Sistem de recuperare a sulfului la NMZ. Metode eficiente de prelucrare a hidrogenului sulfurat la rafinăriile de petrol (producția de acid sulfuric, sulf elementar etc.). acesta din urmă reacţionează cu oxizii de azot în fază lichidă

La rafinăriile de petrol, sulful se obține din hidrogen sulfurat tehnic. La rafinăriile interne, hidrogenul sulfurat este izolat în principal folosind o soluție apoasă 15% de monoetanolamină din fluxurile corespunzătoare din unitățile de hidrotratare și hidrocracare. Unitățile de regenerare a hidrogenului sulfurat din soluții saturate de monoetanolamină sunt instalate în instalațiile de hidrotratare pentru motorină, kerosen sau benzină, hidrocracare, sau direct la fabricile de producere a sulfului, unde soluțiile de monoetanolamină care conțin hidrogen sulfurat sunt colectate dintr-un grup mare de instalații. Monoetanolamina recuperată este returnată la unitățile de hidrotratare, unde este din nou utilizată pentru a recupera hidrogenul sulfurat.

Instalațiile de producție de sulf construite conform proiectelor Institutului Giprogazoochistka folosesc gaz cu conținut de hidrogen sulfurat, care conține cel puțin 83,8% (vol.) hidrogen sulfurat. Conținutul de gaze de hidrocarburi din materii prime nu trebuie să fie mai mare de 1,64% (vol.), vaporii de apă (la 40 ° C și 0,05 MPa) nu mai mult de 5% (vol.) și dioxid de carbon nu mai mult de 4,56% ( volum).

Instalațiile produc sulf de înaltă calitate cu conținutul său conform GOST 127-76 de cel puțin 99,98% (greutate); alte soiuri conțin sulf de cel puțin 99,0 și 99,85% (greutate). Randamentul de sulf din conținutul său potențial în hidrogen sulfurat este de 92-94% (greutate). Cu o creștere a concentrației de hidrogen sulfurat în materia primă, de exemplu, până la 90% (vol.), randamentul de sulf din potențial crește la 95-96% (masă).

Principalele etape ale procesului de producere a sulfului din hidrogen sulfurat tehnic: oxidarea termică a hidrogenului sulfurat cu oxigenul atmosferic pentru a produce sulf și dioxid de sulf; interacțiunea dioxidului de sulf cu hidrogenul sulfurat în reactoare (convertoare) încărcate cu un catalizator.

Procesul de oxidare termică are loc în cuptorul principal, montat în aceeași unitate cu boilerul de căldură reziduală.

Amestecarea și încălzirea hidrogenului sulfurat și a dioxidului de sulf se realizează în cuptoare auxiliare. Producția de sulf catalitic se realizează de obicei în două etape. Ca și termică, producția catalitică de sulf se realizează la o ușoară presiune în exces. Schema de flux tehnologică a fabricii de producere a sulfului conform proiectului Institutului de epurare Giprogazo este prezentată în Figura XI 1-4.

Materia primă - gaz care conține hidrogen sulfurat (hidrogen sulfurat tehnic) - este eliberată de monoetanolamină antrenată și apă în recipient / și încălzită la 45-50 ° C în încălzitorul cu abur 2. Apoi 89% (greutate) din cantitatea totală de gaz cu conținut de hidrogen sulfurat este introdus prin duza de ghidare în focarul principal 4. Aerul este furnizat în focar prin aceeași duză cu o suflantă de aer 5. Consumul de materii prime și raportul volumetric specificat aer:gaz, egal cu (2-3) : 1, sunt menținute automat. Temperatura la ieșirea gazului de proces din cuptorul principal este măsurată cu un termocuplu sau un pirometru. Apoi gazul este răcit secvenţial în interiorul primului şi apoi al celui de-al doilea fascicul convectiv al cazanului de căldură reziduală a cuptorului principal. Condensul (apa purificată chimic) intră în cazanul de căldură reziduală de la dezaeratorul 3, din partea superioară a căruia se îndepărtează vaporii de apă rezultați. În cazanul de căldură reziduală a cuptorului principal se generează abur cu o presiune de 0,4-0,5 MPa. Acest abur este utilizat în urmele de abur ale conductelor instalației. În conductele prin care se transportă sulful, precum și în depozitarea sulfului lichid, se menține o temperatură de 130-150 °C. Sulful condensat în cazanul de recuperare curge prin robinetul hidraulic 7 în depozitul subteran 20. Gazul de proces îmbogățit în dioxid de sulf din cazanul de recuperare este trimis în camera de amestec a cuptorului auxiliar I, treapta catalitică 11. În camera de ardere a cuptorului prin- i - intră gazul care conţine hidrogen sulfurat (^ 6% în greutate din cantitatea totală) şi aerul de la suflantul 5.

Raportul volumetric aer:gaz, egal cu (2 - 3) : 1, este de asemenea menținut automat aici. Amestecul de produse de ardere din camera de amestec a cuptorului auxiliar 11 curge de sus în jos în reactorul vertical (convertorul) din prima etapă 8. În reactor, un catalizator este încărcat pe o rețea perforată - oxid de aluminiu activ. Pe măsură ce catalizatorul trece, temperatura gazului crește, ceea ce limitează înălțimea stratului, deoarece odată cu creșterea temperaturii crește probabilitatea dezactivării catalizatorului. Gazul de proces din reactorul 8 este trimis într-o secțiune separată a condensatorului-generator 10. Sulful condensat curge prin etanșarea hidraulică 9 în depozitul de sulf subteran 20, iar gazul este trimis în camera de amestec a cuptorului auxiliar al celui de-al doilea. treapta catalitică 14. Aburul generat în presiunea condensatorului-generator de 0,5 sau 1,2 MPa este utilizat la instalație sau evacuat în conducta de abur a fabricii. Camera de ardere a cuptorului 14 primește gaz care conține hidrogen sulfurat (5% din masa totală) și aer de la suflanta 5 (într-un raport de volum de 1:2-3). Amestecul de produse de combustie ai gazelor de proces care conțin hidrogen sulfurat și din camera de amestec a cuptorului auxiliar 14 intră în reactorul (convertorul) din etapa II 16, în care este încărcat și oxidul de aluminiu activ. Din reactor, gazul intră în a doua secțiune a condensatorului-generator 10, unde sulful se condensează și curge în depozitul subteran 20 printr-o etanșare hidraulică 17. Gazul de proces trece printr-o capcană de sulf 15, în care picături de sulf antrenat mecanic sunt retinute de un strat de capace ceramice. Sulful curge printr-o supapă hidraulică 18 în depozitul 20. Gazul este trimis în cuptorul de post-ardere 12, unde este încălzit la 580–600 °C prin arderea gazului combustibil. Aerul pentru arderea combustibilului și arderea ulterioară a reziduurilor de hidrogen sulfurat la dioxid de sulf este injectat cu gaz combustibil datorită tirajului coșului 13.

Sulful lichid din depozitul subteran 20 este pompat de pompa 19 la depozit deschis sulf în bucăți, unde se întărește și este depozitat înainte de încărcare în vagoane de cale ferată. Uneori, sulful lichid este trecut printr-un tambur special, pe care se obține fulgi de sulf ca urmare a răcirii rapide, apoi este turnat în mașini.

Modul tehnologic al fabricii de producere a sulfului:

Cantitatea de gaz cu conținut de hidrogen sulfurat furnizată instalației, m 3 /h Exces de presiune, MPa Gaz cu conținut de hidrogen sulfurat furnizat cuptoarelor aer de la suflante în cuptoare în dezaerator Temperatura gazului, °C în focarul principal la ieșirea cazanului de căldură reziduală la intrarea în reactoare (convertoare) la ieșirea din reactorul etapei I la ieșirea din reactorul de treapta II gaz la ieșirea condensatorului-generator în sifonul de sulf la ieșirea post-arzător Vacuum în coș, Tată oxigen dioxid de sulf hidrogen sulfurat

360-760 0,04-0,05 0,05-0,06 0,03-0,05 0,4-0,5 1100-1300 155-165 230-250 290-310 240-260 140-160 390-490 4,5-6 1,45 absenta

Sulful este utilizat pe scară largă în economie nationala— în producția de acid sulfuric, coloranți, chibrituri, ca agent de vulcanizare în industria cauciucului etc. Utilizarea sulfului de înaltă puritate predetermina și calitate superioară produsele rezultate. Prezența hidrocarburilor în gazul care conține hidrogen sulfurat și arderea lor incompletă duc la formarea carbonului, în timp ce calitatea sulfului se deteriorează, iar randamentul scade.

Analiza compoziției gazelor de proces în diferite etape ale producției de sulf face posibilă ajustarea distribuției gazului care conține hidrogen sulfurat în cuptoare, a raportului dintre oxigen și materii prime la intrarea în cuptoare. Astfel, o creștere a proporției de dioxid de sulf în gazele de ardere după postcombustie peste 1,45% (vol.) indică un conținut crescut de hidrogen sulfurat nereacționat în procesul de producere a sulfului. În acest caz, debitul de aer în focarul principal este reglat sau gazul care conține hidrogen sulfurat este redistribuit printre focare.

Cea mai importantă condiție pentru funcționarea neîntreruptă a instalației este menținerea temperaturii ISO -150°C de sulf lichid în conducte, echipamente și depozitare subterană. La topire, sulful se transformă într-un lichid galben mobil, dar la 160 °C devine maro, iar la o temperatură de aproximativ 190 °C se transformă într-o masă vâscoasă maro închis și numai cu încălzirea ulterioară scade vâscozitatea sulfului.

Schemele tehnologice de bază ale instalațiilor Claus includ de obicei trei etape diferite: termică, catalitică și post-ardere. Etapa catalitică, la rândul ei, poate fi, de asemenea, împărțită în mai multe etape, diferite conditii de temperatura. Etapa de post-ardere poate fi fie termică, fie catalitică. Fiecare dintre etapele similare ale instalațiilor Klaus, deși au funcții tehnologice comune, diferă unele de altele atât în ​​proiectarea dispozitivelor, cât și în conductele de comunicații. Principalul indicator care determină proiectarea și modul instalațiilor Claus este compoziția gazelor acide furnizate pentru prelucrare. Gazul acid care intră în cuptoarele instalațiilor Claus trebuie să conțină cât mai puține hidrocarburi. Când sunt arse, hidrocarburile formează rășini și funingine, care, atunci când sunt amestecate cu sulf elementar, îi reduc calitatea. În plus, aceste substanțe, depuse pe suprafața catalizatorului, își reduc activitatea. Eficiența procesului Claus este afectată negativ în special de hidrocarburile aromatice.

