Способ выделения сероводорода из газовой смеси и установка для его осуществления

Изобретение относится к процессу удаления сероводорода из газовой смеси, содержащей значительное количество водяного пара.Задача, на решение которой направленоизобретение, состояла в обеспечении эф фективной очистки газа при концентрации сероводорода до 10 об. и упрощении процесса, а также в снижении металлоемкости установки для очистки газа.Изобретение реализуется следующим образомна фиг. 1 и 2 изображены два варианта первого устройства, отвечающего настоящему изобретению, в которых в одной колонне находятся секции охлаждения, промывки и повторной гидратациина фиг. 3 - 4 изображены два варианта второго устройства, отвечаюЩБЮ Настоящему изобретению, в которых в одной колонне находятся сегщии охлаждения и повторной гидратации, и в отдельной колонне находится Промывная секцияна фиг. 5 изображено устройство, отвечаюшее данному изобретению, в котором имеются три отдельных агрегата для охлажч дения, промывки и повторной гидратации.Устройство, представленное на фиг. 1,включает колонну 1, разделенную на три секции, а именно нижнюю секцию охлаждения 2, промежуточную промывную секЦИЮ 3 и верхнюю секцию повторной гидратации 4, где каждая из указанных секЦий снабжена тарелками для контактирования газ/шщкость. Секция 2 охлаждения сообщается с секцией 3 промывки посредством пропускающего устройства 5 для газов, причем это пропускающее устройство служит выходным отверстием для газов головной секции охлаждения, и в то же время служит входным отверстием для газов в нижней секции промывки, и промывная Секция 3 сообщается с секцией 4 повторной гидратации посредством пропускающего устройства 6 для газов, причем это пропускающее устройство служит одновременно выходным отверстием для газов в головной части промывной зоны и входным отверстиеМ для газов в ниькней части секции повторной гидратации. Секция охлаждения 2 в ее верхней части имеет также входное отверстие 7 для экидкостей, и в основании имеет выходное отверстие 8 для жидкостей,и, кроме того, в нижней части данной секции к ней подведена труба 9 для подачи подвергаемого обработке газа. Промывная Сешия 3 в ее верхней части также имеет входное отверстие 10 для регенерированной абсорбирующей хсидкости. и в ее нихсней части имеет выходное отверстие 11 для загрязненной абсорбирующей жидкости. Сек 4ЦИЯ повторной гидратации 4 в головной части колонны имеет выходное отверстие 12 для газов, от которого отводится труба 13 для удаления газа, в верхней части она имеет входное отверстие 14 для хсидкостей,и в нихочей части выходное отверстие 15 для жидкостей. Секция охлаждения 2 с ее входным 7 и выходным отверстием 8 для жидкостей расположена на линии системы цИРКУЛЯЦии воды повторной гидратации,которая включает, с одной стороны, трубу 16 с теплообменником прямого обогрева 17 и связывающую выходное отверстие 15 (для жидкостей) секции повторной гидратации с входным отверстием 7 (для хсидкостей) секЦии охлаждения, и, с другой стороны, трубу 18, связывающую выходное отверстие 8 (для жидкостей) секции охлаждения с входным отверстием 14 (для жидкостей) секции повторной тдратации. Труба 18 снабжена насосом 19, который осуществляет нагнетание в направлении к входному отверстию 14 секции повторной гидратации. Колонна регенерации 20, сообщающаяся с промывной секцией 3, имеет в головной части выходное отверстие 21 ДЛЯ кислого газа, в верхней части входное отверстие 22 для подвергаемого регенерации абсорбента, и в основании выходное отверстие 23 для регенерированного абсорбента. Входное отверстие 22 колонны регенерации связано с выходным отверстием 11 промывной секции посредством трубы 24, по линии которой устанавливается охладительная система теплообменника непрямого нагрева 25. Выходное отверстие 23 колонны регенерации