Sistemi i rikuperimit të squfurit në NMZ. Metodat efektive për përpunimin e sulfurit të hidrogjenit në rafineritë e naftës (prodhimi i acidit sulfurik, squfurit elementar, etj.). kjo e fundit reagon me oksidet e azotit në fazën e lëngët

Në rafineritë e naftës, squfuri merret nga sulfuri teknik i hidrogjenit. Në rafineritë vendase, sulfidi i hidrogjenit izolohet kryesisht duke përdorur një tretësirë ​​ujore 15% të monoetanolaminës nga rrjedhat përkatëse nga njësitë e trajtimit të hidrogjenit dhe hidrokrackingut. Njësitë e rigjenerimit të sulfurit të hidrogjenit nga solucionet e ngopura të monoetanolaminës instalohen në impiante hidrotrajtimi për naftë, vajguri ose benzinë, hidrokrikim ose direkt në impiantet e prodhimit të squfurit, ku solucionet e monoetanolaminës që përmbajnë sulfur hidrogjeni mblidhen nga një grup i madh bimësh. Monetanolamina e rikuperuar kthehet në njësitë hidrotrajuese, ku përdoret përsëri për të rikuperuar sulfid hidrogjeni.

Impiantet e prodhimit të squfurit të ndërtuara sipas projekteve të Institutit Giprogazoochistka përdorin gaz që përmban sulfur hidrogjeni, i cili përmban të paktën 83,8% (vol.) sulfid hidrogjeni. Përmbajtja e gazeve hidrokarbure në lëndët e para duhet të jetë jo më shumë se 1.64% (vol.), avujt e ujit (në 40 ° C dhe 0.05 MPa) jo më shumë se 5% (vol.) dhe dioksidi i karbonit jo më shumë se 4.56% ( vëllimi .).

Instalimet prodhojnë squfur me cilësi të lartë me përmbajtjen e tij sipas GOST 127-76 prej të paktën 99,98% (wt); varietetet e tjera përmbajnë squfur prej të paktën 99.0 dhe 99.85% (peshë). Rendimenti i squfurit nga përmbajtja e tij e mundshme në sulfid hidrogjeni është 92-94% (peshë). Me një rritje të përqendrimit të sulfurit të hidrogjenit në lëndën e parë, për shembull, deri në 90% (vol.), rendimenti i squfurit nga potenciali rritet në 95-96% (peshë).

Fazat kryesore të procesit të prodhimit të squfurit nga sulfuri teknik i hidrogjenit: oksidimi termik i sulfurit të hidrogjenit me oksigjen atmosferik për të prodhuar squfur dhe dioksid squfuri; bashkëveprimi i dioksidit të squfurit me sulfurin e hidrogjenit në reaktorët (konvertorët) të ngarkuar me një katalizator.

Procesi i oksidimit termik zhvillohet në furrën kryesore, të montuar në të njëjtën njësi me bojlerin e nxehtësisë së mbeturinave.

Përzierja dhe ngrohja e sulfurit të hidrogjenit dhe dioksidit të squfurit kryhet në furrat ndihmëse. Prodhimi katalitik i squfurit zakonisht kryhet në dy faza. Ashtu si termike, prodhimi katalitik i squfurit kryhet me një presion të lehtë të tepërt. Skema e rrjedhës teknologjike të impiantit të prodhimit të squfurit sipas projektit të Institutit të pastrimit Giprogazo është paraqitur në figurën XI 1-4.

Lënda e parë - gazi që përmban sulfid hidrogjeni (sulfidi teknik i hidrogjenit) - lirohet nga monoetanolamina dhe uji në marrës / dhe nxehet në 45-50 ° C në ngrohësin me avull 2. Më pas 89% (peshë) e sasisë totale gazi që përmban sulfid hidrogjeni futet përmes grykës udhëzuese në kutinë kryesore të zjarrit 4. Ajri furnizohet në kutinë e zjarrit përmes të njëjtit grykë me një ventilator ajri 5. Konsumi i lëndëve të para dhe raporti vëllimor i specifikuar i ajrit: gazit, i barabartë me (2-3) : 1, mbahen automatikisht. Temperatura në daljen e gazit të procesit nga furra kryesore matet me një termoelement ose pirometër. Pastaj gazi ftohet në mënyrë sekuenciale brenda rrezes së parë dhe më pas të dytë konvektive të bojlerit të nxehtësisë së mbeturinave të furrës kryesore. Kondensata (uji i pastruar kimikisht) hyn në bojlerin e nxehtësisë së mbeturinave nga deaeratori 3, nga maja e të cilit hiqet avulli i ujit që rezulton. Në bojlerin e nxehtësisë së mbeturinave të furrës kryesore, prodhohet avulli me një presion prej 0,4-0,5 MPa. Ky avull përdoret në gjurmët e avullit të tubacioneve të instalimit. Në tubacionet përmes të cilave transportohet squfuri, si dhe në ruajtjen e squfurit të lëngshëm, ruhet një temperaturë prej 130-150 °C. Squfuri i kondensuar në bojlerin e rikuperimit rrjedh përmes valvulës hidraulike 7 në depozitën nëntokësore 20. Gazi i procesit i pasuruar me dioksid squfuri nga kaldaja e rikuperimit dërgohet në dhomën e përzierjes së furrës ndihmëse I, faza katalitike 11. Në dhomën e djegies i furrës By- i - hyn gaz që përmban sulfid hidrogjeni (^ 6 wt.% e sasisë totale) dhe ajri nga ventilatori 5.

Raporti vëllimor i ajrit: gazit, i barabartë me (2 - 3) : 1, ruhet gjithashtu automatikisht këtu. Përzierja e produkteve të djegies nga dhoma e përzierjes së furrës ndihmëse 11 derdhet nga lart poshtë në reaktorin vertikal (konvertuesin) e fazës së parë 8. Në reaktor, një katalizator ngarkohet në një rrjetë të shpuar - oksid alumini aktiv. Me kalimin e katalizatorit, temperatura e gazit rritet, gjë që kufizon lartësinë e shtresës, pasi me rritjen e temperaturës rritet probabiliteti i çaktivizimit të katalizatorit. Gazi i procesit nga reaktori 8 dërgohet në një seksion të veçantë të gjeneratorit të kondensatorit 10. Squfuri i kondensuar rrjedh përmes vulës hidraulike 9 në depozitën nëntokësore të squfurit 20, dhe gazi dërgohet në dhomën e përzierjes së furrës ndihmëse të furrës së dytë Faza katalitike 14. Avulli i krijuar në presionin kondensator-gjenerator prej 0,5 ose 1,2 MPa përdoret në instalim ose shkarkohet në tubacionin e avullit të fabrikës. Dhoma e djegies së furrës 14 merr gaz që përmban sulfur hidrogjeni (5% të masës totale) dhe ajër nga ventilatori 5 (në një raport vëllimi 1:2-3). Përzierja e produkteve të djegies së gazrave që përmbajnë sulfur hidrogjeni dhe gazrave të procesit nga dhoma e përzierjes së furrës ndihmëse 14 hyn në reaktorin (konvertuesin) e fazës II 16, në të cilin ngarkohet edhe oksidi aktiv i aluminit. Nga reaktori, gazi hyn në seksionin e dytë të gjeneratorit të kondensatorit 10, ku squfuri kondensohet dhe derdhet në depozitën nëntokësore 20 përmes një vulë hidraulike 17. Gazi i procesit kalon nëpër një kurth squfuri 15, në të cilin bie squfuri i futur mekanikisht mbahen nga një shtresë kapakësh qeramike. Squfuri rrjedh përmes një valvule hidraulike 18 në depo 20. Gazi dërgohet në furrën e pas djegies 12, ku nxehet në 580–600 °C duke djegur gazin e karburantit. Ajri për djegien e karburantit dhe djegia e pasme e mbetjeve të sulfurit të hidrogjenit në dioksid squfuri injektohet me gaz karburanti për shkak të tërheqjes së oxhakut 13.

Squfuri i lëngshëm nga depoja nëntokësore 20 pompohet nga pompa 19 në depo e hapur gungë squfuri, ku ngurtësohet dhe ruhet përpara se të ngarkohet në vagonat hekurudhore. Ndonjëherë squfuri i lëngshëm kalohet përmes një kazani të veçantë, mbi të cilin fitohet squfuri i thekon si rezultat i ftohjes së shpejtë, pastaj derdhet në makina.

Mënyra teknologjike e fabrikës së prodhimit të squfurit:

Sasia e gazit që përmban sulfur hidrogjeni i furnizuar në instalim, m 3 /h Presioni i tepërt, MPa Gazi me përmbajtje sulfide hidrogjeni i furnizuar në furrat ajri nga ventilatorët në furrat në deaerator Temperatura e gazit, °C në kutinë kryesore të zjarrit në daljen e bojlerit të nxehtësisë së mbeturinave në hyrje të reaktorëve (konvertuesve) në dalje nga reaktori i skenës I në dalje nga reaktori i fazës II gaz në daljen e kondensator-gjeneratorit në kurthin e squfurit në daljen e pas djegies Vakum në oxhak, Pa oksigjenit dioksidi i squfurit sulfid hidrogjeni

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 mungesa

Squfuri përdoret gjerësisht në ekonomia kombëtare— në prodhimin e acidit sulfurik, ngjyrave, shkrepseve, si agjent vullkanizues në industrinë e gomës etj. Përdorimi i squfurit me pastërti të lartë paracakton dhe cilësi të lartë produktet që rezultojnë. Prania e hidrokarbureve në gazin që përmban sulfur hidrogjeni dhe djegia jo e plotë e tyre çon në formimin e karbonit, ndërsa cilësia e squfurit përkeqësohet dhe rendimenti ulet.

Analiza e përbërjes së gazrave të procesit në faza të ndryshme të prodhimit të squfurit bën të mundur rregullimin e shpërndarjes së gazit që përmban sulfur hidrogjeni në furra, raportin e oksigjenit dhe lëndëve të para në hyrje të furrave. Kështu, një rritje në përqindjen e dioksidit të squfurit në gazrat e gripit pas djegies së pasme mbi 1.45% (vol.) tregon një përmbajtje të shtuar të sulfurit të hidrogjenit të pareaguar në procesin e prodhimit të squfurit. Në këtë rast, fluksi i ajrit në kutinë kryesore të zjarrit rregullohet, ose gazi që përmban sulfid hidrogjeni rishpërndahet midis kutive të zjarrit.

Kushti më i rëndësishëm për funksionimin e pandërprerë të instalimit është ruajtja e temperaturës ISO -150°C squfuri i lëngshëm në tubacione, pajisje dhe depo nëntokësore. Kur shkrihet, squfuri shndërrohet në një lëng të verdhë të lëvizshëm, por në 160 °C kthehet në kafe dhe në një temperaturë prej rreth 190 °C shndërrohet në një masë viskoze kafe të errët dhe vetëm me ngrohje të mëtejshme zvogëlohet viskoziteti i squfurit.

Skemat bazë teknologjike të instalimeve Claus zakonisht përfshijnë tre faza të ndryshme: termike, katalitike dhe djegie pas. Hapi katalitik, nga ana tjetër, gjithashtu mund të ndahet në disa faza, të ndryshme kushtet e temperaturës. Faza e pas djegies mund të jetë ose termike ose katalitike. Secila nga fazat e ngjashme të instalimeve Klaus, megjithëse kanë funksione të përbashkëta teknologjike, ndryshojnë nga njëra-tjetra si në hartimin e pajisjeve ashtu edhe në tubacionet e komunikimeve. Treguesi kryesor që përcakton modelin dhe mënyrën e instalimeve Claus është përbërja e gazeve acide të furnizuara për përpunim. Gazi acid që hyn në furrat e instalimeve Claus duhet të përmbajë sa më pak hidrokarbure. Kur digjen, hidrokarburet formojnë rrëshira dhe blozë, të cilat, kur përzihen me squfur elementar, ulin cilësinë e tij. Përveç kësaj, këto substanca, të depozituara në sipërfaqen e katalizatorit, ulin aktivitetin e tyre. Efikasiteti i procesit Claus ndikohet veçanërisht negativisht nga hidrokarburet aromatike.

