HRP960413A2 - Process and apparatus for degassing sulphur - Google Patents

Description

Predmetni izum se odnosi na postupak za uklanjanje spojeva vodikovog sulfida iz tekućeg sumpora, propuštanjem fino razdijeljenog plina kroz tekući sumpor.

Poznato je iz časopisa Journal of Physical Chemistry, svezak 70, br. 1, 234-238, da se vodikov sulfid u tekućem sumporu otapa u obliku polisulfida, označenog kao H2SX gdje x znači cijeli broj od najmanje 5, a u obliku fizički otopljenog H2S. Razlaganjem polisulfida, oslobađa se vodikov sulfid. U predmetnom tekstu se nazivi vodikov sulfid i spojevi vodikovog sulfida koriste u smislu i H2S i H2SX, ukoliko nije drugačije naznačeno.

Sumpor proizveden u postrojenjima za dobivanje sumpora sadrži u prosjeku 300 do 400 ppm težinskih vodikovog sulfida i polisulfida. Za vrijeme skladištenja, transporta ili daljnje primjene, oslobađanje otopljenog vodikovog sulfida može dovesti do opasnih situacija, kada su na primjer ljudi omamljivani vrlo otrovnim H2S, ponekad s fatalnim rezultatom (600 ppm je već smrtonosno za ljude), te opasnosti od eksplozije uslijed oslobađanja vodikovog sulfida u gornjoj zoni spremnika (donja granica eksplozije je oko 3.5 vol% vodikovog sulfida u zraku. Isto tako, velika smetnja može biti i problem smrada zbog vodikovog sulfida. U postrojenjima koja proizvode ili obrađuju sumpor, traži se iz tog razloga da proizvedeni sumpor bude otplinjen radi uklanjanja vodikovog sulfida i polisulfida do vrijednosti ispod 10 ppm težinskih.

Otopljeni vodikov sulfid se lagano uklanja iz tekućeg sumporam na primjer miješanjem, prskanjem, crpljenjem ili propuštanjem zraka kroz njega. Znatno je teže ukloniti polisulfide. Polisulfidi se prvo moraju rastaviti (razložiti) prema reakciji

H2SX → H2S + (x-1) S

prije nego što se tada oblikovani vodikov sulfid može ukloniti iz tekućeg sumpora otplinjavanjem

H2S (otopljeni) → H2S (plin)

Rastavljanje polisulfida se može pospješiti dodavanjem dušičnih spojeva (poput alkil amina, alkanol amina ih' aromatskih dušičnih spojeva) ili uree. Navedeni dušični spojevi djeluju kao katalizator i time skraćuju vrijeme rastavljanja, a time i vrijeme potrebno za otplinjavanje.

Udruženje "Societe Nationale des Petroles d' Aquitaine" (SNPA) je razvilo postupak za otplinjavanje sumpora kod kojeg se sumpor ciklički crpi i prska, uz dodavanje amonijaka kao katalizatora (Francuski patent br. 1,435,788). SNPA, kasnije SNEA (Societe Nationale Elf Aquitaine), je unaprijedio postupak iz ne-kontinuiranog u kontinuirani postupak u kojem se sumpor optočno provodi iznad dva odjeljka i prska. I ovdje se kao katalizator dodaje amonijak. Navedene varijante postupka su opisane u Hydrocarbon Processing izdanje 1992 (pp. 85-95). SNEA je ponovno poboljšao postupak korištenjem tekućeg katalizatora. Taj postupak je poznat pod imenom Aquisulf. I u tom postupku se sumpor optočno vodi i prska.

Postupak Aquisulf je opisan u časopisu Oil and Gas Journal 17. srpanj 1989, str. 65-69.

Exxon je razvio postupak za otplinjavanje sumpora dodavanjem tekućeg katalizatora u jamu ili spremnik sumpora. U Exxon-ovom postupku sumpor se ne cirkulira niti se miješa na bilo koji drugi način. Postupak štedi energiju, ali ispravno otplinjavanje zahtijeva vrijeme zadržavanja od 3 do 4 dana. Postupak je opisan u CEP, listopad 1985, str. 42-44 i u Hydrocarbon Processing svibanj 1981, str. 102-103.

Texas Gulf je razvio postupak za otplinjavanje sumpora u kojem tekući sumpor teče niz kolonu preko plitica i sumpor se otplinjava protustrujno sa zrakom (US Patenti 3,807,141 i 3,920,424).

Shell Internationale Research Maatschappij je razvio postupak za otplinjavanje sumpora koji je opisan u nizozemskom patentu 173,735.

Ta metoda se sastoji od samo jedne faze procesa u kojoj se zrak ili smjesa inertnog plina i kisika provodi kroz tekući sumpor u prisustvu katalizatora, uobičajeno dušičnog spoja, u fino razdijeljenom stanju, nakon čega se tekući sumpor i korišteni plin odvajaju jedan od drugog.

Usporediva metoda je opisana u DD-A 292,635. Prema toj metodi, obrađeni sumpor, prije daljnje obrade, podvrgava se dodatno naknadnom razvijanju plina. Ipak, takvo naknadno razvijanje plina nema nikakvog, ili skoro nikakvog utjecaja na smanjenje sadržaja sulfida u tekućem sumporu.

