EA014412B1

EA014412B1 - Способ получения очищенного газового потока

Info

Publication number: EA014412B1
Application number: EA200801255A
Authority: EA
Inventors: Корнелис Петрус Йоханнес Мария Ван Ден Бранд; Лидия Сингоредьо; Йоханнес Теодорус Мария Смитс
Original assignee: Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В.
Priority date: 2005-11-04
Filing date: 2006-11-02
Publication date: 2010-12-30
Also published as: EP1948560A1; WO2007065765A8; US7625539B2; CA2626076A1; CN101296861B; WO2007065765A1; CA2626076C; CN101296861A; US20080279759A1; EA200801255A1; AU2006324122A1

Abstract

Способ получения очищенного газового потока из сырьевого газового потока, содержащего загрязнения, включающий следующие стадии: (a) удаление загрязнений из сырьевого газового потока с целью получения очищенного газового потока и высокосернистого газового потока, содержащего HS и RSH; (b) разделение высокосернистого газового потока, содержащего HS и RSH, на газовый поток, обогащенный HS, и остаточный газовый поток, содержащий RSH; (c) превращение HS в газовом потоке, обогащенном HS, в элементарную серу в установке Клауса, таким образом получая первый отходящий газовый поток, содержащий SO; (d) превращение SOв первом отходящем газовом потоке, содержащем SO, в HS в реакторе для обработки отходящего газа процесса Клауса с целью получения второго отходящего газового потока, содержащего HS; (e) превращение RSH из остаточного газового потока, содержащего RSH, в HS в реакторе для превращения RSH с целью получения остаточного газового потока, содержащего HS, в котором по меньшей мере один параметр условий эксплуатации реактора для превращения RSH отличается от соответствующего параметра условий эксплуатации реактора для обработки отходящего газа процесса Клауса.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу получения очищенного газового потока из сырьевого газового потока, содержащего загрязнения.

Уровень техники

Газовые потоки, содержащие загрязнения, могут иметь различное происхождение.

Например, из многочисленных скважин природного газа добывают так называемый высокосернистый газ, т.е. природный газ, содержащий сернистые загрязнения, такие как Н₂8, алифатические и/или ароматические меркаптаны (Я8Н, где Я представляет собой алкильную группу или арильную группу), сульфиды, дисульфиды и тиофены в такой концентрации, что природный газ становится непригодным для непосредственного использования. Природный газ представляет собой обобщенный термин, который применяется для смесей легких углеводородов и необязательно других газов (азот, диоксид углерода, гелий), добываемых из скважин природного газа. Основным компонентом природного газа является метан. Кроме того, часто присутствуют этан, пропан и бутан. Также может присутствовать диоксид углерода. В некоторых случаях могут присутствовать небольшие количества высших углеводородов, которые часто называются сжиженными компонентами, природными газами или конденсатом. При добыче вместе с нефтью природный газ обычно называется попутным газом.

Другие примеры газовых потоков, содержащих загрязнения, особенно сернистые загрязнения, представляют собой газовые потоки, используемые и получаемые на нефтеперерабатывающих заводах из сырьевых газовых потоков, содержащих загрязнения, например сырьевые газовые потоки, полученные в процессах гидрообессеривания.

Производство очищенного газового потока обычно включает удаление загрязнений, особенно сернистых загрязнений, из этих загрязненных газовых потоков.

Из уровня техники известны способы производства очищенного газового потока из газового потока, содержащего сернистые загрязнения. Например, в документе ЕР 1338557 описан способ, в котором загрязнения удаляются из потока природного газа с использованием абсорбирующей жидкости - водного амина. Полученную насыщенную абсорбирующую жидкость регенерируют и, таким образом, получают высокосернистый газовый поток, содержащий Н₂8, Я8Н и СО₂. Этот высокосернистый газовый поток разделяется на второй абсорбционной стадии на остаточный газовый поток, содержащий Я8Н, и газовый поток, обогащенный Н₂8. Газовый поток, обогащенный Н₂8, направляют на процесс Клауса с целью получения элементарной серы и отходящего газа процесса Клауса. Затем этот отходящий газ процесса Клауса нагревают и смешивают с остаточным газовым потоком. Полученный смешанный газ направляют в реактор гидрогенизации, в котором сернистые соединения, в том числе Я8Н, превращаются в Н₂8. Образовавшийся таким образом Н₂8 извлекается с использованием последовательных этапов абсорбции и регенерации и возвращается в процесс Клауса.

