RU2762056C1 - Apparatus and method for joint extraction of sulphur and hydrogen resources from a hydrogen sulphide-containing acid gas - Google Patents

Apparatus and method for joint extraction of sulphur and hydrogen resources from a hydrogen sulphide-containing acid gas Download PDF

Info

Publication number
RU2762056C1
RU2762056C1 RU2020134994A RU2020134994A RU2762056C1 RU 2762056 C1 RU2762056 C1 RU 2762056C1 RU 2020134994 A RU2020134994 A RU 2020134994A RU 2020134994 A RU2020134994 A RU 2020134994A RU 2762056 C1 RU2762056 C1 RU 2762056C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hydrogen
sulfur
gas
reactor
hydrogen sulfide
Prior art date
Application number
RU2020134994A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Чжэнпин ХАО
Цзюй ГАО
Тецзюнь ЛИ
Синь Чжан
Сянцюань ЯН
Original Assignee
Шаньдун Санвэй Кемикал Груп Ко., Лтд.,
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
Application filed by Шаньдун Санвэй Кемикал Груп Ко., Лтд., filed Critical Шаньдун Санвэй Кемикал Груп Ко., Лтд.,
Application granted granted Critical
Publication of RU2762056C1 publication Critical patent/RU2762056C1/en

Links

Images

Classifications

    • 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
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/48—Sulfur compounds
    • B01D53/52—Hydrogen sulfide
    • 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
    • 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
    • B01D53/8612—Hydrogen sulfide
    • 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
    • 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
    • C01B17/0426—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 characterised by the catalytic conversion
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/04—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of inorganic compounds, e.g. ammonia
    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

Abstract

FIELD: chemical processes.
SUBSTANCE: invention relates to decomposition and extraction of a hydrogen sulphide-containing acid gas. The invention relates to an apparatus including a catalytic unit, a sulphur and hydrogen separation unit, an amine recovery unit, pipelines connecting the above units, as well as supply pumps, valves and pressure gauges for automatic control, located on the connecting pipelines. The catalytic unit comprises a raw material heater, a thermocatalytic reactor and a sulphur condenser communicating consecutively; the sulphur and hydrogen separation unit comprises a process gas heater, a hydrogenation reactor, a steam generator, a rapid cooling column and an absorption column, communicating consecutively; the gas inlet of the hydrogenation reactor communicates with the gas outlet of the sulphur condenser; and the upper part of the absorption column is provided with an outlet for the hydrogen-enriched residual gas and the lower part is provided with an outlet for the enriched liquid, communicating with the amine recovery apparatus in the amine recovery unit by means of a pump for the enriched liquid. The invention also relates to a method for joint extraction of sulphur and hydrogen resources from a hydrogen sulphide-containing acid gas using the apparatus.
EFFECT: maximised degree of conversion of sulphide into hydrogen and sulphur, provided appropriate process of extraction of hydrogen and elemental sulphur and increased overall degree of conversion of hydrogen sulphide, reliable technology of thermal regeneration with low power consumption.
5 cl, 2 ex, 2 tbl, 1 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к области разложения и извлечения кислого газа, содержащего сероводород, и относится к устройству и способу совместного извлечения ресурсов серы и водорода из кислого газа, содержащего сероводород.SUBSTANCE: invention relates to the field of decomposition and extraction of acid gas containing hydrogen sulfide, and relates to a device and method for joint extraction of sulfur and hydrogen resources from acid gas containing hydrogen sulfide.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯBACKGROUND OF THE INVENTION

В химической промышленности (нефтехимической промышленности, углехимической промышленности и газохимической промышленности) в процессе производства образуется большое количество кислого газа (H2S). H2S представляет собой высокотоксичный бесцветный газ с неприятным запахом, который не только вреден для здоровья человека, но также вызывает коррозию металлических материалов. В настоящее время при обработке H2S в химической промышленности в основном используется традиционный процесс Клауса (Claus), в ходе которого сероводород превращается в элементарную серу и воду:In the chemical industry (petrochemical industry, coal chemical industry and gas chemical industry), a large amount of acid gas (H 2 S) is generated during the production process. H 2 S is a highly toxic, colorless, odorless gas that is not only harmful to human health but also corrosive to metallic materials. Currently, in the treatment of H 2 S in the chemical industry, the traditional Claus process is mainly used, during which hydrogen sulfide is converted into elemental sulfur and water:

1) H2S + 3/2O2 → SO2 + H2O1) H 2 S + 3 / 2O 2 → SO 2 + H 2 O

2) 2H2S + SO2 → 3/xSx + 2H2O.2) 2H 2 S + SO 2 → 3 / xS x + 2H 2 O.

В китайском патенте CN201610052763.X раскрыт процесс извлечения серы SWSR-7, в котором используется процесс извлечения серы и обработки остаточного газа, полученный путем оптимизации и объединения процесса Клауса, процесса гидрогенизации и окисления и технологии десульфуризации пероксида водорода. Хотя процесс Клауса позволяет реализовать безвредную обработку сероводорода, водородный ресурс, имеющий более высокую ценность, превращается в воду, что приводит к потере ценных ресурсов. Водородная энергия является самым многообещающим видом топлива и в будущем сможет заменить энергию ископаемых видов топлива. В настоящее время промышленный водород получают путём реформинга лёгких углеводородов, угля, природного газа, метанола и т.п. или электролиза воды, что является дорогостоящим процессом и затрудняет широкое использование водорода в качестве топлива.Chinese patent CN201610052763.X discloses a SWSR-7 sulfur recovery process that uses a sulfur recovery and tail gas treatment process obtained by optimizing and combining the Claus process, the hydrogenation and oxidation process, and the hydrogen peroxide desulfurization technology. Although the Claus process allows for harmless processing of hydrogen sulfide, the higher value hydrogen resource is converted to water, resulting in the loss of valuable resources. Hydrogen energy is the most promising fuel and will replace fossil fuels in the future. Currently, industrial hydrogen is produced by reforming light hydrocarbons, coal, natural gas, methanol, etc. or electrolysis of water, which is an expensive process and makes the widespread use of hydrogen as a fuel difficult.

В связи с этим возможность разложения сероводорода позволяет не только обезвредить сероводород, но и получить водород и элементарную серу с высокой экономической эффективностью. Существующие способы прямого разложения H2S для получения водорода и серы в основном включают в себя: термическое разложение, термокаталитическое разложение, электрохимическое разложение, фотокаталитическое разложение и плазменное разложение. Термокаталитическое разложение является одной из самых многообещающих технологий разложения H2S в промышленности. В китайском патенте CN201510730163.X описан процесс получения водорода и элементарной серы в ходе реакции пиролиза железного порошка и H2, для которой требуется магнитное поле для разделения железного порошка и газа. Процесс является сложным, и сера, полученная в ходе этого процесса, имеет высокое содержание ионов железа, что не соответствует требованию к содержанию Fe в качественной промышленной сере ≤0,02% (масс.). Кроме того, образующийся FeS самопроизвольно воспламеняется в воздухе, что создаёт угрозу безопасности.In this regard, the possibility of decomposition of hydrogen sulfide allows not only to neutralize hydrogen sulfide, but also to obtain hydrogen and elemental sulfur with high economic efficiency. Existing processes for the direct decomposition of H 2 S to produce hydrogen and sulfur mainly include: thermal decomposition, thermocatalytic decomposition, electrochemical decomposition, photocatalytic decomposition, and plasma decomposition. Thermocatalytic decomposition is one of the most promising H 2 S decomposition technologies in the industry. Chinese patent CN201510730163.X describes a process for producing hydrogen and elemental sulfur through a pyrolysis reaction of iron powder and H 2 , which requires a magnetic field to separate the iron powder and gas. The process is complex, and the sulfur obtained during this process has a high content of iron ions, which does not meet the requirement for an Fe content in high-quality industrial sulfur of ≤0.02% (wt.). In addition, the resulting FeS ignites spontaneously in the air, which poses a safety risk.

