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 технологических газов.

Целыб изобретения является удешевление процесса за счет снижения капитальных и эксплуатационных затрат и энергоемкости при обеспечении степени конверсии исходных сернистых соединений в серу не менее 99%.

Процесс осуществляют в трех последовательно расположенных каталитических реакторах по схеме, представленной на чертеже, причем второй по ходу газа реактор работает в условиях периодического переключения потока газовой смеси с входа реактора на выход и наоборот. В реактор 1 подают исходную газовую смесь, содержащую сероводород и диоксид серы при соотношении мх объемных концентраций, равном 2:1, при 300-400°С, затем газ охлаждают в конденсаторе 2 до 120-160°С для конденсации серы и с такой температурой подают в реактор 3, в котором за счет периодического изменения направления подачи газа образуется и поддерживается высокотемпературная реакционная зона, что обеспечивает непрерывную работу реактора без остановки на регенерацию катализатора. На выходе из второго реактора газ снова охлаждают до 120-160°С в конденсаторе 4 и подают в реактор 5, в котором конденсируется образующаяся и несконденсировавшаяся ранее сера. После полной дезактивации катализатора жидкой серой в реакторе 5 (что определяют по падению температуры выходящего из третьего реактора газа до величины, отличающейся от входной

4 О

(

кэ о

температуры не более чем на ,0,1-5°С) направление движения газовой смеем по установке изменяют на противоположное, т, е. первый по ходу газа реактор 1 становится третьим и наоборот. При этом горячий газ, поступающий на установку регенерирует катализатор в первом по ходу газа (бывшем третьем) реакторе 5, а испаряющуюся при этом серу также конденсируют в конденсаторе А: Продолжительность цикла во втором реакторе составляет 10-100 мин.

Подача в первый реактор исходной смеси с температурой выше 400°С может приводить к разрушению катализатора за счет перегрева, а с температурой ниже 300°С - к замедлению регенерации катализатора и к недостаточному разложению высокотоксичных соединений COS и CS2, которые могут содержаться в исходном газе. Подача газа во второй и третий реакторы с температурой менее 120°С затруднена с технологической точки зрения, так как сера (,3°C) при таких температурах затвердевает и, откладываясь на холодных участках, может закупоривать газоходы и теплообменники. Повышение входной температуры во второй и третий реакторы выше 160°С снижает эффективность их работы, так как при охлаждении газа до таких температур промежуточная конденсация серы происходит хуже, что наряду с повышением температуры отрицательно сказывается на химическом равновесии.

Переключение направления подачи газа по всей установке при разнице между выходной и входной температурой газа в третьем реакторе 5°С невыгодно, поскольку может привести к частым переключениям, что ведет к росту потерь эффективности при переключениях, а при разнице менее 0,1°С приводит к падению степени превращения смеси за счет того, что значительную часть цикла третий реактор будет работать в условиях полной дезактивации катализатора.

П р и м е р 1. На вход установки подают смесь состава 10% H2S, 5% S02, 20% Н20, 65% N2 с температурой 350°С. Во второй и третий реактор газ подают после охлаждения до 130°С. Продолжительность цикла на втором реакторе - 15 мин. Средняя степень превращения исходной смеси 99,6%. После 30 ч работы установки температура катализатора на выходе из третьего реактора снизилась с 155°Сдо 133°С, после чего производят переключение подачи исходного газа с первого реактора на третий.

П р и м е р 2. То же, что и в примере 1. Температура газа на входе в первый реактор 300°С, За счет снижения скорости регенерации катализатора средняя степень превращения падает до 99,1 %,

П р и м е р 3. То же, что и в примере Температура газа на входе в первый рездтор 400°С, во второй и третий - 160°С. Степень превращения 99,2%.

П р и м е р 4, То же, что и в примере 1 Температура газа на входе в первый реактор 500°С. Наблюдается термическое разру

шение катализатора в первом реакторе

П р и м е р 5. То же, что и в примере 1 Температура газа на входе в первый реек тор 250°С. Регенерации катализатора почти не происходит, разложение COS и CS2 не

достаточно.

П р и м е р 6, То же, что и в примере 1 Температура газа на входе во второй и тре тий реакторы 180°С. Степень превращение 98,3%.

П р и м е р 7. То же, что и в примере 1 Переключение направления движения газа, по установке производят при снижении выходной температуры газа третьего реактора до 135°С. Степень превращения 99,5%

П р и м е р 8. То же, что и в примере 7

Переключения производят при температуре газа 145°С. Степень превращения 98,9%

П р и м е р 9. То же, что и в примере 7 Переключения производят при температуре

газа 130,1°С. Степень превращения 99,5% ПримерЮ. То же, что и в примере 7 Переключения производят при температуре газа 130°С. Степень превращения 98,7%. Способ позволяет снизить капитальные

и эксплуатационные затраты, энергоемкость процесса за счет уменьшения количества теплообменных устройств, снижения загрузки катализатора и тем самым снизить себестоимость серы.

Формула изобретения Способ получения элементарной серы по методу Клауса в трех последовательно расположенных каталитических реакторах с

промежуточной конденсацией серы охлаждением газовой смеси, отличающийся тем, что, с целью удешевления процесса за счет снижения капитальных, эксплуатационных затрат и его энергоемкости, напрэв

ление подачи газа во второй реактор через каждые 10-100 мин меняют на противопо ложное, а при снижении температуры газа ча выходе из третьего реактора на 0,1 -5°С ниже входной температуры меняют направ

ление подачи газа во всех реакторах, при чем в первый по ходу газа реактор газов,ю смесь подают с температурой 300-400°С « во второй и третий - с температурой 120 160°С.

А.

исходная спесь

А

I

л

/

.Изобретение относится к химической, нефтехимической, газоперерабатывающей, металлургической промышленности и может быть использована для производства элементарной серы. Целью изобретения является удешевление процесса за счет снижения капитальных, эксплуатационных затрат и энергоемкости. Серу получают при взаимодействии сероводорода и диоксида серы в трех последовательно расположенных реакторах с неподвижным слоем катализатора с промежуточным охлаждением газа и конденсацией образующейся серы. Температура газа на входе в первый реактор 300-400°С во второй и третий реакторы 120-160°С. Через каждые 10-100 мин направление подачи газа по второй реактор изменяют на противоположное. При снижении температуры газа на выходе из третьего реактора до величины, отличающейся от входной температуры на 0,1-5°С, изменяют направление подачи газа на противоположное во всей установке. 1 ил.

Т

на дожиг