Способ получения водорода и серы путем плазмохимической диссоциации сероводорода


 


Владельцы патента RU 2575722:

Акционерное общество "Газпромнефть-Омский-НПЗ" (RU)

Изобретение относится к химической промышленности. Процесс диссоциации сероводорода на водород и серу проводят в плазме безэлектродного разряда при удельных энерговкладах в диапазоне 0,5-1,0 эВ/мол. сероводорода. Из полученной парогазовой смеси, состоящей из непродиссоциировавшего сероводорода, водорода и паров серы, выделяют элементарную серу путем сероконденсации, а сероводород отделяют от водорода и рециркулируют в зону диссоциации. Процесс сероконденсации проводят в послеразрядной зоне при оптимальной температуре парогазовой смеси ≥ 800°С. Изобретение позволяет оптимизировать процесс серосбора при плазмохимической диссоциации сероводорода. 1 ил.

 

Способ получения водорода и серы путем плазмохимической диссоциации сероводорода.

Изобретение относится к технологии переработки сероводородсодержащих газов, позволяющей получать в результате процесса диссоциации сероводорода в качестве продуктов водород и серу. Применение изобретения наиболее предпочтительно для процессов нефте- и газопереработки, в том числе для сероочистки нефти.

Известны различные способы диссоциации сероводорода - плазмохимические (Givotov V.K, et al. «Plasmochemical methods of hydrogen production» - Int. J. Hydrogen Energy, 6 (5), p. 441-449), электрохимические (Eletcher F.A., Nring J.E., Murray J.P. «Hydrogen Sulfide as Sourse of Hydrogen» - Int. J. Hydrogen Energy, 1984, v. 9, № 7, p. 587-593), термохимические (Kiuchi h., Funaki K., Naka Y., Tanaka T. «Termochemical Decomposition Cycle of H2S with Nickel Sulfide» - Int. J. HydrogenEnergy, 1984, v. 9, №8, p. 701-705), термокаталитические (Sugioka M., Aomura K. «A Possible Mechanism for Catalytic Decomposition of Hydrogen Sulfide over Molybdenum Disulfide» - Int. J. HydrogenEnergy, 1984, v. 9, №11 p. 891-894), фотокаталитические (Naman S.A., Alivi S.M. Al-Emara K. - Int. J. HydrogenEnergy, 1986, v. 11, №1, p. 33-38) и фотохимические (Василевский B.B и др. «Селективная фотодиссоциация сероводорода в смеси с метаном в потоке газа. ХВЭ, 25, 283-284, 1991»).

В настоящее время наиболее перспективной для практического применения как по технико-экономическим параметрам, так и по практической реализации является плазмохимическая технология (Багаутдинов А.З. и др. «Плазмохимический блок опытного стенда по переработке сероводородсодержащих газов на Оренбургском газоперерабатывающем заводе». - в сб.: Вопросы атомной науки и техники, серия АВЭ и Т, М.: ИАЭ, 1989, вып. 3, с. 59-60).

Известны различные устройства для реализации процесса плазмохимической диссоциации сероводорода, основанные на применении электродных (дуговых) и безэлектродных электрических разрядах.

Варианты термической диссоциации сероводорода с применением дуговых разрядов рассмотрены в патентах: DE 3526787 «Process for producing sulphur from hydrogen sulphide», UNION RHEINISCHE BRAUNKOHLEN, cl. C01B 3/04, 1987-01-29, FR 2639630 «Process for the electrical conversion of hydrogen sulphide used as plasmogenic gas and equipment for the implementation of this process», CALLEC GILLES; OUNNAS DANIEL. cl. B01J 12/00; C01B 3/04, 1990-06-01, FR 2620436, С01 В 17/027, C01B 3/04, 1989, А.С. №2075431, cl. C01B 3/04, 1994.10.26 «Способ производства водорода и серы». Основным недостатком применения дуговых разрядов по сравнению с безэлектродными разрядами является проблема эрозии электродов в разряде сероводорода, а также высокие энергозатраты. Преодолению этого недостатка посвящены исследования профессора А. Черняховского, который предложил использовать для этой цели скользящий дуговой разряд (glidarc). Этот метод изложен в многочисленных патентах: FR 2620436, «Process for the electrical conversion of hydrogen sulphide to hydrogen and sulphur and equipment for implementing this process», JORGENSEN PIERRE; CZERNICHOWSKI ALBIN; CHAPELLE JOSEPH; MEGUERNES KHELIFA, cl. B01J 12/00; C01B 17/04, 1989-03-17, EP 0394141 «Process for the electrochemical treatment of an hydrogen sulfide containing gas», CZERNICHOWSKI ALBIN (FR); CZERNICHOWSKI ISABELLE (FR); CHAPELLE JOSEPH (FR); FOUILLAC CHRISTIAN (FR); LESUEUR HERVE (FR), cl. B01D53/32; C01B17/04, 1990-10-24, FR2775864 «Apparatus for producing non equilibrium electric discharges useful for purification, destruction or chemical conversion or metal surface treatment», CZERNICHOWSKI ALBIN; CZERNICHOWSKI PIOTR, cl. B01D 53/32; B01J 19/08, 1999-09-10, French Patent №2817444, A. Czernichowski, B. Hnatiuc, P. Pastva, A. Ranaivosoloarimanana «Generateurs et circuits electriques pour alimenter des decharges instables de haute tension», US №8110155, «Vortex reactor and method of using it», Fridman Alexander et al., August 23, 2007. Однако, энергозатраты в этих процессах по прежнему остаются высокими, при этом до конца проблему эрозии электродов разрешить не удалось.

