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 ||

Получение инертных газов в процессах переработки сероводорода по методу клауса и прямого окисления

-- [ Страница 3 ] --

Таблица 4 - Материальный баланс процесса получения инертного газа из отходящих газов узла СКОТ установки Клауса

Наименование продуктов Выход продуктов
кг/час %
Поступило:
  1. Отходящий газ
1000 100
Компонентный состав
Н2S 0,03 0,003
H2O 33,7 3,370
H2 0,86 0,086
CO2 40,43 4,043
N2 924,79 92,479
CO 0,03 0,003
СOS 0,06 0,006
  1. Воздух
15,56 100
Компонентный состав
N2 11,84 76,12
O2 3,55 22,81
H2O 0,17 1,07
Всего 1015,56 100
Получено:
  1. Инертный газ
898,77 100
Компонентный состав
N2 887,54 98,75
CO2 11,23 1,25
  1. Газы отдувки
82.81 100
Компонентный состав
N2 58,08 70,17
CO2 21,21 25,61
SO2 0,12 0,14
H2O 3,4 4,11
  1. Конденсат
33,98 100
Компонентный состав
H2O 33,98 100
Всего 1015,56 100

Таким образом, предлагаемая схема (рис.3) позволяет получать инертный газ из отходящих газов узла доочистки СКОТ со значительным выходом (89,9 % масс.) и экологически безопасным способом. Качество инертного газа, % об.: азот – не менее 98,75, CO2 – не более 1,25, что соответствует требованиям на инертный газ для нефтегазовой промышленности. Содержание двуокиси углерода в инертном газе по требованию заказчика может быть доведен до требова ний ГОСТ 9293-74.

При разработке схемы процесса применены ряд технологических решений, направленных на интегрирование его с технологией доочистки отходящих газов производства серы: для улавливания двуокиси серы – продукта каталитического окисления сернистых соединений, в качестве абсорбента используется водяной конденсат, получаемый в процессе как побочный продукт; для отдувки сернистого ангидрида из абсорбента используются газы регенерации блока осушки инертных газов; газы отдувки абсорбента рециркулируют для утилизации на установку Клауса; дегазированный конденсат используют в качестве подпитки для системы оборотного водоснабжения завода или после дополнительной обработки в качестве котловой воды на установке Клауса; в качестве окислителя используется воздух из системы воздухообеспечения установки Клауса, что исключает необходимость оснащения установки получения инертного газа дополнительным воздушным компрессором; подогрев отходящих газов узла СКОТ перед каталитическими реакторами осуществляется за счет рекуперации тепла дымовых газов печи дожига; система управления и контроля установки получения инертного газа интегрируется в АСУ ТП установки Клауса; компоновка позволяет «вписаться» на существующей производственной площадке установки Клауса.

Предлагаемая технология позволяет создавать единичные блоки получения инертных газов, в которых используются унифицированные узлы (реакторный, подачи воздуха со смесителем газов, газонапорный, теплообменный, осушки газа), что позволяет поставлять их в полной заводской готовности в модульном исполнении и при необходимости компоновать из них агрегаты большей мощности.

Разработана, также, схема получения инертных газов из сероводородсодержащих газов с использованием процесса прямого окисления сероводорода на гетерогенных катализаторах в стационарном и в кипящем слоях катализатора. Предлагаемая технология может найти применение для создания небольших по мощности мобильных установок или там, где строительство установки Клауса не целесообразно по экономическим причинам. На рис. 4. приведена схема производства инертных газов на основе сероводородсодержащих углеводородных газов с использованием прямого окисления сероводорода в стационарном слое катализатора.

 - Установка утилизации-5

Рисунок 4. - Установка утилизации сероводородсодержащих газов с получением инертного газа

1 – реактор с неподвижным слоем катализатора; 2, 3 – теплообменники; 4 – сепаратор; 5 – реактор с катализатором сотовой структуры; 6 – реактор каталитического сжигания углеводородного газа; 7 – котёл-утилизатор; 8 – аппарат воздушного охлаждения; 9 – адсорберы; 10 – компрессор.

I – сероводородсодержащий газ; II - воздух; III – жидкая сера; IV – инертный газ; V – вода; VI – пар.

В пятой главе дается технико-экономическая оценка установки получения инертного газа по третьей схеме - наиболее рациональному из предложенных вариантов. В качестве базы сравнения приняты современные отечественные установками получения азота методом мембранного (ГРАСИС) и адсорбционного разделения воздуха (ПРОВИТА), использующие зарубежные покупные изделия. Стоимость установки определена из стоимости оборудования, включая систему управления и автоматизации, затрат на проектирование и на монтажные работы (табл. 5). Как и для базы сравнения рассматривается заводская готовность и блочно-комплектные поставки установки. Оценка объема необходимых капиталовложений дается для номинальной производительности 1000 кг/час. Общая стоимость оборудования установки рассчитана на основании коммерческих предложений поставщиков отдельных видов оборудования. Стоимость монтажных работ определена методом трудозатрат на основании фактических данных по российским монтажно-строительным и машиностроительным предприятиям за 1998-2008 гг. Стоимость проектно-конструкторских работ рассчитана по «Единому справочнику базовых цен проектные работы объектов нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности», М., 2005г. Для расчета срока окупаемости использована цена на технический азот, по которой осуществляется его поставка на нефтеперерабатывающие предприятия, не обеспеченные достаточными мощностями по инертному газу.

