EA012470B1 - Устройство и способ для удаления soиз кислородсодержащих газов - Google Patents

Устройство и способ для удаления soиз кислородсодержащих газов Download PDF

Info

Publication number
EA012470B1
EA012470B1 EA200701038A EA200701038A EA012470B1 EA 012470 B1 EA012470 B1 EA 012470B1 EA 200701038 A EA200701038 A EA 200701038A EA 200701038 A EA200701038 A EA 200701038A EA 012470 B1 EA012470 B1 EA 012470B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
gas
oxygen
sulfur
depleted
direct reduction
Prior art date
Application number
EA200701038A
Other languages
English (en)
Other versions
EA200701038A1 (ru
Inventor
Томас Кинг Чоу
Винсент Вай Вонг
Джон Джебур
Original Assignee
Флуор Текнолоджиз Корпорейшн
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from PCT/US2004/037556 external-priority patent/WO2005108286A1/en
Application filed by Флуор Текнолоджиз Корпорейшн filed Critical Флуор Текнолоджиз Корпорейшн
Publication of EA200701038A1 publication Critical patent/EA200701038A1/ru
Publication of EA012470B1 publication Critical patent/EA012470B1/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B13/00—Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
    • C01B13/02—Preparation of oxygen
    • C01B13/0229—Purification or separation processes
    • C01B13/0233—Chemical processing only
    • C01B13/024—Chemical processing only by reduction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/8603—Removing sulfur compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/8603—Removing sulfur compounds
    • B01D53/8609—Sulfur oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B17/00—Sulfur; Compounds thereof
    • C01B17/02—Preparation of sulfur; Purification
    • C01B17/04—Preparation of sulfur; Purification from gaseous sulfur compounds including gaseous sulfides
    • C01B17/0404—Preparation of sulfur; Purification from gaseous sulfur compounds including gaseous sulfides by processes comprising a dry catalytic conversion of hydrogen sulfide-containing gases, e.g. the Claus process
    • C01B17/0408—Pretreatment of the hydrogen sulfide containing gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B17/00—Sulfur; Compounds thereof
    • C01B17/02—Preparation of sulfur; Purification
    • C01B17/04—Preparation of sulfur; Purification from gaseous sulfur compounds including gaseous sulfides
    • C01B17/0404—Preparation of sulfur; Purification from gaseous sulfur compounds including gaseous sulfides by processes comprising a dry catalytic conversion of hydrogen sulfide-containing gases, e.g. the Claus process
    • C01B17/046—Preparation of sulfur; Purification from gaseous sulfur compounds including gaseous sulfides by processes comprising a dry catalytic conversion of hydrogen sulfide-containing gases, e.g. the Claus process without intermediate formation of sulfur dioxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2251/00—Reactants
    • B01D2251/20—Reductants
    • B01D2251/202—Hydrogen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2251/00—Reactants
    • B01D2251/20—Reductants
    • B01D2251/204—Carbon monoxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2251/00—Reactants
    • B01D2251/20—Reductants
    • B01D2251/208—Hydrocarbons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20738—Iron
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20746—Cobalt
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20769—Molybdenum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/209—Other metals
    • B01D2255/2092—Aluminium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/10—Single element gases other than halogens
    • B01D2257/104—Oxygen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/10—Gas phase, e.g. by using aerosols
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2210/00—Purification or separation of specific gases
    • C01B2210/0043—Impurity removed
    • C01B2210/0064—Hydrogen sulfide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2210/00—Purification or separation of specific gases
    • C01B2210/0043—Impurity removed
    • C01B2210/0071—Sulfur oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2210/00—Purification or separation of specific gases
    • C01B2210/0043—Impurity removed
    • C01B2210/0098—Other impurities

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Industrial Gases (AREA)

Abstract

Оксиды серы удаляются из кислородсодержащего кислого газа в устройствах и способами, в которых кислород удаляется из кислого газа с использованием восстановительных газов при относительно высокой температуре. Обработанный таким образом кислый газ затем подается в реактор прямого восстановления, в котором соединения серы превращаются в элементарную серу. Рассматриваемые установки особенно эффективны и экономически привлекательны, поскольку они в основном не ограничены равновесием реакции, которое присутствует в реакции Клауса, и не требуют растворителя и оборудования, связанного с растворителем.

