Им. И. М. Губкина унц "газохимия" иох им. Н. Д. Зелинского ран ргу нефти и газа им. И. М. Губкина

Рис.25. Принципиальная схема получения серы методом Клауса:
1, 4, 7 - печи для сжигания газа; 2 - термический реактор с узлом генерации водяного пара; 3, 6, 9 - охладители (конденсаторы); 5, 8 - реакторы второй и третьей ступени; 10 -уловитель серы; 11 - печь дожига; 12 - блок доочистки газа (процесс "СКОТ"); 13 - прием­ная емкость серы; I - кислый газ; II - воздух; III - топливный газ; IV- вода; V- водяной пар; VI - сера; VII и VIII - отходящий и очищенный дымовой газ.
В этой печи при 500 - 550^оС дожигаются остатки непрореагировавшего сероводорода, после чего хвостовой газ VII выбрасывается через выхлопную трубу. С целью снижения загрязнения атмосферы на многих установках Клауса используют блок очистки хвостового газа СКОТ 12 - абсорбционным поглощением SО₂ раствором сульфолана и диизопропаноламина.
Степень конверсии сероводорода в процессе Клауса является очень важным параметром, поскольку определяет выход серы и содержание вредных примесей в хвостовом газе.
Наиболее высокая конверсия (до 99,8%) достигается при температурах 110-120^оС. При этом содержание серы в газе на выходе из реактора составляет около 0,05-0,15 г/м³, основная часть этой серы находится в твердом виде.

Доочистка отходящих газов процесса Клауса

Отходящие газы установок Клауса обычно содержат 1— 2% (об.) сероводорода, до 1% (об.) диоксида серы, небольшие количества серооксида углерода, сероуглерода, капельной и па­ровой серы, а также водород, оксид углерода, углекислоту, во­дяные пары и азот.
Нормы по содер­жанию серосодержащих соединений в отходящих газах очень жесткие - не более 0,05 мг/м³.
Проблема очистки хвостовых (отходящих) газов процесса Клауса от сероводорода и других серосодержащих соединений является очень важной с точки зрения экологии.
Именно поэтому в нашей стране и во всем мире разработка и совершенствование технологий получения серы из кислых газов идут параллельно с созданием технологий глубо­кой очистки хвостовых газов. Одним из таких решений является углубление конверсии сероводорода до 100% в самом процессе Клауса за счет создания соответствующих температурных усло­вий в реакторах. Од­нако большинство действующих установок Клауса такой воз­можности не имеет, и поэтому разработано более 20 различных процессов доочистки хвостовых газов этих установок. Эти процессы можно условно разделить на три группы:
-основанные на продолжении реакции Клауса - реакции прямого превращения H₂S и SO₂ в элементную серу;
-каталитической гидрогенизации SO₂ и других серосодержащих соединений в сероводород с дальнейшим его извлечением; различаются процессы методами извлечения сероводорода из продуктов гидрирования и источником водорода;
-основанные на окислении всех сернистых соединений до SO₂ или до элементной серы с последующим их извлечением различными методами.

Процессы, основанные на продолжении реакции Клауса

Первая группа методов получила наибольшее распространение, благодаря невысокой стоимости, высокой степени извлечения серы (до 99,6%) и хорошей совместимости с процессом Клауса. Эти методы основаны на реакции Клауса между оставшимися в хвостовых газах сероводородом и диоксидом серы:

Процесс может осуществляться в слое твердого катализатора, например на основе оксида алюминия. Такой процесс под названием «Салфрин» разработан фирмами «Эльф Акитен» (Франция) и «Лурги» (Германия). Реакция Клауса проходит при 130-150ºС. Образующаяся сера адсорбируется в жидком виде на катализаторе. После его дезактивации вследствие этого осаждения она удаляется обработкой горячим очищенным газом, нагретым до 300ºС (рис. 26.). Более совершенными процессами из этой группы, разработанными с учетом опыта эксплуатации процесса «Салфрин», являются «Оксисалфрин» и СВА. Первый позволяет повысить степень извлечения серы до 98,8% и, в отличие от своего предшественника, не зависит от соотношения сероводорода и диоксида серы в отходящих с установок Клауса газах. Второй - использует для регенерации катализатора горячую реакционную смесь с установки Клауса, что значительно удешевляет процесс.