авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 6 |

Разработка научных основ повышения эффективности технологий и способов защиты окружающей среды при переработке сероводородсодержащих газов и сернистых нефтей

-- [ Страница 3 ] --

На основе результатов моделирования процесса прямого окисления сероводорода предложен вариант технологического оформления процесса (рис.3), предусматривающий введение теплообменников, позволяющих утилизировать тепло выходящего из реактора газового потока для подогрева входного потока и дальнейшего охлаждения выходного потока до температуры подачи (140оС) в сепаратор для получения коллоидной серы.

При переработке сырья с низким (2 или 6% об.) содержанием сероводорода предусмотрена печь подогрева сырья до температуры зажигания.

 Схема прямого окисления-8

Рис. 3. Схема прямого окисления сероводорода в широком диапазоне концентраций сероводорода в газах.

1 – подогреватель воздуха, 2 – теплообменник, 3 – газоподогреватель, 4 – реактор с кипящим слоем катализатора, 5 – конденсатор-холодильник, 6 – сепаратор серы; I – воздух, II – сероводородсодержащий газ, III – отходящие серосодержащие газы, IV – сера, V – очищенный газ.

Расчетные данные были подтверждены на опытных установках переработки кислых газов в кипящем слое катализатора на реальном кислом газе установки аминовой очистки и при очистке углеводородных газов от сероводорода. Результаты пробега на этих установках использованы для разработки исходных данных для проектирования опытно-промышленных установок и подготовки ряда технико-экономических предложений предприятиям нефтегазовой отрасли.

В четвертой главе диссертации описан ряд технологических решений, направленных на обеспечение экологической безопасности в процессе утилизации сероводородсодержащих газов окислением в кипящем слое катализатора и нейтрализацией поглотительными методами.

На небольших газоперерабатывающих заводах страны значительный объем сероводорода не используется из-за отсутствия мощностей по производству серы и несовершенства используемых процессов. Одним из перспективных методов переработки сероводородсодержащих газов является прямое окисление их до образования серы в кипящем слое сферического катализатора. Опытно-промышленные испытания показали, что дальнейшее усовершенствование данного процесса должно идти в направлении повышения устойчивости и надежности.

Так в процессах окисления высококонцентрированного сероводородсодержащего газа в кипящем слое катализатора унос серы после конденсатора достигает 10 %. В отдельных случаях в результате отклонения от условий ведения процесса или из-за нарушения температурного режима эксплуатации конденсаторов серы унос серы достигает до 24%. Это приводит к потере серы, снижению экономической и экологической ценности процесса и препятствует его широкому внедрению в нефтегазовой отрасли.

Разработаны методы улавливания аэрозольной серы из продуктов процесса получения серы (с применением органических растворителей, метод введения в очищаемый газ распыленной жидкой серы, метод регулирования температурного режима конденсатора серы, двухстадийный процесс окисления высококонцентрированных сероводородсодержащих газов), применение которых позволяет достичь не только экономического, но и экологического эффекта за счет снижения выбросов сернистого ангидрида.

Важным требованием устойчивой работы рассматриваемого процесса прямого окисления сероводорода является необходимость поддержания температурного и газодинамического режима кипящего слоя катализатора. Одним из условий соблюдения безопасного режима является необходимость поддержания постоянства общего расхода реакционной газовой смеси в реакторе. Так, в случае оседания кипящего слоя катализатора происходит резкий подъем температуры в реакторе из-за резкого прекращения съема тепла реакции и заполнением реакторной системы сероводородновоздушной смесью, а при увеличении расхода газа выше предельного значения происходит унос катализатора. Поэтому для обеспечения безопасности процесса в случае изменения в широком диапазоне расхода сероводородсодержащего газа и содержания в нем сероводорода в технологическую схему установки прямого окисления предлагается включить линию возврата отходящего с установки газа на линию подачи исходного сероводородсодержащего газа. Для количественных выводов о функционировании предлагаемой схемы создана математическая модель. Проведены балансовые расчеты схемы этой установки с учетом потока рециркулята, величина которого зависит от пределов колебания расхода исходного кислого газа и концентрации в нем сероводорода.

Для решения проблемы очистки получаемой в процессе прямого окисления жидкой серы от сероводорода разработан способ и математическая модель для этого процесса путем окисления сероводорода двуокисью серы. Предложена рециркуляционная схема с использованием сернистого ангидрида или инертных газов, используемых в качестве продувочного газа и содержащих сернистый ангидрид.

Для подтверждения конкретной практической значимости полученного математического описания был проведен сравнительный анализ прогнозируемых и опытных результатов по критерию Фишера, согласно которому полученные математические модели адекватны реальному процессу утилизации сероводородсодержащих газов в псевдоожиженном слое катализатора.

Проведенные исследования свидетельствуют о возможности использования блочных катализаторов сотовой структуры, обладающих значительной поверхностью для конденсационного улавливания паров серы, образующихся в процессе прямого окисления сероводорода. Результаты этих исследований использованы при разработке двухстадийного процесса утилизации высококонцентрированных сероводородсодержащих газов.