В связи с этим, если удастся разработать безопасную и надёжную технологию с высоким выходом водорода, она будет иметь важное исследовательское и практическое значение для реализации совместного извлечения ресурсов серы и водорода в химической промышленности.In this regard, if it is possible to develop a safe and reliable technology with a high yield of hydrogen, it will be of great research and practical importance for the implementation of the joint extraction of sulfur and hydrogen resources in the chemical industry.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Изобретение предназначено для преодоления вышеуказанных недостатков существующих процессов разложения и извлечения кислого газа, содержащего сероводород, и предоставление устройства и способа совместного извлечения ресурсов серы и водорода из кислого газа, содержащего сероводород, которые способны максимизировать степень превращения сульфида в водород и серу, обеспечить целесообразный процесс извлечения водорода и элементарной серы и повысить общую степень превращения сероводорода.The invention is intended to overcome the above disadvantages of the existing processes of decomposition and extraction of acid gas containing hydrogen sulfide, and to provide a device and method for the joint extraction of sulfur and hydrogen resources from acid gas containing hydrogen sulfide, which are able to maximize the degree of conversion of sulfide into hydrogen and sulfur, to provide an expedient recovery process hydrogen and elemental sulfur and increase the overall conversion of hydrogen sulfide.

Изобретение реализовано в следующих технических решениях.The invention is implemented in the following technical solutions.

Изобретение предлагает устройство для совместного извлечения ресурсов серы и водорода из кислого газа, содержащего сероводород, включающее в себя каталитическую установку, установку разделения серы и водорода, установку регенерации амина, трубопроводы, соединяющие вышеупомянутые установки, а также подающие насосы, клапаны и манометры для автоматического управления, расположенные на соединительных трубопроводах.The invention provides a device for joint recovery of sulfur and hydrogen resources from acid gas containing hydrogen sulfide, including a catalytic unit, a sulfur and hydrogen separation unit, an amine recovery unit, pipelines connecting the above units, as well as feed pumps, valves and pressure gauges for automatic control located on the connecting pipelines.

Каталитическая установка включает в себя нагреватель сырья, термокаталитический реактор и конденсатор серы, которые последовательно сообщаются друг с другом; установка разделения серы и водорода включает в себя нагреватель технологического газа, реактор гидрогенизации, парогенератор, колонну охлаждения и абсорбционную колонну, которые последовательно сообщаются друг с другом; впускное отверстие для газа реактора гидрогенизации сообщается с выпускным отверстием для газа конденсатора серы; и верхняя часть абсорбционной колонны обеспечена выпускным отверстием для обогащённого водородом остаточного газа, а нижняя часть снабжена выпускным отверстием для обогащённой жидкости, сообщающимся с устройством регенерации амина в установке регенерации амина посредством насоса для обогащённой жидкости.The catalytic unit includes a feed heater, a thermocatalytic reactor and a sulfur condenser, which are in series communication with each other; the sulfur-hydrogen separation unit includes a process gas heater, a hydrogenation reactor, a steam generator, a cooling column, and an absorption column, which are in serial communication with each other; the gas inlet of the hydrogenation reactor is in communication with the gas outlet of the sulfur condenser; and the upper part of the absorption tower is provided with a hydrogen-rich tail gas outlet, and the lower part is provided with a rich liquid outlet communicating with an amine recovery device in an amine recovery unit by means of a rich liquid pump.

Предпочтительно выпускное отверстие для сероводорода устройства регенерации амина сообщается с впускным отверстием для газа нагревателя сырья, а выпускное отверстие для обеднённой жидкости сообщается с верхней частью абсорбционной колонны.Preferably, the hydrogen sulphide outlet of the amine recovery device is in communication with the gas inlet of the feed heater, and the lean liquid outlet is in communication with the top of the absorption tower.

Предпочтительно между термокаталитическим реактором и конденсатором серы расположен теплообменник для теплообмена между технологическим газом и сырьевым газом, и трубопроводы, входящие в термокаталитический реактор и выходящие из него, подвергаются теплообмену в теплообменнике для теплообмена между технологическим газом и сырьевым газом.Preferably, a heat exchanger is disposed between the thermocatalytic reactor and the sulfur condenser for heat exchange between the process gas and the feed gas, and the lines entering and leaving the thermocatalytic reactor are heat exchanged in the heat exchanger for heat exchange between the process gas and the feed gas.

Под конденсатором серы расположено устройство улавливания жидкой серы; а теплообменник для теплообмена между технологическим газом и сырьевым газом и парогенератор оба обеспечены впускным отверстием для дезоксигенированной воды и выпускным отверстием для пара.A device for trapping liquid sulfur is located under the sulfur condenser; and a heat exchanger for heat exchange between the process gas and the feed gas and the steam generator are both provided with a deoxygenated water inlet and a steam outlet.

Термокаталитический реактор представляет собой устройство каталитического пиролиза, имеющее теплоизоляционную износостойкую футеровку, которое представляет собой реактор с неподвижным слоем, заполненный катализатором пиролиза. Кислый газ, содержащий сероводород, попадает в термокаталитический реактор с одной его стороны, а прореагировавший технологический газ выходит с другой стороны для попадания в следующее устройство.Thermocatalytic reactor is a catalytic pyrolysis device with a heat-insulating wear-resistant lining, which is a fixed bed reactor filled with a pyrolysis catalyst. Sour gas containing hydrogen sulfide enters the thermocatalytic reactor from one side, and the reacted process gas exits from the other side to enter the next device.

Изобретение также предлагает способ совместного извлечения ресурсов серы и водорода из кислого газа, содержащего сероводород, с использованием устройства, который осуществляет совместное извлечение ресурсов серы и водорода следующим образом: подвергают кислый газ, содержащий сероводород, каталитической реакции в термокаталитическом реакторе; извлекают серу, образующуюся при охлаждении паров серы; и абсорбируют водород с помощью амина, а затем очищают и концентрируют водород, причём небольшое количество углеводородов в кислом газе вступает в реакцию с водяным паром при высокой температуре с образованием CO и H2; и небольшое количество NH3 термически разлагается на N2 и H2 при высокой температуре под действием катализатора.The invention also provides a method for the combined recovery of sulfur and hydrogen resources from an acid gas containing hydrogen sulfide using a device that performs joint recovery of sulfur and hydrogen resources as follows: subjecting the acid gas containing hydrogen sulfide to a catalytic reaction in a thermocatalytic reactor; recover the sulfur formed when the sulfur vapor is cooled; and absorbing hydrogen with an amine, and then purifying and concentrating the hydrogen, with a small amount of hydrocarbons in the acid gas reacting with steam at high temperature to form CO and H 2 ; and a small amount of NH 3 is thermally decomposed into N 2 and H 2 at high temperature by the action of a catalyst.

Способ, в частности, включает в себя следующие этапы:The method, in particular, includes the following steps:

(1) термокаталитическое разложение кислого газа, содержащего сероводород:(1) thermocatalytic decomposition of acid gas containing hydrogen sulfide:

нагревают кислый газ, содержащий сероводород, для получения высокотемпературного кислого газа, а затем подают высокотемпературный кислый газ в термокаталитический реактор, в котором сероводород разлагается на элементарную серу и водород под действием катализатора, углеводороды вступают в реакцию с водяным паром с образованием CO и H2, и NH3 термически разлагается на N2 и H2;the acid gas containing hydrogen sulfide is heated to obtain a high-temperature acid gas, and then the high-temperature acid gas is fed into a thermocatalytic reactor, in which hydrogen sulfide is decomposed into elemental sulfur and hydrogen under the action of a catalyst, hydrocarbons react with water vapor to form CO and H 2 , and NH 3 thermally decomposes to N 2 and H 2 ;

(2) улавливание жидкой серы:(2) trapping liquid sulfur:

охлаждают технологический газ, включающий в себя сероводород, пары серы и водород, затем подают технологический газ в конденсатор серы для дальнейшего охлаждения, а затем улавливают и извлекают жидкую серу, образующуюся при охлаждении паров серы;the process gas, including hydrogen sulfide, sulfur vapor and hydrogen, is cooled, then the process gas is supplied to the sulfur condenser for further cooling, and then liquid sulfur formed during the cooling of the sulfur vapor is captured and recovered;

(3) гидрогенизация:(3) hydrogenation:

нагревают охлаждённый технологический газ, затем подают технологический газ в реактор гидрогенизации и подвергают сульфид, отличный от сероводорода и элементарной серы, в технологическом газе гидрогенизационному восстановлению и гидролизу;heating the cooled process gas, then supplying the process gas to a hydrogenation reactor and subjecting a sulfide other than hydrogen sulfide and elemental sulfur in the process gas to hydrogenation reduction and hydrolysis;

