DE2717633A1 - Gewinnung von schwefel und schwefelsaeure aus schwefelwasserstoff - Google Patents
Gewinnung von schwefel und schwefelsaeure aus schwefelwasserstoffInfo
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Description
Gesellschaft für Hochtemperaturreaktor-Technik mbH 5060 Bergisch Gladbach 1
Gewinnung von Schwefel und Schwefelsäure aus Schwefelwasserstoff
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Gewinnung von Schwefel und Schwefelsäure
aus Schwefelwasserstoff durch Verbrennung und ist besonders geeignet für große Anlagen, in denen Gase mit
einem hohen Anteil an Schwefelwasserstoff teilweise zu elementarem Schwefel und teilweise zu Schwefelsäure
umgesetzt werden sollen. Die Anteile der Schwefel- bzw. Schwefelsäureproduktion sind veränderbar. Außerdem
kann der Schwefeldioxyd-Gehalt im Abgas gegenüber den bekannten Anlagen erheblich gesenkt werden.
Nach dem sogenannten Claus-Verfahren wird Schwefelwasserstoff
durch partielle Oxydation und anschließende Reaktion zwischen H_S und S0_ an Bauxit-Kontakten zu
elementarem Schwefel verarbeitet. Da der Umsatz am Claus-Kontaktofen maximal nur 98 % beträgt und mit
technisch vertretbaren Mitteln nicht höher getrieben werden kann, entsteht ein Abgas mit einer "entsprechenden
Menge H2S, COS, CS3, SO , sowie einem dem Partialdruck
entsprechenden Anteil an Schwefeldampf. Wegen der Giftigkeit des H2S und der organischen Schwefelverbindungen
wird das Abgas aus den Claus-Kontaktöfen in einem Nachverbrennungsofen verbrannt und sodann in die Atmosphäre
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gegeben. Hierbei entsteht ein Abgas mit ca. 5OOO - 60OO ppm
SO». Aus Gründen der Luftreinhaltung wurde nun versucht, diesen SO„-Ausstoß herabzusetzen. So wurde z. B. nach
dem letzten Claus-Kontaktofen eine weitere Stufe mit der Umsetzung in der Flüssigphase angeordnet. Hiermit
gelang es, den S02-Ausstoß auf 1000 ppm zu reduzieren. Bei größeren Anlagen stellt dies aber immer noch eine
Belästigung der Umwelt dar.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren und eine Anlage zur Gewinnung von Schwefel und Schwefelsäure
aus Schwefelwasserstoff mit geringem SO_-Ausstoß
in die Atmosphäre. ~
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren nach dem 1. Anspruch vorgeschlagen. Diese vorgeschlagene Verbrennung
mit geringem Luftanteil verläuft im wesentlichen nach der Reaktion 1:
2 H2S +O2 = 2 S + 2 H2O
und nur zu einem geringen Anteil nach der Reaktion 2: H2S + 3/2 O2 = SO2 + H2O
Daher wird in erwünschter Weise ein großer Teil des Schwefelwasserstoffs in elementaren Schwefel (bis zu
70 % der Gesamtmenge) und nur ein kleiner Teil in Schwefeldioxyd überführt. Die Verbrennungswärme wird
zu einem großen Teil in einem Dampferzeuger abgegeben, der Dampf auf einem wirtschaftlichen Temperatur- und
Druckniveau abgibt. In dem folgenden Schwefelkondensator wird das Gas weiter abgekühlt und der
größte Anteil des gebildeten elementaren Schwefels
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bei sehr geringen Temperaturen kondensiert und in flüssiger Form abgezogen. Die hier abgeführte Wärme kann allenfalls
zur Dampferzeugung bei geringem Temperatur- bzw. Druckniveau benutzt werden. Das den Schwefelkondensator
verlassende Gas enthält H2S, COS, CS3, SO3, sowie
geringe Mengen an dampfförmigem elementarem Schwefel,
entsprechend dem Partialdruck. Diese Gase werden in einem zweiten Ofen mit einem großen Luftanteil restlos zu SO»
verbrannt. Dieses S0_ wird in einem weiteren Dampferzeuger abgekühlt und in bekannter Weise (z.B. in einer Doppel-Absorptionsanlage
oder einer Naßkatalyseanlage) zu Schwefelsäure verarbeitet.
Die im 2. Anspruch vorgeschlagene Umgehungsleitung hat
im wesentlichen zwei Vorteile. Wenn die in den ersten Ofen eintretenden Gase nur geringere H2S-Anteile enthalten
oder, beispielsweise bei Betriebsstörungen, nur in geringer Menge anfallen, würde die Verbrennungstemperatur im zweiten Ofen ohne zusätzliche Beheizung
nicht mehr zur restlosen Verbrennung ausreichen. Wenn man also durch diese Umgehungsleitung einen Teilstrom
des H_S-Gases direkt in den zweiten Ofen leitet, wird dort immer eine ausreichende Verbrennungstemperatur
und dementsprechend eine restlose Verbrennung zu S0_ gewährleistet. Außerdem kann man durch Erhöhung des
Volumenstromes in dieser Umgehungsleitung den Anteil
der Schwefelsäureproduktion gegenüber dem Anteil der Produktion an elementarem Schwefel vergrößern.
