DD300097A5

DD300097A5 - Verfahren zum betrieb einer claus-anlage

Info

Publication number: DD300097A5
Application number: DD34171790A
Authority: DD
Original assignee: Krupp Koppers Gmbh
Priority date: 1989-06-19
Filing date: 1990-06-15
Publication date: 1992-05-21
Also published as: ZA902342B; PL284933A3; CN1048201A; ES2024191A6; PL165217B3; CN1024524C

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ausgestaltung des Verfahrens zum Betrieb einer Claus-Anlage, in der das H2S-haltige Einsatzgas zunaechst einer Teilverbrennung unterworfen und danach in einem zwei- oder mehrstufigen Claus-Reaktor weiter umgesetzt wird, wobei eine optimale Teilverbrennung des Einsatzgases in Abhaengigkeit von dem mit dem Einsatzgas zugefuehrten Schwefelwasserstoffmassestrom entweder in einem oder in zwei parallel geschalteten Verbrennungsoefen mit Abhitzekessel erfolgt, worauf die weitere Behandlung des Gases in einem einzigen Claus-Reaktor durchgefuehrt wird, dessen Produktionskapazitaet auf den maximal zu erwartenden Schwefelmassestrom ausgelegt ist, nach dem DD-Patent 290 404. Hierbei ist vorgesehen, dasz dem Einsatzgas vor dem Eintritt in die Verbrennungsoefen ein ammoniakhaltiges Abgas zugemischt wird.{Schwefel; Schwefelwasserstoff; Claus-Anlage; Schwefelwasserstoffmassestrom; optimale Teilverbrennung; Verbrennungsofen; Parallelschaltung; Zumischung; ammoniakhaltiges Abgas; Mengenverhaeltnis; Abhitzekessel; Hydrierreaktor}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Das DD-Patent 290404 beschreibt ein Verfahren zum Betrieb einer Claus-Anlage, in der das H₂S-haltige Einsatzgas zunächst einer Teilverbrennung unterwoifen und danach in einem zwei- oder mehrstufigen Claus-Roaktor weiter umgesetzt wird, wobei eine optimale Teilverbrennung des Einsatzgases in Abhängigkeit von dem mit dem Einsatzgas zugeführten Schwefelwasserstoffmassestrom entweder in einem oder in zwei parallel geschalteten Vbrbnnnungcöfen mit Abhitzekessel erfolgt, worauf dia wehere Behandlung des Gases in einem einzigen Claus-Reaktor durchgeführt wird, dessen Produktionskapazität auf dem maximal zu erwartenden Schw "ifelmassestrom ausgelegt ist.

Beim Verfahren nach diesem Patent ist vorgesehen, das hinter dem Claus-Reaktor anfallende Restgas einer katalytischer! Hydrierung zu unterwerfen, durch die alle im Restgas noch enthaltenen Schwefelverbindungen in Schwefelwasserstoff überführt werden. Als Wasserstoffträger für diese Hydrierung soll dabei Heizgas verwendet werden. A ißerdem wird dabei auch der im Resigas vorhandene Wasserstoff, der bei der katalytischer! Zersetzung der im Einsatzgas vorhandenen Stickstoffverbindungen an den Katalysators^hichten der Verbrennungsöfen gebildet wurde, mitverwendet. Die normalerweise im Restgas vorhandene Wasserstoffmenge reicht jedoch in keinem Falle für die vollständige Hydrierung der vorhandenen Schwefelverbindungen aus, weshalb die Zufuhr von Heizgas als Wasserstoffträger unerläßlich ist.

Die Erfindung betrifft eine Ausgestaltung des Verfahrens nach dem o. g. Patent, durch die einerseits die katalytische Hydrierung des Restgases kostengünstiger gestaltet werden und andererseits gleichzeitig eine Möglichkeit geschaffen werden soll, ammoniakhaltige Abgase umweltschonend zu entsorgen.

,Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Einsatzgas vor dem Eintritt in die Verbrennungsöfen ein i'mmoniakhaltiges Abgas zugemischt wird.

Bei dem dem Einsatzgas zugesetzten ammoniakhaltigen Abgas kann es sich um ein Abgas aus beliebiger Quelle, z. B. um die ammoniakhaltigen Brüden handeln, die aus einer Abwasser-Strippung stammen. Die Menge des dem Einsatzgas zugemischten Abgases richtet sich dabei nach dessen Ammoniakgehalt und kann bis zu einem Nm³ Abgas pro Nm³ Einsatzgas betragen. Das auf diese Weise zugeführte Ammoniak wird zusammen mit den im Einsatzgas vorhandenen Stickstoffverbindungen an den Katalysatorschichten der Verbrennungsöfen katalytisch zersetzt und dadurch die Menge des auf diese Weire erzeugten Wasserstoffes entsprechend erhöht. Diese erhöhte Wasserstoffmenge steht somit für die katalytische Hydrierung des Restgases zur Verfügung, weshalb für diesen Zweck die Zufuhr von Wasserstoff aus einer anderen Quelle entsprechend reduziert oder gegebenenfalls sogar ganz eingestellt werden kann. '

Weitere Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens sollen nachfolgend an Hand des in der Abbildung dargestellten Fließschemas erläutert werden.