Conținutul de apă din gazele acide depinde de modul de condensare al produsului superior al regeneratorului instalației de purificare a gazelor. Gazele acide, pe lângă umiditatea de echilibru corespunzătoare presiunii și temperaturii din unitatea de condensare, pot conține și vapori de metanol și picături de umiditate. Pentru a preveni intrarea lichidului în picături în reactoarele instalațiilor de producere a sulfului, gazele acide sunt supuse separării preliminare.

Costul sulfului produs la fabricile Claus depinde în primul rând de concentrația de H 2 S în gazul acid.

Specific investitii de capital la instalaţia Claus cresc proporţional cu scăderea conţinutului de H 2 S din gazul acid. Costul tratării unui gaz acid care conține 50% H2S este cu 25% mai mare decât costul tratării unui gaz care conține 90% H2S.

Înainte de a fi alimentat în camera de ardere a etapei termice, gazul trece prin separatorul de intrare C-1, unde este separat de lichidul picături. Pentru a controla concentrația de H 2 S în gazul acid, la ieșirea separatorului C-1 este instalat un analizor de gaz în linie.

Pentru a asigura arderea gazului acid, aerul atmosferic este pompat în camera de ardere folosind o suflantă, care trece mai întâi printr-un filtru și un încălzitor. Aerul este încălzit pentru a elimina arderea impulsivă a gazului acid și a preveni coroziunea conductelor, deoarece arderea H2S poate produce SO3, care la temperaturi scăzute în prezența vaporilor de apă poate forma acid sulfuric.

Debitul de aer este reglat în funcție de cantitatea de gaz acid și de raportul H 2 S: SO 2 din gazul de la ieșirea din HRSG.

Gazele de ardere ale cuptorului de reacție (RF) trec prin fasciculul de tuburi al cazanului de căldură reziduală, unde sunt răcite la 500 °C. În acest caz, are loc condensarea parțială a sulfului. Sulful rezultat este îndepărtat din dispozitiv printr-un sigiliu cu sulf. Datorită eliminării parțiale a căldurii de reacție din cazan de către apă, se obține abur de înaltă presiune (P = 2,1 MPa).

După cazan, gazele de reacție intră în reactorul convertizorului catalitic R-1, unde disulfura de carbon și sulfura de carbon sunt supuse hidrolizei.

Datorită naturii exoterme a reacțiilor care au loc în convertor, temperatura de pe suprafața catalizatorului crește cu aproximativ 30-60 °C. Acest lucru previne formarea unui precipitat lichid de sulf, care, dacă ajunge la suprafața catalizatorului, i-ar reduce activitatea. Acest regim de temperatură în convertor asigură simultan și descompunerea produselor de reacție secundară - COS și CS 2.

Partea principală a gazului (aproximativ 90%) din reactor intră în spațiul tubului al condensatorului X-1 pentru răcire și apoi este trimisă în reactorul R-2. Îndepărtarea căldurii în condensatorul X-1 se realizează datorită evaporării apei în spațiul său inter-tub pentru a produce abur de joasă presiune (P = 0,4 MPa). Când gazele din X-1 sunt răcite, sulful se condensează. Sulful lichid este evacuat prin poarta de sulf în unitatea de degazare.

O parte din gazele de reacție (aproximativ 10%), ocolind condensatorul X-1, este amestecată cu gaze mai reci, părăsind același condensator. Temperatura amestecului înainte de intrarea în reactorul R-1 este de aproximativ 225°C.

Pentru reglarea temperaturii în reactoarele R-1, R-2, R-3 (în perioada de pornire și în caz de incendiu cu sulf), acestora li se furnizează abur de joasă presiune și azot.

În timpul funcționării normale, temperatura gazului la ieșirea X-2 și R-1 este de 191, respectiv 312°C.

Îndepărtarea căldurii în aparatul X-2 se realizează prin evaporarea apei în spațiul său inter-tub pentru a produce abur de joasă presiune.

Gazele de evacuare din reactorul R-2 sunt furnizate pentru răcire la cel de-al treilea condensator X-3, de unde sunt furnizate pentru post-tratare la o temperatură de 130°C.

Pentru a controla concentrația de H 2 S și SO 2 în gazele de eșapament, analizoare de gaze în linie sunt instalate la ieșirea X-3.

Pentru a preveni transferul de sulf lichid cu gazele de eșapament, pe linia lor este instalat un coagulator.

Pentru a preveni întărirea sulfului, coagulatorul este prevăzut cu alimentare periodică cu abur de apă.

Fluxurile de sulf lichid evacuate din condensatoare conțin 0,02-0,03% (masă) hidrogen sulfurat. După degazarea sulfului, concentrația de H 2 S în acesta scade la 0,0001%.

Degazarea sulfului se realizează într-un bloc special - o groapă de sulf. Aceasta oferă conditii normale depozitarea, încărcarea și depozitarea sulfului gazos.

Cantitatea principală (~98%) de gaz acid este furnizată reactorului-generator, care este un cazan cu abur de tip tub de gaz. Gazul de proces - produse de ardere - trece secvenţial prin partea de conductă a cazanului şi a condensatorului-generator, unde este răcit la 350, respectiv 185°C.

Totodată, datorită căldurii degajate în aceste dispozitive, se formează vapori de apă cu o presiune de 2,2, respectiv 0,48 MPa.

Gradul de conversie a H2S în sulf în reactorul generator este de 58-63%. Conversia ulterioară a compușilor cu sulf în sulf elementar se realizează în convertoare catalitice.

Tabel 1.1 - Compozițiile fluxurilor de instalații Claus, % (vol.):

Tabel 1.2 - Durata de rezidență (f S) a gazului de proces în aparat la diferite debite de gaz acid G:

În tabel 1.1 și 1.2 arată rezultatele unei inspecții a instalației.

Gradul de conversie a H2S în sulf în cuptorul reactor-generator este de 58-63,8, în primul și al doilea convertor 64-74 și, respectiv, 43%. După ultima etapă de condensare a sulfului, gazele de proces intră în postcombustie.

La un debit de gaz de 43-61 mii m3/h, post-arzătorul a asigurat oxidarea aproape completă a H2S în SO2. Dacă gazul rămâne mult timp în cuptor, conversia completă a H 2 S în SO 2 nu este asigurată: la ieșirea din cuptor, concentrația de H 2 S în gaz a fost de 0,018-0,033%.

Principalii indicatori ai sulfului gazos trebuie să îndeplinească cerințele GOST 126-76.

În prezent, au fost dezvoltate zeci de versiuni modificate ale schemelor de instalare Claus. Domeniul de aplicare al acestor scheme depinde atât de conținutul de hidrogen sulfurat din gazele acide, cât și de prezența diferitelor impurități în acestea, care au un impact negativ asupra funcționării instalațiilor de producere a sulfului.

Pentru gazele cu conținut scăzut de sulf (de la 5 la 20%), au fost analizate patru variante de instalații Claus îmbunătățite.

Prima opțiune implică furnizarea de oxigen în loc de aer în camera de ardere (CC) a cuptorului conform schemei standard. Pentru a obține flăcări stabile, pe măsură ce conținutul de H2S din gazul de alimentare scade, în camera de ardere se introduce un flux de gaz acid, ocolind arzătoarele. Jeturile de curgere asigură o bună amestecare a gazelor de ardere cu gazul furnizat sistemului, ocolind arzătoarele. Dimensiunile cuptorului și debitele sunt selectate pentru a asigura un timp de contact suficient pentru interacțiunea între componentele ambelor fluxuri de gaz. După camera de ardere, cursul ulterioar al procesului este similar cu procesul convențional Claus.

În a doua opțiune, gazul brut este încălzit înainte de a fi furnizat pentru ardere datorită recuperării parțiale de căldură a fluxului de gaz care părăsește camera de ardere. În caz de preîncălzire insuficientă pentru a obține temperatura necesară în camera de ardere, acesta este alimentat cu gaz combustibil.

A treia opțiune implică arderea sulfului. O parte din debitul de gaz de alimentare este furnizat în camera de ardere, preamestecat cu aer. Restul gazului acid este introdus în camera de ardere în jeturi separate prin linii de bypass. Pentru a menține temperatura necesară și a stabiliza procesul în camera de ardere, sulful lichid rezultat este ars suplimentar într-un arzător special montat în camera de ardere.

Dacă în sistem nu există suficientă căldură, CS este alimentat cantitatea necesară gaz combustibil.

În a patra opțiune, spre deosebire de opțiunile anterioare, procesul nu necesită o cameră de ardere: gazul acid este încălzit într-un cuptor și apoi alimentat în convertor. Dioxidul de sulf necesar pentru conversia catalitică este produs într-o cameră de ardere a sulfului, unde este furnizat aer pentru a asigura procesul de ardere. Dioxidul de sulf din camera de ardere trece printr-un cazan de căldură reziduală, apoi se amestecă cu gazul acid încălzit și intră în convertorul catalitic.

Analiza datelor din tabel ne permite să tragem următoarele concluzii:

• - utilizarea unui proces cu preîncălzire a gazului de alimentare este de preferat atunci când costul oxigenului este ridicat;
• - utilizarea procedeului de oxigen este profitabilă atunci când prețul oxigenului este mai mic de 0,1 mărci 1 m 3.

În același timp, costul sulfului este influențat favorabil și de concentrațiile relativ scăzute de H2S în gazul acid;

• - din punct de vedere al costului sulfului, procesul catalitic cu producerea de dioxid de sulf din sulf are cei mai buni indicatori;
• - cel mai costisitor proces este arderea sulfului. Acest proces poate fi aplicat în absența completă a hidrocarburilor în gazul de alimentare, deoarece prezența hidrocarburilor în gaz determină formarea și depunerea de carbon și rășini pe catalizator, reducând calitatea sulfului.

Figura 1.4 - Influența prețului oxigenului y asupra costului sulfului CS la diferite concentrații de H2S în gaz:

Tabel 1.3 - Indicatori medii ai opțiunilor de procesare a gazelor cu conținut scăzut de sulf la uzina Claus:

Este posibil să se îmbunătățească procesul Claus printr-o conversie în două etape a H 2 S în sulf elementar: o parte din gaz este furnizată reactorului conform schemei obișnuite, iar cealaltă parte, ocolind cuptorul de reacție, este furnizată către a doua etapă de conversie.

