RO119534B1

RO119534B1 - Metodă şi echipament, pentru degazarea sulfului

Info

Publication number: RO119534B1
Application number: RO98-00726A
Authority: RO
Inventors: Jan Adolf Lagas; Johannes Borsboom; Maria Louis Joseph Augustinus Wetzels
Original assignee: Stork Comprimo B.V.
Priority date: 1995-09-15
Filing date: 1996-09-16
Publication date: 2004-12-30
Also published as: JP4276296B2; EP0850193B1; NO981130L; DE69630797T2; KR19990044667A; PL184670B1; WO1997010174A1; ES2211973T3; NO981130D0; EG21223A; CA2229342C; EP0850193A1; YU50496A; JPH11511430A; NL1003085C2; RU2179949C2; CN1080700C; CN1196031A; DE69630797D1; ATE254578T1

Abstract

Invenţia se referă la o metodă şi un echipament, pentru degazarea sulfului lichid. Metoda constă în trecerea sulfului lichid prin cel puţin 2 compartimente de degazare, separate prin pereţi despărţitori. Degazarea se realizează prin stripare cu un gaz fin divizat, ales dintre aer sau un alt gaz care conţine oxigen. Echipamentul utilizat este compus din cel puţin două compartimente de degazare (3, 4 şi 5), separate printr-un perete despărţitor comun (8 şi 9), şi are la partea inferioară un mijloc (13) care permite introducerea gazului divizat, iar la partea superioară un mijloc (27) de evacuarea gazului. ŕ

Description

Prezenta invenție se referă la o metodă și un echipament pentru degazarea sulfului lichid prin trecerea unui gaz fin.

Este cunoscut din Journal of Physical Chemistry, voi 70, nr 1.234-238, că hidrogenul sulfurat este dizolvat sub formă de sulfuri de tipul H₂S_X, unde x este un număr întreg, de cel puțin 5, și sub formă de H₂S dizolvat. Prin descompunerea polisulfurilor, este eliberat hidrogenul sulfurat. în continuare, în text, termenii de hidrogen sulfurat și compușii de hidrogen sulfurat vor fi utilizați în sensul de H₂S și H₂S_X, în afară de cazul când se specifică altfel.

Sulful produs în instalații de recuperare a sulfului conține, în medie, 300...400 ppm în greutate hidrogen sulfurat și polisulfuril. în timpul depozitării, transportului sau a altor aplicații, eliberarea hidrogenului sulfurat dizolvat poate genera situații periculoase ca, de exemplu, intoxicarea oamenilor (600 ppm este deja o doză letală), sau riscul de explozie, prezent atunci când hidrogenul sulfurat este eliberat într-un spațiu închis (de exemplu într-un rezervor de stocare, limita minimă de explozie este de aproximativ 3,5%, procente volumerice, hidrogen sulfurat în aer). De asemenea, mirosul neplăcut, datorat hidrogenului sulfurat, poate constitui un mare inconvenient. în instalațiile care produc sau prelucrează sulf, este necesar, deci, ca sulful produs să fie supus degazării, pentru îndepărtarea hidrogenului sulfurat și a polisulfurilor până la valoarea de 10 ppm în greutate.

Hidrogenul sulfurat dizolvat este ușor de îndepărtat din sulful lichid, de exemplu prin amestecare sau agitare, pulverizare sau pompare, sau prin barbotarea unui gaz sau a unui curent de aer. Mult mai dificilă este îndepărtarea polisulfurilor. Polisulfurile trebuie descompuse mai întâi, conform reacției:

H₂S_X- H₂S + (x-1)S înainte ca hidrogenul sulfurat, astfel format, să poată fi îndepărtat din sulful lichid, prin degazare.

H₂S (dizolvat)- H₂S (gaz)

Descompunerea polisulfurilor poate fi inițiată prin adăugarea de compuși organici ai azotului, cum ar fi alchilaminele, alcanolaminele, compuși aromatici cu azot sau uree. Acești compuși ai azotului au rol de catalizator, scurtând, în felul acesta, timpul de descompunere și, prin urmare, timpul necesar degazării.

Societe Naționale des Petroles d'Aquitane a dezvoltat un procedeu de extracție a gazului din sulf, FR 1435788, prin pomparea continuă a sulfului și pulverizarea cu amoniac, acesta fiind adăugat ca un catalizator.

SNPA, cunoscută mai târziu sub denumirea SNEA (Societe Naționale Elf Aquitane), a îmbunătățit procedeul respectiv, transformându-l dintr-un proces discontinuu, într-un proces continuu, în care sulful este circulat în două compartimente și pulverizat. Se folosește, de asemenea, drept catalizator, amoniacul. Variante ale acestui procedeu sunt descrise în Hydrocarbon Processing, october 1992 (pag. 85-89). SNEA a îmbunătățit din nou procedeul, prin utilizarea unui catalizator lichid. Acest procedeu este cunoscut și sub denumirea de Aquisulf, și este descris în Oilend Gaz Journal, july 17,1989, pag. 65-69. în acest procedeu, sulful este circulat și pulverizat.

Exxon a dezvoltat un procedeu de degazare a sulfului, prin adăugarea unui catalizator lichid în puțul de extracție sau în rezervorul de sulf. în cadrul procedeului Exxon, sulful nu este circulat sau agitat în nici un alt mod. Procedeul economisește energie, dar extracția necesită un timp de 3...4 zile. Procedeul este descris în CEP, october 1985, pag. 42-44, și în Hydrocarbon Processing, mai 1981, pag 102-103.

Texas Gulf a dezvoltat, de asemenea, un procedeu de degazare a sulfului, US 3807141 și 3920424, în care sulful lichid curge într-o coloană, în contracurent cu aer.

Shell Internaționale Reasearch Maatschappij a dezvoltat un procedeu de extracție a sulfului, descris în NL 173.735.

