Способ получения серы — SU 2001875 (original) (raw)
1 Ч) КЦ (И) 2 51) 5 С 01 В 17,/04 01875 Х 1 Оп ИЗОБРЕТЕНИ Н ПАТЕНТ Комитет Российской Фелерацнн но патентам н товарным знакам(71) Всесоюзный научно-исспедоватепьосий институт природных газов(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРЫ(57) Сущность изобретения исходный кислый газ проходит последовательно каталитичегкне ступени при следующих условиях: каталитический оюй активного оксида алюминия при темоерату 1 те контактирования 240-280 С, слой сложного оксидасупьфата капьцит титана, ннобип и тантала при 280-300 С, слой активного оксида алюминия при 210-240 С. Выделение серы осу цествпяют после слоя сложного оксид-сульфата и второго слоя активного оксида алюминия Обьем слоя сложного оксид-сульфата составляет 1/5 - 1/3 объема активного оксида алюминия первого слоя 2 таблИзобретение относится к способам получения серы из кислых газов, в частности иэ газов, содержащих наряду с диоксидом серы и сероводородом сероокись углерода и сероуглерод, и может быть использовано в нефтяной, газовой, нефтеперерабатывающей, химической и металлургической промышленности.Основной реакцией получения серы, протекающей в каталитических конверторах установок Клауса, является2 НгЯ+ ЯОг = 3/х Ях+ 2 НгО (1) Поскольку СЯг и СО не вовлекаются в указанную реакцию, потери серы с этими соединениями составляют иногда 2;4, Эти соединения могут быть извлечены из газа за счет ускорения реакцийСЯг+ 2 НгО СОг+ 2 НгЯ, (2) СОЯ+ НгО = СОг+ НгЯ (3) Известен способ получения серы из газов указанного состава, включающий контактирование исходного газа при 400 - 500 С с катализатором (оксидом алюминия или бокситом) и последующую конверсию по реакции(1) в две ступени при 290 - 350 С и 220 - 250 С соответственно.Недостатки способа - невысокая степень конверсии по реакции (1) в первой ступени, быстрая дезактивация катализатора, связанная с повышением скорости коксования и сульфатации при высоких температурах, высокие капитальные и эксплуатационные затраты на проведение процесса.Наиболее близким к предлагаемому является способ получения серы из кислых газов, включающий двухступенчатое контактирование исходного газа при температуре выше точки росы серы с катализатором, представляющим собой активный оксид алюминия, охлаждение реакционного газа и выделение из него серы после каждой ступени.Недостаток способа - вредные выбросы вследствие неполного извлечения сернистых соединений (СОЯ и СЯг),Цель изобретеия - снижение содержания сернистых соединений в отходящих газах, а также снижение эксплуатационных затрат.Указанная цель достигается тем, что в способе получения серы из кислых газов, включающем двухступенчатое контактирование исходного газа при температуре выше точки росы серы с катализатором, представляющий собой активный оксид алюминия, охлаждение реакционного газа и выделение иэ него серы, реакционный гаэ непосредственно после первой каталитической ступени перед его охлаждением контактирует с дополнительным каталитическим слоем, представляющим собой сложный оксид - сульфат кальция, титана, ниобия и тантала общей формулы М СаЯО 4 х хй Т(МЬхТао,обх) 0(г+г,ббхО СаО), где М = 0,22 - 0,46;й .= 0,54 - 0,78;О = 0,36 - 0,65;0015Х 007;обьем которого составляет 1/5 - 1/3 обьема каталитического слоя в первой ступени, после чего газ охлаждают, выделяют из него серу и подают на вторую ступень контактирования с активным оксидом алюминия, причем температура контактирования первой и второй ступенях диоксида алюминия составляет 240 - 280 и 210 - 240 С соответственно, на дополнительной каталитической ступени - 280 - 300 С.Способ осуществляют следующим образом,Исходный газ, содержащий НгЯ, ЯОг,СОЯ, СЯг, а также йг, СОг, НгО и др., направляют в конвертор первой ступени, катализа тором в котором является активный оксидалюминия, Температура на этой ступени конверсии 240 - 280 С. В слое катализатора происходит конверсия НгЯ по реакции (1), При этом температура в слое за счет тепло ты реакции повышается на 50 - 70 град идостигает на выходе из слоя АгОэ 280 - 300 С. Газ с этой температурой подают непосредственно в дополнительный каталитический слой, представляющий собой 35 сложный оксид - сульфат кальция, титана,ниобия и тантала. Этот дополнительный каталитический слой может быть размещен как в отдельном реакторе, так и в первом реакторе, первый по ходу газа слой активного АгОэ, второй - сложный оксид-сульфат.