Расчетная (максимальная) производительность блока регенерации МЭА – 335 т/ч.

Отпарка из кислой воды растворенных газов (H₂S, NH₃, CO₂) позволяет получить конденсат, пригодный для использования на установках гидрокрекинга и ЭЛОУ.

Отпаренные из воды газы направляются на установку производства элементарной серы.

 

 

В системе, содержащей аммиак, сероводород, двуокись углерода и воду, протекают следующие реакции:

 

NH₃ + H₂S = NH₄HS (1)

2NH₃ + H₂S = (NH₄)₂S (2)

2NH₃ + CO₂ = NH₂COONH₄ (3)

NH₃ + CO₂ + H₂O = NH₄HCO₃ (4)

2NH₃ + CO₂ + H₂O = (NH₄)₂CO₃ (5)

NH₂COONH₄ + H₂O = (NH₄)₂CO₃ (6)

(NH₄)₂CO₃ + H₂S = NH₄HCO₃ + NH₄HS (7)

(NH₄)₂S + H₂CO₃ = NH₄HCO₃ + NH₄HS (8)

NH₄HS + H₂CO₃ = NH₄HCO₃ + H₂S (9)

 

При температурах десорбции (90-130 °С) равновесие реакций смещается влево, и соли аммония разлагаются в этих условиях практически полностью (т.е. содержание H₂S и CO₂ в растворе определяется их физической растворимостью).

 

Рис. 126

Аммиак в воде находится преимущественно в виде NH₄OH:

 

NH₃ + H₂O = NH₄OH (12)

 

Ввиду высокой растворимости аммиака в воде он является наиболее трудно отгоняемой из кислой воды примесью. Часть аммиака в растворе находится в свободном состоянии, а часть в связанном – в виде аммонийных солей угольной, сероводородной, цианистоводородной и других кислот. Соли указанных кислот при нагревании легко диссоциируют, и содержащийся в них аммиак может быть выделен из воды путем кипячения раствора. Аммиачную воду подают вверх дистилляционной колонны и отдувают от указанных примесей с помощью водяного пара, подаваемого вниз колонны.

Химические равновесия в рассматриваемой системе отпарки кислой воды описываются уравнениями (10), (11) и (12). Других прочных солей в растворе нет.

Отпаренная вода с глухой тарелки колонны К-101, установленной между 26 и 27-ой тарелками, через теплообменники Т-102/1,2 откачивается на установку гидрокрекинга. Сниза на ЭЛОУ.

 

Регенерация амина

Раствор моноэтаноламина (15-20 %-ный) предназначен для очистки циркулирующего водородсодержащего и углеводородного газов установки гидрокрекинга от содержащегося в них сероводорода.

Выделившийся из насыщенного раствора моноэтаноламина сероводород направляется на установку производства элементарной серы. Регенерированный раствор МЭА возвращается на установку гидрокрекинга.

Насыщенный сероводородом водный раствор МЭА регенерируется при нагревании в колонне-десорбере:

насыщенный раствор МЭА подаётся в верхнюю часть десорбера, нижняя часть колонны обогревается паром.

Выделившийся сероводород с парами воды выводится с верхней части десорбера, регенерированный раствор МЭА – с нижней.

При нагревании насыщенного сероводородом раствора МЭА давление паров сероводорода быстро растёт. Химические соединения, образовавшиеся при химической абсорбции, разлагаются с выделением сероводорода:

 

2RNH₃HS = (RNH₃)₂S + H₂S (1)

(RNH₃)₂S = 2 RNH₂ + H₂S (2)

где R – группа ОНСН₂ СН₂—.

 

Отпарка сероводорода осуществляется при давлении 0,6-1,2 кгс/см² и температуре в кубе колонны-десорбера 120-130 °С.

Насыщенный сероводородом раствор МЭА с установки гидрокрекинга (тит.510) под давлением 0,5 - 2,0 кгс/см² и с температурой 30 - 60 ˚С поступает в емкость-отстойник Е-201. В емкость Е-201 так же поступает с температурой 30 - 50 ˚С конденсат кислого газа с установки производства серы (тит. 531)

В емкость Е-201 для поддержания давления в пределах 0,1-3,0 кгс/см² через клапан поз.34PV-2002В подается природный газ.

Насыщенный раствор МЭА из Е-201 с температурой 30 - 60 ˚С насосом Н-201А,Б подается двумя потоками по трубному пространству теплообменников Т-203/1,2 и Т-204/1,2 на 2-ю тарелку десорберов К-201, К-202. В теплообменниках Т-203/1,2, Т-204/1,2 насыщенный раствор МЭА нагревается до 100-108.

В колоннах К-201, К-202 происходит отпарка сероводорода из насыщенного раствора МЭА. Регенерация раствора МЭА осуществляется при давлении верха 0,6 -1,2 кгс/см² и температуре в кубе колонн в пределах 115 - 130 ˚С. Регенерированный раствор МЭА с низа колонн К-201 и К-202 проходит межтрубное пространство теплообменников Т-203/1,2 и Т-204/1,2, охлаждается до температуры 70 - 75 ˚С, и поступает в емкость регенерированного раствора МЭА Е-202.

