Dijagrami toka procesa jedinica za proizvodnju sumpora

Svojstva, primjena, sirovinska baza i metode za proizvodnju sumporne kiseline. Tehnologija sumporne kiseline s mokrim plinom WSA i SNOX-kontrola emisije sumpora i dušikovih oksida. Razvoj i optimizacija tehnologije. Proizvodnja sumpora Clausovom metodom.

Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja je jednostavno. Koristite donji obrazac

Studenti, diplomirani studenti, mladi znanstvenici koji koriste bazu znanja u studiju i radu bit će vam zahvalni.

Objavljeno na http://www.allbest.ru/

MINISTARSTVO PROSVJETE REPUBLIKE BELARUSIJE

USTANOVA OBRAZOVANJA

"POLOTSK DRŽAVNI SVEUČILIŠTE"

Odjel za kemiju i TPNG

Test

U disciplini "Industrijska ekologija"

Učinkovite metode prerade sumporovodika u rafinerijama (proizvodnja sumporne kiseline, elementarnog sumpora itd.)

Novopolotsk

  • 1. Svojstva sumporne kiseline
  • 2. Primjena sumporne kiseline
  • 3. Sirovinska baza za proizvodnju sumporne kiseline
    • 5.1 Ispaljivanje sirovina koje sadrže sumpor
    • 5.2 Ispiranje plina nakon pečenja
    • 5.3 Oksidacija sumpor dioksida
    • 5.4 Apsorpcija sumpor trioksida
    • 5.5 Sustav s dvostrukim kontaktom i dvostrukom apsorpcijom (DK / DA)
  • 6. Tehnologija proizvodnje sumporne kiseline iz mokrog plina WSA i SNOX ™ - kontrola emisije sumpora i dušikovih oksida
    • 6.1 Temeljna istraživanja
    • 6.2 Razvoj i optimizacija tehnologije
    • 6.3 SNOX ™ tehnologija
  • 7 Proizvodnja sumpora Claus

emisija oksida sumporne kiseline

1. Svojstva sumporne kiseline

Bezvodna sumporna kiselina (monohidrat) je teška uljna tekućina koja se miješa s vodom u svim omjerima, oslobađajući veliku količinu topline. Gustoća pri 0 ° C je 1,85 g / cm 3. Vri na 296 ° C, a smrzava se na -10 ° C. Sumporna kiselina naziva se ne samo monohidrat, već i njezine vodene otopine (), kao i otopine sumpor trioksida u monohidratu (), nazvane oleum. Oleum "puši" u zraku zbog desorpcije iz njega. Čista sumporna kiselina je bezbojna, tehnička je obojena nečistoćama u tamnoj boji.

Fizička svojstva sumporne kiseline, poput gustoće, temperature kristalizacije, vrelišta, ovise o njezinom sastavu. Na sl. 1 prikazuje dijagram kristalizacije sustava. Maksimumi u njemu odgovaraju sastavu spojeva ili, prisutnost minimuma objašnjava se činjenicom da je temperatura kristalizacije smjesa dviju tvari niža od temperature kristalizacije svake od njih.

Riža. 1 Temperatura kristalizacije sumporne kiseline

Bezvodna 100% sumporna kiselina ima relativno visoku temperaturu kristalizacije od 10,7 ° C. Kako bi se smanjila mogućnost zamrzavanja komercijalnog proizvoda tijekom transporta i skladištenja, koncentracija tehničke sumporne kiseline odabrana je tako da ima dovoljno nisku temperaturu kristalizacije. Industrija proizvodi tri vrste komercijalne sumporne kiseline.

Sumporna kiselina je vrlo aktivna. Otapa okside metala i većinu čistih metala; pri povišenim temperaturama istiskuje sve ostale kiseline iz soli. Sumporna kiselina posebno se željno kombinira s vodom zbog svoje sposobnosti davanja hidrata. Oduzima vodu drugim kiselinama, kristalnim solima soli, pa čak i derivatima kisika ugljikovodika, koji ne sadrže vodu, već vodik i kisik u kombinaciji H: O = 2. drvo i druga biljna i životinjska tkiva koja sadrže celulozu, škrob i šećer uništavaju se u koncentriranoj sumpornoj kiselini; voda se veže za kiselinu i iz tkanine ostaje samo fino raspršen ugljik. U razrijeđenoj kiselini celuloza i škrob razgrađuju se u šećere. Koncentrirana sumporna kiselina uzrokuje opekline ako dođe u dodir s ljudskom kožom.

2. Primjena sumporne kiseline

Visoka aktivnost sumporne kiseline u kombinaciji s relativno niskim troškovima proizvodnje predodredila je ogromne razmjere i izvanrednu raznolikost njezine primjene (slika 2). Teško je pronaći industriju u kojoj se sumporna kiselina ili proizvodi od nje ne konzumiraju u određenim količinama.

Riža. 2 Primjena sumporne kiseline

Najveći potrošač sumporne kiseline je proizvodnja mineralnih gnojiva: superfosfata, amonijevog sulfata itd. Mnoge kiseline (na primjer, fosforna, octena, klorovodična) i soli proizvode se velikim dijelom uz pomoć sumporne kiseline. Sumporna kiselina široko se koristi u proizvodnji obojenih i rijetkih metala. U metaloprerađivačkoj industriji sumporna kiselina ili njezine soli koriste se za kiseljenje čeličnih proizvoda prije bojenja, kalajisanja, niklovanja, kromiranja itd. značajne količine sumporne kiseline troše se na rafiniranje naftnih derivata. Proizvodnja niza boja (za tkanine), lakova i boja (za zgrade i strojeve), ljekovitih tvari i neke plastike također je povezana s uporabom sumporne kiseline. Uz pomoć sumporne kiseline, etilnih i drugih alkohola proizvode se neki esteri, sintetički deterdženti i brojni pesticidi za borbu protiv poljoprivrednih štetočina i korova. Razrijeđene otopine sumporne kiseline i njezinih soli koriste se u proizvodnji umjetne svile, u tekstilnoj industriji za preradu vlakana ili tkanina prije njihovog bojenja, kao i u drugim granama lake industrije. U prehrambenoj industriji sumporna kiselina koristi se u proizvodnji škroba, melase i brojnih drugih proizvoda. Prijevoz koristi olovne baterije sa sumpornom kiselinom. Sumporna kiselina se koristi za sušenje plinova i za koncentriranje kiselina. Konačno, sumporna kiselina se koristi u procesima nitriranja i u proizvodnji većine eksploziva.

3. Sirovinska baza za proizvodnju sumporne kiseline

Sirovinska baza za proizvodnju sumporne kiseline su spojevi koji sadrže sumpor, iz kojih se može dobiti sumpor dioksid. U industriji se oko 80% sumporne kiseline dobiva iz prirodnog sumpora i željeznog (sumpornog) pirita. Sumporni pirit sastoji se od minerala pirita i nečistoća. Čisti pirit () sadrži 53,5% sumpora i 46,5% željeza. Sadržaj sumpora u sumpornom piritu može se kretati od 35 do 50%. Značajno mjesto zauzimaju otpadni plinovi obojene metalurgije, dobiveni pečenjem sulfida obojenih metala i koji sadrže sumpor dioksid. Neke industrije koriste sumporovodik kao sirovinu koja nastaje tijekom pročišćavanja naftnih derivata od sumpora.

4. Metode proizvodnje sumporne kiseline

Trenutno se sumporna kiselina proizvodi na dva načina: dušikova, koja postoji više od 20 godina, i kontaktna, svladana u industriji krajem 19. i početkom 20. stoljeća. Kontaktna metoda istiskuje dušičnu (toranjsku) metodu. Prva faza proizvodnje sumporne kiseline bilo kojom metodom je proizvodnja sumpornog dioksida sagorijevanjem sumpornih sirovina. Nakon pročišćavanja sumpor -dioksida (osobito u kontaktnoj metodi), oksidira se u sumpor -trioksid, koji se u kombinaciji s vodom proizvodi u obliku sumporne kiseline. Oksidacija je u normalnim uvjetima izuzetno spora. Za ubrzanje procesa koriste se katalizatori.

U kontaktnoj metodi za proizvodnju sumporne kiseline, oksidacija sumpor dioksida u trioksid provodi se na čvrstim kontaktnim masama. Zahvaljujući poboljšanju kontaktne metode proizvodnje, cijena čistije i visoko koncentrirane kontaktne sumporne kiseline samo je nešto viša od cijene kiseline tornja. Stoga se grade samo kontakt trgovine. Trenutno se preko 80% sve kiseline proizvodi kontaktnom metodom.

U dušičnoj metodi dušikovi oksidi služe kao katalizator. Oksidacija se događa uglavnom u tekućoj fazi i provodi se u napunjenim tornjevima. Stoga se dušična metoda na temelju opreme naziva tornjem. Bit metode tornja leži u činjenici da se sumpor-dioksid dobiven tijekom izgaranja sumpornih sirovina, koji sadrži oko 9% i 9-10%, čisti od čestica piritnog pepela i ulazi u sustav tornja, koji se sastoji od nekoliko (četiri do sedam) tornjeva s pakiranjem. Pakirani tornjevi rade po principu savršenog pomaka u poltermalnom načinu rada. Temperatura plina na ulazu u prvi toranj je oko 350 ° C. U tornjevima se odvija niz procesa apsorpcije i desorpcije, kompliciranih kemijskim transformacijama. U prva dva ili tri tornja pakiranje se raspršuje nitrozom, u kojoj su otopljeni dušikovi oksidi kemijski vezani u obliku nitro -sumporne kiseline. Na visokim temperaturama nitrozil -sumporna kiselina hidrolizira prema jednadžbi:

potonji reagira s dušikovim oksidima u tekućoj fazi:

apsorbirana vodom također daje sumpornu kiselinu:

Sumporna kiselina apsorbira dušikove okside u sljedeća tri do četiri tornja prema reakciji obrnutoj od jednadžbe 15.1. U tu se svrhu u tornjeve dovodi ohlađena sumporna kiselina s niskim udjelom dušika, koja teče iz prvih tornjeva. Kada se oksidi apsorbiraju, dobiva se nitrozil -sumporna kiselina koja sudjeluje u procesu. Dakle, dušikovi oksidi cirkuliraju i teoretski se ne bi trebali trošiti. U praksi zbog nepotpune apsorpcije dolazi do gubitaka dušikovih oksida. potrošnja dušikovih oksida u smislu je 12-20 kg po toni monohidrata. Metoda dušika koristi se za dobivanje onečišćenih nečistoća i razrijeđene 75-77% sumporne kiseline, koja se koristi uglavnom za proizvodnju mineralnih gnojiva.

