DE102018001751A1

DE102018001751A1 - A method and apparatus for removing hydrogen sulfide from a gas mixture and burners for use herein

Info

Publication number: DE102018001751A1
Application number: DE102018001751.7A
Authority: DE
Inventors: Marcus Guzmann
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 2018-03-03
Filing date: 2018-03-03
Publication date: 2019-09-05

Abstract

Es wird ein Verfahren zur zumindest teilweisen Entfernung von Schwefelwasserstoff aus einem Schwefelwasserstoff enthaltenden Gasgemisch vorgeschlagen, bei dem unter Verwendung zumindest eines Teils des Gasgemischs ein erster Gasstrom gebildet und einem Brenner (2) eines Claus-Ofens (31) zugeführt wird, bei dem unter Verwendung von Sauerstoff und/oder eines mehr als 20 Molprozent Sauerstoff enthaltenden Gasgemischs ein zweiter Gasstrom gebildet und dem Brenner (2) zugeführt wird, bei dem unter Verwendung des ersten Gasstroms und des zweiten Gasstroms eine Brennerflamme (3) ausgebildet wird, und bei dem dem Claus-Ofen (31) ferner Wasser zugeführt wird, vorgeschlagen. Dabei ist vorgesehen, dass das Wasser dem Claus-Ofen (31) wahlweise über wenigstens eine erste Einspeiseeinrichtung (6) in ein Inneres der Brennerflamme (3) und/oder über wenigstens eine zweite Einspeiseeinrichtung (7) in die Umgebung der Brennerflamme zugeführt wird. Eine Anlage (30) zur zumindest teilweisen Entfernung von Schwefelwasserstoff aus einem Schwefelwasserstoff enthaltenden Gasgemisch und ein entsprechend einsetzbarer Brenner (2) sind ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

A process is proposed for the at least partial removal of hydrogen sulphide from a hydrogen sulphide-containing gas mixture in which a first gas stream is formed using at least a portion of the gas mixture and fed to a burner (2) of a Claus furnace (31) using a second gas stream is formed by oxygen and / or a gas mixture containing more than 20 mole percent oxygen, and to the burner (2) is formed in which a burner flame (3) is formed using the first gas stream and the second gas stream, and wherein the Claus Furnace (31) further water is proposed proposed. It is provided that the water is fed to the Claus furnace (31) selectively via at least one first feed device (6) into an interior of the burner flame (3) and / or at least one second feed device (7) in the vicinity of the burner flame. A system (30) for the at least partial removal of hydrogen sulfide from a hydrogen sulfide-containing gas mixture and a correspondingly usable burner (2) are also the subject of the present invention.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Entfernung von Schwefelwasserstoff aus einem Gasgemisch sowie einen Brenner zum Einsatz in einem derartigen Verfahren und einer derartigen Anlage gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.The present invention relates to a method and a plant for the removal of hydrogen sulfide from a gas mixture and a burner for use in such a method and apparatus according to the preambles of the independent claims.

Stand der TechnikState of the art

Der Einsatz von Claus-Anlagen zur Behandlung von Gasgemischen, die Schwefelwasserstoff enthalten, ist seit langem bekannt. Claus-Anlagen eignen sich insbesondere zur Behandlung von sogenanntem Sauergas, das aus Erdgas oder anderen Gasgemischen aus industriellen Prozessen abgetrennt werden kann. Derartiges Sauergas umfasst als Hauptkomponenten typischerweise Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff. In geringeren Anteilen können weitere Schwefelverbindungen und andere Komponenten enthalten sein.The use of Claus plants for the treatment of gas mixtures containing hydrogen sulfide has long been known. Claus plants are particularly suitable for the treatment of so-called sour gas, which can be separated from natural gas or other gas mixtures from industrial processes. Such sour gas typically comprises carbon dioxide and hydrogen sulfide as major components. Lower levels may include other sulfur compounds and other components.

Die Aufbereitung von Erdgas ist beispielsweise im Artikel „Natural Gas“ in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Onlineveröffentlichung 15. Juli 2006, DOI: 10.1002/14356007.a17_073.pub2, beschrieben. Zum Verständnis der vorliegenden Erfindung sei insbesondere auf die Kapitel 2.4, „Removal of Carbon Dioxide and Sulfur Components“, und 2.7, „Recovery of Sulfur“, verwiesen.The treatment of natural gas is described, for example, in the article "Natural Gas" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, online publication July 15, 2006, DOI: 10.1002 / 14356007.a17_073.pub2. For an understanding of the present invention, reference should be made in particular to Chapter 2.4, "Removal of Carbon Dioxide and Sulfur Components", and 2.7, "Recovery of Sulfur".

Eine Claus-Anlage zur Behandlung eines Schwefelwasserstoff enthaltenden Gasgemischs, insbesondere von aus Erdgas abgetrenntem Sauergas (für ein entsprechendes Verfahren gelten die folgenden Erläuterungen in gleicher Weise), umfasst einen thermischen und katalytischen Teil. Der thermische und der katalytische Teil werden zusammen auch als SRU (engl. Sulfur Removal Unit) zusammengefasst.A Claus plant for treating a gas mixture containing hydrogen sulfide, in particular sour gas separated from natural gas (the following explanations apply equally to a corresponding process), comprises a thermal and catalytic part. The thermal and the catalytic part are combined together as SRU (Sulfur Removal Unit).

