Установка производства серы из технического сероводорода

На нефтеперерабатывающих заводах серу полу­чают из технического сероводорода. На отечествен­ных НПЗ сероводород в основном выделяют с по­мощью 15 %-ного водного раствора моноэтаноламина из соответствующих потоков с установок гидро­очистки и гидрокрекинга. Блоки регенерации серово­дорода из насыщенных растворов моноэтаноламина монтируют на установках гидроочистки дизельного топлива, керосина или бензина, гидрокрекинга или непосредственно на установках производства серы, куда собирают растворы моноэтаноламина, содержа­щие сероводород, с большой группы установок. Регенерированный моноэтаноламин возвращается на установки гидроочистки, где вновь используется для извлечения сероводорода.

На установках производства серы, построенных по проектам института «Гипрогазоочистка», исполь­зуют сероводородсодержащий газ, в котором не ме­нее 83,8 % (об.) сероводорода. Содержание угле­водородных газов в сырье должно быть не более 1,64 % (об.), паров воды (при 40 °С и 0,05 МПа) не более 5 % (об.) и диоксида углерода не более 4.56 % (об.).

На установках вырабатывают высококачествен­ную серу с ее содержанием по ГОСТ 127—76 не менее 99,98 % (масс.); другие сорта содержат серу не менее 99,0 и 99,85 % (масс.). Выход серы от ее потенциаль­ного содержания в сероводороде составляет 92— 94 % (масс.). С увеличением концентрации серово­дорода в сырье, например до 90 % (об.), выход серы от потенциала увеличивается до 95—96 % (масс.).

Основные стадии процесса производства серы из технического сероводорода: термическое окисление сероводорода кислородом воздуха с получением серы и диоксида серы; взаимодействие диоксида серы с сероводородом в реакторах (конверторах), загру­женных катализатором.

Процесс термического окисления протекает в ос­новной топке, смонтированной в одном агрегате с котлом-утилизатором.

Смешение и нагрев сероводорода и диоксида серы осуществляется во вспомогательных топках. Ката­литическое производство серы обычно проводят в две ступени. Как и термическое, каталитическое произ­водство серы осуществляется при небольшом избы­точном давлении. Технологическая схема установки производства серы по проекту института «Гипрогазо­очистка» приведена на рисунке XI 1-4.

Сырье — сероводородсодержащий газ (техниче­ский сероводород) — освобождается от увлеченного моноэтаноламина и воды в приемнике / и нагревается до 45—50 °С в пароподогревателе 2. Затем 89 % (масс.) от общего количества сероводородсодержа-щего газа вводится через направляющую форсунку в основную топку 4. Через ту же форсунку воздухо­дувкой 5 в топку подается воздух. Расход сырья и заданное объемное соотношение воздух : газ, рав­ное (2—3) : 1, поддерживаются автоматически. Тем­пература на выходе технологического газа из основ­ной топки измеряется термопарой или пирометром. Затем газ охлаждается последовательно внутри пер­вого, а затем второго конвективного пучка котла-утилизатора основной топки. Конденсат (химически очищенная вода) поступает в котел-утилизатор из деаэратора 3, с верха которого отводится получен­ный водяной пар. В котле-утилизаторе основной топки вырабатывается пар с давлением 0,4—0,5 МПа. Этот пар используется в пароспутниках трубопро-[- водов установки. В трубопроводах, по которым транс-)- портируется сера, а также в хранилище жидкой а серы поддерживается температура 130—150 °С. Сконденсированная в котле-утилизаторе сера через ги-) дравлический затвор 7 стекает в подземное хранилище 20. Обогащенный диоксидом серы технологический газ из котла-утилизатора направляется в ка-и меру смешения вспомогательной топки I каталити-I, ческой ступени 11. В камеру сжигания топки по-i- ступает сероводородсодержащий газ (^ 6 % масс. общего количества) и воздух от воздуходувки 5.

