WikiSort.ru - Не сортированное

Процесс Клауса — процесс каталитической окислительной конверсии сероводорода. Источник сероводорода - природные и промышленные газы. Природными источниками являются месторождения нефти и газа, вулканическая деятельность, разложение биомассы и т.д. Промышленные источники - переработка нефти и газа (процессы гидроочистки и гидрокрекинга), металлургия и т.д.

Сероводород, получаемый с гидрогенизационных процессов переработки сернистых и высокосернистых нефтей, газоконденсатов и установок аминной очистки нефтяных и природных газов, обычно используют на НПЗ для производства элементной серы, иногда для производства серной кислоты.

История процесса

Процесс был изобретен Карлом Фридрихом Клаусом, английским химиком, в 1883 году.

Назначение процесса

Клаус-процесс активно применяется на нефтеперерабатывающих предприятиях, для переработки сероводорода с установок гидрогенизации и установок аминной очистки газов. Основная задача — достижение 99,5 % извлечения серы без дополнительной очистки отходящих газов.

В настоящее время в мировой нефтепереработке широкое распространение получил процесс «Суперклаус-99».

Химизм процесса

Двустадийный метод промышленного получения серы из сероводорода:

• I стадия: термическое окисление сероводорода до диоксида серы. Ведут пламенное окисление сероводорода воздухом со стехиометрическим количеством кислорода при 900-1350°С:

${\displaystyle {\mathsf {2H_{2}S+3O_{2}\rightleftarrows 2SO_{2}+2H_{2}O}}}$ + (0,53—0,57) МДж/моль

В этой стадии расходуется до 70 % масс. сероводорода и при этом выделяется значительное количество тепла, которое перед стадией катализа должно быть утилизировано.

• II стадия: каталитическое превращение сероводорода и диоксида серы. Процесс идет при 220-250°С, в роли катализаторов используют бокситы и оксид алюминия.

${\displaystyle {\mathsf {2H_{2}S+SO_{2}\rightleftarrows 3S+2H_{2}O}}}$ + (0,087 — 0,154) МДж/моль

Относительно низкие температуры этой стадии обусловлены выделением тепла.

В процессе Клауса также возможно образование серы по реакции прямого окисления сероводорода:

${\displaystyle {\mathsf {2H_{2}S+O_{2}\rightleftarrows 2S+2H_{2}O}}}$ + 0,615 МДж/моль

Наличие примесей кислых газов в сероводороде ведет к развитию побочных реакций:

${\displaystyle {\mathsf {CO_{2}+H_{2}S\rightleftarrows COS+H_{2}O}}}$

${\displaystyle {\mathsf {CH_{4}+S_{2}\rightleftarrows CS_{2}+2H_{2}}}}$

Технология процесса

Катализаторы

Первоначально широкое применение в качестве катализаторов получили бокситы - руды, содержащие смесь гидроксидов алюминия. Они доступны, высокоактивны и имеют низкую стоимость. Однако их сложно получить с постоянным составом и, кроме того, они быстро дезактивируются. В настоящее время используют γ-Al₂O₃ в виде шариков или экструдатов с удельной поверхностью 250-300 м²/г^[2]. Возможно применение оксида титана. Особенностью этих катализаторов является возможность удаления с их помощью COS и CS₂. Оксид алюминия дезактивируется за счет уменьшения поверхности, зауглероживания и сульфатации. Его регенерируют восстановительной обработкой в сероводороде.

Литература

1. Современный справочник по нефтяным топливам и технологиям их производства. М. И. Рустамов, А. С. Гайсин, Д. Н. Мамедов/Под редакцией Т. Н. Шахтахтинского Фонд «Химик».Баку, 2005. 640 с.

Примечания