5. Funkcionalni dijagram proizvodnje sumporne kiseline

Kemijska shema uključuje reakcije:

Ako početne tvari (sirovine) sadrže nečistoće, tada funkcionalni dijagram (slika 15.4) uključuje fazu pročišćavanja plina nakon pečenja. Prva faza - prženje (sagorijevanje) - specifična je za svaku vrstu sirovine, a nadalje će se smatrati za pirit i sumpor kao najčešći polazni materijal. Faze oksidacije i apsorpcije u osnovi su iste u različitim procesima za proizvodnju sumporne kiseline. Provest ćemo uzastopno razmatranje navedenih faza (podsustavi sustava kemijskog inženjeringa za proizvodnju sumporne kiseline) sa stajališta njihovih temeljnih tehnoloških, instrumentalnih i operativnih rješenja.

Riža. 4 Funkcionalne sheme za proizvodnju sumporne kiseline iz sumpora (a) i sumpornog pirita (b) 1 - prženje sirovina koje sadrže sumpor; 2 - čišćenje i ispiranje plina za pečenje; 3 - oksidacija; 4 - apsorpcija

5.1 Ispaljivanje sirovina koje sadrže sumpor

Prženje pirita (pirit) složen je fizikalno -kemijski proces i uključuje niz uzastopnih ili istovremenih reakcija:

toplinska disocijacija

izgaranje sumpora u plinskoj fazi

izgaranje pirotina

Ukupni odgovor:

Uz blagi višak ili nedostatak kisika nastaje mješoviti željezov oksid:

.

Kemijske reakcije su praktički nepovratne i izrazito egzotermne.

Ako se (rafiniranje nafte) koristi kao sirovina, tada izgaranje u plinskoj fazi ima oblik kemijske reakcije:

,

oni. praktički nepovratan, egzoterman i smanjuje volumen.

Toplinsko razlaganje pirita započinje već na temperaturi od oko 200 ° C, a sumpor se u isto vrijeme pali. Na temperaturama iznad 680 ° C sve su tri reakcije intenzivne. U industriji se pečenje vrši na 850-900 ° C. Ograničavajuća faza procesa je prijenos mase proizvoda raspadanja u plinsku fazu i oksidansa na mjesto reakcije. Na istim temperaturama kruta komponenta omekšava, što pridonosi prianjanju čestica. Ti čimbenici određuju način izvođenja procesa i vrstu reaktora.

U početku je korišten rešetkasti reaktor (komorna peć) (slika 5, a). Pirit se neprestano dovodi odozgo na police, dok zrak odozdo prolazi kroz fiksne slojeve. Prirodno, pirit je grudast (fino mljeveno stvaralo bi značajan hidraulički otpor i moglo bi se lako zalijepiti, što bi dovelo do neravnomjernog izgaranja). Pucanje je kontinuirani proces, čvrsti materijal se pomiče posebnim potezima koji se okreću na osovini smještenoj duž osi uređaja. Lopatice poteza pomiču komade pirita duž ploča od vrha do dna, naizmjence od osi aparata do njegovih stijenki i natrag, kako je prikazano na slici strelicama. Ovo miješanje sprječava lijepljenje čestica. Pepeo se kontinuirano uklanja s dna reaktora. Reaktor osigurava intenzitet procesa, mjeren količinom pirita koja prolazi kroz jedinicu presjeka reaktora, ne većom od 200 kg / (m 2 · h). U takvom reaktoru pokretna strugala u visokotemperaturnoj zoni kompliciraju njegov dizajn, uz police se stvara nejednaki temperaturni režim i teško je organizirati odvođenje topline iz reakcijske zone. Poteškoće u uklanjanju topline ne dopuštaju dobivanje plina za pečenje s koncentracijom većom od 8-9%. Glavno ograničenje je nemogućnost korištenja malih čestica, dok je za heterogen proces glavni način ubrzanja stope pretvorbe drobljenje čestica.

Riža. 5 reaktora za pečenje pirita

a - polica (1 - tijelo, 2 - police od pirita, 3 - rotirajuća strugača, 4 - pogonska osovina strugača); b - peć s fluidiziranim slojem (1 - kućište, 2 - izmjenjivač topline). Strelice unutar aparata - kretanje čvrstog pirita u reaktorima.

Sitne čestice mogu se obraditi u ključalom (fluidiziranom) sloju, što je implementirano u KS pećima - fluidiziranom sloju (slika 15.5, b). Pirit u prahu dovodi se kroz dovod u reaktor. Oksidant (zrak) se dovodi odozdo kroz distribucijsku rešetku brzinom dovoljnom za vaganje krutih tvari. Njihovo lebdenje u sloju sprječava lijepljenje i doprinosi njihovom dobrom kontaktu s plinom, izjednačava temperaturno polje u cijelom sloju, osigurava pokretljivost krutog materijala i njegovo prelijevanje u izlaznu cijev za uklanjanje proizvoda iz reaktora. U takav sloj pokretnih čestica mogu se postaviti elementi za izmjenu topline. koeficijent prijenosa topline iz fluidiziranog sloja usporediv je s koeficijentom prijenosa topline iz kipuće tekućine, te se na taj način osigurava učinkovito uklanjanje topline iz reakcijske zone, kontrola njezinog temperaturnog režima i korištenje reakcijske topline. Intenzitet procesa povećava se na 1000 kg / (m 2 · h), a koncentracija u plinu za pečenje - do 13-15%. Glavni nedostatak KS peći je povećana zaprašenost plina za loženje zbog mehaničke erozije pokretnih čvrstih čestica. To zahtijeva temeljitije čišćenje plina od prašine - u ciklonu i elektrostatičkom taložniku. Podsistem za prženje pirita predstavljen je dijagramom toka prikazan na Sl. 6.

Riža. 6 Tehnološka shema piritnog pečenja

1 - ulagač diskova; 2 - peć s fluidiziranim slojem (reaktor); 3 - kotao za otpadnu toplinu; 4 - ciklona; 5 - elektrofilter

Kao što je ranije spomenuto, sumpor se može koristiti kao sirovina (nativni sumpor je ranije spomenut kao sirovina, sumpor () se može koristiti na slici 15.6 .. iz kipuće tekućine, i time osigurati). Sumpor je tvar s niskim taljenjem: talište je 113 ° C. Prije spaljivanja se rastopi pomoću pare dobivene iskorištavanjem topline izgaranja. Rastopljeni sumpor taloži se i filtrira kako bi se uklonile nečistoće prisutne u prirodnim sirovinama te se upumpava u peć za izgaranje. Sumpor gori uglavnom u stanju pare. Kako bi se osiguralo njegovo brzo isparavanje, mora se raspršiti u struji zraka. Za to se koriste peći s mlaznicama i cikloni.

Riža. 8 Tehnološka shema izgaranja sumpora

1 - sumporni filter; 2 - skupljanje tekućeg sumpora; 3 - peć za izgaranje; 4 - kotao za otpadnu toplinu

Tijekom sagorijevanja sumpora, prema reakciji, dio kisika se ekvimolarno pretvara u sumpor dioksid, pa je stoga ukupna koncentracija konstantna i jednaka koncentraciji kisika u izvornom plinu (), tako da pri sagorijevanju sumpora u zraku.

Plin pri sagorijevanju sumpora bogatiji je kisikom nego pri izgaranju pirita.

5.2 Ispiranje plina nakon pečenja

Plinovi za prženje u piritu sadrže u obliku nečistoća spojeve fluora, selena, telurija, arsena i neke druge, nastale od nečistoća u sirovini. Prirodna vlaga sirovine također se pretvara u plin. Izgaranjem nastaju neki, a moguće i dušikovi oksidi. Ove nečistoće ili dovode do korozije aparata, ili do otrovanja katalizatorom, a također utječu na kvalitetu proizvoda - sumporne kiseline. Uklanjaju se u odjeljku za pranje, čiji je pojednostavljeni dijagram prikazan na Sl. devet.

Riža. 9 Shema odjeljka za ispiranje proizvodnje sumporne kiseline

1, 2 - tornjevi za pranje rublja; 3 - mokri filter; 4 - toranj za sušenje

5.3 Oksidacija sumpor dioksida

Reakcija

Prema zakonu djelovanja mase, u ravnoteži

Izraz prikazuje relativnu promjenu (smanjenje) volumena reakcijske smjese. Jednadžba 15.11 je implicitno definirana i riješena fitom. Potrebni stupnjevi pretvorbe (oko 99%) postižu se pri temperaturama od 400-420 ° C. Tlak ne utječe uvelike, stoga se u industriji proces provodi pod tlakom blizu atmosferskog.

Oksidacijski katalizatori pripravljeni su na bazi vanadij -oksida () uz dodatak alkalnih metala nanesenih na silicijev oksid. Brzina reakcije opisana je jednadžbom Boreskov-Ivanov:

gdje je konstanta brzine reakcije;

= 0,8 je konstanta;

, - parcijalni tlakovi odgovarajućih komponenti, atm.

Ograničenja temperature i vrijednosti u njima za različite katalizatore mogu se razlikovati. Za katalizatore IK-1-6 i SVD kJ / mol pri K. to su niskotemperaturni katalizatori. Aktivnost industrijskih katalizatora na temperaturama ispod 680 K je vrlo niska, a iznad 880 K termički se deaktiviraju. Stoga je raspon radne temperature za rad većine katalizatora 580-880 K, a stupanj pretvorbe u reaktoru, određen donjom granicom ovog raspona, iznosi 98%.

,

Riža. 11 Krug oksidacijskog reaktora

1 - sloj katalizatora; 2 - međuizmjenjivači topline; 3 - mješalica; 4 - vanjski izmjenjivač topline; X g - ulaz hladnog plina

Početna koncentracija prerađenog plina odabire se tako da način rada bude unutar radnih temperatura katalizatora. Velika vrijednost pri K dovodi do naglog smanjenja brzine reakcije sa smanjenjem temperature. Da bi se adijabatski proces u prvom sloju brzo razvijao, početna temperatura mora biti najmanje 713 K. Zove se "temperatura paljenja" (za niskotemperaturne katalizatore je niža). Na dijagramu "" adijabatski proces predstavljen je ravnom linijom. Njegov nagib određen je vrijednošću adijabatskog grijanja. Za oksidaciju, približno 1% tuče. Što je više (ili početna koncentracija -), to se više zagrijava. Proces se može razviti do ravnoteže, a maksimalna (ravnotežna) temperatura ne smije prelaziti dopuštenu. Na sl. 10 to odgovara početnoj koncentraciji od 7-8%. Katalizator niske temperature omogućuje povećanje koncentracije do 9-10%. Temperature u preostalim slojevima određuju se optimizacijom načina rada reaktora.

5.4 Apsorpcija sumpor trioksida

Apsorpcija sumpor -trioksida posljednja je faza procesa u kojem nastaje sumporna kiselina. Interakcija

odvija dosta intenzivno i u tekućoj i u plinskoj (parnoj) fazi. Osim toga, može se otopiti u sebi, tvoreći oleum. Ovaj je proizvod prikladan za transport jer ne nagriza ni uobičajene čelike. Otopine sumporne kiseline izuzetno su korozivne. Oleum je glavni proizvod proizvodnje sumporne kiseline.

