Способ очистки природного газа от сернистых соединений

 

1. СПОСОБ ОЧИСТКИ ПРИРОДНОГО ГАЗА ОТ СЕРНИСТЫХ СОЕДИНЕНИЙ путем адсорбции с последующей регенерацией отработанного адсорбента продувкой горячим газом с получением газов регенерации, отличающийся тем, , с целью повышения степени регенерации и обеспечения возможности получения товарной серы, газ регенерации смешивают с воздухом в соотношении 1:0,2-5 и полученную смесь пропускают через катализатор , содержащий окислы железа, хрома и стабилизирующие добавки. 2.Способ ПОП.1, отличающийся тем, что в качестве стабилизирующих добавок используют окислы металлов восьмой группы (марганца, меди и титана) в количестве 1,515 мас.%. 3.Способ ПОПП.1 и 2, отличающийся тем, что газовую смесь пропускают под давлением 115 ата, температуре 120-300 С и объемной скорости . 4.Способ по пп,1,2,3, р т л и i чающийся тем, что используют катализатор, содержащий 35-60 мас.% (Л окиси железа и 25-50 мас.% окиси хрома.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (594 В 01 D 53 02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ I

:б 1

1 4»

»»

1 (21) 3259958/23-26 (22) 09.03.81 (46) 07.11.87. Бюл. Ф 41 (72) .Ю.В»Фурмер, Т.Г.Алхазов, А.А.Вартанов, З.К.Касымов, Т.А.Семенова и А.Н.Радин (53) 66.074.371(088.8) (54) (») 1. СПОСОБ ОЧИСТКИ ПРИРОДНОГО ГАЗА ОТ СЕРНИСТЫХ СОЕДИНЕНИЙ путем адсорбции с последующей регенерацией отработанного адсорбента продувкой горячим газом с получением газов регенерации, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения степени регенерации и обеспечения возможности получения товарной серы, газ регенерации смешивают с воздухом в соотношении 1:0,2-5 и по-г лученную смесь пропускают через катализатор, содержащий окислы железа, хрома и стабилизирующие добавки.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что в качестве стабилизирующих добавок используют окислы металлов восьмой группы (марганца, меди и.титана) в количестве 1,515 мас.X.

3. Способ по пп.1 и 2, о т л и— ч а ю шийся тем, что газовую смесь пропускают под давлением lo

15 ата, температуре 120-300 С и объемной скорости 800-5000 ч

4. Способ по пп, 1,2,3, о т л и— ч а ю шийся тем, что используют катализатор, содержащий 35-60 мас.Х окиси железа и 25-50 мас.Е окиси хрома.

974660

Изобретение относится к способам очистки природного газа от .сернистых соединений и может быть использовано в химической промышленности наприФ

5 мер, для очистки природного газа в производстве аммиака от сернистых соединений, а также в нефтехимичес кой, газовой и других отраслях промышленности. 10

Известен способ очистки природного газа от сернистых соединений, включающих адсорбцию цеолитами, их о регенерацию нагреванием до 300-350 С и отдувкой десорбирующим агентом., В качестве десорбирующего агента используют природный гаэ, азот или другой инертный гаэ.

Недостатками известного способа являются значительные затраты природ- 20 ного газа на регенерацию адсорбента, невозможность получения серы в видетоварного продукта.

Недостатком данного способа также является невозможность очистки газа от меркаптанов и сероорганических соединений, Используется также способ очистки природного газа от меркаптанов и сероорганических соединений, включающий адсорбцию цеолитами и их регенерацию о нагреванием до температуры 125-350 С и отдувкой десорбирующим агентом, в качестве которого используют часть природного газа, прошедшего предварительную очистку на окисно-цинковом поглотителе. Отдувочный газ после регенерации выбрасывается в атмосферу.

Недостатками известного способа 40 являются потери при регенерации природного газа, невозможность получения сернистых соединений в виде товарного продукта и загрязнение окружающей среды, вследствие выброса в атмосфе- 45 ру отдувочного газа после регенерации цеолита.

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является 50 способ очистки природного газа от сернистых соединений (меркаптанов, и сероорганических соединений), путем адсорбции с последующей регенерацией отработанного сорбента продувкой горячим газом с получением газов регенерации, в котором в качестве горячего газа используют пары углеводородной фракции с температурой выкипания 60-160 С; полученную при этом газовую смесь подвергают ректификации с последующим выделением меркаптанов. Десорбирующий агент перед подачей на стадию регенерации подвергают нагреву до температуры 125359 С. Вредные выбросы серннстьм соединений достигают 6Х от веса серы в исходном газе.