(4) разделение серы и водорода:(4) separation of sulfur and hydrogen:

охлаждают гидрогенизированный остаточный газ, затем подают газ в колонну охлаждения для дальнейшего охлаждения до температуры 40°C, а затем подают газ в абсорбционную колонну для абсорбции, в которой для абсорбции сероводорода в гидрогенизированном остаточном газе используют обеднённую жидкость, и обогащённый водородом остаточный газ концентрируют и очищают для получения водорода;the hydrogenated tail gas is cooled, then the gas is fed into a cooling column for further cooling to 40 ° C, and then the gas is fed to an absorption column for absorption, in which a lean liquid is used to absorb hydrogen sulfide in the hydrogenated tail gas, and the hydrogen-rich tail gas is concentrated and purified to obtain hydrogen;

(5) регенерация амина:(5) amine regeneration:

подают обогащённую жидкость, которая абсорбировала сероводород, в устройство регенерации амина для регенерации, возвращают отделённый сероводород в термокаталитический реактор для повторного использования и возвращают обеднённую жидкость в абсорбционную колонну для повторного использования для абсорбции сероводорода.the enriched liquid, which has absorbed hydrogen sulfide, is fed to the amine regeneration device for regeneration, the separated hydrogen sulfide is returned to the thermocatalytic reactor for reuse, and the depleted liquid is returned to the absorption tower for reuse for absorption of hydrogen sulfide.

На этапе (1) высокотемпературный кислый газ, попадающий в термокаталитический реактор, имеет температуру от 700°C до 1000°C. На этапе (2) технологический газ охлаждают до температуры 250°C-300°C; а на этапе (3) технологический газ нагревают до температуры 280°C-300°C.In step (1), the high-temperature acid gas entering the thermocatalytic reactor has a temperature of 700 ° C to 1000 ° C. In step (2), the process gas is cooled to a temperature of 250 ° C-300 ° C; and in step (3), the process gas is heated to a temperature of 280 ° C-300 ° C.

В соответствии с изобретением регулировка рабочих температур может быть реализована посредством устройства в соответствии с изобретением и теплообменника для теплообмена между технологическим газом и кислым газом или электрической системы автоматического управления нагревом, расположенной на соединительных трубопроводах, связанных с устройством.In accordance with the invention, the regulation of operating temperatures can be realized by means of the device according to the invention and a heat exchanger for heat exchange between the process gas and the acid gas or an electrical automatic heating control system located on the connecting pipes associated with the device.

В дополнение к инертным газам обычный кислый газ также включает в себя NH3, H2O и углеводороды. Под действием катализатора пиролиза NH3 может термически разлагаться на N2 и H2. Пиролиз H2S происходит при температуре от 700°C до 1000°C, и при этой температуре углеводороды вступают в реакцию с водяным паром с образованием CO и H2.In addition to inert gases, common sour gas also includes NH 3 , H 2 O and hydrocarbons. Under the action of a pyrolysis catalyst, NH 3 can be thermally decomposed into N 2 and H 2 . Pyrolysis of H 2 S occurs at temperatures between 700 ° C and 1000 ° C, at which temperature hydrocarbons react with steam to form CO and H 2 .

По сравнению с известным уровнем техники изобретение имеет следующие полезные эффекты.Compared with the prior art, the invention has the following beneficial effects.

(1) Для извлечения водорода требуется абсорбция непрореагировавшего сероводорода. Поскольку во время реакции неизбежно образуются сульфиды, например, CS2 и COS, и часть образующейся элементарной серы невозможно уловить, сульфиды, отличные от сероводорода и элементарной серы, в технологическом газе необходимо превратить в H2S путем гидрогенизационного восстановления и гидролиза, чтобы можно было отделить водород. Изобретение впервые объединяет термокаталитическое разложение сероводорода, гидрогенизацию и регенерацию амина для разложения кислого газа, содержащего сероводород, на элементарную серу и водород, что позволяет полностью извлекать ресурсы серы при извлечении ресурсов водорода с более высокой экономической эффективностью. Изобретение демонстрирует высокую эффективность извлечения серы, и сера, полученная в соответствии с изобретением, соответствует или превосходит стандарт серы первого класса, приведенный в документе GB/T2449. Устройство в соответствии с изобретением может обеспечивать степень извлечения серы и водорода более 99%. Чем больше количество амина, циркулирующего в абсорбционной установке, тем меньше сероводорода уносится в обогащённом водородом газе, что приводит к более высокой общей степени извлечения. Степень превращения сероводорода составляет от 30% до 50% во время термокаталитической реакции, а регенерированный сероводород возвращается в каталитический реактор для повторного использования.(1) Extraction of hydrogen requires absorption of unreacted hydrogen sulfide. Since sulfides such as CS 2 and COS are inevitably formed during the reaction and some of the elemental sulfur produced cannot be captured, sulfides other than hydrogen sulfide and elemental sulfur must be converted to H 2 S in the process gas by hydrogenation reduction and hydrolysis so that separate the hydrogen. The invention for the first time combines thermocatalytic decomposition of hydrogen sulfide, hydrogenation and regeneration of amine for decomposition of acid gas containing hydrogen sulfide into elemental sulfur and hydrogen, which makes it possible to fully extract sulfur resources while extracting hydrogen resources with higher economic efficiency. The invention demonstrates high sulfur recovery efficiency, and the sulfur produced according to the invention meets or exceeds the first class sulfur standard given in GB / T2449. The device in accordance with the invention can provide a sulfur and hydrogen recovery of more than 99%. The more amine circulated in the absorption unit, the less hydrogen sulfide is carried away in the hydrogen-rich gas, resulting in a higher overall recovery. The conversion of hydrogen sulfide is from 30% to 50% during the catalytic reaction, and the recovered hydrogen sulfide is returned to the catalytic reactor for reuse.

(2) В соответствии с изобретением используется отработанная, надёжная технология термической регенерации с низким энергопотреблением для регенерации амина при одновременном повышении степени превращения сероводорода. Изобретение упрощает технологический процесс, целесообразно использует тепло реакции и создаёт насыщенный пар давлением 0,3 MПа (изб.) для нагрева оболочки и ребойлера регенерации амина, что снижает энергопотребление устройства.(2) In accordance with the invention, a proven, reliable thermal regeneration technology with low energy consumption is used to regenerate the amine while increasing the hydrogen sulfide conversion. The invention simplifies the technological process, expediently uses the heat of reaction and creates saturated steam with a pressure of 0.3 MPa (g) to heat the shell and the amine regeneration reboiler, which reduces the energy consumption of the device.

(3) Изобретение имеет такие преимущества, как простой технологический процесс, лёгкий запуск, остановка и нормальная работа, высокая экономическая эффективность, небольшое занимаемое пространство и низкие инвестиционные затраты. Кроме того, изобретение эффективно уменьшает трудоёмкость и снижает издержки.(3) The invention has such advantages as simple process, easy start-up, shutdown and normal operation, high economic efficiency, small footprint and low investment cost. In addition, the invention effectively reduces labor intensity and reduces costs.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS

Сопроводительный чертёж используется для дополнительной иллюстрации изобретения и является частью описания. Сопроводительный чертёж наряду с примерами изобретения приведен для объяснения изобретения, но не ограничивает изобретение.The accompanying drawing is used to further illustrate the invention and is part of the specification. The accompanying drawing, along with examples of the invention, is provided to explain the invention, but does not limit the invention.

На сопроводительном чертеже:On the accompanying drawing:

фиг. 1 представляет технологическую схему процесса, иллюстрирующую устройство и способ совместного извлечения ресурсов серы и водорода из кислого газа, содержащего сероводород, представленные в описании.fig. 1 is a process flow diagram illustrating an apparatus and method for jointly recovering sulfur and hydrogen resources from an acid gas containing hydrogen sulfide described herein.

