DE2429942A1 - Gewinnung von schwefel aus gasen mit niedriger schwefel-wasserstoff-konzentration - Google Patents

Gewinnung von schwefel aus gasen mit niedriger schwefel-wasserstoff-konzentration

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Description

THE RALPH M. PARSONS COMPANY, eine Gesellschaft nach den Gesetzen des Staates Nevada, 617 West Seventh Street, Los Angeles, Kalifornien 90054, V.St.A.
Gewinnung von Schwefel aus Gasen mit niedriger Schwefel-Wasserstoff-Konzentration
Das modifizierte Claus—Verfahren zur Umsetzung von Schwefelwasserstoff im Schwefel ist bekannt und wird weithin praktiziert. In den meisten Fällen beginnt das Verfahren mit einem Beschickungsgas, das einen größeren Anteil (50% oder mehr) Schwefelwasserstoff in Mischung mit anderen Gasen enthält, die zum größten Teil inert sind.
Das am häufigsten angetroffene inerte Gas ist Kohlenstoffdioxid. Da Kohlenstoffdioxid genauso wie Schwefelwasserstoff sauer reagieren, neigen beide dazu, von Aufbereitungslösungen absorbiert zu werden, welche Schwefelwasserstoff vor der Umwandlung in der Claus—Kontaktkammer anreichern.
Gewöhnlich verwendete Aufbereitungslösungen sind wässrige Lösungen der Amine, wie beispielsweise Monoäthanolamin und Dir-Äthanolamin, Di-^Tsopropanolamin sowie ähnliche or—
HZ/gs
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ganische Lösungsmittel, wie etwa SuIfolan,. N-Methylpyrrolidon, Polyglycole und dergleichen wie auch anorganische Lösungsmittel, wie etwa Kaliumcarbonat.
Schwefelwasserstoff und Kohlenstoffdioxid werden normalerweise im Gasstrom von dem verwendeten Lösungsmittel befreit, um das Beschickungsgas für ein Claus-Verfahren zu gewinnen.
Da Schwefelwasserstoff und Kohlenstoffdioxid gewöhnlich in einem Gas vorhanden sind, das hauptsächlich aus Wasserstoff oder Kohlenwasserstoffen besteht, werden sich der Wasserstoff sowie die Kohlenwasserstoffe in dem Lösungsmittel lösen und mit dem Schwefelwasserstoff und Kohlenstoff dioxid erneut extrahiert werden.
Somit wird je nach der Zusammensetzung des Beschickungsgases, den Arbeitsbedingungen und dem verwendeten Lösungsmittel der Kohlenwasserstoffgehalt des·"Säuregases" (Mischung aus Schwefelwasserstoff und Kohlenstoffdioxid) von 0,2 bis 5 Vol.% oder mehr schwanken.
Wenn ein Amin oder ein organisches Lösungsmittel verwendet werden, wird das Lösungsmittel ebenfalls in dem Säuregas in kleineren Kengen wegen seines Dampfdruckes auftreten.
Unter ungünstigen Bedingungen führen die Kohlenwasserstoffe und Lösungsmittel-Dämpfe zu Betriebsschwierigkeiten eines modifizierten Claus-Verfahrens aufgrund des Abbaus des kohlenstoffhaltigen Materials zu Teerprodukten, die den Claus-Katalysator blockieren können, ihn inaktiv werden lassen oder den gewonnenen Schwefel verunreinigen, so daß er seine Farbe manchmal in solchem Ausmaß verändert, daß er nicht mehr verkäuflich ist.
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Wenn die Schwefelwasserstoff-Konzentration in dem Säuregas über 50% liegt, kann eine modifizierte Claus-Anlage in geradliniger Umsetzung gefahren werden, wobei sämtliches Gas.mit den notwendigen Mengen an Sauerstoff - normalerweise von Luft geliefert - Ln einer Verbrennungskammer zusammengebracht wird.