связано с входным отверстием 10 промывной секции посредством трубы 26, по линии которой устанавливается нагревательная система теплообменника 25. В нижней части колонны регенерации эта колонна, кроме того, сообщается посредством входного патрубка 27 и выходного патрубка 28 с ребойлером 29, нагреваемым за счет непрямого теплообмена посредством водяного пара,циркулирующего в трубчатой системе 30. Кроме того, выходное отверстие 21 колонны регенерации сообщается посредством трубчатой системы 31 с конденсатором 32, который в его верхней части снабжен трубкой 33 для удаления кислого газа, и нижняя часть которого сообщается с верхней частью колонны регенерации посредством трубы 34,обеспечивающей возврат конденсатов.Устройство, иллюстрированное фиг. 2,представляет собой вариант устройства, схематически изображенного на фиг.1.В этом варианте устройства конструктивные элементы, идентичные конструктивным элементам фиг. 1, имеют те же позиции. В отличие от устройства. пред 5ставленного на фиг.1, секция охлаждения 2 устройства, представленного на фиг. 2, уже не имеет тарелок для контшсгирования газ/жидкость, но внутри нее находится устройство охлаждения 35 непрямого теплообмена, причем это устройство 35 имеет входное отверстие 36 для хощкостей, представляющее собой входное отверстие (для жидкостей), секции 2 охлаждения, которое связано с выходным отверстием 15 (для жидкостей) секции повторной гидратации 4 посредством трубы 16, по линии которой располагается воздушный охладитель 17,предназначенный для теплообмена, и выходное отверстие 37 для гжидкостей, которое связано с трубой 18 через трубу 38, по линии которой установлен насос 39, который осуществляет нагнетание в направлении к трубе 18. Кроме того, как и в устройстве,показанном на фиг. 1, входное отверстие 10 и выходное отверстие 11 для жидкостей в промывной секции 3 связаны посредством соединительных труб 26 и 24 соответственно с выходным отверстием 23 и с входным отверстием 22 для жидкостей колонны регенерации 20, не представленной на данном рисунке, идентичной колонне, схематически представленной на фиг. 1.Устройство, представленное на фиг. 3 и соответственно на фиг. 4, отличается от устройства, представленного на фиг. 1 и соответственно на фиг. 2, лишь тем, что в данном случае секция промывки 3 представляет собой независимую промывную колонну, и что секция охлаждения 2 и секция повторной гидратации 4 представляет собой две находящиеся одна над другой секции одной колонны 40, причем выходное отверстие 5 а (для газов) секции 2 охлаждения связано посредством соединительной трубы 41 с входным отверстием 513 (для газов) промывной колонны 3, и выходное отверстис бЬ (для газов) указанной колонны 3 связано посредством соединительной трубы 42 с входным отверстием бс (для газов) секции повторной гидратации 4. Другие конструктивные элементы устройства, показанного на фиг. 3, и соответственно устройства, показанного на фиг. 4, идентичны конструктивным элементам с теми же позициями устройства на фиг. 1 и устройства на фиг. 2 соответственно. В частности, входное отверстие 10 и выходное отверстие 11 (для экипкостей) промывной колонны 3 связаны соответственно посредством соединительных труб 26 и 24 с вьгходньтм отверстием 23 н входным отверстием 22 для жидкостей колонны регенерации 20, не представленной на данном рисунке и схематически изображенной на фиг. 1.Работа установки, схематически представленной на одной из фиг. 1-4, может быть схематически описана следующим образом.