Устройство для получения элементарной серы

Использование: переработка сероводородсодержащих газов, утилизация сероводорода. Сущность полезной модели: подогретый воздух подают в нижние слои катализатора 4, насыпанного на газораспределительную решетку 3 реактора 1, а сероводородсодержащий газ - под решетку. Зону реакции охлаждают хладоагентом, подаваемым в змеевик 7. Выходящие из реактора 1 продукты реакции с диспергированной серой на пути в зону барботажа охлаждаются змеевиком 21, в который подают хладоагент через исполнительный механизм 22, взаимодействующий через регулятор 23 с датчиком вязкости 24. Барботируя через барботер 17 сквозь жидкую серу в серосборнике 2, мелкодиспергированная сера оседает, а газовая фаза продуктов реакции поступает в зону «над барботажным слоем», проходит через каплеотбойник 7 и сбрасывает через патрубок 10. Через переливную трубу 9 жидкая сера с верхнего уровня барботажного слоя отводится в патрубок 8. Благодаря исключению прямого контакта парогаза с охлаждающей водой уменьшается образование улекислоты. Стакан 25 не допускает проскока продуктов реакции в переливную трубу 9. Надежную работу регулятора 18 верхнего уровня барботажного слоя обеспечивает использование вертикальной перегородки 19.

Полезная модель относится к области переработки сероводородсодержащих газов с получением элементарной серы и утилизации сероводорода и может применяться в нефтедобывающей промышленности.

Известно устройство для получения элементарной серы, включающее нагреватели, реактор с охлаждающими змеевиками и газораспределительной решеткой, на которую насыпан слой катализатора, конденсатор с пучком труб, омываемых хладоагентом, серосборник с патрубками подвода и отвода жидкой серы, каплеуловитель и фильтры (см. Ф.Р.Исмагилов «Способ утилизации сероводорода в кипящем слое катализатора», журнал «Газовая промышленность», 1993 г., №1, стр.23-24).

Недостатком устройства является низкая надежность из-за забивания труб конденсатора сконденсированной жидкой серой, которая при охлаждении, достигая температуры 188°С, теряет текучесть в силу аномальности ее реологических свойств, в результате величина ее вязкости достигает значения 93,1 Пас, что приводит к повышению гидравлического сопротивления трубного пучка конденсатора до значений, приводящих к аварийным остановкам процесса.

Известно устройство, содержащее нагреватели газов, реактор с охлаждающими змеевиками и газораспределительной решеткой и насыпанным на нее слоем катализатора, серосборник с патрубками отвода жидкой серы и очищенных от нее продуктов реакции и узлом ввода охлаждающей воды, которую впрыскивают навстречу выходящей из реактора смеси, состоящей из газа, пара и диспергированной в них жидкой серы для поддержания ее температуры. В серосборнике соосно размещена верхняя часть реактора с открытым торцом, не доходящая до верхнего днища серосборника и образующая с его обечайкой и днищами барботажный отсек. К верхнему днищу серосборника прикреплена труба, установленная коаксиально в барботажном отсеке. На нижнем торце трубы закреплен решетчатый барботер. В серосборнике установлена переливная труба, подсоединенная к патрубку

отвода жидкой серы, к которому подсоединен датчик вязкости, выход которого соединен через регулятор вязкости со входом исполнительного механизма узла ввода охлаждающей воды. В барботажном отсеке установлены регулятор верхнего уровня барботажного слоя и каплеуловитель (см. патент РФ на ПМ №17040 МПК С 01 В 17/04, публ. 10.03.2001 г.).

Однако на эффективности известного устройства отражается, во-первых, образование углекислоты при балластировании парогаза водой, впрыскиваемой навстречу выходящей из реактора смеси, в состав которой входит углекислый газ, а, во-вторых, неизбежные проскоки продуктов реакции через переливную трубу в патрубок отвода жидкой серы, что требует установки снаружи серосборника специального серозатвора и приводит к дополнительным затратам, связанным с его прогревом во избежание застывания серы.

Предлагаемая полезная модель решает задачу повышения эффективности устройства для получения элементарной серы путем уменьшения балластирования выходящего из зоны реактора парогаза и исключения проскока продуктов реакции в патрубок отвода жидкой серы.

