
واحد بازیافت گوگرد از گاز H2S
محصول گوگرد خروجی از این واحد باید دارای مشخصات زیر باشد:
درجه خلوص : % 99.8وزني
رنگ گوگرد جامد : زرد
مقدار مواد آلي : حداكثر 500 ppmوزني
مقدار گاز : H2Sحداكثر 10 ppmوزني
داراي 2تا Train مي باشد كه هر كدام از آنها، 2تا Trainشيرين سازي گاز را تأمين ميكنند. هدف از اين واحد، توليد گوگرد مايع از گاز اسيدي حاصل از واحد شيرين سازي گاز و رساندن غلظت آن به كمتر از 10 ppm است. واحد 108 شامل چهار بخش اصلي زير است:
بخش : Clausقسمتي كه در آن، از گازهاي اسيدي، گوگرد توليد ميشود.
بخش : Incinerationبراي اطمينان از تبديل كامل H2S باقيمانده در گاز به ،SO2 قبل از آزاد شدن به اتمسفر
سيستم آب و بخار : LPبخار را از قسمت كندانسورها توليد ميكند كه در خود واحد براي گرمكردن و سردكردن به كار مي رود.
بخش Sulphur Degassingو مخزن گوگرد : براي زدودن گازهاي H2Sاضافي از گوگرد مايع تا رسيدن به غلظت حداكثر 10 ppmاست.
گاز H2Sدر ابتداي واحد 108وارد يك (108-D-101) Knock Out Drum مي شود تا مايعات احتمالي موجود در آن جدا شود و به واحد 101 فرستاده شود تا در آنجا آمين آن جدا شود. اين Drum بين هر دو Train مشترك است. هواي مورد نياز براي ،Reaction Furnace توسط يك Air Blower تأمين ميشود. دومين Air Blower بين هر دو Trainمشترك ميباشد. گاز خروجي از بالای K.O Drum و هوا، با دمای35°C به(108-H-101) Acid Gas Preheater وارد می شود و پس از گرم شدن با بخار HP ، با دماي 220°C خارج مي شود. گاز داغ خروجي از هيتر، به سه شاخه تقسيم مي شود. يك شاخه آن به Auxiliary مي رود. شاخه دوم Reaction Furnace را دور مي زند و به اولين كندانسور ميرود. شاخه سوم كه شاخه اصلي است؛ به Reaction Furnace وارد مي شود تا هيدروكربن ها و مواد جانبي موجود در گاز H2S سوزانده شود.
در داخل K.O. Drum در بالاي آن، مش هايي قرار گرفته كه از خروج مايع جلوگيري مي كند. اگر مايع به همراه گاز به Burner وارد شود؛ چون آمين نمي سوزد؛ Tip آن را خاموش مي كند.
در واحد 108براي توليد گوگرد از گازهاي اسيدي از مكانيزم Claus بهبود يافته استفاده مي شود. اصولاً، اين فرآيند شامل سوزاندان يك سوم از گاز H2Sو توليد گوگرد، با توجه به واكنشهاي زير ميباشد:
H2S+3/2 O2 ↔ SO2+H2O
2H2S+SO2 ↔ (3/nSn)+2H2O
واكنش اول در (108-H-101), Reaction Furnace انجام ميگيرد كه در آن يك سوم از كل گازهاي اسيدي را با هوا ميسوزانند. واكنش دوم كه بين H2S و SO2 انجام ميشود، از ناحيه احتراق 108-H-101 شروع ميشود؛ اما جهت برخورد بيشتر گازها، اين واكنش در راكتورهاي ،108-R-101/102/103 كامل ميشود. گوگردي كه به صورت بخار و از واكنش دوم در هر مرحله از انجام واكنش، كندانس ميشود به عنوان گوگرد مايع بازيافت ميگردد.