Dieses Fließschema unterscheidet sich vom Fließschema des DD-Patents 290404 lediglich dadurch, daß dem Einsatzgas in der Leitung 1 vor dem Eintritt in die Brennsr 2 und 5 der Verbrennungsöfen 3 und 6 über die Leitung 42 ein ammoniakhaltiges Abgas zugemischt wird. Ist der mit dem Einsatzgas zugeführte Schwefelwasserstoffmassestrom größer als die vorgegebene Kapazität des Verbrennungsofens 3, so wird ein Teilstrom des Gemisches aus Einsatzgas und ammoniakhalligem Abgas aus der Leitung 1 abgezweigt und über die Leitung 4 in den Brenner 5 des zweiten Verbrennungsofens 6 eingeleitet. Die orforderliche Verbrennungsluft wird den Brennern 2 und 5 über die Leitung 7 bzw. 8 zugeführt, während die von der Leitung 9 abzweigenden Leitungen 10 und 11 der notwendigen Zufuhr von Heizgas, z. B. Koksofen- oder Partialoxidationsgas, zu den Brennern 2 und 5 dienen. In den Verbrennungsöfen 3 und 6 ist dabei jeweils eine Katalysatorschicht 3a bzw. 6a angeordnet, die der Zeisetzung der iin Einsatzgas vorhandenen Stickstoffverbindungen sowie des mit dem Abgas eingebrachten Ammoniaks dient. In den Kaiilysatorschichten 3a und 6a sind hierbei für diesen Zweck geeignete, handelsübliche Katalysatoren, die beispielsweise Nickel als katalytisch aktive Substanz enthalten, angeordnet.

Der bei der katalytischen Zersetzung des Ammoniaks und der übrigen Stickstoffverbindungen gebildete Wasserstoff verbleibt im Gas. Nach Passieren des Verbrennungsofens 3 gelangt das heiße Gas über die Leitung 12 in den Abhitzekessel 13, in dem es bis auf eine Temperatur von 27O⁰C abgekühlt wird, um anschließend über die Leitung 14 in die Sammelleitung 15 eingeleitet zu werden, durch die das Gas der ersten Stufe des Claus-Reaktors 16 zugeführt wird. Sofern der zweite Verbrennungsofen 6 ebenfalls betrieben wird, so wird der dort behandelte Teilstrom des Gases auch die Leitung 17 abgezogen, im dazugehörigen Abhitzekessel 18 entsprechend gekühlt und danach über die Leitung 19 ebenfalls in die Sammelleitung 15 eingeleitet, so daß beide Teilströme des Gasss gemeinsam dem Claus-Reaktor 16 zugeführt werden. Aus der ersten Stufe des Claus-Reakcoiä 16 wird das Gas durch die Leitung 20 abgezogen und gelangt über den Wärmetauscher 21 in den ersten Zug des Abhitzekessels 22,