Парогазовая смесь, выходящая с верха колонн К-201 и К-202, с температурой 100 - 120 ˚С поступает в воздушный холодильник ХВ-202/1-5, где охлаждается (регистрация по прибору поз. 34-TI-2020) до 60 ˚С летом и до 40 ˚С зимой и поступает в Е-207.

Сконденсированная жидкость из сепаратора Е-207 выводится в сепаратор Е-203.

Из сепаратора Е-203 конденсат по уровню поз. 34LIC-2003 насосом Н-203 А,Б откачивается на 2-ю тарелку колонн К-201 и К-202.

Кислые газы сверху сепаратора Е-207, доохлаждаются до 40 ˚С в водяном холодильнике Х-201 и поступают в сепаратор Е-203, откуда выводятся на установку производства серы.

Регенерированный раствор МЭА из емкости Е-202 поступает на прием насосов Н-202А,Б и подается, в количестве регистрируемом прибором поз. 34-FI-2004, через воздушный холодильник ХВ-201/1,2, затем по межтрубному пространству водяного холодильника Х-202 с температурой 35 - 50 ˚С направляется на установку гидрокрекинга.

Установка производства серы

Проектная номинальная производительность по элементарной сере составляет 77,97 тыс. т/г, диапазон работы установки 20-130 % от номинальной мощности.

Установка состоит из двух параллельно работающих технологических ниток получения газовой серы методом Клауса - секция 31 (тит.531), установки очистки отходящих газов Клаус-процесса методом СКОТ (Shell Caus off- gas treating) – секция 32, отделения гранулирования жидкой серы – секция 33 (тит.522) и отгрузки готовой продукции – секция 22. Эффективность извлечения серы из сырьевого сероводородсодержащего газа (кислый газ) с примесью аммиака, цианитов и углеводородов:

- после секции получения серы Клаус-процессом – 92,4 %;

- после секции очистки отходящих газов методом СКОТ – не менее
99,9 %.

Термическая стадия заключается в высокотемпературном сжигании сероводорода в топке котла-утилизатора при подаче стехиометрического количества воздуха по реакции:

2Н₂S + О₂ → 2Н₂О + S₂ + 157210 Дж/кг·моль Н₂S

При объёмной доле кислорода в воздухе, равной 20 %, соотношение сероводород/ воздух, подаваемый для горения, должно быть 1:2,5.

Реакция протекает при температуре около 1300⁰С в зависимости от концентрации сероводорода в кислом газе и наличия в нем углеводородов и аммиака.

Часть сероводорода в топке котла-утилизатора превращается в сернистый газ SО₂ по реакции:

2Н₂S + 3О₂ → 2Н₂О + 2SО₂ + 519160 Дж/кг·моль Н₂S

При охлаждении газов после термической ступени происходят следующие реакции:

_· ассоциация молекул серы S₂ в S₆ и S_8; . 3 S₂ → S₆ + Q₁; S₂ → S₈ + Q₂; 4 S₆ → 3S₈ + Q₃

· конденсация серы

S₈ (газ) ↔ S₈ (жидкость) + Q₄

Охлажденный в котле газ направляется в конденсатор где снова охлаждается до более низкой температуры около 150˚С. При этой температуре сера выделяется из газовой фазы в виде жидкости, но еще не кристаллизуется.

Далее газ, уже не содержащий серы, состоящий в основном из сероводорода, сернистого ангидрида и азота воздуха, направляется на первую каталитическую ступень. Перед реактором он подогревается до температуры около 250˚С с помощью вспомогательной топки, в которой сжигается либо сырьевой сероводородный газ, либо природный газ. В реактор первой (и второй) каталитической ступени загружен катализатор, основой которого является оксид алюминия Al₂O₃, или оксид титана TiO_2.

Температура процесса.

На каталитических ступенях процесса при температуре 200-300 °С на катализаторе (активной окиси алюминия Аl₂O₃ – марки CR, DR и АМ, окиси титана TiO₂ - марки CRS 31) происходит конверсия молекул Н₂S и SО₂ с образованием серы:

2Н₂S + SО₂ ↔ 3/6 S₆+ 2 Н₂О

2Н₂S + SО₂ ↔ 3/8 S₈ + 2 Н₂О

На катализаторе протекает реакция взаимодействия сероводорода с сернистым ангидридом. Степень окисления атомов серы -2 и +4 при этом выравнивается и становится равной нулю: образуется элементарная сера: 2 H₂S + SO₂ → 3 S + 2 H₂O

Для более полного их превращения нужна вторая каталитическая стадия. Реакция идет с выделением тепла. Для охлаждения и перевода серы в жидкое состояние газовая смесь поступает в конденсатор первой каталитической ступени. В нем отделяется жидкая сера, а газ поступает на вторую каталитическую ступень, схема которой аналогична первой. Отличие состоит в том, что на входе в реактор поддерживается более низкая температура (около 200˚С). Это позволяет достичь более полную конверсию H₂S и SO₂ в элементарную серу. Всего же на установке Клауса в серу превращается около 94% исходного сероводорода.

Так как реакции протекают с выделением тепла, то понижение температуры реакции способствует увеличению выхода серы.