Подвергаемый обработке газ, который содержит Ндб, который должен быть экстрагирован, и значительное количество водяного пара поступает по трубе 9 в секцию охлаждения 2 колонны 1 (фиг. 1 и 2) или колонны 40 (фиг. 3 и 4), и в этой секции он встречается либо с прямым контактированием (фиг. 1 И 3), либо с непрямым контактированием (фиг. 2 и 4) с потоком воды,поступающим по трубе 16 из секции повторного гидратирования 4 и охлажденным до нужной температуры в теплообменнике 17, установленном на линии трубы 16 и функционирующим как охладитель. Температура потока воды, входящего в секцию охлаждения 2, регулируется посредством охладителя 17 таким образом, чтобы почти вся вода, содержащаяся в газе, поступающем по трубе 9, была сконденсирована, и чтобы указанный газ был доведен до температуры,соответствующей температуре промывки,что позволяет получить в нижней части секции 2 водяной поток, вторично нагреваемый за счет тепла, которое сообщается ему газом в ходе его охлаждения, и к которому добавляется скрытая теплота конденсированной воды.Этот охлажденный газ, почти полностью освобожденный от содержащейся в нем воды, входит через пропускающее устройство 5 (фиг. 1 и 2) или через соединительную трубку 41 и через пропускающее устройство 5 Ь(фиг. 3 и 4) в промывную секцию или колонну 3, в которой этот газ подвергается промывке, при противоточном движении, абсорбирующей жидкостью. инжекционно вводимой в эту секцию кали колонну 3 через входное отверстие 10. Эта абсорбирующая жидкость с поглощенным ею Н 3 удаляется из секции или колонны 3 через выходное отверстие 11, затем направляется по трубе 24 с повторным ее подогревом в теплообменнике 25 в колонну регенерации 20 для осуществления регенерации за счет кипячения, и эта регенерированная абсорбирующая жидкость рециркулирует к входному отверстию 10 секции или колонны 3 по трубе 26. Поток кислого газа, содержащего Н 23 , удаляется по трубе 33 конденсатора 32, и этот удаленный поток газа может направляться, например, на серный завод КЛАУ С. Газ, очищенный путем промывки в секции или колонне 3, входит через пропускающее устройство 6 для газов (фиг. 1 и 2) или по трубе 42 и через пропускающее устройство 6 с в секцию повторной гидратации 4 колонны 1 (фиг. 1 и 2) или колонны40 (фиг. 3 и 4), в которой он встречается противопотоком с избыточным количеством Воды, инжекционно вводимой Через Входное отверстие 14 для жидкостей секции повторной гидратации, причем эта вода поступает по трубе 18 с температурой, превышающей температуру газа, поступающего в указанную секцию 4, и достаточно высокой для Удаления через выходное отверстие 12 секции повторной гидратации 4 и по трубе 13,очищенного повторно гидратированного газа, который заключает в себе количество воды, достаточное для того, чтобы массовый Расход этой воды был равен массовому расходу воды, присутствующей в подвергаемом обработке тазе, для охлаждения последнего. Вода, не использованная для повторной гидратации очищенного газа, выходит из секции 4 через выходное отверстие 15, и эта вода возвращается в секцию охлаждения 2 По трубе 16 и с температурой, регулируемой посредством теплообменника 17.Таким образом устанавливается непрерывная регулируемая Циркуляция воды в замкнутой системе втежщг секцией охлаждения 2 подвергаемого обработке газа и секцией повторной ггщратации 4 очищенного газа, так что в очищенном газе постоянно обеспечивается количество воды, равное количеству воды, образуемой путем конденсации водяного пара, содержащегося в подвергаемом обработке газе, и это постоянство Поддерживается в коротком ответвленном контуре секции или колонны промывки З.Регулирование температуры ВОДЫ, ИНЖбКЦИонно вводимой Через трубу 18 В СЕКЦШ 0 повторной гидратации 4, может осуществляться, как в случае устройства,показанного на фиг или на фиг. 3, за счет регулирования температуры воды, индюшионно вводимой в секцию охлаждения 2 по трубе 16 с использованием теплообменника(работающего на охлаждение) 17 таким образом, чтобы в выходном отверстии 8 секЦии охлаждения 2 поток выходящей ВОДЫ имел повышенную температуру, желаемую для его инжекционного ввода в секцию повторной гидратации 4 по трубе 18.