На фигуре: ссылочной позицией 1 обозначен нагреватель сырья, ссылочной позицией 2 обозначен термокаталитический реактор, ссылочной позицией 3 обозначен теплообменник для теплообмена между технологическим газом и сырьевым газом, ссылочной позицией 4 обозначен конденсатор серы, ссылочной позицией 5 обозначен реактор гидрогенизации, ссылочной позицией 6 обозначен парогенератор, ссылочной позицией 7 обозначена колонна охлаждения, ссылочной позицией 8 обозначена абсорбционная колонна, ссылочной позицией 9 обозначен насос для обогащённой жидкости, ссылочной позицией 10 обозначен насос для охлаждающей воды, ссылочной позицией 11 обозначен охладитель охлаждающей воды, ссылочной позицией 12 обозначено устройство регенерации амина, ссылочной позицией 13 обозначен нагреватель технологического газа, ссылочной позицией A обозначено направление впуска сырьевого кислотного газа, ссылочной позицией B обозначено впускное отверстие для дезоксигенированной воды, ссылочной позицией C обозначено выпускное отверстие для пара, ссылочной позицией D обозначено выпускное отверстие для жидкой серы, и ссылочной позицией E обозначено выпускное отверстие для обогащённого водородом остаточного газа.In the figure: 1 denotes a feed heater, 2 denotes a thermocatalytic reactor, 3 denotes a heat exchanger for heat exchange between process gas and feed gas, 4 denotes a sulfur condenser, 5 denotes a hydrogenation reactor, 6 denotes a steam generator 7 denotes a cooling column, 8 denotes an absorption column, 9 denotes a rich liquid pump, 10 denotes a cooling water pump, 11 denotes a cooling water cooler, 12 denotes an amine recovery device, 13 denotes a process gas heater, A denotes an acid feed gas inlet direction, B denotes a deoxygenated water inlet, C denotes an outlet a steam port, D denotes a liquid sulfur outlet, and E denotes a hydrogen-rich tail gas outlet.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕDETAILED DESCRIPTION

Для пояснения задач и технических решений изобретения изобретение будет более подробно описано ниже со ссылкой на сопроводительный чертёж. Если не указано иное, все экспериментальные способы, описанные в нижеследующих примерах, являются общепринятыми способами. Если конкретные технологии или условия способа не указаны в примерах, способ следует выполнять в соответствии с технологиями или условиями, описанными в документах уровня техники, или в соответствии со спецификациями продукта. Все реагенты и материалы представлены на рынке, если не указано иное.To clarify the objects and technical solutions of the invention, the invention will be described in more detail below with reference to the accompanying drawing. Unless otherwise indicated, all experimental methods described in the following examples are conventional methods. If specific technologies or process conditions are not indicated in the examples, the method should be performed in accordance with the technologies or conditions described in the prior art documents, or in accordance with product specifications. All reagents and materials are commercially available unless otherwise noted.

Термокаталитический реактор представляет собой обычный реактор с неподвижным слоем, а используемый катализатор представляет собой сложный оксид гексаалюмината, раскрытый в китайском патенте CN201810780422.4.The thermocatalytic reactor is a conventional fixed bed reactor, and the catalyst used is a hexaaluminate composite oxide disclosed in Chinese patent CN201810780422.4.

В абсорбционной колонне используется абсорбент, например, амин (MDEA) или низкотемпературный метанол. Процесс регенерации амина представляет собой широко известный процесс одноколонной термической регенерации с отпаркой, и устройство 12 регенерации амина представляет собой колонну регенерации.The absorption column uses an absorbent such as amine (MDEA) or low temperature methanol. The amine regeneration process is a well-known one-column thermal stripping process, and the amine regeneration device 12 is a regeneration column.

Как показано на фиг. 1, устройство для совместного извлечения ресурсов серы и водорода из кислого газа, содержащего сероводород, используемое в нижеследующих примерах, включает в себя каталитическую установку, установку разделения серы и водорода, установку регенерации амина, трубопроводы, соединяющие вышеупомянутые установки, а также подающие насосы, клапаны и манометры для автоматического управления, расположенные на соединительных трубопроводах.As shown in FIG. 1, a device for jointly recovering sulfur and hydrogen resources from an acid gas containing hydrogen sulfide used in the following examples includes a catalytic unit, a sulfur and hydrogen separation unit, an amine recovery unit, pipelines connecting the above units, as well as feed pumps, valves and pressure gauges for automatic control located on the connecting pipes.

Каталитическая установка включает в себя нагреватель 1 сырья, термокаталитический реактор 2 и конденсатор 4 серы, которые последовательно сообщаются друг с другом; между термокаталитическим реактором и конденсатором серы расположен теплообменник 3 для теплообмена между технологическим газом и сырьевым газом, и трубопроводы, входящие и выходящие из термокаталитического реактора, подлежащие теплообмену в теплообменнике для теплообмена между технологическим газом и сырьевым газом. Под конденсатором серы расположено устройство улавливания жидкой серы для улавливания охлаждённой жидкой серы.The catalytic installation includes a raw material heater 1, a thermocatalytic reactor 2 and a sulfur condenser 4, which are in series communication with each other; Between the thermocatalytic reactor and the sulfur condenser there is a heat exchanger 3 for heat exchange between the process gas and the feed gas, and pipelines entering and leaving the thermocatalytic reactor to be heat exchanged in the heat exchanger for heat exchange between the process gas and the feed gas. A liquid sulfur capture device is located under the sulfur condenser to capture cooled liquid sulfur.

Термокаталитический реактор представляет собой реактор с неподвижным слоем и футеровкой, и в каталитическом реакторе находится катализатор. Кислый газ попадает в термокаталитический реактор с одной его стороны, а с другой стороны находится выпускное отверстие, которое соединено с теплообменником для теплообмена между технологическим газом и сырьевым газом.The thermocatalytic reactor is a fixed bed and lined reactor, and the catalyst is contained in the catalytic reactor. The sour gas enters the catalytic converter from one side, and on the other side there is an outlet that is connected to a heat exchanger for heat exchange between the process gas and the feed gas.

Установка разделения серы и водорода включает в себя нагреватель 13 технологического газа, реактор 5 гидрогенизации, парогенератор 6, колонну 7 охлаждения и абсорбционную колонну 8, которые последовательно сообщаются друг с другом, и впускное отверстие для газа реактора гидрогенизации сообщается с выпускным отверстием для газа конденсатора серы. Теплообменник для теплообмена между технологическим газом и сырьевым газом и парогенератор оба снабжены впускным отверстием B для дезоксигенированной воды и выпускным отверстием C для пара. Нижняя часть колонны охлаждения сообщается с охладителем 11 охлаждающей воды посредством насоса 10 для охлаждающей воды, и охлаждённая вода возвращается в колонну охлаждения из верхней части колонны охлаждения.The sulfur-hydrogen separation unit includes a process gas heater 13, a hydrogenation reactor 5, a steam generator 6, a cooling column 7, and an absorption column 8, which are in series communication with each other, and the hydrogenation reactor gas inlet communicates with the gas outlet of the sulfur condenser ... The heat exchanger for heat exchange between the process gas and the feed gas and the steam generator are both provided with an inlet B for deoxygenated water and an outlet C for steam. The lower part of the cooling column communicates with the cooling water chiller 11 by means of a cooling water pump 10, and the chilled water returns to the cooling column from the upper part of the cooling column.

Верхняя часть абсорбционной колонны снабжена выпускным отверстием E для обогащённого водородом остаточного газа, а нижняя часть снабжена выпускным отверстием для обогащённой жидкости, сообщающимся с устройством 12 регенерации амина в установке регенерации амина посредством насоса 9 для обогащённой жидкости. Выпускное отверстие для сероводорода устройства регенерации амина сообщается с впускным отверстием для газа нагревателя сырья, а выпускное отверстие для обеднённой жидкости сообщается с верхней частью абсорбционной колонны.The upper part of the absorption column is provided with an outlet E for the hydrogen-rich tail gas, and the lower part is provided with a rich liquid outlet communicating with the amine recovery device 12 in the amine recovery unit by means of a rich liquid pump 9. The hydrogen sulfide outlet of the amine recovery device is in communication with the gas inlet of the feed heater, and the lean liquid outlet is in communication with the top of the absorption tower.

Для исключения повторений, сырье, а также условия и параметры приготовления, задействованные в конкретной реализации, единообразно описаны ниже и не будут повторяться в описании конкретных примеров:To avoid repetitions, the raw materials, as well as the conditions and cooking parameters involved in a particular implementation, are uniformly described below and will not be repeated in the description of specific examples:

(1) Термокаталитическое разложение кислого газа, содержащего сероводород.(1) Thermocatalytic decomposition of acid gas containing hydrogen sulfide.

