Один приемник вакуумировали, взвешивали для определения массы тары, загружали жидким аммиаком и взвешивали. Приблизительно 830 граммов аммиака в виде конденсата переводили в приемник из коммерческого баллона при использовании ледяной бани. В другой предварительно высушенный в результате вакуумирования приемник быстро переводили приблизительно 830 граммов ранее высушенной порошкообразной очищенной серы при тонкости фильтрации в виде 100% материала с размером частиц минус 1/32 дюйма (0,794 мм). Клапан закрывали и два приемника соединяли друг с другом при использовании предварительно присоединенного снабженного резьбой ниппеля. Два клапана на приемниках примыкали друг к другу. Приемник с жидким аммиаком помещали выше приемника с серой. Оба клапана открывали и аммиаку давали возможность течь в течение периода времени продолжительностью в несколько минут для заполнения расположенного ниже серосодержащего приемника в то время, как происходило интенсивное охлаждение верхнего приемника. Завершение переноса облегчали в результате осторожного подвода тепла к верхнему приемнику благодаря аккуратному использованию струйного сушильного аппарата либо фена.

По истечении нескольких минут и тогда, когда больше уже не происходило интенсивного охлаждения верхнего приемника, нижний клапан закрывали. Два соединенных приемника переворачивали и вмещаемому веществу давали возможность слиться из второго клапана и ниппеля. После этого клапан закрывали. Приемники очень осторожно разделяли в вытяжном шкафу либо на открытом воздухе. Соединение развинчивали для медленного стравливания давления аммиака при одновременном оборачивании техническими салфетками для предотвращения разбрызгивания. Отмечались появление мгновенного интенсивного запаха и на салфетках превращение текучей среды с окраской от фиолетовой до черной в желто-зеленый порошок.

После этого полный либо почти что полный, содержащий серу и аммиак приемник снова заглушали по концу и маховичок клапана надежно фиксировали в закрытом положении при помощи пластика. Данный приемник после этого представлял собой легко взбалтываемую опрокидывающуюся трубу, содержащую приблизительно 50 мас. % смеси твердофазной и растворенной серы в 50 мас. % безводного аммиака. Осадок твердой фазы был податливым и относительно легко подвергающимся повторному диспергированию в течение приблизительно нескольких минут в результате либо катания трубчатой емкости, либо неоднократного перевертывания ее на 180 градусов для стимулирования возникновения течения, даже если емкости оставались в состоянии покоя в течение периодов времени, превышающих десять дней.

Содержащий аммиак и серу приемник взбалтывали в результате неоднократного переворачивания и вращения в течение 15 минут. Приемник после этого быстро под вакуумом присоединяли к снабженной клапаном вертикальной трубе выше контура трубопровода. Оба клапана быстро открывали и в контур трубопровода загружали смесь. Опрокидывающуюся панель на одном краю быстро поднимали и опускали несколько раз для устранения пузырьков и полной загрузки системы. Включали подачу потока охлаждающей воды, запускали насос и систему дополнительно обезгаживали в условиях быстрого течения. Клапаны между емкостью, содержащей серу/аммиак, и вертикальной трубой закрывали и открывали несколько раз. Верхнюю емкость осторожно, равномерно и аккуратно нагревали в течение периода времени продолжительностью в три минуты в то время, пока текучая среда с окраской от темно-голубой до фиолетовой продолжала сливаться в основной контур. После этого оба клапана закрывали. Контрольный клапан медленно частично закрывали таким образом, чтобы скорость текучей среды составляла бы приблизительно 150 см в секунду, исходя из наблюдения за белыми маркерами из полиэтилена через ранее обмеренные и маркированные звенья трубы.

После этого шиберный клапан для охлаждающей воды открывали и регулировали до достижения равновесной температуры, равной приблизительно 9°С (48°F), о чем свидетельствовал датчик для аммиака. Температура воздуха окружающей среды составляла 5°С (41°F) при наличии умеренного ветра. Насос останавливали по истечении двух часов. Отсечные клапаны универсального переходника закрывали. Через сливной клапан производили слив из универсального переходника в предварительно вакуумированный трубчатый приемник для отправления на рецикл либо повторного использования.

Универсальный переходник отсоединяли и повергали осмотру, предпринимая меры предосторожности для предотвращения разбрызгивания. Не наблюдали никаких отложений либо осаждений, хотя случайные отслоившиеся крупинки желто-зеленой серы и присутствовали. На стенках стальной трубы можно было различить рыхлое порошковое покрытие, образованное из пыли желто-зеленой серы, при наличии некоторого количества кристаллов с высокой отражательной способностью. По универсальному переходнику осторожно постукивали, используя небольшой гаечный ключ, и рыхлый порошок и крупинки серы высыпались из переходника. Оставшуюся пыль серы осторожно выдували при использовании сжатого воздуха. Универсальный переходник тщательно высушивали до достижения стабильной исходной массы 1492,5 грамма.

В трубах по всей системе на глубине приблизительно в одну треть диаметра оставался интенсивно окрашенный фиолетово-бордово-черный осадок. Газообразный аммиак при приблизительно 60 фунтах на один квадратный дюйм (413,7 кПа) медленно стравливали в воду для использования в качестве удобрения. По мере того, как давление уменьшалось, окраска оставшейся серы с течением времени изменялась от темно-бордовой до оранжевой и до желтовато-коричневой с оранжевой окаемкой. Когда активное действие стравливания было близко к своему завершению, систему, проводя вакуумирование, откачивали до 30 дюймов ртутного столба (101,6 кПа) в течение приблизительно одного часа. Окраска слоя серы дополнительно осветлялась до получения светлого желтовато-коричневого порошка. После этого вакуум сбрасывали.

3.2 Анализ процесса плавления серы и система контроля температуры расплава серы при ее транспортировке в отделение плавления цеха серной кислоты ОАО "Гомельский химический завод"

3.2.1 Принцип работы контактного аппарата на ГХЗ

В контактном аппарате происходит окисление SO₂ в SO₃.