Description

По данной заявке испрашивается приоритет по нашей находящейся на рассмотрении международной патентной заявке с номером РСТ/ϋδ 04/37556, которая была подана 11.09.2004, и далее по нашей находящейся на рассмотрении международной патентной заявке с номером РСТ/И8 04/12599, которая была подана 22.04.2004, обе из которых включены ссылкой здесь.
Область техники, к которой относится изобретение
Областью техники, к которой относится изобретение, является обработка отходящих газов, в особенности удаление диоксида серы и триоксида серы из кислородсодержащих газов.
Уровень техники изобретения
Известные в настоящее время процессы для выделения диоксида серы из кислородсодержащих газов обычно применяют каустические процессы (см., например, патенты И8 №№ 3719742, Террана и др., 3790660 Ерл и др. или 3920794 Ла Мантия и др.) или процессы, которые используют аминорастворители для абсорбции 8О2 из отходящего газа (см., например, патент И8 № 3904735 Атвуд и др.) Однако в таких процессах остаются некоторые трудности. Большинство каустических процессов потребляют относительно большое количество энергии на выделение и циркуляцию растворителя, в то же время многие алканоамины имеют относительно низкую селективность по отношению к 8О2 и имеют способность абсорбировать значительные количества СО2.
Альтернативно, как описано в нашей международной патентной заявке с номером РСТ/И8 02/25998 (опубликованной как XVО 03/045544), отходящий газ, содержащий диоксид серы, вводится в генератор восстановительного газа, которым управляют, используя природный газ, воздух и водород, чтобы поставлять достаточно восстановительного газа отходящему газу. Обычные условия процесса подбираются таким образом, чтобы кислород наиболее полно удалялся из отходящего газа. Сформированный таким образом прогидрированный подаваемый газ включает сероводород, который затем удаляется с использованием контактора и подходящего растворителя. Такие устройства заметно улучшают удаление серы. Однако часто требуются высокотемпературные операции и дополнительный топливный газ, которые приводят к повышению стоимости и усложнению процесса. Кроме того, такие процессы часто потребляют существенные количества энергии на циркуляцию и регенерацию растворителя.
Для того чтобы устранить проблемы, связанные с высокотемпературным процессом, могут использоваться устройства, в которых соединения серы удаляются при умеренной температуре (например, 600-900°Е) с использованием отдельных каталитических реакций, которые превысят преимущество реакции Клауса. Примерные устройства раскрыты в нашей находящейся на рассмотрении международной заявке с номером РСТ/ϋδ 04/12599. Дальнейшие альтернативные устройства, которые используют каталитическое удаление кислорода из подаваемого газа, содержащего оксид серы, описываются в нашей находящейся на рассмотрении международной заявке с номером РСТ/ϋδ 04/37556. Поскольку такие устройства особенно выгодны для установок, где операция растворения предпочтительна, различные недостатки могут иметь место. Между прочим, такие устройства основаны, по крайней мере, частично на реакции Клауса, которая ограничена относительно неблагоприятным равновесием к образованию серы. Точно так же, как описано в патенте ϋδ № 6214311, процесс Клауса связан с прямым окислением сероводорода до элементарной серы с использованием подходящего катализатора и избытка воздуха. Еще раз такие устройства часто достигают относительно чистого потока, однако в основном ограничиваются реакционным равновесием реакции Клауса.
Таким образом, хотя в технике известны многочисленные устройства и способы для уменьшения концентрации серы в кислородсодержащих отходящих потоках, все или почти все из них страдают от одного или большего числа недостатков. Следовательно, все еще существует необходимость в том, чтобы обеспечить улучшенные способы и устройства для сокращения содержания серы в таких потоках.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение относится к устройствам и способам для удаления серы из кислородсодержащих кислых газов, в которых кислород удаляется из кислого газа с использованием генератора восстановительного газа и в которых обработанный таким образом обедненный кислородом газ подается в реактор прямого восстановления, в котором соединения серы восстанавливаются до элементарной серы. Установки, использующие такие устройства, особенно экономичны, что существенно, все (по меньшей мере 85%, более типично по меньшей мере 95%, наиболее типично 99%) соединения серы преобразуются до элементарной серы в процессе, кроме реакции Клауса, которая обычно ограничивается равновесием реакции.
В одном аспекте предмета изобретения установка включает источник, устроенный так, чтобы обеспечить кислородсодержащий кислый газ, включающий множество соединений серы. Генератор восстановительного газа связан с источником и устроен так, чтобы получать кислородсодержащий кислый газ, и далее устроен так, чтобы: (1) работать в условиях, эффективных для удаления кислорода из кислородсодержащего газа, и (2) чтобы производить обедненный кислородом газ, который обогащен водородом и монооксидом углерода. Рассматривающиеся установки далее включают каталитический реактор, который соединен с генератором восстановительного газа и устроен так, чтобы получать обедненный кислородом газ, где катализатор прямого восстановления расположен в каталитическом реакторе и где каталитический реактор устроен так, чтобы превращать по крайней мере одно из множества соединений серы
- 1 012470 до элементарной серы, и отходящий газ, обедненный соединениями серы.
Наиболее типично кислородсодержащий кислый газ или включает газ из потока регенератора катализатора, потока газа жидкостного каталитического крекинга, потока газа коксования, и/или газ металлургических процессов и имеет концентрацию кислорода 2-15 об.%. Следовательно, такие газы в основном включают диоксид серы, триоксид серы, карбонилсульфид и/или дисульфид углерода общим количеством меньше чем 50 об.%.
