BE1025857B1

BE1025857B1 - Een werkwijze en een systeem voor het herwinnen van zwavel uit een zwavelafval

Info

Publication number: BE1025857B1
Application number: BE2017/6031A
Authority: BE
Inventors: Marcel Gerardus Edmond Goemans; Cosmin KATONA; Cristian Ion RADA; GRIEKEN Willem Jules A VAN
Original assignee: Europem Technologies Nv
Priority date: 2017-12-29
Filing date: 2017-12-29
Publication date: 2019-07-30
Also published as: BE1025857A1

Abstract

Een werkwijze voor het herwinnen van zwavel uit een zwavelafval, de werkwijze omvattende de stappen: het voorzien van een eerste zwavelafvalstroom en een tweede zwavelafvalstroom, elke stroom omvattende zwavelgebonden samenstellingen; het aanvoeren van de eerste zwavelafvalstroom in een branderzone; het oxideren van de eerste zwavelafvalstroom en een stikstofbron omvattende stikstofgebonden samenstellingen in de branderzone bij een eerste temperatuurgebied en een stoichiometrische verhouding R tot zuurstof in een gebied tussen 0.90 en 1.20 zodanig dat een productgas P omvattende SO2 en NOx wordt gevormd; het doorsturen van een productstroom van het productgas P naar een verbrandingszone en het aanvoeren van de tweede zwavelafvalstroom in de verbrandingszone; en het vermengen van het productgas P en de tweede zwavelafvalstroom in de verbrandingszone bij een tweede temperatuurgebied om SO2 te reduceren volgens een Clausreactie zodanig dat zwavel S wordt verkregen.

Description

Een werkwijze en een systeem voor het herwinnen van zwavel uit een zwavelafval

Veld van de uitvinding

Het veld van de uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en een systeem voor het herwinnen van zwavel uit een zwavelafval.

Achtergrond van de uitvinding

Zwavelherwinningseenheden zijn in de industrie in het algemeen gebaseerd op het Clausreactieproces. Een Clausreactieproces is bekend om te worden toegepast voor het produceren van zwavel uit zure gasstromen, welke H2S bevatten.

De eerste stap van het Claus proces is de volledige oxidatie van 1/3 van het H2S naar SO2 in een reactie-oven: H₂S + 1½ O₂ SO₂ + H₂O

Het SO2 en het overblijvende H2S ondergaan gezamenlijk de Clausreactie in dezelfde reactieoven en een serie van katalytische reactoren: 2 H₂S + SO₂ 3S + 2 H₂O

De volledige chemie is: H₂S + O₂ H₂O + S

Het originele Clausreactieproces omvat het oxideren van waterstofsulfide met lucht over een bauxiet- of ijzerertskatalysator in een enkele reactor. Een ander voorbeeld is een niet-katalytische omzetting van H2S naar zwavel bij een temperatuur tot 1000 °C, waarbij H2S wordt geoxideerd met lucht voor het direct vormen van zwavel. Deze niet-katalytische omzetting van H2S naar zwavel geeft opbrengsten welke tot ongeveer 90% kunnen zijn.

Verschillende nadelen van de bekende Clausreactieprocessen omvatten:

Ze vereisen een zure gasstroom welke relatief rijk is aan H2S (in het algemeen meer dan 15-20%); Een maximale zwavelherwinning is ongeveer 90-92%, welke daarom vaak een opvolgende gasschoonmaakeenheid vereist; en in het geval dat het zwavelafval zwavelgebonden samenstellingen en stikstofgebonden samenstellingen bevat, worden gedurende de bekende Clausreactieprocessen vervuilingen zoals carbonylsulfide COS en koolstofdisulfide CS2 gevormd.

Samenvatting van de uitvinding

Uitvoeringsvormen van de uitvinding beogen het verbeteren van een herwinningsproces voor zwavel uit een zwavelafval. Meer in het bijzonder beogen voorbeelduitvoeringsvormen van de uitvinding het reduceren of elimineren van de vorming van carbonylsulfide COS en koolstofdisulfide CS2 gedurende het herwinnen van zwavel uit een zwavelafval welke zwavelgebonden samenstellingen en stikstofgebonden samenstellingen omvat.

Volgens een eerste aspect van de uitvinding is een werkwijze voorzien voor het herwinnen van zwavel uit een zwavelafval, de werkwijze omvattende de stappen van:

BE2017/6031

- het voorzien van een eerste zwavelafvalstroom en een tweede zwavelafvalstroom, elke stroom omvattende zwavelgebonden samenstellingen;

- het aanvoeren van de eerste zwavelafvalstroom in een branderzone;

- het oxideren van de eerste zwavelafvalstroom en een stikstofbron omvattende stikstofgebonden samenstellingen in de branderzone bij een eerste temperatuurgebied en een stoichiometrische verhouding R tot zuurstof in een gebied tussen 0.90 en 1.20 zodanig dat een productgas P omvattende SO2 en NOx wordt gevormd;

- het doorsturen van een productstroom van het productgas P naar een verbrandingszone en het aanvoeren van de tweede zwavelafvalstroom in de verbrandingszone; en

- het vermengen van het productgas P en de tweede zwavelafvalstroom in de verbrandingszone bij een tweede temperatuurgebied om SO2 te reduceren volgens een Clausreactie zodanig dat zwavel S wordt verkregen.

Volgens een tweede aspect van de uitvinding is een systeem voorzien voor het herwinnen van zwavel uit een zwavelafval, het systeem omvattende: een eerste verbrandingseenheid omvattende een branderzone en een brander; een eerste aanvoermiddel ingericht voor het aanvoeren van een eerste zwavelafvalstroom, welke zwavel gebonden samenstelling omvat, in de branderzone; een stikstofmiddel voor het aanvoeren van een stikstofbron in de branderzone; de brander ingericht voor het oxideren van de eerste zwavelafvalstroom en de stikstofbron in de branderzone bij een eerste temperatuurgebied en een stoichiometrische verhouding tot zuurstof in een gebied tussen 0.90 en 1.20 zodanig dat een productgas P omvattende SO2 en NOx wordt gevormd; een tweede aanvoermiddel ingericht voor het aanvoeren van een tweede zwavelafvalstroom, welke zwavelgebonden samenstellingen omvat, in de verbrandingszone; en mengmiddel ingericht voor het mengen van het productgas P en de tweede zwavelafvalstroom in een verbrandingszone bij een tweede temperatuurgebied om SO2 te reduceren volgens een Clausreactie zodanig dat zwavel wordt verkregen.

De stikstofgebonden samenstellingen worden in hoofdzaak volledig geoxideerd in de branderzone. De zwavelgebonden samenstellingen worden eveneens geoxideerd in de branderzone. Als gevolg daarvan wordt een productgas P gevormd in de branderzone, welke SO2 en NOx omvat. Het eerste temperatuurgebied en de stoichiometrische verhouding R tot zuurstof worden bestuurd zodanig dat de hoeveelheid SO2 in het productgas P een gewenste hoeveelheid is voor het herwinnen van zwavel in de verbrandingszone volgens een Clausreactie. De tweede zwavelafvalstroom wordt aangevoerd in de verbrandingszone en het tweede temperatuurgebied in de verbrandingszone wordt bestuurd om SO2 te reduceren volgens de Clausreactie zodanig dat zwavel S wordt verkregen.

BE2017/6031

Het gefaseerde herwinningsproces van zwavel uit een zwavelafval, welke aanvullend stikstofgebonden samenstellingen kan bevatten, verbetert de opbrengst van de zwavelherwinnning, terwijl de vorming van carbonylsulfide COS en koolstofdisulfide CS2 gedurende de herwinning van zwavel wordt voorkomen of geëlimineerd.

Aanvullend worden in de werkwijze volgens de huidige uitvinding in hoofdzaak alle stikstofgebonden samenstellingen geoxideerd en zullen ook alle beschikbare koolwaterstoffen, zuren, mercaptanen, en dergelijken, worden geoxideerd.