Недостатком способа, описанного в документе ЕР 1338557, является то, что изменения концентрации Р8Н и/или углеводородных соединений в исходном газовом потоке могут привести к эксплуатационным проблемам в зоне гидрогенизации. Другим, еще более важным недостатком является то, что в зависимости от типа Р8Н степень превращения все же остается низкой, обычно даже ниже 80%. В результате низкой степени превращения Р8Н газовый поток, покидающий зону гидрогенизации, еще будет содержать относительно большую концентрацию Р8Н. Эти меркаптаны Я8Н в конечном счете будут попадать в газовый поток, который поступает в печь для сжигания. В печи для сжигания непревращенный Я8Н будет сжигаться до 8О₂, что приводит к повышенному выделению 8О₂ в атмосферу. С учетом все возрастающих экологических ограничений, выделение 8О₂ необходимо снижать до низкого уровня.

В настоящее время установлено, что степень превращения Р8Н может быть значительно повышена в результате использования специализированного реактора превращения Р8Н в сочетании с реактором для обработки отходящего газа процесса Клауса.

В настоящем изобретении разработан способ получения очищенного газового потока из сырьевого газового потока, содержащего загрязнения, причем этот способ включает в себя следующие стадии:

(a) удаление загрязнений из сырьевого газового потока с целью получения очищенного газового потока и высокосернистого газового потока, содержащего Н₂8 и Р8Н:

(b) разделение высокосернистого газового потока, содержащего Н₂8 и Р8Н на газовый поток, обогащенный Н₂8, и остаточный газовый поток, содержащий Р8Н:

(c) превращение Н₂8 в газовом потоке, обогащенном Н₂8, в элементарную серу в установке Клауса, таким образом, получая первый отходящий газовый поток, содержащий 8О₂:

(б) превращение 8О₂ в первом отходящем газовом потоке, содержащем 8О₂, в Н₂8 в реакторе для обработки отходящего газа процесса Клауса с целью получения второго отходящего газового потока, содержащего Н₂8:

(е) превращение Я8Н из остаточного газового потока, содержащего Р8Н. в Н₂8 в реакторе для превращения Р8Н с целью получения остаточного газового потока, содержащего Н₂8, причем по меньшей мере один параметр условий эксплуатации реактора для превращения Р8Н отличается от соответствующего параметра условий эксплуатации реактора для обработки отходящего газа процесса Клауса.

- 1 014412

Способ согласно изобретению обеспечивает высокую степень превращения Я8Н, даже при относительно высоких значениях объемной скорости потока газа (СН8У), причем может быть достигнута степень превращения Я8Н даже выше чем 90%.

Условия эксплуатации реактора для превращения Я8Н могут быть отрегулированы и оптимизированы для удаления Я8Н независимо от эксплуатационных условий эксплуатации реактора для обработки отходящего газа процесса Клауса с целью достижения высокой степени превращения Я8Н. В частности, рабочая температура в реакторе для превращения Я8Н может быть отрегулирована независимо от реактора для обработки отходящего газа процесса Клауса. Изменения состава сырьевого газового потока и/или возможные колебания концентрации Я8Н в сырьевом газовом потоке будут переводиться в изменения состава и/или колебания концентрации Я8Н в остаточном газовом потоке, содержащем Я8Н, который является сырьем для реактора для превращения Я8Н. Эти изменения и/или колебания могут контролироваться путем регулирования условий в реакторе для превращения Я8Н. Таким образом, может быть достигнута повышенная степень превращения Я8Н. Соответственно может быть достигнута степень превращения Я8Н 90% или даже более, что приводит к пониженному содержанию Я8Н в газовом потоке, выходящем из реактора для превращения Я8Н.

Поскольку отходящий газовый поток, содержащий 8О₂. образуется только в установке Клауса и обеднен Я8Н, в реактор для обработки отходящего газа процесса Клауса поступает газовый поток, имеющий незначительные колебания по концентрации. Может быть обеспечена стабильная эксплуатация реактора для обработки отходящего газа процесса Клауса, поскольку теперь в реакторе для обработки отходящего газа процесса Клауса главным образом обеспечивается удаление из газового потока сернистых загрязнений, отличающихся от Я8Н, при этом почти отсутствуют колебания состава этих загрязнений.

Другое преимущество изобретения заключается в том, что применение специального реактора для превращения Я8Н обеспечивает гибкость технологических операций в случае возникновения проблем при эксплуатации способа, например в случае образования избыточного кокса, особенно в реакторе превращения Я8Н. Наличие углеводородов в остаточном газовом потоке, содержащем Я8Н, может привести к образованию кокса. Вследствие того что остаточный газовый поток, содержащий Я8Н, обрабатывают в реакторе для превращения Я8Н, а не в реакторе для обработки отходящего газа процесса Клауса, образование кокса не будет влиять на реактор для обработки отходящего газа процесса Клауса даже в случае возможного отключения реактора для превращения Я8Н, и реактор для обработки отходящего газа процесса Клауса можно эксплуатировать в нормальном режиме работы.

