Способ конверсии @ -содержащих газов

 

СПОСОБ КОНВЕРСИИ SO, - СО .ДЕРЖАШХ ГАЗОВ путем пропускания газовой смеси при повышенной температуре через слой катализатора с нагревом последнего до температуры реакции , о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью упрощения процесса, последний осуществляют при. периодическом нагреве катализатора, при этом нагрев возобновляют при достижении температуры катализатора на выходе газов, равной температуре реакции.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СО И Л

РЕСПУБЛИК

4(зц С 01 В 17/04, 17/76

ГОСУДАРСТЮННЬ1Й HOMHTET СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЪФ

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2788962/23-26 (22) 04.07.79 (46) 23.05.85. Бюл. Р 19 (72) Н.Г.Вилесов, С.Л.Зальцман, С.Л.Гринева, Г.А.Статюха н О.Г. Еремин (71) Институт газа АН Украинской ССР (53) 661.248(088.8) (56) 1. Патент COIA Р 4039650, кл. С01 В 17/04,,1977.

2. Авторское свидетельство СССР

> 994400, кл. С 01 В 17/76, 1975.

„„SU„„1157013 А (54) (57) СПОСОБ КОНВЕРСИИ $0у — СОДЕРЖАЩИХ ГАЗОВ путем ропускания газовой смеси при повипенной температуре через слой катализатора с нагревом последнего до температуры реакции, отличающийся тем, что,. с.целью упрощения процесса, последний осуществляют при.периодическом нагреве катализатора, при этом нагрев возобновляют при достижении температуры катализатора на выходе газов, равной температуре реакции.

1157013 г

Цель изобретения — упрощение процесса за счет исключения реверсирования направления движения газа. 55

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему предварительный нагрев слоя каталиэаИзобретение относится к способам получения серы или серной кислоты из отходящих сернистых газов путем их каталитической конверсии.

Известен способ каталитического восстановления сернистого газа природным газом, заключающийся н том, что $0 -содержащий гаэ пропускают

2 через первый регенерационный теплообменник, где он нагревается от 450 10 до 1300 С, после чего поступает в ка. талитический реактор, где восстанавливается природным газом с образованием элементарной серы. Далее горячая реакционная смесь проходит через 15 второй насадочный регенерациднный теппообменник, нагревая его. Когда ! температура насадки в первом теплообменнике понижается до 450 С, а но втором повысится до 1300 С, газовая смесь при помощи задвижек и кранов ренерсируется для подачи в обратном направлении, н результате чего второй теплообменник становится первым по ходу газа, а первый - вторым,(1).

Недостатком способа являются наличие громоздких аппаратов и необходимость реверсировать направление движения газа, что приводит к ныбро-. су н продукты реакции большихобьемов неконнертированного rasa, находящегося в трубопроводах, теплообменниках.

Наиболее близким к предлагаемому является способ каталитического.окисления S02-содержащих газов, заключающийся в том, что через предварительно нагретый до температуры реакции катализатор пропускают исходную смесь с температурой 20-200 С. При достижении температуры на выходе из слоя

40 о

420 С.меняют направление подачи реакционной массы на противоположное(1,).

Недостаток известного способа заключается также в необходимости ре45 нерсировать направление движения газа, т.е. в наличии сложной системы задвижек и кранов, работающих при высокой температуре в коррозионно агрессивной среде. Причем при реверсировании часть потока газа возвращается в

50 цикл. тора, пропускание исходной SO2-содержащей газовой смеси через нагретый до температуры реакции слой катализатора, процесс осуществляют при периодическом нагреве катализатора, при этом нагрев возобновляют при достижении температуры катализатора на выходе газов, равной температуре реакции, Р

Пример 1. Конверсия сернистых газов природным газом с получе" нием элементарной. серы и сероводорода.

В трубчатый каталитический реактор

Ф 44 мм загружают 0,7 л у-А 0 марки А-1 фракцией 4 мм. Реактор с катализатором разогревают н печи до 350 С„ после чего подают газовую смесь следующего состава, об.7: SO2- 1О; 02-6;

N остальное, в количестве 600 л/ч, и природный газ нэ расчета 0,5 мол на 1 мол 02 и 0„6 мол на 1 мол SO2.

Далее включают печь для разогрева верхнего слоя катализатора (около

5 см о высоте, время разогрева

4,5 мин, T. 750 — 900 С), после чего обогрев отключают и зона реакции (горячая эона) начинает перемещаться книзу реактора по мере остывания верхних слоев. Температура в зоне реакции составляет 830-860 С. Горячая зона реактора достигает нижних слоев катализатора эа 80-90 мин. Через 80 мин после начала опыта снова включают печь для разогрева. верхнего слоя катализатора.

Газовый анализ осуществляют на хроматограАе, отбирая пробы газа на входе и периодически на выходе реактора.

Результаты расчета состава смеси приведены в таблице 1.

Пример 2. Конверсия COS—

CS2 ãàçîí водяным паром с получением сероводорода.

Процесс имеет важное значение как одна из каталитических стадий высокотемпературного (1100-1300 С) восстановления металлургических сернистых газон природным газом. На этой стадии СОЯ и СЯ конверсируются водяным паром, присутствующим в газе, до

H2S и C02j а Н2 и СО взаимодействуют с S и частично с ЯО .