Die Reaktion von Schwefelwasserstoff mit Sauerstoff zur Bildung von Schwefeldioxid und Schwefel-ist exothermisch, so daß sich eine so hohe Flammtemperatur ergibt, die zur vollständigen Umsetzung der Kohlenwasserstoffe und der Lösungsmitteldämpfe in Produkte wie Kohlenstoffdioxid, Ca.rbo.nyl-SuIfid und Kohlenstoffdisulfid ausreicht. Unter diesen Umständen kann die Bildung von Teeren vermieden werden.
Wenn jedoch die Schwefelwasserstoffkonzentration in dem Gas unter 50 Vol.% liegt, werden die Flammtemperaturen durch die thermische Belastung des inerten Kohlenstoffdioxids erniedrigt und die Vergasung der Kohlenstoffverbindungen kann unvollständig werden und Teerprodukte können entstehen.
Unter solchen Umständen ist es notwendig, die Flammtemperatur durch Herumleiten eines Teiles des Säuregases um di-e Flammzone herum zuv erhöhen und den abgezweigten Teil an einer Stelle einzuführen, die gerade vor der ersten Katalysatorstjfe des Claus-Ofens sich befindet.
Wenn das Säuregas sich in seinem Schwefelwasserstoffgehalt zunehmend verdünnt, müssen größere Mengen um die Flammzone herumgeführt werden, um die Flammtemperatur für das Vergasen der Kohlenstoffverbindungen hinreichend hoch zu halten, die Flamme stabil zu halten und ihr verlöschen zu vermeiden.
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Das Herumleiten kann jedoch soweit führen, daß zwei Drittel des Säuregases abgezweigt werden, während ein Drittel die Flammzone durchläuft.
Diese Verhältnisse stellen jedoch eine echte Beschränkung dar, weil bekanntlich bei der Claus-Reaktion ein Volumteil Schwefeldioxid auf zwei Volumteile Schwefelwasserstoff erforderlich sind.
Selbst wenn also zwei Drittel des Säuregases um die Flammzone herumgeführt werden und ein Drittel durch die Flammzone geleitet wird, ist eine untere Schranke für die Schwefelwasserstoffkonzentration erreicht, bei der die Flammtemperatur für eine stabile Verbrennung zu niedrig wird oder Teerprodukte entstehen.
Diese untere Grenze wird erreicht, wenn die Schwefelwasserstoffkonzentration des Säuregases zwischen 15 bis 20 Vol.% beträgt.
Die durch das Vorhandensein von Kohlenwasserstoffen und/ oder Lösungsmitteldampfen in dem Säuregas*werden noch vergrößert, wenn die Konzentration des Schwefelwasserstoffes in dem Gas reduziert wird. Wenn beispielsweise das Säuregas 0,5Vol.% Kohlenwasserstoffe enthält, beträgt das Verhältnis von Schwefelwasserstoff zu Kohlenwasserstoffen 180 zu 1 bei einem Schwefelwasserstoffgehalt von 90% in dem Säuregas. Andererseits beträgt das Verhältnis von Schwefelwasserstoff zu Kohlenwasserstoff nur 20 zu 1 bei einem Schwefelwasserstoffgehalt von 10% in dem Säuregas.
Wenn somit die Schwefelwasserstoffkonzentration in dem Säuregas kleiner wird, werden die proportionalen Bruchteile von Kohlenwasserstoffen und/oder Lösungsmitteldämpfen viel größer, weil gleichzeitig die Flammtemperatur abnimmt. Als Folge wird die Vergasung der Kohlenwasserstoffe zu-♦ entstehenden Probleme
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nehmend schwieriger.
Aufgrund dieser Betrachtungen hat man allgemein geschlossen, daß der modifizierte Claus-Prozess für Säuregase nicht geeignet ist, die weniger als etwa 20 Vol.% Schwefelwassserstoff enthalten.
Andererseits gibt es jedoch sehr viele gewonnene Säuregase, beispielsweise bei der Reinigung von Erdgas,'die niedrige Schwefelwasserstoff-Konzentrationen haben. Bislang hat man diese Säuregase einfach abgebrannt mit der Folge einer beträchtlichen Pollution der Luft durch Schwefeldioxid. So wird bei einigen Anlagen, bei denen abgebrannt wird, eine Menge, von 1000 Tonnen pro Tag an Schwefeldioxid in die Luft entlassen.
