Главная -> Словарь

Доочистки хвостовых

•с металлами, обладающими тс-донорными свойствами—через серу «.

При жидкофазной гидрогенизации углей в температурном интервале 300—500 °С происходит разрушение сложной матрицы угля, сопровождающееся разрывом химических связей и образованием активных свободных радикалов. Последние, стабилизируясь водородом, образуют молекулы меньшего размера, чем исходные макромолекулы. Рекомбинация свободных радикалов приводит также к образованию высокомолекулярных соединений . Водород, необходимый для стабилизации радикалов, частично обеспечивается за счет применения растворителей — доноров водорода. Это — соединения, которые, взаимодействуя с углем, при высоких температурах дегидрируются, выделяющийся при этом атомарный водород присоединяется к продуктам деструкции угля. Растворитель-донор водорода является также пастообразователем. Чтобы находиться в условиях гидрогенизационного процесса в жидкой фазе, он должен иметь температуру кипения'выше 260°С. Хорошими водо-родно-донорными свойствами обладают конденсированные ароматические соединения, прежде всего тетралин. Более высококипящие соединения этой группы менее активны, но при их смешении с тетралином возникает эффект синергизма: смесь равных частей тетралина и крезола обладает более высокой донорной способностью, чем каждый в отдельности .

донорными свойствами в процессах ионизации. Алкильные группы,

Анион SO3F~ обладает слабыми донорными свойствами и поэтому не входит во внутреннюю сферу комплекса. •

Важнейшим достижением в разработанных процессах второго поколения было использование в качестве добавки к тяжелому маслу подгидрированной фракции продуктов ожижения угля, которая обладает донорными свойствами и заметно улучшает качества процесса. В качестве пастообразователей или их составных частей были использованы «собственные» продукты ожижения угля, антраценовое и сланцевое масла, битумы нефтеносных песков, нефтяные фракции и остатки, смола полукоксования нефтяного пека. Было установлено, что различные классы компонентов растворителей неаддитивно взаимодействуют с углем в условиях ожижения . Так, например, при переработке угля на пилотной установке фирмы «Луммус» в качестве растворителя использовали фракции гидрогенизата, кипящие в пределах от 343 до 454 °С, а также остаток, кипящий выше 454 °С, который содержал около 80% азота, 84% серы и 76% кислорода от содержащихся в используемой фракции.

Сложившиеся к настоящему времени представления о термодеструкции ОМУ, как необходимой и практически единственной промежуточной стадии превращения угольного вещества, начинают претерпевать изменения благодаря новым экспериментальным данным. О наличии переходного бимолекулярного состояния при деструкции ОМУ упоминалось выше . Другим доказательством могут служить результаты, полученные при ожижении угля при 250—350 °С, рабочем давлении 1,1—3,0 МПа в присутствии катализатора Н3РО4 и тетралина , а также и при взаимодействии со смесями других кислот , обладающих донорными свойствами растворителей. На основании этих данных, а также с учетом того, что неорганические компоненты угля являются активными катализаторами ионных и радикальных процессов, а органическая масса содержит функциональные группы, обладающие сильными кислотными свойствами, и проявляет донорную способность, превращение ОМУ в условиях деструктивной гидрогенизации может протекать по нескольким механизмам, долевая значимость которых определяется структурой и свойствами исходного вещества, а также условиями процесса.

протекал с использованием в качестве пастообразователя, обладающего донорными свойствами, среднего масла при 430 °С, давлении 10—15 МПа со скоростью 0,3 т/ч ОМУ на 1 м3 реакторного объема. Выход экстракта достигал 75% , но возникли технические трудности на стадии фильтрования и не удавалось замкнуть баланс по маслу. Кроме того, добавление среднего масла, улучшающего донорные свойства растворителя, одновременно снижало его вязкость, что приводило к расслоению пасты, т. е. выпадению частиц угля. Это осложнение было преодолено в процессе IG/Uhde за счет введения в рециркуляцию 50% шлама и незначительного количества водорода, что позволило снизить объем газовых потоков, а образующиеся отходящие газы использовать для конверсии. Отношение ОМУ: пастообразователь составляло 1 : 1, температура процесса 450°С, парциальное давление водорода -~25 МПа, катализатор «красный шлам» и Na2S. Стадии фильтрования на первой ступени , а также на второй ступени протекали без затруднений.