Die Figur zeigt in stark schematisierter Form- ein mögliches Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das schwefelwasserstoffhaltige
Gas wird mit einem geringen Anteil an Luft in der Brennkammer 1 verbrannt. In dem Dampf-
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erzeuger 2 wird ein großer Teil der Verbrennungswärme unter wirtschaftlichen Bedingungen zur Dampferzeugung
ausgenutzt und dabei bereits im kälteren Teil ein geringer Anteil an elementarem Schwefel in flüssiger
Form abgezogen. In dem Schwefelkondensator 3, der mit Rücksicht auf die besonderen Fließeigenschaften
des elementaren Schwefels in einem eng begrenzten Temperaturbereich von ca. 120 bis 14ö_°C
arbeiten muß, wird ein sehr großer Anteil des Schwefels in flüssiger Form abgeschieden und dessen Kondensationswärme, allerdings auf einem geringen Druck- bzw. Temperaturniveau
abgeführt. Die aus dem Schwefelkondensator austretenden Gase werden in der Brennkammer 4 mit einem ~
großen Anteil an Luft restlos zu SO2 verbrannt, danach in einem Dampferzeuger 5 abgekühlt und in einer nicht
näher beschriebenen Schwefelsäureanlage 6 zu Schwefelsäure verarbeitet. Die hier austretenden Abgase sind
völlig frei von Schwefelwasserstoff und enthalten nur noch sehr geringe Anteile an Schwefeldioxyd. Wenn die
im Ofen 4 erreichte Verbrennungstemperatur nicht mehr
zur restlosen Verbrennung ausreichen sollte oder wenn die Schwefelsäureproduktion auf Kosten der Schwefelproduktion
erhöht werden sollte, wird die Umgehungsleitung 7 geöffnet, und dadurch im Ofen 4 mehr Schwefelwasserstoff
verbrannt.
Im folgenden wird ein Beispiel durchgerechnet:
Bei einer Gasentschwefelung in einer Raffinerie fallen 12600 Nm /h Gas an mit folgender Zusammensetzung:
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10700 | Nm3 | /h | H2S |
252 | Il | C2H6 | |
1018 | It | CO2 | |
6 30 | Il | H2O |
Dieses Gas wird mit 5350 Nm /h Sauerstoff entsprechend
25500 Nm /h Luft verbrannt, wobei 10700 kg/h Schwefel sowie 1070 Nm /h SO- entstehen. Die Verbrennungstemperatur
beträgt ca. 1500 C. Dieses Gas wird in dem Dampferzeuger bis auf ca. 320 C abgekühlt und dabei ein Dampf von
3O bar mit der entsprechenden Temperatur erzeugt. In dem Schwefelkondensator 3 wird das Gas weiter bis auf ca.
140 C abgekühlt und dabei Dampf von 0,8 bar und der entsprechenden
Temperatur erzeugt. Dort werden ca. 105OO kg/h Schwefel auskondensiert. Das den Schwefelkondensator 3
verlassende Gas wird nun in dem Ofen 4 mit einem hohen Luftanteil verbrannt, wobei ein Gas mit 7,5 % SO2 und
1,5 % 0~ entsteht. Dieses Gas wird in dem Dampferzeuger abgekühlt, in bekannter Weise von Säurenebeln befreit und
mit Luft gemischt, so daß für den anschließenden Schwefelsäureprozeß ein Gas mit 5,66 % SO2 und 6,24 % O2 zur
Verfügung steht. Die Schwefelsäure wird als 95 - 98 %ige Säure gewonnen. Das aus der Anlage 6 austretende Abgas
soll weniger als 350 ppm S0? enthalten.
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Leerseite
Claims (2)
- 24.371.5Go/Fe20.04.1977GHTGesellschaft für Hochtemperaturreaktor-Technik mbH 5060 Bergisch Gladbach 1Gewinnung von Schwefel und Schwefelsäure aus SchwefelwasserstoffAnsprüche1, Verfahren zur Gewinnung von Schwefel und Schwefelsäure aus Schwefelwasserstoff durch Verbrennung mit folgenden Schritten:a) Schwefelwasserstoff wird in einem ersten Ofen mit geringem Luftanteil partiell verbrannt.b) Die Verbrennungswärme wird in einem Dampferzeuger abgeführt.c) Der elementare Schwefel wird in einem Schwefel-' kondensator abgeschieden.d) Die aus dem Schwefelkondensator austretenden Gase werden mit hohem Luftanteil restlos zu Schwefeldioxyd verbrannt.e) Dieses Schwefeldioxyd wird in bekannter Weise zu Schwefelsäure umgesetzt.609843/03140RK31HAL INSPECTED
- 2. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit folgenden Merkmalen:a) Vor dem Eintritt des Schwefelwasserstoffs in den ersten Ofen zweigt eine Umgehungsleitung ab.b) Diese Umgehungsleitung mündet vor dem Eintritt der schwefeldioxydhaltigen Gase in den zweiten Ofen.— 3 —809843/Q3U
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