Объемное соотношение воздух : газ, равное (2 — 3) : 1, здесь также поддерживается автоматически. Смесь продуктов сгорания из камеры смешения вспомогательной топки 11 по­ступает сверху вниз в вертикальный реак­тор (конвертор) I ступени 8. В реакторе на перфорированную решетку загружен ка­тализатор — активный оксид алюминия. По мере прохождения катализатора темпера­тура газа возрастает, что ограничивает вы­соту слоя, так как с повышением темпера­туры возрастает вероятность дезактивации катализатора. Технологический газ из ре­актора 8 направляется в отдельную секцию конденсатора-генератора 10. Сконденсиро­ванная сера стекает через гидравлический затвор 9 в подземное хранилище серы 20, а газ направляется в камеру смешения вспомогательной топки II каталитической ступени 14. Выработанный в конденсаторе-генераторе пар давлением 0,5 или 1,2 МПа используется на установке либо отводится в заводской паропровод. В камеру сжига­ния топки 14 поступает сероводородсодер-жащий газ (5 % масс. общего количества) и воздух от воздуходувки 5 (в объемном соотношении 1 :2—3). Смесь продуктов сгорания сероводородсодержащего и тех­нологического газов из камеры смешения вспомогательной топки 14 поступает в реак­тор (конвертор) II ступени 16, в который также загружен активный оксид алюминия. Из реактора газ поступает во вторую сек­цию конденсатора-генератора 10, где сера конденсируется и стекает в подземное хра­нилище 20 через гидравлический затвор 17. Технологический газ проходит сероуловитель 15, в котором механически унесенные капли серы за­держиваются слоем насадки из керамических ко­лец. Сера через гидравлический затвор 18 стекает в хранилище 20. Газ направляется в печь дожи-га 12, где нагревается до 580—600 °С за счет сжигания топливного газа. Воздух для горения топлива и дожига остатков сероводорода до диоксида серы инжектируется топливным газом за счет тяги дымовой трубы 13.

Жидкая сера из подземного хранилища 20 отка­чивается насосом 19 на открытый склад комовой серы, где она застывает и хранится до погрузки в железно­дорожные вагоны. Иногда жидкую серу пропускают через специальный барабан, на котором в результате быстрого охлаждения получают чешуйчатую серу, затем ее сливают в вагоны.

Технологический режим установки производства серы:

Количество сероводородсодержащего газа, посту­пающего на установку, м3/ч Давление избыточное, МПа Сероводородсодержащего газа, подаваемого к топкам воздуха от воздуходувок в топках в деаэраторе Температура газа, °С в основной топке на выходе из котла-утилизатора на входе в реакторы (конверторы) на выходе из реактора I ступени на выходе из реактора II ступени газа на выходе из конденсатора-генератора в сероуловителе на выходе из печи дожига Разрежение в дымоходе, Па Содержание в дымовых газах, не более, % (об.) кислорода диоксида серы сероводорода

360-760 0,04-0,05 0,05-0,06 0,03-0,05 0,4-0,5 1100-1300 155-165 230-250 290-310 240-260 140-160 150 390-490 4,5-6 1,45 отсутствие

Сера широко применяется в народном хозяйстве — в производстве серной кислоты, красителей, спичек, в качестве вулканизующего агента в резиновой про­мышленности и др. Использование серы высокой степени чистоты предопределяет и высокое качество получаемой продукции. Наличие в сероводородсодержащем газе углеводородов и их неполное сгора­ние приводят к образованию углерода, при этом качество серы ухудшается, снижается выход.

Анализ состава технологических газов на различ­ных стадиях производства серы позволяет корректи­ровать распределение сероводородсодержащего газа по топкам, соотношение кислорода и сырья на входе в топки. Так, увеличение доли диоксида серы в дымовых газах после печи дожнга выше 1,45 % (об.) свидетельствует о повышенном содержании не­прореагировавшего сероводорода в процессе получе­ния серы. В этом случае корректируют расход воз­духа в основную топку, либо перераспределяют сероводородсодержащий газ по топкам.

Важнейшим условием бесперебойной работы уста­новки является поддержание температуры ISO-150°С жидкой серы в трубопроводах, аппаратуре, в подземном хранилище. При плавлении сера превращается в подвижную желтую жидкость, но при 160 °С буреет, а при температуре около 190 °С пре­вращается в вязкую темно-коричневую массу, и лишь при дальнейшем нагреве вязкость серы умень­шается.