Совершенствование процессов гидрогенизации угля ведется не только в направлении оптимизации условий отдельных стадий и рациональном сочетании реакций термического распада ОМУ, гидрогенизации исходного угольного вещества и продуктов его превращения, экстракции угля и полученных шламов. Изучение различных закономерностей позволило наметить новые пути совершенствования этих процессов. Так, например, в последние годы все большее внимание исследователей привлекает явление синергизма, использование которого позволяет значительно улучшить технико-экономические показатели процессов переработки угля. Так, например, лучшими свойствами, по-видимому, обладают пастообразователи, содержащие набор компонентов, обладающих донорными свойствами, содержащими полиароматические структуры и соединения с полярными заместителями.

Основное количество добавляемой серы сосредоточено в твердом остатке. Вполне вероятно, что серосодержащие компоненты угля играют важную роль в качестве доноров водорода. Одновременно из полученных результатов следует, что взаимодействие серы с углем и молекулярным водородом является неблагоприятными реакциями, особенно в отсутствие пастообразо-вателей, обладающих донорными свойствами. Добавление 5— 15% H2S увеличивает степень конверсии и выход дистиллята при совместной переработке низкосортных канадских полибитуминозных углей и битума в жестких условиях, а также замедляет коксообразование .

Использование растворителей, обладающих донорными свойствами, а также незначительных количеств молекулярного водорода приводит к частичной стабилизации образующихся при крекинге продуктов, что и объясняет образование в условиях этого процесса в основном высокомолекулярных продуктов, Высокая концентрация молекулярного водорода и наличие катализаторов, способствующих повышению глубины расщепления угольных компонентов, их стабилизации за счет активации молекулярного водорода, а также наличие растворителя, являющегося донором водорода , приводит к значительному повышению степени конверсии и выходу продуктов реакции с более низкомолекулярной массой.

Маслорастворимые ингибиторы коррозии условно делят на: 1) ингибиторы анодного действия, 2) ингибиторы катодного действия и 3) ингибиторы экранирующего действия. Первые обладают электронно-донорными свойствами по отношению к данному металлу, например нефтяные сульфонаты, образующие хемосорбционные соединения на анодных участках металла. Ингибиторы катодного действия обладают электронно-акцепторными свойствами; это — органические маслорастворимые амины, амиды, катионоактивные ПАВ, несущие на себе положительный заряд. Взаимодействие ингибиторов экранирующего действия с металлом определяется силами Ван-дер-Ваал.ьса ; к этим веществам относятся окисленный петролатум, фракции синтетических жирных кислот.

Нами впервые была изучена применимость бинарных систем для выделения ГК нефти. Предполагаюсь, с одной стороны, расширить набор неорганических акцепторов электронов для выделения гетероатомннх соединений из нефтепродуктов, с другой стороны, повысить селективность в отношении отдельных их групп, поскольку в процессе образования смешанных комплексов с растворителем должны участвовать ли-ганды с наиболее ярко выраженными донорными свойствами. Наконе: , методы выделения Г.{ с использованием бинарных систем, основанные на экстракционном принципе, привлек ют простотой мсполнения и вь?е-ления лигандов из растворителей, так как такие растворители как ди-метилформамид , Д'

Эффективность установок производства серы из кислых газов обычно оценивают по общей степени конверсии сероводорода. Однако, с точки зрения воздействия на окружающую среду, важно общее количество диоксида серы, выбрасываемое через дымовую трубу в атмосферу, которое включает как не прореагировавшие H2S, SO2 и другие сернистые соединения, так и потери конечного продукта -газовой серы, поскольку все эти компоненты сбросных газов окисляются в печи дожига до SO2. Большинство отечественных установок по производству серы включает в себя установки доочистки «хвостовых» газов по методу «Сульфрен». Последние по существу представляют собой каталитическую ступень процесса Клауса, осуществляемую периодически при температуре ниже точки росы серы. Поэтому для таких установок важно учитывать унос паров серы с газовым потоком.

