Способ получения серы из отходящих металлургических газов



Способ получения серы из отходящих металлургических газов
Способ получения серы из отходящих металлургических газов
Способ получения серы из отходящих металлургических газов
Способ получения серы из отходящих металлургических газов

 


Владельцы патента RU 2612481:

ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "НОКО" (MN)

Изобретение может быть использовано на предприятиях цветной металлургии. Для получения серы из отходящих металлургических газов, содержащих оксид серы (IV) SO2 и кислород О2, восстанавливают SO2 газом, содержащим монооксид углерода СО и водород Н2, в полом реакторе при температуре 1100-1350°С. Далее перерабатывают полученный восстановленный газ в каталитическом реакторе с алюмооксидным катализатором. В полый реактор при этом подают дополнительное количество газа, содержащего монооксид углерода и водород, и получают газ, содержащий сероводород H2S, карбонилсульфид COS, СО, воду, Н2 и непрореагировавший SO2. Полученный газ подают в конденсатор серы для ее конденсации, а затем на установку получения серы методом Клауса. Вышеуказанную температуру в полом реакторе поддерживают изменением расхода газа, содержащего монооксид углерода и водород. Перед подачей упомянутого восстановленного газа в каталитический реактор его охлаждают в котле-утилизаторе до температуры 350-450°С. Каталитическое восстановление SO2 газом, содержащим монооксид углерода и водород, проводят при объемной скорости 250-500 час-1 и температуре в слое катализатора 400-500°С. Изобретение позволяет повысить степень извлечения серы из газов и упростить процесс. 6 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл., 1 пр.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к химической технологии, а точнее - к способам получения элементарной серы из отходящих газов, содержащих оксид серы (IV).

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

При производстве цветных металлов пирометаллургическим способом происходит неизбежное выделение отходящих газов, содержащих оксид серы (IV), концентрация которого зависит от технологии плавки металлургического сырья. Проблема утилизации серы из отходящих металлургических газов является актуальной и необходимость ее решения определяется не только экономическими факторами, но и возрастающими требованиями по охране окружающей среды от вредных промышленных газовых выбросов. В настоящее время отходящие газы в основном используются для получения серной кислоты, которая широко применяется в различных отраслях народного хозяйства. Однако в отдельных случаях при отсутствии потребителей серной кислоты отходящие газы целесообразно утилизировать с получением элементарной серы, которую по сравнению с серной кислотой значительно проще транспортировать и складировать на открытом складе.

В связи с вышеизложенным, например, институтом «Гинцветмет» разработан высокотемпературный вариант метанового способа получения серы из отходящих газов автогенных процессов, основанный на восстановлении оксида серы (IV) природным газом в полом реакторе при температуре 1250÷1300°С с последующей переработкой восстановленного газа методом Клауса (см. публикации: Ерёмин О.Г., Ерёмина Г.А. Утилизация серы из отходящих газов цветной металлургии «Цветные металлы», 1996, №4, С. 21÷23; Ерёмин О.Г., Ерёмина Г.А. О получении серы из отходящих металлургических газов «Цветные металлы», 2000, №3, С. 26÷28; Тарасов А.В., Ерёмин О.Г. Совершенствование технологии получения серы из отходящих металлургических газов «Цветные металлы», 2004, №10, С. 41÷43). Данная технология с одной ступенью Клауса была реализована в промышленном масштабе на НГМК при утилизации отходящих газов из печи Ванюкова, содержащих оксид серы (IV). Длительная эксплуатация промышленной установки получения серы показала, что процесс характеризуется простотой технологической схемы, надежностью и безопасностью. При этом обеспечивается получение товарной серы высшего сорта 9985 по ГОСТ-127÷76, что позволяет ее использовать для получения серной кислоты по так называемой «короткой» схеме. Однако этот способ получения серы (т.н. «метановый» способ) имеет существенный недостаток, который заключается в повышенном расходе дорогостоящего природного газа - до 1000 нм3 на 1 тонну получаемой серы (единицы измерения «нм3» обозначают кубический метр, в пересчете на объем при нормальных условиях). В настоящее время цена природного газа составляет 300÷350 долларов за 1000 нм3, а цена серы - 50 долларов за тонну. При таких издержках производство серы известным «метановым» способом нерентабельно, если не учитывать полезный экологический эффект (ущерб от загрязнения атмосферы).