Aanvullend kan in de werkwijze volgens de huidige uitvinding een zwavelafvalstroom worden gebruikt, welke een concentratie zwavelgebonden samenstellingen bevat van minder dan 50 vol. %, zoals milde zure gassen van een zuurgaswaterstripper, voor het herwinnen van de zwavel. Een branderzone volgens de huidige uitvinding is een zone van zelfontbranding van de eerste zwavelafvalstroom en/of een ondersteuningsbrandstof.

In een voorbeelduitvoeringsvorm omvat de eerste zwavelafvalstroom de stikstofbron en omvat de aanvoerstap van de eerste zwavelafvalstroom het aanvoeren van de stikstofbron in de branderzone.

In een voorbeelduitvoeringsvorm omvat de werkwijze aanvullend het aanvoeren van een afzonderlijke stikstofafvalstroom in de branderzone.

In een voorbeelduitvoeringsvorm omvat de oxidatiestap het besturen van de stoichiometrische verhouding R tot zuurstof in de branderzone zodanig dat de stoichiometrische verhouding R tussen 0.95 en 1.15 is, meer bij voorkeur tussen 1.00 en 1.10.

In een voorbeelduitvoeringsvorm omvat de werkwijze aanvullend de stappen van het bepalen van een hoeveelheid zwavelgebonden samenstellingen, welke worden aangevoerd in de branderzone, en het aanvoeren van een eerste zuurstofstoom van een zuurstofbron in de branderzone gebaseerd op de hoeveelheid zwavelgebonden samenstellingen en de hoeveelheid stikstofgebonden samenstellingen.

In een voorbeelduitvoeringsvorm is het eerste temperatuurgebied tussen 1000 en 2000 °C, bij voorkeur tussen 1100 en 1800 °C, meer bij voorkeur tussen 1200 en 1600 °C, en meest bij voorkeur tussen 1200 en 1400 °C.

In een voorbeelduitvoeringsvorm omvat de oxidatiestap het besturen van het eerste temperatuurgebied in de branderzone door ten minste één van:

- het recirculeren van het productgas P naar de branderzone;

BE2017/6031

- het voorzien van een wervelstroom van het productgas P in de branderzone; en

- het voorzien van een Venturistroom van het productgas P binnenin de branderzone.

In een voorbeelduitvoeringsvorm is het tweede temperatuurgebied tussen 200 en 1200 °C, bij voorkeur tussen 850 en 1200 °C, meer bij voorkeur tussen 1000 en 1150 °C.

In een voorbeelduitvoeringsvorm omvat het aanvoeren van de tweede zwavelafvalstroom het besturen van de hoeveelheid zwavelgebonden samenstellingen in de tweede zwavelafvalstroom zodanig dat de molaire verhouding van het SO2 tot de zwavelgebonden samenstellingen in de verbrandingszone in hoofdzaak gelijk is aan een stoichiometrische verhouding van 1.0 (bijvoorbeeld 2 H2S : 1 SO2) voor de Clausreactie.

In een voorbeelduitvoeringsvorm omvat de oxidatiestap het besturen van een eerste hoeveelheid SO2 in de productstroom P om in hoofdzaak in overeenstemming te zijn met de stoichiometrische verhouding, welke gewenst is in de verbrandingszone voor de Clausreactie.

In een voorbeelduitvoeringsvorm omvat de werkwijze aanvullend het aanvoeren van een derde zwavelafvalstroom in de branderzone en omvat de oxidatiestap aanvullend het oxideren van de derde zwavelafvalstroom bij het eerste temperatuurgebied in de branderzone zodanig dat de eerste hoeveelheid SO2 wordt gevormd door het oxideren van de eerste zwavelafvalstroom en het oxideren van de derde zwavelafvalstroom.

In een voorbeelduitvoeringsvorm omvat de werkwijze aanvullend het aanvoeren van een derde zwavelafvalstroom in een mengzone tussen de branderzone en de verbrandingszone en omvat de oxidatiestap aanvullend het oxideren van de derde zwavelafvalstroom bij een tussenfasetemperatuurgebied in de mengzone zodanig dat de eerste hoeveelheid SO2 wordt gevormd door het oxideren van de eerste zwavelafvalstroom en het oxideren van de derde zwavelafvalstroom.

Het aanvoeren van de derde zwavelafvalstroom in een mengzone stroomafwaarts van de branderzone heeft het voordeel dat een stoichiometrische verhouding R tot zuurstof in de branderzone in deze uitvoeringsvorm kan worden bestuurd om relatief hoog te zijn, zoals hoger dan 1.00, zodanig dat het eerste temperatuurgebied in de branderzone wordt bestuurd om minder te zijn dan 1400°C, bij voorkeur minder dan 1300°C. Door het besturen van het eerste temperatuurgebied in de branderzone om minder te zijn dan 1400°C, bij voorkeur minder dan 1300°C, wordt een reduktie van de vorming van NOx in de branderzone bereikt.

BE2017/6031

Het tussenfasetemperatuurgebied kan tussen het eerste temperatuurgebied van de branderzone zijn en 200°C beneden het eerste temperatuurgebied, zoals tussen 1100°C en 1300°C. Bij voorkeur is het tussenfasetemperatuurgebied ten hoogste 100°C beneden het eerste temperatuurgebied. Op deze manier wordt de derde zwavelafvalstroom eenvoudig geoxideerd in de mengzone, terwijl een vorming van NOx op geschikte wijze wordt bestuurd.

In een voorbeelduitvoeringsvorm omvat de oxidatiestap het besturen van een eerste hoeveelheid SO2 in de productstroom P om minder te zijn dan de stoichiometrische verhouding gewenst in de verbrandingszone voor de Clausreactie en omvat de mengstap het vormen van een tweede hoeveelheid SO2 in de verbrandingszone, waarbij de som van de eerste hoeveelheid SO2 en de tweede hoeveelheid SO2 in hoofdzaak in overeenstemming is met de stoichiometrische verhouding gewenst in de verbrandingszone.

In een voorbeelduitvoeringsvorm omvat de werkwijze aanvullend een stap van het aanvoeren van een zuurstofsubstroom in ten minste één van de branderzone en de verbrandingszone voor het voorzien van een overmaathoeveelheid zuurstof zodanig dat gedurende de mengstap de tweede hoeveelheid SO2 wordt gevormd.

In een voorbeelduitvoeringsvorm bevat de eerste zwavelafvalstroom een concentratie zwavelgebonden samenstellingen van minder dan 50 volume-%, bij voorkeur minder dan 30% volume-%, meer bij voorkeur minder dan 10% volume-%.

In een voorbeelduitvoeringsvorm bevat de tweede zwavelafvalstroom en/of de derde zwavelafvalstroom een concentratie zwavelgebonden samenstellingen van meer dan 50 volume-%, bij voorkeur ten minste 70% volume-%.

In een voorbeelduitvoeringsvorm omvatten de zwavelgebonden samenstellingen ten minste één van een waterstofsulfide, een organozwavel samenstelling en een organometaalzwavel samenstelling.

In een voorbeelduitvoeringsvorm omvat de stikstofbron één van ammonia, urea en stikstofgas.

In een voorbeelduitvoeringsvorm is het zwavelafval, welke zwavelgebonden samenstellingen omvat, één van de volgende: een afvalgas, een afvalvloeistof, een afvalslib, een vastestofafval, of een combinatie daarvan.

BE2017/6031

Waarbij de eerste zwavelafvalstroom de stikstofbron omvat en is het eerste aanvoermiddel het stikstofmiddel voor het aanvoeren van de stikstofbron in de branderzone.

In een voorbeelduitvoeringsvorm omvat het stikstofmiddel stikstofaanvoermiddel ingericht voor het aanvoeren van een afzonderlijke stikstofafvalstroom in de branderzone.

In een voorbeelduitvoeringsvorm omvat het systeem aanvullend een eerste zuurstofaanvoermiddel, welke is ingericht voor het aanvoeren van een eerste zuurstofstroom van een zuurstofbron in de branderzone zodanig dat de stoichiometrische verhouding R in de branderzone de gewenste de stoichiometrische verhouding R is.