Как уже отмечалось, для достижения высокой степени извлечения серы применяются процессы доочистки «хвостовых» газов установки Клауса. Это приводит к увеличению общей стоимости установки в 1,5...2 раза. Использование реверс-процесса позволяет значительно

Одностадийный нестационарный процесс Клауса может применяться вместо традиционных двух- и трехстадийных схем, в частности, при их замене в существующих установках, включающих в себя процессы доочистки «хвостовых» газов. «Двойной» нестационарный процесс Клауса может быть использован вместо традиционных процессов с доочисткой «хвостовых» газов, как на стадии их реконструкции, так и при строительстве новых установок.

разовавТейТ ^ Каталитическ°й ступени после извлечения об-Доочис™хя ССРЫ °ТХОДЯЩИЙ газ направляют на установки Доочистки хвостовых газов процесса Клауса.

/ - кислый газ; II - воздух; III - пар высокого давления; IV, V - продукты реакции; VI - отходящие газы; VII - жидкая сера; VIII - горячая вода для питания котлов; IX - пар низкого давления; X - техническая вода; В01 - сепаратор; В02 - барабан первого котла; В04, В06 - каталитические реакторы первой и второй ступеней; ВОЗ, ВОЗ, В07 - коагуляторы серы; F01 - печь-реактор; F02, РОЗ - печи подогрева технологического газа; F04 - печь дожига и дымовая труба; Е01, Е02 - конденсаторы серы; ЕОЗ - экономайзер; Е04 - емкость горячей воды; Т01 - серная яма; Н01 - воздуходувка; Н02 — насос; У-355 - установка доочистки хвостовых газов

/ - кислый газ; // - воздух; ///, IV, V - продукты реакции; VI - отходящие газы; VII - жидкая сера; VIII - техническая вода; В01 - сепаратор; В02, В04, В06 - каталитические реакторы первой, второй и третьей ступеней; ВОЗ, ВОЗ -теплообменники; В07 - коагулятор серы; F01 - печь подогрева технологического газа; F04 - печь дожига и дымовая труба; Е01, Е02 - конденсаторы серы; ЕОЗ - экономайзер; Т01 - серная яма; Н01 - воздуходувка; У - установка доочистки хвостовых газов

ЕОЗ - экономайзер представляет собой трубчатый аппарат, межтрубное пространство которого заполнено водой без паровой подушки. Выделенное тепло используется для подогрева питательной воды, поступающей на установку с температурой 90-115 °С. Из конденсатора ЕОЗ технологические газы с температурой 120-150 °С проходят коагулятор В07 и направляются на установку доочистки хвостовых газов, либо, минуя установку доочистки, в печь дожига F02. Внутреннее устройство экономайзера показано на рис. 24.

Отходящий газ после второй каталитической ступени направляется на установку доочистки хвостовых газов "Сульфрен" и затем в печь дожига и дымовую трубу.

Среди всех известных способов доочистки хвостовых газов процессы этой группы получили наибольшее распространение в промышленности благодаря легкой приспосабливаемости к процессу Клауса, сравнительно невысокой стоимости и достаточно высокой степени извлечения серы . Эти процессы основаны на протекании реакции Клауса между оставшимися в хвостовых газах сероводородом и диоксидом серы:

Эффективность установок производства серы из кислых газов обычно оценивают по общей степени конверсии сероводорода. Однако, с точки зрения воздействия на окружающую среду, важно общее количество диоксида серы, выбрасываемое через дымовую трубу в атмосферу, которое включает как не прореагировавшие H2S, SO2 и другие сернистые соединения, так и потери конечного продукта -газовой серы, поскольку все эти компоненты сбросных газов окисляются в печи дожига до SO2. Большинство отечественных установок по производству серы включает в себя установки доочистки «хвостовых» газов по методу «Сульфрен». Последние по существу представляют собой каталитическую ступень процесса Клауса, осуществляемую периодически при температуре ниже точки росы серы. Поэтому для таких установок важно учитывать унос паров серы с газовым потоком.

Как уже отмечалось, для достижения высокой степени извлечения серы применяются процессы доочистки «хвостовых» газов установки Клауса. Это приводит к увеличению общей стоимости установки в 1,5...2 раза. Использование реверс-процесса позволяет значительно