SK2199A3

SK2199A3 - Process for the recovery of sulfur from so2 containing gases

Info

Publication number: SK2199A3
Application number: SK21-99A
Authority: SK
Inventors: Jan A Lagas; Johannes Borsboom; Peter D Clark
Original assignee: Stork Eng & Contractors Bv
Priority date: 1996-07-08
Filing date: 1997-07-07
Publication date: 2000-03-13
Also published as: AU3361297A; CA2259946A1; AR007727A1; WO1998001387A1; EP0910545A1; JP2000514389A; BR9710240A; ID18897A; CZ4899A3; CN1230158A; PL331044A1; EA199900090A1; TW382617B; HUP9904020A3; ZA975859B; HUP9904020A2

Description

Spôsob získavania síry z plynov, obsahujúcich SO2

Oblasť techniky

V rade procesov, ako je rafinácia ropy, čistenie zemného plynu a výroba syntetického plynu z uhlia alebo olejových zvyškov sa uvoľňuje plyn, ktorý obsahuje síru, najmä H2S. Tento H2S sa pred použitím uvedených plynov odstraňuje. Najdôležitejším dôvodom odstraňovania H2S je zabránenie vzniku emisií SO2 pri spaľovaní H2S. Je tiež známe, že H2S je veľmi toxický plyn s nepríjemným zápachom.

Doterajší stav techniky

Najbežnejším priemyselným spôsobom je odstraňovanie H2S prostredníctvom absorpčných kvapalín, pomocou ktorých sa H2S skoncentruje a potom sa regenerovaný H2S premení na elementárnu síru, ktorá je neškodná.

Vo viacerých prípadoch je tiež možné preskočiť prvý krok, t.j. skoncetrovanie H2S a premeniť H2S priamo na elementárnu síru.

Jedným z najznámejších a veľmi používaných spôsoboch premeny H2S na elementárnu síru je tzv. Clausov spôsob. Clausov spôsob sa uskutočňuje rôznymi postupmi v závislosti na obsahu H2S vo východzom plyne.

Podľa všeobecného uskutočnenia sa časť H2S spáli na SO2, ktorý potom reaguje so zvyšným H2S pri vzniku elementárnej síry.

Clausov spôsob je do detailov popísaný v R. N. Maddox „Gas and Liquid Sweetening, Campbell Petroleum Šerieš (1977) strany 239 až 243 a v H. G. Paskall „Capabilities of the Modified Claus Process, publikované vo Western Research & Development, Calgary, Alberta, Canada (1979).

Clausov spôsob je založený na nasledujúcich reakciách:

H₂S + 3 O₂ -> 2 H2O + 2 SO2, (1)

H₂S + 2 SO₂ 4 H₂O + 6/n S_n (2)

Reakcie (1) a (2) dávajú súhrnnú reakciu :

H₂S + O₂^ 2 H₂O + 2/n S_n (3)

Clausove zariadenie vhodné na spracovanie plynov obsahujúcich 50 až 100 % H₂O sa bežne skladá z tepelného stupňa (horák, spaľovacia komora, nádoba na zvyškový plyn a chladič síry), po ktorom nasleduje niekoľko, bežne dva alebo tri reaktorové stupne (zahrievanie plynu, reaktor naplnený katalyzátorom a chladič síry). V tepelnom stupni prebiehajú reakcie (1) a (2), pričom v reaktorovom stupni len reakcia (2), známa ako Clausova reakcia. Clausovým spôsobom však H₂S nie je uskutočnený na elementárnu síru preto, že Clausova rovnovážna reakcia (2) nie je dotiahnutá do konca.

Preto určité množstvo H₂S a SO₂, zostáva. Spaľovanie tohoto zvyškového plynu nie je ďalej povolené z hľadiska prísnych požiadaviek na prostredie. Tento tzv. zvyškový plyn musí byť ďalej desulfurizovaný. Spôsoby spracovania zvyškového plynu sú známe všetkým odborníkom v odbore a sú popísané napríklad v B. G. Goar, Tail Gas Clean-up Processes, prehľadný referát, prednesené na 33^rd Annual Gas Conditioning Conference, Norman, Oklahoma, 7. až 9. marca 1983.