Përmbajtja e ujit në gazrat acid varet nga mënyra e kondensimit të produktit të sipërm të rigjeneruesit të impiantit të pastrimit të gazit. Gazet acide, përveç lagështisë ekuilibër që korrespondon me presionin dhe temperaturën në njësinë e kondensimit, mund të përmbajnë gjithashtu avull metanol dhe lagështi pikash. Për të parandaluar që lëngu i pikave të hyjë në reaktorët e impianteve të prodhimit të squfurit, gazrat acidë i nënshtrohen ndarjes paraprake.

Kostoja e squfurit të prodhuar në uzinat Claus varet kryesisht nga përqendrimi i H 2 S në gazin acid.

Specifike investimet kapitale në instalimin Claus, ato rriten në raport me uljen e përmbajtjes së H 2 S në gazin acid. Kostoja e trajtimit të një gazi acid që përmban 50% H2S është 25% më e lartë se kostoja e trajtimit të një gazi që përmban 90% H2S.

Para se të furnizohet në dhomën e djegies së fazës termike, gazi kalon përmes ndarësit të hyrjes C-1, ku ndahet nga lëngu i pikëzimit. Për të kontrolluar përqendrimin e H 2 S në gazin acid, një analizues i gazit në linjë është instaluar në daljen e ndarësit C-1.

Për të siguruar djegien e gazit acid, ajri atmosferik pompohet në dhomën e djegies duke përdorur një ventilator, i cili fillimisht kalon përmes një filtri dhe ngrohës. Ajri nxehet për të eliminuar djegien impulsive të gazit acid dhe për të parandaluar korrozionin e tubacioneve, pasi djegia e H 2 S mund të prodhojë SO 3, i cili në temperatura të ulëta në prani të avullit të ujit mund të formojë acid sulfurik.

Rrjedha e ajrit rregullohet në varësi të sasisë së gazit acid dhe raportit të H 2 S: SO 2 në gaz në daljen e HRSG.

Gazrat e djegies së furrës së reaksionit (RF) kalojnë përmes tubit të bojlerit të nxehtësisë së mbeturinave, ku ftohen në 500 °C. Në këtë rast, ndodh kondensimi i pjesshëm i squfurit. Squfuri që rezulton hiqet nga pajisja përmes një vulë squfuri. Për shkak të largimit të pjesshëm të nxehtësisë së reaksionit në kazan me anë të ujit, fitohet avulli me presion të lartë (P = 2,1 MPa).

Pas bojlerit, gazrat e reaksionit hyjnë në reaktorin e konvertuesit katalitik R-1, ku disulfidi i karbonit dhe sulfuri i karbonit i nënshtrohen hidrolizës.

Për shkak të natyrës ekzotermike të reaksioneve që ndodhin në konvertues, temperatura në sipërfaqen e katalizatorit rritet me afërsisht 30-60 °C. Kjo parandalon formimin e një precipitati të lëngshëm squfuri, i cili, nëse futet në sipërfaqen e katalizatorit, do të zvogëlonte aktivitetin e tij. Ky regjim i temperaturës në konvertues siguron njëkohësisht edhe dekompozimin e produkteve të reagimit anësor - COS dhe CS 2.

Pjesa kryesore e gazit (rreth 90%) nga reaktori hyn në hapësirën e tubit të kondensatorit X-1 për ftohje, dhe më pas dërgohet në reaktorin R-2. Heqja e nxehtësisë në kondensatorin X-1 kryhet për shkak të avullimit të ujit në hapësirën e tij ndërmjet tubave për të prodhuar avull me presion të ulët (P = 0,4 MPa). Kur gazrat në X-1 ftohen, squfuri kondensohet. Squfuri i lëngshëm shkarkohet përmes portës së squfurit në njësinë e degazimit.

Një pjesë e gazrave të reaksionit (rreth 10%), duke anashkaluar kondensatorin X-1, përzihet me gazra më të ftohtë duke lënë të njëjtin kondensator. Temperatura e përzierjes para hyrjes në reaktorin R-1 është rreth 225°C.

Për të rregulluar temperaturën në reaktorët R-1, R-2, R-3 (gjatë periudhës së fillimit dhe në rast zjarri të squfurit), atyre u jepet avull me presion të ulët dhe azot.

Gjatë funksionimit normal, temperatura e gazit në daljen e X-2 dhe R-1 është përkatësisht 191 dhe 312°C.

Heqja e nxehtësisë në aparatin X-2 kryhet duke avulluar ujin në hapësirën e tij ndërmjet tubave për të prodhuar avull me presion të ulët.

Gazrat e shkarkimit nga reaktori R-2 furnizohen për ftohje në kondensatorin e tretë X-3, nga ku furnizohen për pas-trajtim në një temperaturë prej 130°C.

Për të kontrolluar përqendrimin e H 2 S dhe SO 2 në gazrat e shkarkimit, analizuesit e gazit në linjë janë instaluar në daljen e X-3.

Për të parandaluar bartjen e squfurit të lëngshëm me gazrat e shkarkimit, në linjën e tyre është instaluar një koagulues.

Për të parandaluar ngurtësimin e squfurit, koagulatori pajiset me furnizim periodik me avull uji.

Rrjedhat e lëngëta të squfurit që shkarkohen nga kondensatorët përmbajnë 0,02-0,03% (në masë) sulfur hidrogjeni. Pas degazimit të squfurit, përqendrimi i H 2 S në të zvogëlohet në 0.0001%.

Degazimi i squfurit kryhet në një bllok të veçantë - një gropë squfuri. Kjo siguron kushte normale magazinimi, ngarkimi dhe ruajtja e squfurit të gazit.

Sasia kryesore (~98%) e gazit acid furnizohet me gjeneratorin e reaktorit, i cili është një kaldajë me avull të tipit tub gazi. Gazi i procesit - produktet e djegies - kalon në mënyrë sekuenciale përmes pjesës së tubit të bojlerit dhe gjeneratorit të kondensatorit, ku ftohet përkatësisht në 350 dhe 185°C.

Në të njëjtën kohë, për shkak të nxehtësisë së lëshuar në këto pajisje, formohet avulli i ujit me presion përkatësisht 2.2 dhe 0.48 MPa.

Shkalla e shndërrimit të H2S në squfur në reaktorin e gjeneratorit është 58-63%. Shndërrimi i mëtejshëm i përbërjeve të squfurit në squfur elementar kryhet në konvertuesit katalitikë.

Tabela 1.1 - Përbërjet e rrjedhave të instalimit Claus, % (vëll.):

Tabela 1.2 - Kohëzgjatja e qëndrimit (f S) e gazit të procesit në aparat me shpejtësi të ndryshme të rrjedhjes së gazit acid G:

Në tabelë 1.1 dhe 1.2 tregojnë rezultatet e një inspektimi të instalimit.

Shkalla e shndërrimit të H2S në squfur në furrën e reaktorit-gjenerator është 58-63,8, në konvertuesin e parë dhe të dytë përkatësisht 64-74 dhe 43%. Pas fazës së fundit të kondensimit të squfurit, gazrat e procesit hyjnë në pas djegësin.

Me një shpejtësi të rrjedhës së gazit prej 43-61 mijë m3/h, pas djegësi siguroi oksidimin pothuajse të plotë të H2S në SO2. Nëse gazi qëndron në furrë për një kohë të gjatë, nuk sigurohet shndërrimi i plotë i H 2 S në SO 2: në daljen e furrës, përqendrimi i H 2 S në gaz ishte 0,018-0,033%.

Treguesit kryesorë të squfurit të gazit duhet të plotësojnë kërkesat e GOST 126-76.

Aktualisht, janë zhvilluar dhjetëra versione të modifikuara të skemave të instalimit Claus. Shtrirja e zbatimit të këtyre skemave varet si nga përmbajtja e sulfurit të hidrogjenit në gazrat acidë ashtu edhe nga prania e papastërtive të ndryshme në to që kanë një ndikim negativ në funksionimin e impianteve të prodhimit të squfurit.

Për gazrat me përmbajtje të ulët squfuri (nga 5 në 20%), u analizuan katër variante të instalimeve të përmirësuara Claus.

Opsioni i parë përfshin furnizimin me oksigjen në vend të ajrit në dhomën e djegies (CC) të furrës sipas skemës standarde. Për të marrë flakë të qëndrueshme, ndërsa përmbajtja e H2S në gazin ushqimor zvogëlohet, një rrjedhë gazi acid futet në dhomën e djegies, duke anashkaluar djegësit. Avionët e rrjedhjes sigurojnë përzierje të mirë të gazrave të djegies me gazin e furnizuar në sistem, duke anashkaluar djegësit. Dimensionet e furrës dhe shpejtësia e rrjedhës janë zgjedhur për të siguruar kohë të mjaftueshme kontakti për ndërveprimin midis përbërësve të të dy rrjedhave të gazit. Pas dhomës së djegies, rrjedha e mëtejshme e procesit është e ngjashme me procesin konvencional Claus.

Në opsionin e dytë, gazi i papërpunuar nxehet përpara se të furnizohet për djegie për shkak të rikuperimit të pjesshëm të nxehtësisë së rrjedhës së gazit që del nga dhoma e djegies. Në rast të parangrohjes së pamjaftueshme për të marrë temperaturën e kërkuar në dhomën e djegies, gazi i karburantit furnizohet me të.

Opsioni i tretë përfshin djegien e squfurit. Një pjesë e rrjedhës së furnizimit të gazit furnizohet në dhomën e djegies, e para-përzier me ajër. Pjesa tjetër e gazit acid futet në dhomën e djegies në avionë të veçantë përmes linjave të anashkalimit. Për të ruajtur temperaturën e kërkuar dhe për të stabilizuar procesin në dhomën e djegies, squfuri i lëngshëm që rezulton digjet gjithashtu në një djegës të veçantë të montuar në dhomën e djegies.

Nëse nuk ka nxehtësi të mjaftueshme në sistem, CS furnizohet sasia e kërkuar gaz karburanti.

Në opsionin e katërt, ndryshe nga opsionet e mëparshme, procesi nuk kërkon një dhomë djegieje: gazi acid nxehet në një furrë dhe më pas futet në konvertues. Dioksidi i squfurit i nevojshëm për shndërrimin katalitik prodhohet në një dhomë me djegie squfuri, ku ajri furnizohet për të siguruar procesin e djegies. Dioksidi i squfurit nga dhoma e djegies kalon nëpër një kazan të nxehtësisë së mbeturinave, më pas përzihet me gaz acid të nxehtë dhe hyn në konvertuesin katalitik.

Analiza e të dhënave të tabelës na lejon të nxjerrim përfundimet e mëposhtme:

• - përdorimi i një procesi me parangrohje të gazit ushqimor është i preferuar kur kostoja e oksigjenit është e lartë;
• - përdorimi i procesit të oksigjenit është fitimprurës kur çmimi i oksigjenit është më pak se 0,1 marka 1 m 3.

Në të njëjtën kohë, kostoja e squfurit ndikohet gjithashtu në mënyrë të favorshme nga përqendrimet relativisht të ulëta të H2S në gazin acid;

• - për sa i përket kostos së squfurit, procesi katalitik me prodhimin e dioksidit të squfurit nga squfuri ka treguesit më të mirë;
• - procesi më i shtrenjtë është djegia e squfurit. Ky proces mund të zbatohet në mungesë të plotë të hidrokarbureve në gazin ushqyes, pasi prania e hidrokarbureve në gaz shkakton formimin dhe depozitimin e karbonit dhe rrëshirave në katalizator, duke ulur cilësinë e squfurit.

Figura 1.4 - Ndikimi i çmimit të oksigjenit y në koston e squfurit CS në përqendrime të ndryshme të H2S në gaz:

Tabela 1.3 - Treguesit mesatarë të opsioneve për përpunimin e gazit me squfur të ulët në uzinën Claus:

Është e mundur të përmirësohet procesi Claus përmes një konvertimi me dy faza të H 2 S në squfur elementar: një pjesë e gazit furnizohet në reaktor sipas skemës së zakonshme, dhe pjesa tjetër, duke anashkaluar furrën e reaksionit, furnizohet në faza e dytë e konvertimit.