Для технологической системы предусмотрен метод двойного контактирования с промежуточной абсорбцией, что дает возможность повысить степень конверсии SO₂ в SO₃ за счет увеличения соотношения SO₂: SO₃ после промежуточной абсорбции и обеспечить выбросы SO₂ в атмосферу в пределах норм.

После котла-утилизатора газ с объемной долей SO₂ 8,5 - 11,5 % и температурой 390 - 425 С поступает на первый слой контактного аппарата, и частично объемным расходом 1700 - 7500 м³/ч по отдельному газоходу в узел охлаждения и очистки газа от SO₃ для производства сульфита натрия.

В узле охлаждения и очистки от SO₃ газ проходит по межтрубному пространству теплообменника, через абсорбционную башню и по газоходу поступает в цех сульфита натрия.

Температура газа на входе в контактный аппарат регулируется автоматически шибером с пневмоприводом на первом испарителе котла-утилизатора. Предусмотрено дистанционное управление шибером с пневмоприводом на втором испарителе котла-утилизатора. Для регулирования температуры газа на входе в первый слой контактного аппарата, в зависимости от производительности системы, предусмотрен шибер на газоходе после испарителя с ручным приводом открытия-закрытия, а также горячий байпас подачи горячего газа из камеры дожигания серы серной печи.

В контактном аппарате происходит окисление SO₂ в SO₃ кислородом, содержащимся в газе, на ванадиевом катализаторе по реакции:

кДж/моль

Контактный аппарат является двухступенчатым, пятислойным аппаратом.

На первых трех слоях осуществляется первая ступень конверсии SO₂ в SO₃, а на четвертом и пятом слоях - вторая ступень.

На первом слое контактного аппарата реагирует 60 % входящего в аппарат SO₂, в результате чего температура газа увеличивается до 560 - 621 С. Газ после первого слоя контактного аппарата охлаждается в трубном пространстве теплообменника и пароперегревателе второй ступени до температуры 430 - 470 С и поступает на второй слой контактного аппарата.

Температура газа на входе во второй слой контактного аппарата регулируется автоматически дросселем с электроприводом на байпасе теплообменникаю.

Газ по межтрубному пространству теплообменника охлаждается обратным потоком газа из абсорбционной башни, последовательно проходящим трубное пространство теплообменника, трубное пространство теплообменника межтрубное пространство теплообменника Газ после теплообменника поступает на четвертый слой контактного аппарата.

На втором слое реагирует 25 % SO₂, входящего в контактный аппарат. Температура газа на выходе из второго слоя за счет окисления SO₂ в SO₃ возрастает до 500 - 550 С. Охлаждение газа после второго слоя осуществляется в пароперегревателе первой ступени до температуры 421 - 450 С. Газ с этой температурой поступает на третий слой контактного аппарата, где реагирует

9,6 % SO₂, входящего в аппарат. Температура газа на входе в 3-ий слой регулируется автоматически дросселем с электроприводом.

Температура газа на выходе из третьего слоя повышается до 440 - 480 С.

Газ после третьего слоя охлаждается последовательно в трубном пространстве теплообменника до температуры 280 - 340 С, межтрубном пространстве теплообменника до температуры 220 - 320 С, в парогенераторе до температуры 200 - 262 С, межтрубном пространстве теплообменника до температуры 165 - 190 С и поступает в абсорбционную башню. Температура газа в башне А-1 за счет орошения ее серной кислотой снижается до 70 - 100 С.

Газ из абсорбционной башни температурой 70 - 100 С проходит последовательно трубное пространство теплообменника, где подогревается до температуры 145 - 176 С, трубное пространство теплообменника, где подогревается до температуры 145 - 253 С, межтрубное пространство теплообменника и температурой 80 - 411 ⁰С поступает в межтрубное пространство теплообменника, в котором подогревается до температуры 410 - 440 С. После теплообменника газ поступает на вторую ступень контактирования - на четвертый слой контактного аппарата.

Газ по байпасу после башни может подаваться в поток газа после трубного пространства теплообменника. На байпасе установлена для регулирования температуры потока газа.

На четвертом слое реагирует 5,2 % массовой доли SO₂ от количества входящего в аппарат и температура газа повышается до 420 - 460 С. Охлаждение газа после четвертого слоя до температуры 420 - 440 С осуществляется поддувом сухого воздуха после сушильной башни, автоматическое регулирование осуществляется дросселем с электроприводом. При передаче сернистого ангидрида в цех сульфита натрия (ЦСН) охлаждение газа после четвертого слоя осуществляется сухим воздухом, нагретым в теплообменнике, регулирование осуществляется дросселем с.

Смесь газа с воздухом температурой 420 - 440 С поступает на пятый слой контактного аппарата.

На пятом слое реагирует не менее 0,07 % SO₂, входящего в контактный аппарат, температура газа увеличивается до 421 - 442 С.

Для регулирования температуры газа на входе в отдельные слои контактного аппарата предусматриваются байпасы на теплообменниках по газовому тракту, а также байпасы по питательной воде и перегретому пару на экономайзере и пароперегревателях 1 и 2 ступеней. Газ после пятого слоя последовательно проходит пароперегреватель нулевой ступени, два пакета экономайзера, где охлаждается насыщенным паром из барабана котла-утилизатора и питательной водой, поступающей из энергоустановки в барабан котла-утилизатора, и температурой 170 - 200 С поступает на конечную абсорбцию в абсорбционную башню. Из абсорбционной башни газ направляется в выхлопную трубу высотой 180 м. Распределение контактной массы по слоям контактного аппарата приведены в таблице 3.2. На складах серы при ее разгрузке из вагонов, перевалке и загрузке в плавилки выделяется много пыли. Однако опыт эксплуатации сероуглеродных производств показал, что концентрация серной пыли на складах серы не достигает взрывоопасных значений. Но может случиться, что локальный хлопок серной пыли в отдельном участке склада вызовет встряхивание пыли, осевшей на полу и строительных конструкциях, с образованием взрывоопасной смесив большом объеме. Кусковая сера воспламеняется при 250 - 270 ⁰С, порошкообразная - при 230 ⁰С. Осевшая серная пыль взрывоопасна, температура ее самовозгорания 205 - 207 ⁰С. Пары серы с воздухом образуют взрывоопасную смесь.