Najznámejším a dodnes najefektívnejším spôsobom desulfurizácie zvyškového plynu je spôsob SCOT, ktorý je popísaný v Maddoxovom „Gas and liquid sweetening (1977). Spôsob SCOT dosahuje 99,8 až 99,9 % obnovy síry. Nevýhodou spôsobu SCOT sú vysoké investičné náklady a veľká spotreba energie.

Iným spôsobom, zvyšujúcim účinnosť Clausovho spôsobu je spôsob SUPERCLAUS®. Týmto spôsobom sa účinnosť Clausovho spôsobu zvýši z 94 až 97 % na viac ako 99 %.

Spôsob SUPERCLAUS® je popísaný v „SUPERCLAUS®, the answer to Claus plánt limitations publikovaný na 38‘^h

Canadian Chem. Eng. Conference, 25. októbra 1988, Edmonton, Alberta, Canada.

Spôsob SUPERCLAUS® je lacnejší ako ostatné známe spôsoby, ktoré sa zaoberajú so spracovaním zvyškového plynu. Pri spôsobe SUPERCLAUS® sa pri reakcii (2) pracuje v tepelnom stupni a Clausových reakčných stupňoch s prebytkom H2S, takže v plyne opúšťajúci posledný Clausov reakčný stupeň je obsah H2S 1 % objemové a obsah SO2 0,02 % objemových. V protiprúdovom reaktorovom stupni spojenom s týmto posledným Clausovým reaktorovým stupňom sa H2S selektívne oxiduje na špeciálnom selektívnom oxidačnom katalyzátori na elementárnu síru podľa tejto rovnice :

H₂S + O₂ -> 2 H₂O + 2/n S_n (4)

Tieto katalyzátory sú popísané v európskych patentoch 0 242 920 a 0 409 353.

Zvyškový plyn z reaktorového stupňa SUPERCLAUS® potom obsahuje ešte 0,02 % objemových H2S, 0,2 % objemových SO2 a 0,2 až 0,5 % objemových O2.

Iný Clausov spôsob je popísaný v U.S. patente 4 280 990 od Jagodzinského a spol., kde Clausova reakcia (2) prebieha v kvapalnej síre za prítomnosti štandardného Clausovho katalyzátora pri zvýšenom tlaku bez kondenzácie vody.

Pri tomto spôsobe sa v tepelnom stupni pracuje pri tlaku 5.10⁵ až 5.10⁶ Pa (5 až 50 bar), pri ktorom sú výstupné plyny pri rovnakom tlaku vháňané do reaktora, ktorý je naplnený katalyzátorom. Reakcia medzi H2S a SO2 teda prebieha pri tlaku medzi 5.10⁵ až 5.10⁶ Pa (5 až 50 bar), vďaka ktorým síra kondenzuje na katalyzátore. Kvapalná síra cirkuláciou na povrchu katalyzátora rozptyluje reakčné teplo. Plyn z tepelného stupňa obsahuje 7,9 % objemových H2S a 3,95 % objemových SO2, preto pomer H2S : SO2 je 2:1. Reakčná teplota v prvej vrstve, ktorá je nastavená ako výstupná, je 275°C.

Výstupná teplota v druhej vrstve je nastavená na 195° C. Z príkladu uvedeného spôsobu vyplýva, že konverzia tohoto vysokého percentuálneho zastúpenia H2S a SO2 sa uskutočňuje lepšie pri zvýšenom tlaku. Prípadne sa rovnaká metóda navrhuje pre desulfurizáciu Clausovho zvyškového plynu. V takom prípade sa Clausov zvyškový plyn privádza pri pomerne veľkom tlaku.

Nevýhodou tohoto desulfurizačného spôsobu ako plynu z Clausovho procesu, tak Clausovho zvyškového plynu, sú vysoké náklady na kompresory H2S (Clausov prívodný plyn) a vzduchu, vysoké náklady na kompresor zvyškového plynu, vysoká spotreba energie týchto kompresorov, nebezpečie úniku toxického H2S z týchto kompresorov a iných častí zariadenia a prevádzková spoľahlivosť týchto kompresorov.

Toto je dôvod, prečo sa tento spôsob doposiaľ neobjavil v komerčnej aplikácii. V spôsobe popísanom v U.S. patente 4 280 990 sa používa štandardný Clausov katalyzátor. V čase horeuvedených patentov sa ako Clausove katalyzátory používali aktivované aluminy s veľkosťou povrchu 300 m²/g, s priemernou veľkosťou pórov 5 nm (50 Angstrómov). Také katalyzátory sú tiež popísané v U.S. patente 4 280 990.

