BE1025857B1

BE1025857B1 - A method and a system for recovering sulfur from a sulfur waste

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.A method for recovering sulfur from a sulfur waste, the method comprising the steps of: providing a first sulfur waste stream and a second sulfur waste stream, each stream comprising sulfur-bound compositions; supplying the first sulfur waste stream to a burner zone; oxidizing the first sulfur waste stream and a nitrogen source comprising nitrogen-bound compositions in the burner zone at a first temperature range and a stoichiometric ratio R to oxygen in a range between 0.90 and 1.20 such that a product gas P comprising SO2 and NOx is formed; forwarding a product stream of the product gas P to a combustion zone and supplying the second sulfur waste stream to the combustion zone; and mixing the product gas P and the second sulfur waste stream in the combustion zone at a second temperature range to reduce SO 2 according to a Claus reaction such that sulfur S is obtained.

Description

Een werkwijze en een systeem voor het herwinnen van zwavel uit een zwavelafvalA method and a system for recovering sulfur from a sulfur waste

Veld van de uitvindingField of the invention

Het veld van de uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en een systeem voor het herwinnen van zwavel uit een zwavelafval.The field of the invention relates to a method and a system for the recovery of sulfur from a sulfur waste.

Achtergrond van de uitvindingBACKGROUND OF THE INVENTION

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.Sulfur recovery units in industry are generally based on the Claus reaction process. A Claus reaction process is known to be used to produce sulfur from acid gas streams containing H 2 S.

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 + H₂OThe first step of the Claus process is the complete oxidation of 1/3 of the H2S to SO2 in a reaction oven: H ₂ S + 1½ O ₂ SO ₂ + H ₂ O

Het SO2 en het overblijvende H2S ondergaan gezamenlijk de Clausreactie in dezelfde reactieoven en een serie van katalytische reactoren: 2 H₂S + SO₂ 3S + 2 H₂OThe SO2 and the remaining H2S undergo the Claus reaction in the same reaction furnace and a series of catalytic reactors: 2 H ₂ S + SO ₂ 3S + 2 H ₂ O

De volledige chemie is: H₂S + O₂ H₂O + SThe complete chemistry is: H ₂ S + O ₂ H ₂ O + 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.The original Claus reaction process involves oxidizing hydrogen sulfide with air over a bauxite or iron ore catalyst in a single reactor. Another example is a non-catalytic conversion of H 2 S to sulfur at a temperature of up to 1000 ° C, wherein H 2 S is oxidized with air to form sulfur directly. This non-catalytic conversion of H 2 S to sulfur gives yields that can be up to about 90%.

Verschillende nadelen van de bekende Clausreactieprocessen omvatten:Various disadvantages of the known Claus reaction processes include:

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.They require an acid gas stream that is relatively rich in H2S (generally more than 15-20%); A maximum sulfur recovery is approximately 90-92%, which therefore often requires a subsequent gas cleaning unit; and in the case that the sulfur waste contains sulfur-bound compositions and nitrogen-bound compositions, contaminants such as carbonyl sulfide COS and carbon disulfide CS2 are formed during the known Claus reaction processes.

Samenvatting van de uitvindingSummary of the invention

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.Embodiments of the invention aim to improve a recovery process for sulfur from a sulfur waste. More specifically, exemplary embodiments of the invention aim to reduce or eliminate the formation of carbonyl sulfide COS and carbon disulfide CS2 during the recovery of sulfur from a sulfur waste which includes sulfur-bound compositions and nitrogen-bound compositions.

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:According to a first aspect of the invention, a method is provided for recovering sulfur from a sulfur waste, the method comprising the steps of:

BE2017/6031BE2017 / 6031

- het voorzien van een eerste zwavelafvalstroom en een tweede zwavelafvalstroom, elke stroom omvattende zwavelgebonden samenstellingen;- providing a first sulfur waste stream and a second sulfur waste stream, each stream comprising sulfur-bound compositions;

- het aanvoeren van de eerste zwavelafvalstroom in een branderzone;supplying the first sulfur waste stream to a burner zone;

- 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;- oxidizing the first sulfur waste stream and a nitrogen source comprising nitrogen-bound compositions in the burner zone at a first temperature range and a stoichiometric ratio R to oxygen in a range between 0.90 and 1.20 such that a product gas P comprising SO2 and NOx is formed;

- het doorsturen van een productstroom van het productgas P naar een verbrandingszone en het aanvoeren van de tweede zwavelafvalstroom in de verbrandingszone; en- forwarding a product stream of the product gas P to a combustion zone and supplying the second sulfur waste stream into the combustion zone; and

- 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.- mixing the product gas P and the second sulfur waste stream in the combustion zone at a second temperature range to reduce SO 2 according to a Claus reaction such that sulfur S is obtained.

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.According to a second aspect of the invention, a system is provided for recovering sulfur from a sulfur waste, the system comprising: a first combustion unit comprising a burner zone and a burner; a first supply means adapted for supplying a first sulfur waste stream, which comprises sulfur-bonded composition, into the burner zone; a nitrogen agent for supplying a nitrogen source in the burner zone; the burner adapted to oxidize the first sulfur waste stream and the nitrogen source in the burner zone at a first temperature range and a stoichiometric ratio to oxygen in a range between 0.90 and 1.20 such that a product gas P comprising SO2 and NOx is formed; a second feed means adapted to feed a second sulfur waste stream, which comprises sulfur-bound compositions, into the combustion zone; and mixing means adapted to mix the product gas P and the second sulfur waste stream in a combustion zone at a second temperature range to reduce SO 2 according to a Claus reaction such that sulfur is obtained.

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.The nitrogen-bound compositions are substantially completely oxidized in the burner zone. The sulfur-bound compositions are also oxidized in the burner zone. As a result, a product gas P is formed in the burner zone, which comprises SO2 and NOx. The first temperature range and the stoichiometric ratio R to oxygen are controlled such that the amount of SO 2 in the product gas P is a desired amount for recovering sulfur in the combustion zone according to a Claus reaction. The second sulfur waste stream is supplied to the combustion zone and the second temperature zone in the combustion zone is controlled to reduce SO 2 according to the Claus reaction such that sulfur S is obtained.