Folosind această schemă, este posibilă procesarea gazelor acide cu o concentrație de hidrogen sulfurat mai mică de 50% (vol.). Cu cât conținutul de H2S din materia primă este mai mic, cu atât o parte mai mare a acesteia, ocolind camera de reacție, este furnizată treptei convertor.

Cu toate acestea, nu ar trebui să vă lăsați purtat de ocolirea unui volum mare de gaz. Cu cât este mai mare cantitatea de gaz ocolit, cu atât temperatura în convertor este mai mare, ceea ce duce la o creștere a cantității de oxizi de azot și oxid de tri-sulf din produsele de ardere. Acesta din urmă, la hidroliză, formează acid sulfuric, care reduce activitatea catalizatorului datorită sulfatării acestuia. Cantitatea de oxid de azot și SO3 din gaze crește în special la temperaturi peste 1350°C. VNIIGAZ a dezvoltat, de asemenea, o tehnologie pentru producerea sulfului polimeric. Sulful polimeric diferă de modificările convenționale ale sulfului prin greutatea sa moleculară mare. În plus, spre deosebire de sulful obișnuit, nu se dizolvă în disulfură de carbon. Această din urmă proprietate servește drept bază pentru determinarea compoziției sulfului polimeric, cerințele de calitate pentru care sunt prezentate în tabelul 1.4. Sulful polimeric este utilizat în principal în industria anvelopelor.

Proprietăți, aplicare, materii prime și metode de producere a acidului sulfuric. Tehnologie pentru producerea acidului sulfuric din gaz umed WSA și SNOX-controlul emisiilor de sulf și oxizi de azot. Dezvoltarea și optimizarea tehnologiei. Producția de sulf prin metoda Claus.

Este ușor să trimiți munca ta bună la baza de cunoștințe. Utilizați formularul de mai jos

Loc de muncă bun la site">

Studenții, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.

Postat pe http://www.allbest.ru/

MINISTERUL EDUCAȚIEI AL REPUBLICII BELARUS

INSTITUȚIE DE ÎNVĂȚĂMÂNT

„UNIVERSITATEA DE STAT POLOTSK”

Departamentul de Chimie și TPNG

Test

La disciplina „Ecologie industrială”

Modalități eficiente prelucrarea hidrogenului sulfurat la rafinării (producția de acid sulfuric, sulf elementar etc.)

Novopolotsk

• 1. Proprietăţile acidului sulfuric
• 2. Aplicarea acidului sulfuric
• 3. Baza materiei prime pentru producerea acidului sulfuric
• 5.1 Prăjirea materiilor prime care conțin sulf
• 5.2 Spălarea cu gaz după ardere
• 5.3 Oxidarea dioxidului de sulf
• 5.4 Absorbția trioxidului de sulf
• 5.5 Contact dublu și sistem de absorbție dublă (DC/DA)
• 6. Tehnologie de producere a acidului sulfuric din gaz umed WSA și SNOX™ - controlul emisiilor de sulf și oxizi de azot
• 6.1 Cercetare de bază
• 6.2 Dezvoltarea și optimizarea tehnologiei
• 6.3 Tehnologia SNOX™
• 7.Producția de sulf prin metoda Claus

oxid de eliberare a acidului sulfuric

1. Proprietăţile acidului sulfuric

Acidul sulfuric anhidru (monohidrat) este un lichid uleios greu care se amestecă cu apa în toate proporțiile pentru a elibera cantitate mare căldură. Densitatea la 0 °C este de 1,85 g/cm3. Se fierbe la 296 °C și se îngheață la -10 °C. Acidul sulfuric este numit nu numai monohidrat, ci și soluții apoase ale acestuia (), precum și soluții de trioxid de sulf în monohidrat (), numit oleum. Oleum „fum” în aer datorită desorbției sale. Acidul sulfuric pur este incolor, în timp ce acidul sulfuric tehnic este colorat întuneric de impurități.

Proprietăți fizice acidul sulfuric, cum ar fi densitatea, temperatura de cristalizare, punctul de fierbere, depind de compoziția sa. În fig. Figura 1 prezintă o diagramă de cristalizare a sistemului. Maximele din acesta corespund compoziției compușilor sau prezența minimelor se explică prin faptul că temperatura de cristalizare a amestecurilor a două substanțe este mai mică decât temperatura de cristalizare a fiecăreia dintre ele.

Orez. 1 Temperatura de cristalizare a acidului sulfuric

Acidul sulfuric 100% anhidru are o temperatură de cristalizare relativ ridicată de 10,7 °C. Pentru a reduce posibilitatea de congelare a unui produs comercial în timpul transportului și depozitării, concentrația de acid sulfuric tehnic este aleasă astfel încât să aibă suficientă temperatură scăzută cristalizare. Industria produce trei tipuri de acid sulfuric comercial.

Acidul sulfuric este foarte activ. Dizolvă oxizii metalici și majoritatea metalelor pure; temperatură ridicată toți ceilalți acizi provin din săruri. Acidul sulfuric se combină mai ales lacom cu apa datorită capacității sale de a forma hidrați. Preia apa de la alți acizi, de la hidrații cristalini de săruri și chiar de derivații de oxigen ai hidrocarburilor, care nu conțin apă ca atare, ci hidrogen și oxigen în combinația H:O = 2. lemn și alte țesuturi vegetale și animale care conțin celuloză, amidonul și zahărul sunt distruse în acid sulfuric concentrat; apa se leagă de acid și din țesut rămâne doar carbon fin dispersat. În acid diluat, celuloza și amidonul se descompun pentru a forma zaharuri. Dacă acidul sulfuric concentrat intră în contact cu pielea umană, provoacă arsuri.

2. Aplicarea acidului sulfuric

Activitate ridicată a acidului sulfuric în combinație cu relativ cost scăzut producția a fost predeterminată de dimensiunea enormă și diversitatea extremă a aplicării sale (Fig. 2). Este greu de găsit o industrie în care acidul sulfuric sau produsele obținute din acesta să nu fie consumate în cantități variate.

Orez. 2 Utilizarea acidului sulfuric

Cel mai mare consumator de acid sulfuric este producția îngrășăminte minerale: superfosfat, sulfat de amoniu etc. mulți acizi (de exemplu, fosforic, acetic, clorhidric) și săruri sunt produse în mare parte folosind acid sulfuric. Acidul sulfuric este utilizat pe scară largă în producția de metale neferoase și rare. În industria metalurgică, acidul sulfuric sau sărurile sale sunt folosite pentru decaparea produselor din oțel înainte de vopsire, cositorire, nichelare, cromare etc. Cantități semnificative de acid sulfuric sunt cheltuite pentru rafinarea produselor petroliere. Producerea unui număr de coloranți (pentru țesături), lacuri și vopsele (pentru clădiri și mașini), substanțe medicinale și unele materiale plastice implică și utilizarea acidului sulfuric. Folosind acid sulfuric, etilic și alți alcooli, unii eteri, sintetici detergenti, o gamă de pesticide pentru combaterea dăunătorilor agricultură si buruieni. Soluțiile diluate de acid sulfuric și sărurile sale sunt utilizate în producția de raion, în industria textilă pentru tratarea fibrelor sau țesăturilor înainte de vopsire, precum și în alte industrii industria ușoară. ÎN industria alimentară acidul sulfuric este utilizat în producția de amidon, melasă și o serie de alte produse. Transportul utilizează baterii cu plumb acid sulfuric. Acidul sulfuric este folosit pentru uscarea gazelor și pentru concentrarea acizilor. În cele din urmă, acidul sulfuric este utilizat în procesele de nitrare și în producția majorității explozivilor.

3. Baza materiei prime pentru producerea acidului sulfuric

Materia primă de bază pentru producerea acidului sulfuric sunt compușii care conțin sulf, din care se poate obține dioxid de sulf. În industrie, aproximativ 80% din acidul sulfuric este obținut din sulf natural și pirite de fier (sulf). Pirita de sulf este formată din pirita minerală și impurități. Pirita pură () conține 53,5% sulf și 46,5% fier. Conținutul de sulf în pirita de sulf poate varia de la 35 la 50%. Un loc semnificativ îl ocupă gazele reziduale ale metalurgiei neferoase, obținute prin prăjirea sulfurilor de metale neferoase și care conțin dioxid de sulf. Unele industrii folosesc hidrogen sulfurat ca materie primă, care se formează în timpul epurării produselor petroliere din sulf.

4. Metode de producere a acidului sulfuric

În prezent, acidul sulfuric este produs în două moduri: azotos, care există de mai bine de 20 de ani, și contact, dezvoltat în industrie la sfârșitul secolului al XIX-lea și începutul secolului al XX-lea. Metoda de contact înlocuiește metoda nitroasă (turn). Prima etapă a producerii acidului sulfuric folosind orice metodă este producerea de dioxid de sulf prin arderea materiilor prime sulfuroase. După purificarea dioxidului de sulf (în special în metoda contactului), acesta este oxidat la trioxid de sulf, care se combină cu apa pentru a produce acid sulfuric. Oxidarea în condiții normale are loc extrem de lent. Catalizatorii sunt utilizați pentru a accelera procesul.

În metoda de contact pentru producerea acidului sulfuric, oxidarea dioxidului de sulf în trioxid se realizează pe mase solide de contact. Datorită îmbunătățirilor aduse metodei de producție de contact, costul acidului sulfuric de contact mai pur și foarte concentrat este doar puțin mai mare decât cel al acidului turn. Prin urmare, se construiesc doar magazine de contact. În prezent, peste 80% din tot acidul este produs prin metoda contactului.