Расплавленная сера, получаемая в производстве при 130 - 135 ⁰С, является возможным источником ожогов. Температура воспламенения серной пыли значительно ниже, чем пыли серных руд, и равна 207 ⁰С. Поэтому даже от трения ковша экскаватора о блок застывшей серы (при рыхлении и погрузке) сера воспламеняется. Выделяющийся сернистый ангидрид затрудняет тушение пожаров.

Таблица 3.2 - Распределение контактной массы по слоям контактного аппарата

Номер слоя	Высота слоя, мм	Масса ванадиевого катализатора, т	Объем контактной массы, м3	Марка катализатора
1	520	32,28	67,4	ВАSF 04-110 SR
2	550	33,63	71,4	ВАSF 04-111 SR
3	580	35,71	75,8	ВАSF 04-111 SR
4	780	47,58	101,0	ВАSF 04-111 SR
5	810	49,46	105,0	ВАSF 04-111 SR
Итого:	-	198,66	420,6	-

Для выполнения требований пожарной безопасности на складах серы необходимо: конструкции и технологическое оборудование должны регулярно очищаться от пыли; помещение склада должно постоянно проветриваться естественной вентиляцией при открытых дверях; дробление комков серы на решётке бункера должно производиться деревянными кувалдами или инструментом из не искрящего материала; конвейеры для подачи серы в производственные помещения должны быть снабжены металлоискателями; все электрооборудование склада комовой серы должно быть во взрывобезопасном исполнении; в местах хранения и применения серы необходимо предусматривать устройства (бортики, пороги с пандусом и т.п.), обеспечивающие в аварийной ситуации предотвращение растекания расплава серы за пределы помещения или открытой площадки; металлические части устройств, аппаратов, емкостей должны быть заземлены в целях предотвращения возникновения электростатических зарядов; для предотвращения взрывов при дроблении, транспортировании и хранении серы необходимо: обеспечить надежную вентиляцию, использовать инертные газы, уменьшить пылевыделение, устранить источники воспламенения.

На складе серы запрещается:

производство всех видов работ с применением открытого огня;

складировать и хранить промасленную ветошь и тряпки;

при ремонте применять инструмент из искродающего материала.

Глава 4. Причины возгорания серы и разработка методов их прекращения

4.1 Дегазация жидкой серы

При доставке серы и ее хранении на ГХЗ, сера находиться в различной фракции в том числе тонкоизмельченная.

Известно что, тонкоизмельченная сера склонна к химическому самовозгоранию в присутствии влаги, при контакте с окислителями, а также в смеси с углём, жирами, маслами. Сера образует взрывчатые смеси с нитратами, хлоратами и перхлоратами. Самовозгорается при контакте с хлорной известью. Так как сера храниться на открытой площадке (рисунок 4.1), то она почти всегда соприкасается с H₂O (влажность). Пары образуют с воздухом взрывчатую смесь. Горение серы протекает только в расплавленном состоянии аналогично горению жидкостей. Верхний слой горящей серы кипит, создавая пары, которые образуют слабосветящееся пламя высотой до 5 см. Температура пламени при горении серы составляет 1820°C. Так как воздух по объёму состоит приблизительно из 21 % кислорода и 79% азота и при горении серы из одного объёма кислорода получается один объём SO₂, то максимальное теоретически возможное содержание SO₂ в газовой смеси составляет 21%. На практике горение происходит с некоторым избытком воздуха, и объёмное содержание SO₂ в газовой смеси меньше теоретически возможного, составляя обычно 14…15%.

Серная пыль - образуется в местах загрузки и разгрузки серы. Взвешенная в воздухе серная пыль взрывоопасна. Нижний концентрационный предел ее взрываемости может колебаться в широких пределах.

Пары серы, так же как и серная пыль, образуют с воздухом взрывчатую смесь.

4.2 Анализ способов дегазации серы

Дегазацию жидкой серы (рисунок 4.1) проводят в колонне с насадочным слоем (2), в котором в качестве катализатора используют носитель (3) с нанесенным на него дисульфофталоцианином кобальта. В насадочном слое колонны используют насыпной катализатор. Изобретение позволяет значительно снизить время дегазации серы.

Изобретение относится к области нефтяной и газоперерабатывающей промышленности и предназначено для очистки жидкой серы от сероводорода и его полисульфидов.

Рисунок 4.1 - Установка дегазации

Известен способ дегазации жидкой серы непосредственно из емкости сбора установки Клаус, откачивая ее насосом в специальную емкость дегазации, в которой установлены насосы для перемешивания и разбрызгивания ее через форсунки. В качестве катализатора используют аммиак, который подают на всас насоса. Данная технология используется на Астраханском газоперерабатывающем заводе [1].

Основными существенными недостатками данной технологии являются:

использование аммиака как катализатора для дегазации, который увеличивает количество выбросов в окружающую среду;

соли аммиака, являясь абразивными частицами, выводят из строя погружные насосы и распылители для дегазации серы;

трудность дальнейшего использования серы, т.к. присутствие в ней солей аммиака нарушают технологические процессы.

создание дополнительной емкости для хранения катализатора;

высокая стоимость катализатора.

Устранение данных недостатков, в т. ч. снижение времени дегазации серы (до моментального) происходит за счет проведения дегазации серы в колонне с насадочным слоем, в котором в качестве катализатора используют носитель с нанесенным на него дисульфофталоцианином кобальта при температуре серы, равной 160°С. Кроме того, в насадочной колонне используется насыпной катализатор.

