Способ получения элементарной серы Советский патент 1991 года по МПК C01B17/04 

Изобретение относится к химической, нефтехимической, металлургической и другим отраслям промышленности и может быть использовано в производстве серы, а также для обезвреживания сернистых отходящих газов металлургических производств.

Целью изобретения является создание процесса, обеспечивающего повышение выхода целевого продукта за счет снижения температуры газа на входе в каждую зону, а также снижение расхода катализатора при получении элементарной серы.

Способ осуществляют следующим образом.

В каждой каталитической зоне по торцам слоя катализатора располагают слой

инертной насадки при соотношении их общего объема к объему катализатора 1:(0,5- 2). Реакционный объем, имеющий две реакционные зоны, перед пуском разогревают от постороннего теплоносителя до 150°. Реакционную смесь с температурой 120-190°С подают в первую реакционную зону. Проходя через слой инертного материала, смесь разогревается до температуры начала реакции, затем реагирует с выделением тепла и поступает во второй слой инертного материала, где отдает свое тепло. Прореагировавшую в первой реакционной зоне смесь отводят с температурой 150- 300°С. В специальном теплообменнике смесь охлаждают и конденсируют из нее серу. После теплообменника реакционную

Ч

о с

ND

ел

смесь подают с температурой 120-190°С во вторую реакционную зону. Смесь также сначала нагревается в инертном материале, затем реагирует на катализаторе, с температурой 120-200°С отводят из второй реак- 5 ционной зоны и подают в теплообменник, где выделившуюся в процессе реакции серу охлаждают и конденсируют. В середине каждой реакционной зоны создают область высоких температур (более 250°С), изме- 10 няя направление подачи реакционной смеси на противоположное через каждые 10-100 мин. Это дает возможность вести

процесс непрерывно при низких входных температурах. Падение температуры ча 15 выходе из слоев обеспечивает высокие степени превращения исходной смеси. По

торцам каждого каталитического слоя образуются зоны, в которых катализатор неактивен из-за высокого серосодержания и 20 служит только для регенерации тепла. В этих зонах канализатор заменяют инертным материалом, за счет чего снижаются эксплуатационные затраты. Это особенно важно при существующей тенденции ис- 25 пользования в промышленности более эффективных, но при этом и более дорогих промотированных катализаторов. Переключение направления подачи реакционной смесь через равные промежутки времени 30 (10-100 мин) целесообразно при переработке реакционной смеси со стабильными характеристиками: температурой, состевом, расходом. В случае же колебания этих характеристик во времени при заданной дли- 35 тельности цикла может возникнуть ситуация, когда высокотемпературная зона выйдет за пределы реакционной зоны и процесс потухнет.

В таком случае наиболее приемлемым 40

является переключение направления движения реакционной смеси по достижении определенной температуры в фиксированной точке каталитического аппарата, Такой прием позволяет удерживать высокотемпе- 45 ратурную реакционную зону в пределах слоя и обеспечивает снижение температуры катализатора на выходном торце слоя, Для этого в слой инертного материала, расположенный за слоем катализатора в первой ре- 50 акцинной зоне (по ходу газа), вводят термодатчик, Переключение потока производится по достижении показания термодатчика 200 250°С.

Температура инертна, расположенного 55 след за слоем катализатора, непрерывно растет в течение полуцикпа. Переключение должно производиться в момент, когда температура инертного материала достигает 200-2500С. Если температура инерта превысит указанное значение то происходит потеря тепла из реакционной зоны и процесс затухает. Переключения по достижении более низкой температуры невыгодны, так как приводят к перегреву катализатора и очень коротким временам полуцикла, что также нежелательно. Управляющим является термодатчик, расположенный в первой по ходу газа реакционной зоне.

Создание на входе в каждый слой температуры менее 120°С весьма сложно, так как сера ниже этой точки затвердевает и возникает опасность закупорки ею теплообменников и газоходов. Повышение входной температуры газа выше 180-190°С нецелесообразно, так как приводит к уменьшению степени превращения исходной смеси. Уменьшение количества инерта ниже указанных границ ведет к увеличению загрузки катализатора, так как часть катализатора будет выполнять роль регенеративного теплообменника, что, кроме того, снижает эффективность его использования. Увеличение количества инерта более заданной величины вызовет нежелательный рост гидравлического сопротивления установки.

