Тема лекции: Установка производства серы из технического сероводорода.

На нефтеперерабатывающих заводах серу получают из технического сероводорода. На отечественных НПЗ сероводород в основном выделяют с помощью 15%-ного водного раствора моноэтаноламина из соответствующих потоков с установок гидроочистки и гидрокрекинга. Блоки регенерации сероводорода из насыщенных растворов моноэтаноламина монтируют на установках гидроочистки дизельного топлива, керосина или бензина, гидрокрекинга или непосредственно на установках производства серы, куда собирают растворы моноэтаноламина, содержащие сероводород, с большой группы установок.

Регенерированный моноэтаноламин возвращается на установки гидроочистки, где вновь используется для извлечения сероводорода.

На установках производства серы, построенных по проектам института «Гипрогазоочистка», используют сероводородсодержащий газ, в котором не менее 83, 8% (об.) сероводорода. Содержание углеводородных газов в сырье должно быть не более 1, 64% (об.), паров воды (при 40^оС и 0, 05МПа) не более 5% (об.) и диоксида углерода не более 4, 56% (об.).

На установках вырабатывают высококачественную серу с ее содержанием по ГОСТ 127-76 не менее 99, 98% (масс.); другие сорта содержат серу не менее 99, 0 и 99, 85% (масс.). Выход серы от ее потенциального содержания в сероводороде составляет 92-94% (масс.). С увеличением концентрации сероводорода в сырье, например до 90% (об.), выход серы от потенциала увеличивается до 95-96% (масс.).

Основные стадии процесса производства серы из технического сероводорода: термическое окисление сероводорода кислородом воздуха с получением серы и диоксида серы; взаимодействие диоксида серы с сероводородом в реакторах (конверторах), загруженных катализатором.

Процесс термического окисления протекает в основной топке, смонтированной в одном агрегате с котлом-утилизатором. Смешение и нагрев сероводорода и диоксида серы осуществляется во вспомогательных топках. Каталитическое производство серы обычно проводят в две ступени. Как и термическое, каталитическое производство серы осуществляется при небольшом избыточном давлении. Технологическая схема установки производства серы по проекту института «Гипрогазоочистка» приведена на рисунке 1.14. Сырые – сероводородсодержащий газ (технический сероводород) – освобождается от увеличенного моноэтаноламина и воды в приемнике 1 и нагревается до 45-50^оС в пароподогревателе 2. Затем 89% (масс.) от общего количества сероводородсодержащего газа вводится через направляющую форсунку в основную топку 4. Через ту же форсунки воздуходувкой 5 в топку подается воздух. Расход сырья и заданное объемное соотношение воздух: газ, равное (2-3): 1, поддерживаются автоматически.

Температура на выходе технологического газа из основной топки измеряется термопарой или пирометром. Затем газ охлаждается последовательно внутри первого, а затем второго конвективного пучка котла-утилизатора основной топки. Конденсат (химически очищенная вода) поступает в котел-утилизатор из деаэратора 3, с верха которого отводится полученный водяной пар. В котле-утилизаторе основной топки вырабатывается пар с давлением 0, 4-0, 5МПа. Этот пар используется в пароспутниках трубопроводов установки. В трубопроводах, по которым транспортируется сера, а также в хранилище жидкой серы поддерживается температура 130-150^оС. Сконденсированная в котле-утилизаторе сера через гидравлический затвор 7 стекает в подземное хранилище 20. Обогащенный диоксидом серы технологический газ из котла-утилизатора направляется в камеру смешения вспомогательной топки I каталитической ступени 11. В камеру сжигания топки поступает сероводородсодержащий газ (»6% масс. общего количества) и воздух от воздуходувки 5. Объемное соотношение воздух: газ, равное (2-3): 1, здесь также поддерживается автоматически.

1-приемник; 2-паровой подогреватель; 3-деаэратор; 4, 11, 14-топки;

5-воздуходувка; 6-фильтр; 7, 9, 17, 18-гидравлические затворы; 8, 16-реакторы; 10-конденсатор-генератор; 12-печь дожига; 13-дымовая труба;

15-сероуловитель; 19-насос; 20-хранилище серы; 21-регуляторы расхода с блоками соотношения воздух: сырье.

Рисунок 1.14 - Технологическая схема установки производства серы из технического сероводорода.

Смесь продуктов сгорания из камеры смешения вспомогательной топки 11 поступает сверху вниз в вертикальный реактор (конвертор) 1 ступени 8. В реакторе на перфорированную решетку загружен катализатор – активный оксид алюминия. По мере прохождения катализатора температура газа возрастает, что ограничивает высоту слоя, так как с повышением температуры возрастает вероятность дезактивации катализатора. Технологический газ из реактора 8 направляется в отдельную секцию конденсатора-генератора 10. Сконденсированная сера стекает через гидравлический затвор 9 в подземное хранилище серы 20, а газ направляется в камеру смешения вспомогательной топки II каталитической ступени 14. Выработанный в конденсаторе генераторе пар давлением 0, 5 или 1, 2 МПа используется на установке либо отводится в заводской паропровод. В камеру сжигания топки 14 поступает сероводородсодержащий газ (5% масс, общего количества) и воздух от воздуходувки 5 (в объемном соотношении 1: 2¸ 3). Смесь продуктов сгорания сероводосодержащего и технологического газов из камеры смешения вспомогательной топки 14 поступает в реактор (конвертор) II ступени 16, в который также загружен активный оксид алюминия. Из реактора газ поступает во вторую секцию конденсатора-генератора 10, где сера конденсируется и стекает в подземное хранилище 20 через гидравлический затвор 17. Технологический газ проходит сероуловитель 15, в котором механически унесенные капли серы задерживаются слоем насадки из керамических колец. Сера через гидравлический затвор 18 стекает в хранилище 20. Газ направляется в печь дожига 12, где нагревается до 580-600^оС за счет сжигания топливного газа. Воздух для горения топлива и дожига остатков сероводорода до диоксида серы инжектируется топливным газом за счет тяги дымовой трубы 13.

Жидкая сера из подземного хранилища 20 откачивается насосом 19 на открытый склад комовой серы, где она застывает и хранится до погрузки в железнодорожные вагоны. Иногда жидкую серу пропускают через специальный барабан, на котором в результате быстрого охлаждения получают чешуйчатую серу; затем ее загружают в вагоны.

Сера широко применяется в народном хозяйстве – в производстве серной кислоты, красителей, спичек, в качестве вулканизующего агента в резиновой промышленности и др. Использование серы высокой степени чистоты предопределяет и высокое качество получаемой продукции. Наличие в сероводородсодержащем газе углеродов и их неполное сгорание приводят к образованию углерода, при этом качество серы ухудшается, снижается выход.

Технологический режим установки производства серы:

Анализ состава технологических газов на различных стадиях производства серы позволяет корректировать распределение сероводородсодержащего газа по топкам, соотношение кислорода и сырья на входе в топки. Так, увеличение доли диоксида серы в дымовых газах после печи дожига выше 1, 45% (об.) свидетельствует о повышенном содержании непрореагировавшего сероводорода в процессе получения серы. В этом случае корректируют расход воздуха в основную топку, либо перераспределяют сероводородсодержащий газ по топкам.

Важнейшим условием бесперебойной работы установки является поддержание температуры 130-150^оС жидкой серы в трубопроводах, аппаратуре, в подземном хранилище. При плавлении сера превращается в подвижную желтую жидкость, но при 160^оС буреет, а при температуре около 190^оС превращается в вязкую темно-коричневую массу, и лишь при дальнейшем нагреве вязкость серы уменьшается.