СПОСОБ ОЦЕНКИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ КАТАЛИЗАТОРА В РЕАКТОРАХ УСТАНОВОК ПОЛУЧЕНИЯ СЕРЫ ПО МЕТОДУ КЛАУСА И РЕАКТОРОВ ДООЧИСТКИ ПО МЕТОДУ СУЛЬФРЕН Российский патент 2005 года по МПК C01B17/78 

Описание патента на изобретение RU2264978C1

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, а именно для оценки работоспособности катализатора в процессе получения серы из сероводорода по методу Клауса.

Наиболее близким аналогом к данному изобретению является способ определения времени службы алюмоксидного катализатора (τ в годах), работающего при 250-350°С, по формуле (см. SU №1775144, МПК 5 В 01 D 53/36, опубл. 15.11.92 г.):

τ=τ0+к·(1-X),

где: τ0 - время эксплуатации катализатора до анализа, год;

Х - количество сульфатов алюминия, образующихся на поверхности катализатора за время его эксплуатации, определяемое соотношением ;

к - коэффициент, характеризующий количество сульфатов алюминия, образующихся за 1 год.

Определяя величину X, можно оценить работоспособность катализатора.

Указанный способ является наиболее близким аналогом предлагаемого способа и выбран авторами в качестве прототипа.

К основным недостаткам известного способа относятся:

- узкая область применения: относится только к алюмооксидному катализатору, работающему при 250-350°С;

- из нескольких существующих факторов дезактивации катализатора выбран только уровень его сульфатации;

- сложная процедура отбора проб катализатора, требующая остановки установки.

При создании изобретения решались следующая техническая задача - опрелеление возможности продолжения эксплуатации катализатора или необходимости его замены независимо от режима работы, состава и физико-химических свойств используемого катализатора в реакторах Клауса и Сульфрен без остановки установки.

Поставленная техническая задача решается тем, что в способе оценки работоспособности катализатора в реакторах установок получения серы по методу Клауса и реакторов доочистки по методу Сульфрен осуществляют отбор и анализ исходного кислого газа и газа на входе и выходе каждого реактора Клауса и реакторов Сульфрен, измерение температуры газа на входе каждого реактора Клауса и реакторов Сульфрен, определение достигаемой степени конверсии сернистых соединений в каждом реакторе Клауса и реакторах Сульфрен - αреал, определение теоретической степени конверсии сернистых соединений в каждом реакторе Клауса и реакторах Сульфрен в зависимости от концентрации сернистых соединений и температуры на входе в каждый реактор - αтеор; определение степени приближения αреал к αтеор для каждого реактора Клауса и реакторов Сульфрен по соотношению αреалтеор - Y, определение теоретической степени конверсии исходного сероводорода в зависимости от концентрации сернистых соединений на входе в первый реактор Клауса и температуры на входе в каждый реактор Клауса и реакторы Сульфрен для произвольно выбранных значений Y в реакторах Клауса и построение графика зависимости значений Y в первом и втором реакторах Клауса для условий равенства степени конверсии исходного сероводорода 99,4%, а о работоспособности катализатора судят по месту нахождения точки пересечения значений Y для реакторов Клауса, работающих последовательно на одной установке, относительно построенного графика, при этом если точка находится на кривой 99,4% и ниже, эксплуатация катализатора может быть продолжена в обоих реакторах Клауса, если выше кривой 99,4%, то заменяют катализатор в обоих реакторах Клауса, а катализатор в реакторах Сульфрен заменяют при Y менее 0,90.

Способ осуществляется следующим образом (на примере установки, состоящей из двух последовательно размещенных реакторов Клауса и реакторов, более одного, Сульфрен, соединенных между собой последовательно).

Отбирают пробы исходного кислого газа и газа на входе и выходе каждого реактора Клауса и реакторов Сульфрен в стеклянный или тефлоновый пробоотборник через соединенную с ним колонку, заполненную осушителем - пентаоксидом фосфора Р2О5 или магнием хлорнокислым безводным (ангидроном). Анализируют состав газа газохроматографическим методом на приборе любого типа (например, ЛХМ-8МД), позволяющем определять концентрации сернистых соединений (Н2S, SO2, COS, CS2) с чувствительностью не ниже 0,001 об.%. Температуру газа определяют по показаниям термопар, установленных на входе каждого реактора Клауса и Сульфрен.