В авторских свидетельствах А.С. SU 1226783 А; кл. С01В 17/94, 31/18; 08.06.1984 «Метод производства водорода и серы» и A.C. SU 1271006 кл.. С01В 3/00, 18.02.1985 «Метод производства водорода и серы», а также в патентах US 5211923, B01D 53/52; С01В 3/04; С01В 17/04, 1993-05-18, «Hydrogen and sulfur recovery from hydrogen sulfide wastes», HARKNESS JOHN В L (US); GORSKI ANTHONY J (US); DANIELS EDWARD J (US), заявлены основные принципы и описаны параметры проведения процесса в безэлектродных разрядах (энерговклад, степень диссоциации, энергозатраты) обеспечивающие выполнение требований необходимых для практической реализации.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату (прототип) является способ получения водорода и серы путем плазмохимической диссоциации сероводорода заключающийся в том, что процесс диссоциации сероводорода на водород и серу проводят в плазме безэлектродного разряда при удельных энерговкладах в диапазоне 0.5-1.0 эВ/мол. сероводорода, из полученной парогазовой смеси состоящей из непродиссоциировавшего сероводорода, водорода и паров серы выделяют элементарную серу путем сероконденсации, а сероводород отделяют от водорода и рециркулируют в зону диссоциации (патент US 7455828 В2 «Process and apparatus for converting hydrogen sulfide into hydrogen and sulfur»).

Известный способ предполагает, что процесс сероконденсации проводится после охлаждения парогазовой смеси (ПГС), образующейся на выходе зоны диссоциации сероводорода, до температуры кипения элементарной серы.

Проведенные заявителем исследования показали, что при такой организации процесса сероконденсации резко снижается эффективность серосбора (отношение количества сконденсированной серы к общему количеству серы содержащейся в парогазовой смеси), ввиду того, что при достижении ПГС точки росы образуются аэрозоли серы. Таким образом, недостатком прототипа является низкая величина серосбора в процессе сероконденсации.

Предлагаемое изобретение решает задачу оптимизации серосбора при плазмохимической диссоциации сероводорода.

Поставленная задача решается благодаря тому, что в способе получения водорода и серы путем плазмохимической диссоциации сероводорода заключающемся в том, что процесс диссоциации сероводорода на водород и серу проводят в плазме безэлектродного разряда при удельных энерговкладах в диапазоне 0.5-1.0 эВ/мол. сероводорода, из полученной парогазовой смеси состоящей из непродиссоциировавшего сероводорода, водорода и паров серы выделяют элементарную серу путем сероконденсации, а сероводород отделяют от водорода и рециркулируют в зону диссоциации, согласно изобретению процесс сероконденсации проводят непосредственно в послеразрядной зоне при температуре парогазовой смеси не ниже 800°C.

Моделирование процесса сероконденсации из парогазовой смеси образующейся на выходе зоны плазмохимической диссоциации сероводорода в сероконденсаторе-теплообменнике показало, что величина эффективности серосбора существенно зависит от температуры ПГС. На фигуре 1 приведена зависимость эффективности серосбора от температуры начала процесса сероконденсации и степени (α) диссоциации сероводорода. Видно, что эффективный серосбор происходит при температурах от 800°C и выше.

Способ получения водорода и серы путем плазмохимической диссоциации сероводорода осуществляется следующим образом.