Procor je razvio postupak za otplinjavanje sumpora poznat pod imenom "HySpec", u kojem je određen broj kontaktnih miješalica plin-tekućina postavljeno u seriji. Kontaktnim miješalicama se dodaje katalizator, te se konačno u zadnjem stupnju miješanja sumpor čisti od dodanog katalizatora propuštanjem zraka kroz njega. Takve kontaktne miješalice plin-tekućina se sastoje od miješalice s elektromotornim pogonom, koja uzrokuje cirkuliranje sumpora s uvučenim zrakom preko perforiranog cilindra. Taj postupak je bio predstavljen na konferenciji "Sulphur '94" u Tampa Florida, 6.-9. studeni 1994 (vidi također WO-A 95/06616). Loša strana ove metode je korištenje pokretnih dijelova poput agitatora (mješalice) koji dolazi u dodir s tekućim sumporom. U sustavima s tekućim sumporom postoji velika vjerojatnost zaribavanja pokretnih dijelova.

Kako je prije spomenuto, postrojenja za otplinjavanje sumpora mogu biti izvedena s manjim dimenzijama zahvaljujući primjeni katalizatora. U svakom slučaju, dodavanje katalizatora je povezano s mnogo nedostataka u odnosu na smanjenje kakvoće sumpora. Također je poznato da se često pojavljuju problemi sa začepljivanjem kao posljedica dodavanja katalizatora i to zbog stvaranja soli, poput amonijevog sulfata. Postojalo je mnogo pritužbi kupaca sumpora u proizvodnji sumporne kiseline. Neki veliki kupci sumpora traže u skladu s tim da sumpor uopće ne sadrži katalizator.

Također su dobro poznati problemi korozije uzrokovane prisustvom soli. Mnoge kompanije su bile prisiljene prilagoditi njihova postrojenja za otplinjavanje sumpora ili su se od početka odlučile za postupak u kojem se ne koristi katalizator. Glavna mana je ta, što takav postupak zahtijeva puno duže vrijeme otplinjavanja te uzrokuje potrebu za većom investicijom povećava potrošnju energije.

Cilj ovog izuma je da se osigura postupak za uklanjanje spojeva vodikovog sulfida iz tekućeg sumpora u kojem se neće pojavljivati navedene mane. U skladu s tim, predmetni izum obrađuje postupak za otplinjavanje sumpora bez dodavanja katalizatora, u kojem se otplinjavanje postiže korištenjem kratkog vremena otplinjavanja, uz komparativno nisku potrošnju energije. Detaljnije, izum se odnosi na nekatalizacijski postupak za uklanjanje vodikovih sulfida iz tekućeg sumpora, kojim se na jednostavan način može postići zaostali sadržaj sulfida/polisulfida u tekućem sumporu manji od 10 ppm, primjenom tehnički jednostavne prilagodbe posnatih sustava.

Postupak u skladu s predmetnim izumom tako vodi k nižem sadržaju H2S / H2SX u otplinjenom tekućem sumporu nego što se može postići poznatim postupcima. Prema tome, ovisno o vremenu otplinjavanja, može se podesiti sadržaj H2S / H2SX. U praksi, to također znaci da postupak u skladu s ovim izumom osigurava veću fleksibilnost u svrhu postizanja optimalne uravnoteženosti troškova i rezultata.

Prema prvoj izvedbi, predmetni izum je usmjeren na postupak za uklanjanje spojeva vodikovog sulfida iz tekućeg sumpora prolaskom plina kroz tekući sumpor, pri čemu tekući sumpor prolazi najmanje dvije odvojene obrade pomoću fino razdijeljenog plina, a u svakoj fazi obrade koristi se sustav recirkulacije sa uzgonom plina dok je istovremeno praktički potpuno spriječena mogućnost da dio tekućeg sumpora ne bude podvrgnut obradi.

Ustanovljeno je da se pomoću takvog postupka postiže znatno smanjenje potrebnog vremena zadržavanja, bez povratnog utjecaja na efikasnost uklanjanja. Točnije, postupak se provodi korištenjem sredstava koja znatno sprečavaju tekući sumpor da prođe neobrađen [sprečavanje premoštavanja (by-pass) ili kanaliziranja].

Osnovne razlike između novog postupka i postupka poznatog iz nizozemskog patenta 173,735 su odsustvo katalizatora, primjena više od jedne faze obrade plinom s recirkulacijom i uzgonom plinom, te sprečavanje mogućnosti da tekući sumpor ne bude podvrgnut obradi.

Također je ustanovljeno da je jednostavna mjera sprečavanja premoštavanja ili kanaliziranja dovoljna za smanjenje zaostalog sadržaja sulfida u takvom sustavu na prihvatljivo nisku razinu od, na primjer, 10 ppm. To je tim više iznenađujuće obzirom na činjenicu da samo nekoliko postotaka koji zaobiđu (premoste) fazu obrade je dovoljno da se ne postigne vrijednost od 10 ppm. Sustav je nadalje posebno nepredvidiv zbog brojnih istovremenih utjecaja. Otplinjavanje je određeno kako kemijskim tako i fizikalnim utjecajima, dok je utjecaj temperature također vrlo velik. Protudjelovanje stvaranja kanala (kanaliziranja) u sustavu se može desiti na veći broj, često jednostavnih, načina, kako će biti obrazloženo u daljnjem tekstu.