Duke përdorur këtë skemë, është e mundur të përpunohen gazrat acidë me një përqendrim të sulfurit të hidrogjenit më pak se 50% (vol.). Sa më e ulët të jetë përmbajtja e H 2 S në lëndën e parë, aq më e madhe e saj, duke anashkaluar dhomën e reagimit, furnizohet në fazën e konvertuesit.

Sidoqoftë, nuk duhet të tërhiqeni duke anashkaluar një vëllim të madh gazi. Sa më e madhe të jetë sasia e gazit të anashkaluar, aq më e lartë është temperatura në konvertues, gjë që çon në një rritje të sasisë së oksideve të azotit dhe oksidit të tri-squfurit në produktet e djegies. Ky i fundit, me hidrolizë, formon acid sulfurik, i cili redukton aktivitetin e katalizatorit për shkak të sulfimit të tij. Sasia e oksidit të azotit dhe SO3 në gazra rritet veçanërisht në temperatura mbi 1350°C. VNIIGAZ gjithashtu ka zhvilluar një teknologji për prodhimin e squfurit polimer. Squfuri i polimerit ndryshon nga modifikimet konvencionale të squfurit nga pesha e tij e lartë molekulare. Për më tepër, ndryshe nga squfuri i zakonshëm, ai nuk shpërndahet në disulfidin e karbonit. Vetia e fundit shërben si bazë për përcaktimin e përbërjes së squfurit polimer, kërkesat e cilësisë për të cilat janë dhënë në tabelën 1.4. Squfuri polimer përdoret kryesisht në industrinë e gomave.

Vetitë, aplikimi, lëndët e para dhe metodat e prodhimit të acidit sulfurik. Teknologji për prodhimin e acidit sulfurik nga gazi i lagësht WSA dhe SNOX-kontrolli i emetimeve të oksideve të squfurit dhe azotit. Zhvillimi dhe optimizimi i teknologjisë. Prodhimi i squfurit duke përdorur metodën Claus.

Paraqitja e punës suaj të mirë në bazën e njohurive është e lehtë. Përdorni formularin e mëposhtëm

punë e mirë në faqen">

Studentët, studentët e diplomuar, shkencëtarët e rinj që përdorin bazën e njohurive në studimet dhe punën e tyre do t'ju jenë shumë mirënjohës.

Postuar në http://www.allbest.ru/

MINISTRIA E ARSIMIT TË REPUBLIKËS SË Bjellorusisë

INSTITUCION ARSIMOR

"UNIVERSITETI SHTETËROR POLOTSK"

Departamenti i Kimisë dhe TPNG

Test

Në disiplinën "Ekologjia Industriale"

Mënyrat efektive Përpunimi i sulfurit të hidrogjenit në rafineri (prodhimi i acidit sulfurik, squfurit elementar, etj.)

Novopolotsk

• 1. Vetitë e acidit sulfurik
• 2. Aplikimi i acidit sulfurik
• 3. Baza e lëndës së parë për prodhimin e acidit sulfurik
• 5.1 Pjekja e lëndëve të para që përmbajnë squfur
• 5.2 Shpëlarja e gazit pas ndezjes
• 5.3 Oksidimi i dioksidit të squfurit
• 5.4 Thithja e trioksidit të squfurit
• 5.5 Sistemi i dyfishtë i kontaktit dhe thithjes së dyfishtë (DC/DA)
• 6. Teknologji për prodhimin e acidit sulfurik nga gazi i lagësht WSA dhe SNOX™ - kontrolli i emetimeve të oksideve të squfurit dhe azotit
• 6.1 Hulumtimi bazë
• 6.2 Zhvillimi dhe optimizimi i teknologjisë
• 6.3 Teknologjia SNOX™
• 7. Prodhimi i squfurit duke përdorur metodën Claus

oksidi i çlirimit të acidit sulfurik

1. Vetitë e acidit sulfurik

Acidi sulfurik anhidrik (monohidrat) është një lëng i rëndë vajor që përzihet me ujë në të gjitha përmasat për t'u çliruar sasi e madhe ngrohjes. Dendësia në 0 °C është 1,85 g/cm3. Vlon në 296 °C dhe ngrin në -10 °C. Acidi sulfurik quhet jo vetëm monohidrat, por edhe zgjidhje ujore të tij (), si dhe zgjidhje të trioksidit të squfurit në monohidrat (), të quajtur oleum. Oleumi "tym" në ajër për shkak të desorbimit prej tij. Acidi sulfurik i pastër është i pangjyrë, ndërsa acidi sulfurik teknik ngjyroset me ngjyrë të errët nga papastërtitë.

Vetitë fizike Acidi sulfurik, si dendësia, temperatura e kristalizimit, pika e vlimit, varen nga përbërja e tij. Në Fig. Figura 1 tregon një diagramë kristalizimi të sistemit. Maksimumi në të korrespondon me përbërjen e përbërjeve ose prania e minimaleve shpjegohet me faktin se temperatura e kristalizimit të përzierjeve të dy substancave është më e ulët se temperatura e kristalizimit të secilës prej tyre.

Oriz. 1 Temperatura e kristalizimit të acidit sulfurik

Acidi sulfurik 100% anhidrik ka një temperaturë relativisht të lartë kristalizimi prej 10,7 °C. Për të zvogëluar mundësinë e ngrirjes së një produkti tregtar gjatë transportit dhe ruajtjes, përqendrimi i acidit sulfurik teknik zgjidhet i tillë që të ketë mjaftueshëm temperaturë të ulët kristalizimi. Industria prodhon tre lloje të acidit sulfurik komercial.

Acidi sulfurik është shumë aktiv. Ai shpërndan oksidet e metaleve dhe shumica e metaleve të pastra; temperaturë e ngritur të gjitha acidet e tjera janë nga kripërat. Acidi sulfurik kombinohet veçanërisht me lakmi me ujin për shkak të aftësisë së tij për të formuar hidrate. Ai largon ujin nga acidet e tjera, nga hidratet kristalore të kripërave dhe madje edhe derivatet e oksigjenit të hidrokarbureve, të cilat nuk përmbajnë ujë si të tillë, por hidrogjen dhe oksigjen në kombinimin H:O = 2. druri dhe inde të tjera bimore dhe shtazore që përmbajnë celulozë, niseshteja dhe sheqeri shkatërrohen në acid sulfurik të koncentruar; uji lidhet me acidin dhe vetëm karboni i shpërndarë imët mbetet nga indi. Në acidin e holluar, celuloza dhe niseshteja shpërbëhen për të formuar sheqerna. Nëse acidi sulfurik i koncentruar bie në kontakt me lëkurën e njeriut, ai shkakton djegie.

2. Aplikimi i acidit sulfurik

Aktiviteti i lartë i acidit sulfurik në kombinim me relativisht kosto të ulët prodhimi ishte i paracaktuar nga shkalla e madhe dhe diversiteti ekstrem i aplikimit të tij (Fig. 2). Është e vështirë të gjesh një industri në të cilën acidi sulfurik ose produktet e prodhuara prej tij nuk konsumoheshin në sasi të ndryshme.

Oriz. 2 Përdorimi i acidit sulfurik

Konsumatori më i madh i acidit sulfurik është prodhimi plehra minerale: superfosfat, sulfat amoni, etj. Shumë acide (për shembull, fosforik, acetik, klorhidrik) dhe kripëra prodhohen kryesisht duke përdorur acid sulfurik. Acidi sulfurik përdoret gjerësisht në prodhimin e metaleve me ngjyra dhe të rralla. Në industrinë e përpunimit të metaleve, acidi sulfurik ose kripërat e tij përdoren për turshinë e produkteve të çelikut para lyerjes, kallajimit, nikelimit, kromit, etj. Sasi të konsiderueshme të acidit sulfurik shpenzohen për rafinimin e produkteve të naftës. Prodhimi i një numri ngjyrash (për pëlhura), llaqe dhe bojëra (për ndërtesa dhe makina), substanca medicinale dhe disa plastikë përfshin gjithashtu përdorimin e acidit sulfurik. Duke përdorur acid sulfurik, etil dhe alkoole të tjera, disa etere, sintetike detergjentët, një sërë pesticidesh për kontrollin e dëmtuesve bujqësia dhe barërat e këqija. Tretësirat e holluara të acidit sulfurik dhe kripërave të tij përdoren në prodhimin e pëlhurës prej fije artificiale, në industrinë e tekstilit për trajtimin e fibrave ose pëlhurave para ngjyrosjes, si dhe në industri të tjera. industria e lehtë. NË industria ushqimore acidi sulfurik përdoret në prodhimin e niseshtës, melasës dhe një sërë produktesh të tjera. Transporti përdor bateri të acidit sulfurik të plumbit. Acidi sulfurik përdoret për tharjen e gazrave dhe për përqendrimin e acideve. Së fundi, acidi sulfurik përdoret në proceset e nitrimit dhe në prodhimin e shumicës së eksplozivëve.

3. Baza e lëndës së parë për prodhimin e acidit sulfurik

Baza e lëndës së parë për prodhimin e acidit sulfurik janë përbërjet që përmbajnë squfur, nga të cilat mund të merret dioksidi i squfurit. Në industri, rreth 80% e acidit sulfurik përftohet nga squfuri natyror dhe piritet e hekurit (squfurit). Piriti i squfurit përbëhet nga piriti mineral dhe papastërtitë. Piriti i pastër () përmban 53,5% squfur dhe 46,5% hekur. Përmbajtja e squfurit në piritin e squfurit mund të ndryshojë nga 35 në 50%. Një vend të rëndësishëm zënë mbetjet e gazrave të metalurgjisë me ngjyra, të përftuara nga pjekja e sulfureve të metaleve me ngjyra dhe që përmbajnë dioksid squfuri. Disa industri përdorin sulfid hidrogjeni si lëndë të parë, e cila formohet gjatë pastrimit të produkteve të naftës nga squfuri.

4. Metodat për prodhimin e acidit sulfurik

Aktualisht, acidi sulfurik prodhohet në dy mënyra: azoti, i cili ekziston për më shumë se 20 vjet, dhe kontakti, i zhvilluar në industri në fund të shekullit të 19-të dhe fillimit të shekullit të 20-të. Metoda e kontaktit zëvendëson metodën e azotit (kullës). Faza e parë e prodhimit të acidit sulfurik duke përdorur çdo metodë është prodhimi i dioksidit të squfurit duke djegur lëndët e para të squfurit. Pas pastrimit të dioksidit të squfurit (veçanërisht në metodën e kontaktit), ai oksidohet në trioksid squfuri, i cili bashkohet me ujin për të prodhuar acid sulfurik. Oksidimi në kushte normale vazhdon jashtëzakonisht ngadalë. Katalizatorët përdoren për të përshpejtuar procesin.

Në metodën e kontaktit për prodhimin e acidit sulfurik, oksidimi i dioksidit të squfurit në trioksid kryhet në masa të ngurta kontakti. Falë përmirësimeve në metodën e prodhimit të kontaktit, kostoja e acidit sulfurik kontakti më të pastër dhe shumë të koncentruar është vetëm pak më e lartë se ajo e acidit të kullës. Prandaj, po ndërtohen vetëm dyqane kontakti. Aktualisht, mbi 80% e të gjithë acidit prodhohet me metodën e kontaktit.