In een voorbeelduitvoeringsvorm omvat het systeem aanvullend een bepalingsmiddel voor het bepalen van ten minste één van: een hoeveelheid zwavelgebonden samenstellingen in de eerste zwavelafvalstroom en een hoeveelheid stikstofgebonden samenstellingen, welke worden aangevoerd in de branderzone.

In een voorbeelduitvoeringsvorm omvat het systeem aanvullend een recirculatiemiddel ingericht voor het besturen van het eerste temperatuurgebied in de branderzone door tenminste één van: - het recirculeren van het productgas P naar de branderzone;

- het voorzien van een wervelstroom van het productgas P in de branderzone; en

In een voorbeelduitvoeringsvorm omvat het systeem aanvullend een besturing ingericht voor het besturen van ten minste één van het eerste aanvoermiddel, het stikstofmiddel, het tweede aanvoermiddel, het eerste temperatuutgebied, het tweede temperatuurgebied, het mengmiddel en optioneel het recirculatiemiddel zodanig dat de molaire verhouding van het SO2 tot de zwavelgebonden samenstellingen in de verbrandingszone in hoofdzaak gelijk is aan een stoichiometrische verhouding van 1.0 (bijvoorbeeld 2 H2S : 1 SO2) voor de Clausreactie.

In een voorbeelduitvoeringsvorm is de besturing ingericht voor het besturen van een eerste hoeveelheid SO2 van het productgas P om in hoofdzaak in overeenstemming te zijn met de stoichiometrische verhouding gewenst in de verbrandingszone voor de Clausreactie.

In een voorbeelduitvoeringsvorm omvat het recirculatiemiddel een mengwand ingericht voor het retourneren van een deel van het productgas P naar de branderzone, wanneer dat deel van het productgas de mengwand raakt, en het toestaan van een transport van het, ten minste deels gerecirculeerde, productgas P naar de verbrandingszone.

BE2017/6031

In een voorbeelduitvoeringsvorm is de mengwand ingericht tussen de branderzone en de verbrandingszone.

In een voorbeelduitvoeringsvorm omvat het recirculatiemiddel injectiemondstukken van het eerste zuurstofaanvoermiddel ingericht voor het injecteren van de zuurstofbron in een injectierichting in de branderzone voor het creëren van een wervelstroom van het productgas binnenin de branderzone.

In een voorbeelduitvoeringsvorm omvat het recirculatiemiddel injectiemondstukken van het eerste aanvoermiddel ingericht voor het injecteren van een tangentiële substroom van de eerste zwavelafvalstroom in een injectierichting in de branderzone voor het creëren van een wervelstroom F van het productgas binnenin de branderzone.

In een voorbeelduitvoeringsvorm omvat het systeem een derde aanvoermiddel ingericht voor het aanvoeren van een derde zwavelafvalstroom in de branderzone of in een mengzone tussen de branderzone en de verbrandingszone.

In een voorbeelduitvoeringsvorm omvat het systeem een tweede zuurstofaanvoermiddel ingericht voor het aanvoeren van een tweede zuurstofaanvoerstroom van een zuurstofbron in de verbrandingszone.

In een voorbeelduitvoeringsvorm is ten minste één van het eerste zuurstofaanvoermiddel en het tweede zuurstofaanvoermiddel ingericht voor het aanvoeren van een overmaathoeveelheid zuurstof in ten minste één van de branderzone en de verbrandingszone zodanig dat gedurende de mengstap een tweede hoeveelheid SO2 wordt gevormd.

Korte aanduiding van de figuren

De begeleidende figuren worden gebruikt voor het illustreren van huidige niet-beperkende voorkeursuitvoeringsvormen van apparaten volgens de huidige uitvinding. De hierboven beschreven en andere voordelen van de kenmerken en doelstellingen van de uitvinding zullen duidelijk worden en de uitvinding kan beter worden begrepen uit de volgende gedetailleerde beschrijving wanneer deze gelezen wordt in samenhang met de bijgevoegde figuren waarin:

FIG. 1 is een schematische tekening van een voorbeelduitvoeringsvorm van een werkwijze voor het winnen van zwavel uit een zwavelafval;

FIG. 2 is een schematische tekening van een andere voorbeelduitvoeringsvorm van een werkwijze voor het winnen van zwavel uit een zwavelafval;

BE2017/6031

FIG. 3 is een schematische tekening van een andere voorbeelduitvoeringsvorm van een werkwijze voor het winnen van zwavel uit een zwavelafval;

FIG. 4 is een schematische tekening van een andere voorbeelduitvoeringsvorm van een systeem voor het winnen van zwavel uit een zwavelafval;

FIG. 5 is een schematische tekening van een andere voorbeelduitvoeringsvorm van een werkwijze voor het winnen van zwavel uit een zwavelafval;

FIG. 6 is een schematische tekening van een andere voorbeelduitvoeringsvorm van een werkwijze voor het winnen van zwavel uit een zwavelafval

Gedetailleerde beschrijving van de geïllustreerde uitvoeringsvormen

De figuren zijn slechts schematisch en zijn niet-beperkend. In de figuren kan de grootte van sommige elementen worden overdreven en niet op schaal worden getekend voor illustratieve doeleinden. Referentietekens in de conclusies zullen niet worden beschouwd als beperkend voor de beschermingsomvang. In de figuren duiden dezelfde referentietekens naar dezelfde of overeenkomstige elementen.

FIG. 1 toont een schematische tekening van een voorbeelduitvoeringsvorm van een werkwijze voor het herwinnen van zwavel uit een zwavelafval. De werkwijze omvat de stap S10 voor het voorzien van een eerste zwavelafvalstroom 110 en een tweede zwavelafvalstroom 210. De eerste zwavelafvalstroom 110 en de tweede zwavelafvalstroom 120 worden geïllustreerd als voortkomende uit afzonderlijke stromen 110 en 210, echter in alternatieve uitvoeringsvormen kunnen de eerste zwavelafvalstroom 110 en de tweede zwavelafvalstroom 210 beide substromen zijn van een gezamenlijke afvalbron. Daarom kan de samenstelling afhankelijk van de actuele bron van de eerste zwavelafvalstroom 110 en de tweede zwavelafvalstroom 210 in hoofdzaak gelijk of onderling verschillend zijn. Echter onafhankelijk van de exacte samenstelling van de eerste en tweede zwavelafvalstromen 110 en 210 omvatten beide zwavelafvalstromen zwavelgebonden samenstellingen. De zwavelafvalstromen welke zijn voorzien kunnen in elke vorm zijn en kunnen één omvatten van een afvalgas, een afvalvloeistof, een afvalslib, en vastestofafval. Overeenkomende afvalgassen kunnen zijn beladen met koolwaterstoffen en kunnen beluchtingsgas, zuurgas, zuurgas bevattende waterstofsulfide, en dergelijke omvatten. In de uitvoeringsvorm getoond omvat de eerste zwavelafvalstroom 110 een stikstofbron 150 welke stikstofgebonden samenstellingen omvat, zoals ammonia, urea en stikstofgas.

De werkwijze omvat aanvullend stap S30 van het aanvoeren van de eerste zwavelafvalstroom 110 in een branderzone 105. Afhankelijk van de vorm van het afval, zijnde vaste stof, vloeistof of gas, kunnen verschillende wijzen van aanvoeren van de eerste zwavelafvalstroom 110 in de branderzone 105 worden toegepast, welke bekend zijn voor de vakman. Gedurende stap S40 wordt

BE2017/6031 de eerste zwavelafvalstroom 110 geoxideerd in de branderzone bij een eerste temperatuurgebied T1 welke voldoende hoog is zodanig dat SO2 wordt gevormd uit de zwavelgebonden samenstellingen, welke aanwezig zijn in de eerste zwavelafvalstroom 110, en NOx wordt gevormd uit de stikstofgebonden samenstellingen, welke aanwezig zijn in de eerste zwavelafvalstroom 110. In de branderzone 105 zullen in hoofdzaak alle stikstofgebonden samenstellingen worden geoxideerd, en aanvullend alle beschikbare koolwaterstoffen, zuren, mercaptanen en dergelijke zullen worden geoxideerd. De eerste temperatuur T1 dient gedurende S40 tussen 1000 en 2000 °C te zijn, bij voorkeur tussen 1100 en 800 °C, meer bij voorkeur tussen 1200 en 1600 °C, en meest bij voorkeur tussen 1200 en 1400 °C.

