Способ получения элементарной серы

170 РЕТЕНИ ЛЬСТВУ МЕНго сервления 1100 -ью с сн рирод- колиа чет- ержам двутельство СССР704, 1974,, 1982, 7,Сл СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Норильский орденТрудового Красного Знлургический комбинат и(54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛ ТАРНОЙ СЕРЫ из газа, содержаще нистый ангидрид, путем восста но последнего природным газом при 1300 С, отличающийся тем, что, с цел кращения расхода восстановителя жения выхода побочных продуктов, п ный газ на восстановление подают в честве, меньщем стехиометрического н верть абсолютной разности между сод нием воды и удвоенным содержание окиси углерода в исходных газах,теля, например природного газа, при 1100 в 13 С, восстановитель подают в количестве, меньшем стехиометрического на четверть абсолютной разности между содержанием воды и удвоенным содержанием двуокиси углерода в исходных газах.Согласно известному способу подачу восстановителя в процессе получения элементарной серы из кислородсодержащего сернистого газа при повышенной температуре осуществляют согласно стехиометрии целевых реакций: восстановления серы25 О, + СН - 2 Н,О+ СО, + 25,д и связывания молекулярного кислорода20 + СН - 2 Н 20 + СО исходя из чего необходимое количество восстановителя в известном способе определяется в отношении 0,5 к суммарному содержанию двуокиси серы и молекулярного кислорода. Присутствие в реальном технологическом газе воды и двуокиси углерода увеличивает исходные соотношения элементов Н/О и С/О в газовой смеси и при подаче восстановителя в стехиометрическом отношении 0,5 к исходному суммарному содержанию молекулярного кислорода и двуокиси серы нарушаются оптимальные условия ведения процесса восстановления, Этот нежелательный эффект компенсируется в предлагаемом способе путем дополнительного определения в исходном сернистом газе содержания двуокиси углерода и воды и подачей востановителя с учетом содержания в сернистом газе также этих компонентов. При этом необходимый расход восстановителя определяют Е 021Я 023 Оптимальное количество восстановителя, определяемое по предлагаемому способу для переработки реальных сернистых газов, содержащих влагу Н 20 и двуокись углерода СО существенно меньше стехиометрического.Пример. В цилиндрический реактор из нержавеющей стали объемом 150 смз, помещенный в силитовую печь и нагретый до 1250 С, подают 444 нл/ч исходного сернистого газа, содержащего, %: двуокиси серы 16,7; молекулярного кислорода 11,2; двуокиси углерода 2,1; водяного пара 11,2 (расход жидкой воды составлял 0,75 мл/мин) и об. азота 53. При этом суммарное содержание двуокиси серы и молекулярного кислорода составляет 27,9 об.%, а необходимое для получения серы по известному способу стехиометрическое количество метана составляет 62,2 нл/ч (14%).Процесс получения элементарной серы из сернистого газа осуществляют путем подачи восстановителя при указанных условиях в течение 2. ч, причем в качестве вос 1 125188Изобретение относится к способам получения элементарной серы из сернистых газов и может применяться для переработки отходящих газов предприятий цветной металлургии, энергетических установок и других производств.Известен способ получения элементарной серы из газов, содержащих сернистый ангидрид, путем взаимодействия их с углеводородами, например природным газом, на катализаторе или без него при 500 - 10 1300 С с последующим охлаждением образующихся газообразных продуктов 11.При получении по этому способу серы из технологических сернистых газов, например из отходящего газа автогенной плавки, степень конверсии сернистого ангидрида в элементарную серу не превышает 55 отн.%, наблюдается значительный выход побочных продуктов: сероводорода 3 - 8 об.%, серо- окиси углерода 0,2 - 3 об.%, сажи и т.д.Наиболее близким к изобретению явля ется способ термической переработки сернистых газов метаном с получением элементарной серы, согласно которому определяют содержание в перерабатываемом газе двуокиси серы и молекулярного кислорода, а подачу восстановителя (метана) осуществляют при 1100 - 1300 С по стехиометрии к сумме двуокиси серы и кислорода, т.е. в количестве, вдвое меньшем суммы молей двуокиси серы и молекулярного кислорода в перерабатываемом газе. Использование этого З 0 способа обеспечивает при получении серы из модельного сернистого газа, содержащего молекулярного кислорода до 5%, двуокиси серы до 25%, остальное азот, относительный выход элементарной серы 60 - 65% и присутствие в продуктах восстанов- З 5 ления сероводорода, сероокиси углерода и двуокиси серы. Подачу восстановителя по этому способу осуществляют без учета содержания в сернистом газе влаги и двуокиси углерода, смещающих равновесие процесса в сторону образования побочных продуктов. При переработке, например, отходящих сернистых газов автогенной плавки, относительный выход элементарной серы не превышает 50 - 55%, а среди продуктов конверсии содержатся непрореагировавшие 45 двуокись серы, сероводород, сероуглерод, сероокись углерода, окись углерода и остатки восстановителя в виде молекулярного водорода и сажи, суммарное. содержание которых может превысить 15 - 20 об.