in dem es bis auf eine Temperatur von 154⁰C abgekühlt wird. Danach wird das Gas über die Leitung 23 in die zweite Stufe des Claus-Reaktors 16 eingeleitet. Hierbei erfährt es im dazwischen geschalteten Wärmetauscher 21 eine gewisse Wiederaufwärmung. Aus der zweiten Stufe des Claus-Reaktors 16 tritt das Gas über die Leitung 24 aus und wird dem zweiten Zug des Abhitzekessels 22 zugeführt, in dem es bis auf eine Temperatur von 154⁰C abgekühlt wird. Aus dem Gas hinter dem Abhitzekessel 22 ist die Hauptmenge des Schwefels abgeschieden worden, so daß dieses Gas das vielfach auch als Claus-Restgas bezeichnet wird, nur noch geringe Mengen an nicht umgesetzten H₂S und SO₂ aufweist. Wegen dieser Verunreinigungen kann dietO3 Restgas jedoch nicht ohne weiteres in die Atmosphäre abgelassen werden. Über die Leitung 25 wird es daher zurcchst in den Wärmetauscher 26 eingeleitet und gelangt dann über die Leitung 27 in den h'ydrierreaktor 29, wobei es zuvor in dem dazwischen geschalteten Erhitzer 28 eine Aufwarmung bis auf ca. 28O⁰C erfährt. Im Hydrierreaktor 29 werden alle im Restgas enthaltenen Schwefelverbindungen durch katalytische Hydrierung in Schwefelwasserstoff überführt. Als Wasserstoffträger für die Hydrierung dient dabei in erster Linie der im Restgas selbst enthaltene Wasserstoff. Durch die erfindungsgemäße Zumischung des ammoniakhaltigen Abgases zum Einsatzgas ist der Wasserstoffgehalt des Restgases entsprechend erhöht. Falls dieser trotzdem für die vollständige Hydrierung aller im Restgas noch vorhandenen Schwefelverbindungen nicht ausreicht, kann über die Leitung 9 zusätzlich wasser: offhaltiges Gas, wie z. 8 Heizgas, in den Hydrierreaktor 29 eingeleitet werden. Für die kbtalytische Hydrierung der Schwefelverbindungen werden hierbei handelsübliche Hydrierkatalysatoren, die z. B. Nickel als aktive Komponente aufweisen, verwendet. Das hydrierte Restgas wird über die Leitung 30 aus dem Hydrierreaktor 29 abgezogen. Da dieses Restgas, wie bereits gesagt wurde, als Schwefelkomponente nur noch H₂S enthält, kann es durch eine HjS-Wäsche weiterbohandelt werden. Sofern die Claus-Anlage im Verbund mit einer Kohlevergasungs- oder -verkokungsanlage betrieben wird, kann das Restgas deshalb beispielsweise dem dort erzeugten Rohgas vor der H₂S-Wäsche zugemischt werden.

Der in den Abhitzekesseln 13,18 und 22 bei der Abkühlung des Gases abgeschiedene Schwefel wird über die Leitungen 31,32,33 und 34 abgezogen, die alle in der Sammelleitung 35 munden, durch die der Schwefel seiner weiteren Verarbeitung zugeführt wird. Die Leitung 36 dient der Zufuhr von Kesselspeisewasser zum Abhitzekessel 22, während der dort erzeugte Dampf über die Leitung 37 abgezogen wird. Der Abhitzekessel 13 wird über die Leitung 38 mit dem erforderlichen Kesselspeisewasser versorgt. Von dieser Leitung zweigt die Leitung 39 ab, durch die die Kesselspeisewasserzufuhr zum Abhitzekessel 18 erfolgt. Durch die Leitungen 40 und 41 wird der in den Abhitzekesseln 13 und 18 erzeugte Dampf abgezogen, wobei der Dampf aus der Leitung 41 mit dem Dampf aus der Leitung 40 vereinigt wird.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens wird durch das nachfolgende Ausführungsbeispisl belegt. Hierbei wurden 1210 NmVh Einsatzgas mit einem H₂S-Gehalt von 53 Vol.-% über die Leitung 1 dem Verfahren zugeführt. Diesem Gasstrom wurde 240NmVh Abgas mit einem NH₃-Gehalt von 18 Vol.-% über die Leitung 42 zugemischt. Anschließend wurde dieses Gasgemisch unter den vorstehend beschriebenen Bedingungen behandelt. Der Wasserstoffgehalt des dabei anfallenden Restgases war so groß, daß über die Leitung 9 nur noch 59Nm³ Heizgas in den Hydrierreaktor 29 eingeleitet werden mußten. Dadurch ergibt sich bei der Hydrierung das Restgases gegenüber dem Verfahren nach dem Hauptpatent eine Kostenersparnis in Höhe von 79%. Gleichzeitig wurde das zugesetzte ammoniakhaltige Abgas umweltschonend entsorgt.

Claims

1. Verfahren zum Betrieb einer Claus-Anlage, in der das H₂S-haltige Einsatzgas zunächst einer Teilverbrennung unterworfen und danach in einem zwei- oder mehrstufigen Claus-Reaktor weiter umgesetzt wird, wobei eine optimale Teilverbrennung des Einsatzgases in Abhängigkeit von dem mit dem Einsatzgas zugeführten Schwefelwasserstoffmassestrom entweder in einem oder in zwei parallel geschalteten Verbrennungsöfen mit Abhitzekessel erfolgt, worauf die weitere Behandlung des Gases in einem einzigen Claus-Reaktor durchgeführt wird, dessen Produktionskapazität auf den maximal zu erwartenden Schwefelmassestrom ausgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Einsatzgas vor dem Eintritt in die Verbrennungsöfen ein ammoniakhaltiges Abgas zugemischt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des dem Einsatzgas zugemischten ammoniakhaltigen Abgases bis zu einem Nm³ Abgas pro Nm³ Einsatzgas betragen kann.