7.5. Краткие сведения о доочистке отходящего газа установок Клауса

Экологические требования диктуют необходимость доочистки отходящих газов Клауса. По схеме, приведенной на рис. 7.2, остаточные газы процесса Клауса, поступающие в печь дожига 9, обычно содержат (в зависимости от эффективности работы и качества исходного газа) 1-2 % сероводорода, до 1% диоксида серы, до 0,4 % серооксида углерода, до 0,3 % сероуглерода, 1-8 г/м³ капельной и паровой серы, по 1,0 -1,5 % водорода и оксида углерода, до 15 % углекислоты, около 30% водяных паров и азот. Температура газов около 150 ⁰С, давление – не более 0,02-0,03 МПа [14].

Все процессы доочистки в зависимости от заложенного в них принципа можно разделить на две основные группы:

1. Процессы, основанные на реакции Клауса, являющиеся дополнением к основным установкам и обеспечивающие общую степень извлечения серы до 99,0-99,7 %.

2. Процессы, основанные на превращении всех сернистых компонентов в один (SО₂ или Н₂S) и обеспечивающие общую степень извлечения серы до 99,9 % и выше.

1. Процессы доочистки, основанные на реакции Клауса

Это – наиболее распространенные процессы очистки отходящих газов. Они основаны на каталитической реакции Клауса оставшихся в хвостовых газах сероводорода и диоксида серы:

2Н₂S + SО₂  3/n S_n + 2Н₂О (7.7)

Реакция осуществляется при более низких температурах, чем на установке Клауса (130-150 ⁰С), что способствует более полному ее протеканию, в слое твердого катализатора (процессы "Сульфрин", СВА, МСRС) или в жидкой среде, содержащей катализатор (процесс ФИН, Клаусполь 1500). Эти процессы имеют сравнительно простую технологическую схему и нашли достаточно широкое распространение, хотя и не обладают такой эффективностью, как процессы второй группы.

Из процессов с применением твердого катализатора широко эксплуатируется процесс "Сульфрин", разработанный фирмами "Эльф Акитен" (Франция) и "Лурги" (ФРГ). В этом процессе реакция Клауса протекает на твердом катализаторе (оксид алюминия) при 125-150 ⁰С. При такой низкой рабочей температуре термодинамическое равновесие благоприятнее, чем при обычных условиях процесса Клауса. Полученная

Таблица 7.3

Основные параметры технологического режима и показатели работы установки Клауса (рис. 7.2)

Наименование	Показатель
Температура в печи-реакторе, 0С:
горения	1026
газов на выходе	290
Температура газов в конденсаторе № 1, 0С:
на входе	290
на выходе	194
Температура газов в первом конверторе, 0С:
на входе	260
на выходе	350
Температура газов в конденсаторе № 2, 0С:
на входе	350
на выходе	210
Температура газов во втором конверторе, 0С:
на входе	210
на выходе	240
Температура газов в конденсаторе № 3, 0С:
на входе	240
на выходе	132
Давление в системе, МПа	0,02-0,03
Молярная доля Н2S, %:
в исходном кислом газе	59,4
в газах после второго конвертора	0,9
Молярная доля серы в отходящих газах, %	0,068
Извлечение серы в процессе, %	96

сера остается адсорбированной на катализаторе в жидком виде, тем самым смещая равновесие реакции к полной конверсии Н₂S и SО₂ в серу.

Принципиальная технологическая схема процесса "Сульфрин" приведена на рис. 7.3. Установка состоит из двух-трех реакторов по типу адсорбционной схемы.

После прохождения через слой катализатора отходящий газ сжигается. Катализатор, насыщенный адсорбированной серой, периодически регенерируется горячим газом в замкнутом цикле. Для конденсации серы регенерационный газ охлаждается и воздуходувкой возвращается в цикл регенерации.

После этого процесса концентрация Н₂S и SО₂ в отходящем газе составляет 0,20-0,25 %. Для снижения этой концентрации до 0,02-0,05% ведутся разработки новых катализаторов.

Процесс "Клаусполь 1500", разработанный Французским институтом нефти, основан на обработке отходящих газов рециркулирующим потоком полиэтиленгликоля (ПЭГ-400), содержащим растворенный катализатор (бензоат калия или натрия), в насадочной колонне при температуре выше точки плавления серы – 125-130 ⁰С. Образующаяся в процессе сера в расплавленном виде отделяется от растворителя. Процесс требует поддержания в обрабатываемом газе соотношения Н₂S:SО₂, равным 2:1; СОS и СS₂ остаются непревращенными.

Степень превращения сероводорода и диоксида серы достигает 80 %, что соответствует суммарной глубине извлечения серы до 98,5 %. Содержание SО₂ в газах после дожига 0,15 %.