Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРЫ

Изобретение относится к устройствам для очистки газов от сероводорода с получением серы и может найти применение в нефтегазовой, нефтеперерабатывающей и химической отраслях промышленности.

Известен способ получения элементарной серы из газов [SU 856974, опубл. 23.08.1981 г., МПК С01В 17/04], осуществляемый на установке, включающей два каталитических блока, последовательно установленных на линии подачи сероводородсодержащего газа, состоящих каждый из каталитического реактора прямого окисления, оснащенного линиями подачи газа и кислорода, и поглотительной емкости.

Основным недостатком известной установки является невозможность очистки газов, содержащих более 30% сероводорода.

Известна установка для процессов переработки сероводородсодержащих газов [RU 149826, опубл. 20.01.2015 г., МПК С01В 17/04], оснащенная линиями подачи сероводородсодержащего газа и воздуха, вывода жидкой серы и очищенного газа, включающая реактор с псевдоожиженным слоем катализатора окисления сероводорода, оснащенный теплообменником в слое катализатора, конденсатор серы и барботер, заполненный жидкой серой. При этом очищенный газ содержит пары и не уловленные капли (туман) жидкой серы, диоксид серы, образующийся при протекании побочной реакции, и непрореагировавший сероводород.

Недостатком данной установки является загрязнение окружающей среды вышеуказанными компонентами очищенного газа.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения элементарной серы [RU 2316469, опубл. 10.02.2008 г., МПК С01В 17/04], осуществляемый на установке, включающей реактор с псевдоожиженным слоем катализатора окисления сероводорода, оборудованный теплообменником, расположенным в слое катализатора, устройством для охлаждения продуктов реакции путем впрыска воды и сероуловитель барботажного типа, оснащенный линиями вывода серы и очищенного (отходящего) газа, при этом реактор оснащен линиями подачи сероводородсодержащего газа и воздуха с нагревателями, а также линией вывода продуктов реакции.

При этом очищенный газ имеет температуру 130-155°С и содержит, кроме непревращенного сероводорода и диоксида серы, значительное количество элементарной (элементной) серы в виде паров и тумана, возникающего при резком охлаждении продуктов реакции в результате смешения с водой, полностью испаряющейся при этом, и капель серы, образующихся при барботаже большого объема отходящего газа через слой жидкой серы. При дожигании очищенного газа, осуществляемого обязательно в соответствии с требованиями по промбезопасности, образуется дымовой газ, содержащий диоксид серы в количестве, соответствующем содержанию серосодержащих компонентов в очищенном газе.

Недостатком данной установки является загрязнение окружающей среды серосодержащими компонентами или продуктами их сгорания.

Задача изобретения - уменьшение загрязнения окружающей среды.

Технический результат: уменьшение загрязнения окружающей среды путем выполнения сероуловителя в виде двухсекционного скруббера, который соединен линией подачи водной суспензии серы со скруббером-охладителем, предназначенным для генерации суспензии серы, что позволяет снизить содержание элементной серы в отходящем газе за счет исключения барботажа и смешения продуктов реакции с водной суспензией серы взамен воды.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемой установке, включающей реактор с катализатором окисления сероводорода, оборудованный теплообменником, расположенным в слое катализатора, оснащенный линиями подачи сероводородсодержащего газа и воздуха, линией вывода продуктов реакции, на которой расположен сероуловитель, оснащенный линиями вывода серы и газа, особенностью является то, что сероуловитель выполнен в виде двухсекционного скруббера, первая секция которого оснащена линией подачи балансовой части водной суспензии серы, а вторая секция оснащена линией подачи циркулирующей части серы, на линии вывода серы установлен насос, после которого указанная линия разделена на линию подачи циркулирующей части серы и линию вывода балансовой части серы, кроме того, скруббер оснащен линией вывода обессеренного газа, на которой установлен скруббер-охладитель, оснащенный линией вывода отходящего газа с блоком его утилизации, и линией вывода суспензии серы с насосом и холодильником, после которого указанная линия разделена на линию подачи циркулирующей части суспензии серы в скруббер-охладитель и линию вывода балансовой частей суспензии серы.

Секции скруббера, а также скруббер-охладитель могут быть как прямоточными, так и противоточными, насадочными или безнасадочными. В качестве хладоагента для охлаждения реактора могут быть использована кипящая вода или высокотемпературный органический теплоноситель. Блок утилизации отходящего газа выполнен в виде печи дожига или любого иного устройства для утилизации отходящих газов установок получения серы, известного из уровня техники. Баланс по воде, образующейся в процессе окисление сероводорода до серы, поддерживается регулированием температуры отходящего газа из скруббера-охладителя и, соответственно, абсолютной влажностью отходящего газа и количеством выносимых паров воды.