Ravnoteža "plin - tekućina" za sustav "" prikazana je na Sl. 3. Značajka ovog sustava je da u velikom rasponu koncentracija otopine u parnoj fazi postoji gotovo čista vodena para (lijeva strana grafikona), a prevladava oleum (otopina c) u plinskoj fazi (desna strana grafikon). isti sastav tekuće i parne faze (azeotropna točka) bit će pri koncentraciji sumporne kiseline od 98,3%. Ako apsorbirate otopinom s nižom koncentracijom, reakcija 5 će također proći u parnoj fazi - stvorit će se sumporna kiselina koja će napustiti apsorber s plinskom fazom. A to je gubitak proizvoda, korozija opreme i emisija u atmosferu. Ako se apsorbira s oleumom, apsorpcija neće biti potpuna.

Iz ovih svojstava slijedi dvostupanjska (dvotoranjska) apsorpcijska shema (slika 12). Plin koji nakon reaktora prolazi redom prolazi apsorbere oleuma 1 i monohidrata 2. Druga komponenta reakcije () dovodi se u protustruji u apsorber monohidrata. Zbog intenziteta cirkulacije tekućine (upijača) u njoj moguće je održavati koncentraciju blizu optimalne - 98,3% (povećanje koncentracije po prolasku tekućine nije veće od 1-1,5%). Tehnički naziv takve kiseline je monohidrat, pa otuda i naziv apsorbera. Uvjeti koncentracije apsorpcije osiguravaju potpunu apsorpciju i minimalno stvaranje maglice sumporne kiseline. Kiselina iz apsorbera monohidrata ulazi u oleumski. U njemu cirkulira 20% otopina koja se djelomično uzima kao konačni proizvod - oleum. Kiselina iz prethodnog apsorbera - monohidrat - također može biti proizvod.

Stvaranje sumporne kiseline i apsorpcija sumpor -trioksida egzotermni su procesi. Njihova se toplina uklanja u izmjenjivačima topline za navodnjavanje 3 na liniji cirkulacije tekućine u apsorberima. Na temperaturama ispod 100 ° C apsorbira se gotovo 100%. Sumpor -dioksid se praktički ne apsorbira.

Riža. 12 Dijagram apsorpcijske separacije u proizvodnji sumporne kiseline

1 - apsorber oleuma; 2 - apsorber monohidrata; 3 - hladnjaci; 4 - sakupljači kiselina; 5 - separatori raspršivača

5.5 Sustav s dvostrukim kontaktom i dvostrukom apsorpcijom (DK / DA)

Unatoč prilično visokom stupnju pretvorbe - 98%, snažni sustavi sumporne kiseline, koji proizvode do 540 tona proizvoda dnevno, ispuštaju više od 300 kg sumpor -dioksida u atmosferu svaki sat. Na temelju podataka o ravnoteži oksidacijske reakcije, stupanj pretvorbe može se povećati snižavanjem temperature u posljednjim slojevima ispod 610 K ili povećanjem tlaka iznad 1,2 MPa. Mogućnost snižavanja temperature ograničena je aktivnošću dostupnih katalizatora, povećanje tlaka komplicira inženjerski dizajn procesa, pa stoga ove metode još nisu dobile industrijsku primjenu.

Učinkovit način povećanja pretvorbe u reverzibilnoj reakciji je uklanjanje njezinog produkta. Tehnološka shema ove metode prikazana je na Sl. 13. U prvoj fazi oksidacije korišten je troslojni reaktor 1. Koncentracija u ulaznom plinu je 9,5-10,5%. Pretvorba na izlazu iz reaktora je 90-95%. Srednja apsorpcija uključuje apsorbere oleuma 2 i monohidrata 3. Nakon njih plin sadrži samo 0,6-1%. Za zagrijavanje na temperaturu reakcije (690-695 K), nakon drugog sloja reaktora 1. koristi se izmjenjivač topline. Reaktori prve i druge faze oksidacije strukturno su spojeni u jedno kućište. Pretvorba ostatka je oko 95%, ukupna konverzija je 99,6-99,8%. Usporedimo: da nije bilo posredne apsorpcije, tada stupanj pretvorbe preostalih 1-0,6% u prisutnosti ne bi prelazio 50%. Mala količina nastalog potpuno se apsorbira u drugom apsorberu monohidrata 3.

Kao što vidite, količina nekonvertiranih (i posljedično, emisija u atmosferu) u sustavu DK / DA smanjena je gotovo 10 puta u odnosu na sustav s jednim kontaktom. No, za to je potrebno povećati površinu izmjenjivača topline za 1,5-1,7 puta.

Riža. 13 Dijagram toka stupnjeva kontakta i apsorpcije u sustavu "dvostruki kontakt - dvostruka apsorpcija"

I, III - prvi i drugi stupanj oksidacije; II, IV - prvi i drugi sustav upijanja vode; 1 - reaktor (prva i druga faza oksidacije, smještene u istom kućištu, prikazane su zasebno); 2 - apsorber oleuma; 3 - apsorber monohidrata; 4 - daljinski izmjenjivači topline reaktora; 5 - hladnjaci s kiselinom

6. Tehnologija proizvodnje sumporne kiseline iz mokrog plina WSA i SNOX ™ - kontrola emisije sumpora i dušikovih oksida

Razvoj Topsoe -ove WSA tehnologije za uklanjanje sumpornih spojeva iz dimnih plinova s ​​proizvodnjom sumporne kiseline započeo je krajem 1970 -ih. WSA tehnologija nadograđuje Topsoeovo veliko iskustvo u industriji sumporne kiseline i stalnu odlučnost da se ide dalje i dalje u razvoju katalizatora i procesa. Glavna područja istraživanja su oksidacija SO2 na katalizatorima sumporne kiseline i proces kondenzacije kiseline.

6.1 Temeljna istraživanja

Sposobnost kondenziranja para sumporne kiseline za proizvodnju koncentrirane sumporne kiseline bez oslobađanja kisele magle jedinstvena je značajka WSA tehnologije, koja je postignuta na temelju temeljnih eksperimentalnih i teorijskih radova provedenih u Topsoeu.

Tijekom hlađenja para sumporne kiseline sadržanih u plinskoj fazi, istovremeno dolazi do spontanog homogenog stvaranja kondenzacijskih centara, heterogene kondenzacije i kondenzacije na stijenkama. Za razvoj i poboljšanje WSA kondenzatora, laboratoriji Topsoe provode temeljna istraživanja ovih kritičnih mehanizama kondenzacije.

Slika 4. Tehnologija staklenih cijevi Topsoe koristi se u WSA -i za kondenzaciju para sumporne kiseline

6.2 Razvoj i optimizacija tehnologije

Pilot ispitivanja na razini postrojenja, zajedno s detaljnim simulacijama kondenzatora WSA, koriste se za proučavanje utjecaja dizajna i načina rada kondenzatora na performanse kondenzatora kako bi se utvrdili projektni kriteriji i kontrola procesa.

Još jedno prioritetno područje našeg tehničkog razvoja je poboljšanje tehnologije staklenih cijevi WSA i stalno poboljšanje kvalitete građevinskih materijala. Potonji izazov zahtijeva našu stručnost u ispitivanju materijala za teške uvjete rada postrojenja sa sumpornom kiselinom.

Kako bismo u potpunosti iskoristili potencijal WSA tehnologije, koristimo inovativne metode u stvaranju tehnoloških shema, istovremeno uvodeći Topsoeove vlastite računske alate za optimalno rješavanje različitih industrijskih problema. Jedan od pokretača ovog razvoja je sve veći fokus na potrošnju energije i emisiju CO2 diljem svijeta, što zahtijeva maksimalnu oporabu topline.

6.3 SNOX ™ tehnologija

Za uklanjanje sumpora i dušikovih oksida iz dimnih plinova, Topsøe je razvio SNOX ™ tehnologiju, kombinirajući WSA tehnologiju sa SCR uklanjanjem dušikovog oksida kako bi se osigurala optimalna integracija u elektroenergetici.

7. Proizvodnja sumpora Clausovom metodom

LLC "Premium Engineering" može ponuditi četiri glavne metode Clausovog procesa za proizvodnju elementarnog sumpora iz kiselih komponenti prirodnog plina i rafinerijskih plinova:

Izravni tok (vatreni)

Razgranati

Grana se zagrijanim kiselim plinom i zrakom

Izravna oksidacija

1. Clausov postupak s izravnim protokom (plamena metoda) koristi se s volumenskim udjelima sumporovodika u kiselim plinovima iznad 50% i ugljikovodicima manjim od 2%. U tom se slučaju sav kiseli plin dovodi za sagorijevanje u reaktorsko-pećnu peć toplinskog stupnja Clausove instalacije, napravljenu u istoj zgradi kao i kotao za otpadnu toplinu. U peći u reaktorskoj peći temperatura doseže 1100-1300 ° C, a iskorištenje sumpora je do 70%. Daljnja pretvorba sumporovodika u sumpor provodi se u dvije ili tri faze na katalizatorima na temperaturi od 220-260 ° C. Nakon svake faze, pare nastalog sumpora kondenziraju se u površinskim kondenzatorima. Toplina koja se oslobađa tijekom izgaranja sumporovodika i kondenzacije sumporove pare koristi se za proizvodnju pare pod visokim i niskim tlakom. Prinos sumpora u ovom procesu doseže 96-97%.

2. S malim volumnim udjelom sumporovodika u kiselim plinovima (30-50%) i volumenskim udjelom ugljikovodika do 2%, koristi se razgranata shema Clausovog procesa (jedna trećina ili dvije trećine). U ovoj shemi, jedna trećina kiselog plina se spaljuje radi proizvodnje sumpor dioksida, a dvije trećine struje kiselog plina ulazi u katalitičku fazu, zaobilazeći peć reaktora. Sumpor se dobiva u katalitičkim fazama procesa interakcijom sumpor dioksida sa sumporovodikom koji se nalazi u ostatku (2/3) izvornog kiselog plina. Prinos sumpora je 94-95%.

3. S volumenskim udjelom sumporovodika u kiselom plinu od 15-30%, kada se koristi shema, jedna trećina do dvije trećine minimalno dopuštene temperature u peći reaktorske peći (930 ° C) nije postignuta, koristite shema s predgrijavanjem kiselog plina ili zraka.

4. S volumenskim udjelom sumporovodika u kiselom plinu od 10-15%, koristi se shema izravne oksidacije, u kojoj ne postoji visokotemperaturni stupanj oksidacije plina (izgaranje). Kiseli plin se pomiješa sa stehiometrijskom količinom zraka i dovodi direktno u fazu katalitičke konverzije. Prinos sumpora doseže 86%.

Za postizanje stupnja oporabe sumpora od 99,0-99,7%koriste se tri skupine metoda za naknadnu obradu ispušnih plinova iz Clausovog procesa:

· Procesi koji se temelje na nastavku Clausove reakcije, t.j. o pretvorbi H2S i SO2 u sumpor na krutom ili tekućem katalizatoru.

