Способ выделения сероводорода из газовой смеси и установка для его осуществления

Изобретение относится к процессу удаления сероводорода из газовой смеси. содержащей значительное количество водяного пара.Целью изобретения является обеспечение эффективной очистки при концентрациях сероводорода в газе до 10 об. и упрощение процесса. а также снижение металлоемкости процесса.На фиг.1 и 2 изображены два варианта первого устройства. отвечающего настоящему изобретению. в которых в одной колонне находятся секции охлаждения. промывки и повторной гидратации на фиг.3- 4 - два варианта второго устройства. отвечающего настоящему изобретению. в которых в одной колонне находятся секции охлаждения и повторной гидратации и в отдельной колонне находится Промывная секция на фиг.5 - устройство. отвечающее данному изобретению. в котором имеются три отдельных агрегата для охлаждения. промывки и повторной гидратации.дения 2. промежуточную промывную секцию 3 и верхнюю секцию повторной гидратации 4. где каждая из указанных секций снабжена тарелками для контактирования газ/жидкость. Секция 2 охлаждения сообщается с секцией 3 промывки посредством пропускающего устройства 5 для газов. причем это пропускающее устройство служит выходнымотверстием для газов в головной секции охлаждения и в то же время служит входным отверстием для газов в нижней секции промывки. и промывная секция 3 сообщается с секцией 4 повторной гидратации посредством ПООПУСКЗЮЩЗГО устройства 9 для газов. причем это пропускающее устройство служит одновременно выходным отверстием для газов в головной части промывной зоны и входным отверстием для газов в нижней части секции повтор ной гидратации. Секция охлаждения 2 в ееверхней части имеет также входное отверстие 6 для жидкостей и в основании имеет выходное отверстие 7 для жидкостей. и кроме того. в нижней части данной секции кней подведена труба 8 для подачи подвер гаемого обработке газа. Промывная секция 3 в ее верхней части также имеет входное отверстие 10 для регенерированной абсор бирующей жидкости. и в ее нижней частиимеет выходное отверстие 11 для загряз ненной абсорбирующей жидкости. Секция повторной гидратации 4 в головной частиКОЛОННЫ ИМЕЕТ ВЫХОДНОЕ ОТВСОСТИВ 12 ДЛЯудаления газа. в верхней части она имеет входное отверстие 13 для жидкостей и в нижней части выходное отверстие 14 для жидкостей. Секция охлаждения 2 с ее входным отверстием 6 и выходным отверстием 7 для жидкостей расположена на пинии системы циркуляции воды повторной гидратации. которая включает. с одной стороны. трубу 16 с теплообменником прямого обогрева 17 и связывающую выходное отверстие 15 (для жидкостей) секции повторной гидратации. с входным отверстием б (для жидкостей). секции охлаждения. и с другой стороны. трубу 18. связывающую выходное отверстие 7 (для жидкостей) секции охлаждения с входным отверстием 14 (для жидкостей) секции повторной гидратации. Труба 18 снабжена насосом 19, который осуществляет нагнетание в направлении к входному отверстию 14 секции повторной гидратации. Колонна регенерации 20. сообщающаяся с промывной секцией 3. имеет в головной части выходное отверстие 21 для кислого газа. в верхней части - входное отверстие 12 для подвергаемого регенерации абсорбента. и в основании выходное отверстие 23 для регенерированного абсорбента. Входное отверстие 22 колонны регенерации связано с выходным отверстием 11 промывной секции посредством трубы 24. по линии которой устанавливается охладительная система теплообменника непрямого нагрева 25. Выходное отверстие 23 колонны регенерации связано с входным отверстием 10 промывной секции посредством трубы 26. по линии которой устанавливается нагревательная система теплообменника 25. В нижней части колонны регенерации эта колонна. кроме того. сообщается посредством входного патрубка 27 и выходного патрубка 28 с ребойлером 29, нагреваемым за7 счет непрямого теплообмена посредствомгазов, от которого отводит ТРУбг 13 дводяного пара. циркулирующего в трубчатой системе 30. Кроме того. выходное отверстие 21 колонны регенерации сообщается посредством трубчатой системы 31 с конденсатором 32. который в его верхней части снабжен трубкой 33 для удаления кислого газа. и нижняя часть которого сообщается с верхней частью колонны регенерации посредством трубы 34. обеспечивающей возврат конденсаторов.