Такая колонна работает следующим образом (рисунок 4.2): выводимую из технологических аппаратов жидкую серу собирали в яму дегазации серы 5, состоящую из двух секций, одна из которых (I) служит для сбора недегазированной серы, а вторая (II) для отдегазированной серы. Из первой секции (I) погружным насосом 1 серу подавали в насадочную колонну 2, сера проходила через насадочный слой 3, который является носителем катализатора дисульфофталоцианина кобальта. Далее серу при температуре 160°С направляли в секцию (II), где с ее поверхности паровым эжектором 6 удаляли выделяющийся в процессе дегазации на насыпном слое катализатора сероводород. Выделившийся сероводород направляли в печь дожига отходящих газов. Сера, находящаяся во второй секции блока дегазации, является отдегазированной, ее погружным насосом 4 откачивают на отгрузку потребителям.

Ниже в таблице показана стабильность работы катализатора по времени его использования.

Таблица 4.1 - Работа катализатора кобальта по времени его использования на носителе

Время работы носителя	Содержание H 2S (включая H2Sx) в жидкой сере, ppm
Без катализатора	363,75
1 час	54,6
2 часа	46,9
3 часа	44,1
4 часа	68,6

Данный способ дегазации серы имеет ряд преимуществ по сравнению с прототипом:

отпадает необходимость непрерывного впрыскивания химического катализатора аммиака для ускорения разложения гидрополисульфидов H₂S_x;

снижение образивного износа перекачивающих насосов и трубопроводов в связи с хорошей смазывающей способностью серы без присутствия в ней аммонийных солей, т.к. не применяется аммиак;

сокращается количество погружных серных насосов, что обеспечивает экономию электроэнергии и снижение капитальных затрат;

сокращается количество серных ям (оставляется лишь одна двухсекционная);

имеется возможность непрерывной откачки готовой серы без ее дополнительной многочасовой циркуляции;

расход используемого катализатора весьма незначительный, т.к. он подвергается регенерации и используется повторно.

Способ дегазации жидкой серы в присутствии катализатора, отличающийся тем, что дегазацию серы проводят в колонне с насадочным слоем, в котором в качестве катализатора используют носитель с нанесенным на него дисульфофталоцианином кобальта.

4.3 Способ и аппаратура для дегазации жидкой серы

Дегазация жидкой серы (рисунок 4.2.1) отличается от дегазации комовой тем, что распыленный газ пропускают через жидкую серу, которая последовательно проходит, по крайней мере, через два отсека. Каждый из отсеков разделен, по крайней мере, на две зоны, соединенные друг с другом сверху и снизу. Один подотсек в каждом отсеке снабжен средством для подачи газа в тонко распыленной форме. Жидкая сера под действием газа рециркулирует и частично перетекает в следующую зону, а затем в следующий отсек. Последний отсек снабжен средством для выгрузки жидкой серы. Результат способа - повышение степени очистки за счет синергетического эффекта, который достигается при применении ряда дегазирующих пространств.

Рисунок 4.2. - Распылитель

Изобретение касается способа удаления соединений сероводорода из жидкой серы путем пропускания тонко распыленного газа через жидкую серу.

Известно, что сероводород растворен в жидкой сере в виде полисульфидов [10], обозначаемых формулой:

H₂Sx

где (х - суммарное значение, в форме физически растворенного H₂S). Серовород освобождается при разложении полисульфидов. В настоящем тексте термины сероводород и сероводородные соединения будут использоваться в обоих значениях Н₂S и H₂Sx, если не указано иначе.

Сера, полученная на заводах регенерации серы, содержит в среднем от 300 до 400 м. д. по весу сероводорода и полисульфидов. Во время хранения, транспортировки или дальнейшего применения высвобождение растворенного сероводорода может создать опасную ситуацию, например, когда люди могут быть отравлены очень токсичным сероводородом, иногда со смертельным исходом (600 м. д. объемных является смертельной для человека), и опасность взрыва из-за выделения сероводорода в верхнее пространство хранилищ-цистерн (нижний предел взрываемости составляет 3,5 об. % сероводорода в воздухе). Также большей неприятностью может быть проблема отвратительного запаха сероводорода. Поэтому в установках, которые производят или используют в процессе работы серу, требуется, чтобы произведенная сера была дегазирована для удаления сероводорода и полисульфидов до значения ниже 10 м. д. по весу.

Растворенный сероводород может быть легко удален из жидкой серы, например, при перемешивании, распылении, откачивании или при пропускании газа или воздуха через нее. Значительно труднее удалить полисульфиды. Полисульфиды сначала должны быть разложены согласно реакции:

Н₂Sx > H₂S+ (х-1) S;

прежде чем образованный сероводород может быть удален из жидкой серы дегазацией H₂S (растворенный) > H₂S (газ).

Разложению полисульфидов может способствовать добавление азотных соединений, таких как аммиак, соли аммония, органические соединения азота (такие как алкиламины, алканоламины, ароматические соединения азота) или мочевина. Эти соединения азота действуют как катализатор и сокращают время разложения и, следовательно, время, требуемое для дегазации.

Фирма SNPA [11] разработало процесс дегазации серы, при котором сера прокачивается и распыляется с аммиаком, добавленным в качестве катализатора [12]. SNPA, позднее переименованное как SNEA [13] усовершенствовало процесс от периодического до непрерывного, в котором сера циркулирует через два отделения и распыляется. Здесь также добавляется в качестве катализатора аммиак [14]. SNEA еще усовершенствовало процесс, используя жидкий катализатор. Этот процесс известен под названием Aquisulf. B этом процессе также сера циркулирует и распыляется [15].

Фирма Exxon усовершенствовал процесс дегазации серы, добавляя жидкий катализатор в серную шахту и цистерну. В Еххоn-процессе сера не циркулирует и не перемешивается никаким образом. Процесс экономит энергию, но для достаточной дегазации требуется пребывание во времени от 3 до 4 дней [16].

Фирма Texas Galf усовершенствовал процесс дегазации серы, в котором жидкая сера стекает вниз колонны по тарелкам и дегазируется противотоком воздуха [17].

Shell Intemational Research Maatschappij так же усовершенствовал процесс дегазации серы [18].

Этот способ заключается в одностадийном процессе, в котором воздух или смесь инертного газа и кислорода пропускается через жидкую серу в присутствии катализатора и после этого жидкая сера и использованный газ отделяются друг от друга.

