Способ очистки отходящих газов производства серы

Изобретение относится к очистке серосодержащих промышленных газов.Более конкретно. изобретение относится к очистке остаточных газов производства серы. содержащих от 0.2 до 4 об. Н 2 З 502 и по меньшей мере одно из соединений СОЗ и СЗ 2.Известен способ очистки газов производства серы. содержащих СОЗ. С 52 и 502. включающий гидрогенирование и каталитический гидролиз серосодержащих газов. охлаждение остаточного газа и последующую каталитическую переработку его по методу. Клауса при температуре 100-160 С и мольном соотношении Н 20221 с получением серы 1.Недостаток этого способа заключается в сложности его осуществления и в больших энергозатратах. связанных с осуществлением гидрогенирования серосодержащих газов и промежуточных стадий охлаждения газовых потоков и окисления сероводорода.Эта цель достигается предлагаемым способом получения очистки остаточных газов производства серы. содержащих-водяной пар и серные соединения от 0.2 до 4 06.34 состоящие из Н 2 и 02 и по меньшей мере одного из соединений СОЗ и СЗ 2. включающим гидролиз СОЗ и (252. при температуре от 250 до 350 С на катализаторе гидролиза.охлаждение остаточного гидролизованного газа и последующую обработКУ ОХПЗЖДВННОГО В присутствии катализатора Клауса при температуре от 100 до 160 С и молярном соотношении Н 285 О 2 равным 21 с получением серы, и отличающимся темучто гидролиз СОЗ и С 52 осуществляют на катализаторе на основе двуокиси титана. состоящем либо только из двуокиси титана. либо из двуокиси титана. содержащей от 1 до 20 мас. сульфата кальция. стронция или бария.Время контакта остаточного газа с катализатором гидролиза. то есть продолжительность гидролиза. составляет преимущественно от 0,5 до 10 с. Эти величины даны для стандартных условий давлеНИЯ И температуры.Катализаторы гидролиза на основе окиси титана имеют в частности удельную поверхность. измеренную по методу ВЕТ. составляющую от 5 до 300 м 2/ г. и общий пористый объем. определенный по методу пенет ацииртути. составляющий от 0.05 до 0.6 см /г.Для нагревания гидролизованного остаточного газа до температуры. необходимой для очистки по методу Клауса.преимущественно. можно использовать косвенный теплообменник с агентом. имеющим соответствующую температуру. выдерживание молярного соотношения Н 2 О 2 равного 21 в гидролизованном остаточном газе. подаваемом на очистку,может осуществляться известными для этого методами регулирования. например. путем изменения соотношения расходов кислого газа и газа. содержащего свободный кислород. вводимых на серный завод причем указанное изменение. преимущественно. осуществляется путем поддержива НИЯ ПОСТОЯННОГО РЭСХОДЗ КИСЛОГО ГЗЗЗЪподаваемого на серный завод. и путем изменения расхода газа. содержащего свободный кислород.Способ описывается ниже со ссылкой на схему установки. показанной на прилагаемом чертежв. который схематически представляет собой последовательноч соединенные серный завод Клаус 1, гидро лизный реактор 2. агрегат каталитической очистки 3. печь для сжигания 4. соединен ная с дымоходом 5.Серный завод. также как агрегат очистки. использует катализатор Клауса. который может выбираться из таких соединений. как боксит. окись алюминия. двуокись кремния. природные или синтетические цеолиты. которые обычно используются для проведения реакции образования серы между Н 2 и 502.Серный завод 1 содержит. с одной стороны. камеру сгорания 6. которая содержит горелку 7. снабженную трубопроводом В подвода кислого газа и трубопроводом 9 подвода воздуха. причем этот последний трубопровод снабжен клапаном 10 с регулируемым вентилем. и которая имеет выход ба для газов. и. с другой стороны. первый каталитический преобразователь 11 и второй каталитический преобразователь 12. каждыйИЗ КОТОРЫХ СОДЕРЖИТ ОДИН ВХОД. СООТВВТСТвенно 11 а и 12 а и один выход. соответственно 11 Ь и 121). разделенные неподвижным слоем катализатора Клаус. Камеру сгорания 6 и каталитические преобразователи 11 и 12 устанавливают последовательно таким образом. чтобы выход Ба камерысгорания был соединен со входом 11 а первого преобразователя 11 через первый серный конденсатор 13. затем первый подогреватель 14. а выход 11 Ь указанного первого преобразователя был соединен со входом 12 а второго преобразователя 12 через второй серный конденсатор 15. затем второй подогреватель 16. а выход 121) указанного второго преобразова н теля был подсоединен ко входу 17 а третьего171) для газов. который является выходом с серного завода.