ет собой вариант устройства, схематически изображенного на фиг.1. АВ этом варианте устройства конструктивные элементы. идентичные конструктивным элементам фиг.1 имеют те же позиции,В отличие от устройства. представленного на фиг.1. секция охлаждения 2 устройства, представленного на фиг.2 уже не имеет тарелок для контактирования газ/жидкость,но внутри нее находится устройство охлаждения 35 непрямого теплообмена, причем это устройство 35 имеет входное отверстие 36 для жидкостей, представляющее собой входное отверстие(для жидкостей). секции 2 ОХПЗЖДВНИЯ. КОТОРОЭ СВЯЗЗНО С ВЫХОДНЫМ отверстием 15 (для жидкостей) секции повторной гидратации 4 посредством трубы 16. по линии которой располагается воздушный охладитель 17. предназначенный для теплообмена. и выходное отверстие 37 для жидкостей. которое связано с трубой 18 через трубы 38. по линии которой установлен насос 39. который осуществляет нагнетание в направлении к трубе 18. Кроме того. как иотверстие 10 и выходное отверстие 11 для жидкостей в промывной секции 3 связаны посредством соединительных труб 26 и 24 соответственно с выходным отверстием 23 и с входным отверстием 22 для жидкостей колонны регенерации 20 (не показано). идентичной колонне. схематически представленной на фиг.1.Устройство. представленное на фиг.3 и 4, отличается от устройства. предста вленного на фиг.1 и соответственно на фиг.2. лишь тем. что в данном случае секция промывки 3 представляетсобой независимую промывную колонну. и что секция охлаждения 2 и секция повторной гидратации 4 представляют собой две находящиеся одна над дРУгой секции одной колонны 41. причем выходное отверстие 5 а (для газов) секции 2 охлаждения связано посредством соединительной трубы 42 с входным отверстием 5 в (для газов) промывной колонны 3. и выходное отверстие 9 в (для газов ) указанной колонны 3 связано посредством соединительной трубы 32 с входным отверстием 9 с (для газов) секции повторной гидратации 4. другие конструктивные элементы устройства. показанного на фиг.3. и. соответственно. устройства. показанного на фиг.4. идентичны конструктивным элементам с теми же позициями устройства на фиг.21 и устройства на фиг.2 соответственно. В частности. входное отверстиеЧО и выходное отверстие 11 (для жидкостей) промывной колонны 3 связаны соответственно посредством соединительных труб 26 и 24 с выходным отверстием 23 и входнымотверстием 22 для жидкостей колонны регенерации 20. (не показано).см.фиг.1. Работаустановки. схематически пред ставленной на одной из фиг.1-4. может быть схематически описана следующимПодвергаемый обработке газ. который содержит Н 25 который должен быть экстратирован. и значительное количество водяного пара. поступает по трубе 8 в секцию охлаждения 2 колонны 1 (фиг.1 и 2) или колонны 41 (фиг.3 и 4), и в этой секции он встречается либо с прямым контактированием (рнг.1 и 3). либо с непрямым контакти рованьтем (фиг.2 и 4) с потоком воды,поступатощим по трубе 16 из секции повторного гидратирования 4 и охлажденным до нужной температуры в теплообменнике 17. установленном на линии трубы 16 и функционирующим как охладитель. Температура потока воды. входящего в секцию охлаждения 2 регулируется посредством охладителя 17 таким образом. чтобы почти вся вода. содержащаяся в газе. поступающем по трубе 8. была сконденсирована и чтобы указанный газ был доведен до температуры. соответствующей температуре промывки. что позволяет получить в нижней части секции 2 водяной поток. вторично нагреваемый за счет тепла, которое сообщается ему газом в ходе его охлаждения. и к которому добавляется скрытая теплота конденсированной воды. Этот охлажденный газ почти полностьюосвобожденный от содержавшейся в немводы. входит через пропускающее устройст во 5 (фигл и 2) или через соединительнуюбв (фиг.3 и 4) в промывнуно секции) или ко лонну 3. в которой этот газ подвергаетсявводимой в эту секцию или колонну 3 черезиз секции или колонны 3 через выходноеотверстие 11. затем направляется по трубе24 с повторным ее подогревом в теплообменнике 25 в колонну регенерации 20 дляосуществления регенерации за счет кипячения. и эта регенерированная абсорбирующая жидкость рециркулирует к входному отверстию 10 секции или колонны 3 по трубеудаляется по трубе 33 конденсатора 32. иэтот удаленный поток газа может направляться. например. на серный завод КЛАУС.Газ. очищенный путем промывки в секции9 с в секцию повторной гидратации (4) колонны (1) (фиг.1 и 2) или колонны 41 (фиг.3 и 4).