Таким образом, при получении серы из отходящих металлургических газов представляется целесообразным использовать иные, более дешевые и эффективные восстановители, например газ, содержащий монооксид углерода и водород, полученный посредством газификации угля. Газ, содержащий монооксид углерода и водород, содержит значительные количества оксида углерода и водорода, которые являются эффективными восстановителями оксида серы (IV).

В отечественной и зарубежной литературе приводятся многочисленные результаты исследований по восстановлению оксида серы (IV) монооксидом углерода и водородом с получением серы. Все эти данные в основном показывают высокую эффективность восстановителей и возможность получения высокой степени конверсии оксида серы (IV) в серу. Однако все эти результаты были получены в лабораторных условиях с использованием химически чистых реагентов. При этом не учитывался реальный состав металлургических газов, в частности присутствие в газе кислорода и влаги. По этой причине не было предложено каких-либо конкретных технологий получения серы из отходящих металлургических газов.

Известно, что современные технологии получения серы из газов были разработаны сравнительно недавно, во второй половине двадцатого века. Необходимо особо отметить процесс получения серы, основанный на каталитическом восстановлении диоксида серы природным газом. Этот способ предусматривает каталитическое восстановление оксида серы (IV) природным газом посредством предварительного нагрева смеси исходного газа и природного газа в регенеративном теплообменнике от 450°С до 1100°С, после чего нагретую смесь газов подают в каталитический реактор, в котором оксид серы (IV) восстанавливают природным газом до элементарной серы. Восстановленный газ при температуре 1100°С проходит через второй регенеративный теплообменник, в котором происходит охлаждение газа до 450°С и одновременно разогрев насадки регенеративного теплообменника. После разогрева этого теплообменника его используют для подогрева исходного газа перед подачей в каталитический реактор, а первый регенеративный теплообменник - для охлаждения восстановленного газа при одновременном разогреве его насадки до 1100°С. Таким образом, нормальная работа каталитического реактора обеспечивается периодическим переключением потоков газа для прохождения их через регенеративные теплообменники (патент США №4039650). Недостаток этого способа заключается в сложности технологической схемы и необходимости применения регенеративных теплообменников с тепловой насадкой и термостойких клапанов сложной конструкции для изменения направления потоков агрессивного газа, содержащего SO2 и H2S при температурах до 1100°С.

Известен способ конверсии газов, содержащих оксид серы (IV), с получением серы посредством пропускания газовой смеси через слой катализатора, который периодически разогревают до температуры начала реакции конверсии, при этом нагрев возобновляют при охлаждении катализатора по всей высоте слоя (авторское свидетельство СССР №1157013). Недостаток этого способа заключается в необходимости периодического нагрева катализатора, что усложняет технологическую схему процесса и требует использования сложной системы автоматического управления. Периодический нагрев катализатора приводит к его быстрому разрушению и необходимости частой замены.

Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому способу является способ восстановления кислородсодержащего газа природным газом посредством предварительного сжигания части природного газа в форкамере при температуре 1470°С после чего в образовавшуюся термическую зону при отсутствии кислорода подают дополнительное избыточное количество природного газа, что по мнению авторов ускоряет процесс восстановления (патент РФ на изобретение №2137705). Недостаток этого способа состоит в том, что при использовании в качестве восстановителя SO2 газа, содержащего монооксид углерода и водород, при наличии кислорода в исходном металлургическом газе до 10% произойдет перегрев газовой смеси до температуры более 1350°С, что приведет к снижению выхода серы.

Возможность проведения процессов обескислороживания газов и восстановления SO2 потребует создания сложной системы отвода тепла из реакционной зоны.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей данного изобретения является создание простой и эффективной технологии утилизации сернистых газов с получением серы, основанной на восстановлении оксида серы (IV) газом, содержащим монооксид углерода и водород, повышение степени извлечения серы из газов и упрощение процесса.