Агрегат каталитической очистки 3 содержит два каталитических реактора 18 и 19. установленные параллельно и имеющие. каждый. с одной стороны. входной трубопровод для очищаемого газа. соответственно 20 и 21. причем указанный входной трубопровод снабжен клапаном. соответственно 20 а и 21 а, и инжекционный трубопровод. соответственно 22 и 23 газа регенерации и охлаждения. при этом указанный инжекци у онный трубопровод снабжен клапаном. со ответственно 22 а и 23 а. и, с другой стороны. выходной трубопровод очищенного газа,соответственно 24 и 25. причем указанный выходной трубопровод снабжен клапаном. соответственно 24 а и 2 ба. и отводной трубопровод. соответственно 26 и 27 элюента регенерации и охлаждения, при этом указанный отводной трубопровод снабжен клапаном соответственно 2 ба и 27 а. Входные трубопроводы. соответственно 20 и 21. каталитические реакторы 18 и 19 подсоединены через соответствующие клапаны 20 а и 21 а, к трубопроводу 28. образующему вход агрегата каталитической очистки 3. Таким же образом. выходные трубопроводы. соответственно 24 и 25. указанных каталитических реакторов 18 и 19 подсоединены, через соответствующие клапаны 24 а и 25 а. к трубопроводу 29. образующему выход агрегата каталитической очистки 3. В каждом из каталитических реакторов 18 и 19. отверстия входного и инжекционного трубопроводов отделены от отверстий выходного и отводного трубопроводов неподвижным слоем катализатора Клауса. Инжекцинные трубопроводы 22 и 23 реакторов 18 и 19 устанавливают параллельно. через соответствующие клапаны 22 а и 23 а. на одном из концов ЗОа трубопровода 30 циркуляции газа регенерации и охлаждения. а отводные трубопроводы 26 и 27 указанных реакторов также установлены параллельно на другом конце ЗОЬ указанных реакторов также установлены параллельно на другом конце ЗОЬ указанного трубопровода 30. На этом трубопроводе 30 устанавливают. от конца Зоб к концу ЗОа, серный конденсатор 31. вентилятор 32. клапан 33. подогреватель 34 и отвод 35, снабженный клапаном Зба. причем концы указанного отвода выходят в трубопровод 30. один между вентилятором 32 и клапаном 33 и другой ниже подогреватели 34. Вентилятор 32 установлен на трубопроводе 30 таким образом. что отверстие всасывания этого вентилятора соединено с серным конденсатором 31. Трубопровод 29. образующий выход агрегата очистки 3. под 3864Соединен. через трубопровод 45, к печи сжигания 4. которая соединена, через трубопровод 4 б с дымоходом 5. Гидролизный реактор 2 содержит один вход 2 а и один выход 2 Ь. разделенные один отдругого неподвижным слоем гидролизного катализатора. Выход 171) серного завода 1 подсоединен трубопроводом 36. через по ДОГОЗВЗТВЛЬТИПЗ КОСВЗННОГО ТВПЛООБменника. ко входу 2 а гидролизного реактора. а выход 2 Ь указанного реактора подсоединен трубопроводом 38. через систему охлаждения 39 типа косвенного теплообменника. к трубопроводу 28. образующему вход агрегата очистки.. Анализатор 40, например, типа интерференциального спектрометра устанавливают с отводом на трубопроводе 38 ниже системы охлаждения 39. причем указанный анализатор осуществляет определение молярного содержания Н 25 и 502 в газе. циркулирующем в трубопроводе 38. и подает сигнал 41. представляющий мгновенное значение молярного соотношения Н 25 О 2 вуказанном газе. Сигнал 41 подают в вычислительную машину 42, которая вырабатывает сигнал 43. представляющий корректировочный расход воздуха для доведения мгновенного значения молярного соотношения Н 25502 до заданного значения,причем указанный сигнал 43 подают на регулятор расхода 44, который регулирует открытие клапана 10. что обеспечивает регулирование расхода воздуха, вводимого на серный завод через трубопровод 9.В этой установке. осуществление способа схематически может быть представлено следующим образом.Предполагается, что реактор 18 нахо дится в фазе реакции. а реактор 19 находит ся в фазе регенерации, причем клапаны 20 а.24 а. 23 а. 27 а и 33 являются открытыми в то время как клапаны 21 а. 22 а, 2 ба. 2 ба и 35 а являются закрытыми.