BE2017/6031BE2017 / 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.The phased recovery of sulfur from a sulfur waste, which may additionally contain nitrogen-bound compositions, improves the recovery of the sulfur recovery while preventing or eliminating the formation of carbonyl sulfide COS and carbon disulfide CS2 during sulfur recovery.

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.Additionally, in the process of the present invention, substantially all nitrogen-bound compositions are oxidized and all available hydrocarbons, acids, mercaptans, and the like will also be oxidized.

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.Additionally, in the method of the present invention, a sulfur waste stream may be used which contains a concentration of sulfur-bound compositions of less than 50 volts. %, such as mild acid gases from an acid gas water stripper, to recover the sulfur. A burner zone according to the present invention is a zone of self-ignition of the first sulfur waste stream and / or a support fuel.

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 an exemplary embodiment, the first sulfur waste stream comprises the nitrogen source and the supply step of the first sulfur waste stream comprises supplying the nitrogen source to the burner zone.

In een voorbeelduitvoeringsvorm omvat de werkwijze aanvullend het aanvoeren van een afzonderlijke stikstofafvalstroom in de branderzone.In an exemplary embodiment, the method additionally comprises supplying a separate nitrogen waste stream into the burner zone.

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 an exemplary embodiment, the oxidation step comprises controlling the stoichiometric ratio R to oxygen in the burner zone such that the stoichiometric ratio R is between 0.95 and 1.15, more preferably between 1.00 and 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 an exemplary embodiment, the method additionally comprises the steps of determining an amount of sulfur-bound compositions supplied to the burner zone, and supplying a first oxygen steam from an oxygen source into the burner zone based on the amount of sulfur-bound compositions and the amount of nitrogen-bound compositions.

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 an exemplary embodiment, the first temperature range is between 1000 and 2000 ° C, preferably between 1100 and 1800 ° C, more preferably between 1200 and 1600 ° C, and most preferably between 1200 and 1400 ° C.

In een voorbeelduitvoeringsvorm omvat de oxidatiestap het besturen van het eerste temperatuurgebied in de branderzone door ten minste één van:In an exemplary embodiment, the oxidation step comprises controlling the first temperature region in the burner zone by at least one of:

- het recirculeren van het productgas P naar de branderzone;- recirculating the product gas P to the burner zone;

BE2017/6031BE2017 / 6031

- het voorzien van een wervelstroom van het productgas P in de branderzone; en- providing an eddy current of the product gas P in the burner zone; and

- het voorzien van een Venturistroom van het productgas P binnenin de branderzone.- providing a Venturi flow of the product gas P within the burner zone.

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 an exemplary embodiment, the second temperature range is between 200 and 1200 ° C, preferably between 850 and 1200 ° C, more preferably between 1000 and 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 an exemplary embodiment, supplying the second sulfur waste stream comprises controlling the amount of sulfur-bound compositions in the second sulfur waste stream such that the molar ratio of the SO2 to the sulfur-bound compositions in the combustion zone is substantially equal to a stoichiometric ratio of 1.0 (e.g., 2 H2S : 1 SO2) for the Claus reaction.

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 an exemplary embodiment, the oxidation step comprises controlling a first amount of SO 2 in the product stream P to substantially conform to the stoichiometric ratio desired in the combustion zone for the Claus reaction.

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 an exemplary embodiment, the method additionally comprises supplying a third sulfur waste stream into the burner zone and the oxidation step additionally comprises oxidizing the third sulfur waste stream at the first temperature region in the burner zone such that the first amount of SO2 is formed by oxidizing the first sulfur waste stream and oxidizing the third sulfur waste stream.

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.In an exemplary embodiment, the method additionally comprises supplying a third sulfur waste stream in a mixing zone between the burner zone and the combustion zone and the oxidation step additionally comprises oxidizing the third sulfur waste stream at an intermediate phase temperature range in the mixing zone such that the first amount of SO2 is formed by oxidizing of the first sulfur waste stream and oxidizing the third sulfur waste stream.

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.Feeding the third sulfur waste stream into a mixing zone downstream of the burner zone has the advantage that a stoichiometric ratio R to oxygen in the burner zone in this embodiment can be controlled to be relatively high, such as higher than 1.00, such that the first temperature range in the burner zone is controlled to be less than 1400 ° C, preferably less than 1300 ° C. By controlling the first temperature range in the burner zone to be less than 1400 ° C, preferably less than 1300 ° C, a reduction of NO x formation in the burner zone is achieved.

BE2017/6031BE2017 / 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.The intermediate phase temperature range can be between the first temperature range of the burner zone and 200 ° C below the first temperature range, such as between 1100 ° C and 1300 ° C. Preferably, the intermediate phase temperature range is at most 100 ° C below the first temperature range. In this way the third sulfur waste stream is simply oxidized in the mixing zone, while a formation of NOx is suitably controlled.

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 an exemplary embodiment, the oxidation step comprises controlling a first amount of SO2 in the product stream P to be less than the stoichiometric ratio desired in the combustion zone for the Claus reaction and the mixing step comprises forming a second amount of SO2 in the combustion zone, the sum of the first amount of SO2 and the second amount of SO2 is essentially in accordance with the stoichiometric ratio desired in the combustion zone.

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 an exemplary embodiment, the method additionally comprises a step of supplying an oxygen substream to at least one of the burner zone and the combustion zone to provide an excess amount of oxygen such that the second amount of SO 2 is formed during the mixing step.

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 an exemplary embodiment, the first sulfur waste stream contains a concentration of sulfur-bound compositions of less than 50 volume%, preferably less than 30% volume%, more preferably less than 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 an exemplary embodiment, the second sulfur waste stream and / or the third sulfur waste stream contains a concentration of sulfur-bound compositions of more than 50 volume%, preferably at least 70% volume%.

In een voorbeelduitvoeringsvorm omvatten de zwavelgebonden samenstellingen ten minste één van een waterstofsulfide, een organozwavel samenstelling en een organometaalzwavel samenstelling.In an exemplary embodiment, the sulfur-bound compositions comprise at least one of a hydrogen sulfide, an organosulfur composition, and an organometallic sulfur composition.

In een voorbeelduitvoeringsvorm omvat de stikstofbron één van ammonia, urea en stikstofgas.In an exemplary embodiment, the nitrogen source comprises one of ammonia, urea and nitrogen gas.