П р и м е р 1. На вход реакционного узла подается смесь, содержащая 10% HaS, 5 % S02, 75 % инертов. В реактор загружен катализатор (промотированная окись алюминия) и инерт (керамические кольца Рашига) в соотношении 1:2. Линейная скорость реакционной смеси, приведенная к площади сечения аппарата и к нормальным условиям, 0,5 м/с. Температура смеси на входе в первую ступень 120°С, во вторую 120°С, Время между переключениями потока 30 мин.

В обоих каталитических слоях существуют движущиеся высокотемпературные зоны (температура 200-280°С), причем за счет теплового эффекта реакции в первом по ходу газа слое температура в течение периода растет, что обеспечивает частичное испарение серы из этого слоя. Во втором слое тепловой эффект реакции меньше, так как там реагирует менее концентрированная смесь и вследствие этого происходит увеличение количества жидкой серы и снижение температуры в этой каталитической ступени. После переключения потока в обоих слоях катализатора происходят обратные процессы, вследствие чего количество жидкой серы в двух аппаратах в среднем за цикл постоянно ( 50%).

Средняя за цикл степень превращения исходной смеси составляет 98,8% В аналогичных условиях контактный узел по известному способу обеспечивает максимальную конверсию 93,5%.

П р и м е р 2, То же, что в примере 1. Соотношение объемов катализатора и инер- та 1:0,5. Температура на входе в обе ступени 190°С. Степень превращения исходной смеси 93,7%.

П р и м е р 3. То же, что и в примере 1. Соотношение объемов катализатора и инер- та 1:1. Температура на входе в обе ступени 130°С. Степень превращения 98,2%.

П р и м е р 4. То же, что и в примере 1. Температура исходной газовой смеси 200°С. Степень превращения 92,5%.

П р и м е р 5. То же, что в примере 1. Соотношение объемов катализатора и инер- та 1:0,3. Степень превращения 98,7. Значительная часть катализатора работает как регенератор тепла и не проявляет каталитической активности, что невыгодно.

П р и м е р 6, То же, что и в примере 1. Соотношение объемов катализатора и инерта 1:3. Степень превращения 98,8%. Большое гидравлическое сопротивление удорожает эксплуатацию установки.

В таблице представлены результаты опытов.

Как следует из таблицы, предложенный способ дает возможность повысить степень конверсии до 98,7-98,8% против 93,5% по известному, а также снизить расход катализатора.

0

Формула изобретения

1.Способ получения элементарной се ры по методу Клауса в двух последовательна расположенных каталитических реакционных зонах с промежуточной конденсацией серы охлаждением газовой смеси, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода целевого продукта, исходную газовую смесь в каждую реакционную зону подают с температурой 120-190°С с отводом из первой зоны с температурой 150- 300°С, из второй с температурой 120- 200°С, причем через каждые 10-100 мин в каждой реакционной зоне меняют направ5 ление подачи реакционной смеси на противоположное.

2.Способ по п. 1,отличающийся тем, что, с целью снижения расхода катализатора в каждой реакционной зоне слой катализатора располагают между двумя слоями инертного материала при соотношении объемов 1 :(0,5-2).

3.Способ поп. 2,отличающий- с я тем, что, с целью обеспечения эффективности процесса при переработке газа с нестабильным составом, Изменение направления подачи газа на противоположное осуществляют по достижении температуры 200-250°С в слое инертного мате0 риала.

0

5

Изобретение относится к химической, нефтехимической, металлургической и другим отраслям промышленности и может быть использовано для производства серы. Целью изобретения является повышение выхода серы и удешевление процесса за счет снижения расхода катализатора по сравнению с известными способами получения серы. Предлагаемый способ осуществляют в двух последовательно расположенных реакционных зонах с промежуточным отводом серы между ними. При этом исходную смесь подают в каждую реакционную зону при 120-190°С, отводят при 150-300°С из первой и при 120-200°С из второй. В каждой реакционной зоне с обеих сторон слоя катализатора располагают слои инертного материала, выполняющие функции регенеративных теплообменников, с отношением их общего объема к объему катализатора 1:(0,5-2). Направление фильтрации газа меняют на противоположное через каждые 10-100 мин, причем в случае нестабильности параметров исходной смеси переключения потока осуществляют по достижении температуры 200-250°С в слое инертного материала. 2 з. п. ф-лы, 1 табл. С