De oxidatiestap S40 omvat bij voorkeur het besturen van het eerste temperatuurgebied in de branderzone 105 door ten minste één van: het recirculeren van het productgas P naar de branderzone; het voorzien van een wervelstroom van het productgas P in de branderzone; en het voorzien van een Venturistroom van het productgas P binnenin de branderzone.

De werkwijze omvat aanvullend stap S34 van het aanvoeren van een eerste zuurstofstroom van de zuurstofbron 120 in de branderzone 105 zodanig dat de stoichiometrische verhouding R in de branderzone een gewenste stoichiometrische verhouding R is. De stoichiometrische verhouding R is de molaire verhouding van de brandbare samenstelling, inclusief de zwavelgebonden samenstellingen en de stikstofgebonden samenstellingen rekening houdend met de zuurstofbron, zoals zuurstof. De stoichiometrische verhouding R dient tussen 0.90 en 1.20 te zijn zodanig dat een productgas P welke SO2 en NOx omvat wordt gevormd, bij voorkeur tussen 0.95 en 1.15, meer bij voorkeur tussen 1.00 en 1.10.

In het geval dat de stoichiometrische verhouding R daalt beneden 0.90 worden niet alle stikstofgebonden samenstellingen geoxideerd en kunnen verontreinigingen zoals carbonylsulfide COS en koolstofdisulfide CS2 worden gevormd gedurende een latere verbrandingsproces in een verbrandingszone 305.

In het geval dat de stoichiometrische verhouding R stijgt boven 1.20 kan de eerste temperatuur T1 dalen beneden 1000 °C zodanig dat geen volledige verbranding van de zwavelgebonden samenstellingen en de stikstofgebonden samenstellingen kan optreden in de branderzone 105.

In een bijzondere uitvoeringsvorm omvat de werkwijze aanvullend de stappen van het vaststellen van een hoeveelheid van zwavelgebonden samenstellingen in de eerste zwavelafvalstroom 110 en het vaststellen van een hoeveelheid van stikstofgebonden samenstellingen 150 in de eerste zwavelafvalstroom 110 en het aanvoeren van een eerste zuurstofstroom van de zuurstofbron 120 in S34 in de branderzone 105 gebaseerd op de hoeveelheid van de zwavelgebonden samenstellingen en de hoeveelheid van stikstofgebonden samenstellingen.

BE2017/6031

Wanneer SO2 en NOx worden gevormd gedurende S40 zal de SO2 en NOx bevattende productgas P zijn weg vinden naar een verbrandingszone 305 in stap S50. In stap S55 wordt de tweede zwavelafvalstroom 210 aangevoerd in de verbrandingszone 305 zodat de SO2 component van het productgas P zal reageren met de zwavelgebonden samenstellingen van de tweede zwavelafvalstroom 210, meer in het bijzonder met zwavelafvalsamenstellingen, zoals waterstofsulfide, een organozwavelsamenstelling en een organometaalzwavelsamenstelling, in de tweede afvalstroom 120 gedurende stap S60 voor het vormen van zwavel en water. In stap S70 wordt de zwavel herwonnen als zwavelgas en/of als zwavelvastestof. De tweede temperatuur T2 gedurende S60 zal tussen 200 en 1200 °C zijn, bij voorkeur tussen 850 en 1200 °C, meer bij voorkeur tussen 1000 en 1150 °C.

Bij voorkeur wordt in stap S55 de hoeveelheid afval 210 van de tweede zwavelafvalstroom bestuurt op zodanige wijze dat de molaire verhouding van het SO2 tot de zwavelgebonden samenstellingen in de verbrandingszone 305 in hoofdzaak gelijk is aan een stoichiometrische verhouding van 1.0 voor de Clausreactie (bijvoorbeeld 2 H2S : 1 SO2).

Op deze manier wordt zwavel S in hoofdzaak volledig herwonnen volgens:

H₂S + SO₂ 3S + 2 H₂O.

In het bijzonder omvat in deze uitvoeringsvorm de oxidatiestap S40 het besturen van een eerste hoeveelheid SO2 in het product stroom P om in hoofdzaak in overeenstemming te zijn met de stoichiometrische verhouding gewenst in de verbrandingszone voor de Clausreactie.

Als alternatief of in aanvulling op het besturen van de hoeveelheid afval in de tweede zwavelafvalstroom 210 kan de hoeveelheid afval in de eerste zwavelafvalstroom 110 worden bestuurd op zodanige manier dat een molaire verhouding van het SO2 tot de zwavelgebonden samenstellingen in de verbrandingszone 305 in hoofdzaak gelijk is aan een stoichiometrische verhouding van 1.0 voor de Clausreactie.

Het besturen van de hoeveelheid afval in de tweede zwavelafvalstroom 210 kan het volgen van de samenstelling van de tweede afvalstroom 120 omvatten, en meer in het bijzonder de concentratie van zwavelgebonden samenstellingen, en het besturen van de stromingssnelheid van de tweede stroom gebaseerd op SO2 niveaus in de branderzone 105 of verbrandingszone 305.

Dankzij de reactie van de volledige oxidatie van de stikstofgebonden samenstellingen in de branderzone is het zwavel S welke gevormd wordt in de verbrandingszone 305 in hoofdzaak vrij van verontreinigingen zoals carbonylsulfide COS en koolstofdisulfide CS2.

Aanvullend kan de eerste zwavelafvalstroom een concentratie zwavelgebonden samenstellingen

BE2017/6031 bevatten van minder dan 50 vol.%, bij voorkeur minder dan 30 vol.%, meer bij voorkeur minder dan 10 vol.%.

Met andere woorden, de werkwijze zoals geïllustreerd in FIG. 1 staat organische afvalstromen toe welke zwavelgebonden samenstellingen bevatten van minder dan 50 vol.%, bij voorkeur minder dan 30 vol.%, meer bij voorkeur minder dan 10 vol.% om te worden geoxideerd en te worden herwonnen in overeenstemming met het Claus proces.

In stap S70 kan het resulterende zwavelbevattendegas aanvullend worden bewerkt om het zwavelgas van de andere verbrandingsgassen te scheiden. Bijvoorbeeld kunnen de resulterende uitlaatgassen aanvullend een afvalwarmteherwinningsboiler binnengaan waar het gas wordt gekoeld naar temperaturen van ongeveer 110-150°C.

FIG. 2 is een schematische tekening van een andere voorbeelduitvoeringsvorm van een werkwijze voor het herwinnen van zwavel uit een zwavelafval. In aanvulling op de stappen S10-S70 van de werkwijze zoals geïllustreerd in figuur 1 omvat de werkwijze volgens figuur 2 een aanvullende stap S36 van het aanvoeren van een derde zwavelafvalstroom 110 in de branderzone 105 en omvat de stap van het oxideren S40 aanvullend het oxideren van de derde zwavelafvalstroom bij het eerste temperatuurgebied T1 in de branderzone 105 zodanig dat de eerste hoeveelheid SO2 van het productgas P wordt gevormd uit het oxideren van de eerste zwavelafvalstroom en het oxideren van de derde zwavelafvalstroom in de branderzone. In deze uitvoeringsvorm omvat de eerste zwavelafvalstroom 110 een stikstofbron 150 welke stikstofgebonden samenstellingen omvat, zoals ammonia, urea en stikstofgas. De eerste zwavelafvalstroom 110 kan een concentratie zwavelgebonden samenstellingen bevatten van minder dan 50 vol.%, bij voorkeur minder dan 30% vol.%, meer bij voorkeur minder dan 10% vol.%. De tweede zwavelafvalstroom 210 en/of de derde zwavelafvalstroom 160 kan een zuurgas bevattende waterstofsulfide zijn of een zuurgas bevattende een concentratie zwavelgebonden samenstellingen van meer dan 50 vol.%, bij voorkeur ten minste 70% vol.%.