În metoda azotoasă, oxizii de azot servesc drept catalizatori. Oxidarea are loc în principal în fază lichidă și se realizează în turnuri împachetate. Prin urmare, metoda azotului se numește metoda turnului pe baza hardware-ului său. Esența metodei turnului este că dioxidul de sulf obținut prin arderea materiilor prime sulfuroase, care conține aproximativ 9% și 9-10%, este purificat din particule de cenzură de pirit și pătrunde într-un sistem de turn format din mai multe (patru până la șapte) turnuri cu o duză. Turnurile împachetate funcționează pe principiul deplasării ideale în modul politermic. Temperatura gazului la intrarea în primul turn este de aproximativ 350 °C. În turnuri au loc o serie de procese de absorbție-desorbție, complicate de transformări chimice. În primele două sau trei turnuri, ambalajul este irigat cu nitroză, în care oxizii de azot dizolvați sunt legați chimic sub formă de acid nitrosil sulfuric. La temperaturi ridicate, acidul nitrosilsulfuric se hidrolizează conform ecuației:

acesta din urmă reacţionează cu oxizii de azot în fază lichidă:

, atunci când este absorbit de apă, produce și acid sulfuric:

Oxizii de azot sunt absorbiți de acidul sulfuric în următoarele trei până la patru turnuri, conform reacției inverse ecuației 15.1. Pentru a face acest lucru, turnurile sunt alimentate cu acid sulfuric răcit cu un conținut scăzut de nitroză, care curge din primele turnuri. Când oxizii sunt absorbiți, se obține acidul nitrosilsulfuric, care este implicat în proces. Astfel, oxizii de azot circulă și teoretic nu ar trebui consumați. În practică, din cauza absorbției incomplete, apar pierderi de oxizi de azot. consumul de oxizi de azot în termeni este de 12-20 kg pe tona de monohidrat. Metoda azotată produce acid sulfuric contaminat cu impurități și diluat 75-77%, care este utilizat în principal pentru producerea îngrășămintelor minerale.

5. Schema funcțională a producției de acid sulfuric

Schema chimică include reacțiile:

Dacă substanțele inițiale (materiile prime) conțin impurități, atunci diagrama funcțională (Fig. 15.4) include etapa de purificare a gazelor după ardere. Prima etapă - prăjire (combustie) - este specifică fiecărui tip de materie primă, iar în continuare va fi luată în considerare pentru pirite și sulf ca fiind cele mai comune materii prime. Etapele de oxidare și absorbție sunt practic aceleași în în moduri diferite obţinerea acidului sulfuric. Vom efectua o analiză secvenţială a etapelor indicate (subsisteme ale CTS de producere a acidului sulfuric) din punctul de vedere al soluţiilor lor fundamentale tehnologice, instrumentale şi operaţionale.

Orez. 4 Scheme funcționale pentru producerea acidului sulfuric din sulf (a) și pirite sulfuroase (b) 1 - prăjirea materiilor prime care conțin sulf; 2 - curățarea și spălarea gazelor de prăjire; 3 - oxidare; 4 - absorbție

5.1 Prăjirea materiilor prime care conțin sulf

Arderea piritei (pirita) este un proces fizic și chimic complex și include un număr de reacții succesive sau simultane:

disocierea termică
arderea în fază gazoasă a sulfului
arderea pirotitei

Reacția totală:

Cu un ușor exces sau lipsă de oxigen, se formează oxid de fier amestecat:

.

Reacțiile chimice sunt practic ireversibile și extrem de exoterme.

Dacă rafinarea petrolului este utilizată ca materie primă, atunci arderea în fază gazoasă are forma unei reacții chimice:

,

aceste. practic ireversibila, exoterma si vine cu scaderea volumului.

Descompunerea termică a piritei începe deja la o temperatură de aproximativ 200 ° C și, în același timp, sulful se aprinde. La temperaturi peste 680 °C, toate cele trei reacții au loc intens. În industrie, arderea se efectuează la 850-900 °C. Etapa limitativă a procesului este transferul de masă al produselor de descompunere în faza gazoasă și oxidant la locul de reacție. La aceleași temperaturi, componenta solidă se înmoaie, ceea ce favorizează agregarea particulelor. Acești factori determină modul în care se desfășoară procesul și tipul de reactor.

Inițial, a fost folosit un reactor de raft (cuptor cu cameră) (Fig. 5, a). Pirita curge continuu de sus pe rafturi, iar aerul de jos trece prin straturile fixe. Desigur, pirita este cocoloașă (măcinată fin ar crea o rezistență hidraulică semnificativă și s-ar putea lipi cu ușurință, ceea ce ar crea ardere neomogenă). tragere - proces continuu, materialul solid este deplasat de palete speciale care se rotesc pe un arbore situat de-a lungul axei aparatului. Lamele paletelor mută bucățile de pirit peste plăci de sus în jos, alternativ de la axa aparatului la pereții acestuia și înapoi, așa cum se arată în figură prin săgeți. Acest amestec previne lipirea particulelor. Cenușa este îndepărtată continuu din partea inferioară a reactorului. Reactorul asigură intensitatea procesului, măsurată prin cantitatea de pirita care trece printr-o secțiune transversală unitară a reactorului - nu mai mult de 200 kg/(m 2 ·h). Într-un astfel de reactor, răzuitoarele în mișcare într-o zonă cu temperatură ridicată complică proiectarea acestuia, creând condiții de temperatură inegale pe rafturi, făcând dificilă organizarea eliminării căldurii din zona de reacție. Dificultățile în îndepărtarea căldurii nu permit obținerea gazului de prăjire cu o concentrație mai mare de 8-9%. Principala limitare este incapacitatea de a folosi particule mici, în timp ce pentru un proces eterogen principala modalitate de a accelera rata de conversie este zdrobirea particulelor.

Orez. 5 reactoare de prăjire cu pirită

a - raft (1 - corp, 2 - rafturi pentru pirite, 3 - raclete rotative, 4 - axa de antrenare a racletei); b - cuptor cu pat fluidizat (1 - corp, 2 - schimbător de căldură). Săgețile din interiorul dispozitivelor indică mișcarea piritelor solide în reactoare.

Particulele mici pot fi procesate într-un pat fluidizat (fluidizat), care este implementat în KS - cuptoare cu pat fluidizat (Fig. 15.5, b). Pirita pulverizată este alimentată printr-un alimentator în reactor. Oxidantul (aerul) este furnizat de jos prin grila de distribuție la o viteză suficientă pentru a suspenda particulele solide. Plasarea lor în strat previne lipirea și favorizează contactul bun cu gazul, egalizează câmpul de temperatură în întregul strat, asigură mobilitatea materialului solid și curgerea acestuia în conducta de evacuare pentru îndepărtarea produsului din reactor. Elementele de schimb de căldură pot fi plasate într-un astfel de strat de particule în mișcare. Coeficientul de transfer de căldură din patul fluidizat este comparabil cu coeficientul de transfer de căldură din lichidul de fierbere și, prin urmare, asigură îndepărtarea eficientă a căldurii din zona de reacție, controlul regimului său de temperatură și utilizarea căldurii de reacție. Intensitatea procesului crește la 1000 kg/(m 2 ·h), iar concentrația în gazul de prăjire crește la 13-15%. Principalul dezavantaj al cuptoarelor KS este conținutul crescut de praf al gazului de prăjire din cauza eroziunii mecanice a particulelor solide în mișcare. Acest lucru necesită o purificare mai aprofundată a gazului din praf - într-un ciclon și un precipitator electric. Subsistemul de ardere a piritei este reprezentat de diagrama tehnologică prezentată în Fig. 6.

Orez. 6 Schema tehnologică a arderii piritei

1 - alimentator de discuri; 2 - cuptor cu pat fluidizat (reactor); 3 - cazan de căldură reziduală; 4 - ciclon; 5 - precipitator electric

După cum sa indicat mai devreme, sulful poate fi utilizat ca materie primă (sulful nativ (sulful nativ a fost prezentat anterior ca materie primă) poate fi folosit ca materie primă în Fig. 15.6.. dintr-un lichid în fierbere și, prin urmare, să furnizeze). Sulful este o substanță cu punct de topire scăzut: punctul de topire 113 °C. Înainte de ardere, se topește cu ajutorul aburului obținut prin utilizarea căldurii arderii sale. Sulful topit este decantat și filtrat pentru a îndepărta impuritățile prezente în materiile prime naturale și este pompat în cuptorul de ardere. Sulful arde în principal în faza de vapori. Pentru a asigura evaporarea sa rapidă, este necesar să-l dispersați în fluxul de aer. În acest scop, se folosesc cuptoare cu duză și ciclon.

Orez. 8 Schema tehnologică a arderii sulfului

1 - filtru de sulf; 2 - colectarea sulfului lichid; 3 - cuptor cu ardere; 4 - cazan de căldură reziduală

În timpul arderii sulfului, conform reacției, o parte din oxigen este transformată echimolar în dioxid de sulf și, prin urmare, concentrația totală este constantă și egală cu concentrația de oxigen din gazul sursă (), astfel încât atunci când sulful este ars în aerul.

Gazul din arderea sulfului este mai bogat în oxigen decât din arderea piritelor.

5.2 Spălarea cu gaz după ardere

Gazele din arderea piritelor conțin compuși de fluor, seleniu, telur, arsenic și unii alții sub formă de impurități, formate din impuritățile din materia primă. Umiditatea naturală a materiei prime se transformă și în gaz. Arderea produce unii și, eventual, oxizi de azot. Aceste impurități conduc fie la coroziunea echipamentului, fie la otrăvirea catalizatorului și afectează, de asemenea, calitatea produsului - acid sulfuric. Ele sunt îndepărtate în compartimentul de spălare, a cărui diagramă simplificată este prezentată în Fig. 9.

Orez. 9 Schema compartimentului de spălare pentru producerea acidului sulfuric

1, 2 - turnuri de spălat; 3 - filtru umed; 4 - turn de uscare

5.3 Oxidarea dioxidului de sulf

Reacţie

Conform legii acțiunii maselor, la echilibru

Expresia arată modificarea (scăderea) relativă a volumului amestecului de reacție. Ecuația 15.11 este definită implicit și rezolvată prin potrivire. Gradele de conversie necesare (aproximativ 99%) sunt realizate la temperaturi de 400-420 °C. Presiunea nu are un efect semnificativ, astfel încât în ​​industrie procesul se desfășoară la presiune apropiată de cea atmosferică.

Catalizatorii de oxidare sunt preparați pe bază de oxid de vanadiu () cu adăugarea de metale alcaline depuse pe oxidul de siliciu. Viteza de reacție este descrisă de ecuația Boreskov-Ivanov:

unde este constanta vitezei de reacție;

=0,8 - constantă;

, - presiuni parțiale ale componentelor corespunzătoare, atm.

Limitele de temperatură și valorile acestora pot varia pentru diferiți catalizatori. Pentru catalizatorii IK-1-6 și SVD kJ/mol la K, aceștia sunt catalizatori la temperatură joasă. Activitate catalizatori industriali la temperaturi sub 680 K este foarte mic, iar peste 880 K are loc dezactivarea lor termică. Prin urmare, intervalul de temperatură de funcționare pentru majoritatea catalizatorilor este de 580-880 K, iar gradul de conversie în reactor, determinat de limita inferioară a acestui interval, este de 98%.

