PL163291B1

PL163291B1 - Sposób eksploatowania Instalacji Clausa PL PL PL

Info

Publication number: PL163291B1
Application number: PL89282848A
Authority: PL
Inventors: Rainer Dittmer; Manfred Gross; Ulrich Meisl
Original assignee: Krupp Koppers Gmbh
Priority date: 1988-12-22
Filing date: 1989-12-19
Publication date: 1994-03-31
Also published as: ZA898261B; ES2017241A6; DE3843295A1; US5100640A; DD290404A5; CN1024523C; CN1043681A

Abstract

Sposób eksploatowania instalacji Clausa, w której gaz wsadowy, zawierajacy siarkowo- dór, najpierw poddaje sie spalaniu niezupel- nemu i po tym w dwu- lub wielostopniowym reaktorze Clausa poddaje sie dalszej reakcji, znamienny tym, ze optymalne spalanie niezu- pelne gazu wsadowego nastepuje w zaleznosci od doprowadzonego z gazem wsadowym m aso- wego strumienia siarkowodoru albo w jednym albo w dwóch równolegle wlaczonych piecach do spalania z kotlem-utylizatorem, po czym dalsza obróbke tego gazu przeprowadza sie w jednym reaktorze Clausa, którego zdolnosc produkcyjna jest przewidziana na oczekiwany maksymalnie strumien masowy siarki. PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób eksploatowania instalacji Clausa, w której gaz wsadowy, zawierający siarkowodór, najpierw poddaje się spalaniu niezupełnemu i po tym w dwu- lub wielostopniowym reaktorze Clausa poddaje się dalszej reakcji.

Podczas przeprowadzania tak zwanego sposobu Clausa gaz wsadowy zawierający siarkowodór, poddaje się najpierw niezupełnemu spalaniu w piecu do spalania w takich warunkach, żeby tylko jedna trzecia część siarkowodoru zawartego w gazie wsadowym spalała się według następującego równania reakcji:

HaS + 1,5 Oa - SO₂ + H₂O

W piecu do spalania może przy tym być zainstalowana warstwa specjalnego katalizatora, przeznaczona do rozkładu związków azotowych, znajdujących się w gazie wsadowym.

Następnie gorący gaz chłodzi się w kotle-utylizatorze i po tym wprowadza do dwu- lub wielostopniowego reaktora Clausa, w którym w obecności katalizatorów zachodzi dalsza reakcja tego gazu według następującego równania reakcji:

2H_ZS + SO₂ - 3S + 2H₂O

W przypadku tradycyjnych instalacji Clausa piec do spalania, przeznaczony do niezupełnego spalania gazu wsadowego, wraz z kotłem-utylizatorem, reaktor Clausa wraz z urządzeniami pomocniczymi oraz separator siarki są połączone szeregowo. Dobór rozmiarów tych urządzeń następuje przy tym w zależności od oczekiwanej zawartości -H2S w gazie wsadowym i zwykle od przetwarzanego strumienia masowego gazu wsadowego, toteż zdolność produkcyjna wytwarzania siarki w tej instalacji jest ograniczona. Odchylenia od zadanej zdolności produkcyjnej są przy tym możliwe tylko w wąsko ograniczonym zakresie wahań. Jeśli w praktyce należało się liczyć zarówno z poważnymi wahaniami zawartości -H2S w gazie wsadowym jak i z przetwarzanym strumieniem masowym gazu wsadowego, to problem ten dotychczas próbowano rozwiązań przez budowanie dwu- lub wielotorowych instalacji Clausa. Oznacza to jednak poważny nakład na koszty inwestycyjne i eksploatacyjne, gdyż w tym przypadku wszystkie elementy aparaturowe całej instalacji muszą występować dwu- lub wielokrotnie, a poza tym w przypadku niskiej produkcji siarki należy niewykorzystane elementy aparaturowe utrzymywać w stanie ciepłym, gdyż one w przypadku nagłego wzrostu potrzebnej zdolności produkcyjnej muszą znajdować się w gotowości do funkcjonowania.

Celem wynalazku jest zatem takie ulepszenie sposobu eksploatowania instalacji Clausa, żeby w przypadku wahań potrzebnej zdolności produkcyjnej można było w porównaniu z poprzednio omówioną drogą postępowania uzyskać oszczędność na kosztach inwestycyjnych i eksploatacyjnych. Osiąga się ten cel za pomocą wyżej omówionego sposobu, polegającego według wynalazku na tym, że optymalne spalanie niezupełne gazu wsadowego następuje w zależności od doprowadzonego z gazem wsadowym masowego strumienia siarkowodoru albo w jednym albo w dwóch

163 291 równolegle włączonych piecach do spalania z kotłem-utylizatorem, po czym dalszą obróbkę tego gazu przeprowadza się w jednym reaktorze Clausa, którego zdolność produkcyjna jest przewidziana na oczekiwany maksymalnie strumień masowy siarki.