De stoichiometrische verhouding R in de branderzone 105 dient tussen 0.90 en 1.20 te zijn zodanig dat een productgas P welke SO2 en NOx omvat, wordt gevormd, bij voorkeur tussen 0.95 en 1.15, meer bij voorkeur tussen 1.00 en 1.10.

In aanvulling op het besturen van de hoeveelheid afval in de eerste zwavelafvalstroom 110, kan ook de hoeveelheid afval in de derde zwavelafvalstroom 160 worden bestuurd voor het besturen van de stoichiometrische verhouding R in de branderzone 105.

BE2017/6031

Het besturen van de hoeveelheid afval van de derde zwavelafvalstroom 160 kan het volgen van de compositie van de derde zwavelafvalstroom 110 omvatten, en meer in het bijzonder de concentratie zwavelgebonden samenstellingen, en het besturen van de stromingssnelheid van de derde stroom gebaseerd op SO2 niveaus in de branderzone 105 of verbrandingszone 305.

In het bijzonder in deze uitvoeringsvorm omvat de oxidatiestap S40 het besturen van een eerste hoeveelheid SO2 in de productstroom P om in hoofdzaak in overeenstemming te zijn met de stoichiometrische verhouding gewenst in de verbrandingszone voor de Clausreactie.

FIG. 5 is een schematische tekening van een andere voorbeelduitvoeringsvorm van een werkwijze voor het herwinnen van zwavel uit een zwavelafval. FIG. 5 toont een aangepaste uitvoeringsvorm vergeleken met de uitvoeringsvorm getoond in FIG. 2. Als alternatief op de stap S36 getoond in FIG. 2 kan de werkwijze een stap omvatten van het aanvoeren van een derde zwavelafvalstroom 110 in een mengzone 205, zoals getoond in FIG. 5. De mengzone 205 is ingericht tussen de branderzone 105 en de verbrandingszone 305. De aangepaste oxidatiestap S40b omvat het oxideren van de derde zwavelafvalstroom bij een tussenfasetemperatuurgebied Ti in de mengzone 205 zodanig dat de eerste hoeveelheid SO2 van het productgas P wordt gevormd door het oxideren S40 van de eerste zwavelafvalstroom in de branderzone en het oxideren S40b van de derde zwavelafvalstroom in de mengzone 205.

Het aanvoeren van de derde zwavelafvalstroom 160 in een mengzone 205 stroomafwaarts van de branderzone 205 heeft het voordeel dat een stoichiometrische verhouding R tot zuurstof in de branderzone in deze uitvoeringsvorm kan worden bestuurd om relatief hoog te zijn, zoals hoger dan 1.00, zodanig dat het eerste temperatuurgebied T1 in de branderzone wordt bestuurd om lager te zijn dan 1400 °C, bij voorkeur lager dan 1300 °C. Door het besturen van het eerste temperatuurgebied T1 in de branderzone om minder te zijn dan 1400 °C, bij voorkeur minder dan 1300 °C, is een reductie van de vorming van NOx in de branderzone gedurende de oxidatiestap S40 bereikbaar. Het tussenfasetemperatuurgebied Ti is tussen het eerste temperatuurgebied T1 van de branderzone en 200 °C beneden het eerste temperatuurgebied T1, zoals tussen 1100 °C en 1300 °C. Bij voorkeur is het tussenfasetemperatuurgebied Ti ten hoogste 100 °C beneden het eerste temperatuurgebied T1. Op deze manier wordt de derde zwavelafvalstroom 110 eenvoudig geoxideerd in de mengzone 205 in stap S40b terwijl een vorming van NOx op geschikte wijze wordt bestuurd.

In het bijzonder in deze uitvoeringsvorm omvatten de oxidatiestappen S40, S40b het besturen van een eerste hoeveelheid SO2 in de productstroom P om in hoofdzaak in overeenstemming te zijn met de stoichiometrische verhouding gewenst in de verbrandingszone voor de Clausreactie.

BE2017/6031

FIG. 3 is een schematische tekening van een andere voorbeelduitvoeringsvorm van een werkwijze voor het herwinnen van zwavel uit een zwavelafval. In aanvulling op de stappen S10-S70 van de werkwijze zoals geïllustreerd in FIG. 1 omvat de werkwijze volgens FIG. 3 een stap van het aanvoeren van een zuurstofsubstroom S34b, S34c in ten minste één van de branderzone 105 en de verbrandingszone 305 voor het voorzien van een overmaathoeveelheid van zuurstofbron zodanig dat gedurende de mengstap S60 een tweede hoeveelheid SO2 wordt gevormd S65.

De oxidatiestap S40 volgens deze uitvoeringsvorm omvat het besturen van een eerste hoeveelheid SO2 in de productstroom P om minder te zijn dan de stoichiometrische verhouding gewenst in de verbrandingszone voor de Clausreactie. Aanvullend omvat de mengstap S60 het vormen S65 van een tweede hoeveelheid SO2 in de verbrandingszone 305, waarbij de som van de eerste hoeveelheid SO2 van het productgas P en de tweede hoeveelheid SO2 in hoofdzaak in overeenstemming is met de stoichiometrische verhouding gewenst in de verbrandingszone 305.

In een voorbeeld wordt de overmaathoeveelheid van de zuurstofbron, zoals zuurstofgas, aangevoerd in de branderzone 105 in S34b. De overmaathoeveelheid van de zuurstofbron wordt niet gebruikt in de oxidatiestap S40 en wordt doorgestuurd naar de verbrandingszone 305 door het productgas P. In dit voorbeeld bevat het productgas P de overmaathoeveelheid van zuurstofbron. De overmaathoeveelheid van de zuurstofbron kan worden aangevoerd in de branderzone 105 door het aanvoeren S34 van de eerste zuurstofstroom van zuurstofbron 120 in de branderzone 105.

De stap S34b kan omvatten het besturen van de overmaathoeveelheid van zuurstofbron gebaseerd op de hoeveelheid van de zwavelgebonden samenstellingen en de hoeveelheid stikstofgebonden samenstellingen van de eerste zwavelafvalstroom 110.

In een ander voorbeeld wordt de overmaathoeveelheid van de zuurstofbron, zoals zuurstofgas, direct aangevoerd in de verbrandingszone 105 in stap S34c. De stap S34c kan het besturen van de overmaathoeveelheid van zuurstofbron omvatten zodat een tweede hoeveelheid SO2 wordt gevormd in S65 in de verbrandingszone 305. De som van de eerste hoeveelheid SO2 van het productgas P en de tweede hoeveelheid SO2 is in hoofdzaak in overeenstemming met de stoichiometrische verhouding gewenst in de verbrandingszone 305. Aanvullend wordt in stap S55 de hoeveelheid afval 210 van de tweede zwavelafvalstroom bestuurd op zodanige wijze dat gedurende de mengstap S60 een deel van de tweede zwavelafvalstroom wordt geoxideerd voor het vormen van de tweede hoeveelheid SO2. Aanvullend wordt een ander overblijvend deel van de tweede zwavelafvalstroom gecombineerd met SO2 volgens de Clausreactie voor het herwinnen van zwavel.

BE2017/6031

In het bijzonder wordt het andere overblijvende deel van de tweede zwavelafvalstroom bestuurd zodanig dat de molaire verhouding van het SO2 tot de zwavelgebonden samenstellingen in de verbrandingszone 305 in hoofdzaak gelijk is aan stoichiometrische verhouding van 1.0 voor de Clausreactie.

Op deze manier wordt zwavel S in hoofdzaak volledig herwonnen volgens:

H₂S + SO2 3S + 2 H₂O.

