Proces Clausa | netl.doe.gov

podstawowy proces Clausa dla substechiometrycznego spalania siarkowodoru (H2S) na siarkę elementarną przebiega w następujących reakcjach:

H2S + 1 ½ O2 → SO2 + H2O

2 H2S + SO2 → 2 H2O + 3 S1

3 H2S + 1 ½ O2 → 3 H2O + 3 S

Rysunek 12 przedstawia typowy schemat przepływu procesu 2-stopniowej jednostki odzysku siarki Claus (SRU). Kwaśny gaz z procesu usuwania kwaśnego gazu (AGR), wraz z gazami napowietrznymi z usuwania kwaśnej wody i niewielką ilością recyklingu z jednostki uzdatniania gazu odlotowego (nie pokazano), są spalane w piecu Clausa z wystarczającą ilością powietrza lub tlenu, aby wytworzyć ogólną mieszaninę gazów o pożądanym stosunku stechiometrycznym 2 do 1 H2S do dwutlenku siarki (SO2) w celu konwersji na siarkę i wodę. Znaczna ilość siarki (około 2/3 całkowitej odzyskanej siarki) jest termicznie formowana bezpośrednio w piecu w wyniku powyższych reakcji. Ponieważ spaliny z gorącego pieca są chłodzone w kotle ciepła odpadowego (WHB), gazowa siarka jest skondensowana i usuwana z gazów. Usuwanie siarki z prawej strony reakcji zapewnia siłę napędową do dalszej konwersji w dalszych etapach reaktora katalitycznego, które występują w coraz niższych temperaturach, sprzyjając również pełniejszej konwersji do siarki. Gazy są ponownie podgrzewane i trafiają do pierwszego reaktora katalitycznego, gdzie odbywa się około 75% konwersji pozostałych gazów, a następnie chłodzenie, kondensacja siarki i usuwanie. Kolejny etap lub dwa, aby odzyskać około 98% całkowitej siarki. Ciepło reakcyjne wytwarzane w palniku jest odzyskiwane w zintegrowanym WHB poprzez wytwarzanie pary o średnim ciśnieniu, używanej zarówno do podgrzewania na etapach katalitycznych, jak i do użytku zewnętrznego.

produkty siarki są chłodzone i skondensowane, wytwarzając parę o niskim ciśnieniu. Skondensowany produkt siarkowy jest przechowywany w podziemnym studni ze stopioną siarką, gdzie jest następnie pompowany do załadunku ciężarówek w celu wysyłki. Gaz odlotowy Clausa z ostatniego etapu skraplacza siarki jest wysyłany do jednostki oczyszczania gazu odlotowego w celu usunięcia niezawróconego H2S, SO2 i siarczku karbonylu (COS) przed usunięciem.

Bibliografia/dalsze informacje

• zgazowanie (2003)
  Christopher Higman i Maarten van der Burgt, Wydawnictwo Elsevier

1. W praktyce zaangażowane są różne alotropowe formy siarki, w tym przede wszystkim S2, S6 i S8. Dokładne przewidywanie powstawania, zachowania i dystrybucji siarki na etapach procesu Clausa wymaga zwrócenia uwagi na termodynamikę wszystkich alotropów.
2. Weiss, M.-M., “Selection of the acid gas removal process for IGCC applications”, Referat prezentowany na konferencji Iceme “Gasification Technology in Practice”, Mediolan; reproduced in Christopher Higman and Maarten van der Burgt, Gasification, 1st edition, Elsevier Science (2003).
3. Możliwy jest również układ rozdzielonego przepływu, w którym znaczna część zasilanego gazu kwaśnego omija piec i przechodzi bezpośrednio do pierwszego etapu katalitycznego; wybór układu przepływu zależy od wielu czynników, w tym stężenia H2S w gazie zasilającym, zawartości węglowodorów w gazie kwaśnym, tego, czy powietrze lub tlen są używane do odpalenia pieca, oraz wstępnego podgrzewania strumieni powietrza i gazu kwaśnego. Szczegółowe omówienie tych zawiłości wykracza poza zakres tej dyskusji; aby uzyskać więcej informacji, czytelnik znajduje się w rozdziale 8 “procesy odzyskiwania siarki” w oczyszczaniu gazu, Arthur L. Kohl i Richard Nielsen, Gulf Professional Publishing (1997).

Oczyszczanie gazu syntezowego

• komercyjne technologie oczyszczania gazu syntezowego
• usuwanie i kondycjonowanie zanieczyszczeń gazu syntezowego
  • usuwanie kwaśnego gazu (AGR)
  • Odzyskiwanie siarki i obróbka gazu odlotowego
    • proces Clausa
    • Scot Tail gas treating
    • kwas siarkowy
  • usuwanie cząstek stałych
  • emisja Rtęci/toksyn
  • hydroliza COS
  • Zmiana gazu wodnego & produkcja wodoru
• technologia oczyszczania gazów Syntezowych
• Doe wspierane projekty R & D dla technologii oczyszczania gazu syntezowego
• zalety emisji gazów cieplarnianych