RO 119534 Β1

Acest procedeu are o singură fază, în care aerul sau un amestec de gaz inert și oxi- 50 gen, sub formă fin divizată, este trecut prin sulful lichid, în prezența unui catalizator, în mod obișnuit un compus al azotului, sulful lichid și gazul utilizat fiind, astfel, separate unul de celălalt.

O metodă comparabilă este descrisă în DD-A292.635. Conform acestei metode, sulful tratat anterior este supus unei degazări suplimentare. Totuși, un astfel de procedeu de 55 degazare ulterioară nu conduce la reducerea substanțială a sulf urii conținute în sulful lichid.

Procor a dezvoltat un procedeu de degazare a sulfului, cunoscut sub numele de HySpec, în care un număr de amestecătoare de contact gaz-lichid sunt dispuse în serie. în amestecătoarele de contact este adăugat un catalizator și, în final, în ultimul amestecător, catalizatorul adăugat este îndepărtat prin trecerea aerului prin sulful lichid. Un astfel de 60 amestecător de contact gaz-lichid constă, de fapt, dintr-un mixer acționat de un motor electric, ce face ca sulful amestecat cu aer să circule forțat, peste un cilindru perforat. Acest procedeu a fost prezentat la Sulphur 94 Conference at Tampa, Florida, 6-9 nov. 1994 și în WOA 95/06616.

Dezavantajul acestei metode constă în faptul că elementele mobile ale acestui ames- 65 tecător vin în contact cu sulful lichid. în sistemele cu sulf lichid există un mare risc ca elementele mobile ale amestecătorului să se blocheze.

Instalațiile de degazare a sulfului pot avea dimensiuni mici, datorită utilizării unui catalizator. Adăugarea catalizatorului poate prezenta dezavantajul diminuării calității sulfului.

Sunt cunoscute problemele datorate apariției fenomenului de colmatare, ca rezultat 70 al utilizării acestor catalizatori, datorită formării sărurilor ca, de exemplu sulfatul de amoniu. Beneficiarii care utilizează sulful pentru producția de acid sulfuric și-au manifestat deseori nemulțumirea, dorind ca acesta să nu conțină catalizatori.

De asemenea, sunt bine cunoscute problemele de coroziune datorită prezenței sărurilor. Multe companii de specialitate și-au adaptat instalațiile de degazare a sulfului sau au 75 optat, de la început, pentru o metodă în care nu se utilizează catalizatori. Un dezavantaj major al unui astfel de procedeu constă în faptul că este necesar un timp mai îndelungat de degazare, necesită investiții ridicate și necesită un consum mai mare de energie.

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția constă în elaborarea unei metode pentru degazarea sulfului lichid și a unui echipament pentru aplicarea acestei metode. 80

Prin aplicarea invenției, se înlătură dezavantajele menționate prin aceea că sulful lichid este tratat prin trecere succesivă prin cel puțin două compartimente de degazare, compartimente care sunt, fiecare la rândul său, divizate în cel puțin două subcompartimente, separate unul de celălalt printr-un perete despărțitor și care comunică unul cu celălalt atât pe la partea inferioară, cât și pe la cea superioară, și în care sulful lichid curge din comparti- 85 mentul de degazare precedent în cel următor, trecând printr-o fantă situată pe peretele de separare comun, fantă situată sub nivelul sulfului lichid, și în care gazul este alimentat, sub formă fin divizată, pe la partea inferioară a subcompartimentului în care se află sulful lichid, care, sub acțiunea gazului, se ridică la partea superioară a primului subcompartiment și curge către partea inferioară a celuilalt subcompartiment, fiind apoi recirculat, cel puțin 90 parțial, către subcompartimentul în care este introdus, gazul acesta fiind colectat într-un spațiu situat deasupra sulfului lichid, și apoi evacuat din ultimul compartiment de degazare.

Echipamentul utilizat pentru realizarea metodei propuse este compus din cel puțin două compartiment de degazare, 3, 4 și 5, separate printr-un perete despărțitor comun 8, 9, fiecare compartiment 3,4,5, fiind divizat în cel puțin două sub compartimente 6,18, care 95 comunică unul cu celălalt pe la partea inferioară și cea superioară, și în care cel puțin un subcompartiment de degazare 6,18, este echipat, la partea inferioară, cu un mijloc 13 care

RO 119534 Β1 permite introducerea gazului fin divizat, peretele despărțitor comun 8,9, fiind prevăzut cu o supapă 32, care permite sulfului lichid să curgă din compartimentul 4 în compartimentul 5, supapa 32 fiind poziționată sub nivelul sulfului lichid, fiecare compartiment de degazare, 3, 4, 5, este echipat cu un mijloc 8, 9, care permite sulfului lichid să curgă în compartimentul de degazare următor, compartimentul de degazare 5 este prevăzut cu un mijloc de evacuare 25 a sulfului lichid, iar compartimentele 3,4,5, au un dispozitiv de admisie a gazului 13,20, și unul de evacuare 27 al acestuia.

Invenția se referă, într-o primă variantă, la o metodă pentru îndepărtarea compușilor de hidrogen sulfurat, prin trecerea unui gaz prin sulful lichid, unde sulful lichid suferă cel puțin două tratamente de degazare, cu ajutorul unui gaz fin divizat, care se realizează cu ajutorul unui sistem de recirculare, cu gaz comprimat, în timp ce posibilitatea ca o parte a sulfului lichid să nu fie supusă nici unui tratament este, practic, complet împiedicată.

Prin utilizarea acestei metode, s-a putut reduce considerabil timpul necesar procesului, fără ca aceasta să afecteze randamentul de degazare. Mai mult, metoda se realizează prin utilizarea unor mijloace care previn, în mare măsură, trecerea sulfului lichid, netratat, prin instalație (prevenirea se realizează prin conducte sau canale ocolitoare).

