Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Очистка нефтяного газа от сероводорода(оригенал...doc
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.07.2025
Размер:
1.14 Mб
Скачать

2.2.2 Стадия регенерации катализатора

В регенераторе происходит каталитическое окисление гидросульфида натрия до элементарной серы и окислительная регенерация двухвалентного железа до трехвалентного кислородом воздуха.

2NaHS + O2 + 2NaHCO3 = 2S + 2Na2CO3 + H2O (34)

4Fe2Y + O2 + 4H+ = 4Fe3Y + 2H2O (35)

В процессе регенерации абсорбента возможно протекание побочных реакций с образованием в основном сульфата по следующей схеме

4HS- + 3O2 = 2S2O3 2- + 4H+ (36)

2S2O3 2- + 5O2 = 4SO42- (37)

Суммарная реакция окисления сероводорода до элементарной серы имеет вид

H2S + 0,5O2 = S + H2O + 266 кДж/моль (38)

т.е. процесс идет с выделением тепла.

Получаемая в результате элементарная сера флотируется воздухом на верх аппарата, и в виде серной пены выводится в специальную емкость.

При проведении процесса регенерации при рН<9 образование тиосульфат - и сульфат ионов минимально. Образование сульфата натрия в абсорбенте состава не превышает 1 – 2%. Процесс регенерации абсорбентов на основе железа и трилона Б кислородом воздуха представляет собой абсорбцию с последующим химическим взаимодействием. Большое влияние на скорость регенерации оказывает удельная поверхность массообмена Sуд и время контакта пузырьков воздуха с абсорбентом tк.

Таблица 2.5 - Влияние расхода воздуха на регенерацию абсорбента

опыта

Расход воз-духа Qв, г/л

Sуд, см2/см3

tк, с

Sуд·tк,

(см2/см3)·с

Время регене-рации, мин

1

0,05

1,8

0,19

0,34

40

2

0,15

9,2

0,32

2,9

20

3

0,29

19,5

0,36

7,0

15

4

0,40

24,0

0,32

7,7

10

Как видно из результатов, приведенных в таблице 2.5, с увеличением произведения Sуд·tк, можно существенно снизить время регенерации.

2.2.3 Принципиальная технологическая схема процесса

Катализаторный комплекс (КТК) представляет собой раствор хелатного комплекса трехвалентного железа с этилендиаминтетрауксусной кислотой, образующейся при растворении реагентов в воде. Для приготовления КТК в емкость принимается необходимое количество воды или парового конденсата с температурой 30 – 50 0С. через люк загружается 1/3 часть расчетного количества трилона Б для подкисления раствора. В полученный раствор при постоянном перемешивании добавляется расчетное количество соли железа Fe2(SO4)2·9H2O и оставшееся количество трилона Б. При этом в растворе образуется хелатный комплекс железа с трилоном Б, который имеет желто-оранжевый цвет. Далее в этот раствор при интенсивном перемешивании порциями добавляется карбонат натрия и фосфат натрия. После добавления расчетных количеств щелочных агентов раствор имеет темно-красный цвет. Далее в полученный раствор добавляют при перемешивании расчетное количество диэтаноламина. Полученный раствор имеет рН = 8,7-8,9.

Принцип действия УСО – 20000 следующий: сероводородсодержащий газ под давлением до 0,4 Мпа и содержанием сероводорода до 4% об. поступает во входной сепаратор С-1, где происходит отделение капель жидких углеводородов. Газ с верха сепаратора С-1 подается через распределитель в куб колонны абсорбции К-1, заполненную абсорбентом. Газ, барботируя через слой абсорбента, очищается от сероводорода и вместе с абсорбентом поступает в выходной сепаратор газа С-2. В сепараторе С-2 газ отделяется от абсорбента и под давлением до 0,3 Мпа отправляется потребителю. Абсорбент из С-1 по трубопроводу поступает в куб колонны регенерации К-2, куда компрессором КР-1 нагнетается воздух под давлением до 0,4 Мпа в количестве 140 нм3/час. В колонне К-2 происходит окислительная регенерация абсорбента кислородом воздуха. Отработанный воздух выбрасывается в атмосферу, абсорбент поступает в куб колонны К-1.

Циркуляция абсорбента в установке по циклу К-1 → С-2 → К-2 → К-1 осуществляется за счет равновесия плотностей жидкости в циркуляционных трубах и газожидкостной смеси в колоннах.

В процессе очистки газа сероводород превращается в элементарную серу, которая постепенно укрупняется и оседает на дно колонн К-1 и К-2. Периодически, один раз в сутки сера в виде пульпы в абсорбенте сбрасывается в емкость для отделения серы Е-1, снабженную фильтрующей перегородкой и устройством для выгрузки серы. Сера оседает на дно емкости, а абсорбент фильтруется во вторую секцию емкости Е-1, откуда по мере необходимости насосом Н-1 возвращается в систему. Раз в месяц отстоявшаяся сера выгружается и отправляется на утилизацию.

2.3 Расчетная часть

Для проведения процесса предусматривается использование оборудования в блочном исполнении как стандартного, так и специального, изготовленного по специальным чертежам. К стандартному оборудованию относятся компрессор (воздуходувка), сепараторы, КИП и А, фильтр-пресс. К специальному нестандартному оборудованию относят колонны абсорбции и регенерации, емкость для отделения серы, возможно, выходной сепаратор по газу. Основные аппараты установки – абсорбер и регенератор представляют собой полые барботажные колонны. Применение контактных устройств типа тарелок, насадок нецелесообразно из-за постоянного присутствия в системе элементарной серы. В верхней части абсорбера и регенератора возможно размещение сеток для дробления сернистой пены. Применение в составе абсорбента ингибитора коррозии допускает использование оборудования, из обычных углеродистых сталей. Однако постоянное наличие в системе элементарной серы, которая может откладываться вызывать точечную коррозию металла, вызывает необходимость покрытия днища колонн, выходных сепараторов, емкости для отделения серы эпоксидными смолами или другими покрытиями. Наиболее радикальным решением проблемы является использование для изготовления оборудования пластмасс стеклопластика. Применение неметаллических материалов, кроме проблемы коррозии, позволяет применять абсорбенты с меньшим значением рН /8,0/, что уменьшает выход побочных продуктов, сокращает расход щелочи для поддержания раствора.Для исключения замерзания абсорбента в периоды остановок в зимнее время все оборудование и трубопроводы должны быть теплоизолированы и обогреваемы.

Абсорберы и регенераторы должны быть снабжены эффективными распределительными устройствами для равномерной подачи газа и воздуха. Распределительные устройства представляют собой перфорированные трубчатые коллекторы. При конструировании трубчатых коллекторов необходимо выдержать два условия:

  • площадь сечения центрального коллектора должна быть больше суммарной площади сечений боковых патрубков;

  • сумма площадей сечения боковых патрубков должна быть больше суммы площадей отверстий.

Исходя из опыта конструирования и эксплуатации трубчатых распределителей, можно рекомендовать диаметр отверстий порядка 5 мм и расстояние между ними 5 см. Отверстия целесообразно делать с нижней стороны под углом 450 в обе стороны от вертикали. Распределитель и конструкция колонны должны допускать возможность его разборки, чистки и замены.