|
-rasm. Oltingugurt molekulalari va kristall panjarasining tuzilishi
|
| bet | 4/9 | | Sana | 25.05.2024 | | Hajmi | 0,51 Mb. | | #253467 |
Bog'liq KURS LOYIHA ISHI — KLAUS usuli1-rasm. Oltingugurt molekulalari va kristall panjarasining tuzilishi
Rombik oltingugurt-sariq rangli qattiq kristalli modda, suvda erimaydi, CS2 uglerod disulfidida, shuningdek boshqa ba'zi organik erituvchilarda yaxshi eriydi. Rombik oltingugurtning erish nuqtasi + 112,8 °C, kondensatsiya harorati + 188 °C, + 444,6 °C haroratda oltingugurt qaynatiladi. Zichligi 2,070 g / sm3.
Oltingugurtning keskin g'ayritabiiy xususiyatlaridan biri uning yopishqoqligidir. Haroratning oshishi bilan u keskin ko'tariladi va keyin tushadi. Sof oltingugurt uchun + 165 °C da 0,065 puazning minimal qiymatidan yopishqoqlik 187 °C da 933 puazgacha oshadi va keyin qaynash nuqtasida 0,93 puazgacha kamayadi. Tabiatda u juda xilma-xil shakllarda uchraydi: mahalliy oltingugurt sulfit va sulfat minerallari, tabiiy va unga qo'shilgan gazdagi merkaptanlar, neftdagi murakkab organo-oltingugurt birikmalari, o'simlik va hayvon organizmlarida. Ulardan eng muhimi. FeS2-pirit yoki temir (oltingugurt) pirit, CuS - mis porlashi, Ag2S - kumush porlashi, PbS - qo'rg'oshin porlashi. Sulfatlarga kelsak ular quyidagi birikmalar bilan ifodalanadi: gips - CaSO4 · 2H2O, mirabilit yoki glauber tuzi - Na2SO4 · 10H2O achchiq (Epsom) tuzi - MgSO4 · 7H2O. o'rganilgan mahalliy oltingugurt konlarida taxminan 1,2 mlrd tonna oltingugurt, uglevodorod konlari 5 mlrd tonnadan ortiq.
Yuqorida ta'kidlab o'tilganidek, o'rganilayotgan element ko'plab allotropik modifikatsiyalarni hosil qiladi. Allotropiya hodisasi-bu turli xil miqdordagi atomlarga ega molekulalarning hosil bo'lishi va turli shakllardagi kristallarning hosil bo'lishi. Bu shuni anglatadiki, oltingugurtning ko'plab modifikatsiyalari mavjudligi uning atomlarining halqa yoki zanjir molekulalarini hosil qilish uchun bir-biri bilan bog'lanish qobiliyati bilan izohlanishi mumkin
XOM-ASHYO TASNIFI
Klaus jarayoni tabiiy va bog'liq gazlarni, shuningdek neft-kimyo ishlab chiqarish gazlarini tozalashda kislotali gazlardan oltingugurt olishning texnologik, ekologik va iqtisodiy jihatdan eng istiqbolli jarayonidir. Bugungi kunda Klausning jarayoni, bir tomondan, vodorod sulfidini yo'q qilish muammosini hal qiladi va qimmatbaho mahsulot — gaz oltingugurtini olishga imkon beradi, boshqa tomondan, gaz oltingugurtini olishda atmosfera chiqindi gazlarning zaharli chiqindilari, shuningdek vodorod sulfidi bilan ifloslangan. Jahon oltingugurt bozoridagi yuqori raqobat yana bir muhim vazifani – uning sifatini oshirishni ilgari surmoqda.
Shunday qilib, oltingugurt ishlab chiqarish jarayonlarining texnik-iqtisodiy ko'rsatkichlari, ularning ekologik xususiyatlari, shuningdek oltingugurt sifati oltingugurt bozorining zamonaviy talablariga javob bermaydi. Klaus jarayonini sanoat yo'li bilan joriy etish o'tgan asrning 50-yillarida boshlangan bo'lsa-da, bu jarayonning ko'plab masalalari hal qilinmagan: asosiy ilmiy ishlanmalar gazdan oltingugurt qazib olish chuqurligini va sotiladigan oltingugurt sifatini oshirish, atrof-muhitga zararli chiqindilarni kamaytirish sohasida olib borilmoqda. Shu sababli, ushbu yo'nalishlarda Klaus jarayonini takomillashtirish gaz va neftni qayta ishlash sanoatida dolzarb yo'nalishdir.