Die Situation wird noch dadurch zunehmend erschwert, daß in vielen ITmwandlungsverf ahren von Kohle in Gase mit niedrigem Schwefelgehalt oder in flüssige Brennstoffe ein Säuregas erhalten wird, das weniger -als 20 Vol.% Schwefelwasserstoff enthält.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Gewinnung von Schwefel aus Gasen mit niedrigem Schwefelwasserstoffgehalt zu schaffen, speziell von Säuregasen, die weniger als 20 Vol.?u Schwefelwasserstoff enthalten.
Erfindungsgemäß wird dazu ein wenig Schwefelwasserstoff enthaltendes Gas durch Wärmetauschung in Abwesenheit von Schwefeldioxid und Sauerstoff auf eine Temperatur von etwa 2000C bis etwa 3400C vorerhitzt und mit einem Schwefeldioxid enthaltenden Gas zusammengebracht und auf einen Katalysator zur konventionellen Claus'sehen Schwefelumsetzung gegeben»
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-G-
Es wird weiter ein Schwefeldioxid enthaltendes Gas gewonnen, dessen Schwefeldioxidgehalt etwa gleich dem halben Volumen des in dem Schwefelwasserstoff-Schwach— gas enthaltenen Schwefelwasserstoffs ist. Dies wird erreicht durch Verbrennen von Schwefel, der in einer Flammzone des Prozesses gewonnen wurde, vorzugsweise der anfänolich als Folge der Reaktion von Schwefelwasserstoff in dem Säuregas mit Schwefeldioxid gebildete Schwefel, in Anwesenheit eines Sauerstoff enthaltenden Gases, beispielsweise Luft, wobei der Schwefel in einer Menge von wenigstens 25 % über dem Betrag vorhanden ist, der zur Umsetzung in Schwefeldioxid erforderlich ist.
Durch Verwendung von überschüssigem Schwefel kann die Flammtemperatur in der Flammzone im Bereich von 1.150 C bis 1.550 C gehalten werden, während gleichzeitig die Fohlenwasserstoff-Verunreinigungen in dem Schwefel mit Schwefel zur Reaktion gebracht werden, so daß sich Kohlenstoff-Schwefel-Verbindungen und Schwefelwasserstoff ergeben.
Nach der Verbrennung von Schwefel wird das Gas auf die Temperaturen von etwa 130°C bis 400°C abgekühlt, um den vorhandenen überschüssigen Schwefel zu kondensieren.
Das sich ergebende, Schwefeldioxid enthaltende Gas, wird dann mit dem aufgeheizten Gas von niedrigem Schwefelwasserstoffgehalt vermischt und über einen Claus-Katalysator geführt, der typischerweise ein Aluminiumoxid-Katalysator sein kann, wobei Schwefel durch die Reaktion von Schwefelwasserstoff mit Schwefeldioxid gebildet wird.
Der gewonnene Schwefel wird aus dem Gas durch Kondensation abgeführt. Es wird nur ein Teil als Endprodukt gewonnen, während der Rest Zurück in die Flammzone zur Umsetzung in Schwefeldioxid und zur Reinigung von Schwefel zurückgeführt wird.
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Bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann Schwefel kontinuierlich gereinigt werden, während gleichzeitig .durch die Verwendung.von überschüssigem Schwefel in eier Flammzone sowohl Sauerstoff wie Schwefeltrioxid aus dem Schwefeldioxid enthaltenden Gasstrom eliminiert werden. Dadurch wird ein Umsetzen des Katalysators in sein Sulfat vei'mieden sowie seine Deaktivierung für die Claus—Roaktion verhindert. Außerdem wird dadurch, daß das g?s. von niedrigem Schwefelwasserstoff gehalt auf einer relativ niedrigen Temperatur gehalten wird, die Bildung von verschmutzenden Teerprodukten verhindert.
