurii de reacție de către apă, se obține abur de înaltă presiune în cazan (P = 2,1 MPa).

După cazan, gazele de reacție intră în catalizatorul-reactor R-1, unde se hidrolizează disulfura de carbon și sulfura de carbon.

Datorită exotermicității reacțiilor care au loc în convertor, temperatura de pe suprafața catalizatorului crește cu aproximativ 30-60 ° C. Acest lucru previne formarea unui precipitat lichid de sulf, care, căzând pe suprafața catalizatorului, i-ar reduce activitatea. Un astfel de regim de temperatură în convertor asigură simultan descompunerea produselor reacțiilor secundare - COS și CS 2.

Partea principală a gazului (aproximativ 90%) din reactor intră pentru răcire în spațiul tubului condensatorului X-1 și apoi merge în reactorul R-2. Îndepărtarea căldurii în condensatorul X-1 se realizează datorită evaporării apei în spațiul său inelar pentru a obține abur la presiune scăzută (P = 0,4 MPa). Când gazele sunt răcite în X-1, apare condensul de sulf. Sulful lichid este evacuat prin poarta gri către unitatea de degazare.

Unele dintre gazele de reacție (aproximativ 10%), ocolind condensatorul X-1, sunt amestecate cu gaze mai reci care ies din același condensator. Temperatura amestecului înainte de intrarea în reactorul R-1 este de aproximativ 225 ° C.

Pentru a controla temperatura din reactoarele R-1, R-2, R-3 (în timpul perioadei de pornire și în caz de aprindere cu sulf), li se furnizează abur de presiune scăzută și azot.

În timpul funcționării normale, temperatura gazelor la ieșirea din X-2 și P-1 este de 191 și respectiv 312 ° C.

Îndepărtarea căldurii în aparatul X-2 se realizează datorită evaporării apei din spațiul său inelar pentru a obține abur de joasă presiune.

Gazele reziduale din reactorul R-2 sunt alimentate în al treilea condensator X-3 pentru răcire, de unde sunt alimentate până la post-tratament la o temperatură de 130 ° C.

Pentru a controla concentrația de H 2 S și SO 2 în gazele de eșapament, la ieșirea X-3 sunt instalate analizoare de gaz în linie.

Pentru a preveni transferul de sulf lichid cu gaze de eșapament, este instalat un coalescer în liniile lor.

Pentru a preveni solidificarea sulfului în coalescer, este asigurată o alimentare periodică de vapori de apă.

Fluxurile de sulf lichid extrase din condensatoare conțin 0,02-0,03% (în greutate) sulfură de hidrogen. După degazarea sulfului, concentrația de H 2 S din acesta scade la 0,0001%.

Degazarea sulfului se efectuează într-o unitate specială - o groapă de sulf. Acest lucru asigură condiții normale de depozitare, încărcare și depozitare a gazului de sulf.

Cantitatea principală (~ 98%) de gaz acid este alimentată în reactorul-generator, care este un cazan de abur cu tub de gaz. Gazul de proces - produse de ardere - trece succesiv prin partea de țeavă a cazanului și a generatorului de condensator, unde este răcit la 350 și, respectiv, la 185 ° C.

În același timp, datorită căldurii eliberate în aceste dispozitive, vaporii de apă se formează cu o presiune de 2,2 și respectiv 0,48 MPa.

Gradul de conversie a H2S în sulf în reactorul-generator este de 58-63%. Conversia ulterioară a compușilor de sulf în sulf elementar este efectuată în convertoarele catalitice.

Tabelul 1.1 - Compoziții ale fluxurilor plantei Claus,% (vol.):

Tabelul 1.2 - Durata de reședință (f S) a gazului de proces în aparate la diferite debite ale gazului acid G:

Masa 1.1 și 1.2 arată rezultatele unui sondaj al instalației.

Gradul de conversie a H2S în sulf în cuptorul reactor-generator este de 58-63,8, în primul și al doilea convertor 64-74 și respectiv 43%. După ultima etapă de condensare a sulfului, gazele de proces pătrund în arzător.

Cu un debit de gaz de 43-61 mii m3 / h, arzătorul a asigurat o oxidare aproape completă a H2S în SO2. Cu un timp de ședere lung al gazului în cuptor, conversia completă a H2S în SO2 nu este asigurată: la ieșirea cuptorului, concentrația de H2S în gaz a fost de 0,018-0,033%.

Principalii indicatori ai gazului de sulf trebuie să îndeplinească cerințele GOST 126-76.

În prezent, au fost dezvoltate zeci de versiuni modificate ale instalațiilor Claus. Domeniul de aplicare a acestor scheme depinde atât de conținutul de hidrogen sulfurat în gazele acide, cât și de prezența diferitelor impurități în acestea, care au un efect negativ asupra funcționării instalațiilor de producere a sulfului.

Pentru gazele cu conținut redus de sulf (5-20%), au fost analizate patru variante ale plantelor Claus îmbunătățite.