Таблица 5 - Сравнительные показатели эффективности процессов получения

инертных газов

Процессы Показатели экономической эффективности
Удельные капитальные вложения, руб./ кг Удельные затраты электроэнергии, кВт/кг Срок окупаемости, лет
ПРОВИТА 3,76 0,32 0,8
ГРАСИС 9,85 0,6 2,1
Предлагаемый процесс 2,00 0,17 0,5

Таким образом, предлагаемый процесс является экономически целесообразным, а также способствует решению экологической задачи снижения выбросов вредных веществ в атмосферу на установке получения серы, что позволяет рекомендовать его для внедрения на предприятиях переработки сернистой нефти и газа. Высокие экономические и экологические показатели достигнуты благодаря использованию в процессе разработанного высокоэффективного катализатора и принципа интегрирования с технологией доочистки отходящих газов производства серы.

ВЫВОДЫ

1. Предложено использовать отходящие газы узла доочистки установки Клауса для получения инертного газа после удаления из них нежелательных компонентов. По составу и режимным параметрам, наиболее приемлемым для этой цели являются газы после узла доочистки СКОТ. Для небольших предприятий, где строительство установки Клауса не является экономически целесообразным, в качестве источника инертных газов предлагается использовать хвостовые газы установки прямого гетерогенно-каталитического окисления сероводорода в серу.

2. Предложено проводить удаление сернистых компонентов из отходящих газов путем окисления их в один продукт - в двуокись серы, с последующей абсорбцией ее водой. С целью подбора каталитической системы для этой реакции, синтезирован и исследован широкий класс образцов нанесенных оксидных катализаторов. В качестве активной фазы использованы оксиды переходных металлов и их смеси, нанесенные на малоактивные в реакции Клауса модификации алюмооксидов, на диоксид кремния и на алюмосиликат.

3. Установлен ряд активности исследованных катализаторов в реакции окисления сероводорода в двуокись серы в условиях, моделирующих отходящие газы узла доочистки СКОТ, и показано, что Fe-оксидные катализаторы обладают лучшими каталитическими свойствами. Для дальнейших исследований как оптимальный выбран оксид железа на - Al2O3.

4. Исследование катализатора в широком интервале режимных параметров реакции окисления сероводорода в двуокись серы в присутствии паров воды определены оптимальные условия процесса (температура - 3400С, время контакта - 0,6 с., отношение H2S / O2 – 0,5) позволяющие обеспечивать полный дожиг сероводорода при 100 % - ной селективности.

Показано, что увеличение концентрации кислорода в реакционной смеси и увеличение времени контакта позволяют снизить температуру процесса окисления.

5. Предложены три схемы блока получения инертных газов из отходящих газов установки Клауса с узлом доочистки СКОТ. По первой схеме получение инертного газа осуществляется из дымовых газов печи дожига. Вторая схема предусматривает для этого применение смеси дымовых и отходящих газов. Третья схема основана на использовании в качестве исходного газа для получения инертной среды, только отходящие газы узла доочистки.

6. Для промышленной реализации предложена технологическая схема, в основе которой лежит двухступенчатый каталитический процесс. На первой стадии проводится окисление водорода и окиси углерода кислородом воздуха при небольшом его избытке на катализаторе, устойчивом в присутствии сероводорода. На второй стадии окислению подвергают сероводород до двуокиси серы на разработанном железооксидном катализаторе. Процесс упрощается, за счет того, что на обеих стадиях используется окислительный процесс, причем получаемые при этом продукты - двуокись углерода и двуокись серы удаляются из реакционных газов водой, которая получается в данном процессе.

7. Разработан технологический регламент на проектирование укрупненной опытной установки очистки отходящих газов методом окисления на твердых катализаторах. На опытной базе ООО «АНК» была смонтирована установка производительностью 5,0 нм3/час, которая работала на смеси газов, моделирующая отходящие газы узла СКОТ. В процессе опытно-промышленных испытаний нашли свое подтверждение лабораторные данные по активности Fe-оксидного катализатора на блочном носителе сотовой структуры и режимные параметры реакторных блоков окисления сернистых соединений и окисления водорода. Состав получаемого инертного газа соответствует требованиям ГОСТ 9293-74 на азот марки газообразный технический.

8. Результаты исследования использованы для разработки технологического регламента на проектирование опытно-промышленного блока ОАО НПЗ «ТАИФ» для получения инертных газов производительностью 2000 нм3/ час. Также совместно с ООО «Волгограднефтепроект» осуществляется разработка базового проекта технологической установки по получению инертных газов производительностью 1000 нм3 /час.

