PL191753B1 - Sposób utylizacji zanieczyszczeń z gazu koksowniczego - Google Patents

Abstract

1. Sposób utylizacji zanieczyszczeń gazu koksowniczego zawartych w mieszance gazowo - parowej z oczyszczania gazu koksowniczego na drodze przekształcenia siarkowodoru metodą Clausa, a innych zanieczyszczeń na drodze katalitycznego rozkładu, znamienny tym, że zanieczyszczenia z gazu koksowniczego zawarte w mieszance gazowo - parowej rozkłada się na katalizatorze niklowym i/lub kobaltowym i/lub wolframowym i/lub molibdenowym osadzonym na nośniku takim jak gAl2O3, SiO2 lub MgO Al2O3 w temperaturze nieprzekraczającej 1273 K, a podgrzewanie mieszanki gazowo - parowej prowadzi się za pomocą spalania oczyszczonego gazu koksowniczego przy niedomiarze powietrza przy takich proporcjach gazu koksowniczego, powietrza, pary wodnej i mieszanki gazowo - parowej zawierającej zanieczyszczenia, aby w strumieniu kierowanym na złoże katalizatora nie występował dwutlenek siarki i tlen, oraz aby zawartość wodoru w tym strumieniu wynosiła co najmniej 1,5% objętościowych, a zawartość pary wodnej co najmniej 30% objętościowych, po czym uzyskany produkt katalitycznego rozkładu poza strefą katalitycznego rozkładu poddaje się w znany sposób, częściowemu utlenieniu wobec takiej ilości powietrza, aby w produkcie uzyskać proporcję dwutlenku siarki do siarkowodoru jak 1 : 2, a następnie kieruje się do przerobu do siarki na instalacji Clausa.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób utylizacji zanieczyszczeń zgazu koksowniczego po usunięciu smoły i wody amoniakalnej.

Z gazu koksowniczego w procesie absorpcji w wodzie amoniakalnej usuwa się amoniak, siarkowodór, cyjanowodór oraz inne zanieczyszczenia występujące w gazie koksowniczym w niewielkiej ilości. Uzyskuje się wolny od zanieczyszczeń gaz, który kieruje się do węzła absorpcji benzolu. Zanieczyszczenia desorbuje się przez podgrzanie wody amoniakalnej. Woda amoniakalna po desorpcji zawracana jest do procesu oczyszczania gazu koksowniczego, a mieszankę gazowo - parową zawierającą parę wodną oraz zanieczyszczenia: amoniak, siarkowodór, cyjanowodór oraz niewielkie ilości węglowodorów kieruje się do utylizacji.

W patencie niemieckim DE 2537451 zastrzeżono dwustopniowe, katalityczne przetwarzanie mieszanki gazowo - parowej zawierającej zanieczyszczenia w obecności czystego tlenu oraz zawrót strumienia po tej operacji. Zawrót strumienia i podział na dwa stopnie miał na celu utrzymanie temperatury na poziomie 1273 -1473K. W rozwiązaniu według tego wynalazku gazy doprowadza do strefy reaktora zawierającej katalizator niklowy na nośniku g-Al2O3, gdzie następuje rozkład amoniaku do azotu i wodoru, a cyjanowodoru i związków aromatycznych do tlenku węgla i wodoru w reakcji z parą wodną oraz częściowe utlenienie siarkowodoru. W drugim stopniu tworzą się dalsze ilości dwutlenku siarki, który reagując z siarkowodorem daje siarkę zgodnie ze znanym procesem Clausa.

W rozwiązaniu według patentu RP 175582 gaz koksowniczy schłodzony do temperatury poniżej 297K oczyszcza się od siarkowodoru za pomocą wody amoniakalnej, a następnie dwustopniowo od amoniaku za pomocą wody odpędzonej po desorpcji amoniaku i za pomocą wodnego roztworu wodorotlenku sodu.

Wadą dotychczas stosowanych metod oczyszczania gazu koksowniczego jest ich wysoki koszt energetyczny lub niemożność pełnego zagospodarowania wydzielonych zanieczyszczeń.