Этот дополнительный слой катализатора по обьему составляет 1/5 - 1/3 от обьема первого по ходу газа слоя АгОэ. Минимальный и максимальный обьемы этого дополнитель ного каталитического слоя определены экспериментально:минимальный исходя из концентрации СОЯи СЯг (0,5 и 0,057 ь соответственно) на входе в дополнительный каталитический слой, максимальный на основе времени контакта, требуемого для полного гидролиэа максимально возможного содержания этих примесей в кислых или технических газах(2,5% СОЯ, 1) СЯг) Ниже минимального обьема не достигается полного гидролиза СОЯи СЯг, выше максималь- ногО необоснованного растут расходы на катализатор, Температура газа, поступающего на слой сложного оксид-сульфата, (280 - 300 С) вполне достаточна для протекания10 15 20 реакций (2) и (3), кроме того, он ускоряет еакции окисленияН 25 + 3/2 02 502 + Н 20 (4) СОЯ + 1/2 02 ф С 02+ Я (5) и способствует удалению свободного кислорода иэ газа. Благодаря этому на входе в следующий конвертор можно снизить температуру до 210 - 240 С. а в самом конверторе использовать обычный основной катализатор Клауса, например А 20 з. Воэможность снижения температуры в конверторах с А 20 з особенно важно при переработке газов, содержащих более 15% Н 25, когда снижение температуры в конверторах позволяет дополнительно на 0,5% повысить степень конверсии Н 25. Кроме того, это позволяет уменьшить расход теплоносителей на промежуточный подогрев газа между ступенями.Реакционный гаэ, выходящий из дополнительного слоя (или конвертора), охлаждают до 130 С, выделяют серу. далее нагревают до 210 - 240 С и направляют в следующий конвертор, после которого газ снова охлаждают до 130 С и выделяют серуВ представленных примерах показано влияние соотношения обьемов слоев А 120 з и сложного оксида-сульфата кальция, титана, ниобия и тантала по показатели процесса (пример 1) и сопоставление показателей известного и предлагаемого способов (пример 2). В обоих примерах переработке с получением серы подвергался газ состава, %; Н 2 Я 12; ЯО 2 8; СОЯ 2; С 52 0,5; 02 0,1; Н 20 3,5; С 02 10,5; й 2 36,4.П р и м е р 1, Способ испытывали на пилотной установке с обьемом слоя катализатора в первой и второй ступенях по 1 л в каждой, Реактор первого слоя был разделен на две секции. В верхнюю секцию реактора помещали 670 см активного оксида алюминия, а в нижнюю секцию - в количестве 330 см катализатор по предлагаемому иэо 3бретению - сложный оксид - сульфат кальция, титана, ниобия и тантала, следующего состава0,41 Са 504 0,69 Т 3(йво,оаТао,ооз 6) х х 02,1 ь 0,31 СаО 25 30 35 40 45 или о соответствии с общей химической формулойМ Са 504 ИПТ(Йв, Тао,оо ) х х 02 2,56 х) 0 СаО)М = 0,41; М = 0,69; О = 0,45: х - 0,06, соответственно показатель числа кислородных атомов в сложном оксиде Т 1, йв, Та равен 2 + 2,56 0,06 = 2,15; число молей оксида кальция; й 0 - 0,69 0,45 = 0,31. Температура на входе в первый конвертор составляла 250 С, в дополнительном катализаторном слое - ЗОООС и ео втором конверторе - 220 С, На катализатор поступал газ следующего состава %; н 25 2; Я 02 8; СОЯ 2, С 52 0,5; 02 0,1; Н 20 3,5, С 02 10,5; М 2 36,4. Г 1 ри этом степень конверсии СОЯи СЯ 2 после дополнительного слоя составила 100%, а содержание С 05 и С 52 в хвостовых газах после второго конвертора равнялось 0.00%,П р и м е р 2, Условия испытаний такие же, как о примере 1, Изменяли соотношения обьемое после А 20 з и сложного оксид-сульфата кальция, титана, ниобия и тантала в пределах от 1/6 до 1/2,5 соответственно. а также состав катализатора по предлагаемому изобретению, т,е. число молей Са 504 варьировалось в пределах ЬЛ - 0,22 + 0 16, число молей оксидов титана, ниобия, тантала (Г 4) изменялось от 0,54 до 0,78, а число молей оксида Св 0 = 0,36+ 0,65, величина Х изменяллсь от 0,02 до 0,15, Соотношение слоев катализатора, состав и результаты испытаний приведены в табл, 1 и 2,Как следует из приведенных данных, использование предлагаемого способа позволяет эа счет более высокой степени конверсии полностью исключить выбросы С 52 и СОЯ и снизить эксплуатационные затраты на 20%.2001875 формула изобретения Составитель Р.ЦыбулевскийРедактор М,Стрельникова Техред М,Моргентал Корректор Л.Ливринц Тираж Подписное Н ПО "Поиск" Рос пате.а 113035. Москва. Ж, Раушс.:а наб., 4/5Заказ 3152 Производс 1 венно-издательский комбинат "Патент, г У;кгород, ул. Гагарина, 101 СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРЫ из газов, содержащих сероводород и диоксид серы, включающий двухступенчатое контактирование исходного газа с катализатором - оксидом алюминия при температуре выше температуры точки росы серы и последующее охлаждение реакционного газа и выделение из него серы после каждой ступени контактирования. отличающийся тем, что, с целью снижения содержания сернистых соединений в отходящих газах и эксплуатационных затрат, реакционный газ непосредственно после первой ступени перед охлаждением дополнительно прочу .кают через каталитицеекий слой изсложного оксида-сульфата кальция, титана.ниобия и тантала общей формулы5 М ф Са 504 М Т 1(МОхТао,сбх)г1022 вьОСаОгде М = 0,22 - 0,46;10 И 054 078О = 0,36- 0,65;0,015Х0,07,обьем которого составляет 1/5 - 1/3 объема слоя катализатора первой ступени, при 15 чем температуру контактирования напервой, второй и дополнительной сгупеняхподдепжияают раиной 240 - 280, 210 - 240,280- 30 ТС соответственно,