9. Выполнен технико- экономический анализ создания установки получения инертного газа по технологической схеме, в котором в качестве сырьевого газа используются отходящие газы узла доочистки СКОТ. Показано, что удельные капитальные затраты снижаются в 5 и 2 раза, расход электроэнергии уменьшается в 3 и 2 раза, по сравнению с установками мембранного и адсорбционного разделения воздуха, соответственно. Срок окупаемости установки составляет менее 1года.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

1. С.С. Юсупов, З.Ф. Исмагилова, Исмагилов Ф.Р., А.А.Рябов. Малогабаритная установка для получения инертных газов для обеспечения безопасности объектов добычи нефти и газа // Материалы Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов. – 16 ноября. – 2007. – Грозный. – С. 133-134.

2. З.Ф. Исмагилова, С.С.Юсупов, Ф.Р. Исмагилов. Новые методы производства инертных газов для сайклинг-процесса // Труды Грозненского нефтяного института им. акад. М.Д. Миллионщикова. – ГГНИ. – Грозный. – вып 6. – 2006. – С. 215-217.

3. З.Ф. Исмагилова, С.С. Юсупов, А.А. Рябов, Ф.Р. Исмагилов. Технология получения инертных газов для обеспечения безопасности объектов нефтяной и газовой промышленности // Материалы научно-практической конференции « Роль науки в развитии топливно-энергетического комплекса». VII- Российский энергетический форум. – 24 октября. – 2007. – Уфа. – С. 247-249.

4. З.Ф.Исмагилова, С.С.Юсупов, А.А. Эльмурзаев. Выбор оптимальной схемы реакторного узла окисления сероводорода на твердых катализаторах// Нефтепромысловое дело. – М., ОАО «ВНИИОЭНГ. – № 9. – 2007. – С. 76.

5. С.С. Юсупов, З.Ф. Исмагилова, А.А.Эльмурзаев. Экспериментальная установка для исследования процесса очистки газа от сероводорода // Труды Грозненского государственного нефтяного института им. акад. М.Д. Миллионщикова, ГГНИ. – Грозный. – вып. 7. – 2007. – С. 219-222.

6. С.С Юсупов, Р.Р Сафин, Ф.Р Исмагилов, А.А Эльмурзаев. Оптимизация управления процессом окисления сероводорода в производстве инертных газов // Труды Грозненского государственного нефтяного института им. акад. М.Д. Миллионщикова, ГГНИ. – Грозный. – вып. 8. – 2008. – С. 167-171.

7. А.А.Эльмурзаев, С.С.Юсупов, З.Ф.Исмагилова, Ф.Р.Исмагилов. Перспективы развития процессов прямого окисления сероводородсодержащих газов // Материалы Всероссийской научно-практичекой конференции « Наука, образование и производство», посвященной 95 – летию со дня рождения

академика М.Д. Миллионщикова. – 29 февраля-1 марта. – 2008. – Грозный. – С. 307- 309.

8. С.С. Юсупов, Ф.Р. Исмагилов, Р.Р. Сафин, З.Ф. Исмагилова. Выбор и обоснование технологической системы получения инертных газов путем сжигания топлив // Вестник Астраханского государственного университета. – №6. – т.47. – 2008. – С.167-170.

9. С.С. Юсупов, Ф.Р. Исмагилов, В.Д. Зорин, В.В. Калинин. Получения азота из отходящих газов производства серы//Материалы Первой Всероссийской научно-практической конференции «Возрождение и перспективы развития нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности Чеченской Республики». – 19 – 21сентября. – г.Туапсе. – 2008. – С.171-173.

10. В.В. Калинин, Ф.Р. Исмагилов, В.Д. Зорин, С.С. Юсупов, З.Ф. Исмагилова. Метод получения инертных газов для сайклинг-процессов // Газовая промышленность. – № 4. – 2009. – С. 30-33.

11. Ф.Р. Исмагилов, В.Д. Зорин, В.В. Калинин, С.С. Юсупов, З.Ф. Исмагилова, Т.В.Зорина. Перспективный подход к снабжению нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов инертным газом // Химия и технология топлив и масел. – № 2. – 2009. – С. 7- 9.

12. С.С. Юсупов, Зорина Т.В., Калинин В.В., Зорин В.Д., Исмагилов Ф.Р. Окислительная конверсия кислых газов установки аминовой очистки для получения инертных газов // Материалы Международной научно-практической конференции «Нефтегазопереработка-2009». XVII Конгресс нефтегазопромышленников России. – 26-29 мая. – 2009 г. – Уфа. – С. 115-116.

13. В.Д. Зорин, Ф.Р.Исмагилов, С.С. Юсупов, В.В. Калинин и др. Обоснование технологической системы получения инертных газов при сжигании топлив // «Нефтепереработка и нефтехимия». – №5. – 2009. – С. 27- 30.

14. С.С. Юсупов, В.Д. Зорин, Ф.Р. Исмагилов и др. К вопросу получения азота для объектов нефтегазового комплекса // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе // №6. – 2009. – С. 44- 47.



Pages:     | 1 | 2 ||
 





 
© 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.