Diferențele esențiale între noua metodă și metoda cunoscută din NL 173.735 constau în absența catalizatorului, utilizarea mai multor faze de degazare cu recirculare și gaz comprimat, și prevenirea posibilității ca sulful lichid să nu fie supus tratamentului.

Prin simpla măsură de utilizare a unor conducte sau canale ocolitoare, a putut fi redus conținutul rezidual de sulfură într-un astfel de sistem, în așa fel încât acesta să atingă un nivel acceptabil, destul de scăzut, de exemplu 10 ppm. Aceasta este mai mult decât surprinzător dacă luăm în considerare faptul că doar câteva procente de ocolire pot conduce la nerealizarea valorii de 10 ppm. în particular, sistemul este imprevizibil, deoarece pot apărea un număr de efecte concurențiale. Degazarea este determinată atât de efecte chimice, cât și fizice, în timp ce influența temperaturii este, de asemenea, foarte importantă.

Acțiunea reconvențională a canalelor în sistem poate avea loc într-un număr destul de simplu de moduri, după cum se va menționa în continuare.

în cadrul invenției este, de asemenea, important faptul că metoda respectivă implică utilizarea a cel puțin două tratamente ale sulfului cu un gaz fin divizat, în care sunt create cel puțin două zone separate, care implică evacuarea gazelor din sulf. Ca o consecință a acestui fapt, sunt create cel puțin două zone în care sulful, prin intermediul gazului comprimat, capătă o curgere ascendentă. în afara acestor zone, așadar, sulful va curge descendent, astfel încât sulful, ajungând în capătul inferior al zonei cu flux ascendent, este tratat din nou cu gaz. Aceasta conduce la un tratament intensiv, cu recircularea sulfului lichid. în general, în timpul unui astfel de tratament, sulful va fi recirculat de câteva sute de ori pe oră, ceea ce practic înseamnă că recircularea are loc, în medie, de 1000 ori sau chiar mai mult, pentru a obține îndepărtarea dorită a gazelor.

O parte a debitelor de sulf din cea mai apropiată zonă și, eventual, cea rămasă în instalație, au un conținut de compuși de hidrogen sulfurat drastic redus.

Zonele ascendente și cele de curgere ascendentă sunt separate una de alta prin pereți despărțitori. Acești pereți despărțitori naturali formează o cameră în partea inferioară și superioară, în așa fel încât sulful poate circula de la o zonă la alta. Totuși, nu este necesară prezența unui perete despărțitor, deoarece însăși acțiunea gazului constituie un perete despărțitor. Din punct de vedere al eficienței, este de preferat utilizarea pereților despărțitori. Fără pereți despărțitori, zonele sunt mai puțin clar definite și există posibilitatea unui amestec mai pronunțat al sulfului care conține bule de gaz, cu sulf fără asemenea bule.

RO 119534 Β1

Conform invenției, sulful lichid este tratat cu un gaz fin, divizat. în practică, se subîn- 145 țelege că introducerea gazului în sulful lichid se realizează cu ajutorul unor tuburi suplimentare de alimentare cu gaz, prevăzute cu o mulțime de orificii cu diametru foarte mic. Gazul utilizat poate fi un gaz capabil să reacționeze cu compușii de hidrogen sulfurat, cum ar fi aerul sau un gaz conținând oxigen, sau un gaz care nu reacționează cu compușii de hidrogen sulfurat, cum ar fi azotul sau gazul natural. Utilizarea aerului este de preferat, deoarece 150 este bine cunoscută eficiența mult mai ridicată a acestuia.

Invenția se referă, de asemenea, la o metodă pentru îndepărtarea compușilor de hidrogen sulfurat din sulful lichid, prin trecerea unui gaz fin divizat. Sulful lichid va fi tratat prin trecerea succesivă prin cel puțin două compartimente de degazare, compartimente care sunt divizate fiecare în cel puțin două zone care, în orice caz, la partea lor superioară și 155 inferioară, sunt în legătură una cu alta, în timp ce, în cel puțin una din zone, în partea ei inferioară, gazul utilizat este alimentat în formă fin divizată, zona în care sulful lichid, datorită acțiunii gazului, curge ascendent spre, cel puțin, una din celelalte zone, în care sulful lichid curge descendent și, în continuare, este recirculat, cel puțin parțial, în prima zonă menționată, iar gazul este reținut în partea superioară, deasupra sulfului lichid, iar sulful lichid 160 curge dintr-un compartiment de degazare în următorul compartiment de degazare și apoi este evacuat din ultimul compartiment de degazare.

Pentru aplicarea în practică a invenției, se utilizează un echipament care constă din cel puțin două, în mod particular, cel puțin trei, compartimente de degazare, în timp ce de la ultimul compartiment de degazare, sulful lichid curge într-un compartiment de pompare. 165 Toate variantele de realizare conțin un compartiment de pompare sau un sistem echivalent, pentru descărcarea sulfului degazat. Diferențele dintre diversele variante de realizare constau, în principal, în modul în care compartimentele de degazare sunt construite, modul în care are loc divizarea compartimentelor de degazare în subcompartimente sau zone, modul în care debitele de sulf de la un compartiment de degazare trec în compartimentul cel mai 170 apropiat de degazare sau în compartimentul de pompare, și construcția pereților despărțitori dintre diversele compartimente de degazare, sau dintre ultimul compartiment de degazare și compartimentul de pompare.

în consecință, sunt posibile un număr de variante ale acestei metode conform invenției. Punctul de pornire este un sistem în care sunt prezente cel puțin două compartimente, 175 care, la rândul lor, sunt divizate în cel puțin două subcompartimente sau zone separate care comunică între ele, prin partea superioară și inferioară.

Un număr de variante pot fi încorporate în construcția compartimentelor de degazare. Conform invenției, există posibilități de reducere a circulației sulfului prin conducte sau canale ocolitoare. Este de preferat utilizarea unui aparat în care sunt folosite un număr de corn- 180 partimente de degazare, compartimente care sunt separate unul de altul printr-un perete despărțitor. Diferitele forme ale variantei de realizare a prezentei invenții sunt prezentate în fig.1...12.