в которой он встречается противопотоком сизбыточным количеством воды. инжекцион но вводимой через входное отверстие 14для жидкостей секции повторной гидратации. причем эта вода поступает по трубе 18 с температурой. превышающей температуру газа, поступающего в указанную секцию 4, и достаточно высокой для удаления. через выходное отверстие 12 секции по вторной гидратации (4) и по трубе 13. очищенного повторно гидратированного газа. который заключает в себе количество воды. достаточное для того. чтобы массовый расход этой воды был равен массовому расходу воды. присутствующей в подвергаемом обработке газе. до охлаждения последнего. Вода, не использованная для повторной гидратации ОЧИЩВННОГО газа. ВЫХОДИТ ИЗ секции 4 через выходное отверстие 15. и эта вода возвращается в секцию охлаждения 2 по трубе 16 и с температурой. регулируемой посредством теплообменника 17.Таким образом устанавливается непрерывная регулируемая циркуляция воды в замкнутой системе между секцией охлаждения 2 подвергаемого обработке газа и секцией повторной гидратации 4 очищенного газа. так что в очищенном газе постоянно обеспечивается количество воды. равное количеству воды. образуемой путем конденсации водяного паза. содержащегося в подвергаемой обработке газа. и это постоянство поддерживается в коротком ответвпении контуре секции или колонны промывки 3.Регулирование температуры воды, инжекционно вводимой через трубу 18 в секцию повторной гидратации 4. может осуществляться. как в случае устройства. показанного на фиг.1 или на фиг.3. за счет регулирования температуры воды. инжекционно вводимой в секцию охлаждения 2 по(работающего на охлаждение) 17 таким образом. чтобы в выходном отверстии 7 охлаждения 2 поток выходящей воды имел повышенную температурижелаемую для его инжекционного ввода в секцию повторной гидратации 4 по трубе 18.Можно также регулировать температуру воды. инжекцион но вводимой по трубе 18в секцию повторной гидратации 4, до жела емого значения. как это возможно в случае устройства. показанного на фиг.2 или на фиг.4. за счет регулирования относительных расходов потоков воды до различных температур. которые потоки поступают, с одной стороны. из системы охлаждения 55. и с другой стороны. из нижней части 67 секции охлаждения 2 (конденсированная вода). Устройство. представленное на фиг.5. включает баллон конденсации 2 а. промыв 3463ную колонну 3 и колонну повторной гидра тации 4. причем эти колонны отделены однаот другой и каждая из них снабжена тарелками контактирования газ/жидкость. Конденсвционный баллон 2 а имеет в головной части выходное отверстие ба для газов и на дне выходное отверстие 7 для жидкостей-и в его нижней части к нему подводится труба 8 для подачи подвергаемого обработке газа. на линии которой устанавливается нагревательная система теплообменника непрямого обогрева 47. Промывная колонна 3 в головной части имеет выходное отверстие 9 в для газов. в верхней части имеет входное отверстие 1 Одля регенерированного жидкого абсорбента. в нижней части имеет входное отверстие 5 в для газов и на дне имеет выходное отверстие 11 для жидкого абсорбента загрязненного Н 2 З. Колонна повторной гидратации 4 имеет в головной частиное с трубой 13 для отвода газа. в верхней части имеется входное отверстие 14 для жидкостей. в нижней части имеется входное отверстие 14 для жидкостей. в нижней части имеется входное отверстие 9 с для газов. и на дне имеется выходное отверстие 15 дляверстие 9 в (для газов) указанной колонны 3 связано с входным отверстием 9 с (для газов) колонны 4 посредством соединительной трубы 43. Труба 44 системы циркуляции воды сообщается одним из ее концов с выходным отверстием 15 (для жидкостей) колонны повторной гидратации 4 И другим концом с входным отверстием 14 (для жидкостей) указанной колонны 4. На линии трубы 44 устанавливается контур охлаждения теплообменника 46, и кроме того. данная труба снабжена. с одной стороны. насосом 5. колорый располагается перед теплообменником 46 и который осуществляет нагнетание в сторону к теплообменнику и. следовательно. к входному отверстию 14 колонны 4. и. смого теплообмена 40. Установленным перед насосом 45. Кроме того. выходное отверстие47, по линии которой установлен насос 48.промывной колонны 3 связаны соответственно посредством труб 26 и 24 с выходнымРабота устройства. представленного на фиг.5. сопоставима с работой устройств. схематически представленных на фиг.1-4.