Можно обрабатывать любой сырьевой газовый поток, содержащий Н₂8 и Я8Н в качестве загрязнений. Соответственно сырьевой газовый поток может быть природным или попутным газом.

Меркаптаны Я8Н включают алифатические Я8Н, особенно С₁-С₆ Я8Н, более конкретно С₁-С₄ Я8Н, ароматические Я8Н, особенно фенилмеркаптан, или смеси алифатических и ароматических Я8Н. Особенно это изобретение относится к удалению метилмеркаптана (К=метил), этилмеркаптана (К=этил), нормального и изопропилмеркаптана (К=пропил) и изомеров бутилмеркаптана (Я = бутил). Меркаптаны, имеющие 3 или более атомов углерода (н-пропилмеркаптан, изо-пропилмеркаптан и бутилмеркаптан), в последующем будут называться С₃ ⁺ Я8Н.

Способ согласно изобретению особенно подходит для сырьевых газовых потоков, содержащих Н₂8 и, кроме того, необязательно значительные количества диоксида углерода, так как оба эти соединения эффективно удаляются в процессе абсорбции в жидкой фазе на этапе (а).

Суммарный сырьевой газовый поток содержит Н₂8 в диапазоне от 0,05 до 20 об.%, Я8Н от 1 ч./млн (по объему) до 1 об.% и диоксид углерода от 0 до 40 об.% в расчете на весь сырьевой газовый поток. Предпочтительно сырьевой газовый поток содержит Н₂8 от 0,1 до 10 об.%, Я8Н от 20 ч./млн (по объему) до 1 об.% и диоксид углерода от 0 до 30 об.% в расчете на весь сырьевой газовый поток.

Соответственно на этапе (а) используют абсорбирующую жидкость для того, чтобы удалить загрязнения за счет перехода загрязнений из сырьевого газового потока в абсорбирующую жидкость. Это приводит к насыщению абсорбирующей жидкости загрязнениями. Насыщенную абсорбирующую жидкость регенерируют путем контакта с регенерирующим газом. При этом образуется высокосернистый газовый поток, содержащий Н₂8 и Я8Н.

Абсорбирующая жидкость представляет собой любую жидкость, способную удалять загрязнения, в том числе Н₂8, из сырьевого газового потока. Выбор абсорбирующей жидкости, среди прочего, зависит от типа удаляемых загрязнений. В том случае когда сырьевой газовый поток содержит природный газ, основными загрязнениями являются Н₂8, Я8Н и диоксид углерода. Другие загрязнения могут включать СО8, С8₂ и тиофены.

Предпочтительная абсорбирующая жидкость содержит химический растворитель, а также физический растворитель.

Подходящими химическими растворителями являются первичные, вторичные и/или третичные амины. Предпочтительным химическим растворителем является вторичный или третичный амин, предпочтительно аминное соединение, полученное из этаноламина, более конкретно диизопропиламин (ΌΙΡΑ), диэтиламин (ΌΕΑ), монометилэтаноламин (ММЕА), ΜΌΕΑ или ΌΕΜΕΑ

- 2 014412 (диэтилмоноэтаноламин), предпочтительно ΌΙΡΑ или ΜΌΕΆ. Полагают, что эти химические растворители взаимодействуют с кислотными соединениями, такими как Н₂8 и/или СО₂, и, таким образом, Н₂8 и/или СО₂ удаляются из сырьевого газового потока.

Подходящими физическими растворителями являются сульфолан (циклотетраметиленсульфон) и его производные, амиды алифатических кислот, Ν-метилпирролидон, Ν-алкилированные пирролидоны и соответствующие пиперидоны, метанол, этанол и простые диалкиловые эфиры полиэтиленгликолей или их смеси. Предпочтительным физическим растворителем является сульфолан. Полагают, что Н₂8 и/или СО2 могут поглощаться физическим растворителем, и, таким образом, они удаляются из сырьевого газового потока. Кроме того, Р8Н также могут поглощаться в физическом растворителе.

Кроме того, абсорбирующая жидкость может содержать так называемое активирующее соединение. Полагают, что добавка активирующего соединения в систему абсорбирующей жидкости приводит к улучшению удаления кислотных соединений. Подходящими активирующими соединениями являются пиперазин, метилэтаноламин или (2-аминоэтил)этаноламин, особенно пиперазин.

Предпочтительно абсорбирующая жидкость содержит сульфолан, ΜΌΕΆ и пиперазин.