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.In an exemplary embodiment, the sulfur waste, which comprises sulfur-bound compositions, is one of the following: a waste gas, a waste liquid, a waste sludge, a solid waste, or a combination thereof.

BE2017/6031BE2017 / 6031

Waarbij de eerste zwavelafvalstroom de stikstofbron omvat en is het eerste aanvoermiddel het stikstofmiddel voor het aanvoeren van de stikstofbron in de branderzone.The first sulfur waste stream comprising the nitrogen source and the first feed means is the nitrogen means for supplying the nitrogen source into the burner zone.

In een voorbeelduitvoeringsvorm omvat het stikstofmiddel stikstofaanvoermiddel ingericht voor het aanvoeren van een afzonderlijke stikstofafvalstroom in de branderzone.In an exemplary embodiment, the nitrogen means comprises nitrogen feed means adapted to feed a separate nitrogen waste stream into the burner zone.

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 an exemplary embodiment, the system additionally comprises a first oxygen supply means, which is arranged for supplying a first oxygen flow from an oxygen source in the burner zone such that the stoichiometric ratio R in the burner zone is the desired the stoichiometric ratio R.

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 an exemplary embodiment, the system additionally comprises a determining means for determining at least one of: an amount of sulfur-bound compositions in the first sulfur waste stream and an amount of nitrogen-bound compositions which are supplied to the burner zone.

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;In an exemplary embodiment, the system additionally comprises a recirculation means adapted to control the first temperature region in the burner zone by at least one of: - recirculating the product gas P to the burner zone;

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 an exemplary embodiment, the system additionally comprises a controller adapted to control at least one of the first feed means, the nitrogen means, the second feed means, the first temperature range, the second temperature range, the mixing means and optionally the recirculation means such that the molar ratio of the SO 2 until the sulfur-bound compositions in the combustion zone is substantially equal to a stoichiometric ratio of 1.0 (e.g., 2 H 2 S: 1 SO 2) for the Claus reaction.

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 an exemplary embodiment, the controller is adapted to control a first amount of SO 2 of the product gas P to substantially conform to the stoichiometric ratio desired in the combustion zone for the Claus reaction.

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.In an exemplary embodiment, the recirculating means comprises a mixing wall adapted to return a part of the product gas P to the burner zone when that part of the product gas hits the mixing wall, and to allow a transport of the, at least partially recycled, product gas P to the incineration zone.

BE2017/6031BE2017 / 6031

In een voorbeelduitvoeringsvorm is de mengwand ingericht tussen de branderzone en de verbrandingszone.In an exemplary embodiment, the mixing wall is arranged between the burner zone and the combustion zone.

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 an exemplary embodiment, the recirculating means comprises injection nozzles of the first oxygen supply means adapted to inject the oxygen source in an injection direction into the burner zone to create an eddy flow of the product gas within the burner zone.

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 an exemplary embodiment, the recirculation means comprises injection nozzles of the first feed means adapted to inject a tangential substeam of the first sulfur waste stream in an injection direction in the burner zone to create an eddy current F of the product gas within the burner zone.

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 an exemplary embodiment, the system comprises a third supply means adapted for supplying a third sulfur waste stream into the burner zone or in a mixing zone between the burner zone and the combustion zone.

In een voorbeelduitvoeringsvorm omvat het systeem een tweede zuurstofaanvoermiddel ingericht voor het aanvoeren van een tweede zuurstofaanvoerstroom van een zuurstofbron in de verbrandingszone.In an exemplary embodiment, the system comprises a second oxygen supply means adapted to supply a second oxygen supply stream from an oxygen source in the combustion zone.

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.In an exemplary embodiment, at least one of the first oxygen supply means and the second oxygen supply means is adapted to supply an excess amount of oxygen in at least one of the burner zone and the combustion zone such that a second amount of SO2 is formed during the mixing step.

Korte aanduiding van de figurenBrief description of the figures

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:The accompanying figures are used to illustrate current non-limiting preferred embodiments of devices according to the present invention. The above described and other advantages of the features and objects of the invention will become apparent and the invention may be better understood from the following detailed description when read in conjunction with the accompanying figures in which:

FIG. 1 is een schematische tekening van een voorbeelduitvoeringsvorm van een werkwijze voor het winnen van zwavel uit een zwavelafval;FIG. 1 is a schematic drawing of an exemplary embodiment of a method for recovering sulfur from a sulfur waste;

FIG. 2 is een schematische tekening van een andere voorbeelduitvoeringsvorm van een werkwijze voor het winnen van zwavel uit een zwavelafval;FIG. 2 is a schematic drawing of another exemplary embodiment of a method for recovering sulfur from a sulfur waste;

BE2017/6031BE2017 / 6031

FIG. 3 is een schematische tekening van een andere voorbeelduitvoeringsvorm van een werkwijze voor het winnen van zwavel uit een zwavelafval;FIG. 3 is a schematic drawing of another exemplary embodiment of a method for recovering sulfur from a sulfur waste;

FIG. 4 is een schematische tekening van een andere voorbeelduitvoeringsvorm van een systeem voor het winnen van zwavel uit een zwavelafval;FIG. 4 is a schematic drawing of another exemplary embodiment of a sulfur recovery system from a sulfur waste;

FIG. 5 is een schematische tekening van een andere voorbeelduitvoeringsvorm van een werkwijze voor het winnen van zwavel uit een zwavelafval;FIG. 5 is a schematic drawing of another exemplary embodiment of a method for recovering sulfur from a sulfur waste;

FIG. 6 is een schematische tekening van een andere voorbeelduitvoeringsvorm van een werkwijze voor het winnen van zwavel uit een zwavelafvalFIG. 6 is a schematic drawing of another exemplary embodiment of a method for recovering sulfur from a sulfur waste

Gedetailleerde beschrijving van de geïllustreerde uitvoeringsvormenDetailed description of the illustrated embodiments

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.The figures are only schematic and are non-limiting. In the figures, the size of some elements can be exaggerated and not drawn to scale for illustrative purposes. Reference characters in the claims will not be considered as limiting the scope of protection. In the figures, the same reference signs indicate the same or corresponding elements.