В начале процесса сырьевой газ нагревают до требуемой температуры от 700°C до 1000°C в нагревателе сырьевого газа; а затем подают кислый газ, содержащий сероводород, в термокаталитический реактор. Реактор представляет собой реактор с неподвижным слоем и футеровкой, и кислый газ попадает в слой катализатора с одной стороны реактора. Сероводород разлагается на элементарную серу и водород под действием катализатора, углеводороды вступают в реакцию с водяным паром с образованием CO и H2, и NH3 термически разлагается на N2 и H2. Одна сторона термокаталитического реактора напрямую соединена с теплообменником для теплообмена между технологическим газом и сырьевым газом. Тепло технологического газа, полученное после термокаталитической реакции, используется для нагрева сырьевого газа, а недостающая часть тепла для нагрева сырьевого газа обеспечивается нагревателем сырьевого газа, который эффективно использует высокотемпературное тепло. Технологический газ охлаждают до температуры 250°C-300°C.At the start of the process, the feed gas is heated to a desired temperature of 700 ° C to 1000 ° C in a feed gas heater; and then acidic gas containing hydrogen sulfide is fed into the thermocatalytic reactor. The reactor is a fixed bed lined reactor and the acid gas enters the catalyst bed from one side of the reactor. Hydrogen sulfide decomposes into elemental sulfur and hydrogen under the action of a catalyst, hydrocarbons react with steam to form CO and H 2 , and NH 3 thermally decomposes into N 2 and H 2 . One side of the thermocatalytic reactor is directly connected to a heat exchanger for heat exchange between the process gas and the feed gas. The heat of the process gas obtained after the thermocatalytic reaction is used to heat the feed gas, and the missing part of the heat to heat the feed gas is provided by the feed gas heater, which efficiently uses the high temperature heat. The process gas is cooled to a temperature of 250 ° C-300 ° C.

(2) Улавливание жидкой серы.(2) Capture of liquid sulfur.

Технологический газ, включающий в себя сероводород, пары серы и водород, охлаждают, а затем подают в конденсатор серы для дальнейшего охлаждения; и улавливают и извлекают жидкую серу, образующуюся при охлаждении паров серы, и в то же время конденсатор серы использует низкотемпературное тепло для получения пара низкого давления (0,3 MПа (изб.)), что снижает энергопотребление устройства. Пары серы охлаждают до превращения в жидкую серу, которую улавливают и используют в качестве промышленной серы.The process gas, including hydrogen sulfide, sulfur vapor and hydrogen, is cooled and then fed to a sulfur condenser for further cooling; and capturing and recovering liquid sulfur generated by cooling the sulfur vapor, and at the same time, the sulfur condenser uses the low temperature heat to produce low pressure (0.3 MPa (g) vapor), which reduces the power consumption of the device. The sulfur vapor is cooled to form liquid sulfur, which is captured and used as industrial sulfur.

(3) Гидрогенизация.(3) Hydrogenation.

Охлажденный технологический газ имеет температуру около 160°C. Технологический газ включает в себя небольшое количество паров серы и примесей, образовавшихся во время реакции, в том числе COS, CS2 и небольшое количество SO2, которые необходимо превратить в сероводород путём гидрогенизации или гидролиза, чтобы можно было эффективно удалить сероводород для получения относительно чистого обогащённого водородом газа. Охлаждённый технологический газ нагревают до температуры 280°C-300°C и подают в реактор гидрогенизации, где сульфиды, отличные от сероводорода и элементарной серы, в технологическом газе подвергаются гидрогенизационному восстановлению и гидролизу, что способствует абсорбции сероводорода и отделению водорода высокой чистоты.The cooled process gas has a temperature of about 160 ° C. The process gas contains a small amount of sulfur vapor and impurities generated during the reaction, including COS, CS 2, and a small amount of SO 2 , which must be converted to hydrogen sulphide by hydrogenation or hydrolysis so that the hydrogen sulphide can be effectively removed to obtain a relatively pure hydrogen-rich gas. The cooled process gas is heated to a temperature of 280 ° C-300 ° C and fed to a hydrogenation reactor, where sulfides other than hydrogen sulfide and elemental sulfur in the process gas undergo hydrogenation reduction and hydrolysis, which promotes the absorption of hydrogen sulfide and the separation of high purity hydrogen.

(4) Разделение серы и водорода.(4) Separation of sulfur and hydrogen.

Гидрогенизированный остаточный газ охлаждают до температуры 170°C в парогенераторе, подают в колонну охлаждения для дальнейшего охлаждения до температуры 40°C, а затем подают в абсорбционную колонну для абсорбции. Для абсорбции сероводорода в гидрогенизированном остаточном газе используют обеднённую жидкость, и обогащённый водородом остаточный газ концентрируют и очищают для получения водорода.The hydrogenated tail gas is cooled to a temperature of 170 ° C in a steam generator, fed to a cooling column for further cooling to a temperature of 40 ° C, and then fed to an absorption column for absorption. A lean liquid is used to absorb hydrogen sulfide in the hydrogenated tail gas, and the hydrogen-rich tail gas is concentrated and purified to produce hydrogen.

(5) Регенерация амина.(5) Regeneration of amine.

Обогащённую жидкость, адсорбировавшую сероводород, подают в колонну регенерации для регенерации, а отделённый сероводород возвращают в термокаталитический реактор для повторного использования. Колонна регенерации имеет давление на выходе от 0,06 MПа до 0,08 MПа (изб.) и температуру 122°C в верхней части. Обеднённую аминную жидкость возвращают в абсорбционную колонну для повторного использования при абсорбции сероводорода. Для регенерации обогащённой жидкости применяют отработанную и надёжную технологию термической регенерации с низким энергопотреблением, а в качестве пара используют самопроизвольно образующийся пар давлением 0,3 MПа (изб.).The enriched liquid, which has adsorbed hydrogen sulfide, is fed to the regeneration column for regeneration, and the separated hydrogen sulfide is returned to the thermocatalytic reactor for reuse. The regeneration column has an outlet pressure of 0.06 MPa to 0.08 MPa (g) and a temperature of 122 ° C at the top. The depleted amine liquid is returned to the absorption tower for reuse in the absorption of hydrogen sulfide. For the regeneration of the enriched liquid, a proven and reliable technology of thermal regeneration with low energy consumption is used, and spontaneously generated steam with a pressure of 0.3 MPa (g) is used as steam.

Пример 1Example 1

В этом примере степень превращения H2S в каталитическом реакторе составила около 30%-50%; углеводороды вступили в реакцию с водяным паром при высокой температуре с образованием CO и H2; и небольшое количество NH3 термически разложилось на N2 и H2 при высокой температуре под действием катализатора. H2S, абсорбированный амином, был десорбирован, а затем возвращён в каталитический реактор. Общая степень извлечения H2S может достигать более 99%, а извлечённая сера соответствует требованиям к промышленной сере высокого класса, указанным в документе GB/T2449-2014.In this example, the conversion of H 2 S in the catalytic reactor was about 30% -50%; hydrocarbons reacted with steam at high temperature to form CO and H 2 ; and a small amount of NH 3 was thermally decomposed into N 2 and H 2 at high temperature by the action of the catalyst. The H 2 S absorbed by the amine was stripped and then returned to the catalytic reactor. The total recovery of H 2 S can reach over 99%, and the recovered sulfur meets the high grade industrial sulfur requirements specified in GB / T2449-2014.

Большее количество амина, циркулирующего в абсорбционной колонне, приводит к улавливанию большего количества H2S и переносу меньшего количества H2S в обогащённом водородом газе, и улавливаемый H2S будет регенерирован из амина, а затем возвращён в термокаталитический реактор для реакции, что приводит к более высокой общей степени извлечения H2S.More amine circulating in the absorption tower results in the capture of more H 2 S and the transfer of less H 2 S in the hydrogen rich gas, and the captured H 2 S will be regenerated from the amine and then returned to the thermocatalytic reactor for reaction, resulting in to a higher total recovery of H 2 S.