U ovom izumu je također važno ta on uključuje primjenu najmanje dvije odvojene obrade recirkulacijom sumpora pomoću fino razdijeljenog plina, pri čemu se oblikuju najmanje dvije odvojene zone koje uključuju separaciju sumpora. Kao posljedica toga, oblikuju se dvije zone u kojima sumpor, zbog podizanja plina, postiže tok prema gore. Izvan tih zona će zbog toga sumpor uglavnom teći prema dolje, tako da sumpor ponovno završava na donjem kraju zone u kojoj je tok usmjeren prema gore, te se ponovno obrađuje plinom. To dovodi do intenzivne obrade recirkulacijom tekućeg sumpora. Općenito, za vrijeme takve obrade recirkulacija sumpora se ponovi nekoliko stotina puta na sat, što u praksi znači da se recirkulacija događa prosječno 1.000 ili više puta za postizanje željenog otplinjavanja.

Dio sumpora teče u slijedeću zonu i konačno napušta postrojenje, s drastično smanjenim sadržajem vodikovog sulfida.

Zone s vertikalnim tokom prema gore i prema dolje su međusobno odijeljene pregradnim stijenkama. Te pregrade ostavljaju naravno prostor na vrhu i dnu, tako da sumpor može cirkulirati iz jedne zone u drugu. Ipak, nije nužno da postoji pregrada, obzirom da samo djelovanje plina uzrokuje podizanje u relativno usko ograničenoj podjeli. S gledišta efikasnosti, ipak se preporuča korištenje pregrada. Bez pregrada su zone manje jasno određene i dolazi do većeg miješanja sumpora s mjehurićima plina i sumpora bez njih.

U skladu s predmetnim izumom, tekući sumpor se obrađuje s fino razdijeljenim plinom, U praksi, pod tim se podrazumijeva uvođenje plina u tekući sumpor pomoću plinskih cijevi izvedenih s mnoštvom malih otvora. Korišteni plin može biti plin koji može reagirati sa spojevima vodikovog sulfida radi stvaranja sumpora, poput zraka ili plina sa sadržajem kisika, ili plin koji ne reagira sa spojevima vodikovog sulfida, poput dušika, ili ugljikovodični plin (prirodni plin). Preporuča se primjena plina sa sadržajem kisika kao što je zrak, obzirom da se, kao što je opće poznato, time povećava efikasnost rada.

Detaljnije, postupak u skladu s predmetnim izumom je poboljšanje postupka opisanog u nizozemskom patentu 173,735. U stvari, ovaj poznati postupak ima negativnu stranu u tome što koristi spoj (katalizator) koji pospješuje otplinjavanje. Kao rezultat toga, kako je prije navedeno, sumpor se zagađuje zaostacima tog spoja ili spojevima nastalim njegovom reakcijom. Istina je da se taj postupak može usvojiti na takav način da se ne dodaje spomenuti spoj, što se u stvari često koristi u praksi, ali to je nepovoljno zbog toga što period zadržavanja sumpora postaje vrlo dug, a to je nepoželjno sa stanovišta investicije.

Izvanredno je što su daljnji razvoj i optimizacija tog postupka otkrili da se posebno jednostavnom prilagodbom tog postupka može postići veliko smanjenje potrebnog vremena zadržavanja, bez izazivanja velikog povećanja troškova energije. Naprotiv, troškovi energije ostaju uglavnom isti, ili se smanjuju.

Ovaj izum se također odnosi na postupak za uklanjanje spojeva vodikovog sulfida iz tekućeg sumpora prolaskom fino razdijeljenog plina kroz tekući sumpor, pri čemu tekući sumpor u svrhu obrade uzastopno prolazi kroz najmanje dva odjeljka za otplinjavanje, koji odjeljci su svaki podijeljeni u najmanje dvije zone koje su, u svakom slučaju na svojem vrhu i na dnu, međusobno povezane, dok se na dnu najmanje jedne zone dovodi plin u fino razdijeljenom obliku, te u kojoj zoni tekući sumpor, uslijed djelovanja plina, teče prema gore i nakon toga u najmanje jednu slijedeću zonu, a plin se prihvaća u gornjem prostoru iznad tekućeg sumpora, dok tekući sumpor teče iz odjeljka za otplinjavanje u slijedeći odjeljak za otplinjavanje i ispušta se iz zadnjeg odjeljka za otplinjavanje.

Za praktičnu primjenu ovog izuma, uglavnom se koristi uređaj koji se sastoji od najmanje dva, detaljnije od najmanje tri, odjeljka za otplinjavanje, dok se iz zadnjeg odjeljka za otplinjavanje tekući sumpor prelijeva u odjeljak za ispumpavanje. Sve izvedbe sadrže odjeljak za ispumpavanje ili odgovarajući sustav za ispuštanje otplinjenog sumpora. Razlike između različitih izvedbi su u osnovi u načinu na koji su izvedeni odjeljci za otplinjavanje, načinu na koji su postavljene pregrade odjeljaka za otplinjavanje u pododjeljcima ili zonama, načinu na koji tekući sumpor teče iz jednog odjeljka za otplinjavanje u slijedeći odjeljak za otplinjavanje ili u odjeljak za ispumpavanje, te u konstrukciji pregradnih stijenki između različitih odjeljaka za otplinjavanje ili između zadnjeg odjeljka za otplinjavanje i odjeljka za ispumpavanje.

U skladu s tim, moguće su brojne varijante ovog postupka u skladu s predmetnim izumom. Polazište je sustav u kojem postoje najmanje dva odjeljka za otplinjavanje, koji su podijeljeni u najmanje dva fizički odijeljena pododjeljka ili zone, koji su međusobno povezani na vrhu ili dnu.