Выполнение сероуловителя в виде двухсекционного скруббера позволяет в первой секции сначала охладить продукты реакции до температуры 125-155°С и снизить давление насыщенных паров серы до 6 - 34 Па за счет полного испарения воды содержащейся в суспензии, с образованием пересыщенных паров серы. Затем, по ходу газового потока в скруббере, микрокристаллы серы, содержащиеся в суспензии серы, выполняют роль центров конденсации пересыщенных паров серы с образованием крупных капель серы, что предотвращает образование тумана серы. Во второй секции скруббера образовавшиеся капли серы улавливаются за счет орошения циркулирующей частью серы. Исключение образования тумана серы снижает содержание элементной серы в обессеренном и отходящем газе и соответственно уменьшает загрязнение окружающей среды.

Установка скруббера-охладителя на линии вывода обессеренного газа, оснащенного линией подачи суспензии серы с насосом и холодильником, позволяет охладить обессеренный газ до 35-55°С и снизить содержание паров серы в отходящих газах до 0,001 - 0,011 Па, что соответствует содержанию элементной серы 0,014 - 0,16 мг/нм³ отходящего газа, что более, чем на три порядка меньше, чем в прототипе. Снижение содержания паров серы в отходящем газе соответственно уменьшает загрязнение окружающей среды.

Предлагаемая установка показана на прилагаемой фигуре и включает охлаждаемый каталитический реактор 1, скруббер 2, скруббер-охладитель 3, насосы 4 и 5, холодильник 6, блок утилизации отходящих газов 7.

При работе установки кислый газ, содержащий сероводород, по линии 8 подают в реактор 1, охлаждаемый хладоагентом 9, совместно с воздухом, подаваемым по линии 10. С верха реактора 1 по линии 11 продукты реакции направляют в скруббер 2, где они контактируют сначала с балансовой частью суспензии серы, подаваемой по линии 12, затем с циркулирующей частью серы, подаваемой по линии 13, с низа скруббера 2 с помощью насоса 4 по линии 14 выводят серу, циркулирующую часть которой направляют по линии 13, а балансовую часть выводят по линии 15. По линии 16 обессеренный газ, содержащий остаточные пары серы, подают в скруббер 3, где газ контактирует с циркулирующей частью суспензии серы, подаваемой по линии 17. По линии 18 очищенный газ через блок 7 направляют в атмосферу. С низа скруббера 3 по линии 19 насосом 5 откачивают суспензию серы, охлаждают ее в холодильнике 6 и подают в скрубберы 2 и 3 по линиям 12 и 17.

Работоспособность установки подтверждается примером.

4,56 тыс.нм³/час кислого газа, содержащего 49,8% об. сероводорода, углекислый газ, азот, пары воды и углеводороды - остальное, при 180°С и 0,08 МПа подают в реактор 1, охлаждаемый кипящей водой с давлением 2,2 МПа, совместно с 6,01 тыс.нм³/час воздуха. С верха реактора 1 10,55 тыс.нм³/час продуктов реакции направляют в скруббер 2, где они при 135°С контактируют сначала с 1,2 т/час балансовой части суспензии серы, а затем с 5 т/час циркулирующей части серы, с низа скруббера 2 с помощью насоса 4 выводят серу, часть которой направляют на циркуляцию, а 3,3 т/час балансовой части выводят. 10,89 тыс.нм³/час обессеренного газа, содержащего 18,9 кг/час остаточных паров серы, подают в скруббер 3, где газ контактирует с 8,8 т/час циркулирующей части суспензии серы. Очищенный газ, содержащий 0,2 г/час паров серы, направляют в блок 7, выполненный в виде печи дожита. С низа скруббера 3 насосом 5 откачивают 10,0 м³/час суспензии серы, охлаждают ее в холодильнике 6 до 87°С и подают в скрубберы 2 и 3.

При этом количество паров серы, подаваемых в блок 7 на дожиг составило 0,2 г/час, а количество диоксида серы, образовавшегося при ее сжигании и выбрасываемого в атмосферу, составило 0,4 г/час. В условиях примера в способе по прототипу в печь дожига поступает 18,9 кг/час паров, а количество диоксида серы, образовавшегося при ее сжигании и выбрасываемого в атмосферу, составляет 37,8 кг/час.

Таким образом, предлагаемая установка меньше загрязняет окружающую среду и может быть использована в промышленности.