%.50 Получаемая газовая смесь чрезвычайно агрессивна в коррозионном отношении 12.Целью изобретения является сокращение расхода восстановителя и снижение выхода побочных продуктов.Поставленная цель достигается тем, что 55 согласно способу получения элементарной серы из газа, содержащего сернистый ангидрид, включающему подачу восстанови25188 Таблица 1 Количество исходногосернистого газа Расхол восстановителя,нл/ч 62,2 55,5 ЛЛЛ ил/ч отн. 7,14,0 Состан исходного газаl; Лзота 53 Состав газа на выходеиз реактора, В:азота 46,7(0,75 мл/мин) Окиси углерода 0,5 0,2 Температура в реакторе 1250 оС Сероокиси углерода 0,7 Серы (двухатомной) 4,30,5 а,5 Воды 29,7 27,7 Сажи в пересчете на атомарный углерод) 0,05 Общая степень конверсии,отн. 2 86 Выход элементарной серы, отн, Х 60 61 113становителя используют природный газ с содержанием метана 98,8 об.%. Восстановитель подают в количестве, меньшем стехиометрического (14%), Необходимое количество восстановителя согласно предлагаемому способу меньше стехиометрического (14%) на четверть абсолютной разности между содержанием воды (11,2%) и удвоенным содержанием двуокиси углерода 2)с 2,1%) и составляет в данном случае 14%/ - 12,3% относительно количества исходного синтетического газа, содержащего сернистый ангидрид, Поэтому согласно предлагаемому способу в реактор подают метан 55,5 нл/ч (12,5%) т.е. меньше, чем требуется согласно известному способу. (пример 1) на 10%. Температуру газа внутри реактора контролируют термопарой, расход газов на входе в реактор задают с помощью реометров и ротаметров, контроль состава газа на входе в реактор и выходе осуществляют хроматографически (использовались хроматографы типа ЛХММД), Вода подается в жидком виде в смеситель, где испаряется и смешивается с газом, содержащим сернистый ангидрид; ее расход контролируется микробюреткой. Элемента рная сера, вода и углерод (в виде сажи) на выходе из реактора собирается в конденсаторе; их количество контролируют взвешиванием.Основные показатели предлагаемого и известного способов (расход восстановителя, состав газовой смеси на выходе из реактора, а также выход элементарной серы и общая степень конверсии сернистого ангидрида), определяющиеся по данным весового и хроматографического анализа, приведены в табл. 1 - 3 применительно к переработке сернистых газов с различными исходными составами.Как следует из представленных результатов лабораторных испытаний процесса по лучения элементарной серы метаном, дополнительное определение в сернистом газе содержания воды и двуокиси углерода и оптимизация подачи восстановителя согласно предлагаемому способу позволяет уменьшить его расход.Технико-экономические преимуществапредлагаемого способа наглядно представлены в табл. 4, где его удельные показатели сравниваются с показателями известного способа.20 Использование изобретения позволяет посравнению с известным способом получить элементарную серу из сернистых газов при повышенной температуре, уменьшить относительный расход восстановителя на 2 - 25% 25понизить на 30 - 80/О выход побочных прооФдуктов: сернистого ангидрида, (сероводорода и сероокиси углерода), что позволяет снизить выброс вредных веществ в атмосферу, а также исключить образование сажи и, как следствие, повысить качество получаемой серы.125188 Таблица 2 Режим 3 Режим 4Технический показатель Известный Предлагаемыйспособ способ Условия реализации процессаРасход синтетического Расход восстановителя,сернистого газа нл/ч720 нл/ч,102 00 об. В 14,3 139 Состав газа: У. Температура газа в реакторе, С 1250 250 Азота 16,2 14, 2 15,0 Молекулярного кисло- двуокиси серырода 3,2 4,2 4,7 3,5 сероводородаДвуокиси серы 25,16,7 22,двуокиси углеродаокиси углерода Двуокиси углерода13,5 2,2 2,0 0,5 0,5 сероокиси углерода Объемя. водянопара 28,го серы элементарноп 1 двукатоиной)реакторе 7,Температура в1250 С 424 48,2 водяного пара 0,0 водорода углерода (в пересчетена атомныи) 3,2 0,0 Выход элементарнй серы,отн. 7 65 79 Таблица 3 Количество исходного Гпсход восстановителя,сернистого газа нл/ч950 нл/ч 86,0 92,7 9,9 9,0 Его состав, 7 Состав газа на выходеиз реактора, 7,двуокиси серы 18,3 54,2 55,9 Лзота молекулярного кислорода 1,4 Двуокиси серы 2,8 37 1,5 Сероводорода 10,2 10,6 Двуокиси углерода 06 0,1 Окиси углерода 1,3 0,2 Сароокиси углерода 3,6 4,7 22,3 23,0 Водяного пара 0,5 0,0 Выход .ементариойгеры, отн. / 59 водяного пара 12,2 (расход жидкой воды 1,6 мл/мин) двуокиси углерода4,5об. Х азота 63,5 Состав газа на выходеиз реактора, Х:азота Общая степень конверсии сернистого аппсРпла, отп. 7 Элементарной серы112588 Таблица 4 7 н 2 1,2 Составитель Л.Техред,И, Верес Тираж 463 И Государственного делам изобретений Москва, Ж - 35, Рау П Патент, г. Ужго миро асход восстановиеля на 1 т элентарнои сер Выход побочныхпродуктов, 7: сероводор сероокиси углерода Редактор Н, ПушненковаЗаказ 84 7/15ВНИИ Ппо13035,Филиал ПП комитет и открышская на од, ул. орректор ВодписноеСССРтийб., д. 4/5Проектная