Для достижения названного технического результата предлагается устройство для получения элементарной серы, которое, как и наиболее близкое к нему известное, содержит нагреватели газов, реактор с охлаждающими змеевиками и газораспределительной решеткой с насыпанным на нее слоем катализатора, серосборник, в котором соосно размещена верхняя часть реактора с открытым торцом, не доходящая до верхнего днища серосборника и образующая с его обечайкой и днищами барботажный отсек, в котором коаксиально установлена труба, прикрепленная к верхнему днищу серосборника, на нижнем торце которой закреплен решетчатый барботер, узел ввода охлаждающей воды в барботажный отсек, патрубок отвода жидкой серы, подключенный к переливной трубе и к датчику вязкости, выход которого соединен через регулятор вязкости со входом исполнительного механизма узла ввода охлаждающей воды, патрубок отвода очищенных от серы продуктов реакции, каплеуловитель, регулятор верхнего уровня барботажного слоя.

В отличие от известного, в предлагаемом устройстве узел ввода охлаждающей воды выполнен в виде змеевика, размещенного в кольцевом пространстве между реактором и коаксиальной трубой, а верхняя часть переливной трубы размещена с зазором в перевернутом стакане, днище которого размещено на уровне «выше барботажного слоя», нижний край -ниже него и не доходит до нижнего днища серосборника.

Кроме того, в предлагаемом устройстве регулятор верхнего уровня барботажного слоя отделен от зоны барботажа с помощью вертикальной перегородки, верхний край которой расположен выше уровня барботажного слоя, а нижний - ниже.

Выполнение узла ввода охлаждающей воды в виде змеевика исключает прямой контакт охлаждающей воды с парогазом. Это уменьшает балластирование последнего и таким образом сокращает образование углекислоты; наличие перевернутого стакана над переливной трубой исключает проскок в нее продуктов реакции.

Использование вертикальной перегородки вокруг регулятора верхнего уровня барботажного слоя обеспечивает надежную работу регулятора в спокойной от барботажа зоне.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства для получения элементарной серы.

Устройство для получения элементарной серы включает реактор 1 и серосборник 2. В нижней части реактора 1 установлена газораспределительная решетка 3, на которую насыпан гранулированный катализатор 4. Под решеткой 3 к реактору подсоединены нагреватель 5 сероводородсодержащих газов и нагреватель 6 воздуха. Внутри реактора вмонтирован змеевик 7, предназначенный для регулирования температуры в реакционной зоне за счет подачи хладоагента (например, воды).

Серосборник 2 снабжен патрубком 8 отвода жидкой серы, подсоединенным к переливной трубе 9, и патрубком 10 отвода очищенных от серы продуктов реакции, установленными соответственно на нижнем и верхнем днищах 11, 12.

Верхняя часть реактора 1 с открытым торцом 13 размещена в осевой части серосборника 2, не доходит до его верхнего днища 12 и образует с обечайкой 14 и днищами серосборника кольцевой барботажный отсек 15.

В барботажном отсеке 15 коаксиально размещена труба 16, верхний конец которой закреплен на верхнем днище 12 серосборника 2, а нижний - не доходит до нижнего днища 11. К нижнему концу трубы 16 прикреплен кольцевой решетчатый барботер 17. Общий зазор, образованный между реактором 1, верхним днищем серосборника 2 и трубой 16, образует пространство для прохода продуктов реакции из реактора в барботажный отсек 15 под решетчатый барботер 17.

В барботажном отсеке 15 установлен регулятор 18 верхнего уровня барботажного слоя, который отделен от зоны барботажа с помощью вертикальной перегородки 19, верхний край которой расположен выше барботажного слоя, а нижний - ниже, при этом оба они не доходят до верхнего и нижнего днищ серосборника. При этом регулятор 18 соединен и взаимодействует с исполнительным механизмом 20 на патрубке 8 вывода жидкой серы.

Над уровнем жидкой серы в кольцевом пространстве между обечайкой 14 серосборника 2, трубой 16 и верхним днищем 12 размещен узел ввода охлаждающей воды, выполненный в виде змеевика 21, исполнительный механизм 22 которого взаимодействует через регулятор 23 с датчиком вязкости 24, установленным на патрубке 8 и соединенным с исполнительным механизмом 22.

Верхняя часть переливной трубы 9 размещена с зазором в перевернутом стакане 25, днище 26 которого размещено на уровне «выше барботажного слоя», нижний край - ниже него и не доходит до нижнего днища серосборника. В кольцевом пространстве между обечайкой 14 и трубой 16 установлен каплеотбойник 27.

Устройство работает следующим образом.

При запуске установки исходный сероводородсодержащий газ через нагреватель 5 подают в реактор 1 под газораспределительную решетку 3. Смешение их происходит в присутствии предварительно разогретого катализатора 4.

После инициирования реакции нагреватели отключают, и в зоне реакции поддерживается тепловой режим путем регулируемой подачи хладоагента в змеевик 7 для отвода тепла экзотермической реакции окисления сероводорода кислородом воздуха. При прохождении через слой катализатора 4 в газовую смесь добавляются продукты реакции: пар водяной и мелкодиспергированная элементарная сера, которые поднимаются к открытому верхнему торцу 13 реактора 1, где охлаждаются за счет отвода тепла хладоагентом, подаваемым в змеевик 21.

Охлажденная парогазовая смесь проходит вниз под решетчатый барботер 17 и барботирует сквозь предварительно образованный слой жидкой серы, находящийся в барботажном отсеке 15 серосборника 2. Газ и пар проходят в виде пузырей через отверстия в барботере 17, образуют барботажный слой, при этом мелкодиспергированная сера оседает в жидкой сере, и очищенные от мелкодиспергированной серы продукты реакции через каплеотбойник 27, в котором улавливаются крупные капли жидкой серы, образующиеся на выходе из барботажного слоя, сбрасываются из серосборника 2 через патрубок 10 с последующей утилизацией тепла, уносимого с ними.

Из зоны серосборника 2 с верхнего уровня барботажного слоя производят регулируемый отвод жидкой серы через исполнительное устройство 20 регулятора 18 верхнего уровня барботажного слоя и сброс ее через патрубок 8 для дальнейшего разгазирования, формования и хранения. Поддержание теплового режима в реакторе осуществляют путем регулируемой подачи хладоагента в змеевики 7, расположенные в зоне реакции.

Регулируемый ввод хладоагента, подаваемого в змеевик 21 для охлаждения парогаза, выходящего из зоны реакции, производят через исполнительный механизм 22, установленный на линии подвода хладоагента, взаимодействующий через регулятор 23 с датчиком вязкости 24. При превышении допустимого верхнего предела величины вязкости жидкой серы увеличивается расход охлаждающей воды.

1. Устройство для получения элементарной серы, содержащее нагреватели газов, реактор с охлаждающими змеевиками и газораспределительной решеткой с насыпанным на нее слоем катализатора; серосборник, в котором соосно размещена верхняя часть реактора с открытым торцом, не доходящая до верхнего днища серосборника и образующая с его обечайкой и днищами барботажный отсек, в котором коаксиально установлена труба, прикрепленная к верхнему днищу серосборника, на нижнем торце которой закреплен решетчатый барботер; узел ввода охлаждающей воды в барботажный отсек, патрубок отвода жидкой серы, подключенный к переливной трубе и к датчику вязкости, выход которого соединен через регулятор вязкости со входом исполнительного механизма узла ввода охлаждающей воды, патрубок отвода очищенных от серы продуктов реакции, каплеуловитель, регулятор верхнего уровня барботажного слоя, отличающееся тем, что узел ввода охлаждающей воды выполнен в виде змеевика, размещенного в кольцевом пространстве между реактором и коаксиальной трубой, над верхней частью переливной трубы размещен с зазором перевернутый стакан, днище которого размещено на уровне "выше барботажного слоя", нижний край - ниже него и не доходит до нижнего днища серосборника.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что регулятор верхнего уровня барботажного слоя отделен от зоны барботажа с помощью вертикальной перегородки, верхний край которой расположен выше уровня барботажного слоя, а нижний - ниже.