'-1Ie 1 ei gefügte r.eichming erläutert schematisch die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die Erfindung schafft also ein Verfahren zur Aufarbeitung von Gasen mit niedrigem Schwefelwasserstoffgehalt.
Gase mit niedrigem Schwefelwasserstoffgehalt, die erfindungsgemäß verarbeitet werden, werden hier "Säure-Gas" bezeichnet. Unter dem Ausdruck "Säure-Gas" wird also ein Gas verstanden, das weniger als etwa 20 Vol.% Schwefelwasserstoff enthält und im übrigen im wesentlichen inert ist, aufgrund der Anwesenheit von Kohlenstoffdioxid und Wasser· Das Gas kann geringe Mengen Wasserstoff, .Kohlenwasserstoffe, organische Absorptionsmittel u.dgl. enthalten, ist jedoch im wesentlichen frei von Schwefeldioxid und Sauerstoff.
Gemäß der "eichnung wird das Säure-Gas über Leitung 10 durch einen Vorwärmer 12 geführt, in welchem durch Verbrennung ei nee Heizgases mit luft das Säure-Gas indirekt auf eine Temperatur aufgeheizt wird, die zur Umsetzung des in dem Söure-Gas enthaltenen Schwefelwasserstoff in Schwefel geeignet" ist. Diese Temperatur kann allgemein
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zwischen 20O0C und 3400C liegen. Durch Steuern der Temperatur, auf welche das Säure-Gas in dem Vorwärmer 12 aufgeheizt wird sowie durch"Ausschluß von oxidierenden Stoffen, wie beispielsweise Schwefeldioxid und Sauerstoff, werden aus den Kohlenwasserstoffen und organischen Absorptionsstoffen in dem Säuregas keine Teerprodukte gebildet. Gleichzeitig mit dem Aufheizen des Säuregases wird ein Schwefeldioxidgas durch Verbrennung von Schwefel in Anwesenheit eines Sauerstoff enthaltenden Gases, typischerweise Luft, in der Flammzone 14 gebildet. Der der Flammzone 14 zugeführte Schwefel entstammt dem Prozeß und ist vorzugsweise solcher Schwefel, der in der ersten Reaktionsstufe von Schwefelwasserstoff mit Schwefeldioxid gemäß der. Gleichung
2H2S + SO2 . fr 3S + 2H2O
gebildet wird. Obgleich in der Flammzone 14 nur so viel Schwefel verbraucht wird, um Schwefeldioxid in einer Menge vom halben Volumen des in dem Säuregas enthaltenen Schwefelwasserstoffs zu erzeugen, wird der Flammzone 14 Schwefel stets im Überschuß über diejenige Menge zugeführt, die zur Bildung von Schwefeldioxid aus dem- Schwefelwasaarstoff-Schwach-Säure-Gas erforderlich ist.
Im einzelnen beträgt die Schwefelmenge wenigstens etwa 25% mehr als die Menge an Schwefel, die stöchlometrisch zur Bildung von Schwefeldioxid aus Schwefelwasserstoff nötig wäre, und kann je nach den Betriebsbedingungen von etwa 2 5% bis etwa 200% Überschuß betragen. In. der Verbrennung von Schwefel ist das Sauerstoff enthaltende Gas üblicherweise Luft und Schwefeldioxid wird gemäß der Reaktionsgleichung
I ,
S + O2 (Luft) & SO2 (+N2').
gewonnen.' Durch Verwendung von Schwefel anstelle eines Teiles des Säuregases als Beschickungsstoff zur Flamm-
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zone wird die Flammzone 14 durch die Eigenschaften des Säure-Gases nicht beeinflußt. Stattdessen wird sie kontinuierlich mit elementarem·Schwefel und Luft von im wesentlichen konstanter Qualität beschickt. Im Ergebnis kann sie daher stets bei hohen Temperaturen gefahren werden, welche eine im wesentlichen vollständigere Reaktion des eingeführten Sauerstoffs mit Schwefel sowie mit kohlenstoffhaltigen, im Schwefel als Verunreinigungen möglicherweise enthaltenden Stoffen erlaubt.