Рrосоr развил процесс дегазации серы, известный под названием "HySpec", в котором несколько газожидкостных контактных смесителей организованы в серии. Катализаторы добавляются в контактные смесители и в итоге на последней стадии смещения сера отделяется от добавленного катализатора путем пропускания через нее воздуха. Такой газожидкостный смеситель состоит из мешалки, приводимой в движение электромотором, которая перемешивает серу с воздухом, втягиваемым через перфорированный цилиндр. Этот процесс был представлен на конференции в Tampa Florida, 6-9 ноября 2004 г. [20]. Недостатком этого метода является использование движущих частей, таких как мешалка, которая входит в контакт с жидкой серой. В системе с жидкой серой есть большая вероятность искажения движущих частей.

Как упоминалось ранее, заводы регенерации серы могут быть меньшего размера при условии использования катализатора. Однако добавление катализаторов связано с недостатками, ведущими к снижению качества серы. Известно, что возникающие проблемы происходят как результат присутствия этих катализаторов из-за образования солей, таких как сульфат аммония. Много жалоб поступает от покупателей серы в производстве серной кислоты. Некоторые крупные покупатели серы, таким образом, требуют, чтобы сера не содержала катализатор.

Известен способ удаления сероводородных соединений из жидкой серы, в которых нет этих недостатков.

В этом способ удаление сероводородных соединений из жидкой серы путем пропускания газа через жидкую серу, при этом жидкая сера подвергается, по меньшей мере, двум раздельным обработкам тонко распыленным газом, и при каждой обработке используются системы рециркуляции и подъемная сила газа, при этом практически полностью предотвращена возможность того, что часть жидкой серы не подвергается обработке.

Было найдено, что простые меры по предотвращению движения серы в обход или по каналам достаточны для снижения остаточного содержания сульфидов в таких системах до приемлемо низкого уровня, например 10 м. д. по весу. Более удивительно рассмотрение того факта, что даже несколько процентов обхода достаточно для того, чтобы потерпеть неудачу в достижении значения 10 м. д. по весу. Более того, система очень непредсказуема из-за целого ряда сопутствующих эффектов. Дегазация определяется как химическими, так и физическими эффектами, при этом также велико влияние температуры.

Противодействие образованию каналов в системе может быть достигнуто несколькими простыми способами, как будет показано далее.

Изобретение также касается способа удаления сероводородных соединений из жидкой серы путем пропускания тонко распыленного газа через жидкую серу, при этом жидкая сера, подвергаемая обработке, последовательно пропускается, по крайней мере, через два дегазирующих отсека, каждый из этих отсеков разделен, по крайней мере, на две зоны, которые в любом случае вверху или внизу соединены друг с другом, в то время как, по крайней мере, в одной зоне на дне ее подается указанный газ в тонко распыленном состоянии, в этой зоне жидкая сера под действием газа течет вверх и затем течет, по крайней мере, в одну другую зону, в которой жидкая сера течет вниз и при этом рециркулирует, по крайней мере, частично в указанную первую зону, и газ получается в верхней части над жидкой серой, а жидкая сера течет из одного дегазирующего отсека в другой и выгружается из последнего дегазирующего отсека.

Для применения изобретения обычно используется аппарат, который состоит, по крайней мере, из двух, более точно, по крайней мере, из трех дегазирующих отсеков, при этом из последнего дегазирующего отсека жидкая сера течет в насосный отсек. Все модели включают насосный отсек или эквивалентную систему для выгрузки дегазированной серы. Разница между различными воплощениями существенно заключается в способе, в котором сконструированы эти дегазирующие отсеки, в способе разделения дегазирующих отсеков на подотсеки или зоны, в способе, посредством которого сера течет из одного дегазирующего отсека в другой дегазирующий отсек или насосный отсек, и в конструкции перегородки между различными дегазирующими отсеками или между дегазирующим отсеком и насосным отсеком.

Таким образом, согласно изобретению, возможен целый ряд вариантов этого способа. Исходным пунктом является система, в которой имеются, по крайней мере, два дегазирующих отсека, которые разделены, по крайней мере, на два физически отделенных подотсека или зоны, которые соединяются вверху и внизу.

Целый ряд различий могут быть введены в конструкцию дегазирующих отсеков. Согласно изобретению представлены средства для снижения возможности движения серы в обход или через каналы. Здесь предпочтительно использовать аппарат, в котором используется целый ряд дегазирующих отсеков, которые отделены один от другого посредством физически перегороженной стенки. Разные варианты этого предпочтительного воплощения далее разъяснены на рисунке.

В первой модели, сера течет к следующему отсеку над перегородкой между различными дегазирующими отсеками. Уровень серы в дегазирующем пространстве поднимается посредством перегородки, через которую перетекает жидкость (рисунок 4.3).

Pисунок 4.3 - Схема дегазации

Дегазированная сера выгружается насосом. Каждый дегазирующий отсек имеет пространство газообразования, которое образовано сосудом, который в его нижней части не имеет дна, и чья верхняя часть остается под уровнем серы. Согласно второй модели способа, в соответствии с изобретением разделяющая стенка между различными дегазирующими отсеками устроена так, что она делит "сосуд для газообразования" на две части. С другой стороны, это может быть сделано таким образом, как это описано на рисунок 4.4, где перегородка только закрывает пространство под сосудом и сбоку сосуда.

Рисунок 4.4 - Сосуд для газообразования

В модели на рисунок 4.5 перегородка не только разделяет пространство вокруг сосуда, но также разделяет сам сосуд на две части. Сера течет выше перегородки к следующему отсеку.

Рисунок 4.5 - Сосуд для газообразования (перегородка разделяет сам сосуд на две части)

Вариант этой модели показан на рисунок 4.6, где сера не течет через перегородку, но перетекает в следующий отсек через отверстие в перегородки.



Рисунок 4.6 - Сера течет через отверстие в перегородке

В этой модели предпочтительно предусмотреть отверстие в перегородке поблизости от нижней стенки подотсека, в котором жидкая сера течет вверх, более точно выше приспособления для распределения газа в сере. Модель, в которой использована перегородка согласно рисунок 4.6, показана на рисунке 4.7

Pисунок 4.7 - Схеме дегазации

В этой связи представляет собой вид плана сверху конструкции

рисунок 4.3, в то время как рисунок 4.8 - это вид плана сверху модели на рисунок 4.7.



