Введение
Процесс десульфуризации газа, приводящий к образованию элементарной серы. Процесс Клауса является наиболее значимым процессом десульфуризации газа, извлекающим элементарную серу из газообразного сероводорода. Впервые запатентованный в 1883 году химиком Карлом Фридрихом Клаусом, процесс Клауса стал отраслевым стандартом. Многоступенчатый процесс Клауса извлекает серу из газообразного сероводорода, содержащегося в сыром природном газе, и из побочных газов, содержащих сероводород, образующихся при переработке сырой нефти и других промышленных процессах. Побочные газы в основном поступают из установок физической и химической очистки газов (Selexol, Rectisol, Purisol и аминные скрубберы) на нефтеперерабатывающих заводах, заводах по переработке природного газа и установках газификации или синтеза газа. Эти побочные газы могут также содержать цианистый водород, углеводороды, диоксид серы или аммиак. Газы с содержанием H2S более 25% подходят для извлечения серы в прямоточных установках Клауса, в то время как альтернативные конфигурации, такие как схема разделенного потока или предварительный подогрев исходного сырья и воздуха, могут использоваться для переработки менее концентрированных потоков. Сероводород, образующийся, например, при гидроочистке нафты и других нефтепродуктов, превращается в серу на установках Клауса. Реакция протекает в два этапа: 2 H2S + 3 O2 → 2 SO2 + 2 H2O 4 H2S + 2 SO2 → 3 S2 + 4 H2O. Подавляющее большинство из 64 000 000 тонн серы, произведенной во всем мире в 2005 году, было получено как побочный продукт на нефтеперерабатывающих заводах и других предприятиях по переработке углеводородов. Сера используется для производства серной кислоты, лекарств, косметики, удобрений и резиновых изделий. Элементарная сера используется в качестве удобрения и пестицида.
The Claus process is the most significant gas desulfurizing process, recovering elemental sulfur from gaseous hydrogen sulfide. First patented in 1883 by the chemist Carl Friedrich Claus, the Claus process has become the industry standard. The multi step Claus process recovers sulfur from the gaseous hydrogen sulfide found in raw natural gas and from the by product gases containing hydrogen sulfide derived from refining crude oil and other industrial processes. The by product gases mainly originate from physical and chemical gas treatment units (Selexol, Rectisol, Purisol and amine scrubbers) in refineries, natural gas processing plants and gasification or synthesis gas plants. These by product gases may also contain hydrogen cyanide, hydrocarbons, sulfur dioxide or ammonia. Gases with an H2S content of over 25% are suitable for the recovery of sulfur in straight through Claus plants while alternate configurations such as a split flow set up or feed and air preheating can be used to process leaner feeds. Hydrogen sulfide produced, for example, in the hydro desulfurization of refinery naphthas and other petroleum oils, is converted to sulfur in Claus plants. The reaction proceeds in two steps:
2 H2S + 3 O2 → 2 SO2 + 2 H2O
4 H2S + 2 SO2 → 3 S2 + 4 H2O
The vast majority of the 64,000,000 tonnes of sulfur produced worldwide in 2005 was byproduct sulfur from refineries and other hydrocarbon processing plants. Sulfur is used for manufacturing sulfuric acid, medicine, cosmetics, fertilizers and rubber products. Elemental sulfur is used as fertilizer and pesticide.
История
Этот процесс был изобретен Карлом Фридрихом Клаусом, немецким химиком, работавшим в Англии. В 1883 году ему был выдан британский патент. Позже процесс был значительно модифицирован компанией IG Farben. Клаус родился в Касселе, в немецкой земле Гессен, в 1827 году и изучал химию в Марбурге, прежде чем эмигрировать в Англию в 1852 году. Он умер в Лондоне в 1900 году. Его могила находится на кладбище Маргревин в Хаммерсмите.
Подточка росы процесс Клауса
Описанный выше традиционный процесс Клауса ограничен в степени конверсии из-за достижения химического равновесия. Как и в случае всех экзотермических реакций, более высокая конверсия может быть достигнута при более низких температурах, однако, как уже упоминалось, реактор Клауса должен работать выше температуры конденсации серы (120–150 °C), чтобы избежать физической дезактивации катализатора жидкой серой. Для решения этой проблемы реакторы Клауса, работающие ниже температуры конденсации серы, устанавливаются параллельно: один находится в работе, а другой – в резерве. Когда один реактор насыщается адсорбированной серой, поток процесса переключается на резервный реактор. Затем реактор регенерируется путем подачи нагретого до 300–350 °C газа, который испаряет серу. Этот поток направляется в конденсатор для извлечения серы.
Производительность процесса
На каждую тонну полученной серы будет производиться более 2,6 тонн пара. Физические свойства элементарной серы, полученной в процессе Клауса, могут отличаться от свойств серы, полученной другими способами. Другой способ хранения серы, позволяющий повторно использовать её как ценный материал, – это использование в качестве связующего для бетона, при этом получаемый продукт обладает множеством ценных свойств (см. серный бетон).