Za konstrukciju odjeljaka za otplinjavanje mogu se primijeniti brojne varijacije. U skladu s predmetnim izumom, postoje sredstva za smanjenje mogućnosti premoštavanja (zaobilaženja) ili kanaliziranja sumpora. Ovdje se preferira korištenje uređaja u kojem se koristi određeni broj odjeljaka za otplinjavanje koji su međusobno odijeljeni fizičkim pregradnim stijenama. Različite varijante ove preporučene izvedbe su nadalje razjašnjene na crtežima.

U prvoj izvedbi, sumpor teče u slijedeći odjeljak preko pregradne stijene između različitih odjeljaka za otplinjavanje. Razina sumpora u prostoru za otplinjavanje se održava preljevnom pregradom (Sl. 1). Otplinjeni sumpor se prazni pomoću pumpe. Svaki odjeljak za otplinjavanje uključuje prostor za dodavanje (razvijanje) plina koji tvori posuda koja na svojoj donjoj strani nema dno i čija gornja strana ostaje ispod razine sumpora.

Prema drugoj izvedbi postupka u skladu s ovim izumom, pregradna stijena između različitih odjeljaka za otplinjavanje je postavljena tako da pregrađuje "posudu za dodavanje plina" u dva dijela. To se može izvesti, s jedne strane, na način opisan na Sl 6, gdje pregrada samo zatvara prostor ispod i sa strane posude. U izvedbi na Sl 9 pregrada ne dijeli samo prostor oko posude, nego također dijeli posudu na dva dijela. Sumpor teče preko pregrade u slijedeći odjeljak. Varijanta te izvedbe je prikazana na Sl. 12, gdje sumpor ne teče preko pregrade, već teče u slijedeći odjeljak kroz otvor u pregradi. U toj izvedbi se preporuča da se izvede otvor u pregradi u blizini donje strane pododjeljka u kojem sumpor teče prema gore, točnije, u svakom slučaju, iznad sredstava za distribuciju plina u sumporu. Izvedba u kojoj se koristi pregrada prema Sl 12 je prikazana na Sl 2.

U svezi s tim, Sl 3 prikazuje tlocrt konstrukcije prema Sl l, dok Sl 10 daje tlocrt izvedbe sa Sl 2. Slika 4 se može usporediti sa izvedbom sa Sl 10, s razlikom što se koristi pregrada kao na Sl 6. Slika 7 je nasuprot različita u tome što koristi pregradu u skladu sa Sl 9. Slike 5, 8 i 11 se razlikuju od slika 4, 7 i 10 zbog prisutnosti dodatne pregrade između posuda. Ta dodatna pregrada, ako se želi, može sadržati zaporni ventil koji se otvara kada je cjelokupni prostor napunjen, a zatvara se u radu. To ima prednost u tome što konstrukcija pregrade može biti puno lakša. U tom smislu to se odnosi i na pregrade sa Sl 7, 8 i 9.

U svezi s tim, nadalje se vidi da pregrađivanje odjeljaka za otplinjavanje u pododjeljke ne mora nužno biti s posudom. Također može biti povoljno da se pregrade između dva pododjeljka protežu od stijenke do stijenke odjeljaka za otplinjavanje, naravno uz uvjet da se ostavi slobodan prostor na vrhu i dnu radi transporta sumpora između pododjeljaka.

U odjeljcima za dodavanje plina, tekući sumpor se po mogućnosti obrađuje plinom koji sadrži kisik, na primjer zrakom ili smjesom inertnog plina i kisika. Kao inertni plin može se koristiti dušik ili para. Prednost plina sa sadržajem kisika je u tome da dio plinovitog H2S oksidira u elementarni sumpor.

Plin ispušten iz odjeljaka za otplinjavanje, koji se sastoji od plina sa sadržajem kisika s uklonjenim vodikovim sulfidom, označava se u daljnjem tekstu kao plin za čišćenje (stripping-plin). Plin za čišćenje se odvodi u postrojenje za regeneraciju sumpora ili na spaljivanje.

Ustanovljeno je da kada su pregrade postavljene na poznatim uređajima za otplinjavanje na takav način da uz ostalo pregrađuju posude za rasplinjavanje (pododjeljci ili zone) na dva dijela, vrijeme otplinjavanja se može smanjiti za više od jedne trećine od 24 sata na manje od 8 sati. Kao što je već navedeno, ostali aspekti se mogu optimizirati mijenjanjem uvjeta. Ipak, preporuča se da se primijeni vrijeme zadržavanja od 15 sati kao maksimum. Općenito, ustanovljeno je da pregrađivanje odjeljaka za otplinjavanje u veći broj pododjeljaka superproporcionalno poboljšava efikasnost otplinjavanja.

Postupak u skladu s ovim izumom po šarzania ili kontinuirano u dva ili više prostora za otplinjavanje tekućeg sumpora. Preporuča se da se postupak provede kontinuirano.

Cijeli uređaj može biti konvencionalna betonska jama, ali također može biti horizontalno ili vertikalno postavljen čelični spremnik ili posuda.

Postupak prema ovom izumu se može provesti propuštanjem tekućeg sumpora, dobivenog iz postrojenja za regeneraciju sumpora, u prostor za otplinjavanje, koji je podijeljen u najmanje dva odjeljka pomoću pregrade. Tekući sumpor se dovodi u prvi odjeljak, koji je izveden s odvojenim prostorom za dodavanje plina. Taj prostor za rasplinjavanje je tvori posuda otvorena na vrhu i na dnu. Ta posuda je kvadratičnog, pravokutnog ili cilindričnog oblika. Ispod te posude se zrak ili drugi prikladni plin uvodi preko razdjelnika plina. Razdjelnik plina je postavljen ispod otvorene posude na takav način da se plin vodi kroz sumpor u navedenu posudu.