Pисунок 4.8 - Вид плана сверху конструкции

Рисунок 4.9 сравним с моделью рисунок 4.8, разница в том, что использована перегородка как на рисунке 4.4 и рисунке 4.9 в свою очередь отлична от них тем, что она использует перегородку согласно рисунка 4.8.

Рисунок 4.9 - Модель в которой использована перегородка как на рис 4.4

Рисунок 4.10 отличается от рисунка 4.9 присутствием дополнительной перегородки между сосудами. Эта дополнительная перегородка, если желательно, может содержать запорный клапан, который открыт, когда все пространство заполнено, и закрыт в работе. Это дает то преимущество, что конструкция перегородки может быть много легче

Рисунок 4.10 - Mодель с присутствием дополнительной перегородки между сосудами

В этой связи далее было найдено, что разделение дегазирующего отсека на стадии подготовки не обязательно проводить вместе с сосудом. Также может быть выгодно расширить перегородки между двумя подотсеками от стенки до стенки, конечно, при условии, что пространство должно быть оставлено открытым вверху и внизу для транспортировки серы между подотсеками.

В отсеках для газообразования жидкая сера предпочтительно обрабатывается кислородсодержащим газом, например воздухом или смесью инертного газа с кислородом. В качестве инертного газа может быть использован азот или пар. Преимущество кислородсодержащего газа состоит в том, что часть газообразного H₂S при этом окисляется до элементной серы.

Газ, выгруженный из дегазирующего отсека, состоящий из кислородсодержащего газа с удаленным сероводородом, далее обозначается как отводящий газ (stripping gas). Отводящий газ направляется на завод регенерации серы или на последующее сжигание.

Было найдено, что, когда перегородки устроены в известной дегазирующей аппаратуре таким образом, что они делят сосуды пространства газообразования (подотсеки или зоны) на две части, время дегазации может быть сокращено на более чем на одну треть от 24 часов до менее чем 8 часов. Как уже было показано, другие аспекты могут быть оптимизированы путем изменения условий. Однако предпочтительно, чтобы время пребывания было максимум 15 часов. В общем, было найдено, что деление отсека для газообразования на целый ряд подотсеков улучшает сверхпропорционально эффективность дегазации.

Дегазация может быть осуществляться периодически или непрерывно в двух или более дегазирующих пространствах для жидкой серы. Предпочтительно осуществлять способ непрерывно. Цельный аппарат может быть условно бетонированной шахтой или может быть также горизонтально или вертикально устроенной стальной цистерной или сосудом.

Распределитель газа снабжен отверстиями или щелями, чтобы получить хорошее распределение. Второй отсек также снабжен, по крайней мере, одним пространством для газообразования с распределителями газа. Предпочтительно использование сосуда, который открыт снизу и сверху, но это совсем не обязательно для нормальной работы.

В другой модели способа, согласно изобретению, перегородки устанавливаются в сосудах пространства для газообразования, и эти перегородки делят дегазирующее пространство в этой модели на три отсека, и далее сосуды делятся на две части (рисунок 4.7).

Перегородки устанавливаются от стенки до стенки дегазирующей шахты, цистерны или сосуда. Сера течет через отверстия в перегородке во второй отсек. Предпочтительно отверстие предусматривается на уровне нижней части сосуда газообразующего пространства.

Затем сера течет ко второму пространству для газообразования и через такое же отверстие во второй перегородке к третьему отсеку.

Перегородки сбоку, в центре и снизу сосуда предотвращают недегазированную серу от прохождения через пространство для газообразования. Перегородки предотвращают слабый контакт между серой, которая должна быть дегазирована, и отводящим газом, так что эффективность дегазации с перегородками сильно увеличивается. Так, дискретно, последовательно, уменьшающийся уровень концентрации полисульфида и физически растворенного Н₂S осуществляется в каждом отсеке.

Конструкция перегородок или границ может быть такой, что они полностью закрыты. Особенно важным является то, что это влечет за собой ограничение потока, в результате чего имеет место лишь небольшое время пребывания серы.

В способе, согласно изобретению, время дегазирующей системы составляет от шести до пятнадцати часов, предпочтительно восемь часов. Максимум температуры дегазации лимитирован вязкостью серы. Выше 157^oС вязкость дегазированной серы очень сильно возрастает, следовательно, способ дегазации осуществляется в интервале температур от выше точки затвердевания серы (115^oС) и лимитирующей температурой с точки зрения вязкости. Более того, при более низких температурах процесс дегазации идет лучше, при этом может быть сокращено время дегазации или количество газа.

Дегазация жидкой серы может быть проведена при повышенном, атмосферном или при пониженном давлении.

При избыточном давлении системы отводящий газ, как правило, подается вентилятором, так что остаточный газ легко может быть выгружен на завод регенерации серы или на печь сжигания. При пониженном давлении обычно используется паровой эжектор для экстракции остаточного газа.

Относительно количества газа, которое должно использоваться, следует в общем указать, что его выбирают так, чтобы пропускная способность газа по горизонтали через секцию газирующего пространства была достаточной для желаемой дегазации, но, с другой стороны, не должна быть слишком большой, чтобы избежать пенообразования жидкой серы.

Количество газа, которое должно быть использовано, соответствует при атмосферном давлении значению примерно 0,02-0,10 кг газа на кг серы, которая должна быть дегазирована, и предпочтительно 0,04-0,06 кг газа на кг серы. Неожиданно, было найдено, что, когда используется такое количество газа, время пребывания значительно сокращается. Газ предпочтительно нагревается до температуры немного ниже, чем 115^oС, точки затвердевания серы, прежде чем он проходит через жидкую серу. Остаточный газ выгружается и возвращается на завод регенерации серы или на последующее сжигание. Завод регенерации серы является заводом, на котором сероводород реагирует с двуокисью серы с образованием серы и воды или сероводород селективно окисляется кислородом до элементной серы. Остаточный газ может быть возвращен на главную горелку или в реактор селективного окисления завода регенерации серы, таким образом, элементная сера опять регенерируется, чтобы предотвратить, насколько это возможно, эмиссию SO₂.