V rokoch, keď bol tento spôsob vyvinutý, sa do Clausových reaktorov bežne inštaloval štandardný alumíniový katalyzátor. Je teda možné, že nebol vykonávaný žiadny ďalší výskum s inými typmi katalyzátorov, alebo že tieto katalyzátory neboli dostupné, alebo že neboli dosiaľ vyvinuté. Tiež ale nebol uskutočnený žiadny výskum, ktorý by sa zaoberal závislosťou požadovaného pracovného tlaku na koncentrácii H2S a SO2. Väčšina experimentov popísaných v U.S. patente 4 280 990 sa uskutočňuje s 2,5 % objemových H2S a 1,2 % objemových SO2.

U.S. patent 3 447 903 uverejňuje iný spôsob, ktorý je tiež založený na aplikácii Clausovho spôsobu v kvapalnej síre.

Podľa tohoto spôsobu sa reakcia katalyzuje prítomnosťou malého množstva bázickej dusíkatej zlúčeniny. Z príkladov vyplýva, že sa použilo 1 až 50 ppm tejto látky. Tento postup nebol dosiaľ komerčne využitý.

Podstata vynálezu

Zámerom tohoto vynálezu je poskytnúť zdokonalený spôsob získania síry zo zvyškových plynov, pomocou ktorého sa H2S a SO2 odstráni v čo najväčšom množstve. Zámerom vynálezu je najmä poskytnúť metódu, pomocou ktorej sú bežné metódy obnovy síry zdokonalené takým spôsobom, že sa v priemyselnom merítku dosahuje viac ako 99,5 % regeneračnej účinnosti.

Vynález poskytuje spôsob získavania síry z prúdu plynov obsahujúcich SO2 prostredníctvom katalytickej premeny na elementárnu síru vyznačujúcu sa tým, že sa SO2 a H2S premieňa v prítomnosti kvapalnej síry a katalytického systému založenom na heterogénnom katalyzátore, katalyzajúcom Clausovu reakciu, pričom sa v kvapalnej síre vyskytuje bázická dusíkatá zlúčenina ako promótor Clausovej reakcie.

Zistilo sa, že spôsobom podľa vynálezu využívajúcom špecifický promótor heterogénneho katalyzátora sa dosahuje zdokonalenie účinnosti premeny na elementárnu síru. Použitie kvapalnej síry ako média pre reakciu bolo známe už dlhšie. Avšak spôsobom podľa vynálezu vzniká možnosť uskutočňovať túto metódu pri nízkych tlakoch, t.j. pri atmosférickom alebo mierne zvýšenom tlaku.

Spôsob sa môže uskutočňovať niekoľkými postupmi. Je nevyhnutné, aby bol katalyzátor v priamom kontakte s kvapalnou sírou, ktorá sa dodáva z vonkajších zdrojov. Výhodné je, keď táto kvapalná síra už obsahuje určité množstvo H2S, ktorý má byť premenený, pretože účinnosť premeny sa tým zreteľne zvýši. Je teda možné dodávať ako H2S tak SO2 z plynnej fázy, ale tento postup poskytuje nižšiu účinnosť.

Spôsobom podľa vynálezu sa reakcia medzi H2S a SO2, v pomere H2S : SO2 =2:1 produkujúca síru a vodu uskutočňuje za prítomnosti kvapalnej síry s vhodným katalyzátorom pri tlaku najlepšie medzi 1.10⁵ a 5.10⁵ Pa (1 a 5 bar) a teplote v rozpätí najlepšie medzi 120 a 250° C.

V spôsobe podľa vynálezu majú vhodné katalyzátory štruktúru s veľkými makropórmi. Tieto katalyzátory zahrňujú také aktivované aluminy, ktoré majú malé mikropórovité štruktúry a veľký objem mesa a makropórov. Tieto aktivované aluminy majú mesa, makro a ultraštruktúru, ktorá zaujíma viac ako 65 % celkového objemu pórov. Je tiež možné použiť katalyzátor, ktorý má tieto vlastnosti ako nosič, ktorý býva naimpregnovaný aktívnym materiálom, napríklad oxidom kovu. Tieto katalyzátory sa často označujú ako aktivované katalyzátory.