Vodorod sulfidini o'z ichiga olgan gaz konlarini qazib olish va vodorod sulfid o'z ichiga olgan gazlarni oltingugurt bilan tozalash natijasida hosil bo'lgan kislotali gazlardan oltingugurt chiqarish jarayonini o'zlashtirish yuqori sifatli oltingugurt (oltingugurt miqdori kamida 99,5%) olish imkonini berdi, bu tabiiy oltingugurtga qaraganda ancha past narxga ega. Bundan tashqari, vodorod sulfidini bunday yo'q qilish atmosfera havosini muhofaza qilish talablarini ta'minlash uchun zarurdir.
Kislotali gazlarning tarkibi va sifati, ularni Klaus jarayonida ishlatish nuqtai nazaridan, birinchi navbatda gazni tozalashning tanlangan usuliga (fizik yoki kimyoviy singdirish, adsorbsiya va boshqalar) bog'liq. Tozalash jarayonida olingan kislotali gazda vodorod sulfididan tashqari, ozmi-ko'pmi karbonat angidrid, uglerod oksidi, uglerod disulfidi, merkaptanlar, azot mavjud, sulfidlar oz miqdorda bo'lishi mumkin va hokazo.
Klaus usuli bilan oltingugurtni olish jarayoni 100 yildan ko'proq vaqt oldin ammiak eritmalaridan ammoniy sulfitini olish natijasida hosil bo'lgan vodorod sulfidini olib tashlash uchun ishlab chiqilgan.
Keyinchalik Klaus usuli gazni tozalash jarayonida olingan vodorod sulfidini qayta ishlashda qo'llanila boshlandi. Hozirgi vaqtda Klausning dastlabki jarayonining turli xil modifikatsiyalari qo'llaniladi; uning asosida yuzlab qurilmalar qurilgan, ularning unumdorligi yiliga 300 ming tonnadan ortiq oltingugurtga etadi. Ushbu qurilmalarda turli xil uglevodorodlar va zararli aralashmalar bo'lgan vodorod sulfidi qayta ishlanadi. Dastlabki jarayonda vodorod sulfidi va stokiometrik miqdordagi kislorodni o'z ichiga olgan ma'lum miqdordagi havo boksit katalizatori bilan to'ldirilgan o'tga chidamli pechda yoqib yuborildi. Olingan gazlar oltingugurt kondensatsiyasi haroratiga qadar sovutildi. Klaus qurilmalarini loyihalashda to'plangan boy tajribaga qaramay, jarayonni sanoat sharoitida to'liq konversiya darajasida saqlash juda qiyin. Bundan tashqari, dunyoning ko'p joylarida atrof-muhitni muhofaza qilish idoralari atmosferaga shunday emissiya chegaralarini o'rnatdilarki, endi standart darajadan past bo'lgan qurilmalarni ishlatish mumkin emas. Ushbu muammoning bir qismi jarayondagi kimyoviy reaktsiyalar faqat muvozanat va to'liq yakunlanmaganligi bilan bog'liq. Havo va vodorod sulfidining nisbatlaridagi nominal qiymatlardan chetga chiqish vodorod sulfidi va oltingugurt dioksidi o'rtasidagi muvozanatni buzadi, bu esa ushbu gazlardan birini ortiqcha miqdorda o'zgarmagan holda o'rnatish orqali o'tishiga olib keladi. Qanday bo'lmasin, bu SO2 chiqindilarining ko'payishiga olib keladi, chunki vodorod sulfidini parchalash uchun chiqindi gaz har doim yonib ketadi. Katalitik reaktorlarda haroratning o'zgarishi ham Klaus qurilmalarining konversiyasini pasayishiga olib keladi. Kislotali gazda mavjud bo'lgan uglevodorodlar yonish paytida qatron va kuyik hosil qiladi, rangni buzadi va katalizatorlarning ifloslanishiga olib keladi, bu esa qurilmalarni loyihalashda ham hisobga olinishi kerak.
Jarayon kimyosi
Issiqlik bosqichi reaktorga muvofiq stoxiometrik miqdordagi havo etkazib berilganda reaktor-generatorning yonish qismida vodorod sulfidining yuqori haroratli yonishidan iborat
H2S; + O2 = S2 + 2H2O.
