Ученые из ФИЦ "Институт катализа СО РАН" и промышленной экосистемы "Энергосила" разработали и запатентовали методику, повышающую эффективность процесса Клауса, который используется для извлечения серы из сероводорода, полученного при переработке углеводородного сырья. Новая технология значительно улучшает продуктивность, снижает стоимость и в несколько раз сокращает объем вредных выбросов в атмосферу.
Сера как сырье применяется в металлургии, медицине, при производстве минеральных удобрений, шин и другой продукции. Для ее получения из сероводорода, выступающего продуктом нефте- и газопереработки, обычно используют процесс Клауса, изобретенный в конце 19-го века и внедренный в промышленность в 1930-х годах. Его первая стадия представляет собой высокотемпературное термическое окисление при 1000-1300 oC. Во время второй стадии происходит низкотемпературная каталитическая конверсия при 220-350 oC с использованием катализаторов на основе оксидов алюминия или титана. С помощью этого процесса во всем мире ежегодно производят 80-85 млн. тонн серы.
Процесс Клауса имеет ограниченную эффективность в 96%. Потери серы в форме диоксида, который попадает в атмосферу и загрязняет ее, составляют около 4%. Ученые из ФИЦ "Институт катализа СО РАН" совместно с коллегами из компании "Энергосила" предложили технологию, которая повышает выход целевого продукта до 99,5% и может сократить выбросы в 8 раз.
Установка включает три реактора, в каждом из которых периодически изменяется направление движения реакционного газа. Такой реверс потока проводят отдельно в центральном реакторе и в целом по всей схеме.
Модификация позволяет полностью отказаться от промежуточного нагрева газа между реакторами. Это открывает возможность существенно сократить энергоемкость процесса и исключить из схемы дорогостоящие теплообменники. Стоимость производства может снизиться почти на треть. Еще одно преимущество заключается в использовании уже существующих на рынке российских катализаторов.
Ученые предложили добавить в реакторы слои катализатора селективного окисления сероводорода и подавать между ними небольшие порции воздуха. Это позволяет достичь степени извлечения серы до 99,5% даже при колебаниях состава газа, а расходы на осуществление процесса будут на 20-30% ниже, чем при использовании распространенных в мире технологий с аналогичным уровнем извлечения серы.