قسمتي از گازهاي اسيدي در حدود %) ،(10-15 بدون عبور از ،108-H-101 وارد كندانسور اول ميشود. اين كار باعث بالا بردن نسبت هوا به گاز و رسيدن به دماي بالاتر شعله و در نتيجه پايداري خوب شعله مي شود. گاز فرآيند، در ضمن گذشتن از Blower مربوط به 108-H-101يعني -108 ،B-101 خنك ميشود و در نتيجه، بخار LP بوجود ميآيد. سپس گاز در اولين كندانسور -108-E 101 سرد ميشود و گوگرد موجود در آن مايع ميشود. اين گوگرد كندانس شده به، Degassing Pit 108-T-101 می رود.
گاز خروجي از كندانسور قبل از ورود گاز به اولين راكتور، از (108-H-102) Auxiliary Burner ميگذرد و تا دماي 235°C گرم ميشود. در اين ،Burner گاز اسيدي در شرايط استوكيومتري ميسوزد تا تمام اكسيژن سوزانده شود و وارد بستركاتاليست نشود. دماي ورودي به اولين راكتور بايد طوري تنظيم شود تا دماي خروجي از آن، بالاتر از 30°C باشد.
در اولين بستر كاتاليستي، جايي كه گوگرد تشكيل ميشود، واكنشهاي هيدروليز COSو CS2 نيز انجام ميگردد. گازهاي خارج شده از اولين راكتور، توسط كندانسور دوم 108-E-102سرد شده و اين كار موجب توليد شدن بخار LP ميشود.
گازهاي خارج شده از كندانسور دوم ،108-E-102توسط 108-E-105تا دماي 215 °Cگرم ميشود گازهاي گرم خروجي از راكتور دوم، توسط كندانسور سوم كندانس ميشود، و از گرماي آن، بخارLP توليد ميشود. گازهاي خروجي از كندانسور سوم و راكتور سوم به كندانسور آخر رفته و به (108-D-105) Separator وارد مي شود، جايي كه آخرين قطرات گوگرد مايع جدا ميشود.
درنهايت گازي كه به Incinerator تزريق ميشود بايد شامل حداكثر 10 ppmحجمي H2Sباشد. تمامي گازهاي خروجي از Degassing Pit به Incinerator مي رود تا تمامي تركيبات گوگردي باقيمانده تحت دماي 540°Cبه گاز SO2تبديل شود. باقيمانده H2Sو SO2موجود در گاز، جهت كنترل نسبت H2S / SO2توسط يك Valveدر خروجي از واحد كنترل ميشود.
در راكتورهاي اول و دوم، از كاتاليست فعال شده Alumina CR3 Sاستفاده ميشود در حالي كه در راكتور سوم به اين كاتاليست، يك نوع ديگر كاتاليست به نام T102 CRS 31اضافه ميشود.
به دليل وجود اكسيژن به مقادير بسيار كم در گاز اسيدي ورودي به واحد، كاتاليست ها مسموم ميشوند كه اين در نتيجه واكنش كاتاليست با اكسيژن است. براي حل اين مشكل، يك نوع خاص كاتاليست آلومينيوم بهبود يافته به نام ،AMدر راكتور اول بكار برده شده است. عمر اين كاتاليست، در حدود سه سال است.
گوگرد اوليه توليد شده بوسيله روش كلاوس هميشه با مقداري گاز H2Sحل شده، همراه است كه به صورت H2S تركيب شده؛ )يعني (H2Sx مي باشد. فرايند گاززدايي در Degassing Pit به شكل زير انجام مي گيرد:
H 2Sx ↔ H2S + (X -1)S
گوگرد مايع توليد شده؛ در تانك جمع آوري گوگرد نگهداري ميشود و سپس در واحد 144به گرانول هاي گوگرد تبديل ميگردد. دماي مورد نياز جهت نگهداري گوگرد مايع در تانك، به كمك بخار آب تامين ميشود؛ تا گوگرد جامد نشود. چهارمين كندانسور داراي حجمي زيادتر از بقيه كندانسورهاست تا زمان اقامت بيشتري ايجاد كند و بيشترين و كامل ترين جداسازي انجام شود.