într-o primă variantă, sulful curge în compartimentul cel mai apropiat, peste un perete despărțitor, dintre compartimentele de degazare. Nivelul sulfului în spațiul de degazare este 185 menținut printr-un perete despărțitor, de prea-plin (fig. 1). Sulful degazificat sau dezaerat este evacuat cu ajutorul unei pompe. Fiecare compartiment de degazare cuprinde un spațiu de evacuare a gazelor, care este format dintr-un recipient care, în partea sa inferioară, nu are fund, și a cărui parte superioară rămâne sub nivelul sulfului.

Conform celei de-a doua variante de realizare a prezentei invenții, divizarea pereților 190 în diferite compartimente de degazare este astfel realizată încât vasul de evacuare a gazului este divizat în două. Aceasta se poate realiza, pe de o parte, în modul descris în fig.6, în care peretele despărțitor este închis numai de spațiul inferior și lateral al vasului. în

RO 119534 Β1 varianta din fig.9, peretele despărțitor nu divizează numai spațiul din jurul vasului, ci divizează, de asemenea, vasul însuși, sulful curgând peste peretele despărțitor din compartimentul cel mai apropiat. O variantă a acestei construcții este prezentată în fig. 12, unde sulful nu curge peste peretele despărțitor, dar curge în compartimentul cel mai apropiat, printr-un orificiu practicat în peretele despărțitor. în această variantă, este de preferat ca orificiul respectiv, practicat în peretele despărțitor, să fie situat în vecinătatea părții inferioare a subcompartimentului în care sulful lichid curge în mod practic, dar deasupra mijloacelor de distribuție a gazului în masa de lichid. O variantă în care peretele despărțitor este conform fig. 12 este prezentată și în fig.2.

în acest sens, în fig.3, este prezentată o vedere de sus a echipamentului din fig.1, în timp ce în fig. 10 este prezentată o vedere de sus a variantei din fig.2. Fig.4 este comparabilă cu varianta din fig. 10, diferența fiind aceea că în aceasta s-a utilizat peretele despărțitor din fig.6. Fig.7 se deosebește prin faptul că utilizează un perete despărțitor, conform fig.9. Fig.5, 8 și 11 diferă de fig.4, 7 și 10, prin prezența unui perete despărțitor suplimentar. Peretele despărțitor suplimentar, dacă se dorește, poate fi comparat cu o vană (valvă) sau supapă de închidere, care este deschisă atunci când spațiul este umplut și este închisă în timpul funcționării. Această soluție prezintă avantajul că peretele despărțitor poate fi realizat mult mai ușor. Pe baza acestei soluții s-au realizat pereții despărțitori din fig.7...9.

în legătură cu aceasta, trebuie remarcat și faptul că divizarea compartimentelor de degazare în subcompartimente nu trebuie să afecteze recipientul. Aceasta poate fi, de asemenea, făcută în mod avantajos, prin practicarea unor pereți despărțitori între două subcompartimente, prin extinderea de la un perete la altul a compartimentelor de degazare, cu condiția ca acel spațiu să rămână liber în partea superioară și cea inferioară, pentru a permite transportul sulfului între subcompartimente.

în compartimentele de degazare, sulful lichid este tratat, de preferință, cu un gaz care conține oxigen în loc de aer, sau cu un amestec de gaz inert și oxigen. Drept gaz inert poate fi utilizat azotul sau aburul. Avantajul utilizării unui gaz care conține oxigen constă în faptul că o parte a H₂S gazos este oxidată în sulf elementar.

Gazul evacuat din compartimentele de degazare, constând din oxigen și un gaz ce conține hidrogenul sulfurat îndepărtat, este considerat un gaz stripat. Gazul stripat este trimis într-o instalație de recuperare a sulfului sau într-o instalație de ardere finală.

S-a constatat că cea mai bună soluție este ca pereții despărțitori ai cunoscutului echipament de degazare să fie astfel dispuși, încât să împartă spațiile rezervorului de evacuare a gazului în două subcompartimente sau zone, timpul de evacuare a gazelor putând fi redus de la 1 până la 3 ori, de exemplu de la 24 h la mai puțin de 8 h. Așa după cum s-a menționat, pot fi îmbunătățite și alte aspecte privind variația unor condiții. Totuși, este de preferat ca timpul de prelucrare să dureze maximum 15 h. în general, s-a constatat că împărțirea compartimentelor de evacuare a gazelor într-un anumit număr de subcompartimente îmbunătățește, în mod proporțional, eficiența procesului.

Metoda conform invenției poate fi realizată în mod discontinuu, în șarje, sau în mod continuu, în două sau mai multe spații de degazare din sulful lichid. Este de preferat varianta realizării continue. întreg aparatul poate fi un puț obișnuit, din beton, sau poate fi un recipient sau un vas din oțel, dispus orizontal sau vertical.

Metoda conform invenției poate fi realizată prin trecerea sulfului lichid dintr-o instalație de recuperare într-un spațiu de degazare, care este divizat în cel puțin două compartimente, printr-un perete despărțitor. Sulful lichid este alimentat în primul compartiment, care este provăzut cu un spațiu separat, de evacuare a gazelor. Spațiul de evacuare a gazelor este format dintr-un rezervor sau un vas deschis în partea superioară și în partea inferioară. Vasul respectiv poate avea forma pătrată, dreptunghiulară sau cilindrică.

RO 119534 Β1

Prin partea inferioară a acestui vas este introdus aerul sau un alt gaz adecvat, cu ajutorul unui distribuitor de gaz. Distribuitorul de gaz este amplasat sub vasul deschis, astfel încât gazul este adus, prin sulf, în acest vas.