Në metodën e azotit, oksidet e azotit shërbejnë si katalizator. Oksidimi ndodh kryesisht në fazën e lëngshme dhe kryhet në kulla të mbushura. Prandaj, metoda e azotit quhet metoda e kullës bazuar në harduerin e saj. Thelbi i metodës së kullës është që dioksidi i squfurit i përftuar nga djegia e lëndëve të para squfuri, që përmban afërsisht 9% dhe 9-10%, pastrohet nga grimcat e zhirit të piritit dhe hyn në një sistem kullash të përbërë nga disa (katër deri në shtatë) kulla me një hundë. Kullat e mbushura funksionojnë sipas parimit të zhvendosjes ideale në modalitetin politermik. Temperatura e gazit në hyrje të kullës së parë është rreth 350 °C. Në kulla zhvillohen një sërë procesesh absorbimi-desorbimi, të ndërlikuara nga transformimet kimike. Në dy ose tre kullat e para, ambalazhi ujitet me nitrozë, në të cilën oksidet e tretura të azotit lidhen kimikisht në formën e acidit nitrosil sulfurik. Në temperatura të larta, acidi nitrosilsulfurik hidrolizohet sipas ekuacionit:

kjo e fundit reagon me oksidet e azotit në fazën e lëngshme:

, kur absorbohet nga uji, prodhon gjithashtu acid sulfurik:

Oksidet e azotit absorbohen nga acidi sulfurik në tre deri në katër kullat e ardhshme sipas reagimit të kundërt me ekuacionin 15.1. Për ta bërë këtë, acid sulfurik i ftohur me një përmbajtje të ulët nitroze që rrjedh nga kullat e para furnizohet në kulla. Kur oksidet absorbohen, përftohet acidi nitrosilsulfurik, i cili është i përfshirë në proces. Kështu, oksidet e azotit qarkullojnë dhe teorikisht nuk duhet të konsumohen. Në praktikë, për shkak të përthithjes jo të plotë, ka humbje të oksideve të azotit. konsumi i oksideve të azotit në terma është 12-20 kg për ton monohidrat. Metoda e azotit prodhon acid sulfurik 75-77% të holluar, të kontaminuar me papastërti, i cili përdoret kryesisht për prodhimin e plehrave minerale.

5. Diagrami funksional i prodhimit të acidit sulfurik

Skema kimike përfshin reaksionet:

Nëse substancat fillestare (lëndët e para) përmbajnë papastërti, atëherë diagrami funksional (Fig. 15.4) përfshin fazën e pastrimit të gazit pas pjekjes. Faza e parë - pjekja (djegia) - është specifike për çdo lloj lënde të parë, dhe më tej do të konsiderohet për piritet dhe squfurin si lëndët fillestare më të zakonshme. Hapat e oksidimit dhe përthithjes janë në thelb të njëjta në në mënyra të ndryshme duke marrë acid sulfurik. Ne do të kryejmë një shqyrtim sekuencial të fazave të treguara (nënsistemet e CTS të prodhimit të acidit sulfurik) nga pikëpamja e zgjidhjeve të tyre themelore teknologjike, instrumentale dhe operacionale.

Oriz. 4 Diagrame funksionale për prodhimin e acidit sulfurik nga squfuri (a) dhe piritet e squfurit (b) 1 - pjekja e lëndëve të para që përmbajnë squfur; 2 - pastrimi dhe larja e gazit të pjekjes; 3 - oksidimi; 4 - përthithja

5.1 Pjekja e lëndëve të para që përmbajnë squfur

Piriti (piriti) është një proces kompleks fizik dhe kimik dhe përfshin një numër reaksionesh të njëpasnjëshme ose të njëkohshme:

shpërbërja termike
djegia e squfurit në fazë gazi
djegia e pirrotitit

Reagimi total:

Me një tepricë të lehtë ose mungesë oksigjeni, formohet oksid hekuri i përzier:

.

Reaksionet kimike janë praktikisht të pakthyeshme dhe shumë ekzotermike.

Nëse rafinimi i naftës përdoret si lëndë e parë, atëherë djegia në fazën e gazit ka formën e një reaksioni kimik:

,

ato. praktikisht i pakthyeshëm, ekzotermik dhe vjen me një ulje të vëllimit.

Dekompozimi termik i piritit fillon tashmë në një temperaturë prej rreth 200 ° C dhe në të njëjtën kohë squfuri ndizet. Në temperatura mbi 680 °C, të tre reagimet vazhdojnë intensivisht. Në industri, pjekja kryhet në 850-900 °C. Faza kufizuese e procesit është transferimi masiv i produkteve të dekompozimit në fazën e gazit dhe oksiduesi në vendin e reagimit. Në të njëjtat temperatura, përbërësi i ngurtë zbutet, gjë që nxit grumbullimin e grimcave. Këta faktorë përcaktojnë se si kryhet procesi dhe llojin e reaktorit.

Fillimisht, u përdor një reaktor raft (furrë me dhomë) (Fig. 5, a). Piriti rrjedh vazhdimisht nga lart në raftet, dhe ajri nga poshtë kalon nëpër shtresat fikse. Natyrisht, piriti është me gunga (i bluar imët do të krijonte rezistencë të konsiderueshme hidraulike dhe mund të ngjitej lehtësisht së bashku, gjë që do të krijonte djegie johomogjene). gjuajtje - proces i vazhdueshëm, materiali i ngurtë lëvizet me lopata speciale që rrotullohen në një bosht të vendosur përgjatë boshtit të aparatit. Tehet e lopatës lëvizin copat e piritit nëpër pllaka nga lart poshtë, në mënyrë alternative nga boshti i aparatit në muret e tij dhe mbrapa, siç tregohet në figurë me shigjeta. Kjo përzierje parandalon ngjitjen e grimcave së bashku. Zhiri hiqet vazhdimisht nga fundi i reaktorit. Reaktori siguron intensitetin e procesit, i matur nga sasia e piritit që kalon nëpër një seksion kryq njësi të reaktorit - jo më shumë se 200 kg/(m 2 ·h). Në një reaktor të tillë, gërvishtësit lëvizës në një zonë me temperaturë të lartë e ndërlikojnë dizajnin e tij, duke krijuar kushte të pabarabarta të temperaturës në raftet, duke e bërë të vështirë organizimin e heqjes së nxehtësisë nga zona e reagimit. Vështirësitë në heqjen e nxehtësisë nuk lejojnë marrjen e gazit të pjekjes me një përqendrim më shumë se 8-9%. Kufizimi kryesor është pamundësia për të përdorur grimcat e vogla, ndërsa për një proces heterogjen mënyra kryesore për të përshpejtuar shkallën e konvertimit është duke shtypur grimcat.

Oriz. 5 Reaktorë për pjekje të piritit

a - raft (1 - trupi, 2 - rafte për piritet, 3 - kruajtëse rrotulluese, 4 - boshti i lëvizjes së krueseve); b - furra me shtrat të lëngshëm (1 - trup, 2 - shkëmbyes nxehtësie). Shigjetat brenda pajisjeve tregojnë lëvizjen e piriteve të ngurta në reaktorë.

Grimcat e vogla mund të përpunohen në një shtrat të lëngshëm (të lëngshëm), i cili zbatohet në furrat me shtrat të lëngshëm KS (Fig. 15.5, b). Piriti i pluhurosur futet përmes një ushqyesi në reaktor. Oksiduesi (ajri) furnizohet nga poshtë përmes rrjetit të shpërndarjes me një shpejtësi të mjaftueshme për të pezulluar grimcat e ngurta. Rrotullimi i tyre në shtresë parandalon ngjitjen dhe nxit kontaktin e mirë me gazin, barazon fushën e temperaturës në të gjithë shtresën, siguron lëvizshmërinë e materialit të ngurtë dhe rrjedhjen e tij në tubin e daljes për largimin e produktit nga reaktori. Elementet e shkëmbimit të nxehtësisë mund të vendosen në një shtresë të tillë grimcash lëvizëse. Koeficienti i transferimit të nxehtësisë nga shtrati i lëngshëm është i krahasueshëm me koeficientin e transferimit të nxehtësisë nga lëngu i vluar, dhe në këtë mënyrë siguron heqjen efektive të nxehtësisë nga zona e reagimit, kontrollin e regjimit të tij të temperaturës dhe përdorimin e nxehtësisë së reagimit. Intensiteti i procesit rritet në 1000 kg/(m 2 h), dhe përqendrimi në gazin e pjekjes rritet në 13-15%. Disavantazhi kryesor i furrave KS është përmbajtja e rritur e pluhurit të gazit të pjekjes për shkak të erozionit mekanik të grimcave të ngurta lëvizëse. Kjo kërkon pastrim më të plotë të gazit nga pluhuri - në një ciklon dhe një precipitues elektrik. Nënsistemi i qitjes së piritit përfaqësohet nga diagrami teknologjik i paraqitur në Fig. 6.

Oriz. 6 Diagrami teknologjik i pjekjes së piritit

1 - furnizues i diskut; 2 - furra me shtrat të lëngshëm (reaktor); 3 - kaldaja e nxehtësisë së mbeturinave; 4 - ciklon; 5 - precipitator elektrik

Siç u tregua më herët, squfuri mund të përdoret si lëndë e parë (squfuri vendas (squfuri vendas ishte treguar më parë si lëndë e parë) mund të përdoret si lëndë e parë në Fig. 15.6.. nga një lëng që zien, dhe në këtë mënyrë të sigurojë). Squfuri është një substancë me shkrirje të ulët: pika e shkrirjes 113 °C. Para djegies, ai shkrihet duke përdorur avullin e marrë nga nxehtësia e djegies së tij. Squfuri i shkrirë vendoset dhe filtrohet për të hequr papastërtitë e pranishme në lëndët e para natyrore dhe pompohet në furrën e djegies. Squfuri digjet kryesisht në fazën e avullit. Për të siguruar avullimin e tij të shpejtë, është e nevojshme ta shpërndani atë në rrjedhën e ajrit. Për këtë qëllim, përdoren furrat me hundë dhe ciklon.

Oriz. 8 Diagrami teknologjik i djegies së squfurit

1 - filtër squfuri; 2 - grumbullimi i squfurit të lëngshëm; 3 - furra me djegie; 4 - kaldaja e nxehtësisë së mbeturinave

Gjatë djegies së squfurit, sipas reaksionit, një pjesë e oksigjenit shndërrohet në mënyrë të barabartë në dioksid squfuri, dhe për këtë arsye përqendrimi i përgjithshëm është konstant dhe i barabartë me përqendrimin e oksigjenit në gazin burimor (), kështu që kur squfuri digjet në ajri.

Gazi nga djegia e squfurit është më i pasur me oksigjen sesa nga djegia e piriteve.

5.2 Shpëlarja e gazit pas ndezjes

Gazrat nga djegia e piriteve përmbajnë komponime të fluorit, selenit, telurit, arsenikut dhe disa të tjera në formë papastërtish, të formuara nga papastërtitë në lëndën e parë. Lagështia natyrale e lëndës së parë shndërrohet gjithashtu në gaz. Djegia prodhon disa dhe ndoshta okside të azotit. Këto papastërti çojnë ose në korrozioni të pajisjeve ose në helmim të katalizatorit, dhe gjithashtu ndikojnë në cilësinë e produktit - acid sulfurik. Ato hiqen në ndarjen e larjes, një diagram i thjeshtuar i të cilit është paraqitur në Fig. 9.

Oriz. 9 Skema e repartit të larjes për prodhimin e acidit sulfurik

1, 2 - kulla larëse; 3 - filtër i lagësht; 4 - kullë tharjeje

5.3 Oksidimi i dioksidit të squfurit

Reagimi

Sipas ligjit të veprimit të masës, në ekuilibër

Shprehja tregon ndryshimin (zvogëlimin) relativ të vëllimit të përzierjes së reaksionit. Ekuacioni 15.11 përkufizohet në mënyrë implicite dhe zgjidhet me përshtatje. Shkallët e kërkuara të konvertimit (rreth 99%) arrihen në temperaturat 400-420 °C. Presioni nuk ka një efekt të rëndësishëm, kështu që në industri procesi kryhet në presion afër atmosferës.

Katalizatorët e oksidimit përgatiten në bazë të oksidit të vanadiumit () me shtimin e metaleve alkali të depozituara në oksid silikoni. Shpejtësia e reagimit përshkruhet nga ekuacioni Boreskov-Ivanov:

ku është konstante shpejtësia e reagimit;

=0,8 - konstante;

, - presionet e pjesshme të komponentëve përkatës, atm.

