Разработка предложений по очистке природного газа и переработки кислых газов с получением товарной продукции (серы) (на примере Карачаганакского месторождения)
Дипломная работа - Экология
Другие дипломы по предмету Экология
>На процесс превращения Н2S в элементарную серу заметное влияние оказывают и такие факторы, как длительность поддержания высокой температуры продуктов сгорания, температура газа на входе в каталитическую ступень, объемная скорость газа конверторе и т.д. В конверторах наблюдается обратная зависимость между выходом серы и средней температуры процесса. Характер этой зависимости представлен на рисунке 16, минимальное значение температуры устанавливают таким образом, чтобы исключить конденсацию паров серы на поверхности катализатора. Катализаторы используют на практике для интенсификации процесса конверсии. В качестве катализаторов широкое применение получили бокситы.
Природные бокситы в основном состоят из гидроксидов алюминия и оксидов железа. Они содержат также кремнезем (SiO2), оксиды титана (TiO2), кальция (СаО), магния (MgO), марганца (MnO), фосфора (Р2О5) и другие соединения.
Широкое использование бокситов в качестве катализаторов было обусловлено в первую очередь их дешевизной. Однако из-за таких недостатков, как непостоянство состава, недостаточно развитая поверхность и устойчивость против дезактивации на установках Клауса, со временем бокситы были заменены другими катализаторами, например, активированным оксидом алюминия. Этот катализатор имеет большое число макропор, что обеспечивает его повышенную реакционную способность. Катализаторы иногда содержат также ряд других соединений, специально добавляемых для повышения активности. Основные показатели катализаторов, применяемых зарубежными фирмами, приведены в таблице 13.
Таблица 13
Характеристика катализаторов зарубежных стран
МаркаРазмеры, ммНасыпная масса, кг/лПористость, см3/гУдельная поверхность м2/гПотери при прокаливании, SF10-241,30,25705-10Procel10-240,850,22881,0Pechiney BXS100,800,353007,5BASF CLS90,750,602754,6Pechiney5-100,800,403000,08Pechiney CР4-6--2604,0Pechiney А2-5-0,403453-5МаркаСостав, % (масс.)Рабочая температура, оСAl2O3SiO2Fe2O4TiO2Na2OBASF643,5-6,520-242-3-320Procel651,53,0--230-260Pechiney BXS864,02,5-0,06230-260BASF CLS93-960,20,2--220-240Pechiney990,040,05--220-240Pechiney CР95-----Pechiney А940,020,04-1,0-
Активность катализаторов снижается в результате изменения их структуры, отложения на их поверхностях различных примесей, сульфатирования оксида алюминия и т.д. Поэтому периодически (1 раз в 3-4 года) производится полная замена катализатора.
4.3 Технологическая схема переработки концентрированных кислых газов
Концентрированные кислые газы с установок регенерации метанола линии очистки природного газа по трубопроводам подаются на сепарацию, где выделяется капельная влага и тяжелые углеводороды. Далее газ поступает на окисление, где окисляется 1/3 газа при взаимодействии с кислородом воздуха. Воздух подается в соотношении, позволяющем сжечь только 1/3 часть газа, обеспечивая более полное использование кислорода. На стадии окисления происходит окисление сероводорода до двуокиси серы и элементной серы. Наравне с этим происходит взаимодействие уже образовавшихся двуокиси серы с сероводородом до образования элементной серы. Конверсия сероводорода до элементной серы на этой стадии составляет 60%. Далее испарившиеся пары серы поступают на конденсацию. Остальная, не прореагировавшая часть газа поступает на первую ступень взаимодействия на катализаторе. На этой стадии происходит дальнейшее взаимодействие Н2S и SO2 с образованием серы, а также гидролиз COS и CS2 образовавшихся на стадии окисления в присутствии углеводородов и диоксида углерода. Газы после взаимодействия на катализаторе направляются на вторую ступень конденсации. На первой ступени каталитического взаимодействия газов конверсия сероводорода повышается до 86%. После конденсации кислые газы подаются на вторую ступень реакции на катализаторе. Конверсия сероводорода в серу здесь составляет 98,7%. Далее газ, пройдя конденсацию, поступает на доочистку. Доочистка производится путем взаимодействия Н2S и SO2 на катализаторе ниже точки росы серы. Степень конверсии сероводорода в серу увеличивается до 99,4%. Далее остаточные хвостовые газы поступают на доокисление. Остаточные Н2S; CS2 и COS, содержащиеся в хвостовом газе, окисляются до SO2 и через дымовую трубу выбрасываются в атмосферу. На рис. 14 приведена технологическая схема переработки концентрированных кислых газов.
Капельная сера со всех стадий конденсации в жидком состоянии сливается в приемную емкость и после дегазации насосом подается на грануляцию.
Выбрасываемые в атмосферу хвостовые газы в своем составе содержат 69% NO2; 0,6% SO2; 15,6 СO2 и 14,8% Н2О пар.
4.4 Получение серы из сероводорода кислых газов прямым Клаус-процессом
Клаус процесс, основанный на подаче всего потока кислого газа в реакционную печь вместе со стехиометрическим количеством воздуха, необходимого для сжигания одной трети сероводорода в диоксид серы, превращении две трети сероводорода в реакционной печи и каталитических реакторах в серу, получил название модифицированного процесса Клауса с прямым потоком, или полнопроходной установки получения серы методом Клауса.
Кислые газы, в соответствии с рисунком 15, пройдя сепаратор (1), где отделяется на сепарационных элементах капельная влага, насыщенная сероводородом и содержащая следы растворителя со стадии десорбции процесса извлечения Н2S из сырьевого газа, поступают на сжигание в горелку и