Способ получения элементарнойСЕРы Советский патент 1981 года по МПК C01B17/04 

Изобретение относится к получению элементарной серы из сероводородСо- держащих газов и может быть использо вано для переработки сероводсфодсодержащих -газов, получающихся при очистке горючих газов от сероводорода. Основным методом переработки такил газов является известный метод Клауса, состоящий из термической и каталитической ступеней окисления сероводорода в серу,- Вахоп серы по этому методу обусловлен равновесием в системе H2S-SOj -H-jO-Sj и не превышае 92-96% вследствие обратимого взаимодействия паров серы и водал 352--4Н.О52 +50,2., что обуславливает остаточ ное содержание в газах ,5%; SOa. 0,75%. Отходящие газы, содержащие , 502.и Sn, сжигают до двуокиси серы и выбрасывают в атмосферу ij Недостатком этого способа является невысокий выход серы и соответственно большие выбросы 50 в атмосфеДля повышения выхода серы применяют дополнительные стадии процесса, которые проводят при более низких тем пературах с применением твердого катализатор-адсорбента или в ЖИДКОЙ фазе при температурах, близких к температуре плавления серы. Но эти способы требуют применения дорогостоящих реагентов и Значительно усложняют и удорожают прсмзводство серы. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения элементарной се{мы, заклвчающийся в том,, что ясхашшй сероводородсодержащий газ сжигают с недостатком воздуха до SO. затем непрореагировавший HjtS направляют на каталитические ступени с дополнительным колическом воздуха. этом реакционные газы после первой каталитической ступени подвергают охлаждению до 130160 С с выделением целевого продукта 2 . Недостатком этого метода является то, что он не позволяет получить выход серы 97% изтза. наличия в реакционных газах высокого содержания паров воды (25-30%). Цель изобретения - повышение выхода серы и соответственно уменьшение выбросов SOа в атмосферу. Поставленнс1Я цель достигается тем, что в методе, включающем сжигание исходного газа с недостатком кислорода 2U-30% от стемюметрии, двухступенчатое каталитическое взаимодей ствие сероводорода с полученной двуокисью серы, из парогазовой смеси после ступени катализа выиеля.ют пары всщы охланздением до с последующим введением в нее воздуха в количестве, достаточном для полного окисления сероводорода до элементарной серы.

Нижний предел температуры определяется технической возможностью охлг сдения парогазовой смеси водой, Ъхлажденной до 0-3°С. Верхний предел определяется значительным снижением скорости процесса вследствие быстрого нарастания парциаль«ого давления паров воды при дальнейшем Повышении температуры.

На чертеже представлена схема предлагаемого процесса.

Схема включает термическую ступень 1 и две каталитические ступени, стадию 2 охлаждения, дополнительную , каталитическую ступень 3, стадию 4 отделения серы, стадию 5 испарения конденсата воды, фильтр б с активированЕШм углем для улавливания парообразной и капельной серы.

Способ осуществляют следукщим образом.

Первая стадия прсщесса - термическая ступень проводится в котле-утилизаторе, снабженном топкой, в которую подается исходный сероводсфодный газ и воздух при соотношении более двух, за счет чего достигается минимальная концентрация двуокиси серы в газе пос ле второй каталитической ступени. По выходу из котла-утилизатора газ охлаж дается до 140-150°С для конденсации серы, образованной в термической ступени. Дальнейшее каталитическое взаПоказатели

.Отношение поступлении воздуха в термическу

ступень

Количество воздуха, поступившего в термическую ступень, Объем газов после второй каталитической ступени,

нм/ч

Температура газов, С

Состав газов, об.%

H,S

SOi

СОг

Капельная и парообразная

сера, ,

в том числе капельная - Выход серы (сконденсирозанной), %

имодействие остаточного сероводорода с двуокисью серы проводится в две ступени с последующей конденсацией серы образующейся после каждой каталитической ступени. В качестве катализатора могут быть использованы боксит, активированная окись алюминия или другие катализаторы на основе окиси алюминия. Осуществление каталитической стадии процесса в две ступени позволяет проводить вторую каталитическую ступень при минимальных температурах 200-250с, что приводит к максимальному ее содержанию в газах после второй каталитической ступени. После второй каталитической ступени газы охлазвдаются циркулирующей водой до в поверхностном холодильнике. При охлаждении газов водой происходит поглоцение HgS, в водном растворе они взаимодействуют с образованием конечных продуктов. Минимальная концентрация S02 в газе позволяет уменьшить растворение сернистых соединений в воде. Часть циркулирукнцей воды выводится из цикла в количестве, равном образуюцемуся конденсату. После конденсации водщ и подогрева до 160-200 С газы направляют «а дополнительную каталитическую ступень, где проводят окисление сероводорода до элементарной серы, например кислородом воздуха. Затем газы охлаждают до с коцденсгщией S }л последующим дожигом остаточных сернистых соединений.

Пример. Переработке по вьеаеописанной схеме подвергают газ, содержшчий 63,5% , 32,0% COj. и 4,5% Н)В таблице представлены показатели работы установки с термической и двумя каталитическими ступёняки.

I

Способ

i

Предлагаемый

Известный

Показатели

Количе 5твб тепла для охпаяадеци у газа от 140с до

Тыс. ккал/ч

оличество циркулирующей воды Количество циркулиру ощей воды для охлаждения газов при перепаде воды-70 С-35 35с,

Количество конденсированной воды при охлаждении газа от 140 до 40°, кг/ч Количество сернистых соединений, уловленных водой при охлаждении газов (в педесчете на серу) в том числе: S02

Продолжение таблицы

Способ

Известный I Предлагаемый

10000

300 14500

35 70

Таким Образом, предлагаемый метод позволяет увеличить общий выход до 99%, тем саю1М сократить выбросы сернистого ангидрида в 5-7 раз против известного процесса.

Формула изобретения

Способ получения элементгв нсЛ серы из сероводородшдх газов методом

iKnayca, включающий сжигание исходного газа с недостатком кислорода 2030% от стехиометрии, двухступенчатое катЕШитическое взаимодействие сероводсч; ода с полученной двуокисью серы, щ омежуточное выделение целевого продукта после каждой стадии ояпаждением паф огазовой смеси до 130-1бО С, отличающийся тем, что, с

целью увеличения выхода серы и уменьшения вредных выбросов в атмосферу, из парогазовой смеси после второй ступени катализа выделяют пары воды ох- лаждением до 5-40°С с последующим введением в нее воздуха в количестве, достаточном для полного окисления ос таточного сероводорода до элементарной серы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Сврл