Кислый газ, попадающий в каталитический реактор, как правило, имеет давление 0,06 MПа (изб.), перепад давления каждого устройства считается равным 5 кПа, кислый газ, регенерированный из амина, имеет давление от 0,05 MПа до 0,08 MПа (изб.), а обогащённый водородом газ имеет давление на выходе от 0,03 MПа до 0,04 MПа (изб.).The sour gas entering the catalytic reactor generally has a pressure of 0.06 MPa (g), the pressure drop of each device is considered to be 5 kPa, the acid gas recovered from the amine has a pressure of 0.05 MPa to 0.08 MPa (g), and the hydrogen-rich gas has an outlet pressure of 0.03 MPa to 0.04 MPa (g).

Пример 2Example 2

В этом примере источник, состав и количество сырья для устройства извлечения серы производительностью 10000 тонн/год на химическом заводе приведены в Таблице 1.In this example, the source, composition and quantity of feedstock for a 10,000 ton / year sulfur recovery device in a chemical plant are shown in Table 1.

Таблица 1. Состав и расход кислого газа, попадающего в термокаталитический реактор Table 1. Composition and consumption of acid gas entering the thermocatalytic reactor

Источник кислого газаAcid gas source Чистый кислый газ, полученный в результате регенерации аминаPure sour gas from amine regeneration Кислый газ, содержащий аммиак, полученный при отпарке кислой водыSour gas containing ammonia from sour water stripping Смешанный кислый газMixed sour gas Температура, °CTemperature, ° C 4040 8585 7171 Давление, MПа (изб.)Pressure, MPa (g) 0,050.05 0,050.05 0,050.05 Расход (Нм3/ч)Consumption (Nm3 / h) 963963 538538 15011501 Состав (об.%)Composition (vol.%) H2SH 2 S 57,1657.16 39,4639.46 49,9849.98 CO2 CO 2 41,8441.84 // 26,8526.85 H2OH 2 O // 26,9226.92 9,599.59 C2 C 2 1,01.0 // 0,650.65 NH3 NH 3 // 33,6233.62 12,9312.93 ИтогоTotal 100one hundred 100one hundred 100one hundred

Вышеупомянутый смешанный кислый газ после термокаталитического разложения сероводорода, гидрогенизации и регенерации амина в устройстве для совместного извлечения ресурсов серы и водорода из кислого газа, содержащего сероводород, в соответствии с настоящим изобретением имеет значительно изменённый газовый состав. Подробные данные приведены в Таблице 2.The aforementioned mixed sour gas after thermocatalytic decomposition of hydrogen sulfide, hydrogenation and amine regeneration in the device for joint recovery of sulfur and hydrogen resources from acid gas containing hydrogen sulfide, in accordance with the present invention, has a significantly changed gas composition. Details are shown in Table 2.

Таблица 2. Состав и расход технологического газа на выходе из термокаталитического реактора, очищенного обогащённого водородом газа и регенерированного кислого газа Table 2. Composition and flow rate of process gas at the outlet of a thermocatalytic reactor, purified hydrogen-rich gas and regenerated acid gas

МатериалMaterial Технологический газ на выходе из каталитического реактораProcess gas at the outlet of the catalytic reactor Очищенный обогащенный водородом газPurified hydrogen-rich gas Регенерированный кислый газRegenerated sour gas Температура, °CTemperature, ° C 700-1000700-1000 4040 4040 Давление, MПа (изб.)Pressure, MPa (g) 0,050.05 0,030.03 0,060.06 Расход (Нм3/ч)Consumption (Nm3 / h) 2005,22005.2 1142,71142.7 495495 Состав (об.%)Composition (vol.%) H2SH2S 22,4522.45 1,021.02 88,5788.57 CO2CO2 20,1020.10 31,7431.74 8,138.13 COCO 0,500.50 0,870.87 // H2OH2O 7,187.18 5,285.28 3,303.30 H2H2 25,1325.13 44,1144.11 // N2N2 9,689.68 16,9816.98 // SXSX 14,9614.96 // // ИтогоTotal 100one hundred 100one hundred 100one hundred

В Таблице 2 степень превращения термокаталитического реактора считается равной 40%, а содержание сероводорода в очищенном обогащённом водородом газе составляет 1% (об.).In Table 2, the conversion of the thermocatalytic reactor is considered to be 40%, and the hydrogen sulfide content in the purified hydrogen-rich gas is 1% (v / v).

Исходя из изменений газового состава в Таблице 1 и Таблице 2 можно увидеть, что устройство и способ совместного извлечения ресурсов серы и водорода из кислого газа, содержащего сероводород, представленные в описании, позволяют эффективно обрабатывать сероводород в кислом газе, содержащем сероводород, для получения ресурсов жидкой серы и извлечения ресурсов водорода с более высокой эффективностью, а также позволяют синхронно обрабатывать углеводороды и аммиачный газ в кислом газе, что повышает эффективность обработки кислого газа в устройстве.Based on the changes in the gas composition in Table 1 and Table 2, it can be seen that the device and method for the combined extraction of sulfur and hydrogen resources from an acid gas containing hydrogen sulfide, presented in the description, can effectively process hydrogen sulfide in an acid gas containing hydrogen sulfide to obtain liquid resources. sulfur and hydrogen resource extraction with higher efficiency, and also allow the simultaneous processing of hydrocarbons and ammonia gas in sour gas, which improves the efficiency of sour gas treatment in the device.

Разумеется, в приведённом выше описании представлены только предпочтительные примеры изобретения, и оно не предназначено для ограничения изобретения. Хотя изобретение подробно описано со ссылкой на вышеупомянутые примеры, специалист в данной области техники может осуществлять модификации технических решений, описанных в вышеупомянутых примерах, или производить эквивалентные замены некоторых технических признаков. Любые модификации, эквивалентные замены, улучшения и т.п., выполненные в пределах замысла и принципов изобретения, должны быть включены в объем изобретения.Of course, the above description only presents preferred examples of the invention and is not intended to limit the invention. Although the invention has been described in detail with reference to the aforementioned examples, one skilled in the art can make modifications to the technical solutions described in the aforementioned examples, or make equivalent replacements of certain technical features. Any modifications, equivalent replacements, improvements, and the like made within the spirit and principles of the invention are to be included within the scope of the invention.

Claims (20)

