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.



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): получения серы, элементарной серы, элементной серы, Установка получения серы, получения элементарной серы, диоксида серы, серы окислением сероводорода, окисления сероводорода, установку получения серы, элементной серы 95-99%.При, железооксидного катализатора, получением элементной серы, образовании элементной серы, получения серы УПС, коэффициента конверсии серы, элементарной серы методом, образование высокомолекулярной серы, концентрации диоксида серы, выделением серы, отбор серы.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос