Технология переработки природного газа и конденсата - Афанасьев А.И.
ISBN 5-8365-0107-6
Скачать (прямая ссылка):
Точки 3 соответствуют реактору с диафрагмой на выходе. В этом случае расход азота составлял 0,5 м3/ч, сероводорода 4,2 м3/ч, диаметр диафрагмы 8 мм. Видно, что при сохранении общего вида кривой энергозатрат их абсолютная величина снижается. Это снижение объясняется тем, что диафрагмирование приводит к увеличению значения тангенциальной скорости в максимуме и перемещению его положения от пристеночной зоны, в случае реактора без диафрагмы, к границе контакта газ —плазма при диафрагмировании. Кроме того, диафрагмирование приводит к подавлению радиальной компоненты скорости сероводорода на границе газ - плазма, что также способствует проявлению влияния эффекта преимущественного выноса.
Дальнейшее снижение энергозатрат было получено за счет подавления быстрого конвективного смешения сероводорода с плазмой в начальном сечении реактора за счет перетекания газа по торцевому пограничному слою.
Это достигалось установкой в завихрителе кольцевой вставки, направляющей закрученный поток вдоль боковой поверхности реактора. Как видно из рис. 4.113 (точки 4), величина энергозатрат оказывается ниже, чем минимально возможная для термической диссоциации H2S без учета центробежного эффекта. Это обстоятельство, а также характер зависимости энергетической эффективности от тангенциальной скорости в зоне реакции, оцениваемой величиной около 300 м/с, позволяет сделать вывод о реализации центробежного эффекта при диссоциации сероводорода в реакторе с тангенциальной подачей газового потока.
Таким образом, в результате экспериментальных исследований установлена возможность высокоэффективного разложения H2S на водород и элементарную серу в электродуговом плазмохимическом реакторе с энергозатратами, близкими к достигнутым в СВЧ- и ВЧ-разрядах. Показано также, что снижение почти в два раза величины энергозатрат на получение водорода по сравнению с квазиравновесными плазмохимичес-кими системами происходит за счет реализации центробежного эффекта.
В результате проведенных НИР разработана и запатентована технология переработки кислого газа электродуговым методом [60]. ..
477
Исследование потенциального рынка плазмохимической технологии позволило установить область ее применения -это нефтеперерабатывающие заводы. На НПЗ для получения экологически чистой продукции (моторных топлив, масел, мазутов) при переработке сернистых нефтей в схему переработки нефти включаются процессы гидроочистки нефтепродуктов, протекающих на катализаторах в присутствии водорода. В результате гидроочистки этих продуктов образуются углеводородные газы с сероводородом, которые подвергают аминовой очистке для удаления последнего. Образующийся сероводород с концентрацией 95+99 % об. направляется на производство серы на установках Клауса или на получение серной кислоты.
На многих заводах производства серы и серной кислоты находятся в эксплуатации много лет, являются технически и морально устаревшими и требуют замены на новые технологии. Возможность быстрого включения разработанной технологии в нефтезаводские схемы обусловлена следующими причинами:
1. Переработка сероводорода на НПЗ может быть обеспечена одним - двумя дуговыми плазмотронами, причем выпуск таких плазмотронов и источников питания к ним освоен отечественной промышленностью.
2. НПЗ являются мощным потребителем водорода и получение его из сероводорода — либо снизит, либо полностью снимет потребность завода в специальных процесса производства водорода.
Принципиально процесс переработки кислого газа электродуговым методом заключается в следующем (рис. 4.114).
В электродуговом реакторе при температурах около 2000 К и атмосферном давлении сероводород разлагается на водород и серу. Продукты разложения охлаждаются с высокой скоростью, не позволяющей пройти обратным реакциям. Сера конденсируется и отводится как товарный продукт. Сероводород-содержащий газ после подогрева до 300 0C поступает в реактор гидрирования, где все сероводородсодержащие соединения превращаются в сероводород. Далее газ, содержащий до 80 % водорода и 20 % сероводорода, охлаждаясь во второй секции конденсатора серы, подается в аминовый абсорбер для получения водорода, который поступает потребителю, а сероводород рециркулирует на вход в дуговой реактор. Таким образом, обеспечивается безотходность процесса.
Тепловые расчеты показали, что в случае применения системы рекуперации тепла (например, рекуперативных теплообменников с твердым носителем) удельные энергозатраты могут
478
Кислый
газ '
Водород
Водород
Сероводород
Электродуговой реактор Конденсатор
серы
-Sb
Реактор гидрирования
Абсорбер атмосферного давления
0— Источник
0—
электропитания
Регенерированный раствор МЭА
Сера
Отработанный раствор МЭА
Рис. 4.114. Принципиальная технологическая схема переработки сероводородсодержащего газа
быть снижены до уровня 1,0 кВт-ч/м3 перерабатываемого сероводорода при сохранении высокой степени конверсии. Согласно экономическим оценкам при удельных энергозатратах в 1 кВт-ч/м3 технология разложения сероводорода, включающая электродуговой реактор, узел выделения серы, узел выделения водорода и рециркуляцию неразложившегося сероводорода оказывается предпочтительнее процесса Клауса.