Что же касается давлений, в основном предпочтительно, чтобы кислородсодержащий кислый газ находился при давлении не более 50 р81а.
Предпочтительными катализаторами являются все катализаторы, которые способствуют прямому восстановлению соединений серы до элементарной серы, и наиболее предпочтительны катализаторы, некатализирующие реакцию Клауса. Следовательно, и среди других подходящих катализаторов особенно предпочтительны катализаторы прямого восстановления, включающие железо/гамма-алюминий и Со/Мо катализаторы, и те, которые описаны в патентах И8 №№ 6214311 и 5384301. Следовательно, прямое восстановление предпочтительно проводится при температуре около 400-1000°?. Где желательно, дополнительный водород может быть добавлен в генератор восстановительного газа, который предпочтительно управляется при температуре 1100-1300°?.
Рассматриваемая в другой перспективе установка может включать реактор прямого восстановления, который устроен так, чтобы оксиды серы и сероводород из обедненного кислородом газа превращались до элементарной серы в реакторе. Рассматриваемые установки будут также включать генератор восстановительного газа, который соединен перед реактором восстановления и устроен так, чтобы работать в условиях, подходящих для удаления кислорода из подаваемого газа (например, потока газа жидкостного каталитического крекинга, потока регенератора катализатора, поток газа коксования или газа металлургических процессов), включающего оксиды серы и сероводород, чтобы производить, таким образом, обедненный кислородом газ.
В таких установках оксиды серы и сероводород присутствуют предпочтительно в обедненном кислородом газе в концентрации не более чем 15 об.%, и генератор восстановительного газа обычно устроен так, чтобы работать при температурах 1000-1500°?, в то время как реактор прямого восстановления устроен так, чтобы работать при температуре 400-1000°?. Такие установки будут обычно (но необязательно) включать проточный холодильник, который расположен между генератором восстановительного газа и реактором прямого восстановления.
Следовательно, изобретатели рассматривают метод обработки кислого газа, в котором на одной ступени подается кислородсодержащий кислый газ, включающий множество соединений серы. По крайней мере часть кислородсодержащего кислого газа затем направляется в генератор восстановительного газа, и генератор восстановительного газа управляется в условиях, эффективных для удаления кислорода в кислородсодержащем кислом газе, чтобы получить таким образом обедненный кислородом газ, который обогащен водородом и монооксидом углерода. В еще одном шаге водород и/или монооксид углерода реагируют в присутствии катализатора прямого восстановления с по крайней мере одним из соединений серы, чтобы таким образом получить элементную серу и отходящий газ, обедненный соединениями серы.
Как правило, генератор восстановительного газа управляется при температуре 1100-1400°?, в то время как реактор прямого восстановления газа работает при температуре 400-1000°?. Где желательно и в зависимости от состава обедненного кислородом газа, можно дополнительно подавать водород. Полученный таким образом отходящий газ можно затем сжигать или выбрасывать в атмосферу.
Различные объекты, особенности, аспекты и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными из сопровождающего чертежа и следующего подробного описания предпочтительных вариантов осуществления изобретения.
Краткое описание чертежа
На фигуре представлен пример устройства рассматриваемых установок.
Подробное описание
Изобретатели обнаружили, что различные соединения серы, и особенно 8ОХ (диоксид серы и триоксид серы), могут быть эффективно удалены из кислородсодержащего кислого газа в установке устройства, в котором кислород (О2) выделяется сгоранием кислого газа в генераторе восстановительных газов.
Необходимо отметить, что такой процесс не только удаляет кислород из кислого газа, но также обеспечивает восстановительные газы (Н2 и СО) для последующего прямого восстановления соединений серы до элементарной серы. Прямое восстановление затем осуществляется с использованием (обычно охлажденного) потока из генератора восстановительного газа следующего реактора с использованием катализатора прямого восстановления.
В одном примере устройства, как схематично показано на фигуре, установка 100 включает генератор восстановительного газа 110, который принимает кислородсодержащий кислый газ 102 из регенератора катализатора (например, поток из Ζ-сорбционного процесса, не показано). Обычно кислый газ 102 будет при давлении менее чем 50 рыа (наиболее типично 20-40 рыа) и содержит приблизительно
- 2 012470
2-15 об.% кислорода. Используемый здесь термин около в сочетании с числом относится к диапазону +/-10% этого значения включительно. Среди других соединений серы кислый газ, рассматриваемый далее, включает в сумме 2,2 об.% 8О2 и 8О3 и менее чем 0,5 об.% в сумме Н28 и СО8. Генератор восстановительного газа 110 использует природный газ 104 и воздух (и/или оптимально О2) 106, чтобы поддерживать температуру пламени 1200°Г для использования преимущественно всего кислорода. Таким образом, поток генератора восстановительного газа 112 является газом, обедненным кислородом, который обогащен водородом и монооксидом углерода. Предпочтительно кислород удаляется из потока кислого газа 112 до степени, достаточной, чтобы поддерживать соответствующую каталитическую функцию. Следовательно, кислород будет присутствовать в потоке 112 в концентрации менее чем 0,5 об.%, более типично менее чем 0,1 об.%, наиболее типично менее чем 0,01 об.%. Где желательно, дополнительный восстанавливающий агент (например, Н2 и/или СО) 108 может быть добавлен в генератор восстановительного газа.
