- рідка сірка; VIII - гаряча вода для живлення котлів; IX-пар низького тиску; X - технічна вода; В01 - сепаратор; В02 - барабан першого котла; В04, В06 - каталітичні реактори першого і другого ступенів; ВООЗ, В05, В07 - коагулятори сірки; Р01 - піч-реактор; Р02, РОЗ - печі підігріву технологічного газу; Р04 - піч допалювання і димова труба; Е01, Е02 - конденсатори сірки; РОЗ - економайзер; Р04 - ємність гарячої води; Т01 - сірчана яма; Н01 - повітрядувка; Н02 - насос; У - 355 - установка доочищення хвостових газів.
Термічна стадія полягає в високотемпературному спалюванні сірководню в реакторі-генераторі при подачі стехиометрического кількості повітря згідно реакції:
(1) 2H2S + О2? 2Н2О + S2 + 157210 кДж / кг моль H2S
Стехіометричне співвідношення кількості повітря і сірководню в залежності від складу сірководневого газу має бути в межах 2:1 - 3:1. Процес проводять при стехіометричному співвідношенні 4:1 (відношення об'єму повітря до обсягу сірководневого газу), щоб захистити каталізатор гідрогенізації у вузлі очищення хвостових газів при відхиленні параметрів технологічного процесу від норми. І це не впливатиме на загальну ступінь вилучення 99,8% за рахунок рециркуляції сірководню у вузлі очищення хвостових газів.
Як вже було сказано процес протікає при 1100-1500 ° С і при тиску в камері згоряння 0,71 бар (ізб.) залежно від концентрації H2S в сірчановодневому газі та наявності в ньому вуглеводнів і аміаку.
Частина сірководневого газу в топці котла-утилізатора перетворюється на SО2 по реакції:
(1) 2H2S + 3О2? 2Н2О + 2SО2 + 519160 кДж / кг моль H2S
Частина сірководню при високій температурі розкладається на водень і сірку
(1) H2S? Н2 + S2
Вуглеводні та аміак, що містяться в сірчановодневому газі, згоряють по реакціях:
(1) С2Н6 + 3,5 О2? 2СО2 + 3Н2О + 1427700 кДж / кг мольС2Н6
(2) 2NH3 + 1,5 О2? N2 + 3Н2О + 316 974 кДж / кг моль NH3
Наявність у складі сірководневого газу газоподібних вуглеводнів в кількості понад 2%, а також рідких вуглеводнів, може спричинити за собою серйозні порушення процесу подальшої каталітичної переробки.
Можливо протікання побічних реакцій з утворенням сірковмісних сполук.
(1) СО2 + H2S? COS + Н2О
(2) CО2 + 2H2S? CS2 + 2H2О
(3) COS + H2S? CS2 + H2О
При охолодженні газів після термічної щаблі відбуваються такі реакції:
· асоціація молекул S2 в S6 і S8
(1) 3S2? S6 + 91100кДж/кгмоль S2
(2) 4S2? S8 + 101490 кДж / кг моль S2
· асоціація молекул сірки S6 в S8:
(1) 4S6? 3S8 + 41660 кДж / кг моль S8
· конденсація сірки:
(1) S8 (газ)? S8 (рідина) + 95 710 кДж / кг моль S8
Реактор Клауса 1-го ступеня являє собою горизонтальний циліндричний апарат, усередині якого розташовується шар каталізатора. У верхній частині шару каталізатора викори...