Недостатками известного способа являются: низкая степень регенерации адсорбента, составляющая 92-94Х, обусловленная применением процесса ректификации, который не позволяет получить достаточную степень очистки углеводородной фракции.

Невозможность получения серы в виде товарного продукта, так как в процессе ректификации невозможно провести реакцию превращения меркаптанов в элементарную серу.

Сложность технологического процесса.

Загрязнение природного газа парами углеводородов, значительное коли чество циркулируемых жидких углеводородов.

Повышенный расход тепла на нагрев десорбирующего агента, выброс в атмосферу сернистых соединений.

Целью изобретения является повышение степени регенерации и обеспечение возможности получения товарной серы.

Поставленная цель достигается способом очистки природного газа от сернистых соединений путем адсорбции с последующей регенерацией отработанного адсорбента продувкой горячим газом с получением газов регенераЦии, в котором газ регенерации смешивают с воздухом в отношении 1:0,2-5 и полученную смесь пропускают через катализатор, содержащий окислы железа, хрома и стабилизирующие добавки.

При этом в качестве стабилизирующих добавок используют окислы металлов восьмой группы, марганца, меди и титана в количестве 1,5-15 мас.X.

Также газовую смесь пропускают под давлением 1-15 ата, температуре о

120-30О С и объемной скорости 8005000 ч

При этом катализатор содержит 3560 мас.7 Fe Î и оксид хрома 2550 мас.7.

Осуществление данного способа позволяет повысить степень регенерации

974660 сорбента с 92-94 до 98Х, обеспечивает возможность получения товарной серы, а кроме того, упрощает технологию за счет исключения дорогостоящей ректификационной аппаратуры, снижает расход тепла на 30-40Х уменьшает вредные выбросы в атмосферу.

Смешение газа регенерации с воз- 10 духом в соотношении 1:(О, 2-5) необходимо для проведения каталитического окисления газов с различным содержанием сернистых соединений, в нужном интерва е температур Вь д за 15 пределы этого интервала не позволит эффективно провести каталитическое окисление сернистых соединений до элементарной серы.

Выбор температурного интервала

120-З00 С, объемной скорости 8005000 ч и давления 1-15 атм, как показали экспериментальные исследования, обеспечивает:

1) Возможность проведения процесса25 каталитического окисления с необходимой степенью превращения меркаптанов в S, 2) Регенерацию различного количества газов регенерации.

Выбор в качестве стабилизирующих добавок окислов металлов VIII группы, Mn, Cu, Ti в количестве 1,5-15 мас.X обеспечивает работу катализатора в течение длительного срока. Применение стабилизирующих добавок в количестве, меньшем 1,5 мас.Х, не увеличивает срока работы катализатора, а больше 15 мас.Х снижает степень конверсии сернистых соединений. Описываемый способ очистки природного газа от сернистых соединений обеспечивает такую же степень очистки природного газа от сернистых соединений 45

90-99Х, а также позволяет повысить степень регенерации до 98Х, обеспечивает воэможность получения серы в виде товарного продукта, позволяет снизить расход тепла на 30-40Х и зат50 раты на основное оборудование, что позволяет значительно повысить эффективность существующих процессов сероочистки.

Пример 1. Природный газ, содержащий 500 мг/м сернистых соединений, поступает на цеолитную очистку, которая производится известным способом с последующей регенерацией сорбентов, продувкой горячим газом с получением газов регенерации.

Газы регенерации, содержание которых составляет 1 о6 Х, смешивают с воздухом в отношении 1:5 и направляют в реактор, заполненный катализатором на основе окислов железа и хрома без добавок, Fe O> 40X, Сг О

60 мас.X.

Воздух и газы регенерации подверо гают нагреву до температуры 120 С.

В реакторе производят окисление сернистых соединений до элементарной о серы при температуре 120 С, объемной скорости 800 ч, атмосферном давлении; степень конверсии сернистых соединений — 96X, степень регенерации—

98Х.

После реактора окисления очищенная смесь газов охлаждается воздухом, поступающим на окисление до 110 С, и поступает на фильтр-сепаратор, где происходит отделение элементарной серы. Очищенная смесь газов с темпео ратурой 100 С направляется на теплоиспользование на ТЭЦ.

Пример 2. Природный газ, содержащий 100 мг/м сернистых соединений, поступает на адсорбционную очистку, которая проводится известным способом с последующей регене- -. рацией сорбентов.