Dazu wird mit Vorteil so verfahren, daß der der Flammzone 14 zugeführte Schwefel von einem gesonderten Schwe— felbehälter 16 geliefert wird, in welchem der anfänglich durch die Reaktion von Schwefelwasserstoff mit Schwefeldioxid im Claus-Reaktor 18 gewonnene und im Kondensator 20 aus dem Reaktionsgas kondensierte Schwefel aufgesammelt wird.
Da das Säure-Gas im wesentlichen Sauerstoff- und Schwefeldioxid-frei ist und nicht auf eine Temperatur aufgeheizt wird, bei welcher aus dem kohlenstoffhaltigen Verunreinigungen Teerprodukte gebildet werden, können sie in bequemer Weise.mit dem anfänglich erzeugten Schwefel kondensiert werden. Durch Aufsammeln des Schwefels wie auch der enthaltenen kohlenstoffhaltigen Verunreinigungen in einem eigenen Flüssig-Schwefel-Behälter 16 kann der Schwefel zur Erzeugung von Schwefeldioxid verwendet und ,die kohlenstoffhaltigen Stoffe sicher ausgeschieden werden. Durch Steuerung der Verbrennungstemperatur können die kohlenstoffhaltigen Stoffe leicht mit Schwefel zur Bildung.von. Kohlenstoff-Schwefel-Verbindungen zur Reaktion gebracht werden entsprechend der Gleichung
Eine vollständige Umsetzung der Kohlenwasserstoff-Verunreinigungen im Schwefel wird erreicht, indem die Tempe-
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tür in der Plammzone über 1.100 C gehalten wird. Vorzugsweise sollte die Temperatur zwischen 1.1500C und 1.550 C liegen, wobei der obere Grenzwert durch die Feuerfestigkeit der Auskleidung für die Flammzone verwendeten Stoffe bestimmt ist, beispielsweise feuerfeste Ziegel, welche den Flammentemperaturen standhalten · müssen.
Zusätzlich zur Reinigung des der Flammzone 14 zugeführten Schwefels erlaubt die Verwendung überschüssigen Schwefels eine Veränderung der Temperatur in der Flammzone 14, weil der im Überschuß gegenüber der für die Reaktion des Sauerstoffs nötigen Menge zugeführte Schwefel und gegebenenfalls vorhandene kohlenstoffhaltige Verunreinigungen die exothermische Reaktionswärme absorbieren, so daß die Fla^nmzonen-Temperatur gesteuert wird. Dies wird erreicht durch erneutes Verdampfen des Überschuß-Schwefels. Die* Verwendung von Überschuß-Schwefel bringt einen weiteren wichtigen Vorteil. Überschuß-Schwefel sorgt für vollständigen Verbrauch des Sauerstoffs und reduziert die Bildung von Schwefeltrioxid auf ein Kinimum. Sowohl'Sauerstoff wie Schwefeltrioxid sind unerwünschte Bestandteile eines Schwefeldioxid-Beschickungsgases für einen Claus-Katalysator, insbesondere Aluminiumoxid, weil beide die Bildung von Alu-
miniumsulfat fördern, das den Katalysator für die Claus Reaktion deaktiviert.
Durch Verwendung von Schwefel allein als Haupt-Beschickungsstoff zur Flammzone 14 ergab sich die erzeugte Schwefeltrioxidmenge zu etwa 0,84 mol für je 1 MM mol gebildeten Schwefeldioxids. Dies entspricht der oder ist weniger als diejenige Menge an Schwefeldioxid, die normalerweise erzeugt würde, wenn ein viel Schwefelwasserstoff enthaltendes Gas in Schwefeldioxid umgesetzt würde und einem Claus-Ver- -· fahren in konventioneller Wei-se unterzogen würde.
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Durch Verwendung von Überschuß-Schwefel für die Reaktion S + 2SO3 ^ 3SO2
bei erhöhten Temperaturen wird die im Reaktionsgas vorhandene Schwefeltrioxidmenge höchstens den Wert erreichen, der typischerweise bei der Beschickung einer Schwefelgewinnungsanlage vorhanden ist; in denmeisten Fällen wird dieser Wert jedoch "unterschritten.