Reaktor pechining yonish qismida quyidagi maqsadli reaktsiyalar sodir bo'ladi:
H2S;+ 3/2 O2 = SO2 + H2O.;
H2S; + SO2 = 3/2S2 + 2 H2O.;
CH4 + 2O2 = CO2 + 2 H2O..
Kislotali gazda mavjud bo'lgan kiruvchi komponentlar (CO2, suv bug'lari va uglevodorodlar) salbiy reaktsiyalarga kirishishi mumkin, bu esa vodorod sulfidining oltingugurtga aylanishining pasayishiga va jarayonning keyingi (katalitik) bosqichlarida oltingugurt hosil bo'lish reaktsiyalariga kira olmaydigan birikmalar hosil bo'lishiga olib keladi. Shunday qilib, taxminan 900-1100°C haroratda reaktsiyalarCOS va CS2 hosil bo'lishi bilan juda faol davom etadi:
CH4 + 2 H2S; ↔ CS2 + 4H2;
CH4 + S2↔ CS2+ 2H2;
CH4 + 2 S2 ↔ CS2+ 2 H2S;
2CS + H2O ↔ COS + H2S;
2CS2 + SO2 ↔ 2COS +
CH4+ 3/2O2 ↔ CO + 2 H2O;
CO + 1/2S2 ↔ COS;
2CH4 + 3SO2 ↔ 2COS + 1/2 S2 + 4H2O;
2CO2 + 3/2 S2 ↔ COS + SO2.
Haroratning 1100 °C dan oshishi Klaus jarayonining termal bosqichidagi mahsulotlarda CS2 tarkibining pasayishiga olib keladi.
Katalizatordagi jarayonning katalitik bosqichlarida-faol alyuminiy oksidi, 200-300°C haroratda vodorod sulfidi va oltingugurt dioksidi o'zaro ta'sirlanib reaktsiyalar bo'yicha elementar oltingugurt hosil bo'ladi
2H2S + SO2 = 3/6 S6 + 2H2O;
2H2S + SO2 = 3/8 S8 + 2H2O;
3S8 = 4S6 = 12 S2.
Jarayonning har bir bosqichidan so'ng, hosil bo'lgan oltingugurt kondensator-generatorlarda texnologik gazlarni sovutish orqali kondensatsiyalanadi. Har bir katalitik bosqichdan oldin texnologik gazni isitish quyidagi usullardan biri bilan amalga oshiriladi:
1. Dastlabki kislotali gazning bir qismini (1-2%) yoqish va aralashtirish kamerasida yonish mahsulotlarini oldingi bosqichdagi oltingugurt kondensatorlaridan chiqarilgan texnologik gaz bilan aralashtirish orqali;
2. texnologik gazni pech-reaktor mahsulotlarining hisoblangan miqdori bilan aralashtirish orqali;
3. tabiiy gazning yonish mahsulotlarining issiqligi tufayli isitish pechida (quvurlar devorlari orqali issiqlik uzatish);
4. issiqlik yoki katalitik bosqichlarning reaktsiya mahsulotlarining issiqligi tufayli regenerativ issiqlik almashtirgichlarda.
Oxirgi katalitik bosqichdan boshlab, hosil bo'lgan oltingugurtni ajratib olgandan so'ng, chiqindi gaz Klaus jarayonining quyruq gazlarini tozalash qurilmalariga yuboriladi.
Klaus jarayoniga ta'sir qiluvchi omillar
Klaus jarayonining samaradorligiga kislotali gaz tarkibi, jarayon harorati, bosim, aloqa vaqti, katalizatorlarning samaradorligi va oltingugurt kondensatorlarining samaradorligi ta'sir qiladi.
Kislotali gaz tarkibi
Vodorod sulfidi kislotali gazning maqsadli tarkibiy qismidir. H2S miqdori hajmi bo'yicha 50% dan ortiq bo'lsa, u reaktor pechida kislotali gazning barqaror yonishini ta'minlaydi Gorenje. Agar H2S miqdori 50% dan kam bo'lsa, olovning barqarorligini ta'minlash uchun maxsus choralar ko'rish kerak: kislotali gaz yoki havoni oldindan isitish, kislotali gazning bir qismini yondirgichlar yonidan aylanib o'tish, havoni boyitish
Ortiqcha kislorod ning stoxiometrik nisbatini buzadi /2S: SO2 = 2: 1; bundan tashqari, Al hosil qilish uchun katalizatorni faolsizlantiradigan SO3 oltingugurt dioksidi hosil bo'lishiga hissa qo'shadiAl2(SO4)3, ya'ni katalizator sulfatlanadi.