Поток генератора восстановительного газа имеет обычно температуру 1200°Г, и по меньшей мере часть потока 112 охлаждается в реакционном проточном холодильнике 120, образуя охлажденный поток 112', который затем (объединенный с потоком 112) образует охлажденный обедненный кислородом газ 112'' при температуре приблизительно около 400-600°Г. Наиболее предпочтительно охлажденный обедненный кислородом газ 112'' подается непосредственно в реактор прямого восстановления 130, в котором катализатор прямого восстановления содействует восстановлению соединений серы до элементарной серы. Ожидается, что более 90% конверсионной эффективности может быть достигнуто с использованием такого устройства. Реакционный поток 132 затем подается в конденсатор серы 140, из которого элементарная сера отбирается как поток 144 (который может или не может впоследствии быть дегазирован) и который выпускает обессеренный поток 142 в выхлопную трубу или в печь для сжигания отходов.
В альтернативных аспектах предмета изобретения необходимо оценить, что многочисленные источники, помимо потока регенератора катализатора, также считают подходящими, и что все кислородсодержащие газовые потоки, которые включают по меньшей мере одно соединение серы, также считаются подходящими здесь. Наиболее типично содержание кислорода в рассматриваемых кислородсодержащих кислых газах будет приблизительно 20 и 0,1 об.% и даже меньше. Например, где кислородсодержащий кислый газ является потоком регенератора, относительно высокие уровни (например, приблизительно 5 и около 20 об.%) кислорода могут присутствовать. С другой стороны, и особенно когда кислородсодержащий кислый газ является потоком газа жидкостного каталитического крекинга, потоком газа коксования, хвостовым газом Клауса, газом металлургического производства или выхлопным газом двигателя внутреннего сгорания, содержание кислорода может быть относительно умеренным до низкого (например, приблизительно 2-15 до приблизительно 0,5-5 об.%).
Точно так же и в зависимости от специфической природы кислородсодержащего кислого газа, разновидности соединений серы и концентрация будут сильно варьировать. Среди прочих рассмотренных соединений особенно рассмотрены соединения серы, включающие 8О2 и 8О3. Однако далее рассматривающиеся соединения серы включают алкилмеркаптаны, С82, СО8 и Н28. Что касается концентрации соединений серы, в основном предполагается, что соединения серы могут присутствовать в общем количестве около 0,1-50 об.% (наиболее типично равное или меньшее чем 50 об.%). Однако более обычно в различных видах сера будет присутствовать в пределах приблизительно 0,1-2,0 об.% и даже наиболее типично в пределах приблизительно 0,5-5,0 об.% (и в некоторых случаях в ряду приблизительно 2,0-25 об.%). Кроме того, пока нет ограничений к предмету изобретения, в основном предполагается, что оксиды серы в рассматриваемых кислородсодержащих кислых газах (т.е. 8О2 и/или 8О3 присутствуют в количестве по меньшей мере 50 мол.% от общего количества соединений серы).
Особенно подходящими топливами для генератора восстановительного газа являются природный газ, метан или синтетический газ, но необходимо оценить, что все другие топлива, известные для использования в генераторах, восстановительного газа также считаются подходящими. В зависимости от природы топлива и кислородсодержащего кислого газа предполагается, что горение может поддерживаться воздухом, кислородом и/или смесью очищенных газов, чтобы достичь температуру пламени и условий реакции подходящих для: (а) производства восстановительного газа и (Ь) для удаления преимущественно всего кислорода из кислого газа. Где необходимо, нужно учесть, что Н2 (и/или СО) можно добавлять в генератор восстановительного газа или поток. Аналогично, и где доступно, бескислородные потоки, которые включают одно или более соединений серы (например, рециркулирующие потоки внутри установки), могут быть добавлены. В наименее предпочтительном аспекте всегда рассматривается, что кислород может быть удален из кислого газа сгоранием, и что восстановительный газ или восстановительные газы добавляются отдельно от обедненного кислородом газа. Независимо от способа удаления кислорода из кислородсодержащего кислого газа предусмотрено, что обедненный кислородом газ обогащается водородом и монооксидом углерода и имеет содержание кислорода менее чем 1 об.%, наиболее типично менее чем 0,5 об.%, еще более типично менее чем 0,1 об.% и наиболее типично менее чем 0,01 об.%. Итак, генератор восстановительного газа будет, следовательно, управляться при температуре приблизительно 1000-1600°Р и наиболее типично при температуре приблизительно 1100-1300°Р.
- 3 012470
При большинстве обстоятельств полученный таким образом поток генератора восстановительного газа будет обычно иметь температуру, которая сильно превышает рабочую температуру на выходе реактора прямого восстановления. Следовательно, предпочтительно, чтобы поток охлаждался в отдельном реакционном проточном холодильнике, как изображено на фиг. 1, до температуры, подходящей для подачи в реактор прямого восстановления (например, предпочтительно 400-600°Р), и/или охлаждением потока на выходе генератора восстановительного газа (например, чтобы производить пар). В зависимости от особенности устройства, необходимо признать, что весь поток или только его часть охлаждается. Где охлаждается только часть потока, в основном предпочтительно, чтобы охлаждаемая порция затем объединялась с неохлажденной порцией потока для достижения температуры около 300-750°Р и наиболее предпочтительно около 400-600°Р.