Kufijtë e temperaturës dhe vlerat e tyre mund të ndryshojnë për katalizatorë të ndryshëm. Për katalizatorët IK-1-6 dhe SVD kJ/mol në K, këta janë katalizatorë me temperaturë të ulët. Aktiviteti katalizatorë industrialë në temperatura nën 680 K është shumë i vogël, dhe mbi 880 K ndodh çaktivizimi termik i tyre. Prandaj, diapazoni i temperaturës së funksionimit për shumicën e katalizatorëve është 580-880 K, dhe shkalla e konvertimit në reaktor, e përcaktuar nga kufiri i poshtëm i këtij diapazoni, është 98%.

,

Oriz. 11 Diagrami i reaktorit të oksidimit

1 - shtresa e katalizatorit; 2 - shkëmbyes të ndërmjetëm të nxehtësisë; 3 - mikser; 4 - shkëmbyes i jashtëm i nxehtësisë; X g - hyrja e gazit të ftohtë

Përqendrimi fillestar i gazit të përpunuar zgjidhet në mënyrë që mënyra e procesit të jetë brenda temperaturave të funksionimit të katalizatorit. Vlera e madhe në K çon në një ulje të mprehtë të shpejtësisë së reagimit me uljen e temperaturës. Në mënyrë që procesi adiabatik në shtresën e parë të zhvillohet intensivisht, temperatura fillestare duhet të jetë jo më e ulët se 713 K. Quhet "temperatura e ndezjes" (për katalizatorët me temperaturë të ulët është më e ulët). Në diagramin "", procesi adiabatik përfaqësohet nga një vijë e drejtë. Pjerrësia e saj përcaktohet nga madhësia e ngrohjes adiabatike. Për oksidim afërsisht 1% deg. Sa më i lartë (ose përqendrimi fillestar -), aq më i madh është ngrohja. Procesi mund të zhvillohet në ekuilibër, dhe temperatura maksimale (ekuilibri) nuk duhet të kalojë atë të lejuar. Në Fig. 10 kjo korrespondon me një përqendrim fillestar prej 7-8%. Një katalizator me temperaturë të ulët ju lejon të rrisni përqendrimin në 9-10%. Temperaturat në shtresat e mbetura përcaktohen nga optimizimi i modalitetit të reaktorit.

5.4 Thithja e trioksidit të squfurit

Thithja e trioksidit të squfurit është faza e fundit e procesit në të cilin formohet acidi sulfurik. Ndërveprimi me

vazhdon mjaft intensivisht si në fazën e lëngët ashtu edhe në atë të gaztë (avullit). Përveç kësaj, ajo mund të shpërndahet në vetvete, duke formuar oleum. Ky produkt është i lehtë për t'u transportuar sepse nuk gërryen as çeliqet e zakonshme. Zgjidhjet e acidit sulfurik janë jashtëzakonisht agresive. Oleumi është produkti kryesor i prodhimit të acidit sulfurik.

Ekuilibri gaz-lëng për sistemin "" është paraqitur në Fig. 3. Një tipar i këtij sistemi është se në një gamë të gjerë të përqendrimeve të tretësirës, ​​avulli pothuajse i pastër i ujit është i pranishëm në fazën e avullit (ana e majtë e grafikut) dhe mbi oleumin (zgjidhja c) mbizotëron në fazën e gazit (djathtas anën e grafikut). e njëjta përbërje e fazave të lëngshme dhe të avullit (pika azeotropike) do të jetë në një përqendrim të acidit sulfurik prej 98.3%. Nëse thithni një zgjidhje me një përqendrim më të ulët, atëherë reagimi 5 do të ndodhë edhe në fazën e avullit - do të formohet një mjegull acidi sulfurik, i cili do të lërë absorbuesin me fazën e gazit. Dhe kjo do të thotë humbje të produktit, korrozioni të pajisjeve dhe emetime në atmosferë. Nëse përthithet nga oleumi, thithja do të jetë jo e plotë.

Nga këto veti vijon një skemë absorbimi me dy faza (dy kulla) (Fig. 12). Gazi që përmban gaz kalon përmes absorbuesve të njëpasnjëshëm të oleumit 1 dhe monohidratit 2 pas reaktorit. Komponenti tjetër i reagimit () futet në mënyrë të kundërt në absorbuesin monohidrat. Për shkak të intensitetit të qarkullimit të lëngut (thithës), është e mundur të ruhet një përqendrim afër atij optimal - 98.3% (rritja e përqendrimit për kalim të lëngut nuk është më shumë se 1-1.5%). Emri teknik për një acid të tillë është monohidrat, prandaj emri i absorbuesit. Kushtet e përqendrimit të përthithjes sigurojnë thithjen e plotë dhe formimin minimal të mjegullës së acidit sulfurik. Acidi nga absorbuesi monohidrat hyn në absorbuesin e oleumit. Në të qarkullon një tretësirë ​​prej 20%, e cila grumbullohet pjesërisht si produkt përfundimtar - oleum. Acidi nga absorbuesi i mëparshëm - monohidrat - mund të jetë gjithashtu një produkt.

Formimi i acidit sulfurik dhe thithja e trioksidit të squfurit janë procese ekzotermike. Nxehtësia e tyre hiqet në shkëmbyesit e nxehtësisë së ujitjes 3 në vijën e qarkullimit të lëngut në amortizues. Në temperatura nën 100 °C përthithet pothuajse 100%. Dioksidi i squfurit praktikisht nuk absorbohet.

Oriz. 12 Skema e ndarjes së përthithjes në prodhimin e acidit sulfurik

1 - absorbues oleumi; 2 - absorbues monohidrat; 3 - frigoriferë; 4 - mbledhësit e acidit; 5 - ndarësit e spërkatjes

5.5 Sistemi i dyfishtë i kontaktit dhe thithjes së dyfishtë (DC/DA)

Megjithë shkallën mjaft të lartë të konvertimit - 98%, sistemet e fuqishme të acidit sulfurik, që prodhojnë deri në 540 tonë produkt në ditë, lëshojnë më shumë se 300 kg dioksid squfuri në atmosferë çdo orë. Bazuar në të dhënat për ekuilibrin e reaksionit të oksidimit, shkalla e shndërrimit mund të rritet duke ulur temperaturën në shtresat e fundit nën 610 K ose duke rritur presionin në më shumë se 1,2 MPa. Aftësia për të ulur temperaturën është e kufizuar nga aktiviteti i katalizatorëve të disponueshëm, rritja e presionit e ndërlikon inxhinierinë e procesit, dhe për këtë arsye këto metoda nuk kanë marrë ende aplikim industrial.

Një mënyrë efektive për të rritur konvertimin e një reaksioni të kthyeshëm është heqja e produktit të tij. Diagrami teknologjik i kësaj metode është paraqitur në Fig. 13. Në fazën e parë të oksidimit u përdor reaktori 1 me tre shtresa. Përqendrimi në gazin hyrës është 9,5-10,5%. Shkalla e konvertimit në daljen e reaktorit është 90-95%. Absorbimi i ndërmjetëm përfshin absorbuesit oleum 2 dhe monohidrat 3. Pas tyre, gazi përmban vetëm 0.6-1%. Për ta ngrohur atë në temperaturën e reaksionit (690-695 K), përdoret një shkëmbyes nxehtësie pas shtresës së dytë të reaktorit 1. Reaktorët e fazës së parë dhe të dytë të oksidimit kombinohen strukturisht në një strehim. Shkalla e konvertimit të pjesës së mbetur është afërsisht 95%, shkalla totale e konvertimit është 99.6-99.8%. Le të krahasojmë: nëse nuk do të kishte thithje të ndërmjetme, atëherë shkalla e konvertimit të 1-0,6% të mbetur në prani nuk do të kalonte 50%. Një sasi e vogël e asaj që formohet përthithet plotësisht në absorbuesin e dytë monohidrat 3.

Siç mund ta shohim, sasia e të pakonvertuarit (dhe, rrjedhimisht, emetimeve në atmosferë) në sistemin DC/DA është reduktuar me pothuajse 10 herë në krahasim me sistemin e kontaktit të vetëm. Por për këtë është e nevojshme të rritet sipërfaqja e shkëmbyesve të nxehtësisë me 1.5-1.7 herë.

Oriz. 13 Diagrami teknologjik i fazave të kontaktit dhe përthithjes në sistemin "kontaktim i dyfishtë - thithje e dyfishtë"

I, III - fazat e para dhe të dyta të oksidimit; II, IV - sistemet e para dhe të dyta të thithjes së ujit; 1 - reaktor (faza e parë dhe e dytë e oksidimit, të vendosura në të njëjtin strehim, tregohen veçmas); 2 - absorbues oleumi; 3 - absorbues monohidrat; 4 - shkëmbyesit e nxehtësisë së reaktorit në distancë; 5 - ftohës me acid

6. Teknologji për prodhimin e acidit sulfurik nga gazi i lagësht WSA dhe SNOX™ - kontrolli i emetimeve të oksideve të squfurit dhe azotit

Zhvillimi i teknologjisë WSA të Topsoe për heqjen e komponimeve të squfurit nga gazrat e gripit për të prodhuar acid sulfurik filloi në fund të viteve 1970. Teknologjia WSA bazohet në përvojën e gjerë të Topsoe në industrinë e acidit sulfurik dhe një vendosmëri të vazhdueshme për të shtyrë më tej në zhvillimin e katalizatorëve dhe proceseve. Fushat kryesore të kërkimit ishin oksidimi i SO2 në katalizatorët e acidit sulfurik dhe procesi i kondensimit të acidit.

6.1 Hulumtimi Bazë

Aftësia për të kondensuar avujt e acidit sulfurik për të prodhuar acid sulfurik të përqendruar pa lëshuar mjegull acidi është një veçori unike e teknologjisë WSA, e cila u arrit në bazë të eksperimenteve themelore dhe punimet teorike, bërë nga Topsoe.

Gjatë ftohjes së avullit të acidit sulfurik që përmbahet në fazën e gazit, formimi homogjen spontan i qendrave të kondensimit, kondensimi heterogjen dhe kondensimi në mure ndodhin njëkohësisht. Për të zhvilluar dhe përmirësuar kondensatorin WSA, laboratorët Topsoe kryejnë kërkimi bazë në lidhje me këto mekanizma kondensimi thelbësisht të rëndësishëm.

Fig.4. Teknologjia e tubave të qelqit e zhvilluar nga Topsoe përdoret në WSA për të kondensuar avujt e acidit sulfurik

6.2 Zhvillimi dhe optimizimi i teknologjisë

Testimi i nivelit të pilotit dhe impiantit, së bashku me modelimin e detajuar të kondensatorit WSA, përdoret për të studiuar efektet e projektimit dhe funksionimit të kondensatorit në performancën e kondensatorit për të vendosur kriteret e projektimit dhe kontrollin e procesit.

Një tjetër fushë prioritare e jona zhvillimet teknikeështë përmirësimi i teknologjisë së tubave xhami WSA dhe përmirësimi i vazhdueshëm i cilësisë së materialeve të ndërtimit. Sfida e fundit kërkon përdorimin e përvojës sonë në testimin e materialeve për kushtet sfiduese të funksionimit të impianteve të acidit sulfurik.

Për të shfrytëzuar plotësisht potencialin e teknologjisë WSA, ne përdorim metoda inovative për të krijuar diagrame të rrjedhës së procesit ndërsa zbatojmë mjetet e llogaritjes së vetë Topsoe për të zgjidhur në mënyrë optimale probleme të ndryshme industriale. Një nga shtytësit për këtë zhvillim është përqendrimi në rritje në konsumin e energjisë dhe emetimet e CO2 në mbarë botën, gjë që kërkon rikuperimin maksimal të nxehtësisë.

6.3 Teknologjia SNOX™

Për të hequr oksidet e squfurit dhe azotit nga gazrat e gripit, Topsoe ka zhvilluar teknologjinë SNOX™, e cila kombinon teknologjinë WSA me teknologjinë e heqjes së oksidit të azotit SCR, duke siguruar integrim optimal për industrinë e energjisë.