Моэкно также регулировать температуру ВОДЫ, инжекционно вводимой по трубе 18 в секцию повторной гидратации 4, до Желаемого значения, как это возможно в случае устройства, показанного на фиг. 2 или на фиг. 4, за счет регулирования относительных расходов потоков воды до различных температур, которые потоки поступают. с одной стороны, из системы охлаждения, И. с другой стороны, из нижней части секции охлаждения 2 (конденспрованная вода).ную колонну 3 и колонну повторной гидратации 4, причем эти колонны отделены одна от другой, и каждая из них снабжена тарелками контактирования газ/жидкость. Конденсационный баллон 2 а имеет в головной части выходное отверстие 5 а для газов, и на дне - выходное отверстие 8 для жидкостей,и в его нижней части к нему подводится труба 9 для подачи подвергаемого обработке газа, на линии которой устанавливается нагревательная система теплообменника непрямого обогрева 43. Промывная колонна 3 в головной части имеет выходное отверстие 613 для газов, в верхней части имеет входное отверстие 10 для регенерированного жидкого абсорбента, в нижней части имеет входное отверстие 5 Ь для газов, и на дне имеет выходное отверстие 11 для жидкого абсорбента, загрязненного Н 25. Колонна повторной гидратации 4 имеет в головной части выходное отверстие 12 для газов, соединенное с трубой 13 для отвода газа, в верхней части имеется входное отверстие 14 для жидкостей, в нижней части имеется входное отверстие бс для газов, и на дне имеется выходное отверстие 15 для ншдкостей. Выходное отверстие 5 а (для газов) баллона 2 а связано с входным отверстием 5 Ь(для газов) колонны 3 посредством соединительной трубы 44, и выходное отверстие 6 Ь(для газов) указанной колонны 3 связано с входным отверстием бс (для газов) колонны 4 посредством соединительной трубы 45. Труба 46 системы циркуляции воды сообщается одним из ее концов с выходным отверстием 15 (для жидкостей) колонны повторной гидратации 4 и другим концом с входным отверстием 14 (для исидкостей) указанной колонны 4. На линии трубы 46 устанавливается контур охлаждения теплообменника 43, и, кроме того, данная труба снабжена, с одной стороны, насосом 47,который располагается перед теплообменником 43, и который осуществляет нагнетание в сторону к теплообменнику и,следовательно, к входному отверстию 14 колонны 4, и, с ДРУГОЙ стороны, теплообменником непрямого теплообмена 48, установленным перед насосом 47. Кроме того,выходное отверстие 8 основания баллона 2 а связано с трубой 46 за теплообменником 43 посредством трубы 49, по линии которой установлен насос 50, осуществляющий нагнетание в сторону трубы 46. Кроме того,как и в случае устройств, показанных на фиг. 1-4, входное отверстие 10 и выходное отверстие 11 для хшдкостей промывной колонны 3 связаны соответственно посредстВом труб 26 и 24 с выходным отверстием 23 и с входным отверстием 22 (для ШЩКОСТеЙ) колонны регенерации 20, не представленнойна данном рисунке и идентичной колонне фиг. 1.Подвергаемый обработке газ, который содержит в себе Н 25, который необходимо удалить, и значительное количество водяного пара поступает по трубе 9 и проходит через теплообменник непрямого теплообмена 43 до ввода его в конденсационный баллон 2 а. Поток воды непрерывно циркулирует в колонне повторной гидратации 4, затем поступает в трубу 46 через выходное отверстие 15 (для экидкостей) указанной колонны 4, и снова по этой трубе возвращается в колонну 4 через входное отверстие 14 данной колонны после прохождения через теплообменник 43. В этом теплообменнике 43 подвергаемъпй обработке газ охлаждается до необходимой температуры ниже точки росы воды, которую содержит этот газ, за счет передачи его тепла более холодному потоку воды, проходящему по трубе 46, и этот поток воды доводится до температуры, которая превышает точку росы. В конденсационном баллоне 2 а охлажденный газ отделяется от воды, которая конденсируется в ходе прохождения подвергаемого обработке газа через теплообменник 43.