21. Очистка газа от сероводорода в варианте безнасосной циркуляции использованием реагента Трилон-б

Технология и установка для очистки газа от сероводорода с получением элементарной серы в безнасосном варианте циркуляции католического абсорбента имеет существенные преимущества перед традиционным (рис. 5.14).

В общем составе абсорбента 2% массовых составляет трилон Б -динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты, имеющей следующую структурную формулу

(5.29)

Рис. 5.14. Установка для очистки газа от сероводорода в варианте без насосной циркуляции абсорбента.

Реакция извлечения H2S из газа комплексом трехвалентного железа с трилоном Б (Т) протекает в соответствии с (5.29)

H2S + 2Fe"'T S + 2Н⁺ + 2Fe"T .

Реакция регенерации абсорбента кислородом воздуха осуществляется в соответствии со следующей формулой:

4Fe^//T +O₂ +4H⁺ 4Fe^///T + H₂O

В соответствии с технологией расход компонентов абсорбента, необходимого для изолирования 1 тонны H2S составляет

Сульфат железа	40 кг	FeSO4 7H2O
Трилон Б	50 кг
Тринатрий фосфат	15кг	Na2SO3 10H2O
Кальцинированная сода	15кг

Степень очистки газа не менее 99,9%. При давлении очищен­ного газа до 0,3 атм, регулирование очистки осуществляется без средств автоматизации. При давлении более 0,3 атм необходимо использование автоматики для поддержания давления отработан­ного воздуха, равным давлению очищенного газа.

Для предотвращения замерзания раствора в абсорбент вводят моноэтиленгликоль в количестве 40%. Абсорбент пожаробезопа­сен, не токсичен и до температуры +50⁰C по отношению к углеро­дистым сталям не агрессивен. Плотность раствора 1100 кг/мЗ.

Для осуществления регенерации абсорбента температуру не следует снижать ниже + 10 ⁰С.

Процесс окисления H₂S сопровождается выделением тепла. В теплоизолированном абсорбере при концентрации H2S в газе более 1% необходимая температура абсорбента поддерживается за счет тепла реакции, а при меньших концентрациях H2S в газе его нужно подогревать сухим паром или электронагревателем.

Получение товарной серы из фильтрата достигается традици­онными методами, т.е. переплавкой.

Установка работает следующим образом [75].

