Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОЧИСТКИ ГАЗА ОТ СЕРОВОДОРОДА

Изобретение относится к процессам обессеривания газов и может быть использовано в различных отраслях промышленности для очистки газов от сероводорода с одновременным получением серы.

Известен способ удаления сероводорода из кислого газового потока [RU 2070824, МПК B01D 53/14, C01B 17/04, опубл. 27.12.1996 г.], включающий контактирование последнего с водным раствором, содержащим хелаты Fe(III) и Fe(II) (абсорбентом), при температуре ниже точки плавления серы, с получением элементной серы и абсорбента с пониженной концентрацией хелата Fe(III), содержащего твердую серу, с последующим выделением последней. Абсорбент после выделения серы регенерируют путем продувки воздухом.

Недостатком способа является необходимость использования сложного и громоздкого оборудования.

Наиболее близок к предлагаемому изобретению способ очистки газов от сероводорода [RU 2505344, МПК B01D 53/14, C01B 17/04, опубл. 27.01.2014 г. ], включающий противоточное контактирование смеси газа и воздуха, в которой соотношение парциальных объемов кислорода и сероводорода 0,05÷0,75:1, с щелочным водным раствором комплекса трехвалентного железа с этилендиаминтетрауксусной кислотой (абсорбентом на основе хелатных соединений железа) и регенерацию последнего продувкой воздухом, содержащим кислород в объемном соотношении к сероводороду, находившемуся в газе, 0,5÷25:1, с получением очищенного газа, отработанного воздуха и суспензии серы в абсорбенте.

Недостатками способа являются:

- загрязнение кислородом очищаемого газа при подаче на контактирование смеси газа и воздуха с соотношением парциальных объемов кислорода и сероводорода выше 0,5:1 (стехиометрическое соотношение кислорода и сероводорода при окислении последнего до серы), что недопустимо при очистке горючих газов,

- загрязнение газом отходящего воздуха, особенно при высоком давлении газа из-за растворения газа в абсорбенте, подаваемом на регенерацию,

- получение серы в виде суспензии в абсорбенте приводит к его потерям.

Задачей изобретения является исключение загрязнения очищаемого газа кислородом, предотвращение потерь абсорбента с серой и снижение загрязнения газом отходящего воздуха.

Достигаемый технический результат:

- исключение загрязнения кислородом очищаемого газа за счет предотвращения контакта последнего с воздухом,

- предотвращение потерь абсорбента за счет выделения жидкой серы,

- снижение загрязнения газом отходящего воздуха за счет дегазации абсорбента перед регенерацией.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе, включающем противоточное контактирование газа с абсорбентом на основе хелатных соединений железа и регенерацию последнего продувкой воздухом с получением очищенного газа, отработанного воздуха и серы, особенностью является то, что газ подают на контактирование с балансовым потоком абсорбента в смеси с отдувом, абсорбент перед регенерацией редуцируют, сепарируют и дегазируют с получением отдува, суспензии серы и осветленного абсорбента, который смешивают с обессеренным абсорбентом, циркулирующим потоком абсорбента и подают на регенерацию, регенерированный абсорбент разделяют на балансовый и циркулирующий потоки, а суспензию серы нагревают выше температуры плавления серы и сепарируют с получением жидкой серы и обессеренного абсорбента.

Для снижения уноса паров воды с очищенным газом и отработанным воздухом, приводящего к изменению солевого состава абсорбента, снижению его емкости и химической деградации, целесообразно осушать очищенный газ и отработанный воздух, например, путем дефлегмации с возвратом балансового количества воды в цикл. При недостатке количества возвращаемой воды для поддержания состава абсорбента, она может быть добавлена непосредственно в абсорбент.

При высоком содержании сероводорода в газе целесообразно отдув подавать на смешение с очищаемым газом совместно с частью балансового потока регенерированного абсорбента, что позволяет при прямоточном контактировании в узле смешения абсорбировать значительную часть сероводорода и снизить нагрузку на стадию противоточного контактирования. При необходимости сера может выделяться из суспензии в абсорбенте путем фильтрования или центрифугирования.

Гидроциклонная сепарация и дегазация дросселированного осветленного абсорбента позволяет рециркулировать отдув, за счет чего исключить загрязнение отходящего воздуха газом, а циркуляция части регенерированного абсорбента позволяет обеспечить необходимое время его контакта с воздухом, что обеспечивает необходимую глубину регенерации и снижает кратность циркуляции абсорбента.

Нагрев выше температуры плавления серы и сепарация суспензии серы позволяет предотвратить потери абсорбента и возвратить обессеренный абсорбент в цикл.

Способ осуществляют следующим образом (см. чертеж). Очищаемый газ (I) смешивают с отдувом (II) и промывают в абсорбере 1 балансовым потоком абсорбента (III), содержащим хелатные соединения железа (III+) с получением очищенного газа (IV) и отработанного абсорбента (V), который редуцируют, например, на дроссельном вентиле 2, дегазируют и осветляют, например, в гидроциклонном сепараторе 3 и сепараторе 4, с получением отдува (II), осветленного абсорбента (VI), направляемого на регенерацию, и суспензии серы (VII), которую нагревают в устройстве 5 до 125-140°C и разделяют в сепараторе 6 на жидкую серу (VIII) и обессеренный абсорбент (IX). Осветленный абсорбент (VI) совместно с обессеренным абсорбентом (IX) и циркулирующим потоком абсорбента (XI) подают в регенератор 7, где продувают воздухом (XII). Регенерированный абсорбент (XIII) разделяют на циркулирующий (XI) и балансовый (III) потоки, отработанный воздух выводят (XIV). При необходимости очищенный газ и/или отработанный воздух осушают, например, путем дефлегмации за счет охлаждения в верхней части абсорбера 1 и регенератора 7, соответственно (показано пунктиром). Кроме того, часть балансового потока абсорбента (XV) может подаваться на смешение с очищаемым газом (I) - также показано пунктиром.

Сущность изобретения иллюстрируется следующим примером. 3000 нм³/час попутного нефтяного газа, содержащего 0,3 г/нм сероводорода, при 0,6 МПа и 40°C смешивают с отдувом, промывают 1,0 м³/час противоточно подаваемого балансового потока абсорбента, содержащего хелатный комплекс железа с этилендиаминтетрауксусной кислотой, и выводят очищенный газ, содержащий 0,007 г/нм³ сероводорода и не загрязненный кислородом. Отработанный абсорбент редуцируют и сепарируют с получением 0,16 нм³/час отдува, 0,8 м³/час осветленного абсорбента и 0,2 м³/час суспензии серы, которую нагревают до 135°C и сепарируют с получением обессеренного абсорбента и 0,87 кг/час жидкой серы. Осветленный абсорбент смешивают с обессеренным абсорбентом, 5 м³/час циркулирующего потока абсорбента и продувают 10 нм³/час воздуха с получением 6 м³/час регенерированного абсорбента, который разделяют на балансовый и циркулирующий потоки. Отходящий воздух содержал менее 0,1% газа. Потерь абсорбента с серой не наблюдалось.

В аналогичных условиях при осуществлении способа по прототипу потери абсорбента составили 0,4 кг/час, отходящий воздух содержал 1,5% газа, а очищенный газ содержал до 0,8% об. кислорода.

Из примера следует, что предлагаемое изобретение позволяет исключить загрязнение очищаемого газа кислородом, предотвратить потери абсорбента с серой, снизить загрязнение газом отходящего воздуха и может быть использован в различных отраслях промышленности.