Внедрение железооксидного катализатора в установку получения серы на ЖГПЗ с целью понижения выбросов в атмосферу | Статья в журнале «Молодой ученый»

Библиографическое описание:

Жубандыкова Ж. У., Кайненова Т. С., Космбаева Г. Т., Султанова Д. Д., Жанабаев М. А. Внедрение железооксидного катализатора в установку получения серы на ЖГПЗ с целью понижения выбросов в атмосферу // Молодой ученый. — 2016. — №8.2. — С. 53-55. — URL https://moluch.ru/archive/112/28255/ (дата обращения: 16.12.2018).



Целью охраны окружающей среды является исключение или максимальное ограничение вредного воздействия эксплуатации технологического оборудования и трубопроводов на природную среду, рациональное использование ресурсов, их восстановление.

Установка получения серы (далее как УПС) является технологическим звеном первого пускового комплекса по подготовке и утилизации газа на Жанажольском нефтегазоперерабатывающем комплексе. Установка получения серы предназначена для получения элементарной серы из сероводородного газа методом Клауса.

Переработка кислого газа, содержащего сероводород, в серу производится по трехступенчатому окислительному методу Клауса с применением одной термической и трех каталитических ступеней. Для повышения коэффициента конверсии серы в установке применяется контроль соотношения Н2S/SО2 в отходящем газе. Отходящий газ сжигается, содержащаяся в нем сера и сероводород окисляются и превращаются в SО2. Отходящий газ секции Клаус направляется на дожег остаточного сероводорода до диоксида серы в печи дожига со сбросом хвостового газа в атмосферу через дымовую трубу высотой 100 м. Выбросы в атмосферу, твердые и жидкие отходы с данной установки приведены в таблице 1, 2 [1].

Основную часть в общем валовом выбросе вредных веществ на ГПЗ-3 ЖанажольскогоНГК составляет газ, сжигаемый на факелах НД и ВД.

Таблица 1

Выбросы в атмосферу

Наименование выбросов

Количество сбросов, м3

Вредные вещества при выбросах

Метод ликвидации

Наименование

Кол-во, т/г

Периодичность

Дымовые газы с УПС

0,0711

(0,203мг/м3) в радиусе выше 7,5км от ГПЗ-3

SO2

CO2

СO

2

Н2S

1683

71872

2020

12,6

6,5

Непрерывно при работе

Клаус

Все дымовые газы направ ляются в тру бу рассеива ния Н=100м

Таблица 2

Твердые и жидкие отходы

Наименованиеотхода

Куда складируются

Примечание

1

Катализатор отработанный (окись алюминия)

В места захоронения, отведенные Санэпидемнадзором области, или использование в качестве материала для строительства дорог

Класс опасности 4. В воде нерастворимо, агрегатное состояние – твердое.

2

Серный шлам

В места захоронения, отведенные Санэпидемнадзором области, или использование в качестве материала для строительства дорог

Сера 62-68%.

Жидкий серный шлам сливается в ванну под слой воды, после застывания выводится в промотвал

Производительность установки УПС с применением катализатора (окись алюминия) составляет [1]:

 Расход входящего кислого (сернистого) газа – 406,1 кмоль/час (8983 м3/час);

 Номинальная производительность по получению серы – 216,1 т/сутки.

Вспомогательными материалами, применяемыми на настоящей установке, является катализатор – активная окись алюминия и катализаторы марок DD 431.

Избыточный кислород образует с серой и двуокисью серы серный ангидрид SО3, который взаимодействует с катализатором с образованием сульфатов (сульфатация), снижая активность катализатора [2]:

S2 + 3О2 ↔ 2SО3

2SО2 + О2 ↔ 2SО3

Для восстановления активности катализатора его необходимо периодически реактивировать, пропуская через него горячий газ с содержанием около 5% об. Н2S. Кроме того, в верхний слой загружают катализатор марки DD 431 (до 30%), способный поглощать кислород.

На каталитических ступенях процесса при температуре 200…3000С на катализаторе (активной окиси алюминия Аl2O3 – марки DD 431) происходит конверсия молекул Н2S и SО2 с выделением серы и составляет отбор серы из сырьевого кислого газа в секции Клаус составляет 93-95 %.

Исследованиями последних лет показано, что окисление сероводорода при температурах 200-300°С стабильно и с высокой скоростью протекает на катализаторах, содержащих в своем составе оксид железа [7]. Окисление сероводорода на железооксидных катализаторах при температуре 225-300°С и объемной скорости до 15000 ч. характеризуется конверсией сероводорода 95-100% при селективности образования элементной серы 95-99%.При этих температурах образующаяся сера не отлагается на поверхности катализатора, а выводится из реакционной зоны в газообразном виде. Процесс рекомендуется проводить при малом времени контакта с тем, чтобы предотвратить или снизить образование высокомолекулярной серы.

