Transcript Установка регенерации серы

Milano, 18 Aprile 2012
«Охрана окружающей среды и промышленная деятельность на Севере»
Норильск, 11-14 сентября 2012 г.
Удаление SO2 из отходящих газов
металлургического производства
Дженова
«Environmental protection and industrialМикеле
activity in the
North» - Norilsk. 11-14 September, 2012
11
Содержание
 Введение
 Газоочистная установка
18 Aprile 2012
 УстановкаMilano,
концентрирования
диоксида
серы
 Установка регенерации серы
 Хранение серы и транспортно-погрузочные
средства
 Выводы
«Environmental protection and industrial activity in the North» - Norilsk. 11-14 September, 2012
2
Наша группа
Шесть ведущих компаний, работающих по
всему миру
Milano, 18 Aprile 2012
57,000 постоянных сотрудников
«Environmental protection and industrial activity in the North» - Norilsk. 11-14 September, 2012
3
Наша группа
Доходы группы Techint:
Более 24 миллиардов USD по состоянию
на 31 декабря 2011 г.
Объем продаж по компаниям
3%
5%
5%
Milano, 18 Aprile
8% 2012
41%
38%
«Environmental protection and industrial activity in the North» - Norilsk. 11-14 September, 2012
4
Чем мы занимаемся
Доступные услуги:
Milano, 18 Aprile
 Технико-экономическое обоснование
 Предпроектные изыскания и базовое
проектирование
 Детальное техническое проектирование
2012
 Управление проектными работами
 Услуги по материально-техническому
обеспечению
 Строительство
 Управление строительными работами
 Проектное финансирование
 Ввод в эксплуатацию
 Эксплуатация и техническое обслуживание
«Environmental protection and industrial activity in the North» - Norilsk. 11-14 September, 2012
5
ВВЕДЕНИЕ
• Компания Techint принимает участие в
разработке и реализации технических решений
по извлечению элементарной серы из дымовых
газов металлургической установки.
Milano, 18 Aprile 2012
• Принятые на вооружение технические решения
позволяют сократить выбросы серы на 95% по
весу с получением элементарной серы.
«Environmental protection and industrial activity in the North» - Norilsk. 11-14 September, 2012
6
ВВЕДЕНИЕ
Используемые процессы включают следующее :
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Очистка и охлаждение потока дымовых газов
Физическая абсорбция диоксида серы
Milano, 18 Aprile 2012
Десорбция диоксида серы
Охлаждение и сжатие продукта диоксида серы
Восстановление диоксида серы до сероводорода
Установка регенерации серы
Сооружения для хранения серы в жидком и
твердом состоянии
«Environmental protection and industrial activity in the North» - Norilsk. 11-14 September, 2012
7
ОЧИСТКА ДЫМОВЫХ ГАЗОВ
Очистная установка предназначена для очистки металлургических
дымовых газов
перед их направлением в установки
концентрирования SO2.
В установке очистки
дымовых
газов происходит удаление всех
Milano, 18 Aprile
2012
примесных веществ, таких как тяжелые металлы, сернокислотный
пар, во избежание осложнений для оборудования на последующих
этапах переработки:
 Коррозия оборудования
 Высокий расход растворителя
 Загрязнение продукта.
«Environmental protection and industrial activity in the North» - Norilsk. 11-14 September, 2012
8
ОЧИСТКА ДЫМОВЫХ ГАЗОВ
Milano, 18 Aprile 2012
«Environmental protection and industrial activity in the North» - Norilsk. 11-14 September, 2012
9
ОЧИСТКА ДЫМОВЫХ ГАЗОВ
Обратный струйный скруббер
•
•
•
•
Резкое охлаждение горячего газа
Удаление твердых частиц
Milano, 18 Aprile 2012
Абсорбция кислого газа
Используются диафрагменные
форсунки жидкости большого
диаметра
 Без распыления
 Без закупорки
Источник: MECS
«Environmental protection and industrial activity in the North» - Norilsk. 11-14 September, 2012 10
ОЧИСТКА ДЫМОВЫХ ГАЗОВ
Многоструйный скруббер
Некоторые преимущества
технологии:
Milano, 18 Aprile 2012
•
•
•
Эффективное использование перепада
давления
Удвоение эффективности удаления
Сокращение затрат за счет использования
множества струй в одной «вводной воронке»
Источник: MECS
«Environmental protection and industrial activity in the North» - Norilsk. 11-14 September, 2012 11
ОЧИСТКА ДЫМОВЫХ ГАЗОВ
Мокрые электростатические осадители
Milano, 18 Aprile 2012
Источник: GEA Bischoff
«Environmental protection and industrial activity in the North» - Norilsk. 11-14 September, 2012 12
ОЧИСТКА ДЫМОВЫХ ГАЗОВ
Milano, 18 Aprile 2012
Источник: GEA Bischoff
«Environmental protection and industrial activity in the North» - Norilsk. 11-14 September, 2012 13
КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ SO2
Milano, 18 Aprile 2012
• Система физической абсорбции
– Селективная абсорбция SO2 из
газового потока
– Выбросы SO2 - 300 ppmv или
менее
– Адсорбция, но в меньшей
степени, других загрязняющих
веществ, таких как CO2
• Десорбция SO2 из растворителя с
помощью тепла
Источник: MECS
«Environmental protection and industrial activity in the North» - Norilsk. 11-14 September, 2012 14
КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ SO2
Физическая и химическая абсорбция
Физическая абсорбция