Distribuitorul de gaz este prevăzut cu găuri sau alte orificii în vederea obținerii unei bune distribuții. Al doilea compartiment este prevăzut și el cu cel puțin un spațiu de degazare, la care este racordat un distribuitor de gaz. Utilizarea unui recipient care este deschis în partea sa superioară și inferioară este de preferat, dar nu este absolut necesară pentru desfășurarea corespunzătoare a procesului.

într-o altă variantă a metodei conform invenției, pereții sunt montați pe vase, în spațiile de degazare, împărțind acest spațiu, în această variantă de realizare, în trei compartimente și, în plus, vasele respective sunt divizate în două (fig.2).

Pereții despărțitori sunt montați de la un perete la altul al puțului, rezervorului sau vasului de degazare. Sulful curge, printr-un orificiu practicat în peretele despărțitor, în cel de-al doilea compartiment. Orificiul este preferabil să fie prevăzut la nivelul părții superioare a vasului, a spațiului de degazare.

Sulful curge apoi din cel de-al doilea spațiu de degazare, prin intermediul unui astfel de orificiu, practicat în cel de-al doilea perete despărțitor, în cel de-al treilea compartiment.

Pereții despărțitori laterali, peretele central, precum și partea superioară a vasului, previn non-evacuarea gazului din sulf, prin trecerea prin spațiile de evacuare a gazului. Pereții despărțitori previn un contact insuficient între sulful care urmează să fie degazat și gazul de stripare, astfel încât eficiența degazării cu ajutorul pereților despărțitori crește mult. Astfel, în mod discret, descreșterea succesivă a concentrației de polisulfuri și dizolvarea fizică a H₂S sunt realizate pentru fiecare compartiment.

Construcția pereților despărțitori sau de divizare a spațiilor de degazare este astfel realizată, încât aceștia sunt complet închiși. De o importanță specială se bucură faptul că o restricționare a fluxului are ca rezultat numai o ușoară împrăștiere în timp a sulfului produs.

Conform metodei propuse, timpii de degazare din sistemul de degazare este de 6...15h, preferabil 8h. Temperatura maximă de degazare este limitată de viscozitatea sulfului. Peste 157’C, viscozitatea sulfului degazat crește foarte mult; prin urmare, metoda de degazare se realizează între o temperatură situată peste punctul de solidificare al sulfului (115’C) și temperatura limitată de punctul de viscozitate. în plus, la o temperatură inferioară, degazarea se produce mult mai bine, astfel încât timpul de degazare sau cantitatea de gaz pot fi reduse.

Degazarea sulfului lichid se poate realiza atât sub presiune, cât și la presiunea atmosferică sau la presiune scăzută.

La degazarea sub presiune, gazul de stripare este alimentat, în mod obișnuit, cu ajutorul unui ventilator, astfel încât gazul rezidual să poată fi descărcat mai ușor într-o instalație de recuperare a sulfului sau într-un incinerator. La presiune scăzută, în mod obișnuit, se utilizează un ejector cu aburi, pentru extracția gazului rezidual.

în ceea ce privește cantitatea de gaz utilizată, se poate menționa că aceasta poate fi aleasă astfel încât cantitatea de material trecut printr-o secțiune transversală, orizontală, a spațiilor de degazare, să fie cel puțin suficientă pentru realizarea unei degazări eficiente, dar, pe de altă parte, nu trebuie să fie prea mare, pentru a evita spumarea sulfului lichid.

Cantitatea de gaz utilizată la presiunea atmosferică este de aproximativ 0,02...0,10 kg gaz/kg sulf degazat și, preferabil, de 0,04...0,06 kg gaz/kg sulf. S-a constatat că, pentru anumite cantități de gaz utilizate, timpul necesar procesului este redus considerabil. Este de preferat ca gazul utilizat să fie încălzit la o temperatură nu mult inferioară temperaturii de 115’C, care este punctul de solidificare a sulfului, înainte de trecerea sa prin sulful lichid. Gazul rezidual este evacuat și recirculat într-o instalație de recuperare a sulfului, sau este

245

250

255

260

265

270

275

280

285

290

RO 119534 Β1 evacuat într-o instalație de ardere. O instalație de recuperare a sulfului este o instalație în care hidrogenul sulfurat reacționează cu bioxidul de sulf, formând sulf și apă, sau hidrogenul sulfurat este parțial oxidat cu oxigen, dând naștere la sulf elementar. Gazul rezidual poate fi trimis la un arzător sau într-un reactor de oxidare selectivă, din instalația de recuperare a sulfului, astfel încât sulful elementar este recuperat din nou, prevenind, în felul acesta, eliminarea SO₂ mai mult decât este permis.

Un alt procedeu constă în evacuarea gazului rezidual către o instalație de ardere, unde hidrogenul sulfurat eliberat și vaporii de sulf prezenți și/sau particulele de sulf antrenate sunt arse sub formă de bioxid de sulf. Dacă respectivul conținut de oxigen al gazului rezidual este încă suficient, arderea se produce fără a mai fi nevoie de o cantitate suplimentară de aer.

Mai mult, în metoda utilizată conform invenției s-a constatat că atunci când s-a utilizat drept gaz de stripare un gaz ce conține oxigen, mai mult de 50% din hidrogenul sufurat înlocuit și polisulfuri sunt oxidate la sulf elementar, astfel încât H₂S conținut în gazul rezidual este mai mic decât cel așteptat, la o concentrație de 300...400 ppm hidrogen sulfurat și polisulfuri prezente inițial în sulful alimentat. Acest lucru este favorabil, în special dacă gazul rezidual este evacuat la o instalație de ardere. Pentru a preveni formarea de S0₂ în arzătorul de gaz rezidual mai mult decât este admisibil, este de dorit să se procedeze la purjarea de vapori de sulf și particule de sulf, antrenate într-un răcitor de reziduuri, așa cum s-a descris în EP 655414, sau la purificarea gazului rezidual de particulele de sulf, antrenate cu ajutorul unui separator de picături.