Razdjelnik plina je izveden s provrtima ili drugim otvorima kako bi se postigla dobra raspodjela. Drugi odjeljak je također opremljen s najmanje jednim prostorom za dodavanje plina s razdjelnicima plina. Korištenje posude koja je otvorena na vrhu i na dnu je preporučeno, ali nije apsolutno nužno za ispravan rad postupka.

U drugoj izvedbi postupka prema ovom izumu, pregrade su montirane na posude prostora za rasplinjavanje i te pregrade dijele prostor za otplinjavanje u ovoj izvedbi u tri odjeljka, a nadalje su posude podijeljene na dva dijela (Sl 2).

Pregrade su ugrađene od stijenke do stijenke jame, spremnika ili posude za otplinjavanje. Sumpor teče kroz jedan otvor u pregradi u drugi odjeljak. Otvor je po mogućnosti izveden u razini donje strane posude prostora za rasplinjavanje.

Tada sumpor teče u drugi prostor za rasplinjavanje i preko istog takvog otvora u drugoj pregradi u treći odjeljak.

Pregrade bočno, centralno i na donjoj strani posude sprečavaju neotplinjeni sumpor da prođe kroz prostore za rasplinjavanje. Pregrade sprečavaju i mali dodir između sumpora koji se otplinjava i plina za čišćenje, tako da se efikasnost otplinjavanja s pregradama jako povećava. Dakle, za svaki odjeljak se ostvaruje zasebno, uzastopno smanjenje razina koncentracije polisulfida i fizički otopljenog H2S.

Konstrukcija pregrada može biti takva da su potpuno zatvorene. Posebno je važno da postoji ograničenje toka, uz rezultat samo malog povećanja vremena zadržavanja sumpora.

U postupku prema ovom izumu vrijeme otplinjavanja u sustavu za otplinjavanje je šest do petnaest sati, preporučivo osam sati. Najviša temperatura otplinjavanja je ograničena viskozitetom sumpora. Iznad 157°C viskozitet otplinjenog sumpora se jako povećava; zbog toga se u ovom postupku otplinjavanje provodi između temperatura iznad točke skrućivanja sumpora (115°C) i ograničavajuće temperature u smislu viskoziteta. Kod niže temperature, osim toga, otplinjavanje se odvija bolje, tako da se vrijeme otplinjavanja, ili količina plina, može smanjiti.

Otplinjavanje tekućeg sumpora se može provesti kako kod pretlaka, tako i kod atmosferskog tlaka i smanjenog tlaka.

Kod pretlaka u sustavu, plin za čišćenje (stripping-plin) se uobičajeno dobavlja ventilatorom, tako da se otpadni plin može lagano odvesti u postrojenje za regeneraciju sumpora ili u peć za spaljivanje. Kod sniženog tlaka, za izvlačenje otpadnog plina se uobičajeno koristi ejektor s parnim pogonom.

U odnosu na količinu plina koji će se koristiti, može se općenito napomenuti da se to treba odabrati tako da prolazna količina plina po horizontalnom presjeku prostora za rasplinjavanje je barem dovoljna za čeijeno otplinjavanje, ali, s druge strane, ne smije biti prevelik radi izbjegavanja pjenjenja tekućeg sumpora.

Količina plina koja će se koristiti odgovara, kod atmosferskog tlaka, zapremnini od priblično 0.02-0.10 kg plina po kg sumpora. Ustanovljeno je da kada se koriste takve količine plina, vrijeme zadržavanja se znatno skraćuje. Plin se po mogućnosti zagrijava do temperature koja nije puno niža od 115°C, što je točka skrućivanja sumpora, prije nego se propušta kroz tekući sumpor. Otpadni plin se ispušta i vraća u postrojenje za regeneraciju sumpora ili se odvodi na spaljivanje. Postrojenje za regeneraciju sumpora je postrojenje u kojem vodikov sulfid reagira sa sumpornim dioksidom da se dobije sumpor i voda, ili se vodikov sulfig selektivno oksidira s kisikom u elementarni sumpor. Otpadni plin se može vratiti na glavni gorionik, ili u reaktor za selektivnu oksidaciju postrojenja za regeneraciju sumpora, tako da se ponovno dobije elementarni sumpor radi sprečavanja emisije SO2 koliko je najviše moguće.

Slijedeći postupak je ispuštanje otpadnog plina u postrojenje za spaljivanje gdje se oslobođeni vodikov sulfid i i prisutna sumporna para i/ili zaostale čestice sumpora izgaraju u sumporni dioksid. Ako je sadržaj kisika u otpadnom plinu još dovoljan, izgaranje se može provesti bez dodatnog dovođenja zraka.

U postupku prema ovom izumu, ustanovljeno je nadalje da kada se kao plin za čišćenje koristi plin sa sadržajem kisika, više od 50% uklonjenog vodikovog sulfida i polisulfida oksidira u elementarni sumpor, tako da je sadržaj H2S u otpadnom plinu niži od očekivanog na bazi 300-400 ppm vodikovog sulfida i polisulfida prisutnih u dovedenom sumporu. To je naročito povoljno ako se otpadni plin odvodi na naknadno izgaranje. Kako bi se u najvećoj mogućoj mjeri spriječilo stvaranje SO2 nakon spaljivanja otpadnog plina, može biti poželjno da se ispere sumpornu paru i sve nošene čestice sumpora u hladnjaku otpadnog plina, kako je opisano u plinom unutar posude i sumpora izvan posude, tzv. dizalo sumpora.