1. Устройство для совместного извлечения ресурсов серы и водорода из кислого газа, содержащего сероводород, включающее в себя каталитическую установку, установку разделения серы и водорода, установку регенерации амина, трубопроводы, соединяющие вышеупомянутые установки, а также подающие насосы, клапаны и манометры для автоматического управления, расположенные на соединительных трубопроводах, в котором1. A device for joint recovery of sulfur and hydrogen resources from acid gas containing hydrogen sulfide, including a catalytic unit, a sulfur and hydrogen separation unit, an amine recovery unit, pipelines connecting the above units, as well as feed pumps, valves and pressure gauges for automatic control located on connecting pipelines in which каталитическая установка содержит нагреватель (1) сырья, термокаталитический реактор (2) и конденсатор (4) серы, которые последовательно сообщаются друг с другом; установка разделения серы и водорода содержит нагреватель (13) технологического газа, реактор (5) гидрогенизации, парогенератор (6), колонну (7) быстрого охлаждения и абсорбционную колонну (8), которые последовательно сообщаются друг с другом; впускное отверстие для газа реактора (5) гидрогенизации сообщается с выпускным отверстием для газа конденсатора (4) серы; и верхняя часть абсорбционной колонны (8) снабжена выпускным отверстием (E) для обогащённого водородом остаточного газа, а нижняя часть снабжена выпускным отверстием для обогащённой жидкости, сообщающимся с устройством (12) регенерации амина в установке регенерации амина посредством насоса (9) для обогащённой жидкости,the catalytic unit contains a raw material heater (1), a thermocatalytic reactor (2) and a sulfur condenser (4), which are in series with each other; the sulfur and hydrogen separation unit contains a process gas heater (13), a hydrogenation reactor (5), a steam generator (6), a rapid cooling column (7) and an absorption column (8), which are in series with each other; the gas inlet of the hydrogenation reactor (5) is in communication with the gas outlet of the sulfur condenser (4); and the upper part of the absorption column (8) is provided with an outlet (E) for the hydrogen-rich tail gas, and the lower part is provided with a rich liquid outlet communicating with the amine recovery device (12) in the amine recovery unit by means of a rich liquid pump (9) , при этом выпускное отверстие для сероводорода устройства (12) регенерации амина сообщается с впускным отверстием для газа нагревателя (1) сырья, а выпускное отверстие для обеднённой жидкости сообщается с верхней частью абсорбционной колонны (8) и при этомwherein the hydrogen sulphide outlet of the amine regeneration device (12) is in communication with the gas inlet of the feed heater (1), and the lean liquid outlet is in communication with the upper part of the absorption column (8) and at the same time между термокаталитическим реактором (2) и конденсатором (4) серы расположен теплообменник (3) для теплообмена между технологическим газом и сырьевым газом и трубопроводы, входящие и выходящие из термокаталитического реактора (2), подлежащие теплообмену в теплообменнике (3) для теплообмена между технологическим газом и сырьевым газом.Between the thermocatalytic reactor (2) and the sulfur condenser (4), there is a heat exchanger (3) for heat exchange between the process gas and the feed gas and pipelines entering and leaving the thermocatalytic reactor (2) to be exchanged in a heat exchanger (3) for heat exchange between the process gas and feed gas. 2. Устройство для совместного извлечения ресурсов серы и водорода из кислого газа, содержащего сероводород, по п. 1, в котором под конденсатором (4) серы расположено устройство улавливания жидкой серы и теплообменник (3) для теплообмена между технологическим газом и сырьевым газом и парогенератор (6) оба снабжены впускным отверстием (B) для дезоксигенированной воды и выпускным отверстием (C) для пара.2. A device for the combined extraction of sulfur and hydrogen resources from an acid gas containing hydrogen sulfide, according to claim 1, in which a device for collecting liquid sulfur and a heat exchanger (3) for heat exchange between the process gas and the feed gas and a steam generator are located under the sulfur condenser (4) (6) both have an inlet (B) for deoxygenated water and an outlet (C) for steam. 3. Устройство для совместного извлечения ресурсов серы и водорода из кислого газа, содержащего сероводород, по п. 1, в котором термокаталитический реактор (2) представляет собой устройство каталитического пиролиза, имеющее теплоизоляционную износостойкую футеровку, которое представляет собой реактор с неподвижным слоем.3. The device for joint recovery of sulfur and hydrogen resources from acid gas containing hydrogen sulfide, according to claim 1, in which the thermocatalytic reactor (2) is a catalytic pyrolysis device having a heat-insulating wear-resistant lining, which is a fixed bed reactor. 4. Способ совместного извлечения ресурсов серы и водорода из кислого газа, содержащего сероводород, с использованием устройства по любому одному из пп. 1-3, в котором совместное извлечение ресурсов серы и водорода осуществляют следующим образом: подвергают кислый газ, содержащий сероводород, каталитической реакции в термокаталитическом реакторе для получения технологического газа, содержащего сероводород, пары серы и водород; извлекают серу, образующуюся при охлаждении паров серы в конденсаторе серы; превращают сульфиды, отличные от сероводорода и элементарной серы, в технологическом газе в сероводород в реакторе гидрогенизации и абсорбируют сероводород с помощью амина, а затем очищают и концентрируют водород в абсорбционной колонне; причем углеводороды в кислом газе вступают в реакцию с водяным паром с образованием CO и H2; в термокаталитическом реакторе и NH3 термически разлагается на N2 и H2 под действием катализатора в термокаталитическом реакторе, при этом4. A method of joint extraction of sulfur and hydrogen resources from an acid gas containing hydrogen sulfide using a device according to any one of claims. 1-3, in which the joint extraction of sulfur and hydrogen resources is carried out as follows: acid gas containing hydrogen sulfide is subjected to a catalytic reaction in a thermocatalytic reactor to obtain a process gas containing hydrogen sulfide, sulfur vapor and hydrogen; recover the sulfur formed when the sulfur vapor is cooled in the sulfur condenser; converting sulphides other than hydrogen sulphide and elemental sulfur in the process gas to hydrogen sulphide in a hydrogenation reactor and absorbing the hydrogen sulphide with an amine, and then purifying and concentrating the hydrogen in an absorption tower; moreover, hydrocarbons in acidic gas react with steam to form CO and H 2 ; in a thermocatalytic reactor and NH 3 is thermally decomposed into N 2 and H 2 under the action of a catalyst in a thermocatalytic reactor, while кислый газ, попадающий в термокаталитический реактор, имеет температуру от 700°C до 1000°C и гдеthe acid gas entering the thermocatalytic reactor has a temperature of 700 ° C to 1000 ° C and where перед входом в конденсатор серы технологический газ охлаждают до температуры 250°C-300°C; а перед входом в реактор гидрогенизации технологический газ нагревают до температуры 280°C-300°C.before entering the sulfur condenser, the process gas is cooled to a temperature of 250 ° C-300 ° C; and before entering the hydrogenation reactor, the process gas is heated to a temperature of 280 ° C-300 ° C. 5. Способ совместного извлечения ресурсов серы и водорода из кислого газа, содержащего сероводород, по п.4, включающий в себя следующие этапы:5. The method of joint extraction of sulfur and hydrogen resources from acid gas containing hydrogen sulfide, according to claim 4, including the following steps: (1) термокаталитическое разложение кислого газа, содержащего сероводород, в котором(1) thermocatalytic decomposition of an acid gas containing hydrogen sulfide, in which нагревают кислый газ, содержащий сероводород, для получения высокотемпературного кислого газа, а затем подают высокотемпературный кислый газ в термокаталитический реактор, в котором сероводород разлагается на элементарную серу и водород под действием катализатора, углеводороды вступают в реакцию с водяным паром с образованием CO и H2, и NH3 термически разлагается на N2 и H2;the acid gas containing hydrogen sulfide is heated to obtain a high-temperature acid gas, and then the high-temperature acid gas is fed into a thermocatalytic reactor, in which hydrogen sulfide is decomposed into elemental sulfur and hydrogen under the action of a catalyst, hydrocarbons react with water vapor to form CO and H 2 , and NH 3 thermally decomposes to N 2 and H 2 ; (2) улавливание жидкой серы, в котором(2) capture of liquid sulfur, in which охлаждают технологический газ, содержащий сероводород, пары серы и водород, затем подают технологический газ в конденсатор серы для дальнейшего охлаждения, а затем улавливают и извлекают жидкую серу, образующуюся при охлаждении паров серы;the process gas containing hydrogen sulphide, sulfur vapor and hydrogen is cooled, then the process gas is fed to the sulfur condenser for further cooling, and then liquid sulfur formed during the cooling of the sulfur vapor is captured and recovered; (3) гидрогенизация, в которой(3) hydrogenation in which нагревают охлаждённый технологический газ, затем подают технологический газ в реактор гидрогенизации и подвергают сульфид, отличный от сероводорода и элементарной серы, в технологическом газе гидрогенизационному восстановлению и гидролизу;heating the cooled process gas, then supplying the process gas to the hydrogenation reactor and subjecting a sulfide other than hydrogen sulfide and elemental sulfur in the process gas to hydrogenation reduction and hydrolysis; (4) разделение серы и водорода, в котором(4) separation of sulfur and hydrogen, in which охлаждают гидрогенизированный остаточный газ, затем подают газ в колонну охлаждения для дальнейшего охлаждения до температуры 40°C, а затем подают газ в абсорбционную колонну для абсорбции, в которой для абсорбции сероводорода в гидрогенизированном остаточном газе используют обеднённую жидкость, и обогащённый водородом остаточный газ концентрируют и очищают для получения водорода;the hydrogenated tail gas is cooled, then the gas is fed into a cooling column for further cooling to 40 ° C, and then the gas is fed to an absorption column for absorption, in which a lean liquid is used to absorb hydrogen sulfide in the hydrogenated tail gas, and the hydrogen-rich tail gas is concentrated and purified to obtain hydrogen; (5) регенерация амина, в которой(5) regeneration of the amine, in which подают обогащённую жидкость, которая абсорбировала сероводород, в устройство регенерации амина для регенерации, возвращают отделённый сероводород в термокаталитический реактор для повторного использования и возвращают обеднённую жидкость в абсорбционную колонну для повторного использования для абсорбции сероводорода.the enriched liquid, which has absorbed hydrogen sulfide, is fed to the amine regeneration device for regeneration, the separated hydrogen sulfide is returned to the thermocatalytic reactor for reuse, and the depleted liquid is returned to the absorption tower for reuse for absorption of hydrogen sulfide.
RU2020134994A 2019-05-21 2019-11-21 Apparatus and method for joint extraction of sulphur and hydrogen resources from a hydrogen sulphide-containing acid gas RU2762056C1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910424364.5 2019-05-21
CN201910424364.5A CN110180383B (en) 2019-05-21 2019-05-21 Hydrogen sulfide acid gas and hydrogen sulfide resource cooperative recovery device and method
PCT/CN2019/119813 WO2020233030A1 (en) 2019-05-21 2019-11-21 Device and method for synergistic recover of sulfur and hydrogen resources from hydrogen sulfide acid gas