Všeobecne možno uviesť, že použiteľné sú katalyzátory, katalyzujúce Clausovu reakciu. Okrem už diskutovaných aktivovaných oxidov hlinitých sú známe ďalšie katalyzátory vhodné pre túto reakciu, ako oxid titaničitý alebo oxidy kovov na nosiči.

Bolo zistené, že keď sa vodná para pridáva do plynu, ktorý sa spracováva pri tlakoch nižších ako 5.10⁵ Pa (5 bar), alebo keď sa v plyne už nachádza, tak podporuje reakciu medzi H2S a SO2 počas vzniku síry a vody. Naviac môže byť účinnosť značne zvýšená vhodnou voľbou doby zdržania.

Bolo tiež stanovené, že pri tlakoch nižších ako 5.10⁵ Pa (5 bar) reagujú polysulfidy prítomné v síre s SO2 rovnakým spôsobom ako H2S pri vzniku síry a vody. Bolo zistené, že ak plyn obsahuje kyslík, tento kyslík ťažko reaguje s H2S alebo prítomnou sírou pri vzniku SO2, ak reaguje vôbec.

Hlavnou výhodou spôsobu podľa vynálezu je reakcia pri nízkom tlaku, čo je výsledok odstraňujúci všetky nevýhody spôsobu podľa U.S. patentu č. 4 280 990.

Spôsobom podľa vynálezu je tiež možné spracovávať plyny, ktoré obsahujú SO2, pridaním plynného H2S do týchto plynov alebo uprednostneným rozpustením H2S v kvapalnej síre.

Spôsobom podľa vynálezu sa zistilo, že keď sa H₂S prednostne rozpustil v kvapalnej síre, tak spôsob poskytoval vyššiu konverziu vzhľadom k SO₂ a poskytoval výhodu pomerne veľkého zjednodušenia kontroly požadovaného H2S na premenu SO2, pretože rozpustený, nevyužitý H2S zostáva v síre, ktorá potom môže byť znova nasýtená H2S.

Napodiv sa zistilo, že prítomnosťou malého množstva bázickej dusíkatej zlúčeniny v síre sa spôsobom podľa vynálezu značne zvýši účinnosť premeny H2S a SO2 na síru a vodu dokonca do stavu, keď sa pri danej teplote dosiahne prakticky kompletná rovnováha.

Vhodné bázické dusíkaté zlúčeniny sú amíny (ako napríklad alkylamíny), alkanolamíny (ako napríklad MEA, DGA, DEA, DIPA, MDEA, TEA), amoniak, amóniové soli, aromatické dusíkaté zlúčeniny (ako napríklad chinolín, morfolín).

Výhodne sú používané terciárne alkanolamíny, pretože netvoria amidosírany, majú vysokú teplotu varu a sú relatívne lacné.

Vynález bude ďalej vysvetľovaný s odkazom na výkres. Na obrázku 1 sa plyny obsahujúce H2S a SO2 privádzajú potrubím 1 do reaktora 2, v ktorom sa nachádza katalyzátor 3.

Kvapalná síra sa privádza potrubím 4 a spoločne so vstupným plynom privádza sa na katalyzátor. Kvapalná síra vzniká na katalyzátore reakciou medzi H2S a SO2. Výstupný plyn sa po reakcii medzi H2S a SO2 odvádza potrubím 5.

Kvapalná síra sa odvádza potrubím 6 z reaktora do chladiča 7, kde sa spotrebuje reakčné teplo. Pomocou čerpadla sa síra recirkuluje do reaktora 2 potrubím 4. Vznikajúca síra sa odvádza potrubím 9.

Na obrázku 2 sa plyn obsahujúci viac ako 90 % objemových H2S privádza potrubím X do Clausovho zariadenia 10, pozostávajúceho z tepelného stupňa a následne dvoch katalytických reaktorových stupňov.

Vzduch potrebný na Clausovu reakciu sa privádza potrubím 11. Síra vznikajúca v tepelnom stupni a reaktorových stupňoch sa odvádza potrubím 12. Zvyškový plyn z druhého katalytického stupňa, ktorý ešte obsahuje H2S a SO2 sa pridádza potrubím 13 do reaktora 2, kde sa nachádza katalyzátor

3. Kvapalná síra sa privádza na povrch katalyzátora potrubím

4. Po reakcii H2S a SO2 na povrchu katalyzátora pri vzniku síry, opúšťa zvyškový plyn reaktor potrubím 5. Kvapalná síra opúšťa reaktor potrubím 6 a cez chladič 7 sa recirkuluje do reaktora 2. Vznikajúca síra sa odvádza potrubím 9. Bázická dusíkatá zlúčenina sa eventuálne pridáva potrubím 14.