Реактор прямого восстановления обычно устроен для того, чтобы непосредственно получить охлажденный поток, и может быть далее устроен так, чтобы получать дополнительную подачу восстановителя (например, Н2 и/или СО). Однако в альтернативных аспектах дополнительная подача потоков, содержащих соединения серы, может также производиться в реактор (непосредственно или в смеси с потоком). Кроме того, подходящие подаваемые потоки могут быть влажными или сухими потоками. Независимо от природы потока, подаваемого в реактор прямого восстановления, в основном предусмотрено, что реактор содержит один или более катализаторов прямого восстановления, которые будут катализировать прямое восстановление соединений серы (наиболее предпочтительно оксидов серы) до элементарной серы. Кроме того, предпочтительно, чтобы катализатор прямого восстановления не катализировал или катализировал в малой степени (например, менее чем 10%, наиболее типично менее чем 5% в отношении соединений серы) реакцию Клауса. Существует ряд катализаторов для прямого восстановления оксидов серы и других соединений серы, известных из уровня техники, и все они считаются подходящими для использования здесь. Однако особенно предпочтительные катализаторы включают железо/гамма-алюминиевые и Со/Мо катализаторы и которые описаны в патентах и8 №№ 6214311 и 5384301, оба из которых включены ссылкой здесь.
Таким образом и среди различных альтернативных рабочих режимов, реактор прямого восстановления предпочтительно управляется при температуре приблизительно 400-1000°Р и при давлении, равном или меньшем чем 50 р81а. Однако, когда желательно, реактор восстановления может управляться при других различных температурах, и точная рабочая температура будет зависеть, по крайней мере, отчасти от особенностей используемого катализатора, концентрации соединений серы и остаточной концентрации соединений серы в потоке реактора. Например, подходящие температуры могут быть приблизительно 600-700°Р, менее типично приблизительно 700-900°Р и еще менее типично выше 1200°Р. Однако более низкая температура будет обычно ограничиваться точкой плавления элементарной серы. Точно так же давление охлаждающего реактора подаваемого газа значительно варьируется. В то время как при большинстве сред давление будет между 10-50 рыа, более высокое давление также предусмотрено. Среди других преимуществ более высокое давление может обеспечивать кинетическое преимущество в направлении реакции. Следовательно, устройства, повышающие давление (воздуходувки, компрессоры и т.д.), могут быть включены перед реактором восстановления, чтобы увеличивать давление на подаче реактора. В отношении устройств реактора прямого восстановления необходимо оценить, что реактор может иметь все конфигурации, известные из уровня техники, и обычно устроен как реактор с неподвижным и ожиженным слоем.
Следовательно, необходимо признать, что изобретатели представили схему устройства, в котором источник обеспечивает кислородсодержащий кислый газ, включающий соединения серы. Генератор восстановительного газа устроен так, чтобы получать кислородсодержащий кислый газ, и далее устроен так, чтобы управляться в условиях, эффективных для удаления кислорода из кислородсодержащего кислого газа, чтобы таким образом производить обедненный кислородом газ, который обогащен водородом и монооксидом углерода. Предложенная схема устройства будет также включать каталитический реактор, который связан с генератором восстановительного газа и который устроен так, чтобы получать обедненный кислородом газ. Катализатор прямого восстановления находится в каталитическом реакторе, где каталитический реактор устроен так, чтобы превращать по крайней мере одно из множества соединений серы до элементарной серы и отходящий газ, обедненный соединениями серы.
Рассматриваемое в другой перспективе предпочтительное устройство включает реактор прямого восстановления, который устроен так, что оксиды серы и сероводород из обедненного кислородом газа превращаются до элементарной серы, где генератор восстановительного газа присоединяется перед реактором восстановления и устроен, чтобы управляться в условиях, подходящих для удаления кислорода из подаваемого газа, включающего оксиды серы и сероводород, чтобы таким образом производить обедненный кислородом газ (и, чтобы обеспечить, по меньшей мере, порцию восстановительного агента). На таких установках в основном предусмотрено, что оксиды серы и сероводород присутствуют в обедненном кислородом газе в концентрации, равной или не более чем 15 об.%. Однако более высокая концентрация не исключена (выше). Среди других условий работы предпочтительно, чтобы генератор восстановительного газа был устроен так, чтобы работать при температуре 1000-1500°Р, и реактор прямого
- 4 012470 восстановления устроен, чтобы работать при температуре 400-1000°Р.
Следовательно, способ обработки кислого газа может включать шаг, в котором кислородсодержащий кислый газ обеспечивался таким, чтобы включал множество соединений серы, и в котором по меньшей мере часть кислородсодержащего кислого газа подается в генератор восстановительного газа. Наиболее предпочтительно генератор восстановительного газа управляется при условиях, эффективных для удаления кислорода в кислородсодержащем кислом газе, чтобы таким образом получить обедненный кислородом газ, который обогащен водородом и монооксидом углерода. Уже на следующем шаге по крайней мере один из водорода или монооксид углерода реагирует в присутствии катализатора прямого восстановления с по меньшей мере одним из соединений серы, формируя таким образом элементарную серу и отходящий газ, обедненный соединениями серы.
Таким образом, были раскрыты специфические варианты конструкции и применения улучшенных устройств и способов для удаления БОХ из кислородсодержащих газов. Для специалиста в данной области техники должно быть очевидно, что много больше модификаций, помимо тех, которые уже описаны, возможно, не отступая от концепции данного изобретения. Предмет изобретения, следовательно, не должен ограничиваться исключительно в рамках предложенной формулы. Более того, в интерпретации и описания, и формулы, все термины должны быть интерпретированы в самом широком смысле в соответствии с контекстом. В частности, термины включает и включающий должны интерпретироваться как относящиеся к элементам, компонентам или шагам в неисключительном способе, указывая, что элементы, компоненты или шаги, на которые ссылаются, могут присутствовать, или отсутствовать, или объединяться с другими элементами, компонентами или шагами, на которые явно не ссылаются.