· Procesi koji se temelje na redukciji svih spojeva sumpora u sumporovodik s njegovom naknadnom ekstrakcijom.

· Procesi koji se temelje na oksidaciji svih spojeva sumpora u SO2 ili u elementarni sumpor s njihovom naknadnom ekstrakcijom.

Objavljeno na Allbest.ru

Slični dokumenti

    Svojstva sumpor dioksida, opis utjecaja ovog spoja na okoliš. Uklanjanje sumpora u rafinerijama. Pročišćavanje produkata izgaranja od oksida sumpora. Odabir i potkrijepljivanje metode, metode i aparata za pročišćavanje i neutraliziranje emisija.

    seminarski rad, dodan 21.12.2011

    Razmatranje problema ograničavanja emisije sumpor dioksida u proizvodnji energije. Proučavanje metoda za smanjenje sadržaja sumpora u gorivu. Istraživanje fizikalno -kemijskih metoda za čišćenje plinova od oksida sumpora. Smanjenje emisije oksida u atmosferu.

    sažetak dodan 18.04.2015

    Analiza polja nafte i plinskog kondenzata Karačaganak i njegov utjecaj na okoliš. Tehnologija pročišćavanja prirodnog plina i prerada kiselog plina s proizvodnjom sumpora. Proračun apsorpcijskog tornja i volumena emisija štetnih tvari u atmosferu.

    diplomski rad, dodan 09.07.2010

    Prirodni izvori onečišćenja zraka spojevima sumpora: vulkanska aktivnost, površina oceana. Procesi uništavanja biosfere kao posljedica industrijskih aktivnosti. Međunarodni problem emisije zagađujućih spojeva sumpora i dušika.

    sažetak dodan 28.04.2015

    Smanjenje zagađenja atmosfere plinovitim komponentama. Uklanjanje sumpora iz tekućih i krutih goriva. Plinifikacija ugljena i sumpornog lož ulja. Vezanje sumpora tijekom izgaranja goriva u fluidiziranom sloju čestica vapnenca. Pročišćavanje plinova od dušikovih oksida.

    sažetak dodan 26.8.2013

    Proračun emisija dušikovih oksida, sumpornih oksida, ugljičnog monoksida i krutih onečišćujućih tvari. Organizacija sanitarne zaštitne zone. Razvoj mjera za smanjenje emisije onečišćujućih tvari u atmosferu. Određivanje rasporeda kontrole emisija.

    seminarski rad, dodan 05.02.2012

    Nacionalni gospodarski značaj proizvodnje sumporne kiseline, vrste sirovina za njezinu proizvodnju. Karakteristike suvremene proizvodnje koksa nusproizvoda i emisije u okoliš. Problemi zaštite atmosferskog zraka i prirodnog okoliša.

    test, dodano 03.03.2011

    Metode i tehnologije čišćenja dimnih plinova od oksida sumpora. Klasifikacija metoda odsumporavanja. Glavne reakcije koje se javljaju tijekom redukcije dušikovih oksida u okolišu koje sadrži kisik. Proračun dimnjaka. Uloga Kyoto protokola za rusko gospodarstvo.

    prezentacija dodana 29.01.2014

    Proučavanje značajki tehnološkog procesa, osiguravanje kvalitete proizvoda i usluga, certificiranje za ekološke performanse. Standardizacija i kontrola kvalitete. Osnove korištenja pravnih dokumenata u području očuvanja energije i resursa.

    izvješće o praksi, dodano 31.10.2014

    Organizacija praćenja onečišćenja atmosferskog zraka. Fizička svojstva sumpor dioksida, njegov toksični učinak na ljudsko tijelo. Analiza uzoraka zraka uzetih na stanicama u Jekaterinburgu na sadržaj sumpor dioksida, procjena stanja u gradu.

Onaj tko uvijek dobro miriše, loše miriše.

Decimus Magnus Avsonius. "Epigrami"

U sirovoj nafti mogu se pronaći različite vrste nečistoća. Tijekom kretanja naftnih frakcija kroz postrojenja rafinerije, ti zagađivači mogu negativno utjecati na opremu, katalizatore i kvalitetu krajnjih proizvoda. Osim toga, sadržaj mnogih nečistoća u naftnim derivatima službeno je ili neslužbeno ograničen.

Hidropročišćavanje ima važnu funkciju u uklanjanju mnogih nečistoća iz raznih naftnih derivata. Vodik je vitalna komponenta u procesu hidrotretiranja.

Hidropročišćavanje

Naftne frakcije koje sadrže C ^ i teži ugljikovodici vrlo vjerojatno sadrže organske spojeve sumpora. Atomi sumpora mogu biti vezani za atome ugljika na različitim položajima molekula, pa je, s kemijskog gledišta, sumpor uključen u frakciju. Hidrotretiranjem se uklanjaju atomi sumpora iz molekula ugljikovodika.

Trenutačno se hidrotretiraju laki destilirani destilati koji ključaju na temperaturama ispod 350 ° C, uključujući destilate koji se šalju na platformu, slično destilatima iz sekundarnih sirovina (katalitički kreking i koksna plinska ulja), teška plinska ulja koja se dovode u katalitički kreking, kao i kao i drugi proizvodi. - Cca. izd.

Struja ulja se pomiješa sa mlazom vodika i zagrije na 260-425 ° C (500-800 ° F). Zatim se smjesa ulja i vodika šalje u reaktor napunjen katalizatorom u obliku tableta (vidi sliku 15.1). Za hidrotretiranje naftnih derivata iz spojeva sumpora obično se koristi katalizator kobalt-molibden ili nikal-molibden na nosaču od glinice. - Cca. izd. U prisutnosti katalizatora odvija se nekoliko kemijskih reakcija:

Vodik se u kombinaciji sa sumporom formira sumporovodik (H2S).

Neki se dušikovi spojevi pretvaraju u amonijak.

Svi metali u ulju talože se na katalizatoru.

Neki olefini i aromati zasićeni su vodikom; osim toga, nafteni su donekle hidrokrekirani te nastaje nešto metana, etana, propana i butana.

Struja koja izlazi iz reaktora usmjerena je prema isparivaču, gdje se plinoviti ugljikovodici, kao i mala količina amonijaka, odmah dižu prema gore. Za potpuno odvajanje svih ovih lakih proizvoda, na izlazu iz reaktora ugrađen je mali destilacijski stup.

Važnost procesa hidrotretiranja stalno se povećava iz dva glavna razloga:

Uklanjanje sumpora i metala iz frakcija poslanih na daljnju obradu važna je zaštita katalizatora za procese reformiranja, krekiranja i hidrokrekinga.

Sukladno zakonima o čistom zraku, dopušteni sadržaj sumpora u naftnim proizvodima stalno se smanjuje, što zahtijeva desulfurizaciju destilata i mlaznih goriva.

Hidrotretiranje zaostalih naftnih derivata. Kao i ostali proizvodi, zaostala goriva moraju biti u skladu s ekološkim propisima. Tako-

Mada, s određenim zakašnjenjem, stvorene su instalacije za njihovo odsumporavanje. Iako su dijagrami tijeka procesa ovih jedinica slični dijagramima hidrofiltera lakih krajeva, potrebna oprema i dobiveni proizvodi različiti su. Zaostale naftne derivate karakteriziraju niski omjeri vodika i ugljika, pa se unatoč prisutnosti viška vodika u reaktoru mora održavati visoki tlak kako bi se spriječilo stvaranje koksa. Ispostavilo se da jedinica za hidrotretiranje ostataka mora biti robusna kao i jedinica za hidrokreking, što je vrlo skupo.

Proizvod koji napušta ostatak hidrotrettera sadrži veću količinu vode s niskim vrelištem. Činjenica je da iz ovih velikih molekula tipa "trimetil-saće" ne možete jednostavno ukloniti sumpor, dušik i metale, a da doslovno ne uništite cijelu molekulu. Zbog toga se dobivaju manje molekule.

Mlazno gorivo za hidrotretiranje. Hidropročišćavanje se koristi za poboljšanje učinkovitosti izgaranja destiliranih goriva, osobito mlaznih goriva. Kerozinska frakcija može sadržavati mnogo aromatskih ugljikovodika, koje karakterizira visok omjer ugljika / vodika. Prilikom sagorijevanja ovih spojeva može se stvoriti velika količina dima zbog nedostatka vodika. Usput, jedan od standardiziranih pokazatelja mlaznog goriva najveća je visina plamena za nepušenje.

Uređaj za mjerenje ovog pokazatelja nalikuje petrolejskoj svjetiljci. Gorivo se stavlja u posudu opremljenu fitiljem, čija se duljina može mijenjati i time se regulira veličina plamena. Visina plamena za nepušenje se mjeri kao najveća duljina fitilja (u mm) pri kojoj nastaje plamen za nepušenje.

Hidropročišćavanje poboljšava kerozin s malom visinom plamena za nepušenje. Tijekom tog procesa, benzenski prstenovi u molekulama aromatskih ugljikovodika zasićeni su vodikom i tako se pretvaraju u naftene, koji više ne puše toliko tijekom sagorijevanja.

Pirolizni benzin za hidrotretiranje. S etilenom se pirolizni benzin također dobiva iz nafte ili plinskog ulja (vidi poglavlje XVIII). Ovaj proizvod sadrži velike količine diena - to su nezasićeni ugljikovodici, u molekulama od kojih su dva para ugljikovih atoma povezana dvostrukim vezama. Pirolizni benzin samo u malim dozama pogodan je za pripremu motornog benzina. Lošeg je mirisa, posebne je boje i tvori gumu u rasplinjaču.

Tijekom hidrotretiranja dvostruke veze su zasićene i većina nepoželjnih svojstava se gubi. Međutim, kao posljedica zasićenja aromatskih prstenova, oktanski se broj može neznatno smanjiti.

Proizvodnja vodika

Budući da suvremena rafinerija nafte ima veliki broj postrojenja za hidrokreking i hidropročišćavanje, važno je opskrbiti ih vodikom. - Cca. izd.

Izvor vodika u rafineriji obično je katalitički reformator. Udio laganog ključanja iz ove jedinice karakterizira visok omjer vodika / metana; obično se deetanizira i depropanizira kako bi se povećala koncentracija vodika.

Ponekad vodik iz reformatora nije dovoljan da podmiri sve potrebe rafinerije, na primjer, ako je u pogonu hidrokreker. Vodik se zatim proizvodi u parnom reformatoru metana prikazanom na slici 15.2.

U potrazi za mogućnostima sinteze vodika, različiti spojevi s visokim udjelom vodika smatrani su potencijalnim sirovinama, tako da se dobilo što manje otpada i potrošilo što manje energije. Dva spoja koja smo na kraju odabrali djeluju dovoljno očito - metan (CH4) i voda (H20).

Zadaća procesa pretvorbe parnog metana je iz ovih spojeva izvući što više vodika, a pritom potrošiti što više

Riža. 15.2. Pretvaranje metana s parom.