To dovodi do pravilnog miješanja sumpora i plina. Sumpor u prvom odjeljku se održava na željenoj temperaturi pomoću parne spirale 17. Drugi odjeljak 4 sadržava prostor za rasplinjavanje 18 sličan onom u odjeljku 3, koji se ponovno sastoji od posude 19, razdjelnika plina za čišćenje (stripping-plin) 20 i parne spirale 21. Plin za čišćenje se dovodi cjevovodom 22 i zagrijava u grijaćem elementu 23. Otplinjeni sumpor iz odjeljka 4 teče preko pregrade 9 u odjeljak 5. Odjeljak 5 također ima parnu spiralu 24 i opremljen je potopnom pumpom 25 koja pumpa otplinjeni sumpor preko voda 26 u spremnik ili sustav za transport. Otpadni plin se izvlači preko voda 27, koji uključuje grijaći element 28, pomoću ejektora 29. Plin za razrjeđivanje se uvodi kroz liniju 35. Ejektor je pogonjen parom preko cjevovoda 30; otpadni plin se odvodi u postrojenje za regeneraciju sumpora ili na naknadno izgaranje (spaljivanje) preko cjevovoda 31.

U preljevnoj pregradi 9, neposredno iznad dna prostora za otplinjavanje 2, postavljen je zaporni ventil 32. Zaporni ventil 32 je normalno zatvoren, ali se po želji može otvoriti, tako da odjeljci 4 i 5 budu povezani. Zaporni ventil 32 se može otvarati i zatvarati pomoću poluge 33.

Alternativno, plin se može dovoditi preko voda 14 pomoću ventilatora 34 u slučaju kada se otplinjavanje u prostoru za otplinjavanje 2 provodi pod pretlakom. U tom slučaju, otpadni plin se ispušta direktno preko odvoda 31 i ejektor 29 nije potreban.

Na Sl 2, tekući sumpor dobiven iz postrojenja za regeneraciju sumpora se dovodi preko cjevovoda l u prostor za otplinjavanje 2 koji se sastoji od dva odjeljka za rasplinjavanje 6 i 18. Svaki prostor za rasplinjavanje se sastoji od posude 7 odnosno 19. s ispod njih postavljenim razdjelnicima plina 13 odnosno 20. Posuda je opremljena pregradama 50 odn. 51, koje se protežu od stijenke do stijenke prostora za otplinjavanje 2. Te pregrade 50 i 51 dijele prostor za otplinjavanje 2 u tri odjeljka 3, 4 i 52. Te pregrade 50 i 51 nadalje dijele posude 7 i 19 na dva dijela.

Sumpor koji utječe u odjeljak 3 kroz cijev 1, protječe kroz otvore 53 odn. 54, izvedene u pregradama 50 odn. 51 u razini donje strane posude 7 odn. 19, u slijedeći odjeljak 4, te nakon toga u odjeljak 52.

Otplinjavanje se događa u prostorima za dodavanje plina 6 i 18 uslijed intenzivnog miješanja s plinom, što rezultira tzv. dizalom sumpora. Količina plina koji se dovodi u prostor za otplinjavanje preko voda 14 se regulira pomoću mjerača količine protoka 11 i regulacijskog ventila 12 proporcionalno količini dovedenog sumpora. Plin se dovodi kroz cijevi 15 odn. 22 u razdjelnik plina 13 odn. 20. Plin se prethodno zagrijava u grijaćem elementu 16 odn. 23.

Sumpor cirkulira preko vrha stijenki posuda 7 i 19 kao rezultat sile plina koji se podiže i razlike u specifičnim masama između sumpora s plinom unutar posude i sumpora bez plina izvan posude.

Razina sumpora u prostoru za otplinjavanje 2 se održava pomoću pregrade 9. Sumpor teče preko te pregrade u odjeljak za ispumpavanje 5 koji sadrži pumpu 25 za prepumpavanje otplinjenog sumpora preko cjevovoda 26 u spremnik ili transportni sustav. Otpadni plin se ispušta preko voda 27 koji također uključuje grijaći element 28. Otpadni plin se izvlači pomoću ejektora 29 pogonjenog parom 30. Otpadni plin se ispušta preko voda 31 u postrojenje za regeneraciju sumpora ili na spaljivanje. Plin za razrjeđivanje se dovodi preko voda 35.

Odjeljci 3, 4, 52 i 5 su opremljeni parnim spiralama 17, 21, 55 i 24.

U preljevnoj pregradi 9, neposredno iznad dna, postaljen je zaporni ventil 32.

Zaporni ventil 32 je normalno zatvoren i može se otvarati i zatvarati pomoću poluge 33.

Alternativno, plin za čišćenje se može dovoditi preko voda 14 pomoću ventilatora 34 u slučaju kada se otplinjavanje u prostoru za otplinjavanje 2 provodi pod pretlakom. U tom slučaju, otpadni plin se ispušta direktno preko voda 31 i ejektor 29 se ne ugrađuje.

Na Sl 3 do 12, prikazan je određeni broj varijanti postupka u skladu s ovim izumom.