Wie oben bereits erwähnt, sorgt die Bildung von Schwefeldioxid bei Temperaturen oberhalb von 1.1000C für eine vollständige Umsetzung der kohlenstoffhaltigen Verunreinigungen in Kohlenstoff-Schwefel-Verbindungen. Weil das Säure—Gas von niedriger Schwefelwasserstoff-Konzentration unterhalb einer Temperatur gehalten wird, bei der Teerprodukte aus den in dem Säure-Gas enthaltenen kohlenstoffhaltigen Stoffen gebildet werden können, wird die BiHu ng von entfärbtem Endprodukt und die Verschmutzung oder Blockie rung des wichtigen Katalysators vermieden.
Nach der Verbrennung von Schwefel und der Umsetzung mit— geführter kohlenstoffhaltiger Stoffe in der Flammzone 14 wird das Gas aus der Flammzone 14 durch einen Abwärmeboiler 22 geführt, in welchem das Gas teilweise gekühlt und Dampf für die Verwendung in dem Verfahren erzeugt werden. Das Gas wird dann durch den ersten Kondensator 24 geführt, in welchem überschüssiger Schwefel, jetzt in sehr reinem Zustand, aus dem Gas kondensiert und über Leitung 26 zu dem Schwefelendproduktgefäß 28 oder der Schwefelsammeizone zugeführt wird. Zur Kondensation des der Flammzone 14 zugeführten Überschußschwefels wird das Gas von einer Temperatur von etwa 1300C bis 4000C abgekühlt, je nach den Betriebsbedingungen und Ausbeute-Überlegungen.
Das gekühlte Abgas besteht aus Schwefeldioxid, Stickstoff
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(bei Verwendung von Luft als Sauerstoff spender) , Spuren von K?rbonylsulfid, Kohlenstoffdisulfid und Kohlenstoffdloxid aus kohlenstoffhaltigen Stoffen in dem Schwefel sowie unkondensierten Schwefeldämpfen, und wird über leitung 30 zu dem vorgewärmten Gas aus Leitung 10 gegeben und das ganze in das Reaktionsgefäß 18 eingeleitet. Das Reaktionsgefäß 18 enthält einen konventionellen Claus-Katalysator, beispielsweise Bauxit, Aluminiumoxid u.dgl.
Die Gasmischurg wird dem Claus-Reaktionsgefäß 18 in einer Temperatur von etwa 220°bis etwa 260°C zugeführt.
Das erfordert,wie angezeigt, ein Vorwärmen des Säure-Gas.BS auf eine Temperatur von 200 C bis etwa 340 C, vorzugsweise von etwa 220° bis etwa 2600C, je nach der Temperatur, auf welche des Schwefeldioxid enthaltende Gas während der Schwefelkondensation abgekühlt wird.
Beim Vorwärmen des Säuregases ist es erwünscht, daß das Gas im wesentlichen frei von Sauerstoff und Schwefeldioxid ist, um die Entstehung von Teerprodukten zu verhindern. Wenn Sauerstoff und/oder Schwefeldioxid vorhanden sind, soll;en Temperaturen über 400 C vermieden werden. Das kann durch indirekte Beheizung des Säure-Gases in einem befeuert >n Heizer 12 sichergestellt werden.
Die folgende Reaktion von Schwefelwasserstoff und Schwefeldioxid im Reaktor 18, in welchem die prozentuale Umsetzung in elementaren Schwefel 80% und mehr betragen kann, ergibt Schwefel, der in dem Kondensator 20 kondensiert wird, und in den Flüssig-Schwefel-Behälter 16 geleitet wird. Ein Teil wird in den Endprodukt-Schwefelbehälter 28 als Überlauf v/eitc rgeleitet und der Rest wird durch eine Pumpe 32 als Beschic tung über Leitung 34 der Flammzone 14 zugeführt.