7. Prodhimi i squfurit duke përdorur metodën Claus

Premium Engineering LLC mund të ofrojë katër metoda kryesore të procesit Claus për prodhimin e squfurit elementar nga komponentët acidikë gazi natyror dhe gazrat e rafinerisë së naftës:

Rrjedhje e drejtpërdrejtë (flakë)

· I degëzuar

· I degëzuar me gaz acid dhe ngrohje me ajër

Oksidim i drejtpërdrejtë

1. Procesi Claus me rrjedhje direkte (metoda e flakës) përdoret kur fraksioni vëllimor i sulfurit të hidrogjenit në gazrat acid është mbi 50% dhe hidrokarburet është më pak se 2%. Në këtë rast, i gjithë gazi acid furnizohet për djegie në furrën-reaktorin e fazës termike të instalimit Claus, i bërë në të njëjtin strehë me bojlerin e nxehtësisë së mbeturinave. Në furrën e furrës-reaktorit, temperatura arrin 1100-1300°C dhe rendimenti i squfurit arrin në 70%. Shndërrimi i mëtejshëm i sulfurit të hidrogjenit në squfur kryhet në dy ose tre faza në katalizatorë në një temperaturë prej 220-260°C. Pas çdo faze, avujt e squfurit që rezulton kondensohen në kondensatorët sipërfaqësor. Nxehtësia e lëshuar gjatë djegies së sulfurit të hidrogjenit dhe kondensimit të avullit të squfurit përdoret për të prodhuar avull me presion të lartë dhe të ulët. Rendimenti i squfurit në këtë proces arrin 96-97%.

2. Në një fraksion vëllimi të ulët të sulfurit të hidrogjenit në gazrat acidë (30-50%) dhe një fraksion vëllimor të hidrokarbureve deri në 2%, përdoret një skemë e procesit të degëzuar Claus (një e treta deri në dy të tretat). Sipas kësaj skeme, një e treta e gazit acid digjet për të prodhuar dioksid squfuri dhe dy të tretat e rrjedhës së gazit acid hyn në fazën katalitike, duke anashkaluar reaktorin e furrës. Squfuri prodhohet në fazat katalitike të procesit duke reaguar dioksidin e squfurit me sulfurin e hidrogjenit që gjendet në pjesën tjetër (2/3) e gazit acid origjinal. Rendimenti i squfurit është 94-95%.

3. Kur fraksioni vëllimor i sulfurit të hidrogjenit në gazin acid është 15-30%, kur përdoret skema një e treta deri në dy të tretat, temperatura minimale e lejuar në furrën e furrës-reaktorit (930°C) nuk arrihet, përdorni një skemë me parangrohje të gazit acid ose ajrit.

4. Kur fraksioni vëllimor i sulfurit të hidrogjenit në gazin acid është 10-15%, përdoret skema e oksidimit të drejtpërdrejtë, në të cilën nuk ka fazë të temperaturës së lartë të oksidimit të gazit (djegie). Gazi acid përzihet me një sasi stoikiometrike ajri dhe furnizohet drejtpërdrejt në fazën e konvertimit katalitik. Rendimenti i squfurit arrin në 86%.

Për të arritur një shkallë të rikuperimit të squfurit prej 99.0-99.7%, përdoren tre grupe metodash për pastrimin e mëtejshëm të gazrave të mbeturinave nga procesi Claus:

· Proceset e bazuara në vazhdimin e reaksionit Claus, d.m.th. mbi shndërrimin e H2S dhe SO2 në squfur në një katalizator të ngurtë ose të lëngët.

· Proceset e bazuara në reduktimin e të gjitha përbërjeve të squfurit në sulfur hidrogjeni me nxjerrjen e tij pasuese.

· Proceset e bazuara në oksidimin e të gjitha përbërjeve të squfurit në SO2 ose në squfur elementar me nxjerrjen e tyre pasuese.

Postuar në Allbest.ru

Dokumente të ngjashme

Vetitë e dioksidit të squfurit, përshkrimi i efektit të këtij përbërësi në mjedisi. Heqja e squfurit në rafineritë e naftës. Pastrimi i produkteve të djegies nga oksidet e squfurit. Përzgjedhja dhe arsyetimi i metodës, metodës dhe aparaturës për pastrimin dhe neutralizimin e emetimeve.

puna e kursit, shtuar më 21/12/2011


Shqyrtimi i problemit të kufizimit të emetimeve të dioksidit të squfurit në prodhimin e energjisë. Studimi i metodave për reduktimin e përmbajtjes së squfurit në karburant. Studimi i metodave fiziko-kimike për pastrimin e gazeve nga oksidet e squfurit. Reduktimi i emetimeve të oksideve në atmosferë.

abstrakt, shtuar më 18.04.2015


Analiza e fushës së kondensatës së naftës dhe gazit Karachaganak dhe ndikimi i saj në mjedis. Teknologjia e pastrimit të gazit natyror dhe përpunimit të gazit acid për prodhimin e squfurit. Llogaritja e kolonës së përthithjes dhe vëllimit të emetimeve të substancave të dëmshme në atmosferë.

tezë, shtuar 09/07/2010


Burimet natyrore të ndotjes atmosferike me përbërje squfuri: aktiviteti vullkanik, sipërfaqja e oqeanit. Si rezultat, proceset e shkatërrimit të biosferës aktivitetet prodhuese. Problemi ndërkombëtar emetimet e komponimeve ndotëse të squfurit dhe azotit.

abstrakt, shtuar 28.04.2015


Reduktimi i ndotjes atmosferike nga komponentët e gaztë. Heqja e squfurit nga lëndët djegëse të lëngëta dhe të ngurta. Gazifikimi i qymyrit dhe naftës me squfur. Lidhja e squfurit gjatë djegies së karburantit në një shtrat të lëngshëm të grimcave gëlqerore. Pastrimi i gazeve nga oksidet e azotit.

abstrakt, shtuar 26.08.2013


Llogaritja e emetimeve të oksideve të azotit, oksideve të squfurit, monoksidit të karbonit dhe ndotësve të ngurtë. Organizimi i zonës së mbrojtjes sanitare. Zhvillimi i masave për reduktimin e emetimeve të ndotësve në atmosferë. Përcaktimi i planit të kontrollit të shkarkimeve.

puna e kursit, shtuar 05/02/2012


Rëndësia ekonomike e prodhimit të acidit sulfurik, llojet e lëndëve të para për prodhimin e tij. Karakteristikat e prodhimit modern të koksit dhe emetimet që hyjnë në mjedis. Problemet e mbrojtjes së ajrit atmosferik dhe mjedisit natyror.

test, shtuar 02/03/2011


Metodat dhe teknologjitë për pastrimin e gazrave të gripit nga oksidet e squfurit. Klasifikimi i metodave të desulfurizimit. Reaksionet kryesore që ndodhin gjatë reduktimit të oksideve të azotit në një mjedis që përmban oksigjen. Llogaritja e oxhakut. Roli i Protokollit të Kiotos për ekonominë ruse.

prezantim, shtuar 29.01.2014


Studimi i veçorive të procesit teknologjik, sigurimi i cilësisë së produkteve dhe shërbimeve, certifikimi për treguesit mjedisorë. Standardizimi dhe kontrolli i cilësisë. Bazat e përdorimit të dokumenteve ligjore në fushën e ruajtjes së energjisë dhe burimeve.

raport praktik, shtuar 10/31/2014


Organizimi i monitorimit të ndotjes së ajrit atmosferik. Vetitë fizike të dioksidit të squfurit, efekti i tij toksik në trupin e njeriut. Analiza e mostrave të ajrit të marra në pikat e kontrollit në Yekaterinburg për përmbajtjen e dioksidit të squfurit, vlerësimi i situatës në qytet.

4.1 Instalimi i ELOU-AVT

Instalimi është projektuar për të pastruar vajin nga lagështia dhe kripërat, dhe për distilimin parësor të vajit në fraksione të përdorura si lëndë të para për procese të mëtejshme të përpunimit. Në tabelë 4.1. dhe 4.2. Janë dhënë përkatësisht bilancet materiale të njësive ELOU dhe AVT.

Instalimi përbëhet nga tre blloqe: 1. Çkripëzimi dhe dehidratimi. 2. Distilim atmosferik. 3. Distilim me vakum i mazutit.

Lënda e parë e procesit është nafta.

Produktet: Gaz, fraksione 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 dhe fraksion, duke vluar në temperatura mbi 500 o C.

Tabela 4.1

Bilanci material i njësisë ELOU

Tabela 4.2

Bilanci material i instalimit AVT

zërat e bilancit	Përmbajtja e mundshme	Përzgjedhja nga potenciali në fraksione të unitetit	Zgjedhja aktuale
				mijë ton/vit
mori:
Fraksioni 28-70 °C
Fraksioni 85-120 °C
Fraksioni 120-180 °C
Fraksioni 180-230 °C
Fraksioni 230-280 °C
Fraksioni 280-350 °C
Fraksioni 350-485 °C
Fraksion >485 °С

4.2 Reformimi katalitik

Në rafinerinë e propozuar, procesi i reformimit katalitik është projektuar për të rritur rezistencën ndaj goditjes së benzinës.

Si lëndë të para reformuese ne përdorim një fraksion të gjerë benzine me përdorim të drejtpërdrejtë prej 70 – 180 ºС nga njësia ELOU-AVT, si dhe benzinë ​​për thyerje të vizave, koks dhe të hidrotrajtuara.

Mënyra e funksionimit të njësive të reformimit katalitik varet nga lloji i katalizatorit, qëllimi i njësisë dhe lloji i lëndës së parë. Në tabelë 4.3 tregon treguesit e performancës së njësisë së zgjedhur të reformimit katalitik nga UOP “CCR-platforming” me rigjenerim të vazhdueshëm të katalizatorit.

Tabela 4.3

Mënyra teknologjike e njësisë reformuese katalitike fr. 70 – 180 °C

Këto instalime janë më ekonomike duke ulur presionin e funksionimit duke rritur njëkohësisht thellësinë e konvertimit të lëndëve të para. Reformimi i shtratit të lëvizshëm është modeli më modern i procesit industrial dhe siguron rendiment të lartë të benzinës dhe numër oktani, si dhe rendiment maksimal të hidrogjenit me ashpërsi të ulët të procesit.

Në njësinë reformuese do të përdorim një katalizator Axens HR-526. Katalizatori është oksid alumini i nxitur me klor, me platin (0.23 wt.%) dhe renium (0.3 wt. %) të shpërndara në mënyrë të barabartë në të gjithë vëllimin. Diametri i topave të katalizatorit është 1.6 mm, sipërfaqja specifike është 250 m 2 / g.

Për të siguruar një cikël funksionimi afatgjatë të këtij katalizatori, lëndët e para duhet të pastrohen nga squfuri, azoti dhe përbërësit që përmbajnë oksigjen, gjë që sigurohet nga përfshirja e një njësie hidrotrajtimi në njësinë reformuese.

Produktet e njësisë së reformimit katalitik janë:

Gaz hidrokarbure – përmban kryesisht metan dhe etan, shërben si lëndë djegëse për furrat e rafinerive të naftës;

Koka e stabilizimit (hidrokarburet C 3 – C 4 dhe C 3 – C 5) – përdoret si lëndë e parë për gazrat e ngopur me HFC;

Katalizator, rendimenti i të cilit është 84% wt. përdoret si përbërës i benzinës motorike. Ai përmban 55 - 58% wt. hidrokarbure aromatike dhe ka një numër oktani (IM) = 100 pikë;

4.3 Hidrotrajtimi

Procesi është projektuar për të siguruar nivelin e kërkuar të karakteristikave të performancës së distilimeve të lehta, lëndëve ushqyese të plasaritjes katalitike, e cila sot përcaktohet kryesisht nga kërkesat mjedisore. Cilësia e produkteve hidrotrajtuese rritet si rezultat i përdorimit të reaksioneve të hidrogjenizimit shkatërrues të përbërësve që përmbajnë squfur, azot dhe oksigjen dhe hidrogjenizimi i hidrokarbureve të pangopura.