Достигаемую степень конверсии сернистых соединений, αреал, в каждом реакторе Клауса и реакторах Сульфрен рассчитывают по формуле:

αреал=1-ΣSвыход/ΣSвход

где: ΣSвход, ΣSвыход - суммарная концентрация сернистых соединений в сухом технологическом газе соответственно на входе и выходе каждого реактора, об.%.

Теоретическую степень конверсии сернистых соединений, αтеор, в каждом реакторе Клауса и реакторах Сульфрен рассчитывают по программе расчета термодинамического равновесия процесса Клауса (Gamson B.W., Elkins R.H. Sulfar from Hydrogen Sulfide. - Chem. Ing. Progr., 1953, v.49, pp.203-214.) в зависимости от концентрации сернистых соединений и температуры на входе в каждый реактор.

Степень приближения Y достигаемой степени конверсии сернистых соединений к теоретической для каждого реактора Клауса и реакторов Сульфрен рассчитывают по формуле:

Y=αреалтеор

Пример результатов хроматографического анализа газа и расчетов представлен в таблице 1.

Для оценки данных хроматографического анализа газа необходимо определить, при каких показателях работы катализатора в каждом реакторе обеспечивается минимально допустимая степень конверсии исходного сероводорода после установки (для установок получения серы и сероводорода с установками доочистки газа Сульфрен минимальная степень конверсии исходного сероводорода определяется нижним пределом остаточного содержания сернистых соединений по термодинамическому равновесию реакции Клауса - 0,10-0,15 об.%, тогда для российских газоперерабатывающих заводов, работающих на кислом газе с 50-75 об.% H2S, минимальная степень конверсии исходного H2S будет составлять 99,4% при условии, что в реакторах Сульфрен Y больше 0,90). Для этого рассчитывают теоретическую степень конверсии исходного сероводорода в зависимости от концентрации сернистых соединений на входе в первый реактор Клауса и температуры на входе в каждый реактор Клауса и реактора Сульфрен для произвольно выбранных значений Y в реакторах Клауса. Соотношение (H2S+COS+2CS2)/SO2 в газе на входе в первый реактор Клауса принимают равным 2, степень превращения сероорганических соединений (COS и CS2) - 100%. Степень конверсии сернистых соединений в реакторах Сульфрен принимают равной теоретической. В таблице 2 представлен пример расчета для фактического состава газа из таблицы 1.

По полученным данным строят график зависимости значений Y в первом и втором реакторах Клауса для условия равенства степени конверсии исходного сероводорода 99,4% - см. график 1 на чертеже.

Для оценки работоспособности катализатора на график наносят точку пересечения значений Y для первого и второго реакторов Клауса, рассчитанных на основе фактического состава газа, - в рассматриваемом примере 0,69 для первого и 0,89 для второго реактора. Точка пересечения находится ниже кривой 99,4%, следовательно, эксплуатация катализатора в обоих реакторах Клауса может быть продолжена. Значение Y для реакторов Сульфрен составляет 0,97 - эксплуатация катализатора может быть продолжена.

Таблица 1Точка отбора газаСостав газа, об.%Температура, °Сαреал, %αтеор, %YH2SSO2COSCS2Вход первого реактора Клауса7,3604,1020,3320,10326045,966,30,69Выход первого реактора Клауса4,1762,2670,0320,010Вход второго реактора Клауса4,1742,2720,0300,01021066,174,50,89Выход второго реактора Клауса и вход реакторов Сульфрен1,3280,8470,0120,00613081,384,10,97Выход реакторов Сульфрен0,1450,2550,0100,006Состав исходного кислого газа, об.%: H2S - 63,00; СН4 - 0,16; СО2 - 29,89; Н2О - 6,95

Таблица 2
Степень конверсии исходного сероводорода (КH2S, %) в зависимости от степени приближения к равновесию в реакторах Клауса
Суммарная концентрация (H2S+SO2+COS+2CS2) в сухом газе на входе в I реактор - 12,0 об.%; температура на входе, °С: I реактор - 260, II реактор - 210, реактора Сульфрен - 130.
Первый реакторВторой реакторСульфренKH2S, %Yα, %ΣSвыход, об.%Yα, %ΣSвыход, об.%α, %ΣSвыход, об.%1,0066,34,041,0069,91,2287,00,15999,620,5034,92,6290,40,25299,400,9059,74,841,0072,11,3587,80,16599,610,6446,12,6190,40,25199,400,8053,05,641,0073,71,4888,50,17099,600,7353,82,6190,40,25199,400,7046,46,431,0074,91,6188,90,17999,570,8059,92,5890,40,24899,410,6039,87,231,0075,81,7589,20,18999,550,8463,72,6290,40,25299,400,5033,28,021,0076,51,8889,50,19799,530,8867,32,6290,40,25290,400,4026,58,821,0077,02,0389,90,20599,510,9170,12,6490,40,25399,400,3019,99,611,0077,32,1890,00,21899,480,9472,72,6290,40,25299,400,2013,310,401,0077,62,3390,20,22899,460,9674,52,6590,40,25499,40