На серном заводе 1, кислый газ. содержащий Н 25 введенный через трубопровод 9 в горелку 7 камеры сгорания 6. подВеРГаЮТ частичному сжиганию с образованием газового эфлюента. содержащего Н 2 и 02 И элементарной серы. Этот эфлюент. после отделения содержащейся в нем серы В первом серном конденсаторе 13. подогревают в первом подогревателе 14 и направляют в первый преобразователь 11. При контакте с катализатором Клауса. содержащемся В этом преобразователе. соединения Н 2 и 02. имеющиеся в газовом эфлюенте. реагируют с образованием серы. РеахЦИОННУЮ смесь, поступившую от преобразователя 11,после отделения содержащейся в ней серыво втором конденсаторе 15. с последующим подогреванием во втором подогревателе 16. направляют во второй преобразователь 12, в котором образуется новое количество серы путем каталитической реакции между Н 2 и 502. Реакционную смесь. поступающую от преобразователя 12. освобождают от содержащейся в ней серы в третьем конденсаторе 17.Через выход 171) для газов указанного конденсатора. который образует выход серного завода. удаляют остаточный газ. содержащий водяной пар и, менее 4 об. в целом. серные соединения. содержащие Н 2 З. 02. СОЗ и/или С 2. а также очень небольшое количество паровой и/ или пористой серы.Остаточный газ. поступивший от серного завода. после подогрева до соответствующей температуры в подогревателе 37. направляют в гидролизный реактор 2. в котором соединения СОЗ и С 52. имеющиеся в указанном остаточном газе. гидролизуются до Н 25 при контакте с катализатором. содержащемся в указанном реакторе 2. Через выход 2 Ь гидролизного реактора. удаляют гидролизованный остаточный газ. содержащий Н 25 и 502 и. по существу. без СОЗ и СЗ 2. Гидролизованный остаточный газ. после охлаждения до соответствующей температуры в системе охлаждения 39. вводят через трубопровод 38 в трубопровод 28 агрегата каталитической очистки. который образует вход указанного агрегата.Г идролизованный остаточный газ. проходящий через трубопровод 28. вводят в каталитический реактор 18. в котором соединения Н 2 и 02. содержащиеся вуказанном остаточном газе. взаимодействуют друг с другом для образования серы. Температура газового потока. приведенного в контакт с катализатором Клауса. содержащемся в реакторе 18. является такой, что образовавшаяся сера откладывается на катализаторе. Через трубопровод 24 реактора 18 выходит очищенный остаточный газ с исключительно небольшим содержанием серных соединений. который направляют через клапан 24 а. трубопровод 29 и трубопровод 45. в печь сжигания 4. причем озоленный газ подают в дымоход 5. через трубопровод 46. для выброса в атмосферу.Поток газа продувки. подаваемый по трубопроводу 30 регенерации под действием вентилятора 32 доводится вподогревателе 34 до температуры. требуемой для регенерации катализатора Клауса. на котором откладывается сера. Поток подогретого газа вводится в реактор 19 трубопроводом 23 через клапан 23 а и продувает насыщен ный серой катализатор Клауса, содержа щийся в указанном реакторе. Поток газа продувки. увлекающий пары серы. выходит из реактора 19 через трубопровод 27 и проходит. через клапаны 27 а и трубопровод 30. до серного конденсатора 31. в которомбольшая часть серы отделяется путем конденсации. На выходе конденсатора 31. поток газа продувки подхватывается вентилятором 32 для нагнетания на вход реактора 19 через подогреватель 34. После достаточно продолжительной продувки катализатора. содержащегося в реакторе 19. ГОВЯЧИМ газом ПРОДУВКИ, ПОСТУПЗЮЩИМ ОТ подогревателя 34. для полного удаления серы, отложенной накатализаторе. и. такимобразом. для регенерации указанного ката лизатора. открывают клапан 35 а и закрывают клапан 33 для короткого замыкания подогревателя 34 и для снижения температуры газа продувки до значения ниже примерно 160 С и продолжают продувку в течение времени. достаточного для охлаждения регенерированного катализатора. содержащегося в реакторе у 19. Когда указанный катализатор охлаждается до со ответствующей температуры. позволяющейосуществить контакт катализатора с газовым потоком. поступающим от гидролизного реактора 2. меняют функции. выполняемые реакторами 18 и 19. то есть переводят реактор 19 в фазу реакции Клау гса. а реактор 18 в фазу регенерации/ох лаждения. Для этого закрывают клапаныАнализатор 40 системы регулирования,образованной указанным анализатором. вычислительной машиной 42 и регулятором расхода 