Manje energije (goriva). Ovaj se proces provodi u četiri faze uz pomoć nekih korisnih katalizatora.

Obraćenje. Metan i para (H20) se miješaju i propuštaju preko katalizatora na 800 ° C (1500 ° F) kako bi nastali ugljikov monoksid i voda.

Dodatna pretvorba. Nezadovoljan već formiranim vodikom, instalacija istiskuje sve što može iz ugljičnog monoksida. U smjesu se dodaje dodatna para i propušta preko drugog katalizatora na 340 ° C.

Rezultat je ugljični dioksid i

Odvajanje plinova. Za dobivanje struje s visokim udjelom vodika odvaja se od ugljičnog dioksida postupkom ekstrakcije dietanolaminom (DEA).

Metanacija. Budući da prisutnost čak i malih količina ugljikovih oksida u struji vodika može biti štetna za neke primjene, u sljedećoj fazi procesa te se nečistoće pretvaraju u metan. Postupak se odvija na katalizatoru na 420 ° C (800 ° F).

U nekim slučajevima rafinerije nemaju na raspolaganju metan (prirodni plin) bez sumpora. U tom slučaju umjesto metana možete koristiti teže ugljikovodike, poput propana ili nafte. Ovaj proces zahtijeva različitu opremu i različite katalizatore. Također, manje je energetski učinkovit, ali i dalje radi.

Proizvodnja sumpora

Hidropročišćavanjem nastaje struja sumporovodika (H2S), smrtonosnog plina koji se mora nekako zbrinuti. Uobičajeni postupak za njegovu pretvorbu uključuje dvije faze: prvo morate odvojiti sumporovodik od drugih plinova, a zatim ga pretvoriti u elementarni sumpor, koji je bezopasan.

Izolacija H2S. Do približno 1970., sumporovodik iz rafinerija, zajedno s drugim plinovitim frakcijama, uglavnom se koristio kao gorivo u istoj rafineriji. Pri sagorijevanju sumporovodika u peći nastaje sumpor -dioksid B.

Trenutno zakoni koji reguliraju čistoću zraka ograničavaju emisije ove tvari do te mjere da sprječavaju ulazak glavne količine sumporovodika u sustav goriva.

Sumporovodik se može odvojiti nekoliko kemijskih metoda. Najčešće se koristi ekstrakcija DEA. Mješavina DEA i vode pumpa se odozgo prema dolje kroz posudu napunjenu pločama ili mlaznicom. Plinska smjesa koja sadrži sumporovodik dolazi iz

Zu. Tijekom prolaska toka, DEA selektivno apsorbira H2S. Nakon toga DEA, zasićena sumporovodikom, se frakcionira kako bi se odvojio H2S, koji se zatim šalje u jedinicu za oporabu sumpora, a DEA se vraća u proces. Ova je shema analogna cirkulaciji nemasnog ulja i masnog ulja u postupku demetanizacije opisanom u poglavlju VII o postrojenjima za frakcioniranje plina, s tom razlikom što DEA selektivno apsorbira sumporovodik i ne upija ugljikovodike.

Dobivanje sumpora. Postupak pretvaranja H2S u obični sumpor razvio je Nijemac po prezimenu još 1885. Sada su stvorene različite inačice ove metode za različite omjere H2S prema ugljikovodicima, no klasični dvostupanjski postupak s podijeljenim protokom je uglavnom se koristi.

Gori. Dio struje H2S izgara u peći, što rezultira stvaranjem sumpor dioksida, vode i sumpora. Sumpor se dobiva zbog činjenice da kisik doveden u peć nije dovoljan za sagorijevanje cijelog sumporovodika do S02, već samo za sagorijevanje jedne trećine.

Reakcija. Preostali sumporovodik pomiješa se s produktima izgaranja i prođe kroz katalizator. H2S reagira s stvaranjem sumpora:

Sumpor se uklanja iz reakcijske posude u obliku taline. U većini se slučajeva skladišti i otprema rastopljeno, iako neke tvrtke sipaju sumpor u kalupe i dopuštaju mu da se skrutne. U ovom obliku, sumpor se može skladištiti koliko god želite.

U Claussovom postupku, približno 90-93% sumporovodika pretvori se u sumpor. Ovisno o lokalnom okolišu, preostali sumporovodik, nazvan otpadni plin, ponekad se može spaliti u sustavu goriva postrojenja. osim

Osim toga, otpadni plin može se preraditi za uklanjanje većine H2S koristeći suvremenije metode kao što je Sulfreen proces, Stretfordov proces ili SCOT (Shell -ov Claussov proces).

VJEŽBE

1. Odredite koji su od sljedećih tokova sirovine, produkti ili unutarnji tokovi za hidrotretiranje, ekstrakciju DEA, proizvodnju sumpora Clauss i reformiranje metana na paru.

Osnovni dijagrami tijeka procesa Clausovih postrojenja u pravilu uključuju tri različite faze: toplinsku, katalitičku i naknadno izgaranje. Katalitički stupanj se također može podijeliti u nekoliko stupnjeva, koji se razlikuju po temperaturi. Stupanj izgaranja može biti toplinski ili katalitički. Svaka od sličnih faza Clausovih instalacija, iako imaju zajedničke tehnološke funkcije, međusobno se razlikuju kako u dizajnu uređaja tako i u cjevovodima komunikacija. Glavni pokazatelj koji određuje izgled i način rada Clausovih jedinica je sastav kiselih plinova isporučenih za preradu. Kiseli plin koji ulazi u Clausove peći trebao bi sadržavati što je moguće manje ugljikovodika. Tijekom izgaranja ugljikovodici stvaraju smole i čađu, koje se, pomiješane s elementarnim sumporom, umanjuju njegovu kvalitetu. Osim toga, te tvari, taložene na površini katalizatora, smanjuju njihovu aktivnost. Na učinkovitost Clausovog procesa posebno negativno utječu aromatski ugljikovodici.

Sadržaj vode u kiselim plinovima ovisi o načinu kondenzacije nadzemnog proizvoda regeneratora jedinice za pročišćavanje plina. Kiseli plinovi, osim ravnotežne vlage koja odgovara tlaku i temperaturi u kondenzacijskoj jedinici, mogu sadržavati i pare metanola i vlagu kapljica. Kako bi se spriječio ulazak kapljice tekućine u reaktore postrojenja za proizvodnju sumpora, kiseli plinovi se prethodno odvajaju.

Cijena sumpora proizvedenog u pogonima Claus prvenstveno ovisi o koncentraciji H 2 S u kiselom plinu.

Specifična kapitalna ulaganja u pogon Claus povećavaju se proporcionalno smanjenju sadržaja H 2 S u kiselom plinu. Cijena obrade kiselog plina koji sadrži 50% H 2 S 25% je veći od cijene obrade plina koji sadrži 90% H 2 S.

Prije nego što se unese u komoru za izgaranje termalnog stupnja, plin prolazi kroz ulazni separator C-1, gdje se odvaja od tekućine koja kaplje. Za kontrolu koncentracije H 2 S u kiselom plinu ugrađen je linijski analizator plina na izlazu iz separatora C-1.

Kako bi se osiguralo izgaranje kiselog plina, atmosferski zrak se upuhuje u komoru za izgaranje pomoću puhala, koje prethodno prolazi kroz filter i grijač. Zagrijavanje zraka vrši se radi uklanjanja impulzivnog izgaranja kiselog plina i sprječavanja korozije cjevovoda, budući da je tijekom izgaranja H 2 S moguće stvaranje SO 3, koje pri niskim temperaturama u prisutnosti vodene pare može stvoriti sumpornu kiselinu.

Protok zraka regulira se ovisno o količini kiselog plina i omjeru H 2 S: SO 2 u plinu na izlazu iz kotla za otpadnu toplinu KU.

Plinovi izgaranja reakcijske peći (CR) prolaze kroz snop cijevi kotla za otpadnu toplinu, gdje se hlade na 500 ° C. U tom slučaju dolazi do djelomične kondenzacije sumpora. Dobiveni sumpor se ispušta iz aparata kroz zamku za serum. Zbog djelomičnog uklanjanja reakcijske topline vodom u kotlu, dobiva se parica pod visokim tlakom (P = 2,1 MPa).

Nakon kotla, reakcijski plinovi ulaze u reaktor R-1 katalitičkog pretvarača, gdje se hidrolizira ugljikov disulfid i ugljikov sulfid.

Zbog egzotermnosti reakcija koje se odvijaju u pretvaraču, temperatura na površini katalizatora raste za oko 30-60 ° C. Time se sprječava stvaranje tekućeg taloga sumpora koji bi, padom na površinu katalizatora, smanjio njegovu aktivnost. Ovaj temperaturni režim u pretvaraču istodobno osigurava razgradnju produkata nuspojava - COS i CS 2.

Glavni dio plina (oko 90%) iz reaktora ulazi u prostor cijevi kondenzatora X-1 radi hlađenja, a zatim odlazi u reaktor R-2. Uklanjanje topline u kondenzatoru X-1 provodi se zbog isparavanja vode u prstenastom prostoru radi dobivanja pare niskog tlaka (P = 0,4 MPa). Kad se plinovi ohlade u X-1, dolazi do kondenzacije sumpora. Tekući sumpor se ispušta kroz siva vrata do jedinice za otplinjavanje.

Neki od reakcijskih plinova (oko 10%) zaobilazeći kondenzator X-1 miješaju se s hladnijim plinovima koji izlaze iz istog kondenzatora. Temperatura smjese prije ulaska u reaktor R-1 je oko 225 ° C.

Za kontrolu temperature u reaktorima R-1, R-2, R-3 (tijekom razdoblja pokretanja i u slučaju paljenja sumpora) u njih se dovodi para niskog tlaka i dušik.

Tijekom normalnog rada temperatura plinova na izlazu iz X-2 i P-1 iznosi 191, odnosno 312 ° C.

Uklanjanje topline u aparatu X-2 provodi se zbog isparavanja vode u prstenastom prostoru radi dobivanja pare niskog tlaka.

Otpadni plinovi iz reaktora R-2 dovode se u treći kondenzator X-3 radi hlađenja, odakle se dopremaju u naknadnu obradu na temperaturi od 130 ° C.

Za kontrolu koncentracije H 2 S i SO 2 u ispušnim plinovima ugrađeni su linijski analizatori plina na izlazu iz X-3.

Kako bi se spriječilo prenošenje tekućeg sumpora ispušnim plinovima, u njihove vodove ugrađen je koalescer.

Kako bi se spriječilo skrućivanje sumpora u koalesceru, osigurana je povremena opskrba vodenom parom.

Tokovi tekućeg sumpora povučeni iz kondenzatora sadrže 0,02-0,03% (mase) sumporovodika. Nakon otplinjavanja sumpora, koncentracija H 2 S u njemu pada na 0,0001%.

Otplinjavanje sumpora provodi se u posebnoj jedinici - jami sumpora. Time se osiguravaju normalni uvjeti za skladištenje, utovar i skladištenje plinskog sumpora.