Характерной особенностью железооксидных катализаторов является их способность проводить реакцию окисления сероводорода в присутствии больших количеств углеводородов природного газа, которые при этом не подвергаются окислительным превращениям. Это дает возможность использовать железооксидные катализаторы для очистки природного газа от сероводорода с одновременным получением элементной серы.

Железооксидные катализаторы обладают высокой механической прочностью, технология их получения проста. Для их приготовления могут быть использованы широко доступные реактивы, при этом входящие в состав последних примеси, за исключением ионов хлора, не оказывают влияния на каталитическую активность полученного оксида железа в окислении сероводорода. Каталитические свойства оксида железа зависят от температуры прокаливания образцов. С ее повышением значительно уменьшается удельная поверхность катализаторов и удельный объем пор. При этом снижается активность, однако, возрастает селективность в образовании элементной серы. По известным в настоящее время сведениям, оптимальной температурой прокаливания для железооксидных катализаторов является 600-7000С. Для предотвращения спекания оксида железа в процессе приготовления катализаторов может быть применен метод нанесения активной массы на пористый носитель. При этом в катализаторе сохраняются поры среднего диаметра, обеспечивающие высокую каталитическую активность. Нанесенные катализаторы имеют перед массовыми еще и то преимущество, что они проявляют более высокую селективность и обладают высокой механической прочностью.

При испытании железооксидного катализатора на всех температурных режимах наблюдалось снижение концентрации сероводорода после реактора, причем не происходило увеличения концентрации диоксида серы в отходящих газах, что говорит о высокой селективности выбранного катализатора в «жестких» условиях влажной реакционной среды [7].

Таким образом, применение исследованных катализаторов в промышленных процессах получения элементарной серы окислением сероводорода позволит решить актуальные экологические проблемы, связанные с необходимостью переработки высокосернистых нефтей в регионе и ужесточением экологических нормативов по выбросам сернистых соединений в атмосферу Высокие эксплуатационные показатели железооксидного катализатора позволяет рекомендовать их для внедрения с целью повышения эффективности процессов серополучения на нефтеперерабатывающих заводах.

Литература:

  1. Технологический регламент установки получения серы УПС I-ой очереди ГПЗ-3 Жанажольского нефтегазоперерабатывающего комплекса. (Блок 1500); ТР 39-037-08.
  2. Алхазов Т.Г., Амиргулян Н.С. Сернистые соединения природных газов и нефтей. – М.: Недра. – 1989. – 152 с.
  3. Грунвальд В.Р. Технология газовой серы. М.: Химия. – 1992. – 272 с.
  4. Цыбулевский A.M., Моргун Л.В. Термодинамические исследования процесса Клауса. М. : ВНИИЭгазпром. – 1991. – 31 с.
  5. Технология переработки сернистого природного газа: Справочник// Под ред. А.И. Афанасьева. М.:Недра. – 1993. – 152 с.
  6. Щурин P.M., Плинер B.M., Немировский M.C. Анализ работы термической стадии процессов производства элементарной серы методом Клауса// Хим. пром. 1986. –№ 5. – С.42-45.
  7. Маршнева В.И., Мокринский B.B. Каталитическая активность оксидов металлов в реакциях окисления сероводорода кислородом и диоксидом серы// Кинетика и катализ. 1988. – Т.29, № 4. – С.989-993.
  8. Модернизация установок производства серы: Критерии выбора котлов сжигания сероводорода. (ООО "Энергетические машины").
Основные термины (генерируются автоматически): катализатор, сера, окисление сероводорода, природный газ, место захоронения, качество материала, железооксидный катализатор, высокая селективность, высокая механическая прочность, активная окись алюминия.


Похожие статьи

Создание селективного катализатора для синтеза метанола

Катализаторы, приготовленные мокрым способам, более однородны по химическому составу, пористы и имеют высокую механическую прочность. Полупромышленные испытания приготовленного катализатора, таким способом показало...

Каталитическое обезвреживание монооксида углерода на...

Смесь окиси углерода и водорода, известная под названием синтез — газ

Особое влияние на выход и характер получаемых продуктов оказывают катализаторы.

Получение и исследование свойств новых полупроводниковых материалов на основе ZnTe и CdSe.