Беспротонный растворитель
Отсутствие химических
реакций
Milano, 18 Aprile 2012
Более низкие потери
растворителя
Простая химия
Органическая система
Более низкий расход пара
Более высокое соотношение
жидкость/газ
Распространяется действие
закона Генри
Химическая абсорбция








Протонный растворитель
Большое количество
химических реакций
Более высокие потери
растворителя
Сложная химия
Водная система
Более высокий расход пара
Более низкое соотношение
жидкость/газ
Действие закона Генри не
распространяется
«Environmental protection and industrial activity in the North» - Norilsk. 11-14 September, 2012 15
КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ SO2
Отличия процессов с химическим
физическим растворителем
и
 Для регенерации химического растворителя требуется
больше энергии.
Milano, 18 Aprile 2012
 Более
высокие
по
сравнению
с
физическим
растворителем капитальные затраты на регенерацию
химического растворителя.
 Больше
технологических
этапов
регенерации
химического растворителя.
 Стадия абсорбции является аналогичной.
«Environmental protection and industrial activity in the North» - Norilsk. 11-14 September, 2012 16
КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ SO2
Потери растворителя при физической и
химической абсорбции
Растворимость диоксида серы в физичнеском и
химическом абсорбенте
10
1000
9
7
Milano, 18 Aprile 2012
6
Физический
Химический
5
4
3
2
1
0
0%
10%
20%
30%
40%
Диоксида серы в ж идкой фазе
(мольных %)
Потери растврителя (фунтов/млн.
стандартных кубических футов)
Парциальное давление SO2 (кПа)
8
100
Physical
Chemical
10
50%
1
0%
2%
4%
6%
8%
Концентрация газа (% SO2)
«Environmental protection and industrial activity in the North» - Norilsk. 11-14 September, 2012 17
КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ SO2
Состояние газа на входе установки концентрирования SO2
 Загрязняющие вещества в газовом потоке (аэрозоли,
кислотный туман) сильно влияют на потери растворителя:
3 твердых частиц (требуемое значение)
 10 мг/НмMilano,
18 Aprile 2012
 20 мг/Нм3 кислотного пара (требуемое значение)
Поток получаемого газа SO2
 Газ с концентрацией SO2 до 98% по весу, с некоторыми
примесями, в частности CO2, в зависимости от состояния и
насыщения газа водой на входе
«Environmental protection and industrial activity in the North» - Norilsk. 11-14 September, 2012 18
Концентрирование SO2
Пример проекта
Исходные данные
проектирования
Milano, 18 Aprile 2012
 300,000 Нм3/ч
 0,2% SO2
Эксплуатационные
характеристики
 100 ppm SO2
Источник: MECS
 98% SO2 после
десорбции CO2
«Environmental protection and industrial activity in the North» - Norilsk. 11-14 September, 2012 19
Установка регенерации серы
Milano, 18 Aprile 2012
20
«Environmental protection and industrial activity in the North» - Norilsk. 11-14 September, 2012 20
Установка регенерации серы
Установка регенерации серы может включать
следующее:
Подачу SO2 в установку
Milano, 18 Aprile 2012
Термическую стадию (горелка, печь и котел-утилизатор)
Каталитическую стадию (реактор Клауса и конденсаторы)
Печь дожига остаточного газа и регенерацию тепла
Дегазацию серы, хранение и вывоз
Отверждение серы (при необходимости) и системы погрузкиразгрузки твердой серы
21
«Environmental protection and industrial activity in the North» - Norilsk. 11-14 September, 2012 21
Установка регенерации серы
 Установки регенерации серы предназначены для получения
серы из концентрированных потоков диоксида серы.
Milano, 18 Aprile 2012
 В зависимости от сырьевого SO2 поступающего в установки
концентрирования, общее извлечение серы составляет как
минимум 95%. Потери установок концентрирования указывают
на то, что регенерация серы на установках регенерации серы
должна составлять более 95% от поступающей серы.
«Environmental protection and industrial activity in the North» - Norilsk. 11-14 September, 2012 22
Установка регенерации серы
 Сердцем данной установки является термический реактор, в
котором происходит восстановление SO2 до H2S и серы путем
сочетания восстановительных газов, полученных в результате
сжигания природного газа.
Milano, 18 Aprile 2012
 Печные газы охлаждают в котле-утилизаторе, который используют
для получения пара для технологического нагрева в установке
Клауса. Излишки пара высокого давления отводят для
использования в других целях. Газы вступают в реакцию в ходе
охлаждения в трубах котла-утилизатора, а соединения серы в
отходящем газе в основном представлены H2S, SO2, COS, CS2 и
серным паром.
23
«Environmental protection and industrial activity in the North» - Norilsk. 11-14 September, 2012 23
Установка регенерации серы
Общие реакции в термальном реакторе во время
восстановления
SO2
можно
обобщить
следующим образом:
при ~ 1200 °C
Milano, 18 Aprile 2012
2SO2 + CH4
6SO2 + 4CH4
при~1200
°C
S2 + 2H2O + CO2
S2 + 4H2O + 4CO2 + 4H2S
Тепло получают за счет сжигания топливного газа:
2CnHm + (4n+m) O2
2
24
mH2O + 2nCO2
«Environmental protection and industrial activity in the North» - Norilsk. 11-14 September, 2012 24
Установка регенерации серы
 Газы, нагретые до требуемой температуры с помощью
парового подогревателя, поступают в реакторы Клауса, где
реагируют H2S и SO2 с образованием большего количества
серы , послеMilano,
чего
поток
технологических газов переходит в
18 Aprile
2012
конденсаторы; конденсированную серу сливают в систему
дегазации через шлюзовой затвор.
 Остаточные
газы
последнего
конденсатора
Клауса,
содержащие серные соединения и около 4% H2 и 6% CO,
дожигают при 800C для преобразования всех серных
соединений в SO2.
25
«Environmental protection and industrial activity in the North» - Norilsk. 11-14 September, 2012 25
Установка регенерации серы
 Перед выбросом через дымовую трубу, поток из печи дожига
охлаждают в котле-утилизаторе. В котле-утилизаторе
образуется пар с требуемым давлением, который можно
18 Aprile 2012
использоватьMilano,
для
подогрева в установке Клауса.
 Давление пара в котле-утилизаторе должно быть таким,
чтобы температура трубной решетки была выше точки росы
серной кислоты во избежание коррозии в дымовой трубе.
26
«Environmental protection and industrial activity in the North» - Norilsk. 11-14 September, 2012 26
Установка регенерации серы
27