,

Orez. 11 Diagrama reactorului de oxidare

1 - strat de catalizator; 2 - schimbatoare de caldura intermediare; 3 - mixer; 4 - schimbător de căldură extern; X g - intrare gaz rece

Concentrația inițială a gazului procesat este selectată astfel încât modul de proces să fie în limitele temperaturilor de funcționare ale catalizatorului. Mare valoare la K duce la o scădere bruscă a vitezei de reacție cu scăderea temperaturii. Pentru ca procesul adiabatic din primul strat să se dezvolte intens, temperatura inițială nu trebuie să fie mai mică de 713 K. Se numește „temperatura de aprindere” (pentru catalizatorii cu temperatură joasă este mai mică). În diagrama „”, procesul adiabatic este reprezentat printr-o linie dreaptă. Panta sa este determinată de mărimea încălzirii adiabatice. Pentru oxidare aproximativ 1% grad. Cu cât este mai mare (sau concentrația inițială -), cu atât încălzirea este mai mare. Procesul se poate dezvolta până la echilibru, iar temperatura maximă (de echilibru) nu trebuie să depășească cea permisă. În fig. 10 aceasta corespunde unei concentrații inițiale de 7-8%. Un catalizator la temperatură joasă vă permite să creșteți concentrația la 9-10%. Temperaturile din straturile rămase sunt determinate din optimizarea modului de reactor.

5.4 Absorbția trioxidului de sulf

Absorbția trioxidului de sulf este ultima etapă a procesului în care se formează acidul sulfuric. Interacțiunea cu

se desfășoară destul de intens atât în ​​faza lichidă, cât și în cea gazoasă (de vapori). În plus, se poate dizolva în sine, formând oleum. Acest produs este ușor de transportat deoarece nu corodează nici măcar oțelurile obișnuite. Soluțiile de acid sulfuric sunt extrem de agresive. Oleum este principalul produs al producției de acid sulfuric.

Echilibrul gaz-lichid pentru sistemul „” este prezentat în Fig. 3. O caracteristică a acestui sistem este că într-o gamă largă de concentrații de soluție, vaporii de apă aproape puri sunt prezenți în faza de vapori (partea stângă a graficului), iar peste oleum (soluția c) predomină în faza gazoasă (dreapta). partea graficului). aceeași compoziție a fazelor lichide și de vapori (punctul azeotrop) va fi la o concentrație de acid sulfuric de 98,3%. Dacă absorbiți o soluție cu o concentrație mai mică, atunci reacția 5 va avea loc și în faza de vapori - se va forma o ceață de acid sulfuric, care va lăsa absorbantul cu faza gazoasă. Și aceasta înseamnă pierderi de produse, coroziune a echipamentelor și emisii în atmosferă. Dacă este absorbit de oleum, absorbția va fi incompletă.

Din aceste proprietăți rezultă o schemă de absorbție în două etape (două turnuri) (Fig. 12). Gazul care conține gaz trece succesiv prin absorbanții de oleum 1 și monohidrat 2 după reactor. Cealaltă componentă de reacție () este alimentată în contracurent în absorbantul de monohidrat. Datorită intensității circulației lichidului (absorbant), este posibil să se mențină o concentrație apropiată de cea optimă - 98,3% (creșterea concentrației pe pasaj de lichid nu este mai mare de 1-1,5%). Denumirea tehnică pentru un astfel de acid este monohidrat, de unde și numele absorbantului. Condițiile de concentrație ale absorbției asigură absorbția completă și formarea minimă de ceață de acid sulfuric. Acidul din absorbantul monohidrat intră în absorbantul de oleum. În el circulă o soluție de 20%, care este parțial colectată ca produs final - oleum. Acidul din absorbantul anterior - monohidrat - poate fi, de asemenea, un produs.

Formarea acidului sulfuric și absorbția trioxidului de sulf sunt procese exoterme. Căldura lor este îndepărtată în schimbătoarele de căldură de irigare 3 de pe linia de circulație a lichidului în absorbante. La temperaturi sub 100 °C este absorbit cu aproape 100%. Dioxidul de sulf practic nu este absorbit.

Orez. 12 Schema de separare prin absorbție în producția de acid sulfuric

1 - absorbant de oleum; 2 - absorbant monohidrat; 3 - frigidere; 4 - colectoare de acid; 5 - separatoare de stropire

5.5 Contact dublu și sistem de absorbție dublă (DC/DA)

În ciuda gradului destul de ridicat de conversie - 98%, sistemele puternice de acid sulfuric, care produc până la 540 de tone de produs pe zi, emit peste 300 kg de dioxid de sulf în atmosferă în fiecare oră. Pe baza datelor privind echilibrul reacției de oxidare, gradul de conversie poate fi crescut prin scăderea temperaturii în ultimele straturi sub 610 K sau creșterea presiunii la mai mult de 1,2 MPa. Capacitatea de a reduce temperatura este limitată de activitatea catalizatorilor disponibili, creșterea presiunii complică ingineria procesului și, prin urmare, aceste metode nu au primit încă aplicație industrială.

O modalitate eficientă de a crește conversia unei reacții reversibile este eliminarea produsului acesteia. Schema tehnologică a acestei metode este prezentată în Fig. 13. La prima etapă de oxidare, a fost utilizat reactorul cu trei straturi 1. Concentrația în gazul de intrare este de 9,5-10,5%. Gradul de conversie la ieșirea din reactor este de 90-95%. Absorbția intermediară include absorbanții de oleum 2 și monohidrat 3. După ele, gazul conține doar 0,6-1%. Pentru a-l încălzi la temperatura de reacție (690-695 K), se folosește un schimbător de căldură după al doilea strat al reactorului 1. Reactoarele din prima și a doua etapă de oxidare sunt combinate structural într-o singură carcasă. Gradul de conversie al restului este de aproximativ 95%, gradul total de conversie este de 99,6-99,8%. Să comparăm: dacă nu ar exista o absorbție intermediară, atunci gradul de conversie a celor 1-0,6% rămase în prezență nu ar depăși 50%. O cantitate mică din ceea ce se formează este complet absorbită în al doilea absorbant monohidrat 3.

După cum putem vedea, cantitatea de neconvertite (și, prin urmare, de emisii în atmosferă) în sistemul DC/DA este redusă de aproape 10 ori în comparație cu sistemul de contact unic. Dar pentru aceasta este necesară creșterea suprafeței schimbătoarelor de căldură de 1,5-1,7 ori.

Orez. 13 Schema tehnologică a etapelor de contact și absorbție în sistemul „dublă contact - dublă absorbție”

I, III - prima și a doua etapă de oxidare; II, IV - primul și al doilea sisteme de absorbție a apei; 1 - reactor (prima și a doua etapă de oxidare, situate în aceeași carcasă, sunt prezentate separat); 2 - absorbant de oleum; 3 - absorbant monohidrat; 4 - schimbătoare de căldură cu reactoare la distanță; 5 - răcitoare cu acizi

6. Tehnologie de producere a acidului sulfuric din gaz umed WSA și SNOX™ - controlul emisiilor de sulf și oxizi de azot

Dezvoltarea tehnologiei Topsoe WSA pentru îndepărtarea compușilor cu sulf din gazele de ardere pentru a produce acid sulfuric a început la sfârșitul anilor 1970. Tehnologia WSA se bazează pe experiența vastă a Topsoe în industria acidului sulfuric și pe o hotărâre continuă de a continua în dezvoltarea catalizatorilor și a proceselor. Principalele domenii de cercetare au fost oxidarea SO2 pe catalizatori de acid sulfuric și procesul de condensare a acidului.

6.1 Cercetare de bază

Capacitatea de a condensa vapori de acid sulfuric pentru a produce acid sulfuric concentrat fără a elibera ceață acidă este o caracteristică unică a tehnologiei WSA, care a fost realizată pe baza experimentală și fundamentală. lucrări teoretice, realizat de Topsoe.

În timpul răcirii vaporilor de acid sulfuric conținuți în faza gazoasă, apar simultan formarea omogenă spontană a centrelor de condensare, condensarea eterogenă și condensarea pe pereți. Pentru a dezvolta și îmbunătăți condensatorul WSA, laboratoarele Topsoe efectuează cercetare de bază cu privire la aceste mecanisme de condensare fundamental importante.

Fig.4. Tehnologia tubului de sticlă dezvoltată de Topsoe este utilizată la WSA pentru a condensa vaporii de acid sulfuric

6.2 Dezvoltarea și optimizarea tehnologiei

Testarea la nivel de pilot și instalație, împreună cu modelarea detaliată a condensatorului WSA, este utilizată pentru a studia efectele proiectării și funcționării condensatorului asupra performanței condensatorului pentru a stabili criteriile de proiectare și controlul procesului.

Un alt domeniu prioritar al nostru dezvoltări tehnice este îmbunătățirea tehnologiei tubului de sticlă WSA și îmbunătățirea constantă a calității materialelor de construcție. Ultima provocare necesită utilizarea experienței noastre în testarea materialelor pentru condițiile dificile de funcționare ale instalațiilor de acid sulfuric.

Pentru a exploata pe deplin potențialul tehnologiei WSA, folosim metode inovatoare pentru a crea diagrame de flux de proces în timp ce implementăm instrumentele de calcul proprii Topsoe pentru a rezolva în mod optim diverse probleme industriale. Unul dintre motivele pentru această dezvoltare este concentrarea din ce în ce mai mare pe consumul de energie și emisiile de CO2 la nivel mondial, ceea ce necesită o recuperare maximă a căldurii.

6.3 Tehnologia SNOX™

Pentru a elimina sulful și oxizii de azot din gazele de ardere, Topsoe a dezvoltat tehnologia SNOX™, care combină tehnologia WSA cu tehnologia SCR de îndepărtare a oxizilor de azot pentru a oferi o integrare optimă pentru industria energetică.