Исходный сероводород направляют в плазмохимический реактор на основе безэлектродного высокочастотного индукционного разряда. При этом для одновременного обеспечения условий стабильного горения разряда и оптимального энерговклада в процесс диссоциации на уровне 0.5-1.0 эВ/мол., часть сероводорода направляют в послеразрядную зону плазмохимического реактора. Процесс сероконденсации из получаемой в процессе диссоциации парогазовой смеси осуществляют с помощью сероконденсатора-теплообменника, интегрированного с послеразрядной зоной плазмохимического реактора в области температур не ниже 800°C. При этом вблизи теплообменных поверхностей теплообменника - сероконденсатора, имеющих температуру в диапазоне 130-150°C, возникает резкий градиент температуры ПГС, благодаря чему пары серы эффективно конденсируются без образования аэрозолей, что обеспечивает степень серосбора не менее 80%. Выбор диапазона температур теплообменных поверхностей 130-150°C обеспечивает быстрое стекание сконденсированной жидкой серы, поскольку в этом диапазоне температур жидкая сера имеет минимальную вязкость. При этом равновесная температура парогазовой смеси на выходе из плазмохимического реактора находится в диапазоне 400-600°C. Оставшуюся часть аэрозольной серы улавливают с помощью электрофильтра. Далее непродиссоциировавший сероводород отделяют от водорода и рециркулируют в плазмохимический реактор.

Способ получения водорода и серы путем плазмохимической диссоциации сероводорода, заключающийся в том, что процесс диссоциации сероводорода на водород и серу проводят в плазме безэлектродного разряда при удельных энерговкладах в диапазоне 0,5-1,0 эВ/мол. сероводорода, из полученной парогазовой смеси, состоящей из непродиссоциировавшего сероводорода, водорода и паров серы, выделяют элементарную серу путем сероконденсации, а сероводород отделяют от водорода и рециркулируют в зону диссоциации, отличающийся тем, что процесс сероконденсации проводят непосредственно в послеразрядной зоне при температуре парогазовой смеси не ниже 800°C.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу получения корочкового катализатора, включающему стадии: (i) пропитка обожженной подложки, содержащей алюминат металла, раствором, содержащим ацетат никеля, при температуре ≥40°C и сушка пропитанной подложки, (ii) обжиг сухой пропитанной подложки, чтобы образовать оксид никеля на поверхности подложки, и (iii), необязательно, повторение этапов (i) и (ii) на подложке, покрытой оксидом никеля.

Способ получения выварочной поваренной соли путем размыва резервуаров под хранение газа артезианской водой. Размывают резервуар водой расходом 100-250 м3/час, отбирают рассол из резервуара с дальнейшей закачкой в утилизационные скважины, а по достижении концентрации рассола NaCl 300 г/дм3 - 316 г/дм3 направляют на солезавод, где часть неочищенного рассола пойдет в первый аппарат четырехкорпусной вакуум-выпарной установки для содово-каустической очистки для очистки от ионов Са2+ и Mg2+ и очищенный рассол идет в емкость очищенного рассола и насосом подается в первый корпус выпарной установки, а шламовые стоки направляются на установку.

Изобретение относится к области переработки углеводородного сырья, а конкретно к окислительной конверсии углеводородных газов в синтез-газ. Способ получения синтез-газа путем автотермической парокислородуглекислотной каталитической конверсии углеводородного сырья включает подогрев исходных сырьевых компонентов, очистку углеводородного сырья от серосодержащих соединений, смешение исходных сырьевых компонентов с образованием реакционного газового потока, осевую подачу реакционного потока внутрь трубчатого открытопористого каталитического блока радиальной фильтрации.

Изобретение относится к способу и устройству реформинга углеводородов. Способ включает сжигание расширенного выпуска из турбины и первого топлива внутри первой реформинг-установки, чтобы произвести отработавший газ.

Изобретение относится к высокотемпературным каталитическим окислительным способам превращения метана с получением синтез-газа и может быть использовано в химической технологии.

Изобретение относится к способу и системе для образования и обработки синтез-газа с помощью плазменной газификации отходов, включающих муниципальные твердые отходы.

Изобретение относится к способу ввода в эксплуатацию автотермического реактора для получения синтез-газа путем риформинга углеводородсодержащих сырьевых газов в реакционной камере.

Изобретение относится к высокотемпературным каталитическим окислительным способам превращения метана с получением синтез-газа и может быть использовано в химической технологии.