Газы регенерации, серосодержание которых составляет 1,5 об.Х, смешивают с воздухом и направляют в реактор окисления, заполненный катализатором окисления сернистых соедине-. ний до элементарной серы на основе окислов железа и хрома с стабилизурующей добавкой окиси кобальта в количестве 35-60:5(мас.Х). Газы регенерации подогревают до температуры о

300 С. Воздух также предварительно подогревают теплом газов, выходящих из реактора окисления.

В реакторе производят окисление сернистых соединений до элементарной о серы при температуре 300 С, объемной скорости 5000 ч и атмосферном давлении. Степень конверсии — 97X, степень регенерации — 98X.

Далее процесс ведут аналогично описанному в примере 1.

ПримерЗ.

Природный газ, содержащий 350 мг/

/м сернистых соединений, поступает на цеолитную очистку, которая прово974660

1О

15 дится известным способом с последующей регенерацией сорбентов.

Газы регенерации, содержание которых составляет 2,5 об., смешивают с воздухом в соотношении 1:1 и направляют в реактор окисления, заполненный катализатором окисления сернистых соединений до элементарной серы на основе окислов железа и хрома с добавками окиси цинка в количестве

50-44-6 мас.X. Воздух и газы регенерации подогревают до температуры о

200 С. Воздух также предварительно обогревается теплом газов, выходящих из реактора окисления.

В реакторе происходит окисление сернистых соединений до элементарной серы при температуре, равной 200 С, объемной скорости 2000 ч и атмосферном давлении. Степень конверсии—

987.; степень регенерации — 98X.

Далее процесс ведут аналогично описанному в.примере 1.

Пример 4.

Природный газ, содержащий 100 мг/

/ м сернистых соединений, поступает на адсорбционную очистку, которая проводится известным способом с последующей регенерацией сорбентов в аппаратах.

Газ регенерации, содержание которых составляет 2 об.%, смешивают с воздухом в отношении 1:1 и направляют в реактор окисления, заполненный катализатором окисления сернистых соединений до S на основе .окислов железа и хрома с стабилизирующим добавкой окиси меди в количестве 25=6015 мас.7.. Окисление, охлаждение и удаление серы ведут при давлении

15 ати, температуре 200 С, объемной скорости 3000 ч . Степень конверсии

-97%, степень регенерации — 98X.

Подготовка воздуха и газов регенерации, а также дальнейший процесс ведут аналогично описанному в при-. мере 1.

Пример 5. Природный газ, содержащий 200 мг/м сернистых соединений, поступает на цеолитную очистку, которая проводится известным способом с последующей регенерацией сорбентов в аппарате.

Газы регенерации, содержание которых составляет 1,5 об.X. смешивают с воздухом в отношении 1:0,5 и направляют в реактор окисления„ заполненный катализатором окисления сернистых соединений до элементарной серы на основе окислов железа и хрома с стабилизирующей добавкой окиси марганца в количестве 1,5 мас.7.

Окисление, охлаждение и удаление серы ведут при давлении 1 ати темо

t пературе 250 С, объемной скорости

2000 ч . Степень конверсии 2000 ч степень регенерации 987..

Подготовку воздуха, газов регенерации, а также дальнейший процесс ведут аналогично описанному в примере 1.

Пример 6. Природный газ, содержащий 200 мг/м сернистых соединений, поступает на цеолитную очистку, которая проводится известным способом с последующей регенерацией сорбентов в аппаратах.

Газы регенерации, содержание которых составляет 1,5 об.% смешивают с воздухом в отношении 1:0,8 и направляют в реактор окисления, заполI ненный катализатором сернистых соединений до S на основе окислов Fe u

Cr стабилизирующей добавкой окиси в количестве 5Х. Газы регенерации подогревают до 250 С. Воздух подогревают до температуры 250 С. В реакторе происходит окисление сернистых соединений до S при температуре, равной 250 С, объемной скорости

2100 ч и давлении 8 ати, степень конверсии 987., степень регенерации

98%. Охлаждение и удаление серы также проводится под давлением 8 ати.

40 Дальнейший процесс ведут аналогично описанному в примере 1.

Пример 7. Природный газ, содержащий 520 мг/м сернистых соединений поступает на адсорбционную

45 очистку, которая проводится известным способом с последующей регенерацией сорбента в аппаратах. Газы регенерации, серосодержание которых составляет 0,5 об.7, смешивают с воздухом в отношении 1:3 и направляют в реактор окисления, заполненный катализатором окисления сернистых соединений до S на основе окислов Fe u

Cr с промотирующей и стабилизирующей добавкой в количестве 6%. Процесс ве55 дут аналогично описанному в примере

1, степень конверсии 997., степень ,регенерации 987.