Jarayon harorati
Klaus qurilmasining termal bosqichida harorat qancha yuqori bo'lsa, vodorod sulfidining oltingugurtga aylanish darajasi shunchalik yuqori bo'ladi. Reaktor pechida optimal harorat 1100-1300°C. ushbu harorat oralig'ida konversiya darajasi maksimal, yon reaktsiyalar natijasida hosil bo'lgan cos va CS2 miqdori esa ahamiyatsiz.
Katalitik bosqichda konversiyaning haroratga teskari bog'liqligi kuzatiladi. Konversiya haroratning pasayishi bilan ko'tariladi. Ammo past haroratlarda maqsadli reaktsiyalarning tezligi juda past bo'ladi va shuning uchun bu erda reaktsiya tezligini oshirish uchun katalizatorlardan foydalanish kerak. Pastki harorat chegarasi oltingugurt shudring nuqtasi bilan chegaralanadi (oltingugurt kondensatsiyasi harorati 188 °C). Amalda, katalizator teshiklarida oltingugurt kondensatsiyasi ehtimolini istisno qilish uchun katalitik konvertorlarda past harorat chegarasi 204°C darajasida o'rnatiladi.
Bosim
Klaus qurilmasining termal bosqichida bosim qanchalik past bo'lsa, vodorod sulfidining oltingugurtga aylanish darajasi shunchalik yuqori bo'ladi, ammo past bosim sohasida bu bog'liqlik unchalik katta emas. Katalitik bosqichda, aksincha: bosimning oshishi oltingugurt chiqishiga ijobiy ta'sir ko'rsatadi. Amalda, katalitik konvertorlar odatda 0,012-0,017 MPa bosim ostida saqlanadi.
Kontakt vaqti
Aloqa vaqtining ko'payishi termal va katalitik bosqichda oltingugurt hosildorligining oshishiga olib keladi. Termal bosqichda u odatda 1,5 - 3,0 s ni tashkil qiladi.katalitik konvertorlarda, amalda, vaqt o'tishi bilan katalizator faolligining pasayishini hisobga olgan holda, aloqa vaqti nazariydan biroz yuqori bo'ladi.
Kondensatorlarning samaradorligi. Koagulyator kondensatorlarida oltingugurtning to'liq olinmasligi kaudal gazlar bilan oltingugurt bug'ining yo'qolishining ko'payishiga va vodorod sulfidining oltingugurtga aylanishining pasayishiga olib keladi.
Katalizatorlar-Klaus qurilmalarining samaradorligi ishlatilgan katalizatorga, ya'ni uning faolligiga, sulfatlanishga chidamliligiga va COS va CS2 gidroliz reaktsiyalarini tezlashtirish qobiliyatiga bog'liq. Muhim ko'rsatkich mexanik kuchdir, chunki changning mavjudligi reaktorning gidravlik qarshiligini oshiradi va o'rnatish samaradorligini pasaytiradi.
Katalizatorlar sifatida odatda faol shakl ishlatiladi Al2O3 Na2O, Fe2O3, TiO2 va boshqalar qo'shimchalari bilan.
Klaus jarayonini o'zgartirishni tanlash.Sanoatda Klausning tabiiy gaz va neft-zavod gazlarining kislotali tarkibiy qismlaridan elementar oltingugurt ishlab chiqarish uchun to'rtta asosiy usuli qo'llaniladi: to'g'ridan-to'g'ri oqim (olov), tarvaqaylab ketgan, kislotali gaz va havoni isitish bilan tarvaqaylab ketgan va to'g'ridan-to'g'ri oksidlanish.