Предпочтительная абсорбционная жидкость содержит воду от 15 до 45 мас.ч., предпочтительно от 15 до 40 мас.ч.; сульфолан от 15 до 40 мас.ч.; вторичный или третичный амин, полученный из этаноламина, от 30 до 60 мас.ч. и активирующее соединение, предпочтительно пиперазин, от 0 до 15 мас.ч., предпочтительно от 0,5 до 10 мас.%, причем все части по массе даны в расчете на общее количество раствора и добавленные вода, сульфолан, амин и необязательно активатор вместе составляют 100 мас.ч. Эта предпочтительная абсорбирующая жидкость обеспечивает удаление углеводородов, диоксида углерода, сероводорода и/или СО8 из газового потока, содержащего эти соединения.

Условия эксплуатации стадии (а) могут быть отрегулированы таким образом, чтобы обеспечить получение очищенного газового потока из сырьевых газовых потоков, которые, кроме Н₂8 и Н8Н, дополнительно содержат другие соединения, в том числе выбранные из группы, состоящей из диоксида углерода, бензола, толуола, ксилолов (ВТХ) и других сернистых загрязнений. Способ дает возможность выбора, удалять или не удалять из сырьевого газового потока соединения, отличающиеся от сероводорода и Р8Н. например другие соединения, содержащие серу, или диоксид углерода, или ароматические соединения. Соответственно различные составы газового потока, полученного на стадии (а), могут быть достигнуты путем выбора соответствующей абсорбирующей жидкости на стадии (а). Жидкостную абсорбцию проводят при температуре от 15 до 90°С, более предпочтительно от 25 до 80°С, еще более предпочтительно от 40 до 65°С.

Жидкостную абсорбцию проводят при абсолютном давлении между 10 и 150 бар, особенно между 25 и 90 бар. Абсорбирующие жидкости, содержащие химические и физические растворители, хорошо работают при высоком давлении, особенно между 20 и 90 бар. Поэтому, в случае, когда сырьевой газовый поток находится под давлением, например когда сырьевой газовый поток представляет собой поток природного газа, полученный при высоком давлении, не требуется стадия сброса давления. Еще одним преимуществом является то, что применение сочетания физической и химической абсорбирующих жидкостей, в отличие от единственной водной химической абсорбирующей жидкости, также дает возможность быстро испарять любое количество диоксида углерода при относительно высоком давлении (т.е. между 5 и 15 бар). Это снижает уровень требований к повторной компрессии, например для повторной инжекции.

Стадию (а) соответственно проводят в зоне, имеющей от 5 до 80 контактных слоев, таких как тарелки с клапанами, барботажные тарелки с колпачками, диафрагмы и т. п. Кроме того, могут быть использованы структурированные насадки. Количество удаленного диоксида углерода может быть оптимизировано путем регулирования отношения растворитель/сырьевой газ. Подходящее отношение растворитель/сырьевой газ составляет от 1,0 до 10 (по массе), предпочтительно между 2 и 6.

Очищенный газовый поток, полученный на стадии (а), обеднен Н₂8, это означает, что концентрация Н₂8 в очищенном газовом потоке меньше, чем концентрация Н₂8 в сырьевом газовом потоке. Следует понимать, что концентрация Н₂8 в очищенном газовом потоке, полученном на стадии (а), зависит от концентрации Н₂8 в сырьевом газовом потоке. Обычно концентрация Н₂8 в очищенном газовом потоке находится в диапазоне от 0,0001 до 80%, предпочтительно от 0,0001 1о 20%, более предпочтительно от 0,0001 до 10% от концентрации Н₂8 в сырьевом газовом потоке. Соответственно концентрация Н₂8 в очищенном газовом потоке, полученном на стадии (а), составляет менее чем 10 ч./млн (по объему), предпочтительно менее чем 5 ч./млн (по объему).

Следует понимать, что концентрация Р8Н в очищенном газовом потоке будет зависеть от концентрации Р8Н в сырьевом газовом потоке. Соответственно концентрация Р8Н в очищенном газовом потоке будет находиться в диапазоне от 100 ч./млрд (по объему) до 0,1 об.%. Необязательно, очищенный газовый поток может быть подвергнут дополнительной обработке для того, чтобы удалить больше меркаптанов. Соответствующий способ достижения дополнительного удаления меркаптанов, описанный в журнале НубтосатЬои Еидтеетшд, 1иие 2001, р. 55-60, включает адсорбцию меркаптанов с использованием слоя адсорбента, с последующей регенерацией слоя адсорбента, который содержит меркаптаны. Подходящие твердые материалы - адсорбенты включают материалы на основе диоксида кремния, силикагеля,

- 3 014412 оксида алюминия или алюмосиликата. В слое адсорбента обычно можно различить две зоны: равновесную зону и зону массопереноса. В равновесной зоне количество адсорбированного материала находится в равновесии с парциальным давлением компонента в сырье. В зоне массопереноса адсорбент активно адсорбирует компонент из газового потока.