Oznacza to, że do przeprowadzenia sposobu według wynalazku nie potrzeba ani dwóch ani więcej niż dwóch kompletnych, równolegle włączonych instalacji Clausa. Zamiast tego instaluje się tylko dwa piece do spalania z należącymi do nich kotłami-utylizatorami. Jeśli przy tym do instalacji wraz z gazem wsadowym doprowadza się stosunkowo mały strumień masowy siarkowodoru to spalanie niezupełne tego gazu następuje tylko w jednym piecu do spalania. Jeśli natomiast doprowadzony strumień masowy siarkowodoru jest duży, to spalanie niezupełne tego gazu przeprowadza się w dwóch piecach do spalania. Niezależnie od tego dla dalszej obróbki gazu jest przewidziany tylko jeden reaktor Clausa z należącymi do niego urządzeniami pomocniczymi, który jest nastawiony na oczekiwany maksymalnie strumień masowy siarki.

Dalsze szczegóły sposobu według wynalazku wynikają też ze schematu procesu technologicznego przedstawionego jako fig. na rysunku.

Poddawany obróbce gaz wsadowy wprowadza się przy tym przewodem 1 do palnika 2 pieca do spalania 3. Jeśli masowy strumień siarkowodoru, wprowadzony z gazem wsadowym, jest większy niż przewidziana zdolność produkcyjna pieca do spalania 3, to odgałęzia się cząstkowy strumień tego gazu wsadowego z przewodu 1 i przewodem 4 wprowadza do palnika 5 drugiego pieca do spalania 6. Powietrze niezbędne do spalania doprowadza się do palników 2 i 5 przewodem 7 lub 8, podczas gdy przewody 10 i 11, odgałęzione od przewodu 9, służą niezbędnemu doprowadzeniu gazu opałowego, np. gazu koksowniczego lub gazu z częściowego utleniania, do palników 2 i 5. W każdym z pieców do spalania 3 i 6 jest przy tym umieszczona warstwa katalizatora 3a lub 6a, która jest przeznaczona dla rozkładu związków azotowych, obecnych w gazie wsadowym. Po przejściu pieca do spalania 3 gorący gaz udaje się przewodem 12 do kotła-utylizatora 13, w którym chłodzi się go do temperatury 270°C, by następnie przewodem 14 wprowadzić do zbiorczego przewodu 15, którym gaz doprowadza się do pierwszego stopnia reaktora Clausa 16.

Jeżeli również eksploatuje się drugi piec do spalania 6, to tu obrobiony strumień cząstkowy gazu odbiera się przewodem 17, odpowiednio chłodzi w przynależnym kotle-utylizatorze 18, po czym przewodem 19 również wprowadza się do zbiorczego przewodu 15 tak, żeby oba strumienie cząstkowe tego gazu razem zostały doprowadzone do reaktora Clausa 16. Z pierwszego stopnia reaktora Clausa 16 odbiera się gaz przewodem 20 i prowadzi go poprzez wymiennik cieplny 21 do pierwszego ciągu kotła-utylizatora 22, w którym gaz chłodzi się do temperatury 154°C. Następnie gaz ten przewodem 23 wprowadza się do drugiego stopnia reaktora Clausa 16. Przy tym gaz w międzyoperacyjnie włączonym wymienniku cieplnym 21 doznaje pewnego ponownego ogrzania. Z drugiego stopnia reaktora Clausa 16 gaz ten uchodzi przewodem 24 i doprowadza się go do drugiego ciągu kotła-utylizatora 22, w którym gaz chłodzi się do temperatury 154°C. Z gazu tego za kotłem-utylizatorem 22 pozostaje wydzielona główna ilość siarki, toteż gaz ten, niejednokrotnie zwany też resztkowym gazem Clausa, wykazuje jeszcze tylko nikłe ilości nieprzereagowanych H2S i SO2. Jednak z powodu tych zanieczyszczeń nie można tego resztkowego gazu, nie zważając na nic, wypuszczać do atmosfery. Przewodem 25 przeto wprowadza się ten gaz najpierw do wymiennika cieplnego 26 i po tym prowadzi przewodem 27 do reaktora uwodorniania 29, przy czym uprzednio w międzyoperacyjnie włączonym podgrzewaczu 28 ogrzewa się do temperatury około 280°C. W reaktorze uwodorniania 29 wszystkie w gazie resztkowym zawarte związki siarki przeprowadza się drogą katalitycznego uwodornienia w siarkowodór. Jako nośnik wodoru dla uwodorniania służy przy tym gaz opałowy, który do reaktora uwodorniania 29 doprowadza się przewodem 9. Uwodorniony gaz resztkowy odbiera się przewodem 30 z reaktora uwodornienia 29. Ponieważ ten gaz resztkowy, jak już wspomniano, zawiera jeszcze jako składnik siarkowy tylko H2S, to można gaz ten poddawać dalszej obróbce drogą wymywania H2S. Jeśli instalację Clausa eksploatuje się w połączeniu z instalacją do zgazowywania lub koksowania węgla, to można ten gaz resztkowy dlatego np. wprowadzać jako domieszkę do tamże wytworzonego gazu surowego przed wymywaniem H2S.