Изобретение относится к установкам получения водорода, водород-метановой смеси, синтез-газа, содержащего в основном Н2 и СО, для производства водорода, спиртов, аммиака, диметилового эфира, этилена, для процессов Фишера-Тропша и может быть использовано в химической промышленности для переработки углеводородных газов, а также в технологиях применения водород-метановой смеси.

Изобретение относится к способу получения водорода, водород-метановой смеси, синтез-газа, содержащего в основном H2 и CO, для производства водорода, спиртов, аммиака, диметилового эфира, этилена, для процессов Фишера-Тропша и может быть использовано в химической промышленности для переработки углеводородных газов, а также в технологиях применения водород-метановой смеси.

Изобретение может быть использовано в химической, нефтяной и газовой промышленности. Способ включает выработку серы из кислых газов, содержащих сероводород и двуокись углерода в двух каталитических реакторах, доочистку хвостового газа, напорную дегазацию выработанной серы в колонне дегазации с удалением из серы сероводорода с помощью подогретого отдувочного воздуха.

Изобретение может быть использовано в химической и нефтеперерабатывающей промышленности. Способ утилизации кислых газов, содержащих H2S и NH3, с получением серы, включает переработку кислых газов, содержащих H2S, по методу Клауса с доочисткой хвостовых газов Клауса и сжиганием кислого газа, содержащего NH3, на установке производства H2SO4.

Изобретение относится к способу обработки серосодержащего газа и к катализатору гидрирования, используемому для этого. Описан катализатор гидрирования, который включает в качестве активного компонента оксид никеля, оксид кобальта, а также оксид молибдена или оксид вольфрама.

Изобретение относится к химической промышленности. Сероводород окисляют кислородом или воздухом при мольном соотношении кислород : сероводород, равном 0,5-5,0, в реакторе с неподвижным или кипящим слоем гетерогенного катализатора.

Изобретение относится к химической технологии. Сероводород окисляют кислородом или воздухом при мольном соотношении кислород:сероводород, равном 0,5-5,0, в реакторе с неподвижным или кипящим слоем гетерогенного катализатора.

Изобретение относится к нефтехимической и газовой промышленности и может быть использовано при освоении скважин на месторождениях природных углеводородных газов.
Изобретение относится к химической промышленности. Газовую смесь для сепарации высокосернистых компонентов газа подвергают процессу разделения, при котором образуется высокосернистый газ, содержащий диоксид углерода и соединения серы.

Изобретение относится к химической промышленности. Сероводород окисляют кислородом или воздухом на установке с неподвижным слоем гетерогенного катализатора на любом твердом пористом носителе при температуре 130-200°С и мольном соотношении кислород:сероводород 0,5-5.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ получения серы из сероводородсодержащего газа методом Клауса включает термическую стадию и, по меньшей мере, одну стадию каталитической конверсии.

Изобретение относится к катализаторам, используемым для получения элементарной серы по процессу Клауса. Предлагаемый катализатор получения элементарной серы по процессу Клауса на основе оксида алюминия представляет собой смесь χ-, γ-Al2O3 и рентгеноаморфной фазы оксида алюминия в следующем соотношении: χ-Al2O3 и рентгеноаморфная фаза 65-99,9 мас.% и γ-Al2O3 0,1-35, мас.%.

Изобретения могут быть использованы в химической и металлургической промышленности. Мембранная трубка для диффузионного выделения водорода из водородсодержащих газовых смесей содержит пористую трубку (S) из металлокерамического сплава, а также содержащую палладий или выполненную из палладия мембрану (M), которая покрывает наружную сторону металлокерамической трубки (S). Металлокерамическая трубка (S) на одном конце имеет прочно соединенный с ней выполненный из газонепроницаемого материала фитинг (F). Форма фитинга (F) образована двумя пустотелыми цилиндрами (Z1 и Z2), причем наружный диаметр первого пустотелого цилиндра (Z1) равен наружному диаметру металлокерамической трубки (S), а наружный диаметр второго пустотелого цилиндра (Z2) равен внутреннему диаметру металлокерамической трубки (S). На наружную сторону металлокерамической трубки (S) нанесен керамический промежуточный слой, который заходит на цилиндрическую часть фитинга (F), причем поверх промежуточного слоя нанесена палладиевая мембрана, которая выходит за промежуточный слой и газонепроницаемо соединена с фитингом (F). Изобретения позволяют предотвратить относительное смещение и/или отклонение, и тем самым предотвратить образование трещин в мембране, и предотвратить диффузию между материалами. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 7 ил.
Наверх