Подвергаемый обработке газ. который содержит в себе Н 2 З. который необходимо удалить. и значительное количество водяного пара поступает по трубе 8 и проходит через теплообменник-непрямого теплообмена 46 до ввода его в конденсационный баллон 2 а. Поток воды непрерывно циркулирует в колонне повторной гидратации 4. затем поступает в трубу 44 через выходное отверстие 15 (для жидкостей) указанной колонны 14. и снова по трубе возвращается в колонну 4 через входное отверстие 14 данной колонны после прохождения через теплообменник 46. В этом теплообменнике 46 подвергаемый обработке газ охлаждается до необходимой температуры ниже точки росы воды. которую содержит этот газ. за счет передачи его тепла более холодному потоку воды. проходящему по трубе 44. и этот поток воды доводится до температуры.- которая превышает точку росы. В конденса ционном баллоне 2 а охлажденный газ отделяется от воды. которая конденсируется в ходе прохождения подвергаемого обработке газа через теплообменник б. Охлажденный газ. почти полностью освобожденный от содержавшейся в нем воды, выходит из конденсационного баллона 2 а через выходное отверстие 5 а для газовти после прохождения по трубе 42 он через входное отверстие 5 в для газов попадает в промывную колонну 3. в которой этот газ подвергается промывке. направляясь противотоком к жидкому абсорбенту. инжекционно вводимому в указанную колонну 3 через входное отверстие 10. Этот жидкийколонны 3 через выходное отверстие 11. затем он направляется по трубе 24. нагреваясь в теплообменнике 25. в колонну регенерации 20. где он регенерируется за счет кипячения. при этом регенерированная абсорбирующаяжидкость рециркулирует к входному отверстию 10 колонны 3 по трубе 26. Поток кислого газа. содержащего Н 25. отводится по трубе 33 конденсатора 32 колонны регенерации. и этот поток может быть направлен. например. на серный завод.Газ. освобожденный от Н 2 З. путем промывки его в колонне 3 выходит из этой колонны через выходное отверстие 9 в для газов. и после прохождения через трубу 43 он через входное отверстие 9 с для газов проходит в колонну повторной гидратации4. в которой он встречается противотоком сизбытком воды. инжекционно вводимой че рез входное отверстие 14 (для жидкостей) колонны повторной гидратации 4. Эта вода поступает по трубе 44, имея температуру. превышающую температуру газа. входящего в колонну 4 через входное отверстие 9 с для газов. причем указанная температура достаточно высокая для отвода через выходное отверстие 12 колонны 4 и через трубу 13 повторно гидратированного очищенного га 38. содержащего КОЛИЧВСТВО ВОДЫ. СООТВВТствующее массовому расходу воды. практически равному массовому расходу воды. присутствующей в подвергаемом об работке ГЗЗЗ. ДО ОХЛЭЖДЭНИЯ последнего. кВода. не использованная для повторной гидратации очищенного газа. выходит из колонны 4 через выходное отверстие 15. и эта вода подводится к колонне 4 через трубу 44. как указывалось выше. после ее охлаждения в теплообменнике непрямого теплообмена 40. после последующего подогрева в теплообменнике 46 и дополнительного ввода потрубе 47 требуемого количества конденси рованной воды. отобранной из баллона 2 а через выходное отверстие 7 для жидкостей.Регулирование температуры воды. инжекционно вводимой по трубе 44 в колонну повторной гидратации 4. осуществляется путем регулирования расходов воды в трубах 44 и 47 с использованием насосов 45 и 48. устанавливаемых на линиях указанных труб. Такое функционирование трубы приводит также к постоянству в очищенном газе количества воды. практически равного количеству воды. образующейся в результате конденсации водяного пара. содержащегося в подвергаемом обработке газа. и такое равновесие обеспечивается без пропускания потока через промывную колонну 3. - П р и м е р 1. В устройстве. действующем аналогично устройству. поставленному на фиг. 1 . осуществляется обработка остаточного газа. содержащего 0.35 Н 25. 1.65 СО 25 СО 2. 29 водяного пара и 44 азота(все проценты объемные) который (газ) получен в результате процессов гидрогенерации и гидролиза остаточного газа серного завода.В используемом устройстве секция ох- ь лаждения 2. секция промывки 3 и секция повторной гидратации 4 колонны 1 каждая включает по 10 тарелок контактирования газ/жидкость. и колонна регенерации 20 включает 20 тарелок. Абсорбирующая жидкость. используемая в промывной секции 3. состоит из водного 4-М нормального раство