На первой стадии окисление ведут в псевдоожиженном слое катализатора, на второй стадии отходящие газы подают в стационарный слой блочного катализатора сотовой структуры для доокисления сероводорода с конденсацией паров аэрозольной серы.

Известный метод двухстадийного окисления сероводородсодержащих газов в стационарном слое гранулированного катализатора может быть использован только для газов с концентрацией сероводорода до 30 %. Использование на второй стадии катализаторов сотовой структуры с одновременной подачей в высококонцентрированный сероводород инертного газа позволяет довести общий выход серы до 98-99%. Предложено в качестве инертного газа использовать азот и углекислый газ, содержащийся в продуктах окисления, т.е. осуществлять рециркуляцию части отходящих после второй стадии газов в начало процесса на смешение с сырьевым газом.

Наиболее высокий выход серы достигнут при окислении газа с содержанием 70-95 % об. сероводорода кислородом воздуха при соотношении кислород/инертный газ (0,1-0,16) : 1. Показано, что дальнейшее повышение концентрации инертного газа - азота нецелесообразно.

Разработан базовый проект опытно-промышленной установки двухступенчатой очистки сероводорода производительностью от 300-900 нм3/ч кислого газа с содержанием сероводорода 95% об.

При расчете технико-экономических показателей рассматривается двухстадийный процесс с модернизированным котлом-утилизатором, позволяющий регулировать температурный режим конденсации. Эффективность процесса выражается в приросте на 5-7 % товарной серы за счет повышения эффективности улавливания капельной серы. Выход товарной серы по предлагаемому варианту составляет 9580 т/год против 9100 т/год по базовому варианту.

Ухудшение в последние десятилетия экологической обстановки в ряде районов России во многом связано с добычей и переработкой нефти и газа с высоким содержанием сероводорода. Промышленные методы утилизации сероводорода крайне нерациональны: его либо сжигают на факелах, либо используют для получения серы, качество и количество которой ставят новые проблемы, но уже связанные с ее применением или утилизацией. Использование сероводорода для синтеза ценных товарных продуктов является более рациональным как с экологической, так и с экономической точки зрения.

Разработан способ очистки нефти, газоконденсата и их фракций от меркаптанов и сероводорода путем обработки исходного сырья органическим реагентом, отличающийся тем, что в качестве органического реагента используют диоксазины или их смеси, предварительно вводя в состав реагента третичные амины (Патент РФ № 2242499). Использование предлагаемого способа позволяет повысить степень очистки нефти, газоконденсата и их фракций от меркаптана и сероводорода, снизить расход нейтрализующего реагента и сократить время обработки сырья (таблица 2).

Нами исследован вариант получения полиметиленсульфида (ПМС) – сорбента тяжелых, в том числе драгоценных металлов каталитическим взаимодействием сероводорода с формальдегидом. Установлено, что при взаимодействии сероводорода с формальдегидом происходит ряд последовательно-параллельных реакций с образованием на первой стадии промежуточного соединения - формтионаля, который на последующих стадиях в присутствии катализатора превращается в ПМС. В присутствии катализатора значительно повышается селектив­ность поликонденсации, процесс извлечения сероводорода из газовой фазы проис­ходит с большим экологическим и экономическим эффектом: выход ПМС молекулярной массы -1000 возрастает до 98% против 18% при очистке без катализатора.

Представляет интерес математическое моделирование процесса взаимодействия сероводорода с формальдеги­дом. Математическая модель лабора­торной установки, основанная на предположении идеального смеше­ния и изотермичности, сводится к материальному ба­лансу по содержанию сероводорода в жидкой фазе и может быть записана в следующем виде:

, , (2)

где С - концентрация сероводорода в растворе, моль/л; - время, мин; k -константа скорости поликонденсации; А - концентрация формальде­гида, моль/л; - коэффициент массообмена между газовой и жидкой фазами; S - удельная поверхность контакта газовой и жидкой фаз; С* - равновесная концентрация сероводорода, моль/л.

Таблица 2

Результаты очистки Астраханского конденсата органическим реагентом диоксазиновой структуры

№ п/п Наименование сернистых компонентов Содержание меркаптанов по данным хроматографи-ческого анализа, ppm, ГОСТ Р50802-95 Содержание общей меркаптановой серы по данным потенциометри-ческого титрования, %, масс. ГОСТ 17323-71 Степень очистки, %
До очист-ки После очист-ки До очист-ки После очист-ки Хромато-графический анализ, ГОСТ 50802-95 Меркап-тановая сера, ГОСТ 17323-71
1 Сероводород 6,0 - 0,08 0,0088 100 89
2 Метилмеркаптан 467,4 8,4 98,2
3 Этилмеркаптан 140,1 4,5 96,8
4 Изопропилмеркаптан 94,0 4,9 94,8
5 Пропилмеркаптан 19,2 1,5 92,2
6 Третбутилмеркаптан 24,5 1,4 94,0
7 Вторбутилмеркаптан 48,0 4,2 91,2
8 Изобутилмеркаптан 6,8 следы 90,0
9 Третамилмеркаптан 11,8 2 ppm 86,8
10 Н-бутилмеркаптан 6,0 1 86,3
11 Амилмеркаптан+ метилтретбутил-сульфид 27,2 5,6 79,2


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 6 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.