Ne dërgojmë një pjesë të karburantit dizel që vlon në intervalin 180 – 350 ºС në njësinë e hidrotrajtimit. Materiali i parë i njësisë së hidrotrajtimit të karburantit dizel përfshin gjithashtu vaj gazi koks të lehtë. Bazuar në të dhënat në tabelë. 1.6, përmbajtja e squfurit në këtë fraksion merret të jetë 0.23% wt. si në fraksionin 200 – 350ºС.

Parametrat kryesorë të regjimit teknologjik të njësisë hidrotrajuese të karburantit dizel janë paraqitur në tabelë. 4.4.

Tabela 4.4

Regjimi teknologjik i njësisë hidrotrajuese të karburantit dizel

Në praktikën botërore, më të përdorurat në proceset e hidrogjenizimit janë alumin-kobalt-molibden (ACM) dhe alumin-nikel-molibden (ANM). Katalizatorët hidrotrajtues AKM dhe ANM përmbajnë 2 – 4% wt. Co ose Ni dhe 9 – 15% wt. MoO 3 në γ-aluminin aktiv. Në fazën e fillimit të operacioneve ose në fillim të ciklit të lëndës së parë, ato i nënshtrohen sulfidimit (sulfurizimit) në një rrjedhë H2S dhe H2 dhe aktiviteti i tyre katalitik rritet ndjeshëm. Në projektin tonë, në një fabrikë hidrotrajtimi me naftë, ne do të përdorim një katalizator vendas të markës GS-168sh, me karakteristikat e mëposhtme:

dendësia e masës ÷ 750 kg/m 3;

bartës ÷ aluminosilikat;

diametri i granulës ÷ 3 – 5 mm;

periudha ndër-rigjeneruese ÷ 22 muaj;

jeta totale e shërbimit ÷36 – 48 muaj.

Produktet e instalimit janë:

karburant dizel i trajtuar me hidro;

benzinë ​​e distiluar - përdoret si lëndë e parë për një njësi reformuese katalitike, ka një numër oktan të ulët (50 - 55);

sulfuri i hidrogjenit – dërgohet si lëndë e parë në fabrikën e prodhimit të squfurit elementar;

gaz karburanti.

Udhëzimet mjekësore sugjerojnë që 100% e lëndës së parë nga një njësi hidrotrajtimi me naftë prodhon rendimentin e mëposhtëm të produktit:

karburant dizel i trajtuar me hidro - 97,1% wt;

benzinë ​​e distiluar - 1,1% wt.

Rendimenti i sulfurit të hidrogjenit në % wt. për lëndët e para përcaktohet nga formula

x i – rendimenti i produkteve të trajtuara me ujë në fraksione të njësisë;

32 – masa atomike e squfurit.

Fraksioni 230-350 o C përmban 0,98 wt.% squfur. Materiali i parë i njësisë së hidrotrajtimit të karburantit dizel përfshin gjithashtu vaj gazi koks të lehtë. Përmbajtja e squfurit në karburantin dizel miqësor ndaj mjedisit është 0.01% wt.

Prodhimi i produkteve:

H 2 S = 0,98-(0,01*0,971+0,01*0,011)*34/32 = 0,97%

4.4 Njësia e fraksionimit të gazit (GFU)

Instalimi është projektuar për të prodhuar hidrokarbure të lehta individuale ose fraksione hidrokarbure pastërti të lartë nga gazrat e rafinerisë.

Impiantet e fraksionimit të gazit ndahen sipas llojit të lëndës së parë të përpunuar në gaze të ngopura me HFC dhe gazra të pangopur me HFC.

Lëndët e para të gazeve kufitare të HFC janë gazi dhe koka e stabilizimit AVT në një përzierje me kokat e stabilizimit për reformimin katalitik të fraksionit të benzinës dhe hidrokrisimin e gazit vakum.

Në tabelë 4.5 tregon mënyrën teknologjike të gazeve kufitare HFC.

Tabela 4.5

Mënyra teknologjike e kolonave të distilimit të gazeve kufitare HFC

Kolonat e distilimit	Komponentët e përbashkët	Temperatura e poshtme, °C	Temperatura e lartë, °C	Presioni, MPa
K-1 (deetanizues)	C 2 H 6 / C 3 H 8 +
K-2 (propan)	C 3 H 8 / ΣC 4 H 10 +
K-3 (butan)	ΣC 4 N 10 / ΣC 5 N 12 +
K-4 (izobutan)	iso- C 4 H 10 / n- C 4 H 10
K-5 (pentan)	ΣC 5 H 12 / C 6 H 14 +
K-6 (izopentan)	iso- C 5 H 12 / n- C 5 H 12

Produktet HFC të gazeve kufi - fraksionet e ngushta të hidrokarbureve:

etani – përdoret si lëndë e parë për prodhimin e hidrogjenit, si dhe lëndë djegëse për furrat teknologjike;

propan – përdoret si lëndë e parë për pirolizë, amvisëri gaz i lëngshëm, ftohës;

izobutani – shërben si lëndë e parë për impiantet e alkilimit dhe prodhimin e gomës sintetike;

butan – përdoret si gaz i lëngshëm shtëpiak, lëndë e parë për prodhimin e gomës sintetike, në koha e dimrit shtuar në benzinë ​​komerciale motorike për të siguruar presionin e kërkuar të avullit të ngopur;

izopentani – përdoret si përbërës i benzinës me oktan të lartë;

pentani – është lëndë e parë për proceset e izomerizimit katalitik.

Kur ndahen gazet e hidrokarbureve të pangopura, përdoren njësitë AGFU (njësia e fraksionimit të përthithjes së gazit). Karakteristika e tyre dalluese është përdorimi i teknologjisë së përthithjes së hidrokarbureve C 3 dhe më të lartë nga një përbërës hidrokarbur më i rëndë (fraksioni C 5 +) për të izoluar gazin e thatë (C 1 - C 2) në kolonën K-1. Përdorimi i kësaj teknologjie bën të mundur uljen e temperaturave në kolona dhe në këtë mënyrë zvogëlimin e gjasave të polimerizimit të hidrokarbureve të pangopura. Lëndët e para të gazeve të pangopura AGFU janë gaze nga proceset dytësore, përkatësisht: plasaritja katalitike, thyerja e viskopit dhe koksimi.

Parametrat kryesorë të mënyrës teknologjike të instalimit AGFU të gazeve të pangopura janë paraqitur në tabelë. 4.6.

Tabela 4.6

Regjimi teknologjik i kolonave të distilimit të gazeve të pangopura AGFU

Kolonat e distilimit	Komponentët e përbashkët	Temperatura e poshtme, °C	Temperatura e furnizimit, °C	Temperatura e lartë, °C	Presioni, MPa
K-1 (absorbues fraksionues)	C 2 – / ΣC 3 +
K-2 (kolona e stabilizimit)	ΣC 3 – ΣC 5 / ΣC 6 +
K-3 (propan)	ΣC 3 / ΣC 4 +
K-4 (butan)	ΣC 4 / ΣС 5 +

Produktet e përpunimit të lëndëve të para të hidrokarbureve të pangopura janë fraksionet e mëposhtme:

propan-propileni – përdoret si lëndë e parë për impiantet e polimerizimit dhe alkilimit, prodhimin e produkteve petrokimike;

butan-butilen – përdoret si lëndë e parë për një njësi alkilimi për të prodhuar alkilat (përbërës me oktan të lartë të benzinës komerciale).

4.5 Izomerizimi katalitik i fraksioneve të benzinës së lehtë

Njësia e izomerizimit katalitik është projektuar për të rritur numrin oktan të fraksionit të benzinës së lehtë 28 - 70ºС të njësisë së distilimit sekondar të benzinës duke konvertuar parafinat me strukturë normale në izomerët e tyre që kanë një numër oktani më të lartë.

Ekzistojnë disa opsione për procesin e izomerizimit katalitik të hidrokarbureve parafinike. Dallimet e tyre janë për shkak të vetive të katalizatorëve të përdorur, kushteve të procesit, si dhe skemës teknologjike të miratuar ("për kalim" ose me riciklimin e hidrokarbureve normale të pakonvertuara).

Izomerizimi i hidrokarbureve parafinike shoqërohet me reaksione anësore të plasaritjes dhe disproporcionit. Për të shtypur këto reaksione dhe për të mbajtur aktivitetin e katalizatorit në një nivel konstant, procesi kryhet në presione hidrogjeni prej 2.0 - 4.0 MPa dhe qarkullimin e gazit që përmban hidrogjen.

Rafineria e propozuar përdor një proces izomerizimi në temperaturë të ulët. Parametrat e mënyrës teknologjike të izomerizimit të fraksionit 28 – 70ºС janë dhënë në tabelë. 4.7.

Tabela 4.7

Mënyra teknologjike e instalimit katalitik

izomerizimi i fraksionit të benzinës së lehtë

Gjatë izomerizimit n- përdoren alkane, katalizatorë modernë bifunksionalë, në të cilët si përbërës metalik përdoren platini dhe paladiumi, si bartës përdoret oksidi i aluminit i fluoruar ose i klorur, si dhe aluminosilikatet ose zeolitet e futura në matricën e oksidit të aluminit.

Propozohet të përdoret një katalizator izomerizimi me temperaturë të ulët i bazuar në dioksid zirkoniumi të sulfatuar CI-2 që përmban 0.3-0.4 wt.% platin të depozituar në oksid alumini.

Produkti kryesor i instalimit është izomerizimi (RPM 82 - 83 pikë), i përdorur si një përbërës me oktan të lartë të benzinës motorike, përgjegjës për karakteristikat e tij fillestare.

Së bashku me izomeratin, procesi prodhon gaz kufizues të thatë, i cili përdoret në fabrikë si lëndë djegëse dhe lëndë e parë për prodhimin e hidrogjenit.

4.6 Prodhimi i bitumit

Ky instalim në rafinerinë që po projektohet është projektuar për të prodhuar bitum rrugor dhe ndërtimi.

Lënda e parë për fabrikën e prodhimit të bitumit është mbetjet nga distilimi në vakum i mazutit (katran).

Metodat e mëposhtme përdoren për prodhimin e bitumit:

distilim i thellë me vakum (lëndët e para të mbetura);

oksidimi i produkteve të naftës me ajër në temperatura të larta (prodhimi i bitumit të oksiduar);

përbërja e bitumit të mbetur dhe të oksiduar.

Regjimi teknologjik i instalimit për prodhimin e bitumit nga oksidimi i katranit (fraksion > 500 ºС) është paraqitur në tabelë. 4.8.

Tabela 4.8

Mënyra teknologjike e një fabrike të prodhimit të bitumit me një kolonë oksidimi

bitumet rrugore të përdorura në ndërtimin e rrugëve për përgatitjen e përzierjeve të asfaltobetonit;

bitumi ndërtimor i përdorur në të ndryshme punë ndërtimore, veçanërisht për hidroizolimin e themeleve të ndërtesave.

4.7 Plasaritja katalitike me parahidrotrajtim

Procesi i plasaritjes katalitike është një nga proceset më të zakonshme në shkallë të gjerë të përpunimit të avancuar të naftës dhe përcakton kryesisht treguesit teknikë dhe ekonomikë të rafinerive moderne dhe premtuese të karburantit.

Procesi është projektuar për të prodhuar sasi shtesë të produkteve të lehta të naftës - benzinë ​​me oktan të lartë dhe karburant dizel - duke dekompozuar fraksionet e naftës së rëndë në prani të një katalizatori.

Lënda e parë për instalimin në rafinerinë e projektuar përdor vaj gazi vakum të distilimit të drejtpërdrejtë të naftës (fraksioni 350 - 500ºС) pas përmirësimit paraprak, i cili përdoret për hidrotrajtimin katalitik nga papastërtitë e dëmshme - squfuri, azoti dhe metalet.

Procesi i plasaritjes katalitike është planifikuar të kryhet në një njësi të plasaritjes shtëpiake me një reaktor ngritës të tipit G-43-107 në një katalizator mikrosferik që përmban zeolite.

Faktorët kryesorë që ndikojnë në procesin e plasaritjes katalitike janë: vetitë e katalizatorit, cilësia e lëndëve të para, temperatura, kohëzgjatja e kontaktit ndërmjet lëndëve të para dhe katalizatorit, shpejtësia e qarkullimit të katalizatorit.