Поставленная задача решена благодаря тому, что в способе получения серы из отходящих металлургических газов, содержащих оксид серы (IV) (SO2) и кислород (О2)

(а) восстанавливают SO2 газом, содержащим монооксид углерода (СО) и водород (Н2), в полом реакторе при температуре 1100÷1350°С,

(б) перерабатывают восстановленный газ, полученный на стадии (а), в каталитическом реакторе с алюмооксидным катализатором, в который при этом подают дополнительное количество газа, содержащего монооксид углерода и водород, с получением газа, содержащего сероводород (H2S), карбонилсульфид (COS), СО, воду (H2O), Н2 и непрореагировавший SO2,

(в) подают полученный на стадии (б) газ в конденсатор серы для ее конденсации, а затем на установку получения серы методом Клауса,

характеризующийся тем, что в нем

(б1) упомянутую температуру в полом реакторе на стадии (а) поддерживают изменением расхода газа, содержащего монооксид углерода и водород, а

(б2) перед подачей упомянутого восстановленного газа, полученного на стадии (а), в упомянутый каталитический реактор его охлаждают в котле утилизаторе до температуры 350÷450°С

(б3) каталитическое восстановление SO2 газом, содержащим монооксид углерода и водород, проводят при объемной скорости 250-500 час-1 и температуре в слое катализатора 400÷500°С.

В одном из вариантов осуществления способа при переработке газов с содержанием SO2 более 10% каталитическое восстановление на стадии (б) осуществляют посредством упомянутого реактора с многослойным катализатором, при этом между упомянутыми слоями газ дополнительно охлаждают до температуры 350÷450°С.

В еще одном из вариантов осуществления способа при переработке газов с содержанием SO2 более 10% каталитическое восстановление на стадии (б) осуществляют посредством упомянутого реактора с многослойным катализатором, при этом между упомянутыми слоями газ дополнительно охлаждают до температуры 500÷950°С посредством изменения расхода упомянутого газа, содержащего монооксид углерода и водород.

В другом варианте осуществления способа катализатор при пуске упомянутого реактора катализатор предварительно разогревают до температуры 350÷450°С дымовым газом от сжигания газа, содержащего монооксид углерода и водород, в кислородовоздушной смеси.

В одном из вариантов осуществления способа каталитическое восстановление SO2 газом, содержащим монооксид углерода и водород, на стадии (б) осуществляют при объемной скорости 200÷500 час-1.

В еще одном из вариантов осуществления способа, количество газа, содержащего монооксид углерода и водород, подаваемого в упомянутый реактор на стадии (б), регулируют по составу восстановленного газа с учетом его последующей переработки на серу методом Клауса.

В другом варианте осуществления способа газ, содержащий монооксид углерода и водород, содержит монооксид углерода в количестве 35÷40% и водород в количестве 47÷52%.

Как будет понятно из настоящего текста в целом, поставленная задача решается посредством подачи в полый реактор отходящих кислородосодержащих газов и газа, содержащего монооксид углерода и водород, содержащего СО и Н2. При этом за счет взаимодействия монооксида углерода и водорода с кислородом, присутствующим в исходном металлургическом газе, происходит разогрев газовой смеси в зависимости от содержания кислорода в исходном газе. Процесс разогрева сопровождается протеканием следующих химических реакций:

Технологические расчеты показывают, что один процент кислорода обеспечивает повышение температуры газовой смеси на 110°С.

При полном обескислороживании газовой смеси при температуре 1100÷1350°С и избытке газа, содержащего монооксид углерода и водород, протекает процесс восстановления оксида серы (IV) монооксидом углерода и водородом по реакциям:

Одновременно возможно протекание реакций образования сероводорода и карбонилсульфида:

Реакции 3 и 4, так же как и реакции 1 и 2, протекают с выделением тепла, вызывая дополнительный разогрев газовой смеси до температуры 1300÷1350°С, которая поддерживается регулированием расхода газа, содержащего монооксид углерода и водород. Восстановленный газ, содержащий H2S, COS, СО2, Н2О, Н2, СО, S2 и непрореагировавший SO2, подают в котел-утилизатор, в котором газ охлаждают до температуры 350÷400°С, и затем в каталитический реактор с тремя слоями катализатора. При этой температуре на катализаторе протекают реакции 3÷6. В качестве катализатора используют гранулированный активный оксид алюминия Al2O3 или другие алюмооксидные катализаторы. Количество газа, содержащего монооксид углерода и водород, подаваемого в каталитический реактор, также регулируют по температуре в первом и во втором слоях катализатора, которая должна быть в интервале 450÷900°С в зависимости от концентрации SO2 в газе на входе в каталитический реактор.