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.FIG. 1 shows a schematic drawing of an exemplary embodiment of a method for recovering sulfur from a sulfur waste. The method includes the step S10 for providing a first sulfur waste stream 110 and a second sulfur waste stream 210. The first sulfur waste stream 110 and the second sulfur waste stream 120 are illustrated as arising from separate streams 110 and 210, however, in alternative embodiments, the first sulfur waste stream 110 and the second sulfur waste stream 210 are both substroms from a common waste source. Therefore, depending on the current source of the first sulfur waste stream 110 and the second sulfur waste stream 210, the composition may be substantially the same or mutually different. However, regardless of the exact composition of the first and second sulfur waste streams 110 and 210, both sulfur waste streams comprise sulfur-bound compositions. The sulfur waste streams provided may be in any form and may include one of a waste gas, a waste liquid, a waste sludge, and solid waste. Corresponding waste gases may be charged with hydrocarbons and may include aeration gas, acid gas, acid gas containing hydrogen sulfide, and the like. Shown in the embodiment, the first sulfur waste stream 110 includes a nitrogen source 150 which includes nitrogen-bound compositions, such as ammonia, urea, and nitrogen gas.

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 wordtThe method additionally includes step S30 of supplying the first sulfur waste stream 110 into a burner zone 105. Depending on the shape of the waste, being solid, liquid or gas, different ways of supplying the first sulfur waste stream 110 to the burner zone 105 can be which are known to those skilled in the art. During step S40

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.BE2017 / 6031 the first sulfur waste stream 110 is oxidized in the burner zone at a first temperature range T1 which is sufficiently high such that SO2 is formed from the sulfur-bound compositions present in the first sulfur-waste stream 110, and NOx is formed from the nitrogen-bound compositions present are in the first sulfur waste stream 110. In the burner zone 105, substantially all nitrogen-bound compositions will be oxidized, and additionally all available hydrocarbons, acids, mercaptans and the like will be oxidized. The first temperature T1 should be between 1000 and 2000 ° C during S40, preferably between 1100 and 800 ° C, more preferably between 1200 and 1600 ° C, and most preferably between 1200 and 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.The oxidation step S40 preferably comprises controlling the first temperature range in the burner zone 105 by at least one of: recycling the product gas P to the burner zone; providing an eddy current of the product gas P in the burner zone; and providing a Venturi flow of the product gas P within the burner zone.

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.The method additionally includes step S34 of supplying a first oxygen stream from the oxygen source 120 into the burner zone 105 such that the stoichiometric ratio R in the burner zone is a desired stoichiometric ratio R. The stoichiometric ratio R is the molar ratio of the combustible composition, including the sulfur-bound compositions and the nitrogen-bound compositions taking into account the oxygen source, such as oxygen. The stoichiometric ratio R should be between 0.90 and 1.20 such that a product gas P comprising SO 2 and NO x is formed, preferably between 0.95 and 1.15, more preferably between 1.00 and 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 the event that the stoichiometric ratio R falls below 0.90, not all nitrogen-bound compositions are oxidized and contaminants such as carbonyl sulfide COS and carbon disulfide CS2 can be formed during a later combustion process in a combustion zone 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 the event that the stoichiometric ratio R rises above 1.20, the first temperature T1 may fall below 1000 ° C such that complete combustion of the sulfur-bound compositions and the nitrogen-bound compositions cannot occur in the burner zone 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.In a particular embodiment, the method additionally comprises the steps of determining an amount of sulfur-bound compositions in the first sulfur waste stream 110 and determining an amount of nitrogen-bound compositions 150 in the first sulfur waste stream 110 and supplying a first oxygen stream from the oxygen source 120 in S34 in the burner zone 105 based on the amount of the sulfur-bound compositions and the amount of nitrogen-bound compositions.

BE2017/6031BE2017 / 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.When SO2 and NOx are formed during S40, the product gas P containing SO2 and NOx will find its way to a combustion zone 305 in step S50. In step S55, the second sulfur waste stream 210 is supplied to the combustion zone 305 so that the SO2 component of the product gas P will react with the sulfur bound compositions of the second sulfur waste stream 210, more particularly with sulfur waste compositions, such as hydrogen sulfide, an organosulfur composition and an organometallic sulfur composition, in the second waste stream 120 during step S60 to form sulfur and water. In step S70, the sulfur is recovered as a sulfur gas and / or as a sulfur solid. The second temperature T2 during S60 will be between 200 and 1200 ° C, preferably between 850 and 1200 ° C, more preferably between 1000 and 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).Preferably, in step S55, the amount of waste 210 from the second sulfur waste stream is controlled in such a way that the molar ratio of the SO2 to the sulfur-bound compositions in the combustion zone 305 is substantially equal to a stoichiometric ratio of 1.0 for the Claus reaction (e.g., 2 H2S : 1 SO2).

Op deze manier wordt zwavel S in hoofdzaak volledig herwonnen volgens:In this way, sulfur S is essentially completely recovered according to:

H₂S + SO₂ 3S + 2 H₂O.H ₂ S + SO ₂ 3 S + 2 H ₂ O.

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.In particular, in this embodiment, the oxidation step S40 comprises controlling a first amount of SO 2 in the product stream P to substantially conform to the stoichiometric ratio desired in the combustion zone for the Claus reaction.

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.Alternatively or in addition to controlling the amount of waste in the second sulfur waste stream 210, the amount of waste in the first sulfur waste stream 110 can be controlled in such a way that a molar ratio of the SO2 to the sulfur-bound compositions in the combustion zone 305 is substantially the same at a stoichiometric ratio of 1.0 for the Claus reaction.

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.Controlling the amount of waste in the second sulfur waste stream 210 may include monitoring the composition of the second waste stream 120, and more particularly the concentration of sulfur bound compositions, and controlling the flow rate of the second stream based on SO2 levels in the burner zone 105 or combustion zone 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.Thanks to the complete oxidation reaction of the nitrogen-bound compositions in the burner zone, the sulfur S formed in the combustion zone 305 is substantially free of impurities such as carbonyl sulfide COS and carbon disulfide CS2.