Na obrázku 3 je popísané výhodné uskutočnenie spôsobu podľa vynálezu, kde sa plyny, obsahujúce H2S privádzajú potrubím 1 do Clausovho zariadenia 10 pozostávajúceho z tepelného a následne dvoch katalytických reaktorových stupňov.

Vzduch potrebný pre Clausovu reakciu sa privádza potrubím 11. Síra vznikajúca v tepelnom stupni a reaktorových stupňoch sa odvádza potrubím 12. Zvyškový plyn z druhého katalytického reaktorového stupňa, ktorý ešte obsahuje H2S a SO2 sa privádza potrubím 13 do zariadenia SUPERCLAUS 15.

Potrubím 16 sa privádza vzduch na selektívnu oxidáciu, pričom kvapalná síra sa odvádza potrubím 17. Zvyškový plyn sa privádza potrubím 13 do reaktora 2, v ktorom sa nachádza katalyzátor 3. Kvapalná síra sa privádza na povrch katalyzátora potrubím 4.

Táto kvapalná síra prichádza z kolóny 18, v ktorej dochádza ku kontaktu síry s plynom obsahujúcim H2S, ktorý sa privádza potrubím 1 z Clausovho zariadenia. V kolóne 18 sa časť H2S z plynu vmieša do kvapalnej síry. Potom na povrchu katalyzátora reaguje H2S rozpustený v kvapalnej síre s SO₂ pri vzniku síry, pričom zvyškový plyn opúšťa reaktor potrubím

5. Kvapalná síra opúšťa reaktor 2 potrubím 6 a pomocou čerpadla 8 sa recirkuluje potrubím 19 do kolóny 18. Vznika-júca síra sa odvádza potrubím 9.

V kolóne síra znova priberá H2S a privádza sa potrubím 20 do reaktora 2, čerpadla 21, chladiča 22 a potrubia

4. V prípade potreby sa potrubím 14 privádzajú do kvapalnej síry bázické dusíkaté látky.

Vynález je ďalej objasňovaný nasledujúcimi príkladmi.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Príklad 1

Clausova reakcia sa uskutočňuje v zariadení popísanom na obrázku 2, t.j. v Clausovom zariadení s dvomi katalytickými stupňami. Do tepelného stupňa sa privádza Clausov plyn, ktorý obsahuje 90 % objemových H2S, čo zodpovedá 36 kmol/h, 3,5 % objemových CO₂, 2 % objemových uhlovodíkov, 4,5 % objemových H2O a 19,5 kmol/h kyslíka vo forme vzduchu. Obsah H2S vo zvyškovom plyne po druhom katalytickom stupni je 0,58 % objemových, pričom obsah SO2 v rovnakom plyne je 0,29 % objemových a obsah vody v rovnakom plyne je 33,2 % objemových. Účinnosť získavania síry v Clausovom zariadení je 94 %.

Zvyškový plyn v množstve 120 kmol/h, s teplotou 150° C a tlakom 1,13.10⁵ Pa (1,13 bar) sa privádza na vrstvu katalyzátora, ako je načrtnuté na obrázku 2. Katalyzátor 3 je aktivovaná alumina s veľkou mesa a makroporéznou štruktúrou.

Na vrstve katalyzátora cirkuluje kvapalná síra v množstve 50 m³/h pri teplote 150° C. Teplota cirkulujúcej síry sa udržiava konštantným rozptýlením vzniknutého reakčného tepla v chladiči. Aby hladina síry v reaktore nenarastala veľmi rýchlo, čas od času sa síra odčerpáva zo systému. Obsah HžS v plyne, opúšťajúci povrch katalyzátora je 0,188 % objemových, pričom obsah SO2 v rovnakom plyne je 0,088 % objemových. V reaktore je teda konverzia H2S na síru 68 % a konver** zia SO2 je 70 %.

Celková účinnosť získavania síry v Clausovom zariadení, ktorý je riadený týmito reaktorovými stupňami, v ktorých prebieha reakcia medzi H2S a SO2 v kvapalnej síre je potom viac ako 97,7 %.