Похожие патенты RU2264978C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ И УСТАНОВКА ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕМЕНТНОЙ СЕРЫ С ДООЧИСТКОЙ ХВОСТОВОГО ГАЗА 2014
  • Мнушкин Игорь Анатольевич
  • Адыев Артур Наилович
RU2562481C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕМЕНТНОЙ СЕРЫ ИЗ СЕРНИСТОГО ГАЗА 2004
  • Платонов Олег Иванович
  • Рябко Александр Георгиевич
  • Цемехман Лев Шлемович
  • Васильев Юрий Валерьевич
RU2275325C2
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРЫ ПО МЕТОДУ КЛАУСА 2016
  • Койда Александр Алексеевич
  • Суминов Игорь Вячеславович
  • Могильная Татьяна Юрьевна
  • Татарнова Маргарита Николаевна
  • Иванов Дмитрий Валерьевич
RU2642859C1
КАТАЛИТИЧЕСКАЯ КОМПОЗИЦИЯ, ПРИГОДНАЯ ДЛЯ КАТАЛИТИЧЕСКОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ СЕРНИСТОГО СОЕДИНЕНИЯ, СОДЕРЖАЩЕГОСЯ В ГАЗОВОМ ПОТОКЕ, И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЕ ТАКОЙ КОМПОЗИЦИИ 2008
  • Масси Стефен Нейл
RU2461424C2
СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ КИСЛЫХ ГАЗОВ, СОДЕРЖАЩИХ СЕРОВОДОРОД И АММИАК, ПО МЕТОДУ КЛАУСА НИЖЕ ТОЧКИ РОСЫ 2017
  • Могильная Татьяна Юрьевна
  • Суминов Игорь Вячеславович
  • Татарнова Маргарита Николаевна
  • Иванов Дмитрий Валерьевич
RU2639701C1
Катализатор гидрирования и гидролиза сернистых соединений в отходящих газах процесса Клауса и способ его применения 2023
  • Сакаева Наиля Самильевна
  • Чистяченко Юлия Сергеевна
  • Балина Снежана Валерьевна
  • Смирнова Маргарита Владимировна
  • Климова Ольга Анатольевна
RU2812535C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕМЕНТАРНОЙ СЕРЫ 1994
  • Загоруйко А.Н.
RU2081816C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕМЕНТНОЙ СЕРЫ ИЗ КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩЕГО МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО СЕРНИСТОГО ГАЗА 2007
  • Платонов Олег Иванович
  • Козырев Владимир Федорович
  • Цемехман Лев Шлемович
  • Дьяченко Владимир Тимофеевич
  • Котухов Сергей Борисович
RU2356832C2
СПОСОБ ДООЧИСТКИ "ХВОСТОВЫХ" ГАЗОВ ПРОЦЕССА КЛАУСА 1995
  • Моргун Л.В.
  • Цыбулевский А.М.
  • Мурин В.И.
  • Филатова О.Е.
RU2088520C1
СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ КИСЛЫХ ГАЗОВ, СОДЕРЖАЩИХ СЕРОВОДОРОД И АММИАК 2013
  • Свиридов Виктор Павлович
  • Саенко Николай Дмитриевич
  • Санчес Анна Борисовна
  • Комов Михаил Юрьевич
RU2556935C2

Реферат патента 2005 года СПОСОБ ОЦЕНКИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ КАТАЛИЗАТОРА В РЕАКТОРАХ УСТАНОВОК ПОЛУЧЕНИЯ СЕРЫ ПО МЕТОДУ КЛАУСА И РЕАКТОРОВ ДООЧИСТКИ ПО МЕТОДУ СУЛЬФРЕН