Aanvullend kan de eerste zwavelafvalstroom een concentratie zwavelgebonden samenstellingenIn addition, the first sulfur waste stream can be a concentration of sulfur-bound compositions

BE2017/6031 bevatten van minder dan 50 vol.%, bij voorkeur minder dan 30 vol.%, meer bij voorkeur minder dan 10 vol.%.BE2017 / 6031 contain less than 50% by volume, preferably less than 30% by volume, more preferably less than 10% by volume.

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 other words, the method as illustrated in FIG. 1 allows organic waste streams containing sulfur-bound compositions of less than 50% by volume, preferably less than 30% by volume, more preferably less than 10% by volume, to be oxidized and recovered in accordance with the Claus process.

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.In step S70, the resulting sulfur-containing gas can be additionally processed to separate the sulfur gas from the other combustion gases. For example, the resulting exhaust gases may additionally enter a waste heat recovery boiler where the gas is cooled to temperatures of about 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.%.FIG. 2 is a schematic drawing of another exemplary embodiment of a method for recovering sulfur from a sulfur waste. In addition to steps S10-S70 of the method as illustrated in Figure 1, the method of Figure 2 includes an additional step S36 of supplying a third sulfur waste stream 110 into the burner zone 105 and the oxidizing step S40 additionally includes oxidizing the third sulfur waste stream at the first temperature range T1 in the burner zone 105 such that the first amount of SO2 of the product gas P is formed from oxidizing the first sulfur waste stream and oxidizing the third sulfur waste stream in the burner zone. In this embodiment, the first sulfur waste stream 110 comprises a nitrogen source 150 which comprises nitrogen-bound compositions, such as ammonia, urea and nitrogen gas. The first sulfur waste stream 110 may contain a concentration of sulfur-bound compositions of less than 50% by volume, preferably less than 30% by volume, more preferably less than 10% by volume. The second sulfur waste stream 210 and / or the third sulfur waste stream 160 can be an acid gas containing hydrogen sulfide or an acid gas containing a concentration of sulfur-bound compositions of more than 50% by volume, preferably at least 70% by volume.

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.The stoichiometric ratio R in the burner zone 105 should be between 0.90 and 1.20 such that a product gas P comprising SO2 and NOx is formed, preferably between 0.95 and 1.15, more preferably between 1.00 and 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.In addition to controlling the amount of waste in the first sulfur waste stream 110, the amount of waste in the third sulfur waste stream 160 can also be controlled to control the stoichiometric ratio R in the burner zone 105.

BE2017/6031BE2017 / 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.Controlling the amount of waste from the third sulfur waste stream 160 may include monitoring the composition of the third sulfur waste stream 110, and more particularly the concentration of sulfur bound compositions, and controlling the flow rate of the third stream based on SO2 levels in the burner zone 105 or combustion zone 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.Particularly in this embodiment, the oxidation step S40 comprises controlling a first amount of SO 2 in the product stream P to substantially conform to the stoichiometric ratio desired in the combustion zone for the Claus reaction.

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.FIG. 5 is a schematic drawing of another exemplary embodiment of a method for recovering sulfur from a sulfur waste. FIG. 5 shows an adapted embodiment compared to the embodiment shown in FIG. 2. Alternatively to the step S36 shown in FIG. 2, the method may include a step of supplying a third sulfur waste stream 110 into a mixing zone 205, as shown in FIG. 5. The mixing zone 205 is arranged between the burner zone 105 and the combustion zone 305. The modified oxidation step S40b comprises oxidizing the third sulfur waste stream at an intermediate phase temperature range Ti in the mixing zone 205 such that the first amount of SO2 of the product gas P is formed by the oxidation S40 of the first sulfur waste stream in the burner zone and oxidizing S40b of the third sulfur waste stream in the mixing zone 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.Feeding the third sulfur waste stream 160 into a mixing zone 205 downstream of the burner zone 205 has the advantage that a stoichiometric ratio R to oxygen in the burner zone in this embodiment can be controlled to be relatively high, such as higher than 1.00, such that the first temperature range T1 in the burner zone is controlled to be lower than 1400 ° C, preferably lower than 1300 ° C. By controlling the first temperature range T1 in the burner zone to be less than 1400 ° C, preferably less than 1300 ° C, a reduction of NO x formation in the burner zone during the oxidation step S40 can be achieved. The intermediate phase temperature range T1 is between the first temperature range T1 of the burner zone and 200 ° C below the first temperature range T1, such as between 1100 ° C and 1300 ° C. Preferably, the intermediate phase temperature range Ti is at most 100 ° C below the first temperature range T1. In this way, the third sulfur waste stream 110 is simply oxidized in the mixing zone 205 in step S40b while appropriately controlling NOx formation.

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.Particularly in this embodiment, the oxidation steps S40, S40b include controlling a first amount of SO2 in the product stream P to substantially conform to the stoichiometric ratio desired in the combustion zone for the Claus reaction.

BE2017/6031BE2017 / 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.FIG. 3 is a schematic drawing of another exemplary embodiment of a method for recovering sulfur from a sulfur waste. In addition to steps S10-S70 of the method as illustrated in FIG. 1 includes the method of FIG. 3 a step of supplying an oxygen substream S34b, S34c in at least one of the burner zone 105 and the combustion zone 305 to provide an excess amount of oxygen source such that a second amount of SO2 is formed during the mixing step S60.

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.The oxidation step S40 according to this embodiment comprises controlling a first amount of SO 2 in the product stream P to be less than the stoichiometric ratio desired in the combustion zone for the Claus reaction. Additionally, the mixing step S60 comprises forming S65 of a second amount of SO2 in the combustion zone 305, the sum of the first amount of SO2 of the product gas P and the second amount of SO2 being substantially in accordance with the stoichiometric ratio desired in the combustion zone 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.In one example, the excess amount of the oxygen source, such as oxygen gas, is supplied to the burner zone 105 in S34b. The excess amount of the oxygen source is not used in the oxidation step S40 and is forwarded to the combustion zone 305 by the product gas P. In this example, the product gas P contains the excess amount of oxygen source. The excess amount of the oxygen source can be supplied to the burner zone 105 by supplying S34 of the first oxygen stream from oxygen source 120 into the burner zone 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.The step S34b may include controlling the excess amount of oxygen source based on the amount of the sulfur bound compositions and the amount of nitrogen bound compositions of the first sulfur waste stream 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.In another example, the excess amount of the oxygen source, such as oxygen gas, is supplied directly to the combustion zone 105 in step S34c. The step S34c may include controlling the excess amount of oxygen source so that a second amount of SO2 is formed in S65 in the combustion zone 305. The sum of the first amount of SO2 from the product gas P and the second amount of SO2 is substantially in accordance with the stoichiometric ratio desired in the combustion zone 305. Additionally, in step S55, the amount of waste 210 from the second sulfur waste stream is controlled in such a way that during the mixing step S60, a portion of the second sulfur waste stream is oxidized to form the second amount of SO2. Additionally, another remaining part of the second sulfur waste stream is combined with SO2 according to the Claus reaction for sulfur recovery.