Claims (20)

1. Установка для удаления БОХ из кислородсодержащих газов, включающая источник кислородсодержащего кислого газа, содержащего множество соединений серы;
генератор восстановительного газа, соединенный с источником и способный производить из кислородсодержащего кислого газа обедненный кислородом газ, который обогащен, в свою очередь, водородом и монооксидом углерода;
каталитический реактор, соединенный с генератором восстановительного газа для получения обедненного кислородом газа;
катализатор прямого восстановления, расположенный в каталитическом реакторе, способный превращать соединения серы в элементарную серу без реакции Клауса и способный производить отходящий газ, обедненный соединениями серы.
2. Установка по п.1, в которой кислородсодержащий кислый газ включает газ по крайней мере из одного из потоков регенератора катализатора, потока газа жидкостного каталитического крекинга, потока газа коксования и газа металлургического производства.
3. Установка по п.1, в которой кислородсодержащий кислый газ включает кислород в количестве 0,001-15 об.%.
4. Установка по п.1, в которой соединения серы в кислородсодержащем кислом газе выбираются из группы, состоящей из диоксида серы, триоксида серы, карбонилсульфида, сероводорода и дисульфид углерода.
5. Установка по п.1, в которой соединения серы в кислородсодержащем кислом газе присутствуют в концентрации не более чем 50 об.%.
6. Установка по п.1, в которой катализатор прямого восстановления необязательно дополнен оксидами флюорит-типа.
7. Установка по п.1, далее включающая источник водорода, связанный с генератором восстановительного газа.
8. Установка по п.1, в которой кислородсодержащий кислый газ находится при давлении не более чем 50 ря1а.
9. Установка по п.1, в которой генератор восстановительного газа работает при температуре 11001300°Р.
10. Установка по п.1, дополнительная включающая холодильник, расположенный между генератором восстановительного газа и каталитическим реактором и понижающий температуру обедненного кислородом газа до температуры 400-600°Р.
11. Установка для удаления БОХ из кислородсодержащих газов, включающая реактор прямого восстановления, включающий катализатор прямого восстановления, для превращения оксида серы и сероводорода из обедненного кислородом газа в элементарную серу, не катализируя реакцию Клауса; и генератор восстановительного газа, связанный с реактором восстановления и способный удалять кислород из подаваемого газа, включающего оксиды серы и сероводород, чтобы генерировать таким образом обедненный кислородом газ.
12. Установка по п.11, в которой оксиды серы и сероводород присутствуют в обедненном кислоро
- 5 012470 дом газе в концентрации не более чем 15 об.%.
13. Установка по п.11, в которой генератор восстановительного газа работает при температуре 1000-1500°Р и реактор прямого восстановления работает при температуре 400-1000°Р.
14. Установка по п.11 включает проточный холодильник, который располагается между генератором восстановительного газа и реактором прямого восстановления.
15. Установка по п.11, в которой подаваемый газ включает газ по меньшей мере из одного из потоков регенератора катализатора, потока газа жидкостного каталитического крекинга, потока газа коксования и газа металлургических процессов.
16. Способ для удаления §ОХ из кислородсодержащих газов, включающий сгорание в генераторе восстановительного газа кислородсодержащего кислого газа, который включает множество видов серы для удаления кислорода из кислородсодержащего кислого газа, чтобы сформировать таким образом обедненный кислородом газ, который, в свою очередь, обогащен водородом и монооксидом углерода; и взаимодействие по меньшей мере одного из водорода и монооксида углерода в присутствии катализатора прямого восстановления, который не катализирует реакцию Клауса по крайней мере с одним из множества соединений серы, чтобы образовать таким образом элементарную серу и отходящий газ, обедненный видами серы, и отдувку или полное сожжение отходящего газа.
17. Способ по п.16, в котором генератор восстановительного газа управляется при температуре 1100-1400°Р и в котором реактор прямого восстановления управляется при температуре 400-1000°Р.
18. Способ по п.16, в котором кислородсодержащий кислый газ включает газ по меньшей мере из одного из потоков регенератора катализатора, потока газа жидкостного каталитического крекинга, потока газа коксования.
19. Способ по п.16, далее включающий шаг обеспечения водородным потоком обедненного кислородом газа.
20. Способ по п.16, в котором отходящий газ удаляется в атмосферу.
EA200701038A 2004-11-09 2005-10-20 Устройство и способ для удаления soиз кислородсодержащих газов EA012470B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US2004/037556 WO2005108286A1 (en) 2004-04-22 2004-11-09 Improved configurations and methods for effluent gas treatment
PCT/US2005/038023 WO2006052424A2 (en) 2004-11-09 2005-10-20 Configurations and methods for sox removal in oxygen-containing gases

