Claus-prosessi | netl.doe.gov

perusluonteinen Claus-prosessi rikkivedyn (H2S) sub-stoikiometriseksi palamiseksi alkuainerikiksi seuraa seuraavia reaktioita:

H2S + 1 ½ O2 → SO2 + H2O

2 H2S + SO2 → 2 H2O + 3 S1

3 H2S + 1 ½ O2 → 3 H2O + 3 s

kuvassa 12 esitetään tyypillinen prosessivirtausjärjestelmä 2-vaiheiselle läpivienti3 Claus-rikin talteenottoyksikölle (SRU). Acid gas removal (AGR) process, yhdessä yläpuolella kaasut happaman veden strippaus ja pieni määrä kierrätystä tail gas treating unit (ei esitetty), poltetaan Claus uunissa riittävästi ilmaa tai happea tuottaa kokonaiskaasuseos haluttu 2-1 stoikiometrinen suhde H2S rikkidioksidi (SO2) muuntamista rikki ja vesi. Huomattava määrä rikkiä (noin 2/3 talteen otetusta rikin kokonaismäärästä) muodostuu termisesti suoraan uunissa edellä mainituilla reaktioilla. Kun kuuman uunin pakokaasua jäähdytetään hukkalämpökattilassa (WHB), kaasumainen rikki kondensoituu ja poistuu kaasuista. Rikin poistaminen reaktioiden oikealta puolelta antaa käyttövoiman jatkokonversiolle katalyyttireaktorin vaiheissa, jotka tapahtuvat yhä alhaisemmissa lämpötiloissa, mikä myös suosii täydellisempää muuntumista rikiksi. Kaasut lämmitetään uudelleen ja syötetään ensimmäiseen katalyyttiseen reaktoriin, jossa tapahtuu noin 75% jäljellä olevista kaasuista, minkä jälkeen tapahtuu jäähdytys, rikin tiivistyminen ja poisto. Toinen vaihe tai kaksi seuraa talteen noin 98% kokonaisrikkiä. Polttimessa tuotettu reaktiolämpö otetaan talteen integroidussa WHB: ssä tuottamalla keskipaineista höyryä, jota käytetään sekä uudelleenlämmityksessä katalyyttisissä vaiheissa että ulkokäytössä.

Rikkituotteita jäähdytetään ja tiivistetään, jolloin syntyy matalapaineista höyryä. Kondensoitunut rikkituote varastoidaan maanalaiseen sulaan rikkikuoppaan, josta se pumpataan myöhemmin kuorma-autojen lastaukseen kuljetusta varten. Claus tail kaasu viimeisen vaiheen rikki lauhdutin lähetetään tail kaasun käsittely-yksikkö poistaa kääntämätön H2S, SO2, ja karbonyylisulfidi (COS) ennen hävittämistä.

References / Further Reading

• Gasification (2003)
  Christopher Higman ja Maarten van der Burgt, Elsevier Publishing

1. Käytännössä rikin eri allotrooppisia muotoja ovat pääasiassa S2, S6 ja S8. Rikin muodostumisen, käyttäytymisen ja jakautumisen tarkka ennustaminen Claus-prosessin vaiheissa vaatii huomiota kaikkien allotrooppien termodynamiikkaan.
2. Alun perin Weiss, M.-M., “Selection of the acid gas removal process for IGCC applications”, paperi esitetty IChemE Conference “gasification Technology in Practice”, Milano; reproduced in Christopher Higman and Maarten van der Burgt, Gasification, 1st edition, Elsevier Science (2003).
3. Jakovirtausjärjestely on myös mahdollinen, jossa merkittävä osa happokaasun syötöstä ohittaa uunin ja menee suoraan ensimmäiseen katalyyttivaiheeseen; virtausjärjestelyn valinta riippuu useista tekijöistä, kuten H2S: n konsentraatiosta syöttökaasussa, happokaasun hiilivetypitoisuudesta, siitä, käytetäänkö uunin palamiseen ilmaa tai happea, sekä ilman ja happokaasun syöttövirtojen esilämmityksestä. Yksityiskohtainen keskustelu näistä monimutkaisista asioista ei kuulu tämän keskustelun piiriin.; lisätietoja lukijalle viitataan lukuun 8″ rikin talteenotto prosessit ” kaasun puhdistus, Arthur L. Kohl ja Richard Nielsen, Gulf Professional Publishing (1997).

Syngas Cleanup

• Commercial Technologies for Syngas Cleanup
• Syngas Contaminant Removal and Conditioning
  • Acid Gas Removal (AGR)
  • rikin talteenotto ja Jäännöskaasun käsittely
    • The Claus Process
    • SCOT Tail kaasukäsittely
    • rikkihappo
  • hiukkasten poisto
  • elohopea – / Toksiinipäästöt
  • COS-hydrolyysi
  • Vesikaasun siirtyminen & vedyn tuotanto
• Developmental Syngas Cleanup Technology
• DOE Supported R& D Projects Syngas Cleanup Technology
• emissions benefits of Gasification