BE2017/6031BE2017 / 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.In particular, the other remaining part of the second sulfur waste stream is controlled such that the molar ratio of the SO 2 to the sulfur-bound compositions in the combustion zone 305 is substantially equal to the stoichiometric ratio of 1.0 for the Claus reaction.

H₂S + SO2 3S + 2 H₂O.H ₂ S + SO 2 3 S + 2 H ₂ O.

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.FIG. 4 is a schematic drawing of another exemplary embodiment of a system for recovering sulfur from a sulfur waste. The system comprises a first combustion unit 100 comprising a burner zone 105 and a burner 108, a second combustion unit 300 comprising a combustion zone 305 arranged between two mixing walls 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.In the embodiment of Fig. 4, the first feed means 111a, 111b, 111c comprise a feed means 111a for providing central substrate 110a of the first sulfur waste stream 110 through the burner 108 and two feed means 111a and 111b for providing two substromes 110b, 110c of the first sulfur waste stream 110, respectively. The first sulfur waste stream 110 comprises a nitrogen source 150. Therefore, the first supply means 111a, 111b, 111c are a nitrogen means 152 for supplying a nitrogen source 150 into the burner zone 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.The first feed means 111b, 111c have injection nozzles 112p adapted to feed the sulfur waste subflows 110b, 110c into the burner zone 105 at positions above and below the burner 108 such that an eddy current F of the product gas P is formed in the burner zone 105. It is clear to those skilled in the art that these waste sub-streams can also be provided in a different manner such as a concentric configuration disposed around burner zone 105. Additionally, a first oxygen supply means 122 is provided adapted to supply a first oxygen stream from oxygen source 120 into burner zone 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.The first oxygen supply means 122 is controlled by control unit 10 such that the stoichiometric ratio R in the change zone is the desired stoichiometric ratio R. In addition, a second oxygen supply means 124 may be provided adapted to supply a second oxygen stream from oxygen source 120 in the combustion zone 305. The second oxygen supply means 124 is controlled by control unit 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 eenAdditionally, the first mixing wall 180 is adapted to recycle a portion of the product gas P back to the burner zone 105. Additionally, a Venturi flow can be formed within the burner zone 105, such as by forming a high-speed current of a

BE2017/6031 zuurstofsubstroom en/of het vormen van een hoge snelheidsstroom van een afvalsubstroom in een tangentiele richting naar de branderzone 105.BE2017 / 6031 oxygen sub-stream and / or forming a high-speed stream from a waste sub-stream in a tangential direction to the burner zone 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.The recirculation of the product gas P in the burner zone 105 is controlled by the control unit 10 by controlling at least one of a recirculation of the product gas P to the burner zone through the mixing wall, a formation of the eddy current of the product gas P in the burner zone 105 by the first feed means 111b, 111c and a formation of the Venturi flow of the product gas P in the burner zone 105 through the oxygen substream or a sulfur waste substream in a tangential direction along the burner zone 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.The burner 108 is adapted to oxidize the first sulfur waste stream 110 and the nitrogen source 150 in the burner zone 105 at a first temperature range and at a stoichiometric ratio R to oxygen in a range between 0.90 and 1.20 such that a product gas P comprising SO2 and NOx becomes formed.

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.The first temperature range is controlled by the control unit 10 to be between 1000 and 2000 ° C, preferably between 1100 and 800 ° C, more preferably between 1200 and 1600 ° C, and most preferably between 1200 and 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.The first temperature range can be controlled by the control unit 10 by controlling at least one of the recirculation of the product gas P in the burner zone 105, the amount of oxygen in the burner zone and the residence time of the product gas P in the burner zone 105. More in in particular, an amount of excess air will serve as temperature control in the burner zone. The amount of excess air is controlled such that the stoichiometric ratio R to oxygen is in a range between 0.90 and 1.20, preferably between 0.95 and 1.15, more preferably between 1.00 and 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.Preferably a frequency speed controlled fan will supply the required amount of air to the burner zone 105. Preferably, this fan is controlled by a temperature control of the burner zone 105 and / or combustion zone 305. For example, the burner zone 105 can be operated at a stoichiometric ratio R of 1.1. , which would result in a high adiabatic temperature of about 1600 ° C and more. More air than necessary is thus injected into the burner zone 105 and / or the combustion zone 305. This can be achieved by measuring a temperature in the burner zone 105 and / or the combustion zone 305 and controlling the speed of the fan accordingly. . In an alternative, a fan operating at a constant speed and thereby producing a constant flow rate can be opened or closed to control the amount of air within the burner zone 105 and / or combustion zone 305.

BE2017/6031BE2017 / 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.By controlling the amount of excess air, in an exemplary embodiment, the first temperature range can be controlled in such a way that the product gas P contains a first amount of SO 2 which is substantially in accordance with the stoichiometric ratio desired in the combustion zone for the Claus reaction.