Адсорбция компонентов из газовой смеси на твердых адсорбентах представляет собой термический экзотермический процесс. Обычно этот процесс может быть обращен путем подвода тепла к адсорбенту и фазе адсорбата. Если подводится достаточно тепла, адсорбированные компоненты покидают внутреннюю поверхность и поры адсорбента. Для завершения процесса регенерации адсорбент еще раз охлаждается до начальной температуры. Это обращение процесса адсорбции называется регенерацией.

Предпочтительные твердые адсорбенты представляют собой цеолиты, имеющие отверстия, в которые способны входить или проходить частицы. В некоторых типах цеолитов эти отверстия соответственно определяются как диаметр пор, в то время как в других типах отверстия соответственно определяются как отверстия в структуре каркаса. В случае когда в углеводородном потоке присутствует вода, процесс протекает с большей эффективностью, если воду удаляют до операции удаления меркаптанов, предпочтительно путем адсорбции воды на цеолите, имеющем диаметр пор менее чем 5А. Это может привести к очень низкому содержанию меркаптанов, соответственно в диапазоне 20 ч./млрд (по объему) или даже менее.

Очищенный газовый поток можно дополнительно обрабатывать известными способами. Например, очищенный газовый поток можно подвергать каталитическому или некаталитическому сжиганию с целью выработки электричества, тепла или энергии или он может быть использован в качестве сырьевого газа для химического процесса или для бытового потребления. В случае когда поток сырьевого газа содержит природный газ, очищенный газовый поток также может быть охлажден с целью получения сжиженного природного газа (ΕΝΟ), как, например, описано в документах \¥О 99/60316 или \УО 00/29797, содержание которых включено в настоящее изобретение. Таким образом, это изобретение также предоставляет ΕΝΟ, полученный путем охлаждения очищенного газового потока, полученного с использованием способа согласно изобретению.

На стадии жидкостной абсорбции образуется насыщенная абсорбирующая жидкость, содержащая такие загрязнения, как Η₂δ, ΒδΗ и необязательно СО₂ и/или другие сернистые соединения, такие как карбонилсульфид и ВТХ. Обычно стадия абсорбции может быть проведена в непрерывном режиме, причем этот процесс также включает в себя регенерацию насыщенной абсорбирующей жидкости. Поэтому предпочтительно удаление загрязнений включает стадию регенерации, на которой насыщенную абсорбирующую жидкость регенерируют путем переноса по меньшей мере части загрязнений в поток регенерирующего газа. Соответственно регенерация протекает при относительно низком давлении и высокой температуре. Насыщенная абсорбирующая жидкость, кроме Η₂δ и ΒδΗ, также может содержать значительные количества других соединений из сырьевого газового потока, например углеводороды, монооксид углерода и водород. Следовательно, может быть выгодным удалять из насыщенного растворителя эти (некислотные) соединения, по меньшей мере частично, путем однократного испарения при давлении, которое выше, чем сумма парциальных давлений этих соединений. Таким образом, из растворителя выделяются только очень малые количества СО₂ и необязательно Η₂δ и СО8 вместе с некислотными соединениями. Регенерацию соответственно проводят путем нагревания в аппарате регенерации при относительно высокой температуре в диапазоне от 70 до 150°С. Предпочтительно нагревание осуществляют водяным паром или горячим маслом. Предпочтительно повышение температуры проводить в ступенчатом режиме. Регенерацию осуществляют при абсолютном давлении в диапазоне от 1 до 2 бар.

После регенерации получаются регенерированная абсорбирующая жидкость и высокосернистый газовый поток, содержащий Η₂δ и ΒδΗ. Необязательно, высокосернистый газовый поток может дополнительно содержать диоксид углерода и карбонилсульфид. Предпочтительно регенерированная абсорбирующая жидкость используется снова на этапе абсорбции стадии (а) для удаления Η₂δ. Соответственно регенерированная абсорбирующая жидкость вступает в теплообмен с насыщенной абсорбирующей жидкостью с целью использования тепла в другом месте.

На стадии (Ь) высокосернистый газовый поток, содержащий Η₂δ и ΒδΗ, разделяют в реакторе обогащения для того, чтобы получить газовый поток, обогащенный Η₂δ, и остаточный газовый поток, содержащий меркаптаны ΒδΗ.

Предпочтительно этот способ разделения осуществляют за счет того, что высокосернистый газовый поток подвергают избирательной абсорбции, где предпочтительно абсорбируется Η₂δ. Избирательная абсорбция Η₂δ известна из уровня техники, например см. книгу по очистке газов: А. КоЫ, Е. В|С5СпГс1б. Са5 РцпГюайоп, 3-е изд. фирмы Ои1Г РиЫщЫпд Со, ΗουδΙοη, 1979. Избирательные абсорбирующие жидкости содержат водные растворы алканоламинов, таких как ΌΕΑ, ТЕА, ΌΙΡΑ, ΜΌΕΑ, диалкиловые эфиры полиэтиленгликоля или ацетат Ν,Ν-диметиламмония. Кроме того, может быть использована смесь сульфолана и алканоламина. Другие избирательные абсорбенты включают Ν-метилпирролидон и трибутилфосфат.