Príklad 2

V rovnakom zariadení, ktoré je popísané na obrázku 2, sa do cirkulujúcej síry pridá potrubím 14 aromatický amín (chinolín). Množstvo prídavku chinolínu je také, aby jeho koncentrácia v prúde síry v reaktore bola 500 ppm hmotnostných.

Clausov plyn je v tepelnom stupni rovnaký ako v príklade 1, ale súčasne sa pridáva 19,85 kmol/h kyslíka vo forme vzduchu, aby sa vi zvyškovom plyne po druhom katalytickom stupni získalo toľko SO2 ako H2S. Obsah ako SO2, tak H2S vo zvyškovom plyne je potom 0,46 % objemových a obsah vody je v rovnakom plyne 33 % objemových. Obsah H2S zvyškového plynu odchádzajúcom z povrchu katalyzátora je 0,046 % obj jemových, pričom obsah SO2 v rovnakom plyne je 0,018 % objemových. V reaktore je teda konverzia H2S na síru 90 % a konverzia SO2 je 96 %.

Celková účinnosť získavania síry v Clausovom zariadení, ktoré je riadené týmito reaktorovými stupňami, v ktorých prebieha reakcia medzi H2S a SO2 v kvapalnej síre, je potom viac ako 99,0 %.

Príklad 3

V zariadení, ako je popísané na obrázku 3, sa za druhý katalytický stupeň Clausovho zariadenia zaraďuje reaktorový stupeň SUPERCLAUS, aby umožnil selektívnu oxidáciu H2S na síru v plyne z druhého katalytického stupňa. Zvyškový plyn zo stupňa SUPERCLAUS sa privádza na vrstvu katalyzátora, ako je načrtnuté na obrázku 3. Predtým, ako sa Clausov plyn zavedie do tepelného stupňa, je najprv v protiprúdovom kontakte s prúdom síry v miešacej nádobe. Clausov prívodový plyn, ktorý prúdi do tejto kontaktnej nádoby je rovnaký ako v príklade 1. V kontaktnej nádobe sa v síre rozpustí 0,193 kmol/h H2S. Tým sa H2S odstráni z Clausovho prívodného plynu, ktorý sa zavádza do tepelného stupňa. Do tepelného stupňa sa privádza 18,87 kmol/h kyslíka vo forme vzduchu. Ďalších 1,40 kmol/h kyslíka vo forme vzduchu sa privádza do stupňa SUPERCLAUS. Obsah H2S vo zvyškovom plyne po stupni SUPERCLAUS je 0,032 % objemových, pričom obsah SO2 v rovnakom plyne je 0,189 % objemových a obsah O2 v rovnakom plyne je 0,5 % objemových. Zvyškový plyn zo stupňa SUPERCLAUS v množstve 122 kmol/h, s teplotou 130° C a tlaku 1,13.10⁵ Pa (1,13 bar) sa absolútne privádza na vrstvu katalyzátora, ako je načrtnuté na obrázku 3. Cez vrstvu prechádza kvapalná síra, prichádzajúca z kontaktnej nádoby. Terciárny alkanolamín (TEA) sa pridáva ku kvapalnej síre.

Síra sa potom vracia do kontaktnej nádoby. Veľkosť cirkulujúceho prúdu sa nastaví tak, že sa dostatok H2S vo vzťahu k SO2 privádza na povrch katalyzátora tak, aby pomer H2S : SO2 bol minimálne 1 : 1.

Koncentrácia H2S v odplyne z vrstvy katalyzátora je 0,015 % objemových, pričom obsah SO2 v rovnakom plyne je 0,011 % objemových. V reaktore je teda konverzia H2S na síru 92 % a konverzia SO2 je 94 %.

Celková účinnosť získavania síry v Clausovom zariadení s reaktorovým stupňom SUPERCLAUS, riadenom týmto reaktorovým stupňom, v ktorom prebieha reakcia medzi H2S a SO2 v kvapalnej síre, je potom viac ako 99,5 %.

Priemyselná využiteľnosť

Vynález poskytuje spôsob získavania síry z prúdu plynov obsahujúcich SO2 prostredníctvom katalytickej premeny na elementárnu síru, vyznačujúci sa tým, že sa SO2 a H2S premieňa v prítomnosti kvapalnej síry a katalytického systému sú založené na heterogénnom katalyzátore, katalyzujúcom Clausovu reakciu, pričom sa v kvapalnej síre vyskytuje bázická dusíkatá zlúčenina ako promótor Clausovej reakcie.