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.Additionally, in an exemplary embodiment, the first temperature range and / or the amount of excess air and / or the residence time in the burner zone can be controlled in such a way that the nitrogen-bound composition 150 is substantially completely oxidized and converted to NOx in the burner zone 105 before the product gas P is forwarded to the incineration zone 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.A second supply means 212 is provided for supplying a second sulfur waste stream 210 into the combustion zone 305. The mixing walls 180, 250 are adapted to mix the product gas P and the second sulfur waste stream into the combustion zone 305 at a second temperature range to reduce SO2 in in accordance with a Claus reaction such that sulfur is obtained. The second temperature range is controlled to be between 200 and 1200 ° C, preferably between 850 and 1200 ° C, more preferably between 1000 and 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.In the embodiment of Figure 4, the mixing means 180, 250 comprise a first mixing wall 180 and a second mixing wall 250. The first mixing wall 180 is placed between the burner zone 105 and the combustion zone 305. The second mixing wall 250 is placed between the combustion zone 305 and a conditioning zone. 400 (see also FIG. 6). The conditioning zone 400 is adapted to receive the burned mixture from the combustion zone 305 and includes cooling means (not shown) which are adapted to cool the burned mixture in the conditioning zone 400 at a third temperature range. The third temperature will be between 350 and 950 ° C, preferably between 400 and 935, more preferably between 450 and 850 ° C. Cooled flue gases are removed from the conditioning zone 250 via exhaust means 451 to additional processing zones, as shown 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 deFIG. 6 shows an additional exemplary embodiment of a method for recovering sulfur from a sulfur waste. In addition to the method as illustrated in FIG. 1 includes the sulfur recovery step S70 of FIG. 6 a step S75 for supplying the burned mixture S to a conditioning zone 400. In the conditioning zone, the burned mixture S is cooled during step S80 to reach a temperature in a third temperature region T3. The third temperature range T3 should be between 350 and 950 ° C, preferably between 400 and 935, more preferably between 450 and 850 ° C. After cooling, the burned mixture S is supplied to a catalyst zone 420 during the step S85. In the

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 tussenBE2017 / 6031 catalyst zone 420, a catalyst is present or is injected during step S90, and the temperature is brought into a fourth temperature region T4 such that additional sulfur recovery can occur to reduce additional SO2 concentration in the catalyst zone 420. The fourth temperature range should be between 150 and 650 ° C, preferably between

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.200 and 500 ° C, more preferably between 200 and 400 ° C, and most preferably between 200 and 350 ° C. In step S95, the resulting flue gas can be emitted through an outlet.

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.In an alternative, the method may additionally comprise steps of cooling the flue gas in a conditioning zone and recovering sulfur in a catalyst zone before the flue gas is discharged through an inlet.

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.While the principles of the invention have been described above with reference to specific embodiments, it will be understood that the description text is made by way of example and not as limiting the scope of protection defined by the appended claims.

Claims

Conclusions

A method for recovering sulfur from a sulfur waste, the method comprising the steps of:

- providing (S10) a first sulfur waste stream (110) and a second sulfur waste stream (210), each stream comprising sulfur-bound compositions;

- feeding the first sulfur waste stream (S30) into a burner zone (105);

- oxidizing (S40) the first sulfur waste stream (110) and a nitrogen source (150) comprising nitrogen-bound compositions in the burner zone (105) at a first temperature range and a stoichiometric ratio R to oxygen in a range between 0.90 and 1.20 such that a product gas P comprising SO2 and NOx is formed;

- forwarding a product stream from the product gas P (S50) to a combustion zone (305) and supplying the second sulfur waste stream (210) into the combustion zone (305); and

- mixing (S60) the product gas P and the second sulfur waste stream (210) in the combustion zone (305) at a second temperature range to reduce SO2 according to a Claus reaction such that sulfur S is obtained (S70).

The method of claim 1, wherein the first sulfur waste stream (110) comprises the nitrogen source (150) and the feed step of the first sulfur waste stream (S30) comprises supplying the nitrogen source (150) into the burner zone (105).

The method of any one of the preceding claims, wherein the method additionally comprises supplying a separate nitrogen waste stream (S32) into the burner zone (105).

The method of any one of the preceding claims, wherein the oxidation step (S40) comprises controlling the stoichiometric ratio R to oxygen in the burner zone such that the stoichiometric ratio R is between 0.95 and 1.15, more preferably between 1.00 and 1.10.

The method of any one of the preceding claims, wherein the method additionally comprises the steps of determining an amount of sulfur-bound compositions (150) supplied to the burner zone (105) and supplying a first oxygen steam from an oxygen source ( 120, S34) in the burner zone (105) based on the

BE2017 / 6031 amount of sulfur-bound compositions and the amount of nitrogen-bound compositions.

The method of any one of the preceding claims, wherein the first temperature range is between 1000 and 2000 ° C, preferably between 1100 and 1800 ° C, more preferably between 1200 and 1600 ° C, and most preferably between 1200 and 1400 ° C.

The method of any one of the preceding claims, wherein the oxidation step comprises controlling the first temperature region in the burner zone (105) by at least one of:

- recirculating the product gas (P) to the burner zone;

- providing an eddy current of the product gas (P) in the burner zone; and

- providing a Venturi flow of the product gas (P) within the burner zone.

The method of any one of the preceding claims, wherein the second temperature range is between 200 and 1200 ° C, preferably between 850 and 1200 ° C, more preferably between 1000 and 1150 ° C.

The method of any one of the preceding claims, wherein supplying the second sulfur waste stream (S55) comprises controlling the amount of sulfur bound compositions in the second sulfur waste stream (210) such that the molar ratio of the SO 2 to the sulfur bound compositions in the combustion zone (305) is substantially equal to a stoichiometric ratio of 1.0 for the Claus reaction.

The method of claim 9, wherein the oxidation step (S40) comprises controlling a first amount of SO 2 in the product stream P to substantially conform to the stoichiometric ratio desired in the combustion zone for the Claus reaction.

The method of claim 10, wherein the method additionally supplying a third sulfur waste stream (160, S36) into the burner zone or supplying a third sulfur waste stream (160, S36) into a mixing zone (205) between the burner zone and the combustion zone and the oxidation step (S40) additionally oxidizing the third sulfur waste stream at the first temperature range in the burner zone (12) or oxidizing (S40b) the third sulfur waste stream at an intermediate phase temperature range (Ti) in the

BE2017 / 6031 mixing zone (205) such that the first amount of SO2 is formed by oxidizing the first sulfur waste stream and oxidizing the third sulfur waste stream.

The method of claim 9, wherein the oxidation step (S40) comprises controlling a first amount of SO 2 in the product stream P to be less than the stoichiometric ratio desired in the combustion zone for the Claus reaction and wherein the mixing step forms a second amount of SO2 (S65) in the combustion zone (305), wherein the sum of the first amount of SO2 and the second amount of SO2 substantially corresponds to the stoichiometric ratio desired in the combustion zone (305).