- 4 014412

На стадии (Ь) получается остаточный газовый поток, содержащий меркаптаны К8Н. Этот остаточный газовый поток может дополнительно содержать другие соединения, например диоксид углерода, и/или ароматические соединения, особенно углеводороды и/или ВТХ, которые не абсорбируются на стадии избирательной абсорбции. Например, это может происходить, когда в качестве абсорбирующей жидкости на стадии (а) используют химический растворитель, особенно ΜΌΕΆ. Соответственно концентрация Н₂8 в остаточном газовом потоке будет значительно ниже по сравнению с концентрацией в сырьевом газовом потоке.

Абсорбированный Н₂8 в последующем десорбируется при регенерации, как описано ранее, в результате получается газовый поток, обогащенный Н₂8. Затем на стадии (с) этот газовый поток, обогащенный Н₂8, поступает в установку Клауса, таким образом, получается первый отходящий газовый поток, содержащий 8О₂.

В установке Клауса сероводород превращается в элементарную серу с использованием хорошо известного процесса Клауса. Процесс Клауса представляет собой способ, в котором элементарная сера образуется путем частичного окисления Н₂8 с использованием кислородсодержащего газа (в том числе чистого кислорода), чтобы получить 8О₂, в последующем образовавшийся 8О₂ взаимодействует с оставшейся частью Н₂8 в присутствии катализатора. Наиболее широко в качестве катализатора Клауса используют активированный сферический оксид алюминия без промоторов. Соответственно установка Клауса включает в себя камеру сгорания с последующими двумя (или более) слоями катализатора и двумя или более холодильниками. Продукты реакции охлаждают в этих холодильниках и извлекают жидкую элементарную серу. Поскольку выход элементарной серы в расчете на введенный сероводород не является количественным, в отходящем газе из установки Клауса остается небольшое количество непрореагировавшего сероводорода и диоксида серы. Отходящий газ из установки Клауса, который является первым отходящим газовым потоком, содержит 8О₂.

На стадии (6) первый отходящий газовый поток, содержащий 8О₂, поступает в реактор для обработки отходящего газа процесса Клауса. В этом реакторе для обработки отходящего газа диоксид серы восстанавливают до сероводорода в процессе гидрогенизации. Кроме того, СО8 (если он присутствует) превращается в сероводород. Предпочтительным реактором для обработки отходящего газа фирмы 8Не11 является так называемый реактор 8СОТ (т.е. 8Не11 С1аик ОПП-дак Ттеайид), который описан, например, в упомянутом выше справочнике Κοίιΐ и КтекеиПеИ. Первый отходящий газовый поток, содержащий 8О₂, сначала нагревают, и затем поток контактирует с катализатором, что приводит к образованию Н₂8. Второй отходящий газовый поток, содержащий Н₂8, выходит из реактора для обработки отходящего газа процесса Клауса.

Температура в реакторе для обработки отходящего газа процесса Клауса соответственно составляет от 150 до 350°С, предпочтительно от 210 до 250°С.

На стадии (е) К8Н из остаточного газового потока, содержащего меркаптан К8Н. полученного на стадии (Ь), превращается в Н₂8 в реакторе для превращения К8Н. Как указано выше, условия в реакторе для превращения К8Н выбирают таким образом, чтобы была достигнута высокая степень превращения К8Н. Это возможно, поскольку реактор для превращения К8Н эксплуатируется независимо от реактора для обработки отходящего газа процесса Клауса. Реактор для превращения К8Н будет эксплуатироваться таким образом, чтобы по меньшей мере одно условие эксплуатации отличалось от соответствующего условия эксплуатации в реакторе для обработки отходящего газа процесса Клауса. Примерами условий эксплуатации являются температура и объемная скорость потока газа.

В предпочтительном варианте осуществления рабочая температура реактора для превращения К8Н отличается от рабочей температуры реактора для обработки отходящего газа.

В особенно предпочтительном варианте осуществления рабочая температура реактора для превращения К8Н выше, чем рабочая температура реактора для обработки отходящего газа процесса Клауса. Предпочтительно рабочая температура реактора для превращения К8Н находится в диапазоне на 10-150°С выше, предпочтительно на 20-150°С выше, чем рабочая температура реактора для обработки отходящего газа процесса Клауса. Эта разность температур обеспечивает оптимальное превращение К8Н.