Абсорбер 1 и регенератор 2 заполняют абсорбентом сероводо­рода - раствором комплекса трехвалентного железа с этилендиаминтетрауксусной кислотой, взятыми в соотношении 1:8 соответственно; по подводящему трубопроводу 18 через входной сепара­тор 14 и трубопровод 20 в абсорбер 1 подают газ с содержанием сероводорода 34,1-40,2 г/м3 через распределитель газа 5, располо­женный в нижней части абсорбера. Сероводородсодержащий газ проходя через слой абсорбента, очищается от сероводорода и по трубопроводу 25 поступает в выходной сепаратор 15, где осушается и с остаточным содержанием сероводорода до 20 мг/мЗ по трубопроводу 26 направляется потребителю. Отделившийся от газа абсорбент по трубопроводу 21 поступает в верхнюю часть абсор­бера 1. Одновременно с подачей сероводородсодержащего газа в абсорбер, в регенератор 2 компрессором 17 через распределитель воздуха 6 подают воздух, который с помощью присутствующего в нем кислорода регенерирует отработанный абсорбент, поступаю­щий из абсорбера 1 по закругленному трубопроводу 4 в нижнюю часть регенератора 2, при этом участок трубопровода, входной в нижнюю часть, установлен тангенциально и расположен ниже распределителя воздуха 6. Отработанный воздух из верхней части ре­генератора 2 отводят через воздушный клапан 12 и трубопровод 23 в атмосферу. Для поддержания равных давлений в абсорбере и ре­генераторе регулирующий клапан 12, установленный на регенера­торе, соединен с датчиком давления 13, установленным в верхней части абсорбера. Подготовленный таким образом раствор из реге­нератора 2 по закругленному трубопроводу 3 поступает в нижнюю часть абсорбера 1, входной участок которого установлен тангенциально к корпусу абсорбера и расположен ниже распределителя газа 5. Плотность жидкости в абсорбере и регенераторе, где осуществ­ляется барботаж её газом и воздухом соответственно, меньше плотности дегазированной жидкости в трубопроводах 3 и 4. Суще­ствующая разность плотностей позволяет осуществлять циркуля­цию жидкости (абсорбента) из одного аппарата в другой. Наличие наклонных перемычек 7 и 7^/ в верхних частях трубопроводов 3 и 4, диаметры которых меньше диаметров отводящих абсорбент из аб­сорбера и регенератора трубопроводов 3 и 4, причем диаметры нижних меньше диаметра верхних, соединенных с карманами 8 и 8^/, расположенными на внутренних стенках корпусов абсорбера регенератора, позволяет регулировать и поддерживать циркуляцию жидкости в аппаратах в случае изменения давления очищенного газа. При увеличении давления очищенного газа уровень абсорбента в абсорбере понижается, а в генераторе повышается (до тех пор, пока клапан 12 с помощью датчика 13 не выровняет давление воздуха в регенераторе и газа в абсорбере). При этом уровень абсорбента может опускаться ниже верхней части трубопровода 4, соединенного с абсорбером. В этом случае циркуляция абсорбента по установке не нарушается, так как абсорбент начинает циркулиро­вать через верхнюю перемычку 7. Если уровень жидкости понижа­ется еще ниже, то циркуляция осуществляется через нижнюю пе­ремычку 7. Таким образом, предотвращается нарушение циркуляция абсорбента. Причем диаметр верхней перемычки 7 меньше диаметра трубопровода 4, а диаметры перемычек уменьшаются сверху вниз. Такое распределение диаметров по высоте позволяет исключить циркуляцию абсорбента через верхнюю часть трубо­провода 4 и перемычки 7 одновременно. Верхняя перемычка 7 на­чинает «работать» только тогда, когда уровень жидкости опускает­ся ниже верхней части трубопровода 4, а нижняя перемычка 7- ­когда уровень жидкости опускается ниже верхней перемычки.

Таким образом, расположение труб крест-накрест и места вхо­да и выхода отработанного и отрегенерированного абсорбента присоединении аппаратов между собой, снабжение верхних частей за­кругленных трубопроводов наклонными перемычками, соединен­ными последовательно с карманами, расположенными на внутрен­них стенках абсорбера и регенератора, позволяет обеспечить ста­бильную безнасосную циркуляцию абсорбента на установке.

В процессе абсорбции сероводорода в результате реакции с абсорбентом образуется сера, которая в виде суспензии в отрабо­танном абсорбере поступает по закругленному трубопроводу 4 в нижнюю часть регенератора 2, где оседает и выводится из него по трубопроводу 9 на узел 10 выделения серы. Закругление трубопро­водов 3 и 4 предусмотрено для исключения оседания и образования в них серных пробок.

Отработанный абсорбент с наиболее мелкими частицами серы в регенераторе обрабатывается кислородом воздуха, восстанавли­вает свои поглотительные свойства и по закругленному трубопроводу 3 поступает вниз абсорбера, где доочищается от серы и под­нимается дальше в абсорбер, контактируя с сероводородсодержа­щим газом. Затем процесс повторяется. Скорость циркуляции аб­сорбента поддерживают в пределах 4,2-18,1 м3/ч, что позволяет производить очистку 80-276 м3/ч сероводород содержащего газа до остаточного содержания сероводорода 20 мг/м3.

Суспензия серы в абсорбенте из нижней зоны абсорбера 1 по трубопроводу 9 поступает на узел 10 выделения серы, откуда по трубопроводу 22 выводится потребителю. Абсорбент, отделившийся на узле выделения по трубопроводам 11 и 11^/ , насосом 16 подается в нижнюю часть абсорбера и регенератора, при этом выходы из расположены тангенциально корпусам аппаратов и ниже распределителей газа и воздуха 6, но в противоположенном направлении к входным в нижнюю часть участков трубопроводов 3 и 4, расположенных крест-накрест, что позволяет периодически взмучивать осевшую серу, избегая, тем самым ее уплотнения на дне аппаратов, и своевременно выводить из абсорбера и регенератора.

Технико-экономическая эффективность такой установки для очистки газа от сероводорода достигается за счет снижения капитальных затрат на 14% и эксплуатационных на 44%.