Claims

Patentové nároky

1 sa prúd plynu obsahujúci H2S privádza do Clausovho zariadenia, pomocou ktorého sa časť H2S tepelne premení na SO2 ** a kde potom v jednom alebo viacerých stupňoch vzniká v Clausovom katalytickom zariadení síra a zmes plynov tým získaná sa po separácii síry premení priamo alebo ak je to potrebné, po selektívnom oxidačnom kroku za prítomnosti kvapalnej síry, ktorá obsahuje rozpustený H2S.

1. Spôsob získavania síry z prúdu plynov obsahujúcich SO2 prostredníctvom katalytickej premeny na elementárnu síru, vyznačujúci sa tým, že sa SO2 a H2S premieňa za prítomnosti kvapalnej síry a katalytického systému založenom na heterogénnom katalyzátore a promótore, kde heterogénny katalyzátor katalyzuje Clausovu reakciu, pričom ako promótor Clausovej reakcie sa v kvapalnej síre vyskytuje bázická dusíkatá zlúčenina.

2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že promótor sa vyberá zo skupiny pozostávajúcej z amínov, alkanolamínov, amoniaku, amóniových solí a aromatických dusíkatých zlúčenín.

3. Spôsob podľa nároku 2, vyznačujúci sa tým, že promótor sa vyberá zo skupiny pozostávajúcej z monoetanolamínu, dietanolamínu, DGA, DIPA, MDEA a trietanolamínu.

4. Spôsob podľa nárokov 2 alebo 3, vyznačujúci sa t ý m, že sa používa terciárny amín.

5. Spôsob podľa nárokov 1 až 4, vyznačujúci sa tým, že sa ako Clausovho aktívneho heterogénneho katalyzátora použije porézna alumina alebo porézna alumina vybavená oxidom kovu.

6. Spôsob podľa nároku 5, vyznačujúci sa tým, že alumina má veľkosť povrchu aspoň 150 m²/g.

7. Spôsob podľa nároku 6, vyznačujúci sa tým, že objem pórov existujúcich v póroch s priemerom 5 nm alebo menej, stanovený dusíkom je menej ako 35 % objemových.

8. Spôsob podľa nárokov 1 až 7, vyznačujúci sa t ý m, že sa uskutočňuje pri tlaku 1.10⁵ až 5.10⁵ Pa.

9. Spôsob podľa nárokov 1 až 8, vyznačujúci sa t ý m, že sa uskutočňuje pri teplote 120 až 250° C.

Η

10. Spôsob podľa nárokov 1 až 9, vyznačujúci sa t ý m, že H₂S sa rozpúšťa v kvapalnej síre, ktorá je potom v styku s SO2.

11. Spôsob podľa nároku 10, vyznačujúci sa tým, že sa plyn s obsahom H2S aspoň 0,5 % objemových kontaktuje s kvapalnou sírou, čím sa časť H2S rozpustí v síre a potom

12. Spôsob podľa nárokov 1 až 10, vyznačujúci sa t ý m, že zvyškový plyn katalytického stupňa Clausovho zariadenia s obsahom H2S aspoň 0,25 % objemových sa kontaktuje s kvapalnou sírou, čím sa časť H2S rozpustí v kvapalnej síre, kde sa potom uvedená kvapalná síra obsahujúca H2S kontaktuje s plynmi obsahujúcimi SO2 za prítomnosti katalytického systému založenom na heterogénnom katalyzátore, katalyzujúcom Clausovu reakciu, pričom sa v kvapalnej síre vyskytuje bázická dusíkatá zlúčenina ako promótor Clausovej reakcie.

13. Spôsob podľa nárokov 1 až 12, vyznačujúci sa t ý m, že množstvo promótora, založenom na hmotnosti kvapalnej síry je medzi 1 a 1 000, najlepšie medzi 1 a 50 ppm.

y

14. Spôsob podľa nárokov 1 až 14, vyznačujúci sa t ý m, že reakcia sa uskutočňuje na pevnom povrchu katalytických častíc alebo iných telies, na ktorých sa katalyzátor dodáva avyznačujúci sa tým, že tieto častice alebo telesá sú zavlažené kvapalnou sírou.