FIG. 4 is een schematische tekening van een andere voorbeelduitvoeringsvorm van een systeem voor het herwinnen van zwavel uit een zwavelafval. Het systeem omvat een eerste verbrandingseenheid 100 omvattende een branderzone 105 en een brander 108, een tweede verbrandingseenheid 300 omvattende een verbrandingszone 305 ingericht tussen twee mengwanden 180, 250.

In de uitvoeringsvorm van figuur 4 omvatten de eerste aanvoermiddelen 111a, 111b, 111c een aanvoermiddel 111a voor het voorzien van centrale substromen 110a van de eerste zwavelafvalstroom 110 door de brander 108 en twee aanvoermiddelen 111a en 111b voor het voorzien van twee substromen 110b, 110c van de eerste zwavelafvalstroom 110, respectievelijk. De eerste zwavelafvalstroom 110 omvat een stikstofbron 150. Derhalve zijn de eerste aanvoermiddelen 111a, 111b, 111c een stikstofmiddel 152 voor het aanvoeren van een stikstofbron 150 in de branderzone 105.

De eerste aanvoermiddelen 111b, 111c hebben injectiemondstukken 112p ingericht voor het aanvoeren van de zwavelafvalsubstromen 110b, 110c in de branderzone 105 op posities boven en beneden de brander 108 zodanig dat een wervelstroom F van het productgas P wordt gevormd in de branderzone 105. Het is duidelijk voor de vakman dat deze afvalsubstromen ook kunnen worden voorzien op andere wijze zoals een concentrische configuratie geplaatst rondom de branderzone 105. Aanvullend is een eerste zuurstofaanvoermiddel 122 aanwezig ingericht voor het aanvoeren van een eerste zuurstofstroom van zuurstofbron 120 in de branderzone 105.

Het eerste zuurstofaanvoermiddel 122 wordt bestuurd door besturingseenheid 10, zodanig dat de stoichiometrische verhouding R in de veranderzone de gewenste stoichiometrische verhouding R is. Aanvullend kan een tweede zuurstofaanvoermiddel 124 aanwezig zijn ingericht voor het aanvoeren van een tweede zuurstofstroom van zuurstofbron 120 in de verbrandingszone 305. Het tweede zuurstofaanvoermiddel 124 wordt bestuurd door besturingseenheid 10.

Aanvullend is de eerste mengwand 180 ingericht voor het recirculeren van een deel van het productgas P terug naar de branderzone 105. Aanvullend kan een Venturistroom worden gevormd binnenin de branderzone 105, zoals door het vormen van een hoge snelheidsstroom van een

BE2017/6031 zuurstofsubstroom en/of het vormen van een hoge snelheidsstroom van een afvalsubstroom in een tangentiele richting naar de branderzone 105.

De recirculatie van het productgas P in de branderzone 105 wordt bestuurd door de besturingseenheid 10 door het besturen van ten minste een van een recirculatie van het productgas P naar de branderzone door de mengwand, een vorming van de wervelstroom van het productgas P in de branderzone 105 door de eerste aanvoermiddelen 111b, 111c en een vorming van de Venturistroom van het productgas P in de branderzone 105 door de zuurstofsubstroom of een zwavelafvalsubstroom in een tangentiele richting langs de branderzone 105.

De brander 108 is ingericht voor het oxideren van de eerste zwavelafvalstroom 110 en de stikstofbron 150 in de branderzone 105 bij een eerste temperatuurgebied en bij een stoichiometrische verhouding R tot zuurstof in een gebied tussen 0.90 en 1.20 zodanig dat een productgas P omvattende SO2 en NOx wordt gevormd.

Het eerste temperatuurgebied wordt bestuurd door de besturingseenheid 10 om tussen 1000 en 2000 °C te zijn, bij voorkeur tussen 1100 en 800 °C, meer bij voorkeur tussen 1200 en 1600 °C, en meest bij voorkeur tussen 1200 en 1400 °C.

Het eerste temperatuurgebied kan worden bestuurd door de besturingseenheid 10 door het besturen van ten minste één van de recirculatie van het productgas P in de branderzone 105, de hoeveelheid zuurstof in de branderzone en de verblijftijd van het productgas P in de branderzone 105. Meer in het bijzonder zal een hoeveelheid overmaatlucht dienen als temperatuurbesturing in de branderzone. De hoeveelheid overmaat lucht wordt bestuurd zodanig dat de stoichiometrische verhouding R tot zuurstof in een gebied tussen 0.90 en 1.20 is, bij voorkeur tussen 0.95 en 1.15, meer bij voorkeur tussen 1.00 en 1.10.

Bij voorkeur zal een frequentiesnelheid bestuurde ventilator de benodigde hoeveelheid lucht aanvoeren naar de branderzone 105. Bij voorkeur wordt deze ventilator bestuurd door een temperatuurbesturing van de branderzone 105 en/of verbrandingszone 305. Bijvoorbeeld kan de branderzone 105 bedreven worden bij een stoichiometrische verhouding R van 1.1, die zou resulteren in een hoge adiabatische temperatuur van ongeveer 1600 °C en meer. Meer lucht dan nodig is wordt aldus geïnjecteerd in de branderzone 105 en/of de verbrandingszone 305. Dit kan worden bereikt door het meten van een temperatuur in de branderzone 105 en/of de verbrandingszone 305 en het besturen van de snelheid van de ventilator overeenkomstig daarmee. In een alternatief kan een ventilator welke werkzaam is bij een constante snelheid en daarbij een constant debiet produceert, worden geopend of gesloten voor het besturen van de hoeveelheid lucht binnenin de branderzone 105 en/of verbrandingszone 305.

BE2017/6031

Door het besturen van de hoeveelheid overmaatlucht kan in een voorbeelduitvoeringsvorm het eerste temperatuurgebied worden bestuurd op zodanig wijze dat het productgas P een eerste hoeveelheid SO2 bevat welke in hoofdzaak in overeenstemming is met de stoichiometrische verhouding gewenst in de verbrandingszone voor de Clausreactie.

Aanvullend kan in een voorbeelduitvoeringsvorm het eerste temperatuurgebied en/of de hoeveelheid overmaatlucht en/of de verblijftijd in de branderzone worden bestuurd op zodanige wijze dat de stikstof gebonden samenstelling 150 in hoofdzaak volledig worden geoxideerd en omgezet naar NOx in de branderzone 105 voordat het productgas P wordt doorgestuurd naar de verbrandingszone 305.

Een tweede aanvoermiddel 212 is aanwezig voor het aanvoeren van een tweede zwavelafvalstroom 210 in de verbrandingszone 305. De mengwanden 180, 250 zijn ingericht voor het mengen van het productgas P en de tweede zwavelafvalstroom in de verbrandingszone 305 bij een tweede temperatuurgebied om SO2 te reduceren in overeenstemming met een Clausreactie zodanig dat zwavel wordt verkregen. Het tweede temperatuurgebied wordt bestuurd om tussen 200 en 1200 °C te zijn, bij voorkeur tussen 850 en 1200 °C, meer bij voorkeur tussen 1000 en 1150 °C.

In de uitvoeringsvorm van figuur 4 omvatten de mengmiddelen 180, 250 een eerste mengwand 180 en een tweede mengwand 250. De eerste mengwand 180 is geplaatst tussen de branderzone 105 en de verbrandingszone 305. De tweede mengwand 250 is geplaatst tussen de verbrandingszone 305 en een conditioneringszone 400 (zie ook FIG. 6). De conditioneringszone 400 is ingericht voor het ontvangen van het verbrande mengsel van de verbrandingszone 305 en omvat koelmiddelen (niet getoond) welke zijn ingericht voor het koelen van het verbrande mengsel in de conditioneringszone 400 bij een derde temperatuurgebied. De derde temperatuur zal tussen 350 en 950 °C liggen, bij voorkeur tussen 400 en 935, meer bij voorkeur tussen 450 en 850 °C. Gekoelde rookgassen worden verwijderd uit de conditioneringszone 250 via uitlaatmiddel 451 naar aanvullende verwerkingszones, zoals getoond in FIG. 6.