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2762056C1 true RU2762056C1 (en) 2021-12-15

Family

ID=67717165

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020134994A RU2762056C1 (en) 2019-05-21 2019-11-21 Apparatus and method for joint extraction of sulphur and hydrogen resources from a hydrogen sulphide-containing acid gas

Country Status (4)

Country Link
CN (1) CN110180383B (en)
RU (1) RU2762056C1 (en)
SG (1) SG11202010926TA (en)
WO (1) WO2020233030A1 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110180383B (en) * 2019-05-21 2022-02-25 山东三维化学集团股份有限公司 Hydrogen sulfide acid gas and hydrogen sulfide resource cooperative recovery device and method
CN112871177B (en) * 2021-01-26 2023-08-15 中国科学院大学 Application of hexaaluminate high-temperature resistant catalytic material in ammonolysis reaction
CN114481157A (en) * 2021-12-15 2022-05-13 中国科学院大连化学物理研究所 Full-flow process method for preparing hydrogen and sulfur by electrochemically decomposing hydrogen sulfide with assistance of mediator
CN115475576B (en) * 2022-08-01 2023-07-18 西南石油大学 Method and device for preparing elemental sulfur and hydrogen by decomposing hydrogen sulfide by molten metal
CN115367712A (en) * 2022-09-20 2022-11-22 西南石油大学 Method for preparing hydrogen and elemental sulfur by decomposing hydrogen sulfide through photo-thermal catalysis

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2429899C2 (en) * 2005-12-07 2011-09-27 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. Method of removing sulphur compounds and carbon dioxide from gas stream
CN104249995A (en) * 2013-06-25 2014-12-31 中国石油化工股份有限公司 Method for reducing SO2 emission concentration of sulfur recovery device
RU2545273C2 (en) * 2010-03-29 2015-03-27 ТюссенКрупп Уде ГмбХ Method and device for processing acid gas enriched with carbon dioxide in claus process
RU2556935C2 (en) * 2013-09-20 2015-07-20 Открытое акционерное общество "Гипрогазоочистка" Method of utilising sour gases, containing hydrogen sulphide and ammonia
EA201500508A1 (en) * 2012-11-08 2015-11-30 Стамикарбон Б.В. Эктин Андер Те Нейм Оф Мт Инновейшн Сентр CATALYST FOR METHOD OF EXTRACTING SULFUR WITH SIMULTANEOUS PRODUCTION OF HYDROGEN, METHOD OF ITS RECEIVING AND METHOD FOR EXTRACTING SULFUR WITH SIMULTANEOUSLY RECEIVING OF HYDROGEN USING THE INDICATED CATA
EA028204B1 (en) * 2012-11-08 2017-10-31 Стамикарбон Б.В. Эктин Андер Те Нейм Оф Мт Инновейшн Сентр Process for sulphur recovery with concurrent hydrogen production from nhcontaining feed

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE786389A (en) * 1971-07-20 1973-01-18 Inst Francais Du Petrole PROCESS FOR THE ELIMINATION OF SULFUR DIOXIDE CONTAINED IN INDUSTRIAL GAS
JPS61251502A (en) * 1985-04-30 1986-11-08 Jgc Corp Treatment of waste sulfuric acid
CN102408095B (en) * 2011-08-20 2013-01-30 大连理工大学 Method of decomposing hydrogen sulfide for preparation of hydrogen and elemental sulfur
CN106629592B (en) * 2015-11-02 2018-10-12 中国石油化工股份有限公司 A kind of new hydrogen production method and system
CN109012144B (en) * 2018-07-19 2021-03-30 中国科学院大学 Hexaaluminate composite oxide material in H2Application of S in catalytic decomposition reaction
CN110180383B (en) * 2019-05-21 2022-02-25 山东三维化学集团股份有限公司 Hydrogen sulfide acid gas and hydrogen sulfide resource cooperative recovery device and method

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2429899C2 (en) * 2005-12-07 2011-09-27 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. Method of removing sulphur compounds and carbon dioxide from gas stream
RU2545273C2 (en) * 2010-03-29 2015-03-27 ТюссенКрупп Уде ГмбХ Method and device for processing acid gas enriched with carbon dioxide in claus process
EA201500508A1 (en) * 2012-11-08 2015-11-30 Стамикарбон Б.В. Эктин Андер Те Нейм Оф Мт Инновейшн Сентр CATALYST FOR METHOD OF EXTRACTING SULFUR WITH SIMULTANEOUS PRODUCTION OF HYDROGEN, METHOD OF ITS RECEIVING AND METHOD FOR EXTRACTING SULFUR WITH SIMULTANEOUSLY RECEIVING OF HYDROGEN USING THE INDICATED CATA
EA028204B1 (en) * 2012-11-08 2017-10-31 Стамикарбон Б.В. Эктин Андер Те Нейм Оф Мт Инновейшн Сентр Process for sulphur recovery with concurrent hydrogen production from nhcontaining feed
CN104249995A (en) * 2013-06-25 2014-12-31 中国石油化工股份有限公司 Method for reducing SO2 emission concentration of sulfur recovery device
RU2556935C2 (en) * 2013-09-20 2015-07-20 Открытое акционерное общество "Гипрогазоочистка" Method of utilising sour gases, containing hydrogen sulphide and ammonia

Also Published As

Publication number Publication date
CN110180383B (en) 2022-02-25
CN110180383A (en) 2019-08-30
SG11202010926TA (en) 2020-12-30
WO2020233030A1 (en) 2020-11-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2762056C1 (en) Apparatus and method for joint extraction of sulphur and hydrogen resources from a hydrogen sulphide-containing acid gas
CN107758617B (en) Method for producing hydrogen by using biogas biomass
US8535613B2 (en) Method and apparatus for separating acidic gases from syngas
CN110155953B (en) Device and process for treating low-concentration acid gas to recover sulfur
CN102942162A (en) Liquid-phase treatment process of tail gas from sulfur recovery
CA2835150C (en) Zero emissions sulphur recovery process with concurrent hydrogen production
US4409191A (en) Integrated cyclic scrubbing and condensate stripping process for the removal of gaseous impurities from gaseous mixtures
CN102838088B (en) Integrated sour gas treating process
CN106115632B (en) Improve the device and its recovery method of sulfur recovery rate
CN101641284B (en) Method for producing sulphuric acid and installation for carrying out said method
CN103638802A (en) Device and method for processing acid gas of refinery plant
WO2017114882A1 (en) Energy efficient method for concurrent methanisation and carbon dioxide recovery
CN104098069B (en) A kind of coal gas carries the device of hydrogen
CN102876828B (en) Reducing gas purification process and system matched with gas-based shaft furnace
CN102659102B (en) Technology and device for preparing industrial carbon monoxide with water gas
US20070161716A1 (en) Joint process for preparing alcohol/ether mixtures alcohol/hydrocarbon mixtures, and synthesisng ammonia
CN210885331U (en) Device for producing synthetic ammonia by utilizing sodium cyanide tail gas
CN107337178B (en) Process for recycling PSA desorption gas and catalytic regeneration flue gas of oil refinery
CN105329859A (en) Treatment process for sulfur-containing tail gas
CN110669542A (en) Method and device for preparing Fischer-Tropsch wax by using coke oven gas
CN111153383A (en) CO before large-scale combustion2Trapping system
MX2013010818A (en) Process and system for removing sulfur from sulfur-containing gaseous streams.
JPH02214523A (en) Process for removing hyurogen sulfide from gas mixture
CN110182764B (en) Sulfur recovery device and sulfur recovery method
CN220758035U (en) High-efficient ammonia stripping device of transform lime set single tower