Из конденсаторов серу спускают в коллектор серы емкостью,
достаточной для накопления серы в течение 24 часов. В
ходе отверждения
серу подвергают дегазации для
Milano, 18 Aprile 2012
ослабления запаха.

Сера циркулируют по коллектору
с помощью серных
насосов с целью ее перемешивания и уменьшения
содержания сероводорода.
«Environmental protection and industrial activity in the North» - Norilsk. 11-14 September, 2012 27
Установка регенерации серы
Пример проекта
 Заказчик :
WEPEC
 Тип :установка извлечения серы + обработка
отходящего газа
Milano, 18 Aprile 2012
 Процесс :
LGI
 Область применения :
Нефтепереработка
 Производительность :
315 т/день
 Гидравлически эквивалентна 1 очереди проекта для
Медного завода
 Место :
Китай
Источник: LGI
«Environmental protection and industrial activity in the North» - Norilsk. 11-14 September, 2012 28
Хранение и упаковка
Жидкую серу можно отверждать или продавать в жидкой
форме.
Установка
грануляции
включает
системы
гранулирования и упаковки, дополненные системой
кондиционирования
жидкой
серы.
Система
Milano, 18 Aprile 2012
кондиционирования
состоит из фильтра жидкой серы,
охладителя жидкой серы, резервуара объемом достаточным
для 24 часов работы и насосов для подачи жидкой серы в
установки гранулирования. Систему гранулирования можно
довести до размеров, достаточных для переработки всего
объема серы. Каждая установка рассчитана на производство
до 400 метрических тонн высококачественных гранул в день.
«Environmental protection and industrial activity in the North» - Norilsk. 11-14 September, 2012 29
Выводы

SO2 отходящих металлургических газов можно эффективно извлекать
используя модифицированный процесс Клауса со специальным термическим
реактором. Назначение реактора сводится к оптимизации соотношения SO2 и
H2S перед подачей технологического газа в конвертеры Клауса.

Для
оптимизации
размеров
установки
необходима
установка
концентрирования SO2 с использованием физического растворителя, что
Milano, 18 Aprile 2012
также способствует
сокращению эксплуатационных расходов.

Для ослабления ухудшения свойств растворителя, необходимо проводить
очистку отходящего металлургического газа с целью удаления всех примесей,
таких как тяжелые металлы, сернокислотный пар.

С помощью данного процесса можно производить извлечение серы значением
не менее 95%, понижая уровень загрязнения окружающей среды.
«Environmental protection and industrial activity in the North» - Norilsk. 11-14 September, 2012 30
Благодарность
Автор благодарит
LE GAZ INTEGRAL
MECS
Milano, 18 Aprile 2012
GEA BISCHOFF
за разрешение использовать представленные сведения.
«Environmental protection and industrial activity in the North» - Norilsk. 11-14 September, 2012 31
Спасибо за внимание
Milano, 18 Aprile 2012
Удаление SO2 из отходящих газов металлургического
производства
Микеле Дженова - email: [email protected]
Tel. +39 02 4384 7651 – mobile +39 335 7750 947
«Environmental protection and industrial activity in the North» - Norilsk. 11-14 September, 2012 32
32