FIG. 6 toont een aanvullende voorbeelduitvoeringsvorm van een werkwijze voor het herwinnen van zwavel uit een zwavelafval. In aanvulling op de werkwijze zoals geïllustreerd in FIG. 1 omvat de zwavelherwinningsstap S70 volgens FIG. 6 een stap S75 voor het aanvoeren van het verbrande mengsel S in een conditioneringszone 400. In de conditioneringszone wordt het verbrande mengsel S gekoeld gedurende stap S80 voor het bereiken van een temperatuur in een derde temperatuurgebied T3. Het derde temperatuurgebied T3 dient te liggen tussen 350 en 950 °C, bij voorkeur tussen 400 en 935, meer bij voorkeur tussen 450 en 850 °C. Na het koelen wordt het verbrande mengsel S aangevoerd in een katalysatorzone 420 gedurende de stap S85. In de

BE2017/6031 katalysatorzone 420 is een katalysator aanwezig of wordt geïnjecteerd gedurende stap S90, en de temperatuur wordt gebracht in een vierde temperatuurgebied T4 zodanig dat aanvullende zwavelherwinning op kan treden om aanvullend SO2 concentratie in de katalysatorzone 420 te reduceren. Het vierde temperatuurgebied dient tussen 150 en 650 °C te liggen, bij voorkeur tussen

200 en 500 °C, meer bij voorkeur tussen 200 en 400 °C, en meest bij voorkeur tussen 200 en 350 °C. In stap S95 kan het resulterende rookgas worden uitgestoten via een uitlaat.

In een alternatief kan de werkwijze aanvullend stappen omvatten van het koelen van het rookgas in een conditioneringszone en het herwinnen van zwavel in een katalysatorzone voordat het rookgas via een inlaat wordt uitgestoten.

Terwijl de principes van de uitvinding hierboven beschreven zijn aan de hand van specifieke uitvoeringsvormen, zal begrepen worden dat de beschrijvingstekst gemaakt is ter voorbeeld en niet als beperkend voor de beschermingsomvang die wordt bepaald door de aangehangen conclusies.

Claims

Conclusies

1. Een werkwijze voor het herwinnen van zwavel uit een zwavelafval, de werkwijze omvattende de stappen:

- het voorzien (S10) van een eerste zwavelafvalstroom (110) en een tweede zwavelafvalstroom (210), elke stroom omvattende zwavelgebonden samenstellingen;

- het aanvoeren van de eerste zwavelafvalstroom (S30) in een branderzone (105);

- het oxideren (S40) van de eerste zwavelafvalstroom (110) en een stikstofbron (150) omvattende stikstofgebonden samenstellingen in de branderzone (105) bij een eerste temperatuurgebied en een stoichiometrische verhouding R tot zuurstof in een gebied tussen 0.90 en 1.20 zodanig dat een productgas P omvattende SO2 en NOx wordt gevormd;

- het doorsturen van een productstroom van het productgas P (S50) naar een verbrandingszone (305) en het aanvoeren van de tweede zwavelafvalstroom (210) in de verbrandingszone (305); en

- het mengen (S60) van het productgas P en de tweede zwavelafvalstroom (210) in de verbrandingszone (305) bij een tweede temperatuurgebied om SO2 te reduceren volgens een Clausreactie zodanig dat zwavel S wordt verkregen (S70).
2. De werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de eerste zwavelafvalstroom (110) de stikstofbron (150) omvat en de aanvoerstap van de eerste zwavelafvalstroom (S30) het aanvoeren van de stikstofbron (150) in de branderzone (105) omvat.
3. De werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de werkwijze aanvullend het aanvoeren van een afzonderlijke stikstofafvalstroom (S32) in de branderzone (105) omvat.
4. De werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de oxidatiestap (S40) het besturen van de stoichiometrische verhouding R tot zuurstof in de branderzone omvat zodanig dat de stoichiometrische verhouding R tussen 0.95 en 1.15 is, meer bij voorkeur tussen 1.00 en 1.10.
5. De werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de werkwijze aanvullend de stappen omvat van het bepalen van een hoeveelheid zwavelgebonden samenstellingen (150), welke worden aangevoerd in de branderzone (105) en het aanvoeren van een eerste zuurstofstoom van een zuurstofbron (120, S34) in de branderzone (105) gebaseerd op de

BE2017/6031 hoeveelheid zwavelgebonden samenstellingen en de hoeveelheid stikstofgebonden samenstellingen.
6. De werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij het eerste temperatuurgebied is tussen 1000 en 2000 °C, bij voorkeur tussen 1100 en 1800 °C, meer bij voorkeur tussen 1200 en 1600 °C, en meest bij voorkeur tussen 1200 en 1400 °C.
7. De werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de oxidatiestap het besturen van het eerste temperatuurgebied in de branderzone (105) omvat door ten minste één van:

- het recirculeren van het productgas (P) naar de branderzone;

- het voorzien van een wervelstroom van het productgas (P) in de branderzone; en

- het voorzien van een Venturistroom van het productgas (P) binnenin de branderzone.
8. De werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij het tweede temperatuurgebied is tussen 200 en 1200 °C, bij voorkeur tussen 850 en 1200 °C, meer bij voorkeur tussen 1000 en 1150 °C.
9. De werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij het aanvoeren van de tweede zwavelafvalstroom (S55) het besturen van de hoeveelheid zwavelgebonden samenstellingen in de tweede zwavelafvalstroom (210) omvat zodanig dat de molaire verhouding van het SO2 tot de zwavelgebonden samenstellingen in de verbrandingszone (305) in hoofdzaak gelijk is aan een stoichiometrische verhouding van 1.0 voor de Clausreactie.
10. De werkwijze volgens conclusie 9, waarbij de oxidatiestap (S40) het besturen van een eerste hoeveelheid SO2 in de productstroom P omvat om in hoofdzaak in overeenstemming te zijn met de stoichiometrische verhouding, welke gewenst is in de verbrandingszone voor de Clausreactie.
11. De werkwijze volgens conclusie 10, waarbij de werkwijze aanvullend het aanvoeren van een derde zwavelafvalstroom (160, S36) in de branderzone of het aanvoeren van een derde zwavelafvalstroom (160, S36) in een mengzone (205) tussen de branderzone en de verbrandingszone omvat en de oxidatiestap (S40) aanvullend het oxideren van de derde zwavelafvalstroom bij het eerste temperatuurgebied in de branderzone (12) of het oxideren (S40b) van de derde zwavelafvalstroom bij een tussenfasetemperatuurgebied (Ti) in de

BE2017/6031 mengzone (205) zodanig dat de eerste hoeveelheid SO2 wordt gevormd door het oxideren van de eerste zwavelafvalstroom en het oxideren van de derde zwavelafvalstroom.
12. De werkwijze volgens conclusie 9, waarbij de oxidatiestap (S40) het besturen van een eerste hoeveelheid SO2 in de productstroom P omvat om minder te zijn dan de stoichiometrische verhouding gewenst in de verbrandingszone voor de Clausreactie en waarbij de mengstap het vormen van een tweede hoeveelheid SO2 (S65) in de verbrandingszone (305) omvat, waarbij de som van de eerste hoeveelheid SO2 en de tweede hoeveelheid SO2 in hoofdzaak overeenkomt met de stoichiometrische verhouding gewenst in de verbrandingszone (305).
13. De werkwijze volgens conclusie 12, waarbij de werkwijze aanvullend een stap van het aanvoeren van een zuurstofsubstroom (S34b, S34c) in ten minste één van de branderzone (105) en de verbrandingszone (305) omvat voor het voorzien van een overmaathoeveelheid zuurstof zodanig dat gedurende de mengstap (S60) een tweede hoeveelheid SO2 wordt gevormd (S65).
14. De werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de eerste zwavelafvalstroom een concentratie van zwavelgebonden samenstellingen van minder dan 50 volume-% bevat, bij voorkeur minder dan 30% volume-%, meer bij voorkeur minder dan 10% volume-%.
15. De werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de tweede zwavelafvalstroom (210) en/of de derde zwavelafvalstroom (160) een concentratie van zwavelgebonden samenstellingen van meer dan 50 volume-% bevat, bij voorkeur ten minste 70% volume-%.
16. De werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de zwavelgebonden samenstellingen ten minste één van een waterstofsulfide, een organozwavelsamenstelling en een organometaalzwavelsamenstelling omvatten.
17. De werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de stikstofbron (150) één van ammonia, urea en stikstofgas omvat.