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200701038A1 EA200701038A1 (ru) 2007-10-26
EA012470B1 true EA012470B1 (ru) 2009-10-30

Family

ID=36336940

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200701038A EA012470B1 (ru) 2004-11-09 2005-10-20 Устройство и способ для удаления soиз кислородсодержащих газов

Country Status (7)

Country Link
US (1) US7910077B2 (ru)
EP (1) EP1819636B1 (ru)
CN (1) CN101094805B (ru)
AU (1) AU2005305204B2 (ru)
CA (1) CA2586381C (ru)
EA (1) EA012470B1 (ru)
WO (1) WO2006052424A2 (ru)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4951564B2 (ja) * 2008-03-25 2012-06-13 住友化学株式会社 再生硫黄回収装置
US8992838B1 (en) * 2011-02-02 2015-03-31 EcoVapor Recovery Systems, LLC Hydrocarbon vapor recovery system
CN102895873B (zh) * 2011-07-28 2014-10-29 中国石油化工股份有限公司 同时脱除烟气中硫氧化物、氮氧化物和一氧化碳的方法
EP2737934B1 (en) 2011-07-28 2017-03-22 China Petroleum & Chemical Corporation Method for removing sulfur oxide and nitrogen oxide from flue gas
US9370745B2 (en) 2013-04-24 2016-06-21 Jiangsu New Century Jiangnan Environmental Protection Co., Ltd Flue gas-treating method and apparatus for treating acidic tail gas by using ammonia process
CN103979500B (zh) * 2014-05-21 2015-09-09 中国石油集团工程设计有限责任公司 综合制氢的硫磺回收及尾气处理系统及工艺
CN106552492B (zh) * 2015-09-30 2019-01-25 中国石油化工股份有限公司 一种己内酰胺尾气的处理方法及装置
CN108144428A (zh) 2017-03-15 2018-06-12 江苏新世纪江南环保股份有限公司 一种氨法高效脱除气体中硫氧化物和尘的方法及装置
CN107213785B (zh) 2017-05-25 2020-08-07 江苏新世纪江南环保股份有限公司 一种fcc尾气氨法脱硝脱硫除尘的方法及装置
CN107213769B (zh) 2017-05-25 2019-09-20 江苏新世纪江南环保股份有限公司 一种分室加氨的氨法脱硫方法及装置
EP3415222A1 (en) 2017-06-14 2018-12-19 Jiangnan Environmental Protection Group Inc. Automatic ammonia-adding system and method for ammonia-based desulfurization device
CN107213770B (zh) 2017-07-03 2023-03-17 江苏新世纪江南环保股份有限公司 氨法脱硫吸收塔及其建立方法和运行方法
CN108722163B (zh) 2017-09-07 2019-06-07 江苏新世纪江南环保股份有限公司 一种氨法脱硫控制吸收过程气溶胶产生的方法
CN116510513A (zh) 2018-04-13 2023-08-01 江苏新世纪江南环保股份有限公司 氨法脱硫溶液的氧化方法及装置
CN110732227B (zh) 2018-07-20 2023-02-21 江南环保集团股份有限公司 一种酸性气处理的方法和装置
CN108905594B (zh) * 2018-09-14 2020-11-03 东北大学 一种抑制铅冶炼烟气中三氧化硫浓度的方法
CN109806751B (zh) * 2019-03-25 2021-08-24 周岩 一种低能耗燃煤锅炉烟气脱白系统
CN110694470A (zh) * 2019-10-31 2020-01-17 中国华能集团有限公司 一种用甲烷进行烟气脱硫脱硝的系统及方法
CN111957183A (zh) 2019-12-26 2020-11-20 江苏新世纪江南环保股份有限公司 一种改进的氨法脱硫控制吸收过程气溶胶产生的方法
CN111167274B (zh) * 2020-01-19 2021-11-12 中南大学 一种从冶炼烟气中脱除三氧化硫的方法及其脱除装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU729121A1 (ru) * 1976-03-22 1980-04-25 Институт Газа Ан Украинской Сср Способ получени серы из сернистых газов
SU793931A1 (ru) * 1979-02-23 1981-01-07 Институт Газа Академии Наук Укра-Инской Ccp Способ получени элементарнойСЕРы
SU1401009A1 (ru) * 1986-06-18 1988-06-07 Институт неорганической и физической химии АН АзССР Способ получени серы
SU1699545A1 (ru) * 1989-11-02 1991-12-23 Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектный Институт По Переработке Газа Способ очистки газа от сернистых соединений
RU2137705C1 (ru) * 1998-07-06 1999-09-20 АО "Норильский горно-металлургический комбинат" Способ восстановления кислородсодержащего сернистого технологического газа природным газом
US6214311B1 (en) * 1998-09-21 2001-04-10 Kam-Wang Vincent Kwong Process for direct reduction of sulfur compounds to elemental sulfur in combination with the claus process