Пустотелый кварцевый реактор

4 48 мм и длиной 800 мм помещают в горизонтально стоящую электропечь

СУОЛ вЂ” 0,4 2,5/15-И1-У4.2, разогреваемую до 1250 С. об.Х

На входе.5,28 77,52 8,03

9,17

На выходе 5 мин от начала

060 - 8725 — 026 875 206 008 1,0 903 опыта

20 мин от начала опыта

0,42 — 87,80 — 0,34 8,34 2,02 О, 12 0,96 90,4

75 мин от начала опыта

85 мин от начала опыта(5 мин от начайа

1-го дополнительного нагрева) 0 ° 44 — 87,67 сл. 0,30 8,42 2,04 0,11 1,02 90,2

0,44 — 87,64

0,31 8,46 2,02 0,11 1,02 90,2

3 1157013 4

В реактор подают газовую смесь зона высотой 4-6 см перемещается в ующего состава об : S0 16 ° глубину слоя катализатора, нагревая

0 5 CH 12 N остальное с расхо- последние по ходу газа слои катали2 + 2

Ф дом 180 л/ч. затора через 34-38 мин. ПериодичесПосле стабилизации состава реак- с ки через каждые 30 мин включают на ционных газов, периодически проверя- 3 мин дополнительный обогрев верхнеемого на хроматографе, парогазовую го слоя катализатора, после чего petl 11 смесь через изолированный штуцер акция вновь зажигается в верхнем подают н каталитический трубчатый слое. реактор Ф 44 мм с длиной каталитичес- 10 На выходе реактора отбирают пробы кой зоны около 400 мм, заполненный с газа для хроматографического аналиселективным алюмохромовым катализато- эа, с помощью которого определяют полром (А(0 +5% С 03) в количестве ный состав газовой смеси за исключе600 см фракцией 4 мм. нием паров Н 0 и S „.. о

Реактор разогревают до 300 С, тем-1g пературу в слое замеряют скользящеи Рез льтаты п иведены в таблице 2.

Как следует из приведенных данных, термопарой . . Дополнительной злектрообмоткой состав газа на выходе реактора пракразогр ю ева т верхний слой катализато- тически постояне (р д т янен (в пределах случайамет ов . COS u CS ра до 450 С (время разогрева 3 мин, go ных колебаний параметров) . и высота раэогреваемого слоя 4-5 ем), конвертируются водяным паром до Н28. после чего обогрев отключают и перио- еством предлагаемого спосодически ат ирают про ы газа дл б пробы газа для хро- ба является техническая простота, отсутствие реверсирующих задвижек

В зоне реакции развивается темпе- 5 и кранов, исключение проскока некон.ратура порядка 480-510 С, горячая вертированных газов в продукты.

Таблица 1

Восстановление SO йриродным газом с периодически возобновляемым подогревом слоя катализатора

1157013

Продолжение табл. !

Содержание, об.X

12 мин от начала опыта

0,51 — 8",55 - 0,28 8,56 1,96 0,11 1,03 90,1

150 мин от начала опыта

88,06 — 0,36 8,21 1,99 0,10 0,92 91,2

0,36

Оэ39 87э48 Ов02 Оь35 8 ° 64 2э05 Оэ09 0 98 90 5

180 мин. от начала опыта

0,34 — 88,05 — 0,29 8,48 2,02 0,12 0,96 90,8

Таблица 2

Конверсия COS, СЯ, Н>, СΠ— газов с периодически возобновляемым подогревом слоя катапизатора

Момент отбора проб

Содержание компонентов, об. Х

5 мин от начала опыта

3,18 78,21 2,10 9,86 3,44 1,18

0,41 1,62

45 мин от начал» опыта

6 мин от начала опыта

15 мин от начала опыта

0,46 77,14 0,30 12,35 8,61 0,14 0,05 0,95 87,5

0,41 76,98 0,30 12,64 8,60 0,12 0,03 0,92 93,5

28 мин от яачвлв опыта

0,44 76 98 О 28 13,15 7,95 0,13 О 04 1 03 88,8

162 мин от начала опыта(2 мин ог начала

2-го дополнительного нагрева) 1 1,, СО СО, П,8 C0S С, 80

«» ««»»» l

На входе каталитического реактора

3 29 7804 1 95 1005 3 52 1,14 0,36 1 65

На выходе каталитического реактора

Степень превращения

C0+2CS

1157013

Продолжение табл. 2

Иомент отбора проб

Степень

Содержание компонентов, o6.X превраЮ ° щеЫия

SO СО+2СЗ, Х

И Со СО Í S

CSf

80 мин от начала опыта

Составитель Л.Темирова

Редактор Е.Лушникова ТехредЖ.Кастелевнч Корректор И,Розман

/.Заказ 3271/21 . Тираж 462 Подписное

ВНИИ1% Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.1 13035, Иосква, Ж-35, Рауаская наб., д. 4!5 .

Фил ал н и илиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

35 мнн от начала опыта {5 мин после первого дополнительного разогре. ва)

50 мин от начала . опыта

65 мйн от начала опыта (5 мин после второго дополнительного разогрева) 0,32 77,33 0,31 12,55 8,43 0,18 сл. 0,88 88,2

0,37 77,22 0,25 12,86 8,25 0,07 0,06 0,92 91,5

0,41 78,39 0,26 11,54 8,38 О, 14 0,01 0,95 90,3

0,42 77,19 0,26 12,50 8,56 0,14 0,02 0,91 89 ° 5