Другой способ представляет собой выгрузку остаточного газа на завод сжигания, где освобожденный сероводород, присутствующие пары серы и/или внесенные частицы серы сгорают до двуокиси серы. Если содержание кислорода в остаточном газе достаточное, то сжигание может происходить без дополнительной подачи воздуха.

В способе, согласно изобретению, кроме того, что, когда в качестве отводящего газа используется кислородсодержащий газ. Это особенно удобно, когда остаточный газ направляется на последующее сжигание. Для того чтобы предотвратить образование SO₂ насколько это возможно, при сгорании остаточного газа желательно удалить пары серы и любые внесенные частицы серы в холодильнике остаточного газа [21], или очистить остаточный газ от внесенных частиц серы с помощью дымового фильтра.

Если при запуске в работу системы дегазации используется воздух или смесь газа с кислородом в качестве дегазирующей среды, важно, чтобы не был превышен нижней предел взрываемости. Кроме того, следует принять во внимание то обстоятельство, что физически растворенный сероводород высвобождается за короткое время, так что должен использоваться довольно разбавленный газ. Это добавочное количество газа подается через включенный резервный вентилятор или эжектор, так чтобы достаточное количество разбавленного газа поступало в верхнее пространство над уровнем серы. В этом отношении было найдено, что нет необходимости устанавливать дорогие анализаторы для измерения H2S в отводящем газе.

Изобретение не будет далее понятным без пояснений к рисункам. На рисунке 4.3 и 4.7 представлены два варианта изобретения.

На рисунке 4.3 жидкая сера подается по линии 1 в дегазирующее пространство 2, которое разделено на отсеки 3, 4 и 5. Материальная линия 1 оканчивается в нижней части отсека 3, который включает газирующее пространство (подотсек) 6, образованное свободным устроенным сосудом 7, поддерживаемым, например, ножками, который открыт снизу и сверху.

Дегазирующие отсеки 3, 4 и 5 разделены перегородками 8 и 9. Существенно, что перегородка 8 разделяет два отсека, так что здесь нет свободной связи между первым отсеком 3 и вторым отсеком 4. Сера из отсека 3 течет через перегородку 8 во второй отсек 4. Количество газа контролируется в пропорции к исходной сере посредством счетчика расхода 11 и контрольного канала 12. Газ подается по линии 14 и 15 в распределитель 13 первого газирующего пространства. Газ нагревается нагревательным элементом 16. Сера, которая дегазируется, циркулирует через стенки сосуда 7 благодаря движущей силе поднимающегося газа и благодаря разнице средних удельных весов между серой и газом внутри сосуда и серой вне сосуда, так называемая подъемная сила серы. Результатом этого является достаточное перемешивание серы и газа. Сера в первом отсеке нагревается до желаемой температуры посредством парового змеевика 17. Второй отсек 4 содержит газовое пространство 18, подобное тому, как в отсеке 3, тоже состоящее из сосуда 19, распределителя отводящего газа 20 и парового змеевика 21. Отводящий газ подается по линии 22 и нагревается нагревательным элементом 23. Дегазируемая сера из отсека 4 течет через перегородку 9 в отсек 5. Отсек 5 также имеет паровой змеевик 24 и снабжен погружным насосом 25, который качает дегазируемую серу по линии 26 в хранилище или емкость для транспортировки. Остаточный газ экстрагируется по линии 27, которая включает нагревательный элемент 28, с эжектором 29. Газ для разбавления подается через линию 35. Эжектор приводится в действие паром по линии 30, остаточный газ выгружается на завод регенерации серы или на последующее сжигание по линии 31.

В перегородке 9, в которую жидкость перетекает сверху, сразу выше дна в дегазирующем пространстве 2 устроен запорный клапан 32. Запорный клапан 32 в нормальном состоянии может быть закрыт, если желательно, или открыт так, что отсеки 4 и 5 соединены. Запорный клапан 32 может открываться и закрываться посредством стержня 33.

Альтернативно, отводящий газ может подаваться по линии 14 вентилятором 34 в том случае, если дегазация в дегазирующем пространстве 2 проводится при избыточном давлении. В этом случае остаточный газ выгружается прямо через линию 31 и эжектор 29 не нужен.

На рисунке 4.7 жидкая сера, полученная с завода регенерации серы, поступает через линию 1 в дегазирующее пространство 2, которое включает два газирующих пространства 6 и 18. Каждое пространство для газообразования состоит из сосуда 7 и 19 соответственно с расположенными под ними распределителями газа 13 и 20 соответственно. Сосуды снабжены перегородками 50 и 51 соответственно, которые распространены от стенки до стенки дегазирующего пространства 2. Эти перегородки 50 и 51 делят дегазирующее пространство 2 на три отсека 3, 4 и 52. Эти перегородки 50 и 51 затем делят сосуды 7 и 19 на две части.

Сера, текущая в отсек 3 по линии 1, течет через отверстия 53 и 54, соответственно устроенные в перегородках 50 и 51, соответственно на уровне нижней стороны сосудов 7 и 19, соответственно в следующий отсек 4 и далее в отсек 52 соответственно.

Дегазация происходит в пространствах для газообразования 6 и 18 при интенсивном перемешивании газом, что приводит к образованию так называемой подъемной силы серы. Количество газа, которое подается в дегазирующее пространство по линии 14, контролируется посредством счетчика расхода 11 и контрольным клапаном 12 в пропорции к количеству загруженной серы. Газ поставляется по линиям 15 и 22 соответственно в распределители газа 13 и 20 соответственно. Газ предварительно нагревается в нагревательных элементах 16 и 23 соответственно.

Сера циркулирует через верх стенки сосудов 7 и 19 под действием движущей силы поднимающегося газа и разницы в молекулярном весе между обогащенной газом серы внутри сосуда и не обогащенной газом серы вне сосуда.