Sl 3 prikazuje tlocrt izvedbe prema Sl 1. Sl 5 prikazuje tlocrt izvedbe u skladu sa Sl l u kojoj je oko posude za dodavanje plina postavljena pregrada U-oblika.

Na Sl 6 je u perspektivi prikazana konstrukcija izvedbe prema Sl 5. Slike 7 i 8 se odnose na dvije izvedbe korištenja kontinuirane pregrade izvedene na vrhu s preljevom za tekući sumpor. Princip dijeljenja odjeljaka i pododjeljaka odgovara onom sa Sl 4 i 5. Slika 9 prikazuje u perspektivi konstrukciju izvedbi sa Sl 7 i 8.

Na sličan način, Sl 10-12 prikazuju izvedbe u kojima tekući sumpor teče u slijedeći odjeljak kroz otvor u pregradnim stijenama.

Jedna izvedba koja nije prikazana može sadržati sustav prema Sl 4 i 5 u kojem su umjesto sekcije U-oblika oko posuda, postavljene samo bočne pregrade sa strane posuda.

Primjer 1

Tekući sumpor dobiven iz postrojenja za regeneraciju sumpora, koji sadrži 355 ppm vodikovog sulfida i polisulfida s temperaturom od 150°C, je doveden u prostor za otplinjavanje koji ima pet prostora za rasplinjavanje izvedenih s kvadratičnim posudama od kojih svaka ima razdjelnik plina za čišćenje (stripping-plin). Za vrijeme prvih ispitivanja nisu bile ugrađene pregrade, tako da su prostori za rasplinjavanje bili međusobno povezani. Izvedena je serija ispitivanja, u kojima je varirana količina dovedenog sumpora odnosno količina plina za čišćenje. Ista serija ispitivanja je provedena pod jednakim uvjetima u istom prostoru za otplinjavanje, ali sada s pregradama kako je opisano u preporučenoj izvedbi, tj. s pregradama koje su ugrađene od stijenke do stijenke i dijele posude na dva dijela (princip sa Sl 2), Prema poznatom postupku je analiziran rezidualni sadržaj vodikovog sulfida i polisulfida u otplinjenom sumporu. Rezultati su zbirno dani u slijedećem pregledu.

[image]

Primjer 2

U prostoru za otplinjavanje s pregradama kao što je opisano u Primjeru 1, izveden je uzastopno određeni broj ispitivanja kako bi se odredio kriterij za otplinjavanje tekućeg sumpora na ispod 10 ppm.

[image]

Claims (22)

1. Postupak za uklanjanje spojeva vodikovog sulfida iz tekućeg sumpora obradom tekućeg sumpora plinom, naznačen time, da tekući sumpor prolazi najmanje dvije odvojene obrade pomoću fino razdijeljenog plina, a u svakoj fazi obrade koristi se sustav recirkulacije sa uzgonom plina, dok je praktički potpuno spriječena mogućnost da dio tekućeg sumpora ne bude podvrgnut obradi.

2. Postupak u skladu s patentnim zahtjevom 1, naznačen time, da postoje sredstva koja u velikoj mjeri sprečavaju prolaz neobrađenog tekućeg sumpora.

3. Postupak za uklanjanje spojeva vodikovog sulfida iz tekućeg sumpora provođenjem plina kroz tekući sumpor, naznačen time, da tekući sumpor koji se obrađuje prolazi kroz najmanje jedan odjeljak za otplinjavanje, koji odjeljal za otplinjavanje sadrži sredstva za stvaranje najmanje dviju zona uzdižućeg sumpora pomoću uvođenja fino razdijeljenog plina u sumpor.

4. Postupak u skladu s patentnim zahtjevom 3, naznačen time, da je razgraničenje zona uzdižućeg sumpora izvedeno s jednom ili s više vertikalnih pregradnih stijena postavljenih u odjeljak za otplinjavanje.

5. Postupak za uklanjanje spojeva vodikovog sulfida iz tekućeg sumpora prolaskom fino razdijeljenog plina kroz tekući sumpor, naznačen time, da tekući sumpor u svrhu obrade uzastopno prolazi kroz najmanje dva odjeljka za otplinjavanje, koji odjeljci su svaki podijeljeni u najmanje dvije zone koje su, u svakom slučaju na svojem vrhu i na dnu, međusobno povezane, te da se na dnu najmanje jedne zone navedeni plin dovodi u fino razdijeljenom obliku, te u kojoj zoni tekući sumpor, uslijed djelovanja navedenog plina, teče prema gore i nakon toga u najmanje jednu slijedeću zonu, u kojoj tekući sumpor teče prema dolje i time recirkulira barem djelomično u navedenu prvu zonu, a plin se prihvaća u plinskom prostoru iznad tekućeg sumpora, pri čemu tekući sumpor teče iz jednog odjeljka za otplinjavanje u slijedeći odjeljak za otplinjavanje i ispušta se iz zadnjeg odjeljka za otplinjavanje.

6. Postupak u skladu s patentnim zahtjevom 5, naznačen time, da je razgraničenje zona u kojima se sumpor uzdiže izvedeno s jednom ili s više pregradnih stijena postavljenih u odjeljku za otplinjavanje.