BE2017/6031
18. De werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij het zwavelafval, welke zwavelgebonden samenstellingen omvat, één is van de volgende: een afvalgas, een afvalvloeistof, een afvalslib, een vastestofafval, of een combinatie daarvan.
19. Een systeem voor het herwinnen van zwavel uit een zwavelafval, het systeem omvattende:

- een eerste verbrandingseenheid (100) omvattende een branderzone (105), een brander (108) en een verbrandingszone (305);

- een eerste aanvoermiddel (112) ingericht voor het aanvoeren van een eerste zwavelafvalstroom (110), welke zwavelgebonden samenstellingen omvat, in de branderzone;

- een stikstofmiddel (152) voor het aanvoeren van een stikstofbron (150) in de branderzone (105);

- de brander ingericht voor het oxideren van de eerste zwavelafvalstroom (110) en de stikstofbron (150) in de branderzone (105) bij een eerste temperatuurgebied en een stoichiometrische verhouding tot zuurstof in een gebied tussen 0.90 en 1.20 zodanig dat een productgas P omvattende SO2 en NOx wordt gevormd;

- een tweede aanvoermiddel (212) ingericht voor het aanvoeren van een tweede zwavelafvalstroom (210), welke zwavelgebonden samenstellingen omvat, in de verbrandingszone (305); en

- mengmiddel (250) ingericht voor het mengen van het productgas P en de tweede zwavelafvalstroom (210) in de verbrandingszone (305) bij een tweede temperatuurgebied om SO2 te reduceren volgens een Clausreactie zodanig dat zwavel wordt verkregen.
20. Het systeem volgens conclusie 19, waarbij de eerste zwavelafvalstroom (110) de stikstofbron (150) omvat en het eerste aanvoermiddel (112) het stikstofmiddel (152) is voor het aanvoeren van de stikstofbron (150) in de branderzone (105).
21. Het systeem volgens conclusie 19, waarbij het stikstofmiddel (152) stikstofaanvoermiddel ingericht voor het aanvoeren van een afzonderlijke stikstofafvalstroom in de branderzone (105) omvat.
22. Het systeem volgens één van de voorgaande conclusies 19 - 21, aanvullend een eerste zuurstofaanvoermiddel (122) omvat, welke is ingericht voor het aanvoeren van een eerste zuurstofstroom van zuurstofbron (120) in de branderzone (105) zodanig dat de

BE2017/6031 stoichiometrische verhouding R in de branderzone de gewenste de stoichiometrische verhouding R is.
23. Het systeem volgens één van de voorgaande conclusies 19 - 22, waarbij de stoichiometrische verhouding R tot zuurstof in de branderzone tussen 0.95 en 1.15 is, meer bij voorkeur tussen 1.00 en 1.10.
24. Het systeem volgens één van de voorgaande conclusies 19 - 23, aanvullend bepalingsmiddel omvattend voor het bepalen van ten minste één van: een hoeveelheid zwavelgebonden samenstellingen in de eerste zwavelafvalstroom (110) en een hoeveelheid stikstofgebonden samenstellingen (150), welke worden aangevoerd in de branderzone (105).
25. Het systeem volgens één van de voorgaande conclusies 19 - 24, het eerste temperatuurgebied is tussen 1000 en 2000 °C, bij voorkeur tussen 1100 en 1800 °C, meer bij voorkeur tussen 1200 en 1600 °C, en meest bij voorkeur tussen 1200 en 1400 °C.
26. Het systeem volgens één van de voorgaande conclusies 19 - 25, aanvullend recirculatiemiddel (180) ingericht voor het besturen van het eerste temperatuurgebied in de branderzone (105) omvattend door tenminste één van:

- het recirculeren van het productgas (P) naar de branderzone;

- het voorzien van een wervelstroom van het productgas (P) in de branderzone; en

- het voorzien van een Venturistroom van het productgas (P) binnenin de branderzone.
27. Het systeem volgens één van de voorgaande conclusies 19 - 26, aanvullend een besturing (10) ingericht voor het besturen van ten minste één van het eerste aanvoermiddel (112), het stikstofmiddel (152), het tweede aanvoermiddel(212), het eerste temperatuutgebied, het tweede temperatuurgebied, het mengmiddel (250) en optioneel het recirculatiemiddel omvattend zodanig dat de molaire verhouding van het SO2 tot de zwavelgebonden samenstellingen in de verbrandingszone (305) in hoofdzaak gelijk is aan een stoichiometrische verhouding van 1.0 voor de Clausreactie.
28. Het systeem volgens één van de voorgaande conclusies 27, waarbij de besturing is ingericht voor het besturen van een eerste hoeveelheid SO2 van het productgas P om in hoofdzaak in overeenstemming te zijn met de stoichiometrische verhouding gewenst in de verbrandingszone voor de Clausreactie.

BE2017/6031
29. Het systeem volgens één van de voorgaande conclusies 26 - 28, waarbij het recirculatiemiddel een mengwand (180) omvat ingericht voor het retourneren van een deel van het productgas P naar de branderzone (105), wanneer het deel van het productgas de mengwand raakt, en het toestaan van een transport van het, ten minste deels gerecirculeerde, productgas P naar de verbrandingszone (305).
30. Het systeem volgens de voorgaande conclusie 29, waarbij de mengwand is ingericht tussen de branderzone (105) en de verbrandingszone (305).
31. Het systeem volgens één van de voorgaande conclusies 26 - 30 en conclusie 22, waarbij het recirculatiemiddel injectiemondstukken (122) van het eerste zuurstofaanvoermiddel omvat ingericht voor het injecteren van de zuurstofbron in een injectierichting in de branderzone voor het creëren van een wervelstroom van het productgas binnenin de branderzone (105).
32. Het systeem volgens één van de voorgaande conclusies 26 - 31, waarbij het recirculatiemiddel injectiemondstukken (112p) van het eerste aanvoermiddel (112) omvat ingericht voor het injecteren van een tangentiële substroom van de eerste zwavelafvalstroom in een injectierichting in de branderzone voor het creëren van een wervelstroom F van het productgas binnenin de branderzone (105).
33. Het systeem volgens één van de voorgaande conclusies 19 - 32, het tweede temperatuurgebied is tussen 200 en 1200 °C, bij voorkeur tussen 850 en 1200 °C, meer bij voorkeur tussen 1000 en 1150 °C.
34. Het systeem volgens één van de voorgaande conclusies 19 - 33, een derde aanvoermiddel (162) ingericht voor het aanvoeren van een derde zwavelafvalstroom (160) in de branderzone (105) of in een mengzone (205) tussen de branderzone en de verbrandingszone omvattend.
35. Het systeem volgens één van de voorgaande conclusies 19 - 34, een tweede zuurstofaanvoermiddel (124) ingericht voor het aanvoeren van een tweede zuurstofaanvoerstroom van zuurstofbron (120b) in de verbrandingszone (305) omvattend.

BE2017/6031
36. Het systeem volgens conclusie 35, waarbij ten minste één van het eerste zuurstofaanvoermiddel (122) en het tweede zuurstofaanvoermiddel (124) is ingericht voor het aanvoeren van een overmaathoeveelheid zuurstof (S34b, S34c) in ten minste één van de branderzone (120) en de verbrandingszone (320) zodanig dat gedurende de mengstap

5 (S60) een tweede hoeveelheid SO2 wordt gevormd (S65).