Уровень серы в дегазирующем пространстве 2 поддерживается перегородкой 9. Сера течет через эту перегородку в насосный отсек 5, который включает насос 25, чтобы качать серу по линии 26 в хранилище или в транспортные емкости. Остаточный газ выгружается по линии 27, которая включает нагревательный элемент 28. Остаточный газ экстрагируется с помощью эжектора 29, который приводится в действие паром 30. Остаточный газ выгружается по линии 31 на завод регенерации серы или на последующее сжигание соответственно. Разбавленный газ подается по линии 35.

Отсеки 3, 4, 52 и 5 снабжены паровыми змеевиками 17, 21, 55 и 24.

В перегородке 9, через которую жидкость перетекает сверху, сразу выше дна, устроен запорный клапан 32.

Запорный клапан 32 в нормальном состоянии закрыт и может быть открыт и закрыт с помощью стержня 33.

Альтернативно, отводящий газ может поставляться по линии 14 вентилятором 34 в случае, когда дегазация в дегазирующем пространстве 2 проводится при повышенном давлении. В этом случае остаточный газ выгружается непосредственно по линии 31 и эжектор 29 не устанавливается

Рисунок 4.4 и рисунок 4.10 относятся к двум моделям использования непрерывных перегородок, обеспечивающих вверху перелив жидкой серы. Принцип разделения отсеков и подотсеков показан на рис 4.9 и рис 4.10. Рисунок 4.5 показывает в перспективе конструкции модели рис 4.9.

Аналогично, рис 4.6, 4.8 показывают модели, в которых сера течет к следующему отсеку через отверстие в стенках перегородки.

Модель, которая не показана, может состоять из систем, согласно рис 4.9, в котором вместо U-образной секции вокруг сосудов установлены только боковые перегородки сбоку сосудов.

Жидкая сера, полученная с завода регенерации серы, содержащая сероводород и полисульфиды с температурой 150^oС, была пропущена через дегазирующее пространство, состоящее из пяти объемов для газообразования, снабженных квадратными сосудами, каждый из которых имеет распределитель отводящего газа. Для извлечения использован воздух. Во время первых опытов перегородки не были установлены, поэтому объемы для газообразования были связаны между собой. Были проведены серии опытов, в которых количество подаваемой серы и количество отводящего газа соответственно варьировались.

Те же самые серии опытов были затем осуществлены при тех же условиях и в том же самом дегазирующем пространстве, но теперь с перегородками, как это описано в предпочтительной модели, например, с перегородками, которые установлены от стенки до стенки и разделяют сосуды на две части (рисунок 4.7). Остаточное содержание сероводорода и полисульфидов в дегазируемой сере анализировалось согласно известному способу. Результаты представлены в таблицах 4.2 и 4.3

Таблица 4.2 - Обзор результатов, проведенных в дегазирующем пространстве без перегородок

№ опыта	Подача жидкой серы, кг/час	Подача отводящего воздуха, кг/час	Число аэрирующих пространств	Время дегазации	Отношение воздуха к сере	Остаток H2S/H2Sx дегазованной сере, по весу
11	37500	1838	5	12.0	0.0409	8
22	39800	919	5	11.3	0.0231	92
33	52500	1404	5	8.6	0.0268	62
С перегородками
44	37500	1838	5	12.0	0.0490	1
55	39800	919	5	11.3	0.0231	39
66	52500	1404	5	8.6	0.0268	31

Таблица 4.3 - Обзор опытов в дегазирующем пространстве, согласно предпочтительной модели

№ опыта	Подача жидкой серы кг/час	Подача отводя щего газа кг/час	Число газообра зующих прост ранств	Время дегози рования час	Отношение воздуха к сере	Отношение H2S/H2Sx в дегазирован ной сере
7	33300	1877	5	13.5	0.0563	2
8	41700	1819	5	10.8	0.0437	3
9	50000	1838	5	9.0	0.0368	10
10	50300	1838	5	9.0	0.0366	6
11	56300	2936	5	8.0	0.0522	6
12	75000	3485	5	6.0	0.0466	14
13	30000	1608	3	15.0	0.0536	7
14	33300	1647	3	13.5	0.0494	2
15	41700	1608	3	10.8	0.0386	5
16	50000	1628	3	9.0	0.0326	17
17	56300	2936	3	8.0	0.0522	8
18	37500	1168	2	12.0	0.0312	25
19	41300	727	1	10.9	0.0176	70

Глава 5. Обеспечение охраны труда и техники безопасности

В окружении человека находятся тысячи разлтчных химических соединений, способных негативно отразиться на его здоровье и работоспособность. На любом производстве имеют дело с большим количеством разнообразных химических веществ, являющихся в той или иной мере вредными веществами. В процессе трудовой деятельности человек подвергается большой опасности. Для защиты человека от производственной опасности предусмотрена система охраны труда.

Работники ОПЧС должны владеть навыками безопасного ведения аварийно-спасательных и других неотложных работ, а также тушения пожаров в различных условиях.

Заболеваемость, травматизм и порой смертность среди личного состава подразделений по чрезвычайным ситуациям находиться в прямой зависимости от особенностей служебной деятельности, характера выполняемых функций по ликвидации чрезвычайных ситуаций и от обеспечения безопасных условий и охраны труда, которое является одним из основных критериев оценки деятельности руководителей ОПЧС РБ.

Поэтому, проявляя заботу о подчиненных, о сохранении их здоровья и жизни, каждый начальник должен предъявлять высокую требовательность в строгом соблюдении ими правил охраны труда на всех этапах боевой работы по тушению пожаров.

В данной работе наибольшая опасность исходит из химически опасного вещества - сера. Сера по характеру воздействия на организм человека относится к группе прижигающих и раздражающих кожу и слизистую оболочку, поражает кожные покровы с образованием нарывов и язв. Опасность серы - это вероятность возникновения вредных для здоровья последствий, являющихся результатом контакта с веществом в нашем случае с серой в реальных производственных условиях.