7. Postupak za uklanjanje spojeva vodikovog sulfida iz tekućeg sumpora prolaskom plina kroz tekući sumpor, naznačen time, da tekući sumpor koji se obraduje uzastopno prolazi kroz najmanje dva odjeljka za otplinjavanje, koji odjeljci su svaki podijeljeni u najmanje dva pododjeljka međusobno razdvojena najmanje jednom pregradnom stijenom, pri čemu su ti pododjeljci međusobno povezani jedan s drugim na vrhu i na dnu, gdje se na dnu najmanje jednog pododjeljka navedeni plin dovodi u fino razdijeljenom obliku, te u kojem pododjeljku tekući sumpor, uslijed djelovanja navedenog plina, teče prema gore, na vrhu navedenog prvog pododjeljka teče u najmanje jedan slijedeći pododjeljak, u kojem tekući sumpor teče prema dolje i time recirkulira barem djelomično u pododjeljak u kojemu se dovodi plin, a plin se prihvaća u plinskom prostoru iznad tekućeg sumpora, pri čemu tekući sumpor teče iz jednog odjeljka za otplinjavanje u slijedeći odjeljak za otplinjavanje i ispušta se iz zadnjeg odjeljka za otplinjavanje.

8. Postupak u skladu s patentnim zahtjevom 7, naznačen time, da su odjeljci za otplinjavanje odvojeni jedan od drugog pomoću pregrade, te da tekući sumpor iz prethodnog odjeljka za otplinjavanje teče preko gornjeg ruba pregrade u slijedeći odjeljak za otplinjavanje.

9. Postupak u skladu s patentnim zahtjevom 7, naznačen time, da tekući sumpor teče iz prethodnog odjeljka za otplinjavanje u slijedeći odjeljak za otplinjavanje kroz jedan otvor u razdjelnoj stijeni odjeljaka za otplinjavanje, koji otvor je postavljen ispod razine sumpora.

10. Postupak u skladu s patentnim zahtjevom 9, naznačen time, da je navedem otvor postavljen na dnu pregradne stijene pododjeljka u kojem tekući sumpor teče prema gore.

11. Postupak u skladu s patentnim zahtjevima 1-10, naznačen time, da se kao plin koji se propušta kroz tekući sumpor koristi plin sa sadržajem kisika.

12. Postupak u skladu s patentnim zahtjevom 11, naznačen time, da se kao plin sa sadržajem kisika koristi zrak.

13. Postupak u skladu s patentnim zahtjevima 1-12, naznačen time, da se čišćenje (stripiranje) provodi kod atmosferskog tlaka ili tlaka višeg od atmosferskog.

14. Postupak u skladu s patentnim zahtjevima 1-13, naznačen time, da se sadržaj spojeva vodikovog sulfida smanjuje na manje od 10 ppm.

15. Postupak u skladu s patentnim zahtjevom 14, naznačen time, da se oplinjavanje vrši u najmanje tri faze, pri čemu se u prvoj fazi sadržaj spojeva vodikovog sulfida smanjuje na vrijednost između 75 i 150 ppm težinskih, zatim se u drugoj fazi sadržaj spojeva vodikovog sulfida smanjuje na vrijednost između 25 i 75 ppm težinskih dok se u trećoj fazi sadržaj spojeva vodikovog sulfida smanjuje na vrijednost manju ili jednaku 10 ppm težinskih.

16. Postupak u skladu s patentnim zahtjevima 1-15, naznačen time, da količina plina odgovara volumenu od 0.02 do 0.10, po mogućnosti 0.04 do 0.06 kg plina po kg sumpora, računato kod atmosferskog tlaka.

17. Postupak u skladu s patentnim zahtjevima 1-16, naznačen time, da je tekući sumpor dobiven iz postrojenja za regeneraciju sumpora.

18. Postupak u skladu s patentnim zahtjevom 17, naznačen time, da se postrojenje za regeneraciju sumpora sastoji barem od jednog uređaja za obradu plina pomoću jednog sredstva za apsorpciju i oksidacije sumpornih komponenti u elementarni sumpor, koji sumpor se ukapljuje u najmanje jednom kondenzatoru sumpora.

19. Postupak u skladu s patentnim zahtjevima 17 ili 18, naznačen time, da se plin dobiven obradom sumpora odvodi u postrojenje za regeneraciju sumpora.

20. Postupak u skladu s patentnim zahtjevom 19, naznačen time, da se plin odvodi na glavni gorionik ili drugo odgovarajuće mjesto u postrojenju.

21. Uređaj prikladan za uklanjanje spojeva vodikovog sulfida iz tekućeg sumpora prolaskom plina kroz tekući sumpor u skladu s bilo kojim od patentnih zahtjeva 1-20, pri čemu se navedeni uređaj sastoji od najmanje dva odjeljka za otplinjavanje, koji odjeljci su svaki podijeljeni u najmanje da pododjeljka koji su međusobno povezani jedan s drugim na vrhu i na dnu, naznačen time da je najmanje jedan pododjeljak u svakom odjeljku za otplinjavanje opremljen na dnu sa sredstvima za dovod navedenog plina u fino razdijeljenom obliku, a svaki odjeljak za otplinjavanje ima sredstva za tečenje tekućeg sumpora u slijedeći odjeljak za otplinjavanje, pri čemu je zadnji odjeljak za otplinjavanje opremljen sredstvima za ispuštanje tekućeg sumpora, a svi odjeljci su opremljeni prostorom za prihvaćanje i ispuštanje plina.

22. Uređaj u skladu s Patentnim zahtjevom 21, naznačen time, da se uređaj sastoji od najmanje tri međusobno odijeljena odjeljka za otplinjavanje.