Prima opțiune prevede alimentarea cu oxigen a camerei de ardere (CC) a cuptorului în loc de aer conform schemei standard. Pentru a obține flăcări stabile pe măsură ce conținutul de H2S din gazul de alimentare scade, un flux de gaz acid este introdus în camera de ardere ocolind arzătoarele. Jeturile de curenți asigură o bună amestecare a gazelor de ardere cu gazul furnizat sistemului, ocolind arzătoarele. Dimensiunile cuptorului și debitele sunt selectate pentru a oferi suficient timp de contact pentru interacțiunea dintre componentele ambelor fluxuri de gaz. După camera de ardere, cursul ulterior al procesului este similar cu procesul convențional Claus.

În a doua variantă, gazul de alimentare este încălzit înainte de a fi alimentat pentru ardere datorită recuperării parțiale a căldurii din fluxul de gaz care iese din camera de combustie. Dacă preîncălzirea este insuficientă pentru a atinge temperatura necesară în camera de ardere, gazul combustibil este alimentat în camera de ardere.

A treia opțiune implică arderea de sulf. O parte din fluxul de gaz de alimentare este alimentat în camera de ardere, pre-amestecând cu aerul. Restul gazului acid este introdus în camera de ardere în jeturi separate prin liniile de bypass. Pentru a menține temperatura necesară și a stabiliza procesul în camera de ardere, sulful lichid rezultat este ars suplimentar într-un arzător special montat în camera de ardere.

În caz de căldură insuficientă în sistem, cantitatea necesară de gaz combustibil este furnizată stației de compresor.

În cea de-a patra versiune, spre deosebire de versiunile anterioare, procesul nu necesită o cameră de ardere: gazul acid este încălzit în cuptor, apoi alimentat la convertor. Dioxidul de sulf necesar pentru conversia catalitică este produs într-un combustor de sulf, unde aerul este alimentat pentru a susține procesul de ardere. Dioxidul de sulf din arzător trece prin cazanul de căldură reziduală, apoi se amestecă cu gaz acid încălzit și intră în convertorul catalitic.

Analiza acestor tabele ne permite să tragem următoarele concluzii:

• - utilizarea unui proces cu preîncălzirea gazului de alimentare este preferabilă atunci când costul oxigenului este ridicat;
• - utilizarea procesului de oxigen este benefică atunci când prețul oxigenului este mai mic de 0,1 grade 1 m 3.

În același timp, concentrațiile relativ scăzute de H2S în gazul acru afectează în mod favorabil și costul sulfului;

• - în ceea ce privește costul sulfului, cea mai bună performanță se obține prin procesul catalitic cu producerea de dioxid de sulf din sulf;
• - cel mai scump este procesul de ardere a sulfului. Acest proces poate fi aplicat în absența hidrocarburilor din gazul de alimentare, deoarece prezența hidrocarburilor în gaz determină formarea și depunerea de carbon și gudron pe catalizator și reduce calitatea sulfului.

Figura 1.4 - Influența prețului oxigenului y asupra costului sulfului CS la diferite concentrații de H2S în gaz:

Tabelul 1.3 - Indicatori medii ai opțiunilor pentru prelucrarea gazului cu conținut scăzut de sulf la unitatea Claus:

Există posibilitatea îmbunătățirii procesului Claus datorită conversiei în două etape a H2S în sulf elementar: o parte din gaz este alimentată în reactor conform schemei obișnuite, iar cealaltă parte, ocolind cuptorul de reacție, este alimentat la a doua etapă de conversie.

Conform acestei scheme, este posibilă prelucrarea gazelor acide cu o concentrație de hidrogen sulfurat mai mică de 50% (vol.). Cu cât conținutul de H 2 S în alimentare este mai mic, cu atât mai mare parte a acestuia, ocolind camera de reacție, este alimentată în etapa de conversie.

Cu toate acestea, nu trebuie să vă lăsați lăsați cu ocolirea volumelor mari de gaz. Cu cât este mai mare cantitatea de gaz bypass, cu atât este mai mare temperatura în convertor, ceea ce duce la o creștere a cantității de oxizi de azot și a oxidului de trei sulfuri în produsele de ardere. Acesta din urmă, la hidroliză, formează acid sulfuric, care reduce activitatea catalizatorului datorită sulfării acestuia. Cantitatea de oxid de azot și SO3 din gaze crește în special la temperaturi peste 1350 ° C. VNIIGAZ a dezvoltat, de asemenea, o tehnologie pentru producerea sulfului polimeric. Sulful polimeric diferă de modificările convenționale ale sulfului prin greutatea sa moleculară ridicată. În plus, spre deosebire de sulful obișnuit, nu se dizolvă în disulfură de carbon. Această din urmă proprietate servește ca bază pentru determinarea compoziției sulfului polimeric, ale cărei cerințe de calitate sunt prezentate în tabelul 1.4. Sulful polimeric este utilizat în principal în industria anvelopelor.