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Nach der Schwefelkondensation wird der Rest des Gases erneut in einem Wiederaufwärmer 36 aufgewärmt und einer nächsten Claus-Stufe 38 zugeführt, in welcher weiterer Schwefel gebildet und dem Kondensator 40 kondensiert und dem Endprodukt-Schwefel-Behälter 28 zugeführt wird.
Da in dem Schwefel mitgeführte kohlenstoffhaltige Stoffe in dem Schwefelbehälter 16 gesammelt werden, wird das vom Reaktor 38 oder weiteren zusätzlichen Claus-Reaktoren stammende Endprodukt einen sehr hohen Reinheitsgrad besitzen und kann leicht mit dem gereinigten und im Kondensator 24 kondensierten Schwefel vermischt werden.
Das Restgas, das geringe Mengen an Schwefelwasserstoff und Schwefeldioxid enthält, wird entweder verascht und · dann an Luft sbgelassen oder erneut in das System eingeführt, um Schwefelverbindungen zu entfernen, so daß dann das Gas sicher in Luft abgelassen werden kann, ohne daß dadurch Probleme hinsichtlich Luftverschmutzung entstehen können.
Beispiel
Ein Säuregas mit 7,4. mol % H3S, 1,9 mol % CH4, 84,65 mol % CO-, 6,2 mol % HpO und Spuren an Monoäthanolamin wird einem befeuerten Vorwärmer in einer Menge von 8374 Ib. mol/h zugeführt und auf eine Temperatur zwischen 232 C und 260 C indirekt aufgewärmt.
Um genügend Schwefeldioxid zur Reaktion mit dem in dem Säure-Ges enthaltenen Schwefelwasserstoff zu liefern, wird Schwefel in einer Menge von 24 412 lbs/h. einer Flammzone mit ausreichend Luftzutritt zugeführt, so daß 9 933 lbs/ h des Schwefels in Schwefeldioxid umgesetzt werden. Die Menge an Überschußschwefel beträgt 14 479 lbs pro Stunde oder 146 1 derjenigen Menge, die zur Bildung von Schwefel-
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dioxid zur Reaktion mit Schwefelwasserstoff benötigt wird. Der Lberschußschwefel hält die Temperatur in der Flamm- ?.one bei etwa 21060F (= 11200C).
Nach der Umsetzung des Schwefels in Schwefeldioxid v/ird das Gas auf 235°C abgekühlt, wobei 12 680 lbs pro Stund« flüssigen Schwefels als Endprodukt kondensiert werden.
Das Gas wird dann mit dem vorgewärmten Säuregas vermischt und über einen Claus-Katalysator geführt, in welchem Schwefel gemäß der Gleichung
2H„S
„S + SOa >3S + 2H2O
gebildet wird. Das Gas wird dann abgekühlt und flüssiger Schwefel in Mengen von 27 495 lbs pro Stunde kondensiert. Davon werden 3 083 lbs pro Stunde als Endprodukt Schwefel abgetrennt und der Rest wird wieder in die Flammzone zur Erzeugung von Schwefeldioxid und zur Schwefelreinigung zurückgeführt. Auf der Basis des in dem Säure-Gas enthaltenen Schwefelwasserstoffs werden etwa 79,5% in der ersten Claus-Stufe in freien Schwefel umgesetzt.
Das Gas aus dem Kondensator wird dann erneut auf 260 C aufgeheizt und dann in .einen zweiten Claus—Umsetzer geführt, in welchem weiterer Schwefel gebildet und danach als Schwefel-Endprodukt kondensiert wird.
Insgesamt wurde also ein Gas mit niedrigem Schwel elwasserstoffgehalt indirekt auf eine Temperatur aufgehe: zt, die zur katalytischen Umsetzung durch Reaktion mit Schwefeldioxid über elementaren Schwefel gemäß dem Claus-Verfahren ausreicht. Gleichzeitig wird Schwefeldioxid enthaltendes Gas durch Verbrennung von Schwefel in einem Sauerstoff enthaltenden Gas in einer Flammzone erzeugt, wobei Schwefel im Überschuß gegenüber derjenigen Menge vorhanden ist, die zur Bildung von Schwefeldioxid in dem Gas erforderlich wäre.
