Il Natale di Processo e di netl.doe.gov

base di Natale processo per sub-stechiometrica di combustione di idrogeno solforato (H2S) a zolfo elementare segue le seguenti reazioni:

H2S + 1 ½ O2 → SO2 + H2O

2 H2S + SO2 → 2 H2O + 3 S1

3 H2S + 1 ½ O2 → 3 H2O + 3 S

Figura 12 mostra un tipico processo di schema di flusso di un 2-stadio dritto-through3 Claus unità di recupero zolfo (SRU). I gas acidi del processo AGR (Acid gas Removal), insieme ai gas di testa provenienti dallo stripping dell’acqua acida e una piccola quantità di riciclo dall’unità di trattamento del gas di coda (non mostrata), vengono bruciati nel forno Claus con aria o ossigeno sufficienti per produrre una miscela di gas complessiva con il rapporto stechiometrico 2 a 1 desiderato di H2S in anidride solforosa (SO2) per la conversione in zolfo e acqua. Una notevole quantità di zolfo (circa 2/3 dello zolfo totale recuperato) viene formata termicamente direttamente nel forno dalle reazioni di cui sopra. Quando lo scarico del forno caldo viene raffreddato nella caldaia a calore residuo (WHB), lo zolfo gassoso viene condensato e rimosso dai gas. La rimozione dello zolfo dal lato destro delle reazioni fornisce forza motrice per un’ulteriore conversione negli stadi del reattore catalitico a valle, che si verificano a temperature sempre più basse, favorendo anche una conversione più completa in zolfo. I gas vengono riscaldati ed entrano nel primo reattore catalitico, dove avviene la conversione di circa il 75% dei gas rimanenti, seguita da raffreddamento, condensazione dello zolfo e rimozione. Un altro stadio o due seguono per recuperare circa il 98% dello zolfo totale. Il calore di reazione prodotto nel bruciatore viene recuperato nel WHB integrato generando vapore a media pressione, utilizzato sia nel riscaldamento per stadi catalitici che per uso esterno.

I prodotti a base di zolfo vengono raffreddati e condensati, generando vapore a bassa pressione. Il prodotto condensato dello zolfo è immagazzinato in una fossa fusa sotterranea dello zolfo, in cui successivamente è pompato al carico del camion per la spedizione. Il gas di coda di Claus dall’ultimo condensatore dello zolfo della fase è inviato ad un’unità di trattamento del gas di coda per rimuovere H2S non convertito, SO2 e solfuro di carbonile (COS) prima dello smaltimento.

Riferimenti/bibliografia

• Gassificazione (2003)
  da Christopher Higman e Maarten van der Burgt, Elsevier Pubblicazione

1. In pratica sono coinvolte varie forme allotropiche di zolfo, tra cui principalmente S2, S6 e S8. Prevedere con precisione la formazione, il comportamento e la distribuzione dello zolfo nelle fasi del processo Claus richiede attenzione alla termodinamica di tutti gli allotropi.
2. Originario di Weiss, M.-M., “Selection of the acid gas removal process for IGCC applications”, Paper presentato alla conferenza Gaseme” Gassification Technology in Practice”, Milano; riprodotto in Christopher Higman e Maarten van der Burgt, Gassification, 1st edition, Elsevier Science (2003).
3. Una frazione di flusso disposizione è anche possibile che una frazione significativa di acido di alimentazione del gas ignora il forno e va direttamente al primo catalitica fase di scelta della disposizione del flusso dipende da diversi fattori tra cui la concentrazione di H2S nel gas di alimentazione, idrocarburi contenuti dei gas acidi, se l’aria o l’ossigeno viene utilizzato per il fuoco, il forno, e il preriscaldamento dell’aria e del gas acido flussi mangimi. Una discussione dettagliata di queste complessità va oltre lo scopo di questa discussione; per ulteriori informazioni il lettore si riferisce al Capitolo 8 “Processi di recupero dello zolfo” nella purificazione del gas, Arthur L. Kohl e Richard Nielsen, Gulf Professional Publishing (1997).

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