Способ и устройство извлечения элементарной серы из н2s-содержащего газового потока - RU2006129575A

Реферат

1. Устройство для извлечения серы из Н₂S-содержащей газовой смеси, включающее в себя первую реакционную зону, содержащую катализатор, способный катализировать частичное окисление H₂ S до элементарной серы и воды в присутствии O₂, вторую реакционную зону, предназначенную для поступления прореагировавших газов из указанной первой реакционной зоны, и содержащую катализатор, способный катализировать частичное восстановление SO₂ до элементарной серы в присутствии газа-восстановителя, входное отверстие для указанного газа-восстановителя, расположенное между указанными первой и второй реакционными зонами, и зону охлаждения, содержащую первый конденсатор серы, имеющий выходное отверстие для жидкой серы и выходное отверстие для десульфурированного газа.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит зону смешения, расположенную междууказанными первой и второй реакционными зонами.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что указанные первая и вторая реакционные зоны расположены в одном реакторе.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что указанная первая реакционная зона расположена в реакторе, отделенном от указанной второй реакционной зоны.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что указанная зона охлаждения расположена между указанными первой и второй реакционными зонами.

6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит второй конденсатор серы, установленный после указанной второй реакционной зоны.

7. Устройство по п.1, отличающийся тем, что оно содержит по крайней мере один узел обработки отходящих газов.

8. Устройство по п.1, отличающийся тем, что указанная первая реакционная зона расположена в реакторе, рассчитанном на температуру по крайней мере до приблизительно 1450°С.

9. Способ извлечения серы из H₂S-содержащего газового потока, отличающийся тем, что осуществляют контактирование исходного потока газов, содержащего смесь H₂S и O₂, с первым катализатором в первой реакционной зоне, причем указанный первый катализатор способен катализировать частичное окисление H₂S до элементарной серы и воды, с образованием смеси газообразных продуктов первой стадии; осуществляют поддержание температуры в указанной первой реакционной зоне на уровне более 300°С; осуществляют контактирование потока газов, содержащего указанную смесь газообразных продуктов первой стадии и газ-восстановитель, со вторым катализатором во второй реакционной зоне, причем указанный второй катализатор способен катализировать частичное восстановление SO₂ до элементарной серы, с образованием смеси газообразных продуктов второй стадии, содержащей элементарную серу, Н₂О и CO₂, причем температуру в указанной второй реакционной зоне поддерживают выше температуры конденсации серы и охлаждают указанные смеси газообразных продуктов первой или второй стадий до температуры, достаточной для конденсации жидкой серы и потока по крайней мере частично десульфурированных газообразных продуктов первой или второй стадий.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что стадии способа осуществляют с использованием устройства по п.3.

11. Способ по п.9, отличающийся тем, что стадии способа осуществляют с использованием устройства по п.4.

12. Способ по п.9, отличающийся тем, что стадии способа осуществляют с использованием устройства по п.5.

13. Способ по п.9, отличающийся тем, что охлаждение смесей газообразных продуктов осуществляют путем охлаждения смеси газообразных продуктов второй стадии до температуры выше температуры конденсации серы с образованием частично охлажденного потока продуктов, направления указанного частично охлажденного потока продуктов в конденсатор серы для дополнительного охлаждения указанного потока продуктов до температуры конденсации газообразной элементарной серы или более низкой, но превышающей температуру плавления твердой серы, с образованием жидкой фазы продукта, и извлечения жидкой серы из конденсатора серы.

14. Способ по п.9, отличающийся тем, что перед смешиванием с указанным газом-восстановителем дополнительно осуществляют частичное десульфурирование указанной смеси газообразных продуктов первой стадии для получения указанного второго потока газообразного сырья.

15. Способ по п.14, отличающийся тем, что указанное частичное десульфурирование указанной смеси газообразных продуктов первой стадии осуществляют путем охлаждения указанной смеси газообразных продуктов первой стадии до температуры выше температуры конденсации серы с получением частично охлажденного потока газообразных продуктов первой стадии; направления указанного частично охлажденного потока газообразных продуктов первой стадии в конденсатор серы для дополнительного охлаждения указанного потока смеси газообразных продуктов первой стадии до температуры конденсации газообразной элементарной серы или более низкой, но превышающей температуру плавления твердой серы, с образованием жидкой фазы продукта, и извлечения жидкой серы из конденсатора серы.

16. Способ по п.15, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют конденсацию элементарной серы из указанной смеси газообразных продуктов второй стадии.

17. Способ по п.9, отличающийся тем, что мольное соотношения O₂/H₂S в указанном потоке исходного сырья для первой стадии поддерживают равным по крайней мере 0,51:1.