Temperatura në këtë proces rregullon thellësinë e procesit të plasaritjes katalitike. Ndërsa temperatura rritet, sasia e gazit rritet dhe sasia e të gjitha produkteve të tjera zvogëlohet. Në të njëjtën kohë, cilësia e benzinës rritet pak për shkak të aromatizimit.

Presioni në sistemin reaktor-rigjenerues mbahet pothuajse konstant. Një rritje e presionit përkeqëson disi selektivitetin e plasaritjes dhe çon në një rritje të formimit të gazit dhe koksit.

Në tabelë 4.9 tregon treguesit e regjimit teknologjik të një instalimi të plasaritjes katalitike me një reaktor ngritës.

Tabela 4.9

Mënyra teknologjike e njësisë së plasaritjes katalitike

Kushtet e procesit	Norma e vendosur
Temperatura, ºС
në reaktor
në rigjenerues
Presioni, MPa
në reaktor
në rigjenerues
Norma masive e ushqimit të lëndëve të para, h -1
Shkalla e qarkullimit të katalizatorit

Katalizatorët për proceset moderne të plasaritjes katalitike të kryera në temperatura të larta janë sisteme komplekse shumëkomponente që përbëhen nga një matricë (bartës), një përbërës aktiv - zeoliti dhe aditivë ndihmës aktivë dhe joaktivë. Materiali i matricës së katalizatorëve modernë është kryesisht aluminosilikat amorf sintetik me një sipërfaqe specifike të lartë dhe strukturë pore optimale. Në mënyrë tipike, në aluminosilikatet amorfe industriale, përmbajtja e oksidit të aluminit është në intervalin 6-30% wt. Komponenti aktiv i katalizatorëve të plasaritjes është zeoliti, i cili është një aluminosilikat me një strukturë kristalore tredimensionale të formulës së përgjithshme vijuese

Me 2/n O Al 2 O 3 x SiO2 në H 2 O,

e cila lejon transformimet katalitike dytësore të hidrokarbureve të lëndëve të para me formimin e produkteve përfundimtare të synuara. Aditivët ndihmës përmirësojnë ose japin disa veti specifike fiziko-kimike dhe mekanike për katalizatorët e plasaritjes aluminosilikat që përmbajnë zeolite (CSC). Platini i depozituar në përqendrime të ulëta përdoret më shpesh si nxitës që intensifikon rigjenerimin e një katalizatori të koks (<0,1 %мас.) непосредственно на ЦСК или на окись алюминия с использованием как самостоятельной добавки к ЦСК.

Në njësinë e plasaritjes katalitike do të përdorim një katalizator vendas të markës KMTs-99, me karakteristikat e mëposhtme:

rendimenti i benzinës ÷ 52 – 52,5 wt.%;

numri oktan (IM) ÷ 92;

konsumi i katalizatorit ÷ 0,4 kg/t lëndë e parë;

madhësia mesatare e grimcave ÷ 72 mikron;

dendësia e masës ÷ 720 kg/m3.

Produktet e njësisë së plasaritjes katalitike janë:

Në këtë projekt, lënda e parë për njësinë e plasaritjes katalitike është pjesë e fraksionit të vajit të drejtpërdrejtë prej 350 – 500 °C me një përmbajtje squfuri prej 1,50% wt.

Për të llogaritur rendimentin e sulfurit të hidrogjenit gjatë procesit të hidrotrajtimit të gazit vakum, supozojmë përmbajtjen e squfurit në produkte dhe rendimentin e produkteve si më poshtë:

vaj gazi me vakum të hidrotrajtuar – 94,8% wt;

benzinë ​​e distiluar – 1,46% wt.

Produktet hidrotrajtuese përfshijnë gjithashtu: gazin e karburantit, sulfurin e hidrogjenit dhe humbjet.

Ku S 0 – përmbajtja e squfurit në lëndën e parë, wt.%;

S i– përmbajtja e squfurit në produktet përfundimtare të procesit, wt.%;

X i– rendimenti i produkteve të trajtuara me ujë në fraksione të njësisë;

34 – pesha molekulare e sulfurit të hidrogjenit;

32 – masa atomike e squfurit.

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

4.8 Koksimi

Instalimi është projektuar për të prodhuar koks të naftës dhe për të prodhuar sasi shtesë të produkteve të lehta të naftës nga mbetjet e rënda të naftës.

Lënda e parë e njësisë së koksit është pjesë e katranit (mbetja nga distilimi në vakum i vajit të karburantit) me një kapacitet koksimi 9,50% wt. dhe përmbajtje squfuri prej 0,76% wt.

Në rafinerinë e projektuar, procesi i koksimit do të kryhet duke përdorur një njësi të koksimit me vonesë (gjysmë të vazhdueshme) (DC).

Në tabelë 4.10 tregon mënyrën teknologjike të instalimit të testimit me ultratinguj.

Tabela 4.10

Mënyra teknologjike e instalimit të testimit tejzanor

Produktet e instalimit janë:

koksi i naftës - përdoret në prodhimin e anodave për shkrirjen e elektrodave të aluminit dhe grafitit, për prodhimin e çelikut elektrolitik, që përdoret në prodhimin e ferroaliazheve, karabit të kalciumit;

gazi dhe koka stabilizuese – përmban kryesisht hidrokarbure të pangopura dhe përdoret si lëndë e parë për hidrokarburet e pangopura HFC;

benzina – përmban deri në 60% hidrokarbure të pangopura, nuk është mjaft e qëndrueshme kimikisht, NMM = 60 – 66 pikë, pas hidrotrajtimit të thellë përdoret si lëndë e parë për një njësi reformuese katalitike;

vaj i lehtë i gazit - shërben si përbërës i karburantit dizel;

nafta e rëndë e gazit është një përbërës i karburantit të bojlerit.

4.9 Thyerja e vizës

Instalimi është projektuar për të zvogëluar viskozitetin e mbetjeve të vajit të rëndë në mënyrë që të përftohet një përbërës i qëndrueshëm i karburantit të bojlerit.

Lënda e parë për thyerjen e viseve është katrani (fraksion > 500 °C) nga blloku i vakumit të instalimit ELOU-AVT.

Në rafinerinë që po projektohet ne përdorim një njësi të thyerjes së viskozitetit me një dhomë reaksioni të jashtëm. Në thyerjen e vizave të këtij drejtimi, shkalla e kërkuar e konvertimit të lëndëve të para arrihet në një regjim më të butë të temperaturës (430 - 450 ° C), një presion jo më shumë se 3,5 MPa dhe një kohë të gjatë qëndrimi (10 - 15 min).

Produktet e instalimit janë:

gaz - përdoret si gaz karburanti;

benzinë ​​- karakteristikat: ORM = 66 - 72 pikë, përmbajtja e squfurit - 0,5 - 1,2% wt., përmban shumë hidrokarbure të pangopura.

Përdoret si lëndë ushqyese reformuese;

Mbetjet e plasaritjes - përdoret si përbërës i karburantit të bojlerit, ka një vlerë kalorifike më të lartë, pikë derdhjeje dhe viskozitet më të ulët se vaji i karburantit me përdorim të drejtpërdrejtë.

4.10 Alkilimi

Qëllimi i procesit është të përftohen fraksione benzine me qëndrueshmëri të lartë dhe rezistencë ndaj shpërthimit duke përdorur reaksionin e izobutanit me olefinat në prani të një katalizatori.

Lëndët e para për instalimin janë izobutan dhe fraksion butat-butileni nga njësia HFC për gazrat e pangopur.

Në rafinerinë që po projektohet ne përdorim një njësi alkilimi të acidit sulfurik. Termodinamikisht, alkilimi është një reaksion në temperaturë të ulët. Kufijtë e temperaturës për alkilimin industrial të acidit sulfurik janë nga 0°C deri në 10°C, pasi në temperatura mbi 10 – 15°C acidi sulfurik fillon të oksidojë intensivisht hidrokarburet.

Presionin në reaktor e zgjedhim në atë mënyrë që i gjithë lënda e parë hidrokarbure ose pjesa kryesore e tij të jetë në fazën e lëngshme. Presioni në reaktorët industrialë është mesatarisht 0,3 – 1,2 MPa.

Ne përdorim acidin sulfurik si një katalizator alkilimi. Zgjedhja e kësaj substance është për shkak të selektivitetit të saj të mirë, lehtësisë së trajtimit të katalizatorit të lëngshëm, lirësisë relative dhe cikleve të gjata të funksionimit të instalimeve për shkak të mundësisë së rigjenerimit ose rimbushjes së vazhdueshme të aktivitetit të katalizatorit. Për alkilimin e izobutanit me butilene, përdorim 96–98% H2SO4. Produktet e instalimit janë:

4.11 Prodhimi i squfurit

Sulfidi i hidrogjenit, i çliruar nga gazrat e procesit të proceseve termohidrokatalitike të përpunimit të një vaji të caktuar, përdoret në rafineri për të prodhuar squfur elementar. Metoda industriale më e zakonshme dhe më efektive për prodhimin e squfurit është procesi i konvertimit oksidativ katalitik Claus të sulfurit të hidrogjenit.

Procesi Claus kryhet në dy faza:

faza e oksidimit termik të sulfurit të hidrogjenit në dioksid squfuri në një reaktor furre

faza e shndërrimit katalitik të sulfurit të hidrogjenit dhe dioksidit të squfurit në reaktorët R-1 dhe R-2

Mënyra teknologjike e instalimit është paraqitur në tabelë. 4.12.

Tabela 4.12

Mënyra teknologjike e fabrikës së prodhimit të squfurit

Kushtet e procesit	Norma e vendosur
Presioni i tepërt, MPa
Temperatura,ºС
në një furre-reaktor
në daljen e kaldajave të nxehtësisë së mbeturinave
në hyrje të reaktorit R-1
në dalje nga reaktori R-1
në hyrje të reaktorit R-2
në dalje nga reaktori R-1

Ne përdorim oksid aktiv alumini si katalizator, jeta mesatare e shërbimit të të cilit është 4 vjet.

Squfuri përdoret gjerësisht në ekonominë kombëtare - në prodhimin e acidit sulfurik, ngjyrave, shkrepseve, si agjent vullkanizues në industrinë e gomës etj.

4.12 Prodhimi i hidrogjenit

Futja e gjerë e proceseve hidrogjenimi dhe hidrokatalitike në rafinerinë e propozuar të naftës kërkon një sasi të madhe hidrogjeni, përveç asaj që vjen nga reformatori katalitik.

Bilanci i hidrogjenit për rafinerinë e projektuar me përpunim të avancuar të naftës Teplovskaya është paraqitur në tabelë. 4.13.

Tabela 4.13

Bilanci i hidrogjenit për rafineritë me thellësi

përpunimi i naftës Teplovskaya nga horizonti i qymyrit.

Për të prodhuar hidrogjen, ne përdorim, si metodën më ekonomike, metodën e shndërrimit katalitik të avullit të lëndës së parë të gazit.

Ndërveprimi i metanit (ose homologëve të tij) me avujt e ujit vazhdon sipas ekuacioneve

Tabela 4.14

Shpërndarja e fraksioneve të drejtpërdrejta të vajit Teplovskaya nga proceset teknologjike,% wt.

Emri	Zgjedhja aktuale, % wt. për naftën			Katalitik izomerizimi	Katalitik reformimi për të marrë benzinë ​​me oktan të lartë		Hidrotrajtimi i karburantit dizel	Plasaritja katalitike	Koksimi i vonuar	Thyerja e vizoreve	Prodhimi i bitumit
Fraksionet e vajit:
Gaz + refluks
Fraksioni 28-70 °C
Fraksioni 70-120 °C
Fraksioni 120-180 °C
Fraksioni 180-230 °C
Fraksioni 230-280 °C
Fraksioni 280-350 °C
Fraksioni 350-500 °C
Fraksion mbi 500 °C
Produktiviteti për lëndët e para direkte, mijë ton. në vit

SKEMA e rafinerisë