Celem wynalazku było opracowanie ekonomicznie korzystnego sposobu utylizacji zanieczyszczeń zawartych w mieszance gazowo - parowej z oczyszczania gazu koksowniczego.

Nieoczekiwanie okazało się, że możliwe jest prowadzenie procesu w takich warunkach, aby rozkład zanieczyszczeń następował w temperaturze poniżej 1273 K, a nie następowało zatruwanie katalizatora rozkładu zanieczyszczeń.

Istota sposobu według wynalazku polega na tym, że zanieczyszczenia z gazu koksowniczego zawarte w mieszance gazowo - parowej rozkłada się na katalizatorze niklowym i/lub kobaltowym i/lub wolframowym i/lub molibdenowym osadzonym na nośniku takim jak gAI2O3, SiO2 lub MgO Al2O3 w temperaturze nieprzekraczającej 1273 K, korzystnie w temperaturze 1123 -1243 K, a podgrzewanie mieszanki gazowo - parowej prowadzi się za pomocą spalania oczyszczonego gazu koksowniczego przy niedomiarze powietrza i przy takich proporcjach gazu koksowniczego, powietrza, pary wodnej i mieszanki gazowo - parowej zawierającej zanieczyszczenia, aby w strumieniu kierowanym na złoże katalizatora nie występował tlen i dwutlenek siarki, oraz aby zawartość wodoru w tym strumieniu wynosiła co najmniej 1,5 % objętościowych, a zawartość pary wodnej co najmniej 30% objętościowych, po czym uzyskany produkt katalitycznego rozkładu poza strefą katalitycznego rozkładu poddaje się w znany sposób, częściowemu utlenieniu wobec takiej ilości powietrza, aby w produkcie uzyskać proporcję dwutlenku siarki do siarkowodoru jak 1 : 2, a następnie kieruje się do przerobu do siarki na instalacji Clausa.

Sposobem według wynalazku mieszankę gazowo parową kieruje się wraz parą wodną do komory spalań, gdzie doprowadza się również powietrze i oczyszczony gaz koksowniczy. Wielkości doprowadzonych strumieni mieszanki gazowo - parowej, oczyszczonego gazu koksowniczego, powietrza i pary wodnej dobiera się ściśle i precyzyjnie tak, aby produkt spalania spełniał warunki: nie zawierał dwutlenku siarki, nie zawierał tlenu, zawierał minimum 1,5 % objętościowych wodoru i zawierał minimum 30 % objętościowych pary wodnej, wprowadza się do komory rozkładu, na złoże katalizatora. Rozkład prowadzi się w temperaturze poniżej 1273 K. W tych warunkach cyjanowodór reaguje z parą wodną tworząc wodór, azot i tlenek węgla, amoniak ulega rozkładowi do azotu i wodoru, fenol i węglowodory aromatyczne reagując z parą wodną dają tlenek węgla i wodór, a siarkowodór przechodzi przez komorę rozkładu praktycznie bez zmian. Rozkład siarkowodoru prowadzi się w znany sposób przez utlenienie około 33% molowych siarkowodoru do dwutlenku siarki a następnie przez reakcję siarkowodoru z dwutlenkiem siarki z wytworzeniem siarki elementarnej na instalacji Clausa.

PL 191 753B1

Dzięki dobraniu parametrów prowadzenia procesu spalania i rozkładu zanieczyszczeń wyeliminowano obecność dwutlenku siarki w produktach spalania, co umożliwiło stosowanie temperatur poniżej 1273 K, bez zagrożenia dla aktywności katalizatora. W ten sposób możliwa była znaczna poprawa wskaźników ekonomicznych procesu.