Glavna količina (~ 98%) kiselog plina dovodi se u reaktor-generator, koji je plinski cijevni parni kotao. Procesni plin - proizvodi izgaranja - uzastopno prolazi kroz cijevni dio kotla i kondenzatorski generator, gdje se hladi na 350 odnosno 185 ° C.

Istodobno se zbog topline koja se oslobađa u tim uređajima stvara vodena para s tlakom od 2,2 odnosno 0,48 MPa.

Stupanj pretvorbe H2S u sumpor u reaktorskom generatoru je 58-63%. Daljnja pretvorba sumpornih spojeva u elementarni sumpor provodi se u katalitičkim pretvaračima.

Tablica 1.1 - Sastavi potoka biljke Claus,% (vol.):

Tablica 1.2 - Trajanje zadržavanja (f S) procesnog plina u aparatu pri različitim brzinama protoka kiselog plina G:


Stol 1.1 i 1.2. Prikazuju rezultate istraživanja instalacije.

Stupanj pretvorbe H2S u sumpor u peći reaktorskog generatora je 58-63,8, u prvom i drugom pretvaraču 64-74 odnosno 43%. Nakon posljednje faze kondenzacije sumpora, procesni plinovi ulaze u pretplatnik.

Uz protok plina od 43-61 tisuća m3 / h, izgaranje je omogućilo gotovo potpunu oksidaciju H 2 S u SO 2. S dugim vremenom zadržavanja plina u peći, nije osigurana potpuna pretvorba H 2 S u SO 2: na izlazu iz peći koncentracija H 2 S u plinu bila je 0,018-0,033%.

Glavni pokazatelji plinskog sumpora moraju zadovoljavati zahtjeve GOST 126-76.

Trenutno je razvijeno na desetke modificiranih verzija Clausovih instalacija. Područje primjene ovih shema ovisi i o sadržaju sumporovodika u kiselim plinovima i o prisutnosti različitih nečistoća u njima, koje negativno utječu na rad postrojenja za proizvodnju sumpora.

Za plinove s niskim udjelom sumpora (5 do 20%) analizirane su četiri varijante poboljšanih Clausovih biljaka.

Prva opcija predviđa dovod kisika u komoru za izgaranje (CC) peći umjesto zraka prema standardnoj shemi. Kako bi se postigle stabilne baklje sa smanjenjem sadržaja H2S u sirovini, struja kiselog plina uvodi se u komoru za izgaranje zaobilazeći plamenike. Mlazne struje osiguravaju dobro miješanje plinova izgaranja s plinom koji se dovodi u sustav, zaobilazeći plamenike. Veličine peći i brzine protoka odabrane su tako da osiguraju dovoljno vremena kontakta za interakciju između komponenti obaju tokova plina. Nakon komore za izgaranje daljnji tijek procesa sličan je konvencionalnom Clausovom postupku.

U drugoj varijanti, dovodni plin se zagrijava prije nego što se dovede za sagorijevanje zbog djelomičnog povrata topline iz struje plina koja napušta komoru za izgaranje. Ako predgrijavanje nije dovoljno za postizanje potrebne temperature u komori za izgaranje, gorivni plin se dovodi u komoru za izgaranje.

Treća mogućnost uključuje sagorijevanje sumpora. Dio struje napojnog plina dovodi se u komoru za izgaranje, prethodno se miješajući sa zrakom. Ostatak kiselog plina uvodi se u komoru za izgaranje u zasebnim mlazovima kroz zaobilazne vodove. Kako bi se održala potrebna temperatura i stabilizirao proces u komori za izgaranje, dobiveni tekući sumpor dodatno se spaljuje u posebnom plameniku postavljenom u komori za izgaranje.

U slučaju nedovoljne topline u sustavu, potrebna količina gorivog plina dovodi se u kompresorsku stanicu.

U četvrtoj verziji, za razliku od prethodnih verzija, proces ne zahtijeva komoru za izgaranje: kiseli plin se zagrijava u peći, a zatim dovodi u pretvarač. Sumpor -dioksid potreban za katalitičku pretvorbu proizvodi se u ložištu sumpora, gdje se dovodi zrak koji podržava proces izgaranja. Sumpor -dioksid iz komore za izgaranje prolazi kroz kotao za otpadnu toplinu, zatim se pomiješa s zagrijanim kiselinskim plinom i ulazi u katalizator.

Analiza ovih tablica omogućuje nam donošenje sljedećih zaključaka:

  • - upotreba postupka s predgrijavanjem sirovine poželjna je kada su troškovi kisika visoki;
  • - upotreba procesa kisika isplativa je ako je cijena kisika manja od 0,1 stupnja 1 m 3.

Istodobno, relativno niske koncentracije H2S u kiselom plinu također povoljno utječu na cijenu sumpora;

  • - u pogledu cijene sumpora, najbolje performanse postižu se katalitičkim procesom s proizvodnjom sumpor dioksida iz sumpora;
  • - najskuplji je postupak sagorijevanja sumpora. Ovaj se postupak može primijeniti u odsutnosti ugljikovodika u sirovini, budući da prisutnost ugljikovodika u plinu uzrokuje stvaranje i taloženje ugljika i katrana na katalizatoru te smanjuje kvalitetu sumpora.

Slika 1.4 - Utjecaj cijene kisika y na cijenu sumpora CS pri različitim koncentracijama H2S u plinu:

Tablica 1.3 - Prosječni pokazatelji mogućnosti prerade plina s niskim udjelom sumpora u jedinici Claus:


Postoji mogućnost poboljšanja Clausovog procesa zbog dvostupanjske pretvorbe H 2 S u elementarni sumpor: dio plina se dovodi u reaktor prema uobičajenoj shemi, a drugi dio, zaobilazeći reakcijsku peć, je dovedeni u drugu fazu pretvorbe.

Prema ovoj shemi, moguće je obraditi kisele plinove s koncentracijom sumporovodika manjom od 50% (vol.). Što je manji sadržaj H 2 S u sirovini, veći dio se zaobilazeći reakcijsku komoru dovodi u stupanj pretvarača.

Međutim, ne treba se zanositi zaobilaženjem velikih količina plina. Što je veća količina zaobilaznog plina, to je veća temperatura u pretvaraču, što dovodi do povećanja količine dušikovih oksida i tri - sumpor -oksida u produktima izgaranja. Potonji hidrolizom tvori sumpornu kiselinu koja smanjuje aktivnost katalizatora zbog njegove sulfacije. Količina dušikovog oksida i SO3 u plinovima raste osobito pri temperaturama iznad 1350 ° C. VNIIGAZ je također razvio tehnologiju za proizvodnju polimernog sumpora. Polimerni sumpor razlikuje se od konvencionalnih modifikacija sumpora svojom velikom molekularnom težinom. Osim toga, za razliku od običnog sumpora, ne otapa se u ugljikovom disulfidu. Ovo posljednje svojstvo služi kao osnova za određivanje sastava polimernog sumpora čiji su zahtjevi kvalitete dati u tablici 1.4. Polimerni sumpor se uglavnom koristi u industriji guma.

Iz službenih registara Ministarstva energetike Ruske Federacije poznato je da se danas u našoj zemlji gradi nekoliko rafinerija nafte. Ogroman broj rafinerija je prema podacima još uvijek u fazi službenog projektiranja Odjel za energetski registar.

Sve će biti pokriveno narudžbom 18 regija Rusije, a u nekim regijama čak i nekoliko rafinerija.
Glavni broj novih rafinerija bit će smješten u regiji Kemerovo:

  • LLC "Itatsky Rafinerija nafte"
  • LLC "Rafinerija nafte" Severny Kuzbass "
  • LLC "Anzherskaya naftna i plinska kompanija"

Rosneft gradi pogon tzv Istočni petrokemijski kompleks kapaciteta 30 milijuna tona.

Rafinerije u izgradnji i projektirane u različitim fazama pripravnosti

Glavni proizvodiDubina obrade, (jedinice)Planirana adresaStatus
LLC "NPZ" Severny Kuzbass "

90
Regija Kemerovo., Okrug Yayskiy, pos. Bez jednog drveta
U izgradnji
LLC "SAMARATRANSNEFT - TERMINAL"
Dizelsko gorivo, motorni benzin, lož ulje, sumpor.
87 Samarska regija, okrug Volzhsky, selo Nikolaevka
U izgradnji
CJSC "Naftatrans"Dizelsko gorivo, motorni benzin, tehnički sumpor.92 Krasnodarski teritorij, kavkaski okrug, čl. bijele raseU izgradnji
LLC "Dagnotech"
automobilski benzin, dizelsko gorivo, kerozin, katran, koks
73,9
Republika Dagestan, Makhachkala, sv. Zračna luka, 1
U izgradnji
LLC "VPK-Oil"
Dizelsko gorivo, automobilski benzin, zrakoplovni kerozin.
96 Novosibirska oblast., Kočenevski okrug, r.p. Kočenevo
U izgradnji
LLC "Belgorodska rafinerija nafte"
automobilski benzin, dizel gorivo
83.8
Belgorodska oblast., Okrug Jakovljevski, Graditelj, sv. 2. Zavodskaya, 23a
Rekonstruiran
LLC "ECOALIANCE M"
Benzin za automobile, dizelsko gorivo, lož ulje, mlazno gorivo, ukapljeni plinovi.
95 Uljanovska oblast, Novospaski okrug, selo Svirino
Predviđeno
LLC VSP Krutogorsk Rafinerija nafte
Benzin za automobile, dizelsko gorivo, lož ulje, parafini, ukapljeni plinovi.
92 Omsk, MD Strmo brdo, industrijsko mjesto, 1Predviđeno
LLC "Tomskneftepererabotka"