18. Способ по п.9, отличающийся тем, что мольное соотношения C/SO₂ в газе-восстановителе поддерживают равным по крайней мере 1:0,3.

19. Способ по п.9, отличающийся тем, что концентрацию O₂ в указанном потоке исходной газовой смеси первой стадии регулируют таким образом, что практически 100% H₂S в указанном потоке исходной газовой смеси первой стадии подвергается конверсии, указанная смесь газообразных продуктов первой стадии содержит не более приблизительно 50% серы в форме SO₂ (относительно содержания серы в потоке исходного сырья); и указанная смесь газообразных продуктов первой стадии содержит по крайней мере 50% элементарной серы (относительно содержания серы в потоке исходного сырья).

20. Способ по п.9, отличающийся тем, что концентрацию газа-восстановителя в указанной второй смеси газов регулируют таким образом, что содержание SO₂ в указанной смеси десульфурированных газообразных продуктов второй стадии составляет менее 5% (серы в виде SO₂ относительно содержания серы в H₂S-содержащем потоке исходного сырья).

21. Способ по п.9, отличающийся тем, что температуру указанной первой реакционной зоны поддерживают в диапазоне 700-1500°С.

22. Способ по п.9, отличающийся тем, что перед контактированием исходного потока газов с указанным первым катализатором дополнительно осуществляют предварительный нагрев смеси газов до температуры приблизительно 200°С.

23. Способ по п.9, отличающийся тем, что контактирование каждой порции указанной исходной смеси газов с указанным первым катализатором осуществляют в течение не более чем приблизительно 200 мс.

24. Способ по п.9, отличающийся тем, что осуществляют регулирование температуры указанной смеси газов, поступающей на первую стадию, регулирование концентрации O₂ в указанной смеси газов, поступающей на первую стадию, и/или подвод тепла к указанному первому катализатору таким образом, что температура в указанной первой реакционной зоне находится в диапазоне 850-1450°С.

25. Способ по п.9, отличающийся тем, что указанный катализатор содержит огнеупорный носитель, выбранный из группы, включающей один или более оксидов Al, Zr, Mg, Се, Si, La, Sm и Yb.

26. Способ по п.9, отличающийся тем, что указанный катализатор содержит по крайней мере один металл, выбранный из группы, включающей Pt, Rh, Ru, Ir, Ni, Pd, Fe, Co, Re, Rb, V, Bi и Sb.

27. Способ по п.26, отличающийся тем, что указанный катализатор дополнительно содержит по крайней мере один лантанидный элемент, выбранный из группы, включающей La, Се, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb и Lu.

28. Способ по п.26, отличающийся тем, что указанный катализатор дополнительно содержит по крайней мере один щелочноземельный элемент, выбранный из группы, включающей Mg, Са и Ва.

29. Способ по п.9, отличающийся тем, что указанный второй катализатор содержит по крайней мере один оксид металла, выбранного из группы, включающей щелочно-земельный металл и металл из группы лантанидов, по выбору, по крайней мере один промотор из благородного металла, и по выбору, по крайней мере один переходный металл.

30. Способ по п.29, отличающийся тем, что по крайней мере один оксид металла содержит по крайней мере один металл, выбранный из группы, включающей Be, Mg, Са, Sr, Ва, La, Се, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Но, Er, Tm, Yb и Lu.

31. Способ по п.30, отличающийся тем, что по крайней мере один промотор из благородного металла выбран из группы, включающей Ag, Au, Pd, Pt, Rh, Ru, Os и Ir.

32. Способ по п.31, отличающийся тем, что по крайней мере один переходный металл выбран из группы, включающей Ni, Co, Fe, Sn, Cu и Mn.

33. Способ по п.29, отличающийся тем, что второй катализатор содержит 1-20 мас.% простого или смешанного оксида металла, где указанный металл выбран из группы, включающей щелочно-земельные металлы и лантанидные металлы, и, по выбору, 0,05-10 мас.% промотора из благородного металла.

34. Способ по п.9, отличающийся тем, что температуру в указанной второй реакционной зоне поддерживают выше температуры конденсации серы.

35. Способ по п.34, отличающийся тем, что температуру в указанной второй реакционной зоне поддерживают в диапазоне приблизительно 350-1200°С.

36. Способ по п.9, отличающийся тем, что в указанных первой и/или второй реакционных зонах поддерживают повышенное давление.

37. Способ по п.9, отличающийся тем, что подачу кислорода к указанному катализатору первой стадии осуществляют несколькими порциями.