Przykład

Proces prowadzi się pod ciśnieniem 0,13 MPa w reaktorze posiadającym komorę spalań i komorę katalizatora. Do komory spalań wprowadza się 1121 m³ na godzinę mieszanki gazowo - parowej o temperaturze 353 K zawierającej zanieczyszczenia zaabsorbowane za pomocą wody amoniakalnej z gazu koksowniczego. Mieszankę gazowo - parową uzyskuje się przez desorpcję z wody amoniakalnej, którą kieruje się ponownie do procesu absorpcji zanieczyszczeń. Mieszanka gazowo - parowa zawiera 146 m³ siarkowodoru, 29 m³ cyjanowodoru, 178 m³ dwutlenku węgla, 348 m³ amoniaku, 3 m³ węglowodorów aromatycznych oraz 417 m³ pary wodnej. Do komory spalań wprowadza się także dodatkowo 135 m³ pary wodnej oraz powietrze i oczyszczony gaz koksowniczy. Spalanie prowadzi się przy niedomiarze ilości powietrza w ten sposób, że za pomocą proporcji wielkości strumienia powietrza, strumienia oczyszczonego gazu koksowniczego i strumienia mieszanki parowo -gazowej steruje się składem produktu spalania tak, aby nie występował w nim dwutlenek siarki i tlen a jednocześnie występował wodór w ilości co najmniej 1,5 % objętościowych, a para wodna w ilości co najmniej 30% objętościowych, a temperaturę utrzymuje się na zadanym poziomie 1223 K. Gazy o temperaturze 1223 K z komory spalania kieruje się do komory katalizatora niklowo -kobaltowego na nośniku g-Al2O3, gdzie zachodzi rozkład zanieczyszczeń. Całkowitemu rozkładowi ulega amoniak, cyjanowodór i węglowodory aromatyczne, a siarkowodór w tych warunkach nie ulega przemianie. Siarkowodór zawarty w gazie poza strefą katalitycznego rozkładu zanieczyszczeń utlenia się do dwutlenku siarki tak, aby uzyskać proporcję molową dwutlenku siarki do siarkowodoru jak 1 : 2 i po wychłodzeniu do temperatury 558 K kieruje się do instalacji Clausa, gdzie tworzy się siarka elementarna w reakcji:

2H2S + SO2 = 3S + 2H2O.

₃

Uzyskuje się 1760 m³ gazu poreakcyjnego zawierającego 3,0% objętościowych tlenku węgla, 7,1% objętościowych dwutlenku węgla, 6,5% objętościowych wodoru, 35,1% objętościowych pary wodnej, 47,2% objętościowych azotu, 1,0% objętościowych siarkowodoru oraz śladowe ilości dwutlenku siarki, związków aromatycznych, amoniaku i cyjanowodoru. Siarkę elementarną, której powstaje około 220 kg na godzinę, po ochłodzeniu odprowadza się poza układ.

Claims (2)

1. Sposób utylizacji zanieczyszczeń gazu koksowniczego zawartych w mieszance gazowo -parowej z oczyszczania gazu koksowniczego na drodze przekształcenia siarkowodoru metodą Clausa, a innych zanieczyszczeń na drodze katalitycznego rozkładu, znamienny tym, że zanieczyszczenia z gazu koksowniczego zawarte w mieszance gazowo - parowej rozkłada się na katalizatorze niklowym i/lub kobaltowym i/lub wolframowym i/lub molibdenowym osadzonym na nośniku takim jak gAl2O3, SiO2 lub MgO Al2O3 w temperaturze nieprzekraczającej 1273 K, a podgrzewanie mieszanki gazowo - parowej prowadzi się za pomocą spalania oczyszczonego gazu koksowniczego przy niedomiarze powietrza przy takich proporcjach gazu koksowniczego, powietrza, pary wodnej i mieszanki gazowo - parowej zawierającej zanieczyszczenia, aby w strumieniu kierowanym na złoże katalizatora nie występował dwutlenek siarki i tlen, oraz aby zawartość wodoru w tym strumieniu wynosiła co najmniej 1,5% objętościowych, a zawartość pary wodnej co najmniej 30% objętościowych, po czym uzyskany produkt katalitycznego rozkładu poza strefą katalitycznego rozkładu poddaje się w znany sposób, częściowemu utlenieniu wobec takiej ilości powietrza, aby w produkcie uzyskać proporcję dwutlenku siarki do siarkowodoru jak 1 : 2, a następnie kieruje się do przerobu do siarki na instalacji Clausa.

2. Sposób według zaostrz. 1, znamienny tym, że rozkład zanieczyszczeń zawartych w mieszance gazowo - parowej prowadzi się w temperaturze 1123-1243 K.