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL6615007A (ru) * 1966-10-24 1968-04-25
US3719742A (en) * 1970-07-23 1973-03-06 Wellman Lord Inc Process for the removal of sulfur dioxide from a sulfur dioxide-containing gas
US3725531A (en) * 1971-02-22 1973-04-03 Kaiser Aluminium Chem Corp Catalytic conversion of organic sulfur components of industrial off-gases
US3789060A (en) * 1971-11-03 1974-01-29 Wisconsin Alumni Res Found Fluorinated camphor derivatives and europium and praseodymium chelates thereof
US3904735A (en) * 1972-03-07 1975-09-09 Union Carbide Corp Process for the selective removal of sulfur dioxide from effluent gases
US3920794A (en) * 1972-09-28 1975-11-18 Little Inc A Method for removal of sulfur dioxide from gases
FR2527473A1 (fr) * 1982-05-25 1983-12-02 Inst Francais Du Petrole Procede pour l'hydrodesulfuration d'un gaz contenant de l'oxygene et des composes organiques du soufre
US5384301A (en) 1991-11-12 1995-01-24 Massachusetts Institute Of Technology Catalyst for elemental sulfur recovery process
FR2702673B1 (fr) * 1993-03-16 1995-04-28 Elf Aquitaine Procédé d'élimination de l'H2S contenu dans un gaz en concentration inférieure à 5 % en volume avec récupération de cet H2S sous la forme de soufre.
EP1090675A1 (en) * 1999-09-30 2001-04-11 Gastec N.V. Process for the removal of sulphur compounds from gases
EP1186571A1 (en) * 2000-09-12 2002-03-13 Gastec N.V. Process for the selective oxidation of hydrogen sulphide to elemental sulphur
RU2279909C2 (ru) 2001-11-28 2006-07-20 Флуор Корпорейшн Способ обработки сбросовых газов в процессах по удалению серы и установка для его осуществления (варианты)
JP4467872B2 (ja) * 2002-08-09 2010-05-26 三菱重工業株式会社 ガス化ガス用のｃｏｓ処理装置とｃｏｓ処理方法
US8557206B2 (en) * 2004-04-22 2013-10-15 Fluor Technologies Corporation Configurations and methods for effluent gas treatment
MXPA06011997A (es) * 2004-04-22 2007-01-25 Fluor Tech Corp Configuraciones y metodos mejorados para el tratamiento de gas efluente.

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU729121A1 (ru) * 1976-03-22 1980-04-25 Институт Газа Ан Украинской Сср Способ получени серы из сернистых газов
SU793931A1 (ru) * 1979-02-23 1981-01-07 Институт Газа Академии Наук Укра-Инской Ccp Способ получени элементарнойСЕРы
SU1401009A1 (ru) * 1986-06-18 1988-06-07 Институт неорганической и физической химии АН АзССР Способ получени серы
SU1699545A1 (ru) * 1989-11-02 1991-12-23 Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектный Институт По Переработке Газа Способ очистки газа от сернистых соединений
RU2137705C1 (ru) * 1998-07-06 1999-09-20 АО "Норильский горно-металлургический комбинат" Способ восстановления кислородсодержащего сернистого технологического газа природным газом
US6214311B1 (en) * 1998-09-21 2001-04-10 Kam-Wang Vincent Kwong Process for direct reduction of sulfur compounds to elemental sulfur in combination with the claus process

Also Published As

Publication number Publication date
WO2006052424A2 (en) 2006-05-18
EP1819636A4 (en) 2011-01-05
CA2586381C (en) 2011-02-08
CN101094805A (zh) 2007-12-26
CA2586381A1 (en) 2006-05-18
AU2005305204A1 (en) 2006-05-18
US7910077B2 (en) 2011-03-22
WO2006052424A3 (en) 2006-08-17
EP1819636A2 (en) 2007-08-22
EP1819636B1 (en) 2017-05-10
CN101094805B (zh) 2015-12-09
WO2006052424B1 (en) 2006-09-28
US20090004080A1 (en) 2009-01-01
AU2005305204B2 (en) 2010-04-22
EA200701038A1 (ru) 2007-10-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA012470B1 (ru) Устройство и способ для удаления soиз кислородсодержащих газов
JP3847712B2 (ja) 硫化水素、メルカプタン、炭酸ガス、芳香族炭化水素を含むガス中の硫黄化合物の除去方法およびその装置
US8765451B2 (en) Method of treating an off-gas stream and an apparatus therefor
JP5820801B2 (ja) テールガスのリサイクル方法及び装置
EP0212297A2 (en) High pressure process for sulfur recovery from a hydrogen sulfide containing gas stream
JP2019172595A (ja) 燃焼排ガス中の二酸化炭素のメタン化方法及びメタン製造設備
JP2002145605A (ja) 硫化水素を含有するサワーガスを処理する方法
US8431101B2 (en) Method of treating an acid gas stream and an apparatus therefor
CA2835148A1 (en) Zero emissions sulphur recovery process with concurrent hydrogen production
CA3025381A1 (en) A method for the removal of oxygen from an industrial gas
JP2010514853A (ja) 硫黄回収プロセスのｌｎｇ及び／又はｇｔｌプロセスとの統合
JP3602268B2 (ja) 天然ガス等に含まれる硫黄化合物の除去方法およびその装置
US5906803A (en) Process for removing ammonia from gasification gas
JP4467872B2 (ja) ガス化ガス用のｃｏｓ処理装置とｃｏｓ処理方法
US4842843A (en) Removal of water vapor diluent after regeneration of metal oxide absorbent to reduce recycle stream
JPH0472573B2 (ru)
JPH10273681A (ja) 乾式脱硫装置
JP2011068841A (ja) 乾式ガス精製設備及び石炭ガス化複合発電設備
JPH06293888A (ja) 石炭ガス化プラントの硫黄回収方法及び装置
KR820000450B1 (ko) 황화수소를 포함하는 가스를 후속처리 하는 방법
EP1166849A1 (en) Treatment of a gas stream containing hydrogen sulphide
JPH07114927B2 (ja) ▲高▼温還元性ガスの精製方法
JPH0559964A (ja) 石炭ガス化発電装置
KR20020053796A (ko) 이산화황가스의 선택적 환원용 촉매 및 이를 이용한이산화황의 제거방법
JPH11300154A (ja) 硫黄分回収方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): RU