Când are loc punerea în funcțiune a unui sistem de degazare, cum aerul sau amestecul de gaz cu oxigen este utilizat pentru stripare, este important ca limita minimă de explozie să nu fie depășită. Așadar, circumstanța că hidrogenul sulfurat, dizolvat fizic, este eliberat în scurt timp, trebuie luată în considerație la proiectare, astfel încât să se facă alimentarea cu o cantitate suficientă de gaz diluat. Această cantitate suplimentară de gaz poate fi alimentată prin comutarea pe un ventilator sau un ejector, în așa fel încât o cantitate suplimentară suficientă, de gaz diluat, să fie alimentată în zona superioară, deasupra nivelului sulfului lichid. în acest mod, s-a constatat că nu este necesară instalarea unui analizor scump pentru măsurarea conținutului de H₂S în gazul de stripare.

în fig.1 și 2 sunt prezentate două variante de realizare a invenției.

în fig.1, sulful lichid este alimentat prin conducta 1 în spațiul de degazare 2, care este împărțit în compartimentele 3, 4 și 5. Conducta de alimentare 1 se termină în partea inferioară a compartimentului 3, care include un spațiu de evacuare a gazelor (subcompartiment) 6, format dintr-un vas așezat liber 7, de exemplu pe niște suporți de susținere, și care este deschis în părțile sale superioară și inferioară.

Compartimentele de degazare 3, 4 și 5 sunt separate prin pereții despărțitori 8 și 9. Esențial este faptul că peretele despărțitor 8 separă două compartimente, astfel că nu există o comunicare liberă între primul compartiment 3 și cel de-al doilea compartiment 4. Sulful din compartimentul 3 curge peste peretele despărțitor 8 în cel de-al doilea compartiment 4. Cantitatea de gaz este controlată în funcție de sulful alimentat prin intermediul unui indicator de nivel 11 și al unei supape de contact 12. Alimentarea cu gaz se face prin conductele 14 și 15, prin care gazul ajunge la distribuitorul 13 al primului spațiu de degazare. Gazul este încălzit cu ajutorul elementului de încălzire 16. Sulful care este degazat circulă peste pereții vasului 7, datorită forței de antrenare a gazului de urcare și datorită diferenței dintre greutatea medie specifică a sulfului cu gaz din interiorul vasului și sulful din afara vasului, așa numitul sulf ascendent.

RO 119534 Β1

Aceasta conduce la o amestecare corespunzătoare a sulfului și gazului. Sulful din primul compartiment este menținut la temperatura dorită prin intermediul unei serpentine cu 340 abur. Cel de-al doilea compartiment 4 conține un spațiu similar de evacuare a gazului 18 din compartimentul 3, conținând, la rândul său, un vas 19, un distribuitor de gaz de stripare 20 și o serpentină cu abur 21. Alimentarea cu gaz de stripare se face prin intermediul conductei de alimentare 22, iar încălzirea, prin intermediul elementului de încălzire 23. Sulful degazat din compartimentul 4 curge, prin peretele despărțitor 9, în compartimentul 5. Compartimentul 345 5 este prevăzut, de asemenea, cu o serpentină cu aburi 24 și cu o pompă submersibilă 25, care pompează sulful degazat, prin conducta 26, într-un rezervor de stocare sau cu posibilități de transfer. Gazul rezidual este extras pe traseul conductei 27, care include un element de încălzire 28 și ejectorul 29. Gazul diluat este împins prin conducta 35, ejectorul este acționat cu abur, prin conducta 30; gazul rezidual este evacuat în instalația de 350 recuperare a sulfului sau la un arzător, prin conducta 31.

în peretele de prea-plin 9, chiar deasupra părții inferioare a spațiului de degazare 2, este prevăzut un ventil sau o supapă de închidere 32. Supapa de închidere 32 este normal închisă, dar poate fi, dacă se dorește, și deschisă, astfel încât compartimentele 4 și 5 comunică între ele. Supapa de închidere 32 poate fi deschisă și închisă prin intermediul unei 355 bare 33.

Alternativ, alimentarea cu gaz poate fi făcută prin intermediul conductei 14, cu ajutorul unui ventilator 34, caz în care degazarea în spațiul de degazare 2 se realizează sub presiune. în acest caz, gazul rezidual este evacuat direct prin conducta 31, ejectorul 29 nemaifiind necesar. 360 în fig.2, sulful lichid de la o instalație de recuperare a sulfului este alimentat, prin conducta 1, într-un spațiu de degazare 2, care constă, la rândul său, din două spații de degazare, 6 și 18. Fiecare spațiu de degazare constă dintr-un vas 7, respectiv 19, fiecare fiind prevăzut cu un distribuitor 13, respectiv 20. Vasul este prevăzut cu un perete despărțitor 50, respectiv 51, care se extind de la un perete la altul al spațiului de degazare 2. Acești pereți 365 despărțitori, 50 și 51, împart, la rândul lor, în două vasele 7 și 19.

Compartimentul 3 este alimentat cu sulf prin conducta 1, iar de aici acesta curge, prin orificiile 53, respectiv 54, prevăzute în pereții despărțitori 50, respectiv 51, practicate la nivelul părții inferioare a vasului 7, respectiv 19, în cel mai apropiat compartiment 4 și apoi în compartimentul 52. 370

Degazarea are loc în spațiile de degazare 6 și 18, prin amestecarea intensivă cu gaz a așa-numitului sulf ascendent. Cantitatea de gaz cu care este alimentat spațiul de degazare prin coducta 14 este controlată cu ajutorul unui manometru sau indicator de nivel 11 și al unei supape de control 12. Alimentarea cu gaz se face prin conducta 15, respectiv 22, prin distribuitoarele 13, respectiv 20. Gazul este preîncălzit cu ajutorul elementelor de încălzire 375 16, respectiv 23.

Sulful circulă pe deasupra pereților vaselor 7 și 19, ca rezultat al forței de antrenare a gazului comprimat și a diferenței dintre greutatea specifică a sulfului cu gaz, din interiorul vasului, și a sulfului fără gaz, din afara vasului.