7. Producerea de sulf prin metoda Claus

Premium Engineering LLC poate oferi patru metode principale ale procesului Claus pentru producerea sulfului elementar din componente acide gaz naturalși gaze de rafinărie de petrol:

Flux direct (flacără)

· Ramificat

· Ramificată cu încălzire cu gaz acid și aer

Oxidare directă

1. Procesul Claus cu flux direct (metoda cu flacără) este utilizat atunci când fracția de volum a hidrogenului sulfurat din gazele acide este peste 50% și hidrocarburile este mai mică de 2%. În acest caz, tot gazul acid este furnizat pentru ardere către cuptorul-reactor al etapei termice a instalației Claus, realizat în aceeași carcasă cu cazanul de căldură reziduală. În cuptorul-cuptor cu reactor, temperatura atinge 1100-1300°C, iar randamentul în sulf ajunge la 70%. Conversia ulterioară a hidrogenului sulfurat în sulf se realizează în două sau trei etape pe catalizatori la o temperatură de 220-260°C. După fiecare etapă, vaporii sulfului rezultat sunt condensați în condensatoare de suprafață. Căldura eliberată în timpul arderii hidrogenului sulfurat și condensării vaporilor de sulf este utilizată pentru a produce abur de înaltă și joasă presiune. Randamentul de sulf în acest proces ajunge la 96-97%.

2. La o fracție de volum redus de hidrogen sulfurat în gaze acide (30-50%) și o fracțiune de volum de hidrocarburi de până la 2%, se utilizează o schemă de proces Claus ramificată (o treime până la două treimi). Conform acestei scheme, o treime din gazul acid este ars pentru a produce dioxid de sulf, iar două treimi din fluxul de gaz acid intră în stadiul catalitic, ocolind reactorul cuptorului. Sulful este produs în etapele catalitice ale procesului prin reacția dioxidului de sulf cu hidrogenul sulfurat conținut în restul (2/3) de gaz acid inițial. Randamentul în sulf este de 94-95%.

3. Când fracția de volum a hidrogenului sulfurat din gazul acid este de 15-30%, atunci când se utilizează schema de la o treime până la două treimi, temperatura minimă admisă în cuptorul cu reactor (930°C) nu este atinsă, utilizați o schemă cu preîncălzire a gazului acid sau a aerului.

4. Când fracția de volum a hidrogenului sulfurat în gazul acid este de 10-15%, se utilizează o schemă de oxidare directă, în care nu există o etapă de temperatură înaltă de oxidare a gazului (combustie). Gazul acid este amestecat cu o cantitate stoechiometrică de aer și alimentat direct în etapa de conversie catalitică. Randamentul de sulf ajunge la 86%.

Pentru a obține o rată de recuperare a sulfului de 99,0-99,7%, se folosesc trei grupe de metode de postpurificare a gazelor reziduale din procesul Claus:

· Procese bazate pe continuarea reacției Claus, i.e. privind conversia H2S și SO2 în sulf pe un catalizator solid sau lichid.

· Procese bazate pe reducerea tuturor compușilor sulfului în hidrogen sulfurat cu extracția ulterioară a acestuia.

· Procese bazate pe oxidarea tuturor compuşilor sulfului la SO2 sau la sulf elementar cu extracţia ulterioară a acestora.

Postat pe Allbest.ru

Documente similare

Proprietățile dioxidului de sulf, descrierea efectului acestui compus asupra mediu. Eliminarea sulfului din rafinăriile de petrol. Purificarea produselor de ardere din oxizi de sulf. Selectarea și justificarea metodei, metodei și aparaturii de curățare și neutralizare a emisiilor.

lucrare curs, adaugat 21.12.2011


Luarea în considerare a problemei limitării emisiilor de dioxid de sulf în producția de energie. Studiul metodelor de reducere a conținutului de sulf în combustibil. Studiul metodelor fizico-chimice de purificare a gazelor din oxizi de sulf. Reducerea emisiilor de oxizi în atmosferă.

rezumat, adăugat 18.04.2015


Analiza câmpului de condens de petrol și gaze Karachaganak și impactul acestuia asupra mediului. Tehnologia de purificare a gazelor naturale și de prelucrare a gazelor acide pentru a produce sulf. Calculul coloanei de absorbție și al volumului de emisii de substanțe nocive în atmosferă.

teză, adăugată 09.07.2010


Surse naturale de poluare atmosferică cu compuși ai sulfului: activitate vulcanică, suprafața oceanului. Procesele de distrugere a biosferei ca urmare activitati de productie. Problema internationala emisii de compuși poluanți ai sulfului și azotului.

rezumat, adăugat 28.04.2015


Reducerea poluării atmosferice cu componente gazoase. Îndepărtarea sulfului din combustibilii lichizi și solizi. Gazeificarea cărbunilor și păcurului sulfuros. Legarea sulfului în timpul arderii combustibilului într-un pat fluidizat de particule de calcar. Purificarea gazelor din oxizi de azot.

rezumat, adăugat 26.08.2013


Calculul emisiilor de oxizi de azot, oxizi de sulf, monoxid de carbon și poluanți solizi. Organizarea unei zone de protectie sanitara. Dezvoltarea de măsuri pentru reducerea emisiilor de poluanți în atmosferă. Determinarea programului de control al emisiilor.

lucru curs, adăugat 05/02/2012


Importanța economică a producției de acid sulfuric, tipuri de materii prime pentru producerea acestuia. Caracteristicile producției moderne de cocs și emisiile care intră în mediu. Probleme de protecție a aerului atmosferic și a mediului natural.

test, adaugat 02.03.2011


Metode și tehnologii pentru curățarea gazelor arse de oxizi de sulf. Clasificarea metodelor de desulfurare. Principalele reacții care apar în timpul reducerii oxizilor de azot într-un mediu care conține oxigen. Calculul coșului de fum. Rolul Protocolului de la Kyoto pentru economia Rusiei.

prezentare, adaugat 29.01.2014


Studierea caracteristicilor procesului tehnologic, asigurarea calitatii produselor si serviciilor, certificarea indicatorilor de mediu. Standardizare și control al calității. Bazele utilizării documentelor legale în domeniul conservării energiei și resurselor.

raport de practică, adăugat la 31.10.2014


Organizarea monitorizării poluării aerului atmosferic. Proprietățile fizice ale dioxidului de sulf, efectul său toxic asupra corpului uman. Analiza probelor de aer prelevate la punctele de control din Ekaterinburg pentru conținutul de dioxid de sulf, evaluarea situației din oraș.

4.1 Instalarea ELOU-AVT

Instalația este concepută pentru a purifica uleiul de umiditate și săruri și pentru distilarea primară a uleiului în fracțiuni utilizate ca materii prime pentru procesele ulterioare de prelucrare. În tabel 4.1. și 4.2. Sunt date bilanțele materiale ale unităților ELOU și, respectiv, AVT.

Instalația este formată din trei blocuri: 1. Desalinizare și deshidratare. 2. Distilarea atmosferică. 3. Distilarea în vid a păcurului.

Materia primă a procesului este uleiul.

Produse: gaz, fracții 28-70 o C, 70-120 o C, 120-180 o C, 180-230 o C, 230-280 o C, 280-350 o C, 350-500 o C și fracție, fierbere la temperaturi peste 500 o C.

Tabelul 4.1

Bilanțul material al unității ELOU

Tabelul 4.2

Bilanțul material al instalației AVT

elementele bilantului	Conținut potențial	Selecția din potențial în fracțiuni de unitate	Selecția reală
				mii de tone/an
primit:
Fracție 28-70 °C
Fracție 85-120 °C
Fracție 120-180 °C
Fracție 180-230 °C
Fracție 230-280 °C
Fracție 280-350 °C
Fracție 350-485 °C
Fracție >485 °C

4.2 Reformarea catalitică

La rafinăria propusă, procesul de reformare catalitică este conceput pentru a crește rezistența la detonare a benzinei.

Ca materii prime de reformare folosim o fracție largă de benzină cu jet direct de 70 – 180 ºС din unitatea ELOU-AVT, precum și benzine de viscozitate, cocsificare și hidrotratate.

Modul de funcționare al unităților de reformare catalitică depinde de tipul de catalizator, scopul unității și tipul de materie primă. În tabel 4.3 prezintă indicatorii de performanță ai unității de reformare catalitică selectată din UOP „CCR-platforming” cu regenerare continuă a catalizatorului.

Tabelul 4.3

Modul tehnologic al unității de reformare catalitică fr. 70 – 180 °C

Aceste instalații sunt mai economice prin reducerea presiunii de funcționare și concomitent cu creșterea adâncimii de conversie a materiilor prime. Reformarea în pat mobil este cel mai modern model al procesului industrial și asigură un randament ridicat de benzină și un număr octanic constant, precum și un randament maxim de hidrogen cu severitate scăzută a procesului.

La unitatea de reformare vom folosi un catalizator Axens HR-526. Catalizatorul este oxid de aluminiu promovat cu clor, cu platină (0,23 % în greutate) și reniu (0,3 % în greutate) distribuite uniform în volum. Diametrul bilelor de catalizator este de 1,6 mm, suprafața specifică este de 250 m2/g.

Pentru a asigura un ciclu de funcționare pe termen lung al acestui catalizator, materia primă trebuie curățată de compuși care conțin sulf, azot și oxigen, ceea ce este asigurat prin includerea unei unități de hidrotratare în unitatea de reformare.

Produsele unității de reformare catalitică sunt:

Hidrocarburi gazoase – conține în principal metan și etan, servește drept combustibil pentru cuptoarele de rafinărie de petrol;

Cap de stabilizare (hidrocarburi C 3 – C 4 și C 3 – C 5) – folosit ca materie primă pentru gazele limită HFC;

Catalizator, al cărui randament este de 84% în greutate. folosit ca componentă a benzinei de motor. Conține 55 - 58% greutate. hidrocarburi aromatice și are un număr octanic (IM) = 100 puncte;

4.3 Hidrotratarea

Procesul este conceput pentru a oferi nivelul necesar de caracteristici de performanță ale distilatelor ușoare, materiei prime de cracare catalitică, care astăzi este determinată în principal de cerințele de mediu. Calitatea produselor de hidrotratare crește ca urmare a utilizării reacțiilor de hidrogenare distructivă a compușilor care conțin sulf, azot și oxigen și hidrogenarea hidrocarburilor nesaturate.

Trimitem o fracțiune de motorină care fierbe în intervalul 180 – 350 ºС către unitatea de hidrotratare. Materia primă a unității de hidrotratare a combustibilului diesel include și motorină ușor de cocsificare. Pe baza datelor din tabel. 1,6, conținutul de sulf din această fracție este considerat a fi de 0,23% în greutate. ca și în fracția 200 – 350ºС.