Поскольку подходящие температуры реактора для обработки отходящего газа процесса Клауса находятся в диапазоне от 210 до 320°С, в этом предпочтительном варианте осуществления температура в реакторе для превращения К8Н изменяется от 300 до 425°С, более предпочтительно от 320 до 400°С.

Предпочтительно реактор для превращения К8Н включает в себя катализатор, способный превращать К8Н. Соответственно катализатор включает в себя по меньшей мере один металл, который выбирают из группы, состоящей из меди, кобальта, хрома, ванадия и молибдена. Предпочтительно катализатор содержит соединения активного металла на носителе. Соответственно металл присутствует в катализаторе в форме оксида или сульфида. Носитель может быть выбран из группы, состоящей из оксида алюминия, диоксида кремния, алюмосиликата, диоксида титана, диоксида циркония и оксида магния.

- 5 014412

В способе, описанном в документе ЕР-А-1338557, используется один реактор в установке для обработки отходящего газа процесса Клауса. Указаны следующие условия процесса в этом реакторе: температура от 230 до 300°С и объемная скорость потока газа 500-3000 ч^-1. Преимущество способа настоящего изобретения состоит в том, что условия работы двух реакторов: гидрогенизационного реактора и реактора для превращения К8Н, могут быть оптимизированы независимо. Это относится не только к температуре, но также к объемной скорости потока газа, причем эти условия могут быть выбраны таким образом, чтобы в каждом реакторе можно было получить оптимальный режим работы. Достаточно очевидно, что чем выше значение объемной скорости потока газа, тем меньше может быть размер реактора, таким образом, улучшается экономическая целесообразность способа. В то время как в примерах документа ЕР-А-1338557 используется объемная скорость потока газа 1000 ч^-1, условия отдельных реакторов согласно изобретению позволяют работать при повышенной объемной скорости потока. Таким образом, могут быть использованы реакторы меньшего размера, что приводит к значительному снижению себестоимости, а также к более легкой эксплуатации. Предпочтительно объемная скорость в реакционной зоне превращения К8Н находится в диапазоне от 1000 до 5000 ч^-1, предпочтительно от 1100 до 3000 ч^-1. Отличные результаты были получены объемной скорости в диапазоне от 1500 до 2500 ч^-1.

Особенно предпочтительный вариант осуществления дополнительно включает в себя стадия (1) охлаждения остаточного газового потока, содержащего Н₂8, охлаждения второго отходящего газового потока, содержащего Н₂8, и контактирования обоих охлажденных газовых потоков с абсорбирующей жидкостью, в результате чего Н₂8 из обоих газовых потоков переводится в абсорбирующую жидкость с целью получения абсорбирующей жидкости, насыщенной сероводородом, и выходящего газового потока. Предпочтительно насыщенную абсорбирующую жидкость регенерируют путем контактирования жидкости с отпаривающим газом. По причине незначительной концентрации К8Н в остаточном газовом потоке, содержащем Н₂8, количество К8Н и Н₂8 в выпускаемом газовом потоке также будет мало.

Предпочтительным способом вывода выходящего газового потока является направление его в печь для сжигания с целью получения газа сгорания, который выпускается в атмосферу на дополнительной стадии (д). По причине незначительной концентрации К8Н в выпускаемом потоке количество диоксида серы, образовавшегося в результате сжигания К8Н и выбрасываемого в атмосферу, также будет мало. Таким образом, этот способ обеспечивает соответствие строгим требованиям экологии, наряду с удалением К8Н до очень низкой концентрации.

Теперь работа реактора для превращения К8Н будет проиллюстрирована следующими не ограничивающими примерами.

Пример 1 (согласно изобретению).

Остаточный газовый поток, содержащий К8Н и имеющий состав, который указан в табл. 1, при различных температурах контактирует с катализатором, содержащим Со/Мо при объемной скорости потока газа (СН8У) 2500 ч^-1. Концентрацию Е8Н в газовом потоке, выходящем из реактора для превращения К8Н, измеряют методом газовой хроматографии и определяют степень превращения при различных температурах. Результаты приведены в табл. 2.

Таблица 1

Состав (мол.%) остаточного газового потока, содержащего К8Н

Соединение	Мол. %	Соединение	Мол.%
ΙΜ)	6,45	С7	0,32
СО₂	80,37	С8	0,25
Н₂8	0,02	С9	0,13
СОЗ	0,001	СЮ	0,07
ν₂	4,71	СН₃8Н	0,22
Н₂	2,30	С₂Н₅8Н	0,70
С1 (метан)	5,58	Бензол	0,44

С5	0,24	Толуол	0,98
С6	0,44	Ксилолы	0,13

- 6 014412

Таблица 2

Превращение К8Н при различных температурах

Эти результаты демонстрируют, что может быть достигнута высокая степень превращения К8Н. Степень превращения К8Н можно регулировать путем установки температуры реактора.