Klausning to'g'ridan-to'g'ri oqim jarayoni (olovli usul) 50% dan yuqori kislotali gazlardagi vodorod sulfidining katta qismi va 2% dan kam uglevodorodlar uchun ishlatiladi. Shu bilan birga, barcha kislotali gaz Klausni o'rnatishning termal bosqichidagi reaktor pechiga yoqish uchun beriladi, u utilizator qozon bilan bir xil holatda amalga oshiriladi. Reaktor pechining pechida harorat 1100-1300 °C ga va oltingugurt chiqishi 70% gacha yetadi. Vodorod sulfidining oltingugurtga aylanishi 220-260°C haroratda katalizatorlarda ikki-uch bosqichda amalga oshiriladi.har bir bosqichdan so'ng hosil bo'lgan oltingugurt bug'lari sirt kondensatorlarida kondensatsiyalanadi. Vodorod sulfidining yonishi va oltingugurt bug'ining kondensatsiyasi natijasida hosil bo'lgan issiqlik yuqori va past bug ' hosil qilish uchun ishlatiladi
Kislotali gazlarda vodorod sulfidining past hajmli ulushi (30-50%) va uglevodorodlarning 2% gacha bo'lgan hajm ulushi bilan Klausning tarvaqaylab ketgan jarayoni sxemasi qo'llaniladi (uchdan ikki qismi). Ushbu sxema bo'yicha kislotali gazning uchdan bir qismi oltingugurt dioksidi hosil qilish uchun yoqiladi va kislotali gaz oqimining uchdan ikki qismi reaktor pechini chetlab o'tib, katalitik bosqichga o'tadi. Oltingugurt jarayonning katalitik bosqichlarida oltingugurt dioksidining asl kislotali gazning qolgan qismida (2/3) mavjud bo'lgan vodorod sulfidi bilan o'zaro ta'siri natijasida olinadi. Oltingugurt hosildorligi 94-95% ni tashkil qiladi.
Kislotali gazdagi vodorod sulfidining hajm ulushi 15-30% ni tashkil qiladi, agar uchdan uchdan ikki qismgacha bo'lgan kontaktlarning zanglashiga olib boradigan bo'lsa, reaktor pechining o'chog'idagi minimal ruxsat etilgan harorat (930°C) erishilmasa, Klausning tarvaqaylab ketgan jarayonining sxemasi (uchdan ikki qismi) ishlatiladi.-uchdan ikki qismi) kislotali gaz (yoki) havoni oldindan isitish bilan 10-15% kislotali gazdagi vodorod sulfidining volumetrik ulushi bilan to'g'ridan-to'g'ri oksidlanish sxemasi qo'llaniladi, unda gazning yuqori haroratli oksidlanish (yonish) bosqichi yo'q. Kislotali gaz stoxiometrik havo miqdori bilan aralashtiriladi va darhol konversiyaning katalitik bosqichiga beriladi. Oltingugurt hosildorligi 86% ga etadi.
Klaus qurilmasini texnologik chizmasi odatda, uch bosqichdan; termik, katalitik va yondirib yuborishdan iborat. Katalitik bosqich o‘z navbatida harorat farqiga qarab bir nechta bosqichlarga bo‘linishi mumkin. Atmosferaga tashlanayotgan vodorod sulfadniyoqib yuborish bosqichi termik va katalitik bo‘lishi mumkin.
Klaus qurilmalarining bir-biriga o‘xshash bosqichlari bir xil funksiyani bajarsa ham, ular bir-biridan apparatlarni konstruksiyalari, kommunikatsiyalarni ulanish holati bilan farq qiladi.
Klaus qurilmalarini chizmalari va ish sharoitini asosiy ko‘rsatkichi bo‘lib qaytaishlashga berilayotgan nordon gaz tarkibidir.
Klaus qurilmasining o‘chog‘iga (pech) berilayotgan gaz tarkibida uglevodorodlarmiqdori kam bo‘lishi kerak. Uglevodorodlar yonganda smola va qurum hosil qiladi, bu esa olinayotgan oltingugurtning sifatini pasaytiradi. Bundan tashqari bu moddalar katalizator yuzasiga o‘tirib uning faolligini pasaytiradi. Klaus jarayonining faolligiga ayniqsa aromatik uglevodorodlar yomon ta’sir ko‘rsatadi.Nordon gazlar tarkibida suvning bo‘lishi gaz tozalash qurilmasi regeneratorining namlikni kondensirlash sharoitiga bog‘liq. Suv tomchilarini katalitik reaktorga tushishini oldini olish uchun nordon gazlar reaktorga berilishidan oldin separatsiya qilinadi. Klaus qurilmasida olinadigan oltingugurtning tannarxi birinchi navbatda nordon gaz tarkibidagi Н2S ni miqdoriga bog‘liq. Klaus qurilmasiga qilinadigan kapital xarajatlar Н2S ni nordon gazdagi miqdorining kamayishiga proporsionaldir. 50% Н2S saqlovchi gazni qayta ishlashga sarflangan xarajat, 90% Н2S saqlovchi gazni qayta ishlashga sarflangan xarajatdan 25% ortiq.
Hozirgi zamon Klaus qurilmasini texnologik sxemasi rasmda keltirilgan.
|
| |