Катализаторы риформинга | Статья в журнале «Молодой ученый»

В качестве кислотного промотора в би- и полиметаллических катализаторах широко используется хлор, который стабилизирует высокую степень диспергирования платины за счет образования комплексов с платиной и окисью алюминия.

Насыщение ароматики как способ очистки топлива

Выбор катализатора зависит от природы сырья и желаемой активности/селективности реакций.

В промышленности наиболее широко распространены активная окись алюминия, синтетические аморфные и кристаллические алюмосиликаты (цеолиты).

Кинетика алкилирования этилбензола метанолом на...

Газом носителем служил водород. Мольное отношение этилбензол:метанол: Н2 составляло 2

Однако биметаллический катализатор состава In-La-P-HЦВМ проявляют более высокую

86,5 %. На монометаллическом катализаторе селективность по п-ЭТ существенно ниже и...

Влияние мольного соотношения SiO2/Al2O3 на кислотные...

В этом отношении модифицированные цеолитсодержащие катализаторы занимают особое место в процессах нефтепереработки и

На всех образцах максимальная пара-селективность (ПС) наблюдается при температуре 300 0С. Наиболее высокая ПС достигается на образце с...

Каталитические нейтрализаторы для дизельных двигателей

При этом первичный носитель обеспечивает механическую прочность, а вторичный обеспечивает необходимую площадь контакта с газом.

В некоторых случаях в качестве катализатора в каталитических нейтрализаторах используются платина или рений.

Схема экологически безопасного газохимического комплекса...

(9). Вариантом схемы является использование для извлечения тиолов и сероводорода из газов регенерации цеолитов процесса их прямого окисления до диалкилдисульфидов и серы (11) с образованием в конечном

Последние используют в качестве одоранта природного газа.

Способ повышения эффективности процесса получения...

При определенных условиях может наблюдаться повышенное содержание кислорода в отходящих газах окисления, в пределах от 7

— Москва: КолосС, 2007. — 334 с.; Максимов М. В., Анищенко О. В. Проблемы производства битума высокого качества и способы их решения...

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Создание селективного катализатора для синтеза метанола

Катализаторы, приготовленные мокрым способам, более однородны по химическому составу, пористы и имеют высокую механическую прочность. Полупромышленные испытания приготовленного катализатора, таким способом показало...

Каталитическое обезвреживание монооксида углерода на...

Смесь окиси углерода и водорода, известная под названием синтез — газ

Особое влияние на выход и характер получаемых продуктов оказывают катализаторы.

Получение и исследование свойств новых полупроводниковых материалов на основе ZnTe и CdSe.

Катализаторы риформинга | Статья в журнале «Молодой ученый»

В качестве кислотного промотора в би- и полиметаллических катализаторах широко используется хлор, который стабилизирует высокую степень диспергирования платины за счет образования комплексов с платиной и окисью алюминия.

Насыщение ароматики как способ очистки топлива

Выбор катализатора зависит от природы сырья и желаемой активности/селективности реакций.

В промышленности наиболее широко распространены активная окись алюминия, синтетические аморфные и кристаллические алюмосиликаты (цеолиты).

Кинетика алкилирования этилбензола метанолом на...

Газом носителем служил водород. Мольное отношение этилбензол:метанол: Н2 составляло 2

Однако биметаллический катализатор состава In-La-P-HЦВМ проявляют более высокую

86,5 %. На монометаллическом катализаторе селективность по п-ЭТ существенно ниже и...

Влияние мольного соотношения SiO2/Al2O3 на кислотные...

В этом отношении модифицированные цеолитсодержащие катализаторы занимают особое место в процессах нефтепереработки и

На всех образцах максимальная пара-селективность (ПС) наблюдается при температуре 300 0С. Наиболее высокая ПС достигается на образце с...

Каталитические нейтрализаторы для дизельных двигателей

При этом первичный носитель обеспечивает механическую прочность, а вторичный обеспечивает необходимую площадь контакта с газом.

В некоторых случаях в качестве катализатора в каталитических нейтрализаторах используются платина или рений.

Схема экологически безопасного газохимического комплекса...

(9). Вариантом схемы является использование для извлечения тиолов и сероводорода из газов регенерации цеолитов процесса их прямого окисления до диалкилдисульфидов и серы (11) с образованием в конечном

Последние используют в качестве одоранта природного газа.

Способ повышения эффективности процесса получения...

При определенных условиях может наблюдаться повышенное содержание кислорода в отходящих газах окисления, в пределах от 7

— Москва: КолосС, 2007. — 334 с.; Максимов М. В., Анищенко О. В. Проблемы производства битума высокого качества и способы их решения...

Задать вопрос