Пример 2 (согласно изобретению).

Остаточный газовый поток, содержащий К8Н и имеющий состав, который указан в табл. 1, при различных значениях объемной скорости потока газа контактирует с катализатором, содержащим Со/Мо, при температуре 350°С. Концентрацию К8Н в газовом потоке, выходящем из реактора для превращения К8Н, измеряют методом газовой хроматографии и определяют степень превращения при различных СН8У. Результаты приведены в табл. 3.

Таблица 3

Превращение К8Н при 350°С

ΟΗ8ν (ч‘)	СН₃8Н	С₂Н₅8Н	1-С₄Н₉8Н	2-С4Н98Н
2500	90	97
1500	88	98	98	93

Эти результаты демонстрируют, что даже при высоких значениях ОСПГ достигнута высокая степень превращения К8Н.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ получения очищенного газового потока из сырьевого газового потока, содержащего загрязнения, включающий следующие стадии:

(a) удаление загрязнений из сырьевого газового потока с целью получения очищенного газового потока и высокосернистого газового потока, содержащего Н₂8 и К8Н;

(b) разделение высокосернистого газового потока, содержащего Н₂8 и К8Н, на газовый поток, обогащенный Н₂8, и остаточный газовый поток, содержащий К8Н;

(c) превращение Н₂8 в газовом потоке, обогащенном Н₂8, в элементарную серу в установке Клауса, таким образом получая первый отходящий газовый поток, содержащий 8О₂;

(б) превращение 8О₂ в первом отходящем газовом потоке, содержащем 8О₂, в Н₂8 в реакторе для обработки отходящего газа процесса Клауса с целью получения второго отходящего газового потока, содержащего Н₂8;

(е) превращение К8Н из остаточного газового потока, содержащего К8Н, в Н₂8 в реакторе для превращения К8Н с целью получения остаточного газового потока, содержащего Н₂8, причем по меньшей мере один параметр условий эксплуатации реактора для превращения К8Н отличается от соответствующего параметра условий эксплуатации реактора для обработки отходящего газа процесса Клауса.
2. Способ по п.1, дополнительно включающий стадию (ί) охлаждения остаточного газового потока, содержащего Н₂8, и охлаждения второго отходящего газового потока, содержащего Н₂8, и контактирования обоих охлажденных газовых потоков с абсорбирующей жидкостью, в результате чего Н₂8 из обоих газовых потоков переводится в абсорбирующую жидкость с получением абсорбирующей жидкости, насыщенной сероводородом, и выходящего газового потока.
3. Способ по любому из пп.1 или 2, дополнительно включающий стадию (д) направления выходящего газового потока в печь для сжигания с целью получения газа сгорания, который выпускают в атмосферу.
4. Способ по любому из пп.1-3, в котором параметром условий эксплуатации реактора является температура.
5. Способ по любому из пп.1-4, в котором отходящий газовый поток, содержащий 8О₂, дополнительно включает СО8, причем СО8 превращают в Н₂8 в реакторе для обработки отходящего газа процесса Клауса.
6. Способ по любому из пп.1-5, в котором рабочая температура реактора для превращения К8Н выше, чем рабочая температура реактора для обработки отходящего газа процесса Клауса.
7. Способ по п.6, в котором рабочая температура реактора для превращения К8Н находится в диапазоне на 10-150°С выше, предпочтительно на 20-150°С выше, чем рабочая температура реактора для обработки отходящего газа процесса Клауса.

- 7 014412
8. Способ по любому из пп.1-7, в котором рабочая температура реактора для обработки отходящего газа процесса Клауса находится в диапазоне от 150 до 350°С, предпочтительно от 210 до 250°С.
9. Способ по любому из пп.1-8, в котором рабочая температура реактора для превращения К8Н находится в диапазоне от 300 до 425°С, более предпочтительно от 320 до 400°С.
10. Способ по любому из пп.1-9, в котором концентрация К8Н в остаточном газовом потоке находится в диапазоне от 10 ч./млн (по объему) до 1 об.%, предпочтительно от 100 ч./млн (по объему) до 1 об.% в расчете на весь остаточный газовый поток.
11. Способ по любому из пп.1-8, в котором реактор для превращения К8Н содержит катализатор, способный превращать К8Н.
12. Способ по п.11, в котором катализатор превращения К8Н включает в себя по меньшей мере одно соединение, выбранное из группы кобальта, никеля и вольфрама в сочетании с молибденом.
13. Способ по любому из пп.1-12, в котором объемная скорость подачи газа в реактор превращения К8Н находится в диапазоне от 1100 до 10000 ч^-1, предпочтительно от 1500 до 9000 ч^-1.

Евразийская патентная организация, ЕАПВ

Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2