охлажденный газ, почти полностью освобожденный от содержавшейся в нем воды,выходит из конденсационные баллона 2 а через выходное отверстие 5 а для газов, и после прохождения по трубе 44 он через входное отверстие 513 для газов попадает в промывнуто колонну 3, в которой этот газ подвергается промывке, направляясь противотоком к жидкому абсорбенту, инжекционно вводимому в указанную колонну 3 через входное отверстие 10. Этот жидкий абсорбент, загрязненный 112, удаляется из колонны 3 через выходное отверстие 11,затем он направляется по трубе 24, нагреваясь в теплообменнике 25, в колонну регенерации 20, где он регенерируется за счет кипячения, при этом регенерированная абсорбирующая экидкость рециркулирует к входному отверстию 10 колонны 3 по трубе 26. Поток кислого газа, содержащего Н 25,отводится по трубе 33 конденсатора 32 колонны регенерации, и этот поток может быть направлен, например, на серный завод.Газ, освобожденный от Н 2 путем промывки его в колонне 3, выходит из этой колонны через выходное отверстие БЬ для газов, и после прохождения через трубу 45 он через входное отверстие 6 с для газов проходит в колонну повторной гидратации 4, в которой он встречается противотоком с избытком воды, инжекционно вводимойу через входное отверстие 14 (для ъкидкостей)колонны повторной гидратации 4. Эта вода поступает по трубе 46, имея температуру,превышающую температуру газа, входящего в колонну 4 через входное отверстие бс для газов, причем указанная температура достаточно высокая для отвода через выходное отверстие 12 колонны 4 и через трубу 13 повторно гидратированного очищенного газа, содержащего количество воды, соответствующее массовому расходу воды, практически равному массовому расходу воды,присутствующей в подвергаемом обработке газе, до охлаждения последнего. Вода, не использованная для повторной гидратации очищенного газа, выходит из колонны 4 через выходное отверстие 15, и эта вода подводится к колонне 4 через трубу 46, как указывалось выше, после ее охлаждения в теплообменнике непрямого теплообмена 48,после последующего подогрева в теплообменнике 43 и дополнительного ввода по трубе 49 требуемого количества конденсированной воды, отобранной из баллона 2 а через выходное отверстие 8 для жидкостей.Регулирование температуры воды, инжекционно вводимой по трубе 46 в колонну повторной гидратации 4, осуществляется путем регулирования расходов воды в трубах 46 и 49 с использованием насосов 47 и 50,устанавливаемых на линиях указанных труб. Такое функционирование трубы приводит также к постоянству в очищенном газе количества воды, практически равного количеству воды, образующейся в результате конденсации водяного пара, содержащегося в подвергаемом обработке газе, и такое равновееие обеспечивается без пропускания потока через промывную колонну 3.Для более полного описания изложенного вьппе, ниже дается два примера осуществления данного изобретения, которые служат лишь для Иллюстрации, но не для ограничения изобретения.В устройстве, действующем аналогично устройству, представленному на фиг. 1,осуществляется обработка остаточного газа,содержащего 0,35 Н 25, 1,65 СО, 25 СО 2, 29 водяного пара И 44 азота (все проценты объемные) который (газ) получен в результате процессов гидрогенизация и гидролиза остаточного газа серного завода.В используемом устройстве секция охлаждения 2, секция промывки 3 и секция повторной гидратации 4 колонны 1 каэкдая включает по 10 тарелок контактирования газ/жидкость, и колонна регенерации 20 включает 20 тарелок. Абсорбирующая жъшкость используемая в промывной секции 3,состоит из водного 4-н. нормального рас