95 Tomska oblast, okrug Tomsk, selo Semiluzhki, ul. Nefteprovod, 2Predviđeno
LLC "Itatsky Rafinerija nafte"
Benzin za automobile, dizel gorivo, lož ulje.
85
Regija Kemerovo., Okrug Tjažinski, grad. Itatsky, sv. Gorki, 1
Predviđeno
LLC "Transbunker-Vanino", LLC "TRB-Vanino"
Zrakoplovni kerozin, dizelsko gorivo, brodsko gorivo, komercijalni sumpor, ukapljeni plinovi.
98 Habarovsko područje, Vanino
Predviđeno
CJSC "SRP"
Benzin za automobile, dizelsko gorivo, lož ulje, ukapljeni plinovi.
85 188302, Lenjingradska oblast., Gatchinski okrug, u blizini sela. Malye Kolpany, mjesto br. 1A
Predviđeno
Družba ToTEK
Benzin za automobile, dizelsko gorivo, cestovni bitumen, sumpor, ukapljeni plinovi.
94
Tverska regija., Okrug Torzhok, selo. Churikovo
Predviđeno
AD "Korporacija ORELNEFT"
Automobilski benzin, mlazno gorivo, dizelsko gorivo, bitumen, sumpor, koks, komercijalna ulja, ukapljeni plinovi.
97 Regija Orel, okrug Verkhovsky, Turovsky s / s
Predviđeno
DOO "NPZ YuBK"
Dizelsko gorivo, bitumen, sumpor.
98
Regija Kemerovo., Okrug Kemerovo, selo. Nova kapuljača
Predviđeno
ANTEY CJSC
Dizelsko gorivo, mlazno gorivo, sumpor.
98 Republika Adygea, okrug Takhtamukaysky, grad Yablonovsky
Predviđeno
VNHK CJSC
Benzin za automobile, mlazno gorivo, dizel gorivo, MTBE, sumpor, stiren, butadien, polietilen, polipropilen.
92
Primorski teritorij, općinski okrug Partizanski, Elizarova pad
Predviđeno
LLC "AEK"
Dizelsko gorivo, ukapljeni plinovi, bitumen.
96 Amurska oblast, Ivanovski okrug, Berezovka
Predviđeno
LLC "ZapSib Rafinerija nafte"
Dizelsko gorivo, kerozin, ukapljeni plinovi, sumpor.
95 Tomsk, okrug Oktyabrsky, sjeverno industrijsko središte
Predviđeno
LLC "Južnoruska rafinerija nafte"
Dizelsko gorivo, motorni benzin, kerozin, bitumen, koks, sumpor.
98 Volgogradska oblast., Okrug Žirnovski, r.p. Krasni Jar
Predviđeno
LLC "Slavyansk ECO"
Dizelsko gorivo, motorni benzin, ukapljeni plinovi, lož ulje, brodsko gorivo, koks, sumpor.
98 Krasnodarski teritorij, Slavyansk-on-Kuban, sv. Kolkhoznaya, 2
Predviđeno
Park industrijskih tehnologija CJSC, INTECH Park CJSC

92 Jaroslavska regija, Gavrilov - okrug Yamskiy, selo Velikoselski
Predviđeno
Kemijski pogon - podružnica OJSC "Krasmash"
Dizelsko gorivo, motorni benzin, bitumen, bazna ulja.
94 Krasnojarsko područje, Zheleznogorsk, naselje Podgorny, sv. Zavodskaja, 1
Predviđeno
LLC "Sibirski barel"
Dizelsko gorivo, motorni benzin, bitumen, ukapljeni plinovi, benzen, toluen, sumpor.
96 Altajski teritorij, Zonalni okrug, s. Zonalnoe, Petrol str., 1
Predviđeno
JSC "YaNPZ nazvano po D.I. Mendeleevu"Dizelsko gorivo, motorni benzin, lož ulje, brodsko gorivo, sumpor.86 Yaroslavl region., Tutaevsky district, pos. KonstantinovskiPredviđeno
Kirishi 2 Rafinerija nafte CJSC
Dizelsko gorivo, motorni benzin, kerozin, ukapljeni plinovi, sumpor.
98 Lenjingradska oblast., Okrug Kirishsky, Volhovskoe autocesto, 11
Predviđeno
OJSC NK "Tuymaada-Neft"
Dizelsko gorivo, motorni benzin, mlazno gorivo, ukapljeni plinovi, bitumen.
96 Republika Saha (Jakutija), okrug Aldanski, naselje Lebediny
Predviđeno
OJSC "KNPZ"

97 Rostovska regija, okrug Kamensky, naselje Chistoozerny, Neftezavodskaya st., 1
Predviđeno
LLC PNK Volga-Alliance
Dizelsko gorivo, motorni benzin, ukapljeni plinovi, koks.
96 Samarska regija, Koškinski okrug, utovarna stanica
Predviđeno
LLC "PRVO BILJE"
Dizelsko gorivo, motorni benzin, kerozin, ukapljeni plinovi, bitumen.
98 Regija Kaluga., Kotar Dzeržinski, pos. Tvornica lana
Predviđeno
LLC "Rafinerija Barabinski"Dizelsko gorivo, motorni benzin, koks, ukapljeni plinovi, bitumen.95 Novosibirska regija, okrug Kuibyshevsky, seosko vijeće OktyabrskyPredviđeno
LLC "Vtornefteprodukt"Dizelsko gorivo, motorni benzin, ukapljeni plinovi, sumpor.75 Novosibirska regija,
Berdsk, sv. Khimzavodskaya, 11
Predviđeno
LLC PNK-Petroleum
Dizelsko gorivo, motorni benzin, ukapljeni plinovi, koks.
75 Stavropoljski teritorij, Izobilnenski okrug, naselje Solnechnodolsk
Predviđeno
LLC "Jenisejska rafinerija nafte"
Dizelsko gorivo, motorni benzin, ukapljeni plinovi, koks.
87 Krasnoyarsk Territory, Emelyanovsky District, Shuvaevsky Village Council, 20 km. Jenisejski trakt (desna strana), odjeljak 38, zgrada 1
Predviđeno
Albashneft LLC
Dizelsko gorivo, motorni benzin, kerozin, ukapljeni plinovi, koks.
92 Krasnodarski teritorij, okrug Kanevskoy, selo Novoinskaya
Predviđeno
LLC "VITAND-OIL"
Benzin za automobile, dizel gorivo, elementarni sumpor
92 Lenjingradska oblast., Volosovski okrug, pos. Moloskovitsy
Predviđeno
EkoTON doo
automobilski benzin, dizelsko gorivo, elementarni sumpor
75 Volgogradska regija, okrug Svetloyarskiy, 1,5 km jugozapadno od r.p. Svijetli Jar
Predviđeno
LLC "Sibnefteindustriya"
dizelsko gorivo, brodsko gorivo niske viskoznosti, naftni bitumen
75 Irkutska regija, Angarsk, Prvo industrijsko područje, četvrt 17, bldg. 11
Predviđeno
FORAS LLC
motorni benzin, dizelsko gorivo, brodsko gorivo niske viskoznosti, cestovni bitumen, sumpor
89 Samarska regija., Okrug Syzran, u blizini sela. Nova Racheyka, 1. industrijska zona, odjeljci br. 2, 4, 5, 6
Predviđeno
Rafinerija ulja SP Dzotov FT ""
motorni benzin, dizel gorivo, kerozin, koks
73,9 363712, Republika Sjeverna Osetija - Alania, Mozdok, sv. Promyshlennaya, 18
Predviđeno
CJSC "Caspian - 1"
motorni benzin, dizel gorivo, lož ulje
75 Republika Dagestan, Makhachkala, jugoistočna industrijska zona, dionice "A" i "B"
Predviđeno
LLC "Yurgaus"
motorni benzin, dizelsko gorivo, kerozin, ukapljeni plinovi, naftni bitumen
94 Regija Kemerovo, okrug Guryevsky, 1,5 km istočno od grada Guryevsk
Predviđeno

Usput, pročitajte i ovaj članak:

ZANIMAĆE VAS:

Rafinerije nafte u Rusiji Proizvodnja cestovnog bitumena u skladu sa zahtjevima novog međudržavnog standarda Izgradnja novog kompleksa za preradu ostataka nafte u rafineriji Nižnji Novgorod koštat će 90 milijardi rubalja

Sumpor je neizbježan nusprodukt prerade ugljikovodika, koji može donijeti i profit i probleme zbog svoje ekološke nesigurnosti. U Rafineriji nafte u Moskvi ti su problemi riješeni modernizacijom pogona za proizvodnju sumpora, što je također pozitivno utjecalo na ekonomsku komponentu procesa.

Sumpor je uobičajen kemijski element i nalazi se u mnogim mineralima, uključujući naftu i prirodni plin. Prilikom prerade ugljikovodika, sumpor postaje nusproizvod koji se mora nekako zbrinuti, a idealno bi trebao biti izvor dodatne dobiti. Komplicirajući faktor je neekološka priroda ove tvari koja zahtijeva posebne uvjete za njezino skladištenje i transport.

Na globalnom tržištu, količine sumpora proizvedene tijekom prerade nafte i plina približno su jednake i ukupno čine oko 65%. Gotovo 30% više dolazi iz otpadnih plinova obojene metalurgije. Mali preostali udio izravni je razvoj naslaga sumpora i vađenje pirita *. U 2014. godini svijet je proizveo 56 milijuna tona sumpora, dok stručnjaci predviđaju povećanje ovog pokazatelja do 2017.-2018. zbog puštanja u rad novih velikih plinskih polja u Srednjoj Aziji i na Bliskom istoku.

Rusko tržište sumpora može se smatrati značajno monopolističkim: otprilike 85% sirovina isporučuju Gazpromova poduzeća za preradu plina. Preostali udio podijeljen je između Norilskog nikla i prerade nafte. Prema Rosstatu, Rusija je 2015. proizvela oko 6 milijuna tona sumpora, što zemlji omogućuje da zauzme desetinu svjetskog tržišta. Domaće tržište ima višak: ruski potrošači (a to su uglavnom proizvođači gnojiva) godišnje kupuju oko 2-3 milijuna tona sumpora, ostatak se izvozi. Istodobno, potrošačko se tržište također može smatrati monopolom: oko 80% svih tekućih sumpora proizvedenih u Rusiji kupuju poduzeća grupe PhosAgro, još 13% šalje se drugom proizvođaču mineralnih gnojiva - EuroChemu. Izvozi se samo granulirani i jednokratni sumpor (vidi odjeljak o vrstama sumpora).

Vrste komercijalnog sumpora

Jednostavni sumpor je svijetložuta praškasta tvar. U prirodi se sumpor može naći i u izvornom kristalnom obliku i u raznim spojevima, uključujući i u prirodnom plinu i nafti. Trenutno se uglavnom proizvode tri oblika sumpora - paušalni, tekući i zrnati. Kada se sumpor oslobodi iz plinova, dobiva se tekući (ili rastopljeni) sumpor. Skladišti se i transportira u zagrijanim spremnicima. Potrošaču je transport tekućeg sumpora isplativiji od taljenja na licu mjesta. Prednosti tekućeg sumpora su nedostatak gubitaka tijekom transporta i skladištenja te visoka čistoća. Nedostaci - opasnost od požara, otpad na spremnicima za grijanje.

Kad se tekući sumpor ohladi, dobiva se grudasti sumpor. Ona se do ranih 1970 -ih uglavnom proizvodila u SSSR -u. Među nedostacima grupnog sumpora: niska kvaliteta, gubici prašine i strugotina tijekom otpuštanja i utovara, opasnost od požara, niska ekološka prihvatljivost.

Zrnati sumpor dobiva se izravno iz tekućeg sumpora. Različite metode granuliranja svode se na razbijanje tekućine na zasebne kapljice, nakon čega slijedi njihovo hlađenje i inkapsulacija.

Očito je da su veliki potrošači zainteresirani za dobavljača koji u potpunosti može zadovoljiti njihovu potražnju. "U ovoj situaciji mali proizvođači u pravilu traže kupce među susjednim poduzećima - to im omogućuje uštedu na logistici i time povećava interes za proizvod", objasnio je Zakhar Bondarenko, voditelj odjela petrokemije i UNP -a Gazprom Nefta . "Ponekad se sumpor, kao nusproizvod proizvodnje, prodaje gotovo ništa, samo kako bi se riješili sirovina koje nisu sigurne za skladištenje."