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в особенности для оценки работоспособности катализатора в процессе получения серы из сероводорода по методу Клауса. Способ оценки работоспособности катализатора в реакторах установок получения серы по методу Клауса и реакторов доочистки по методу Сульфрен заключается в том, что осуществляют отбор и анализ исходного кислого газа и газа на входе и выходе каждого реактора Клауса и реакторов Сульфрен, измеряют температуру газа на входе каждого реактора Клауса и реакторов Сульфрен, определяют достигаемую степень конверсии сернистых соединений в каждом реакторе Клауса и реакторах Сульфрен - αреал, определяют теоретическую степень конверсии сернистых соединений в каждом реакторе Клауса и реакторах Сульфрен в зависимости от концентрации сернистых соединений и температуры на входе в каждый реактор - αтеор, определяют степень приближения αреал к αтеор для каждого реактора Клауса и реакторов Сульфрен по соотношению αреалтеор=Y, определяют теоретическую степень конверсии исходного сероводорода в зависимости от концентрации сернистых соединений на входе в первый реактор Клауса и температуры на входе в каждый реактор Клауса и реакторы Сульфрен для произвольно выбранных значений Y в реакторах Клауса, строят график зависимости значений Y в первом и втором реакторах Клауса для условия равенства степени конверсии исходного сероводорода 99,4%, а о работоспособности катализатора судят по месту нахождения на графике точки пересечения значений Y для реакторов Клауса, работающих последовательно на одной установке, при этом если точка находится на кривой 99,4% и ниже, продолжают эксплуатацию катализатора в обоих реакторах Клауса, если выше кривой 99,4%, то заменяют катализатор в обоих реакторах Клауса, а катализатор в реакторах Сульфрен заменяют при Y менее 0,90. Изобретение позволяет определить возможность продолжения эксплуатации катализатора. 1 ил., 2 табл.

Формула изобретения RU 2 264 978 C1

Способ оценки работоспособности катализатора в реакторах установок получения серы по методу Клауса и реакторов доочистки по методу Сульфрен, заключающийся в том, что осуществляют отбор и анализ исходного кислого газа и газа на входе и выходе каждого реактора Клауса и реакторов Сульфрен, измеряют температуру газа на входе каждого реактора Клауса и реакторов Сульфрен, определяют достигаемую степень конверсии сернистых соединений в каждом реакторе Клауса и реакторах Сульфрен - αреал, определяют теоретическую степень конверсии сернистых соединений в каждом реакторе Клауса и реакторах Сульфрен в зависимости от концентрации сернистых соединений и температуры на входе в каждый реактор - αтеор, определяют степень приближения αреал к αтеор для каждого реактора Клауса и реакторов Сульфрен по соотношению αреалтеор=Y, определяют теоретическую степень конверсии исходного сероводорода в зависимости от концентрации сернистых соединений на входе в первый реактор Клауса и температуры на входе в каждый реактор Клауса и реакторы Сульфрен для произвольно выбранных значений Y в реакторах Клауса, строят график зависимости значений Y в первом и втором реакторах Клауса для условия равенства степени конверсии исходного сероводорода 99,4%, а о работоспособности катализатора судят по месту нахождения на графике точки пересечения значений Y для реакторов Клауса, работающих последовательно на одной установке, при этом, если точка находится на кривой 99,4% и ниже, продолжают эксплуатацию катализатора в обоих реакторах Клауса, если выше кривой 99,4%, то заменяют катализатор в обоих реакторах Клауса, а катализатор в реакторах Сульфрен заменяют при Y менее 0,90.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2005 года RU2264978C1

Способ очистки газа от сероводорода 1990
  • Касумов Фируддин Багир Оглы
  • Нагдалиева Юлия Рагимовна
  • Керимов Ильхам Ядулла Оглы
SU1775144A1
Способ управления каталитическим реактором в процессе получения элементарной серы 1987
  • Будзиевский Николай Викторович
  • Дудкин Николай Иванович
  • Зеликсон Даниил Леонидович
  • Лазарев Владимир Ильич
  • Немировский Михаил Семенович
  • Плинер Вадим Моисеевич
  • Щурин Роман Моисеевич
SU1433891A1
КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРЫ ПО ПРОЦЕССУ КЛАУСА И СПОСОБ ЕГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ 2000
  • Егиазаров Юрий Григорьевич
  • Петкевич Тамара Семеновна
  • Шеремет В.В.
  • Алексеев С.З.
  • Алексеева Л.А.
  • Щелконогов А.А.
  • Жуланов Н.К.
  • Мурин В.И.
  • Золотовский Б.П.
  • Ряпосов Ю.А.
  • Цыбулевский А.М.
  • Аврамов В.В.
RU2176156C2
DE 19544933 А, 05.06.1997
US 4399112 А1, 16.08.1983.

RU 2 264 978 C1

Авторы

Филатова О.Е.

Кисленко Н.Н.

Крашенников С.В.

Моргун Л.В.

Махошвили Ю.А.

Даты

2005-11-27Публикация

2004-04-08Подача