При достижении температуры газа на выходе из каталитического слоя 900°С его охлаждают в промежуточном экономайзере до температуры 350÷400°С и подают на второй слой катализатора в смеси с дополнительным количеством газа, содержащего монооксид углерода и водород, которое регулируется по температуре газа на выходе по аналогии с работой первого слоя катализатора.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖА

На чертеже показана технологическая схема процесса получения серы восстановлением оксида серы (IV) газом, содержащим монооксид углерода и водород.

На чертеже приняты следующие обозначения:

1 - высокотемпературный полый реактор;

2 - каталитический реактор;

3 - конденсатор серы;

4 - вход газа, содержащего монооксид углерода и водород;

5 - выход газа (для процесса Клауса);

6 - выход серы;

11 - отходящие металлургические газы, содержащие оксид серы (IV) (SO2) и кислород (O2);

7, 8, 9 и 10 - соединительные трубопроводы.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Для определения оптимальной объемной скорости и температуры процесса каталитического восстановления SO2 газом, содержащим монооксид углерода и водород, были проведены лабораторные и полупромышленные исследования.

При проведении исследований температура в каталитическом реакторе изменялась в интервале 300÷800°С. Концентрация SO2 в исходном газе составляла 10÷30%. Опыты проводились при объемной скорости в реакторе: 125, 250, 500 и 1000 час-1.

Исходный состав газа перед реактором и состав восстановленного газа определялись хромотографическим методом, а расход воздуха и оксида серы (IV) контролировался с помощью лабораторных реометров.

По результатам анализов исходного и восстановленного газа определялась степень конверсии оксида серы (IV) в серу по формуле:

где , SO2 в исходном и в восстановленном газе;

- коэффициент, учитывающий изменение объема газа при восстановлении;

, - концентрация азота в исходном и восстановленном газе. Первая серия опытов по каталитическому восстановлению оксида серы (IV) монооксидом углерода проводилась с целью определения влияния температуры на степень конверсии SO2 в серу. Результаты исследований, проведенных при объемной скорости 250 час1 при изменении температуры в интервале 290÷500°С, представлены в таблице 1. Объемная скорость определялась как количество газовой смеси 250 л/час, которое проходило через 1 литр катализатора. Из полученных данных видно, что в восстановленном газе присутствуют сероводород и карбонилсульфид, а также остаточные количества оксида серы (IV) и монооксида углерода. Однако по сравнению с высокотемпературным вариантом метанового способа получения серы применение в качестве восстановителя SO2 газа, содержащего монооксид углерода и водород, при каталитическом восстановлении обеспечивает более высокий выход серы при минимальных содержаниях сероводорода и карбонилсульфида.

Анализируя представленные результаты можно заключить, что в интервале температур в слое катализатора 400÷500°С при объемной скорости 250 час-1 обеспечивается максимальная степень конверсии SO2 в серу 95÷96%. При снижении температуры до 370°С происходит постепенное снижение степени конверсии до 89,9% при соответствующем увеличении концентраций SO2, Н2S, COS в восстановленном газе. Поэтому каталитическое восстановление SO2 газом, содержащим монооксид углерода и водород, необходимо проводить при объемной скорости приблизительно 250÷500 час-1 и температуре в слое катализатора приблизительно 400÷500°С.