Odabirući svoju strategiju korištenja sumporovodika, Moskovska rafinerija nafte oslanjala se na ekologiju, ali je mogla uzeti u obzir i financijske interese.

Bez mirisa i prašine

Rekonstrukcija pogona za proizvodnju sumpora u Rafineriji u Moskvi postala je dio opsežnog projekta modernizacije proizvodnje s ciljem poboljšanja ekoloških performansi tvornice. 2014. Rafinerija u Moskvi prešla je na proizvodnju zrnastog sumpora, modernog proizvoda koji ispunjava najstrože ekološke zahtjeve. U sklopu rekonstrukcije obnovljena je oprema postrojenja, izgrađen blok za granulaciju i blok za naknadnu obradu otpadnih plinova.

Značajne količine sumporovodičnih (kiselih) plinova u rafinerijama dobivaju se kao posljedica procesa katalitičkog krekiranja, kao i hidrotretiranja benzina i dizelskog goriva iz sumpora koji se prvobitno nalazi u nafti. Danas je ovaj problem posebno hitan: nafta postaje sve sumporovitija, a ekološki standardi za goriva ozbiljno ograničavaju sadržaj ovog elementa. Ekološka klasa "Euro-5", koja odgovara svim benzinima proizvedenim u Moskovskoj rafineriji, podrazumijeva peterostruko smanjenje sadržaja sumpora u gorivu u odnosu na "Euro-4", sa 50 na 10 mg / kg.

Jurij Erokhin,
Načelnik Odjela za zaštitu rada, industrijsku sigurnost i zaštitu okoliša Moskovske rafinerije nafte

Za industriju prerade nafte, jedinica za proizvodnju sumpora prvenstveno je uređaj za zaštitu zraka koji omogućuje korištenje sumporovodika bez štete za okoliš. Nakon uvođenja suvremenih tehnologija u Rafineriju u Moskvi uspjeli smo u potpunosti eliminirati emisije sumporovodika u atmosferu. Ovo nije neutemeljena izjava. Nulte emisije također se potvrđuju instrumentalnom kontrolom, koju redovito provodimo u skladu sa zakonodavstvom od strane neovisnog akreditiranog laboratorija. Zapravo, rekonstrukcijom postrojenja za oporabu sumpora smanjen je volumen emisija u Moskovskoj rafineriji za 50%. Ovo je značajno postignuće ne samo za biljku, već i za ekologiju cijele regije. Istodobno, prelaskom na proizvodnju zrnastog sumpora i odmicanjem od proizvodnje pamučnog sumpora uspjeli smo poboljšati stanje okoliša izravno na teritoriju tvornice.

U pogonu za proizvodnju sumpora sumporovodik se najprije oksidira u sumpor -dioksid, koji se, nakon reakcije s istim sumporovodikom u prisutnosti katalizatora, pretvara u elementarni sumpor (Claussov postupak). Međutim, kako bi se potpuno iskoristio sumporovodik, potrebno je ne samo protjerati kisele plinove kroz jedinicu, već i provesti naknadno dodatno pročišćavanje. "Tijekom modernizacije postrojenja promijenili smo 90% opreme", rekao je Vladimir Suvorkin, nadzornik jedinice za oporabu sumpora. “Ali jedna od glavnih faza projekta bila je izgradnja postrojenja za daljnju obradu otpadnih plinova. Nova jedinica za naknadnu obradu omogućuje smanjenje emisije sumpor dioksida i vraćanje cijelog sumporovodika u tehnološki proces. Tako smo uspjeli povećati oporabu sumpora za više od 20% - sada ona doseže 90%. Istodobno, emisije sumporovodika potpuno su isključene. "

Drugi važan aspekt okoliša je odlaganje grubog sumpora, rasutog materijala, čije je skladištenje neizbježno povezano s stvaranjem velike količine štetne prašine. U početku, tvornica proizvodi tekući sumpor, koji se može prodati u tekućem obliku, ili ohladiti i pretvoriti u grudvice ili granulirati. "Stara tvornica imala je dvije jame sumpora zapremine po 50 tona za skladištenje tekućeg sumpora", rekao je Vladimir Suvorkin. - Kad nije bilo pošiljke tekućeg sumpora, bilo je potrebno ispumpati sumpor u skladište i skladištiti ga u kristaliziranom obliku u komadu u željezničkim ili cisternama. Puštanjem u pogon nove jedinice (sumpora) zapremine 950 tona riješili smo se ovog problema ”. Dio tekućeg sumpora sada se prodaje jednom od poduzeća u moskovskoj regiji, a ostatak se šalje u tvornicu za granulaciju.

Struktura potrošnje sumpora u RF

Robna struktura proizvodnje sumpora u Ruskoj Federaciji
u razdoblju 2009.-2015.,%

Izvor: "Infomine"

Struktura tržišta sumpora u Ruskoj Federaciji,
milijuna tona

Za razliku od proizvodnje grudastog sumpora, tijekom granulacije prašina i miris praktički se ne stvaraju. Svaka granula je polukugla veličine 2 do 5 mm i nalazi se u polimernoj ljusci koja sprječava njeno otapanje. Na izlazu s transportera gotovi se proizvodi pakiraju u modernu ambalažu - zatvorene velike vreće. Takvo pakiranje u potpunosti isključuje kontakt sumpora s okolinom.

Transportni čvor

Naravno, granulacija sumpora prilično je kompliciran i skup proces, koji značajno povećava cijenu proizvoda. Gazprom Neft mogao je izbjeći troškove puštanja u pogon dodatne opreme pod uvjetom da se sav proizvedeni tekući sumpor proda na tržištu. Međutim, na to se ne može računati. Glavni problem ruskog tržišta za ovaj proizvod danas je nedostatak tenkova povezanih s novim tehničkim propisima, koji obvezuju vlasnike željezničkih vozila da moderniziraju zastarjela vozna sredstva ili da ih ukinu. Vlasnici spremnika preferiraju drugu opciju, a nitko se ne žuri ulagati u proizvodnju novih tenkova. "Na domaćem tržištu sumpora, MNPZ je mali proizvođač, pa tvrtka nema smisla trošiti novac na proširenje vlastite tenkovske flote", rekao je Zakhar Bondarenko. "Pokazalo se da je mnogo isplativije peletirati nerealizirane ostatke tekućeg sumpora i prodati ih na inozemna tržišta, gdje uvijek možete pronaći kupca, čak i za male količine."

Jedinica za oporavak sumpora

Modernizirana jedinica za proizvodnju sumpora u Rafineriji u Moskvi uključuje dvije jedinice za oporabu sumpora, od kojih je svaka rekonstruirana. Dubina vađenja sumpora u tim blokovima doseže 96,6%. Postrojenje je također opremljeno jedinicom za naknadnu obradu otpadnih plinova, što u konačnici omogućuje oporabu 99,9% sumpora. Nova jedinica za utovar sumpora može istodobno skladištiti do 950 tona tekućeg sumpora, što u potpunosti eliminira potrebu za proizvodnjom i skladištenjem grupnog sumpora. Osim toga, puštena je u rad jedinica za granulaciju sumpora. Proračunski kapacitet postrojenja za tekući degazirani sumpor, uzimajući u obzir rad postrojenja za čišćenje otpadnih plinova, iznosi 94 tisuće tona godišnje, a projektirani kapacitet postrojenja za granulaciju tekućeg sumpora je 84 tisuće tona godišnje, što je u potpunosti pokriva postojeće potrebe poduzeća za iskorištavanjem plinova koji sadrže sumporovodik.

Ako se za ruske potrošače zrnati sumpor pokaže kao preskup proizvod, za čiju je preradu, štoviše, potrebna dodatna oprema, tada je potražnja za granuliranim sumporom na stranom tržištu stalno velika. Danas se granulirani sumpor iz Rafinerije u Moskvi isporučuje u više od desetak zemalja, uključujući Latinsku Ameriku, Afriku i jugoistočnu Aziju. "Zrnati sumpor na svjetskom tržištu trenutno postupno zamjenjuje svoje druge komercijalne oblike zbog svoje veće kvalitete (odsutnost nečistoća i onečišćenja) i jednostavnosti transporta", objasnila je Olga Voloshina, voditeljica odjela za tržište kemijskih proizvoda istraživačke skupine "Infomine". “Istodobno, domaće tržište tradicionalno koristi uglavnom tekući sumpor. U bliskoj budućnosti ova se situacija vjerojatno neće promijeniti, budući da je za prebacivanje proizvodnje na uporabu granuliranog sumpora umjesto tekućeg sumpora potrebno njihovo ponovno opremanje, uključujući stvaranje kapaciteta za topljenje sumpora. To će zahtijevati dodatne troškove, koje će malo ljudi potrošiti u uvjetima ekonomske krize ”.

Izgledi i mogućnosti

Unatoč trenutnoj potražnji za sumporom na stranim tržištima, stručnjaci su vrlo oprezni u predviđanju razvoja ovog područja. Svjetsko tržište uvelike ovisi o najvećim uvoznicima, prvenstveno Kini, koja je 2015. uvezla oko 10 milijuna tona sumpora. Međutim, razvoj vlastite proizvodnje postupno smanjuje interes Kineza za uvoz. Situacija s drugim značajnim igračima također je nestabilna. S tim u vezi, već nekoliko godina zaredom Gazprom, kao najveći izvoznik, govori o potrebi traženja alternativnih tržišta za prodaju sumpora unutar zemlje. Područje cestogradnje moglo bi postati takvo tržište, pod uvjetom da se aktivno uvode novi materijali - sumporni asfalt i sumporni beton. Usporedna istraživanja ovih materijala pokazuju niz njihovih prednosti, posebice, sigurnost okoliša, otpornost na trošenje, otpornost na toplinu, otpornost na pucanje i otpornost na trošenje. "Unatoč stvaranju pilot serija popločanih ploča od sumpornog betona, kao i pokrivanju dionica cesta sivim asfaltom, masovna industrijska proizvodnja ovih građevinskih materijala još nije uspostavljena", izjavila je Olga Voloshina. - Programeri to objašnjavaju nedostatkom regulatorne i tehničke osnove koja regulira zahtjeve za ovu vrstu materijala, kao i za tehnologije izgradnje cestovnih površina. "

Gazprom do sada radi na dugoročnom ciljnom programu za stvaranje i razvoj podsektora industrije građevinarstva i cestogradnje na bazi veziva sumpora u Ruskoj Federaciji. Svojevremeno je tvrtka govorila o preporučljivosti smještanja proizvodnje takvih materijala u regije s visokom razinom izgradnje cesta i dostupnošću sirovina. Tada je Moskovska rafinerija imenovana kao potencijalna sirovinska i proizvodna baza. Istina, u Gazprom Neftu još nema takvih projekata.