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Nach der Wiedergewinnung des Überschußschwefeis aus den Verbrennungsprodukten der Flammzone werden die Gase zusammengeführt und über eine oder mehrere Claus-Katalysatorstufen geführt, in welchen Schwefel durch die Reaktion von Schwefelwasserstoff mit Schwefeldioxid gebildet und nach jeder Stufe gewonnen wird.
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Claims (7)

  1. Patentansprüche
    l) Verfahren zur Gewinnung von Schwefel aus Säure-Gas
    mit niedriger Schwefelwasserstoff-Konzentration, dadurch gekennzeichnet,
    a) daß Säure-Gas indirekt auf eine Temperatur von etwa
    4000F (200°C)bis etwa 650° (3200C) aufgeheizt wird;
    b) daß durch Verbrennung von Schwefel in Anwesenheit
    eines Sauerstoff enthaltenden Gases in einer Flammzone
    (14) von hoher Temperatur Schwefeldioxidgas erzeugt
    wird, wobei so viel Sauerstoff in die Flammzone geleitet wird, daß etwa 50% der in dem Säure-Gas enthaltenen Schwefelwasserstoff menge an Schwefeldioxid erzeugt wird, und
    wobei der Beschickungsschwefel für die Flammzone mengenmäßig wenigstens 25% mehr ist als die zur Umwandlung in
    Schwefeldioxid erforderliche Menge;
    c) daß das Schwefeldioxidgas auf eine Temperatur von
    etwa 270°F (1300C) bis etwa 7500F (etwa 4000C) abgekühlt wird und der tberschußschwefel aus dem Schwefeldioxidgas kondensiert wird;
    d) daß das aufgeheizte Säure-Gas mit dem abgekühlten
    Schwefeldioxid-Gas vermischt und Schwefelwasserstoff mit Schwefeldioxid katalytisch zu elementarem Schwefel umgesetzt wird; und
    e) daß der gebildete elementare Schwefel aus dem Reaktionsgas kondensiert und teilweise in die Flammzone zurückgegeben wi d.
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  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur in der Flammzone über etwa 2000 F (11000C) gehalten wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, deß in der Flammzone die Temperatur zwischen etwa 21000F (11500C) und etwa 28000F (15500C) gehalten wird.
  4. 4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Säuregas auf eine Temperatur aufgeheizt wird, die zwischen 430 F (220 C) und etwa 500°F (260°C) liegt.
  5. 5. VerTahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der.aus dem Schwefeldioxid-Gas kondensierte Schwefel in einem ersten Flüssig-Schwef el-Behälter (28) aufgesammelt wird und daß der aus dem Reaktionsgas kondensierte Schwefel in einem zweiten Flüssig-Schwef el-Behälter (16) aufgesammelt wird.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwefel aus dem zweiten Flüssig-Schwefel-Behälter (16) in die Flammzone geleitet wird.
  7. 7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsgas in wenigstens einer weiteren, nachgeschalteten Stufe (38) katalytisch zur Bildung von Schwefel zur Reaktion gebracht wird und daß der aus dem entstehenden zweiten Reaktionsgas kondensierte Schwefel in den ersten Flüssig-Schwefel-Behälter (28) aufgesammelt wird.
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    ι i9
    <- e e r s e i t'e
DE2429942A 1973-07-09 1974-06-21 Gewinnung von Schwefel aus H&darr;2&darr;S-haltigem Gas mit niedriger Schwefelwasserstoff-Konzentration Expired DE2429942C2 (de)

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US377448A US3880986A (en) 1973-07-09 1973-07-09 Process for the conversion of hydrogen sulfide in gas streams of low hydrogen sulfide concentration to sulfur

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Publication Number Publication Date
DE2429942A1 true DE2429942A1 (de) 1975-01-30
DE2429942C2 DE2429942C2 (de) 1986-04-24

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