Проведенные исследования показали, что при содержании оксида серы (IV) в исходном металлургическом газе более 25÷30% необходимо три слоя катализатора с промежуточным охлаждением газа между слоями. После прохождения последнего слоя восстановленный газ подают в конденсатор серы для ее конденсации и затем на установку Клауса для переработки, образующегося в каталитическом реакторе сероводорода по реакции (7):

В связи с этим подачу газа, содержащего монооксид углерода и водород, дополнительно корректируют по содержанию сероводорода и непрореагировавшего оксида серы (IV) в восстановленном газе на выходе из каталитического реактора, поддерживая соотношение сероводорода и оксида серы (IV) 2:1.

Способ осуществляют следующим образом: как показано на фиг. 1, отходящие металлургические газы, содержащие после мокрой очистки от пыли 10÷50% SO2 и 4÷12% О2 смешивают с газом, содержащим монооксид углерода и водород, и подают в полый высокотемпературный реактор 1, который предварительно разогревают до температуры 1100÷1300°С сжиганием газа, содержащего монооксид углерода и водород, на воздухе. При этой температуре происходит взаимодействие кислорода, содержащегося в исходном металлургическом газе с монооксидом углерода и водородом газа, содержащего монооксид углерода и водород, в соответствии с реакциями 1 и 2.

Таким образом количество газа, содержащего монооксид углерода и водород, для обескислороживания исходного металлургического газа определяется из соотношения (VCO+VH2)/VO2=2, где VCO, VH2 - объем окиси углерода и водорода в газе, содержащем монооксид углерода и водород соответственно и VO2 - объем кислорода в исходном металлургическом газе.

При последующем увеличении подачи газа, содержащего монооксид углерода и водород, в полый реактор происходит процесс восстановления оксида серы (IV) с образованием серы и сероводорода, а также в небольших количествах карбонилсульфида. Процесс восстановления сопровождается протеканием химических реакций 3, 4 и 5, 6, которые также приводят к дополнительному разогреву газовой смеси в полом реакторе. Количество газа, содержащего монооксид углерода и водород, подаваемого на восстановление SO2 регулируется по температуре газов на выходе из полого реактора, которая должна быть в интервале 1250÷1350°С. Восстановленный газ при этой температуре затем подают в котел-утилизатор для охлаждения до температуры 350÷450°С.

После охлаждения газа в котле-утилизаторе его подают в смеси с дополнительным количеством газа, содержащего монооксид углерода и водород, на каталитическое восстановление в каталитический реактор 2, включающий два или три слоя катализатора в зависимости от исходной концентрации SO2 в исходном металлургическом газе. Предварительно первый слой катализатора разогревают до температуры 400÷450°С дымовыми газами, полученными от сжигания газа, содержащего монооксид углерода и водород, на воздухе.

Количество газа, содержащего монооксид углерода и водород, подаваемое на первый слой катализатора, регулируется по температуре газа на выходе из слоя, которая должна быть в интервале 500÷900°С в зависимости от концентрации SO2 в газе на входе в каталитический реактор.

Процесс каталитического восстановления ведут при объемной скорости 150÷500 час-1, предпочтительно 250 час-1. Количество катализатора, загружаемого в каталитический реактор, определяют с учетом объемной скорости по уравнению:

VK=VГ/W, где VK - объем катализатора, м3,

VГ - количество исходного газа, нм3/час,

W - объемная скорость процесса, час-1.

При содержании SO2 в исходном металлургическом газе 25÷30% потребуется три слоя катализатора. В этом случае газ после первого слоя катализатора охлаждают в экономайзере до температуре 400÷450°С и подают на второй слой катализатора в смеси с дополнительным количеством газа, содержащего монооксид углерода и водород. При этом температура во втором слое катализатора должна быть в интервале 500÷600°С. В случае превышения этой температуры необходим третий слой катализатора (санитарный слой) для завершения процесса восстановления SO2. После второго слоя катализатора восстановленный газ охлаждают в экономайзере по аналогии с охлаждением газа после первого слоя до температуры 400÷450°С и подают на третий слой. Содержание H2S и SO2 в газе после прохождения третьего слоя должно соответствовать соотношению VH2S/VSO2=2, что необходимо для эффективной работы стадии Клауса. Это соотношение обеспечивается регулированием подачи газа, содержащего монооксид углерода и водород, на второй слой катализатора. Восстановленный газ после третьего слоя катализатора 450÷550°С поступает в конденсатор серы 3 и затем подается на установку Клауса для доработки - H2S.