Principalii parametri ai regimului tehnologic al unității de hidrotratare a motorinei sunt prezentați în Tabel. 4.4.

Tabelul 4.4

Regimul tehnologic al unității de hidrotratare a motorinei

În practica mondială, cele mai utilizate în procesele de hidrogenare sunt aluminiu-cobalt-molibden (ACM) și aluminiu-nichel-molibden (ANM). Catalizatorii de hidrotratare AKM și ANM conțin 2 – 4% în greutate. Co sau Ni și 9 – 15% în greutate. MoO3 pe y-alumină activă. În etapa operațiunilor de pornire sau la începutul ciclului materiei prime, acestea sunt supuse sulfurării (sulfurării) în flux de H 2 S și H 2, iar activitatea lor catalitică crește semnificativ. În proiectul nostru, la o instalație de hidrotratare a combustibilului diesel, vom folosi un catalizator casnic marca GS-168sh, cu următoarele caracteristici:

densitate în vrac ÷ 750 kg/m 3 ;

purtător ÷ aluminosilicat;

diametru granule ÷ 3 – 5 mm;

perioada de inter-regenerare ÷ 22 luni;

durata de viata totala ÷36 – 48 luni.

Produsele instalației sunt:

motorină hidrotratată;

benzina distilata - folosita ca materie prima pentru o unitate de reformare catalitica, are un indice octanic mic (50 - 55);

hidrogen sulfurat – este trimisă ca materie primă la uzina de producere a sulfului elementar;

gaz combustibil.

Orientările medicale sugerează că 100% din materia primă dintr-o unitate de hidrotratare a combustibilului diesel produce următorul randament de produs:

motorină hidrotratată – 97,1% greutate;

benzină distilată – 1,1% greutate

Randament de hidrogen sulfurat în % în greutate. pentru materii prime este determinată de formula

x i – randamentul produselor hidrotratate în fracții de unitate;

32 – masa atomică a sulfului.

Fracția 230-350°C conține 0,98% în greutate sulf. Materia primă a unității de hidrotratare a combustibilului diesel include și motorină ușor de cocsificare. Conținutul de sulf din motorina ecologică este de 0,01% în greutate.

Ieșire produse:

H2S = 0,98-(0,01*0,971+0,01*0,011)*34/32 = 0,97%

4.4 Unitate de fracționare a gazelor (GFU)

Instalația este concepută pentru a produce hidrocarburi ușoare individuale sau fracțiuni de hidrocarburi puritate ridicată din gazele de rafinărie.

Instalațiile de fracționare a gazelor sunt împărțite în funcție de tipul de materie primă prelucrată în gaze saturate HFC și gaze nesaturate HFC.

Materiile prime ale gazelor limită HFC sunt gazul și capul de stabilizare AVT în amestec cu capetele de stabilizare pentru reformarea catalitică a fracției de benzină și hidrocracarea motorinei în vid.

În tabel 4.5 prezintă modul tehnologic al gazelor limită HFC.

Tabelul 4.5

Modul tehnologic de coloane de distilare a gazelor limită HFC

Coloane de distilare	Componente partajate	Temperatura inferioară, °C	Temperatura maximă, °C	Presiune, MPa
K-1 (deetanizator)	C2H6/C3H8+
K-2 (propan)	C3H8/ΣC4H10+
K-3 (butan)	ΣC4N10/ΣC5N12+
K-4 (izobutan)	izo- C4H10/ n- C4H10
K-5 (pentan)	ΣC5H12/C6H14+
K-6 (izopentan)	izo- C5H12/ n- C5H12

Produși HFC ai gazelor limită – fracții înguste de hidrocarburi:

etan – folosit ca materie primă pentru producerea hidrogenului, precum și combustibil pentru cuptoare tehnologice;

propan – folosit ca materie primă pentru piroliză, menaj gaz lichefiat, agent frigorific;

izobutan – servește ca materie primă pentru instalațiile de alchilare și producția de cauciuc sintetic;

butan – folosit ca gaz lichefiat de uz casnic, materie primă pentru producerea cauciucului sintetic, în ora de iarna adăugat la benzina de motor comercială pentru a asigura presiunea de vapori saturați necesară;

izopentan – folosit ca componentă a benzinei cu octan ridicat;

pentanul – este o materie primă pentru procesele de izomerizare catalitică.

La separarea gazelor de hidrocarburi nesaturate se folosesc unități AGFU (unitate de absorbție-fracționare a gazelor). Caracteristica lor distinctivă este utilizarea tehnologiei de absorbție a hidrocarburilor C 3 și superioare de către o componentă de hidrocarbură mai grea (fracția C 5 +) pentru a izola gazul uscat (C 1 - C 2) în coloana K-1. Utilizarea acestei tehnologii face posibilă reducerea temperaturilor în coloane și, prin urmare, reducerea probabilității de polimerizare a hidrocarburilor nesaturate. Materiile prime ale gazelor nesaturate AGFU sunt gazele provenite din procese secundare, si anume: cracarea catalitica, viscozizarea si cocsarea.

Principalii parametri ai modului tehnologic de instalare a AGFU de gaze nesaturate sunt prezentați în tabel. 4.6.

Tabelul 4.6

Regimul tehnologic al coloanelor de distilare a gazelor nesaturate AGFU

Coloane de distilare	Componente partajate	Temperatura inferioară, °C	Temperatura de alimentare, °C	Temperatura maximă, °C	Presiune, MPa
K-1 (absorbant de fracționare)	C 2 – / ΣC 3 +
K-2 (coloană de stabilizare)	ΣC 3 – ΣC 5 / ΣC 6 +
K-3 (propan)	ΣC 3 / ΣC 4 +
K-4 (butan)	ΣC 4 / ΣС 5 +

Produsele de prelucrare a materiilor prime hidrocarburi nesaturate sunt următoarele fracții:

propan-propilenă – folosit ca materie primă pentru instalațiile de polimerizare și alchilare, producția de produse petrochimice;

butan-butilenă - folosit ca materie primă pentru o unitate de alchilare pentru a produce alchilat (componentă cu octan ridicat a benzinei comerciale).

4.5 Izomerizarea catalitică a fracțiilor ușoare de benzină

Unitatea de izomerizare catalitică este concepută pentru a crește numărul octanic al fracției ușoare de benzină 28 - 70ºС a unității de distilare secundară a benzinei prin conversia parafinelor cu structură normală în izomerii lor cu cifre octanice mai mari.

Există mai multe opțiuni pentru procesul de izomerizare catalitică a hidrocarburilor parafinice. Diferențele lor se datorează proprietăților catalizatorilor utilizați, condițiilor procesului, precum și schemei tehnologice adoptate („per trecere” sau cu reciclare a hidrocarburilor normale neconvertite).

Izomerizarea hidrocarburilor parafinice este însoțită de reacții secundare de cracare și disproporționare. Pentru a suprima aceste reacții și a menține activitatea catalizatorului la un nivel constant, procesul se desfășoară la presiuni de hidrogen de 2,0 - 4,0 MPa și circulația gazului care conține hidrogen.

Rafinăria propusă utilizează un proces de izomerizare la temperatură joasă. Parametrii modului tehnologic de izomerizare a fracției 28 – 70ºС sunt prezentați în tabel. 4.7.

Tabelul 4.7

Mod tehnologic de instalare catalitică

izomerizarea fracției de benzină ușoară

În timpul izomerizării n- se folosesc alcani, catalizatori bifuncționali moderni, în care platina și paladiul sunt folosite ca componentă metalică, iar ca purtător se folosește oxid de aluminiu fluorurat sau clorurat, precum și aluminosilicați sau zeoliți introduși în matricea oxidului de aluminiu.

Se propune utilizarea unui catalizator de izomerizare la temperatură joasă pe bază de dioxid de zirconiu sulfatat CI-2 care conţine 0,3-0,4% în greutate platină depusă pe oxid de aluminiu.

Produsul principal al instalației este izomerizat (NOM 82 - 83 puncte), utilizat ca componentă cu octan mare a benzinei de motor, responsabilă de caracteristicile sale de pornire.

Împreună cu izomeratul, procesul produce gaz limitator uscat, care este utilizat în fabrică ca combustibil și materie primă pentru producerea hidrogenului.

4.6 Producția de bitum

Această instalație de la rafinăria în curs de proiectare este concepută pentru a produce bitum rutier și de construcții.

Materia primă pentru instalația de producere a bitumului este reziduul de la distilarea în vid a păcurului (gudron).

Pentru producerea bitumului se folosesc următoarele metode:

distilare sub vid profund (materii prime reziduale);

oxidarea produselor petroliere cu aer la temperaturi ridicate (producerea de bitum oxidat);

amestecarea bitumului rezidual și oxidat.

Regimul tehnologic al instalației de producere a bitumului prin oxidarea gudronului (fracție > 500 ºС) este prezentat în tabel. 4.8.

Tabelul 4.8

Modul tehnologic al unei instalații de producere a bitumului cu coloană de oxidare

bitumuri rutiere utilizate în construcția drumurilor pentru prepararea amestecurilor de beton asfaltic;

bitumuri de constructii utilizate in diverse lucrari de constructii, în special pentru hidroizolarea fundațiilor clădirilor.

4.7 Cracare catalitică cu pre-hidrotratare

Procesul de cracare catalitică este unul dintre cele mai comune procese pe scară largă de rafinare avansată a petrolului și determină în mare măsură indicatorii tehnici și economici ai rafinăriilor moderne și promițătoare de păcură.

Procesul este conceput pentru a produce cantități suplimentare de produse petroliere ușoare - benzină cu octan mare și motorină - prin descompunerea fracțiilor de petrol grele în prezența unui catalizator.

Materia primă pentru instalarea la rafinăria proiectată utilizează motorină în vid de distilare directă a petrolului (fracție 350 - 500ºС) după modernizarea preliminară, care este utilizată pentru hidrotratarea catalitică a impurităților dăunătoare - sulf, azot și metale.

Procesul de cracare catalitică este planificat să se desfășoare la o unitate de cracare domestică cu un reactor vertical tip G-43-107 pe un catalizator microsferic care conține zeolit.

Principalii factori care influențează procesul de cracare catalitică sunt: ​​proprietățile catalizatorului, calitatea materiilor prime, temperatura, durata contactului dintre materii prime și catalizator, viteza de circulație a catalizatorului.