44. непрерывно определяет молярные содержания Н 2 и 302 гидролизованного остаточного газа. который проходит в трубопровод 38 ниже системы охлаждения 39. размещенной после гидролизного реактора 2. и подает сигнал 41. представляющий мгновенное значение молярного соотношения Н 202 в указанном остаточном газе. На основе сигнала 41. вычислительная машина 42 вырабатывает сигнал 43. представляющий корректировочный расход воздуха. подаваемого на серный завод для доведения мгновенного значения молярного соотношения 11252502 в остаточном газе. входящем в агрегат 3 каталитической очистки. до заданного значения 21. В ответ на сигнал 43. который он принимает от вычислительной машины 42. регулятор 44 регулирует открытие клапана 10. установленного на трубопроводе 9 подвода воздуха на сер ный завод 1 и. таким образом. изменяет расход воздуха. введенный в указанный серный завод. на количество. которое позволяет выдерживать заданное значение молярного соотношения Н 202 в остаточном газе. допустимое для агрегата 3 катали ТИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ.Ниже приводятся примеры осуществления указанного способа.П р и м е р ы 1-6. Используя установку. аналогичную установке. схематически показанной на приложенном чертеже. и работающую. как это описано выше. получают серу из кислого газа. содержащего. объем. 70.1 Х,Н 25. 5 Н 20. 24,4 СО 2. 0,3 СН 4 и 02 линейных алканов Св-Ст.Катализатор. помещенный в гидролизный реактор 2. представляет собой экструдаты диаметром 4 мм. на осн.ове окиси титанат содержащей 10 мас. СаО 4 (пример 1), только окиси титана (пример 2). окиси титана. содержащей. соответственно. 20Катализатор Клауса. имеющийся в каталитических преобразователях 11 и 12 серного завода 1. а также в реакторах 18 и 19 агрегата 3 каталитической очистки. выполнен из шариков. диаметром 2-5 мм окиси алюминия. имеющей удельную поверхность около 240 м 2/г.На серном заводе 1. камера сгорания 6 и каталитические преобразователи 11 и 12 функционируют при температурах. равных. соответственно. примерно 1100. 300 и 250 СЧерез выход по серного завода. удаляют остаточный газ. имеющий температуру 142 С и абсолютное давление 1,15 бар. Этот остаточный газ имеет в процентах по объему. следующий состав. исключая паровую и пузырчатую серуВыход рекуперации серы серного завода 1 составлял 95,1.Остаточный газ. удаленный ссерного завода. доводят до температуры 300 С в подогревателе 37. затем вводят в гидролизный реактор 2. действуя при этой температуре. Время контакта остаточного газа сГидролизованный остаточный газ, выходящий из реактора 2. содержит только следы СО и С 2. при этом степень гидро УКЭЗЗНННХ СОЕДИНЕНИЙ превышаетлаждают до 132 С путем пропускания через усистему охлаждения 39.чзатем подают. при этой температуре и с молярным соотношением Н 25 О 2. выдерживаемым при значении 21 системой регулирования. в систему каталитических реакторов 18 и 19 агрегата 3 каталитической очистки. работающей в фазе реакции Клауса. Через трубопровод 29. подсоединенный к выходу указанного реактора и образующий выход агрегата 3 каталитической очистки. удаляют очищенный остаточный газ. имеющий температуру около 145 С и содержащий общее количестворовод 45. Озоление проводят при температуре 450 С путем сжигания горючего газа с небольшим избытком воздуха. приводящим к 1 об. кислорода в озоленном газе. подаваемом в дымоход.Газ продувки. использованный для регенерации насыщенного серой катализатора. содержащегося в. реакторе в фазе регенерации с последующим охлаждением. состоит из части охлажденного гидролизованного остаточного газа. отобранного на трубопроводе 38. и введенного в реактор в фазе регенерации после доведения до температуры 300 С-З 50 С в подогревателе 34 трубопровода регенерации. Насыщенный серой газ продувки. поступающий из реактора в фазе регенерации. пропускают затем через серный конденсатор 31 трубопровода регенерации для его охлаждения до примерно 125 С. с целью отделения. путем конденсации. большей части. содержащейся в нем серы. затем возвращают в подогреватель 34 для повторного использования для регенерации. Регенерированный катализатор затем охпаждают до температуры примерно 130 С. пропуская в содержащий его реактор газ продувки. поступающий-из конденсатора 31 и циркулирующий в отводе 35. коротко-замыкающем подогреватель 34.