ПРИМЕР 1

Отходящие металлургические газы в количестве - 68000 нм3/час после мокрой очистки от пыли, содержащие 8% О2 и 28,3% SO2 подаются в полый высокотемпературный реактор, который предварительно разогревают до температуры 1100÷1200°С дымовыми газами от сжигания газа, содержащего монооксид углерода и водород, на воздухе. Газ, содержащий монооксид углерода и водород, содержащий около 40% СО и 50% Н2, получают из угля методом пароводяной конверсией.

Одновременно с подачей в полый реактор металлургического газа подают газ, содержащий монооксид углерода и водород. При этом происходит обескислороживание исходного металлургического газа за счет взаимодействия окиси углерода и водорода, содержащихся в газе, содержащем монооксид углерода и водород, по реакциям 1 и 2. Одновременно с этим протекает процесс восстановления SO2 избытком газа, содержащего монооксид углерода и водород, по реакциям 3, 4 и 5, 6, что приводит к дополнительному разогреву газовой смеси. Количество подаваемого газа, содержащего монооксид углерода и водород, в полый реактор регулируют по температуре восстановленного газа, которая не должна превышать 1350°С. При этом в полом реакторе обеспечивается полное обескислороживание газа и частичное восстановление SO2 с образованием серы в соответствии с равновесным выходом. На основании технологических расчетов и проведенных полупромышленных испытаний установлено, что для заданного состава и количества исходного газа полное обескислороживание обеспечивается при подаче в полый реактор 6200 нм3/час при повышении температуры в реакторе до 1070°С.

Восстановленный газ, содержащий пары серы и непрореагировавший сернистый ангидрид, затем поступает в котел-утилизатор для охлаждения газа до температуры 350÷450°С, после чего его подают в каталитический реактор, имеющий три слоя алюмооксидного катализатора. Загрузка катализатора в каталитический реактор рассчитывается с учетом обеспечения объемной скорости процесса 500 час-1. Одновременно на первый и второй слои катализатора подают газ, содержащий монооксид углерода и водород. Восстановление SO2 монооксидом углерода и водородом в каталитическом реакторе также протекает с выделением тепла, вызывая повышение температуры газа после прохождения каждого слоя катализатора.

Общий разогрев газа при степени конверсии оксида серы (IV) в серу 50% составляет 600°С. Как уже указывалось выше, при восстановлении оксида серы (IV) в полом реакторе повышение температуры газов составит 1350-1070=280°С. Тогда повышение температуры газов в каталитическом реакторе составит 320°С. Количество подаваемого газа, содержащего монооксид углерода и водород, на первый слой катализатора регулируют по температуре газа на выходе из слоя, которая должна быть в интервале 600÷650°С, а температуру газов на выходе из второго слоя поддерживают в интервале 500÷550°С также изменением расхода газа, содержащего монооксид углерода и водород, подаваемого на второй слой. Количество газа, содержащего монооксид углерода и водород, подаваемого на второй слой катализатора, корректируют по составу восстановленного газа, в котором содержание сероводорода и непрореагировавшего оксида серы (IV) должно соответствовать соотношению 1:2, что, как указывалось выше, необходимо для последующей переработки восстановленного газа на установке Клауса. Для охлаждения газа между слоями катализатора до температуры 400÷450°С используют пароводяные экономайзеры.

Третий слой катализатора обеспечивает завершение процесса восстановления оксида серы (IV) монооксидом углерода и водородом. Повышение температуры газа после прохождения третьего слоя катализатора будет незначительным в пределах колебания концентрации SO2 в исходном металлургическом газе. Температура газа после третьего слоя катализатора должна быть в интервале 500÷550°С. Восстановленный газ после каталитического реактора при начальной концетрации SO2 27,0% в металлургическом газе будет содержать H2S 4,5%, SO2 2,5% и COS 1,5%. Образование COS объясняется протеканием реакции взаимодействия монооксида углерода с парами серы. Монооксид углерода и водород практически полностью отсутствуют. Это свидетельствует о нормальной работе каталитического реактора и оптимальном расходе газа, содержащего монооксид углерода и водород, подаваемого на первый и второй слои катализатора.