Nivelul sulfului din spațiul de degazare 2 este menținut cu ajutorul peretelui despăr- 380 țitor 9. Sulful curge peste acest perete despărțitor, în compartimentul de pompare 5, care este prevăzut cu o pompă 25, ce pompează sulful degazeificat, prin conducta 26, la un rezervor de stocare sau cu posibilități de transfer. Gazul rezidual este evacuat prin conducta 27, care este prevăzută cu un element de încărcare 28. Gazul rezidual este extras cu ajutorul unui ejector 29, acționat cu aburul 30. Gazul rezidual este evacuat, prin conducta 31, într- 385 o instalație de recuperare a sulfului sau la un arzător. Gazul diluat este alimentat prin conducta 35.

RO 119534 Β1

Compartimentele 3, 4, 52 și 5 sunt prevăzute cu serpentinele cu abur 17, 21, 55 și

24.

în peretele de prea-plin 9 este prevăzut, chiar deasupra fundului, o valvă sau o supapă de închidere 32.

Supapa sau valva de închidere 32 este normal închisă și poate fi deschisă și închisă cu bara 33.

Alternativ, alimentarea cu gaz de stripare poate fi făcută prin conducta 14 cu un ventilator 34, caz în care extracția gazului din spațiul de evacuare a gazului 2 se realizează sub presiune. în acest caz, gazul rezidual este evacuat direct prin conducta 31, nefiind nevoie de instalarea ejectorului 29.

în fig.3...12 sunt menționate un număr de variante ale metodei conform invenției:

- fig.3, vedere de sus a unei variante conform fig.1;

- fig.5, vedere de sus a unei variante conform fig.1, în care un perete despărțitor în formă de U este dispus în jurul vasului de degazare;

- fig.6, vedere în perspectivă a construcției din fig.5;

- fig.7 și 8 se referă la două variante de utilizare a unui perete despărțitor continuu, prevăzut, în partea superioară, cu un prea-plin pentru sulful lichid. Principiul de despărțire a compartimentelor și subcompartimentelor corespunde cu cel din fig.4 și 5;

- fig.9, vedere în perspectivă a construcțiilor prezentate în fig.7 și 8.

Similar, fig.10...12 reprezintă variante în care sulful curge în cel mai apropiat compartiment, printr-un orificiu prevăzut în pereții despărțitori.

O variantă de realizare care nu este prezentată, poate consta dintr-un sistem conform fig.4 și 5, în care în loc de secțiunea în formă de U, din jurul vaselor, sunt prevăzuți mai mulți pereți laterali, dispuși lateral față de vasele respective.

Prin aplicarea invenției, se obțin următoarele avantaje:

- degazarea sulfului se realizează fără a se utiliza un catalizator;

- timpul de realizare este scurt;

- un consum de energie comparativ redus;

- conținutul de sulfuri/polisulfuri reziduale este mai mic de 10 ppm;

- se utilizează o tehnică simplă, de adaptare a sistemelor deja cunoscute;

- se asigură o mai mare flexibilitate privind realizarea unei balanțe optime între cheltuieli și rezultate.

Se prezintă în continuare 2 exemple de realizare a invenției.

Exemplul 1. Sulful lichid, provenit de la o instalație de recuperare a sulfului, conținând 355 ppm hidrogen sulfurat și polisulfuri la o temperatură de 150°C, a fost trecut printrun spațiu de degazare conținând cinci spații de degazare, prevăzute cu vase de formă pătrată, fiecare având un distribuitor de gaz de stripare. Pentru stripare, a fost utilizat aerul. în cadrul primelor experimentări, nu s-au folosit pereți despărțitori, astfel încât spațiile de degazare au comunicat între ele. Au fost realizate o serie de testări, în care au fost variate cantitatea de sulf alimentat și, respectiv, cantitățile de gaz de stripare. Aceeași serie de experimentări a fost realizată în condiții similare, în aceleași spații de degazare, dar de data aceasta utilizând pereți despărțitori așa cum s-a descris în varianta de realizare preferată, adică prin utilizarea pereților despărțitori care s-au montat de la un perete la altul și care au împărțit vasele respective în două (principiul din fig.2).

Conținutul rezidual de hidrogen sulfurat și polisulfuri a fost analizat în sulful degazeificat, conform metodelor cunoscute, utilizate în tehnică. Rezultatele obținute sunt rezumate în următorul tabel centralizator.

RO 119534 Β1

435

Rezumatul testelor efectuate într-un spațiu de degazare, fără pereți despărțitori

Test nr.	Sulf lichid alimentar kg/h	Aer de stripare alimentat kg/h	Număr de spații de aerisire	Timpul de degazare ore	Raportul aer la sulf kg aer/ kg sulf	Reziduu H₂S/H₂S_Xîn sulful degazeificat ppm
1	37500	1838	5	12	0,0490	8
2	39800	919	5	11,3	0,0231	92
3	52500	1404	5	8,6	0,0268	62

440

Rezultatul testelor în același spațiu de degazare, cu pereți despărțitori conform sistemului din fig.2

4	37500	1838	5	12	0,0490	1
5	39800	919	5	11,3	0,0231	39
6	52500	1404	5	8,6	0,0268	31

445

Exemplul 2. în spațiul de degazare cu pereți despărțitori, așa cum s-a descris în exemplul 1, au fost efectuate un număr de experimentări, conduse după cum urmează, cu scopul de a determina criteriul de degazare a sulfului lichid la mai puțin de 10 ppm.