Siarkę osadzoną podczas schłodzenia tego gazu w kotłach-utylizatorach 13,18 i 22 odbiera się przewodami 31, 32, 33 i 34, z których wszystkie mają ujście w zbiorczym przewodzie 35, którym siarkę odprowadza się do jej dalszej obróbki. Przewód 36 jest przeznaczony dla doprowadzania do

163 291 kotła-utylizatora 22 wody do zasilania kotłów, natomiast tamże wytworzoną parę odbiera się przewodem 37. Kocioł-utylizator 13 zaopatruje się przez przewód 38 potrzebną wodą do zasilania kotłów. Z tego przewodu odgałęzia się przewód 39, którym następuje doprowadzenie do kotłautylizatora 18 wody do zasilania kotłów. Przewodami 40 i 41 odbiera się parę wytworzoną w kotłach-utylizatorach 13 i 18, przy czym parę z przewodu 41 łączy się z parą z przewodu 40.

W przypadku elementów aparaturowych, stosowanych do przeprowadzania poprzednio omówionego sposobu, chodzi o rozpowszechnione i fachowcom znane elementy aparaturowe. Piec do spalania i reaktor Clausa działają przy tym w warunkach i wobec katalizatorów zwykle stosowanych do przeprowadzania sposobu Clausa. Nie wymaga to bliższego omówienia, gdyż te warunki postępowania, tak samo jak i ukształtowanie poszczególnych elementów aparaturowych, nie są przedmiotem niniejszego wynalazku.

Przykład wykonania dotyczy obróbki gazu wsadowego, który pochodzi z wymywania H2S z surowego gazu po częściowym utlenieniu, uzyskanego drogą ciśnieniowego zgazowywania węgla i który po odpowiedniej obróbce gazu ma być wykorzystany jako gaz palny do eksploatacji w następnie ulokowanej elektrowni gazowo- i parowo-turbinowej. Ponieważ przy tym po pierwsze zawartość siarki w kierowanym do zgazowywania węglu może wahać się w przedziale 0,5 - 3,0% wagowych, a po drugie elektrownia powinna być eksploatowana z obciążeniem 40 - 110% zdolności wytwórczej, toteż zrozumiałym jest, że w tym przypadku masowy strumień siarkowodoru, doprowadzony z gazem wsadowym do instalacji Clausa podlega bardzo poważnym wahaniom, które czynią niezbędnym zastosowanie sposobu według wynalazku. Przy założeniu, że reaktor Clausa jest przewidziany na maksymalną zdolność produkcyjną około 200 kg siarki na 1 godzinę, otrzymano dzięki zastosowaniu sposobu według wynalazku w wyniku około 10-15% oszczędność na kosztach inwestycyjnych i eksploatacyjnych w porównaniu z dwutorową instalacją Clausa.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena l^{0 000} zł

Claims

Zastrzeżenie patentowe

Sposób eksploatowania instalacji Clausa, w której gaz wsadowy, zawierający siarkowodór, najpierw poddaje się spalaniu niezupełnemu i po tym w dwu- lub wielostopniowym reaktorze Clausa poddaje się dalszej reakcji, znamienny tym, że optymalne spalanie niezupełne gazu wsadowego następuje w zależności od doprowadzonego z gazem wsadowym masowego strumienia siarkowodoru albo w jednym albo w dwóch równolegle włączonych piecach do spalania z kotłcmutylizatorem, po czym dalszą obróbkę tego gazu przeprowadza się w jednym reaktorze Clausa, którego zdolność produkcyjna jest przewidziana na oczekiwany maksymalnie strumień masowy siarki.