Определение основных размеров каталитического реактора

При объеме металлургического газа 60000 нм3/час объем газа, поступающего на каталитическое восстановление, составляет 66400 нм3/час. Устанавливаем два параллельно работающих реактора, перерабатывающих по 33200 нм3/час. При объемной скорости 500 час-1 объем катализатора составит 33200/500=66,4 м3.

При высоте трех слоев катализатора 1,5 м сечение реактора будет 33,2 м2, соответственно диаметр реактора составит 6,5 м.

1. Способ получения серы из отходящих металлургических газов, содержащих оксид серы (IV) (SO2) и кислород (О2), в котором

(а) восстанавливают SO2 газом, содержащим монооксид углерода (СО) и водород (Н2), в полом реакторе при температуре 1100÷1350°С,

(б) перерабатывают восстановленный газ, полученный на стадии (а), в каталитическом реакторе с алюмооксидным катализатором, в который при этом подают дополнительное количество газа, содержащего монооксид углерода и водород, с получением газа, содержащего сероводород (H2S), карбонилсульфид (COS), СО, воду (Н2О), Н2 и непрореагировавший SO2,

(в) подают полученный на стадии (б) газ в конденсатор серы для ее конденсации, а затем на установку получения серы методом Клауса,

характеризующийся тем, что в нем

(б1) упомянутую температуру в полом реакторе на стадии (а) поддерживают изменением расхода газа, содержащего монооксид углерода и водород, а

(б2) перед подачей упомянутого восстановленного газа, полученного на стадии (а), в упомянутый каталитический реактор его охлаждают в котле-утилизаторе до температуры 350÷450°С

(б3) каталитическое восстановление SO2 газом, содержащим монооксид углерода и водород, проводят при объемной скорости 250÷500 час-1 и температуре в слое катализатора 400÷500°С.

2. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что в нем при переработке газов с содержанием SO2 более 10% каталитическое восстановление на стадии (б) осуществляют посредством упомянутого реактора с многослойным катализатором, при этом между упомянутыми слоями газ дополнительно охлаждают до температуры 350÷450°С.

3. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что в нем при переработке газов с содержанием SO2 более 10% каталитическое восстановление на стадии (б) осуществляют посредством упомянутого реактора с многослойным катализатором, при этом между упомянутыми слоями газ дополнительно охлаждают до температуры 500÷950°С посредством изменения расхода упомянутого газа, содержащего монооксид углерода и водород.

4. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что в нем при пуске упомянутого реактора катализатор предварительно разогревают до температуры 350÷450°С дымовым газом от сжигания газа, содержащего монооксид углерода и водород, в кислородовоздушной смеси.

5. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что в нем каталитическое восстановление SO2 газом, содержащим монооксид углерода и водород, на стадии (б) осуществляют при объемной скорости 200÷500 час-1.

6. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что в нем количество газа, содержащего монооксид углерода и водород, подаваемого в упомянутый реактор на стадии (б), корректируют по содержанию сероводорода и непрореагировавшего оксида серы (IV) в восстановленном газе на выходе из каталитического реактора, поддерживая соотношение сероводорода и оксида серы (IV) 2:1.

7. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что в нем газ, содержащий монооксид углерода и водород, содержит монооксид углерода в количестве 35÷40% и водород в количестве 47÷52%.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области газо- и нефтепереработки, а именно к способам разложения и утилизации сероводорода, и может применяться для производства водорода и серы из сероводорода.

Изобретение относится к катализатору на носителе, предназначенному для селективного окисления соединений серы в остаточном газе от процесса Клауса или в потоках с эквивалентным содержанием элементарной серы или диоксида серы (SO2).

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.

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 области нанотехнологий и нанохимии, а точнее к цитратам металлов, и может быть использовано в парфюмерной, пищевой промышленности, в медицине, в сельском хозяйстве, в биологии и в других областях науки, промышленности и экологии.

Группа изобретений относится к области биохимии. Предложен способ снижения количества CO2 в потоке газообразных веществ, а также аппарат для удаления CO2 из потока газообразных веществ.