Temperatura în acest proces reglează adâncimea procesului de cracare catalitică. Pe măsură ce temperatura crește, randamentul de gaz crește, iar cantitatea tuturor celorlalte produse scade. În același timp, calitatea benzinei crește ușor din cauza aromatizării.

Presiunea din sistemul reactor-regenerator este menținută aproape constantă. O creștere a presiunii agravează oarecum selectivitatea cracarei și duce la o creștere a formării de gaz și cocs.

În tabel 4.9 prezintă indicatorii regimului tehnologic al unei instalaţii de cracare catalitică cu reactor de tip riser.

Tabelul 4.9

Modul tehnologic al unității de cracare catalitică

Condiții de proces	Norma stabilită
Temperatura, ºС
în reactor
în regenerator
Presiune, MPa
în reactor
în regenerator
Viteza de alimentare în masă a materiilor prime, h -1
Viteza de circulație a catalizatorului

Catalizatorii pentru procesele moderne de cracare catalitică desfășurate la temperaturi ridicate sunt sisteme complexe multicomponente formate dintr-o matrice (purtător), o componentă activă - zeolit ​​și aditivi auxiliari activi și inactivi. Materialul matricei al catalizatorilor moderni este predominant aluminosilicat amorf sintetic, cu o suprafață specifică mare și o structură optimă a porilor. De obicei, în aluminosilicații amorfi industriali, conținutul de oxid de aluminiu este în intervalul 6-30% în greutate. Componenta activă a catalizatorilor de cracare este zeolitul, care este un aluminosilicat cu o structură cristalină tridimensională cu următoarea formulă generală

Me 2/n O Al 2 O 3 x SiO2 la H2O,

care permite transformări catalitice secundare ale hidrocarburilor materiilor prime cu formarea produselor țintă finale. Aditivii auxiliari îmbunătățesc sau conferă unele proprietăți fizico-chimice și mecanice specifice catalizatorilor de cracare cu aluminosilicat (CSC) care conțin zeoliți. Platina depusă în concentrații scăzute este folosită cel mai adesea ca promotori care intensifică regenerarea unui catalizator cocsificat (<0,1 %мас.) непосредственно на ЦСК или на окись алюминия с использованием как самостоятельной добавки к ЦСК.

La unitatea de cracare catalitică vom folosi un catalizator autohton marca KMTs-99, cu următoarele caracteristici:

randament benzină ÷ 52 – 52,5 % în greutate;

cifră octanică (IM) ÷ 92;

consum de catalizator ÷ 0,4 kg/t materie primă;

dimensiunea medie a particulelor ÷ 72 microni;

densitate în vrac ÷ 720 kg/m3.

Produsele unității de cracare catalitică sunt:

În acest proiect, materia primă pentru unitatea de cracare catalitică face parte din fracția de ulei de curgere directă de 350 – 500 °C cu un conținut de sulf de 1,50% în greutate.

Pentru a calcula randamentul de hidrogen sulfurat în timpul procesului de hidrotratare a motorinei în vid, presupunem conținutul de sulf din produse și randamentul produselor după cum urmează:

motorină sub vid hidrotratată – 94,8% greutate;

benzină distilată – 1,46% greutate

Produsele de hidrotratare includ, de asemenea: gaz combustibil, hidrogen sulfurat și pierderi.

Unde S 0 – conținutul de sulf în materie primă, % în greutate;

S i– conținutul de sulf în produsele finale ale procesului, % în greutate;

X i– randamentul produselor hidrotratate în fracțiuni de unitate;

34 – greutatea moleculară a hidrogenului sulfurat;

32 – masa atomică a sulfului.

H2S = (1,50– (0,2*0,948+0,2*0,014)*34/32 = 1,26%

4.8 Cocsificare

Instalația este concepută pentru a produce cocs de petrol și a produce cantități suplimentare de produse petroliere ușoare din reziduuri petroliere grele.

Materia primă a unității de cocsificare face parte din gudron (reziduul de la distilarea în vid a păcurului) cu o capacitate de cocsificare de 9,50% în greutate. și conținut de sulf de 0,76% în greutate.

La rafinăria proiectată, procesul de cocsificare va fi realizat folosind o unitate de cocsificare întârziată (semicontinuă) (DC).

În tabel 4.10 arată modul tehnologic al instalației de testare cu ultrasunete.

Tabelul 4.10

Modul tehnologic de instalare de testare cu ultrasunete

Produsele instalației sunt:

cocs de petrol - folosit la producerea anozilor pentru topirea electrozilor de aluminiu si grafit, pentru producerea otelului electrolitic, folosit la producerea de feroaliaje, carbura de calciu;

gaz și cap de stabilizare – conține în principal hidrocarburi nesaturate și este utilizat ca materie primă pentru hidrocarburile nesaturate HFC;

benzina – contine pana la 60% hidrocarburi nesaturate, nu este suficient de stabila chimic, NMM = 60 – 66 puncte, dupa hidrotratare profunda este folosita ca materie prima pentru o unitate de reformare catalitica;

motorină ușoară – servește ca componentă a motorinei;

motorina grea este o componentă a combustibilului cazanului.

4.9 Visbreaking

Instalația este concepută pentru a reduce vâscozitatea reziduurilor de ulei grele pentru a obține o componentă stabilă a combustibilului cazanului.

Materia prima pentru viscozizare este gudronul (fractie > 500 °C) din blocul de vid al instalatiei ELOU-AVT.

La rafinăria proiectată folosim o unitate de rupere a vâscozității cu o cameră de reacție externă. În vibricizarea acestei direcții, gradul necesar de conversie a materiilor prime este atins la un regim de temperatură mai blând (430 - 450 ° C), o presiune de cel mult 3,5 MPa și un timp de ședere lung (10 - 15 min).

Produsele instalației sunt:

gaz – folosit ca gaz combustibil;

benzina - caracteristici: ORM = 66 - 72 puncte, continut de sulf - 0,5 - 1,2% greutate, contine multe hidrocarburi nesaturate.

Folosit ca materie primă de reformare;

reziduu de cracare - utilizat ca componentă a combustibilului cazanului, are o putere calorică mai mare, un punct de curgere și o vâscozitate mai scăzute decât păcura de curgere directă.

4.10 Alchilare

Scopul procesului este de a obține fracții de benzină cu stabilitate și rezistență la detonare ridicate folosind reacția izobutanului cu olefine în prezența unui catalizator.

Materiile prime pentru instalație sunt izobutanul și fracția butat-butilenă din unitatea HFC pentru gaze nesaturate.

La rafinăria proiectată folosim o unitate de alchilare a acidului sulfuric. Din punct de vedere termodinamic, alchilarea este o reacție la temperatură scăzută. Limitele de temperatură pentru alchilarea industrială a acidului sulfuric sunt de la 0°C la 10°C, deoarece la temperaturi peste 10 – 15°C acidul sulfuric începe să oxideze intens hidrocarburile.

Selectăm presiunea din reactor în așa fel încât toată materia primă de hidrocarburi sau partea principală a acesteia să fie în fază lichidă. Presiunea în reactoarele industriale este în medie de 0,3 – 1,2 MPa.

Folosim acid sulfuric ca catalizator de alchilare. Alegerea acestei substanțe se datorează selectivității sale bune, ușurinței în manipularea catalizatorului lichid, relativ ieftinității și ciclurilor lungi de funcționare ale instalațiilor datorită posibilității de regenerare sau reîncărcare continuă a activității catalizatorului. Pentru alchilarea izobutanului cu butilene, folosim 96–98% H2SO4. Produsele instalației sunt:

4.11 Producția de sulf

Hidrogenul sulfurat, eliberat din gazele de proces din procesele termohidrocatalitice de rafinare a unui anumit petrol, este utilizat la rafinării pentru a produce sulf elementar. Cea mai comună și eficientă metodă industrială de producere a sulfului este procesul de conversie oxidativă catalitică Claus a hidrogenului sulfurat.

Procesul Claus se desfășoară în două etape:

etapa de oxidare termică a hidrogenului sulfurat la dioxid de sulf într-un reactor de cuptor

etapa de conversie catalitică a hidrogenului sulfurat și a dioxidului de sulf în reactoarele R-1 și R-2

Modul tehnologic al instalației este prezentat în tabel. 4.12.

Tabelul 4.12

Modul tehnologic al fabricii de producere a sulfului

Condiții de proces	Norma stabilită
Exces de presiune, MPa
Temperatura,ºС
într-un cuptor-reactor
la ieșirea cazanelor de căldură reziduală
la intrarea în reactorul R-1
la ieșirea din reactorul R-1
la intrarea în reactorul R-2
la ieșirea din reactorul R-1

Folosim oxid de aluminiu activ ca catalizator, a cărui durată medie de viață este de 4 ani.

Sulful este utilizat pe scară largă în economia națională - în producția de acid sulfuric, coloranți, chibrituri, ca agent de vulcanizare în industria cauciucului etc.

4.12 Producția de hidrogen

Introducerea pe scară largă a proceselor de hidrogenare și hidrocatalitice la rafinăria de petrol propusă necesită o cantitate mare de hidrogen, în plus față de cea care provine de la reformatorul catalitic.

Bilanțul de hidrogen pentru rafinăria proiectată cu procesare avansată a petrolului Teplovskaya este prezentat în tabel. 4.13.

Tabelul 4.13

Bilanțul de hidrogen pentru rafinăriile cu adâncime

prelucrarea petrolului Teplovskaya din orizontul purtător de cărbune.

Pentru a produce hidrogen, folosim, ca metodă cea mai rentabilă, metoda de conversie catalitică cu abur a materiei prime de gaz.

Interacțiunea metanului (sau a omologilor săi) cu vaporii de apă se desfășoară conform ecuațiilor

Tabelul 4.14

Distribuția fracțiilor de ulei de Teplovskaya în cursă directă de procese tehnologice,% în greutate

Nume	Selecția reală, % în greutate. pentru ulei			catalitic izomerizarea	catalitic reformarea pentru a obtine benzină cu octan ridicat		Hidrotratarea motorinei	Cracare catalitică	Cocsificare întârziată	Visbreaking	Producția de bitum
Fracții de ulei:
Gaz + reflux
Fracție 28-70 °C
Fracție 70-120 °C
Fracție 120-180 °C
Fracție 180-230 °C
Fracție 230-280 °C
Fracție 280-350 °C
Fracție 350-500 °C
Fracție peste 500 °C
Productivitate pentru materii prime de tiraj direct, mii de tone. pe an

SCHEMA Rafinăriei