The method of claim 12, wherein the method additionally comprises a step of supplying an oxygen substream (S34b, S34c) in at least one of the burner zone (105) and the combustion zone (305) to provide an excess amount of oxygen such as that a second amount of SO 2 is formed during the mixing step (S60) (S65).

The method of any one of the preceding claims, wherein the first sulfur waste stream contains a concentration of sulfur bound compositions of less than 50 volume%, preferably less than 30% volume%, more preferably less than 10% volume%.

The method of any one of the preceding claims, wherein the second sulfur waste stream (210) and / or the third sulfur waste stream (160) contains a concentration of sulfur bound compositions of more than 50 volume%, preferably at least 70% volume% .

The method of any one of the preceding claims, wherein the sulfur-bound compositions comprise at least one of a hydrogen sulfide, an organosulfur composition and an organometallic sulfur composition.

The method of any one of the preceding claims, wherein the nitrogen source (150) comprises one of ammonia, urea and nitrogen gas.

BE2017 / 6031

The method of any one of the preceding claims, wherein the sulfur waste, which comprises sulfur-bound compositions, is one of the following: a waste gas, a waste liquid, a waste sludge, a solid waste, or a combination thereof.

19. A system for recovering sulfur from a sulfur waste, the system comprising:

- a first combustion unit (100) comprising a burner zone (105), a burner (108) and a combustion zone (305);

- a first supply means (112) adapted to feed a first sulfur waste stream (110), which comprises sulfur-bound compositions, into the burner zone;

- a nitrogen agent (152) for supplying a nitrogen source (150) into the burner zone (105);

- the burner adapted to oxidize the first sulfur waste stream (110) and the nitrogen source (150) in the burner zone (105) at a first temperature range and a stoichiometric ratio to oxygen in a range between 0.90 and 1.20 such that a product gas P comprising SO2 and NOx is formed;

- a second feed means (212) adapted to feed a second sulfur waste stream (210), which comprises sulfur-bound compositions, into the combustion zone (305); and

- mixing means (250) adapted to mix the product gas P and the second sulfur waste stream (210) in the combustion zone (305) at a second temperature range to reduce SO 2 according to a Claus reaction such that sulfur is obtained.

The system of claim 19, wherein the first sulfur waste stream (110) comprises the nitrogen source (150) and the first feed means (112) is the nitrogen means (152) for supplying the nitrogen source (150) into the burner zone (105).

The system of claim 19, wherein the nitrogen agent (152) comprises nitrogen delivery means adapted to feed a separate nitrogen waste stream into the burner zone (105).

The system of any one of the preceding claims 19 to 21, further comprising a first oxygen supply means (122) which is adapted to supply a first oxygen flow from oxygen source (120) into the burner zone (105) such that the

BE2017 / 6031 stoichiometric ratio R in the burner zone is the desired the stoichiometric ratio R.

The system according to any of the preceding claims 19 - 22, wherein the stoichiometric ratio R to oxygen in the burner zone is between 0.95 and 1.15, more preferably between 1.00 and 1.10.

The system of any one of the preceding claims 19-23, further comprising determining means for determining at least one of: an amount of sulfur-bound compositions in the first sulfur waste stream (110) and an amount of nitrogen-bound compositions (150) supplied in the burner zone (105).

The system according to any of the preceding claims 19 - 24, the first temperature range is between 1000 and 2000 ° C, preferably between 1100 and 1800 ° C, more preferably between 1200 and 1600 ° C, and most preferably between 1200 and 1400 ° C.

The system of any one of the preceding claims 19 to 25, additional recirculation means (180) adapted to control the first temperature region in the burner zone (105) comprising at least one of:

- recirculating the product gas (P) to the burner zone;

- providing an eddy current of the product gas (P) in the burner zone; and

- providing a Venturi flow of the product gas (P) within the burner zone.

The system of any one of the preceding claims 19 - 26, additionally a controller (10) adapted to control at least one of the first feed means (112), the nitrogen means (152), the second feed means (212), the comprising the first temperature range, the second temperature range, the mixing means (250) and optionally the recycle means such that the molar ratio of the SO 2 to the sulfur-bound compositions in the combustion zone (305) is substantially equal to a stoichiometric ratio of 1.0 for the Claus reaction.

The system according to any of the preceding claims 27, wherein the control is adapted to control a first amount of SO 2 of the product gas P to be substantially in accordance with the stoichiometric ratio desired in the combustion zone for the Claus reaction.

BE2017 / 6031

The system according to any of the preceding claims 26 to 28, wherein the recirculating means comprises a mixing wall (180) adapted to return a part of the product gas P to the burner zone (105) when the part of the product gas hits the mixing wall and allowing a transport of the, at least partially recycled, product gas P to the combustion zone (305).

The system of the preceding claim 29, wherein the mixing wall is arranged between the burner zone (105) and the combustion zone (305).

The system of any one of the preceding claims 26-30 and claim 22, wherein the recirculating means comprises injection nozzles (122) of the first oxygen supply means adapted to inject the oxygen source in an injection direction in the burner zone to create an eddy current of the product gas within the burner zone (105).

The system of any one of the preceding claims 26-31, wherein the recirculating means comprises injection nozzles (112p) of the first supply means (112) adapted to inject a tangential substeam of the first sulfur waste stream into an injection direction in the burner zone for creating of an eddy current F of the product gas within the burner zone (105).

The system according to any of the preceding claims 19 - 32, the second temperature range is between 200 and 1200 ° C, preferably between 850 and 1200 ° C, more preferably between 1000 and 1150 ° C.

The system according to any of the preceding claims 19-33, a third feed means (162) adapted to feed a third sulfur waste stream (160) into the burner zone (105) or into a mixing zone (205) between the burner zone and the combustion zone encompassing.

The system of any one of the preceding claims 19-34, comprising a second oxygen supply means (124) adapted to supply a second oxygen supply stream from oxygen source (120b) into the combustion zone (305).

BE2017 / 6031

The system of claim 35, wherein at least one of the first oxygen supply means (122) and the second oxygen supply means (124) is adapted to supply an excess amount of oxygen (S34b, S34c) in at least one of the burner zone (120) and the combustion zone (320) such that during the mixing step

5 (S60) a second amount of SO2 is formed (S65).