450

Rezumatul testelor efectuate intr-un spațiu de degazare conform variantei preferate, din fig.2

Test nr.	Sulf lichid alimentar kg/h	Aer de stripare alimentat kg/h	Număr de spații de degazare	Timpul de degazare ore	Raportul aer la sulf kg aer/ kg sulf	Reziduu H₂S/H₂S_xîn sulful degazeificat ppm
7	33300	1877	5	13,5	0,0563	2
8	41700	1819	5	10,9	0,0437	3
9	50000	1838	5	9	0,0368	10
10	50300	1838	5	9	0,0366	6
11	56300	2936	5	8	0,0522	6
12	75000	3485	5	6	0,0466	14
13	30000	1608	3	15	0,0536	7
14	33300	1647	3	13,5	0,0494	2
15	41700	1608	3	10,8	0,0386	5
16	50000	1628	3	9	0,0326	17
17	56300	2936	3	8	0,0522	8
18	37500	1168	2	12	0,0312	25
19	41300	727	1	10,9	0,0176	70

455

460

465

470

RO 119534 Β1

Claims

Revendicări

1. Metodă de degazare a sulfului lichid, pentru eliminarea compușilor sulfurați prin trecerea unui gaz fin divizat prin sulful lichid, caracterizată prin aceea că sulful lichid este tratat prin trecere succesivă prin cel puțin două compartimente de degazare, compartimente care sunt, fiecare la rândul său, divizate în cel puțin două subcompartimente, separate unul de celălalt printr-un perete despărțitor și care comunică unul cu celălalt atât pe la partea inferioară, cât și pe la cea superioară, și în care sulful lichid curge din compartimentul de degazare precedent în cel următor, trecând printr-o fantă situată pe peretele de separare comun, fantă situată sub nivelul sulfului lichid, și în care gazul este alimentat, sub formă fin divizată, pe la partea inferioară a subcompartimentului în care se află sulful lichid, care, sub acțiunea gazului, se ridică la partea superioară a primului subcompartiment, curge către partea inferioară a celuilalt subcompartiment și este recirculat, cel puțin parțial, către subcompartimentul în care este introdus gazul, acesta fiind colectat într-un spațiu situat deasupra sulfului lichid și apoi evacuat din ultimul compartiment de degazare.
2. Metodă conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că sulful lichid din compartimentul de degazare precedent curge peste partea superioară a peretelui de separare, în compartimentul de degazare următor.
3. Metodă conform revendicărilor 1 și 2, caracterizată prin aceea că fanta este situată la partea inferioară a peretelui de separare a subcompartimentului în care curge sulful lichid.
4. Metodă conform revendicărilor 1...3, caracterizată prin aceea că gazul utilizat pentru degazarea sulfului lichid este un gaz ce conține oxigen.
5. Metodă conform revendicărilor 1 ...4, caracterizată prin aceea că aerul este utilizat drept gaz ce conține oxigen.
6. Metodă conform revendicărilor 1 ...5, caracterizată prin aceea că eliminarea gazelor din sulful lichid se realizează la presiune atmosferică sau la o presiune mai mare decât presiunea atmosferică.
7. Metodă conform revendicărilor 1 ...6, caracterizată prin aceea că, prin degazare, cantitatea de compuși sulfurați din sulful lichid este redusă la mai puțin de 10 ppm.
8. Metodă conform revendicării 7, caracterizată prin aceea că degazarea sulfului lichid are loc în minimum trei etape, în prima etapă conținutul de compuși sulfurați fiind redus până la o valoare cuprinsă între 75...150 ppm, în cea de-a doua etapă de degazare conținutul de compuși sulfurați atingând o valoare cuprinsă între 27...75 ppm, iar în cea de-a treia etapă conținutul de compuși sulfurați fiind redus până la o valoare de maximum 10 ppm.
9. Metodă conform revendicărilor 1 ...8, caracterizată prin aceea că, respectiv, cantitatea de gaz, calculată la presiunea atmosferică corespunzătoare unui kg de sulf degazat, este de 0,02...0,10 kg, de preferință 0,04...0,06 kg.
10. Metodă conform revendicărilor 1...9, caracterizată prin aceea că sulful lichid provine dintr-un proces de recuperare a sulfului.
11. Metodă conform revendicării 1 ...10, caracterizată prin aceea că, în procesul de recuperare a sulfului, se tratează gazul, prin absorbție și prin oxidarea compușilor sulfului, la sulf elementar, sulf care este supus unei operații de lichefiere.
12. Metodă conform revendicărilor 1 ...11, caracterizată prin aceea că gazul rezultat în urma degazării sulfului lichid este utilizat în procesul de recuperare a sulfului.
13. Metodă conform revendicării 12, caracterizată prin aceea că gazul respectiv este utilizat pentru alimentarea unui arzător în procesul de recuperare a sulfului.

RO 119534 Β1

520
14. Echipament pentru realizarea metodei definite în revendicările 1...13, care cuprinde incinte de degazare, caracterizat prin aceea că este compus din cel puțin două compartimente de degazare (3,4,5), separate printr-un perete despărțitor comun (8,9), fiecare compartiment (3,4,5) fiind divizat în cel puțin două subcompartimente (6,18), ce comunică unul cu celălalt pe la partea inferioară și cea superioară și în care cel puțin un subcompartiment de degazare (6, 18) este echipat, la partea inferioară, cu un mijloc (13) ce permite introducerea gazului fin divizat, peretele despărțitor comun (8,9) fiind prevăzut cu o supapă (32) care permite sulfului lichid să curgă din compartimentul (4) în compartimentul (5), supapa (32) fiind poziționată sub nivelul sulfului lichid, fiecare compartiment de degazare (3, 4,5) este echipat cu un mijloc (8,9) ce permite sulfului lichid să curgă în compartimentul de degazare următor, compartimentul de degazare (5) este prevăzut cu un mijloc de evacuare (25) a sulfului lichid, iar compartimentele (3,4,5) au un dispozitiv de admisie a gazului (13, 20) și unul de evacuare (27) al acestuia.
15. Echipament conform revendicării 14, caracterizat prin aceea că are în componență cel puțin trei compartimente de degazare (3, 4, 5), separate reciproc.