Изобретение относится к устройству и способу обработки окислительным разложением опасного газа. Устройство содержит проточный канал, по которому протекает подлежащий обработке газ, плазмогенерирующий блок, включающий в себя первый электрод, второй электрод, диэлектрический материал, которые расположены внутри проточного канала, и блок источника питания для подачи питания переменного тока с выходной частотой 0,5 кГц или выше, при этом между первым электродом и вторым электродом с помощью блока источника питания прикладывается напряжение, чтобы вызвать появление электрического разряда, за счет чего генерируется плазма, и каталитическую среду, которая предусмотрена в том положении, где находится плазма, генерируемая плазмогенерирующим блоком внутри проточного канала, предназначена для ускорения реакции с подлежащим обработке газом и имеет металлические каталитические частицы, находящиеся на неорганическом веществе.

Изобретение может быть использовано в медицине, фармакологии, сельском хозяйстве, в производстве фильтрующих материалов. Композиция, обладающая антимикробным и антитоксическим действием, содержит бинарную смесь коллоидного раствора наноструктурных частиц серебра с размером частиц 2-100 нм и ионов серебра, стабилизатор и растворитель.

Изобретение относится к области электрически обогреваемых сотовых тел. Электрическое подключение нескольких слоев (1, 2, 3, 4) листового металла сотового тела (14) к соединительному штырю (12).

Изобретение относится к катализатору для очистки отработавших газов, выпускаемых из двигателя внутреннего сгорания. Катализатор включает основной материал со множеством внутренних поверхностей стенок, сформированных множеством сквозных отверстий.
Группа изобретений относится к химической промышленности. Осуществляют каталитическое окисление NH3 кислородом в реакторе с получением технологического газа, содержащего NOx.

Изобретение относится к катализатору на носителе, предназначенному для селективного окисления соединений серы в остаточном газе от процесса Клауса или в потоках с эквивалентным содержанием элементарной серы или диоксида серы (SO2).

Изобретение относится к сложному оксиду, содержащему оксид церия, оксид редкоземельного металла, отличного от церия, по меньшей мере один оксид, выбранный из оксида алюминия и оксида циркония; и оксид кремния, при этом редкоземельный металл, отличный от церия, выбран из иттрия, лантана, празеодима, неодима, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия, лютеция и смесей двух или более из них, церий и упомянутые другие элементы, отличные от церия, и кремний присутствуют в массовом соотношении от 85:15 до 99:1, в пересчете на оксиды; содержание кремния составляет 1-20 частей по массе, в пересчете на SiO2, на суммарные 100 частей по массе упомянутых других элементов, отличных от кремния, в пересчете на оксиды, и характеризующийся тем, что при проведении измерения температурно-программированного восстановления (TPR) в атмосфере 10% водорода - 90% аргона при температуре 50-900°C при скорости повышения температуры 10°C/мин с последующей окислительной обработкой при температуре 500°C в течение 0,5 часа, после чего измерение температурно-программированного восстановления проводится снова, его вычисленная степень восстановления при температуре 400°C и ниже составляет по меньшей мере 2,0%, после трехкратного повторения упомянутых измерений температурно-программированного восстановления и окислительной обработки его удельная поверхность по методу BET составляет по меньшей мере 30 м2/г, причем скорость восстановления вычисляют согласно следующему уравнению: степень восстановления (%) = измеренное поглощение водорода образцом при температуре 400°C и ниже (мкмоль/г)/теоретическое поглощение водорода оксидом церия в образце (мкмоль/г) × 100.

Изобретение относится к способу удаления N2O и NOx из отходящих газов. Секция deNOx проводится после секции deN2O при температуре на входе ≤ 400°C, исходный газ для секции deN2O содержит воду и имеет выбранное отношение N2O/NOx.

Изобретение относится к системам защиты окружающей среды, предназначенным для обезвреживания промышленных выбросов многопрофильных предприятий по переработке всех видов минерального сырья, и может быть использовано для обезвреживания выбросов металлургических и химических предприятий, а также предприятий теплоэнергетического комплекса.
Наверх