Der thermische Teil umfasst im Wesentlichen einen Claus-Ofen. In diesem wird unter Zugabe von Sauerstoff ein Teil des in dem eingespeisten Gasgemisch enthaltenen Schwefelwasserstoffs unter Bildung von Schwefeldioxid verbrannt. Der Sauerstoff kann dem Claus-Ofen in Form von Luft, in Form eines gegenüber an Luft an Sauerstoff angereicherten Gasgemischs, oder in Form von reinem oder im Wesentlichen reinem Sauerstoff zugegeben werden. In den letzteren Fällen spricht man von einer Sauerstoffanreicherung (engl. Oxygen Enrichment). Ist nachfolgend von einem sauerstoffangereicherten Betrieb die Rede, sei hierunter eine Betriebsweise eines Claus-Ofens verstanden, bei dem diesem zumindest zeitweise ein Gas oder Gasgemisch zugeführt wird, das verglichen mit Luft einen erhöhten Sauerstoffgehalt aufweist. Dieses kann die herkömmlicherweise verwendete Luft teilweise oder vollständig ersetzen.The thermal part essentially comprises a Claus furnace. In this, with the addition of oxygen, a portion of the hydrogen sulfide contained in the feed gas mixture is burned to form sulfur dioxide. The oxygen may be added to the Claus furnace in the form of air, in the form of an air-oxygen enriched gas mixture, or in the form of pure or substantially pure oxygen. In the latter cases one speaks of an oxygen enrichment (English Oxygen Enrichment). If an oxygen-enriched operation is mentioned below, this is understood to mean an operating mode of a Claus furnace in which it is at least temporarily supplied with a gas or gas mixture which has an increased oxygen content compared with air. This may partially or completely replace the conventionally used air.

An den thermischen Teil der Claus-Anlage schließt sich der katalytische Teil an. Dieser besteht aus mehreren, i.d.R. zwei oder drei, katalytischen Claus-Stufen. In diesen wird das bei der Verbrennung gebildete Schwefeldioxid mit Schwefelwasserstoff gemäß der nachfolgend angegebenen Claus-Reaktion 2 H₂S + SO₂ → 2/x S_x + 2 H₂O + Wärme (1) gebildet. Um eine hohe Schwefelrückgewinnungsrate zu erzielen, kann die Verbrennung im Claus-Ofen beispielsweise derart durchgeführt werden, dass ein Drittel des Schwefelwasserstoffs zu Schwefeldioxid verbrannt wird. Es kann auch ein sehr geringer Überschuss von Schwefelwasserstoff eingestellt werden, um eine Sulfatbildung am Claus-Katalysator zu unterbinden.The catalytic part joins the thermal part of the Claus plant. This consists of several, usually two or three, catalytic Claus stages. In these, the sulfur dioxide formed by combustion with hydrogen sulfide according to the Claus reaction given below 2 H ₂ S + SO ₂ → 2 / x S _x + 2 H ₂ O + heat (1) educated. For example, to achieve a high sulfur recovery rate, Claus furnace combustion may be carried out such that one third of the hydrogen sulfide is burned to sulfur dioxide. It can also be a very small excess of hydrogen sulfide can be adjusted to prevent sulfate formation on the Claus catalyst.

Unter dem Druck immer schärferer Umweltauflagen und im Bestreben, die Schwefelrückgewinnungsrate weiter zu steigern, sind zahlreiche Verfahren entwickelt worden, um das Claus-Abgas (engl. Claus Tail Gas) weiterzubehandeln und insbesondere noch enthaltenes Schwefeldioxid zu entfernen. Derartige Verfahren sind dem Fachmann bekannt. Sie können auch im Rahmen von Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, sind jedoch nicht Kern der Erfindung. Auf die einschlägige Fachliteratur wird ausdrücklich verwiesen.Under the pressure of increasingly stringent environmental regulations and in an effort to further increase the sulfur recovery rate, numerous processes have been developed to further treat the Claus tail gas and, in particular, to remove any sulfur dioxide that is still present. Such methods are known to the person skilled in the art. They may also be used within the scope of embodiments of the present invention, but are not the essence of the invention. Reference is made expressly to the relevant specialist literature.

Beschränkungen in der Kapazität bestehender Claus-Anlagen können ohne umfangreiche Anlagenmodifikationen dadurch überwunden werden, dass der bereits zuvor angesprochene sauerstoffangereicherte Betrieb vorgenommen wird. Der Sauerstoff oder das gegenüber atmosphärischer Luft an Sauerstoff angereicherte Gasgemisch bzw. reiner Sauerstoff wird dem Claus-Ofen zugeführt.
Durch das zumindest teilweise Ersetzen von Luft durch Sauerstoff oder durch ein gegenüber atmosphärischer Luft an Sauerstoff angereichertes Gasgemisch kann dem Claus-Ofen und damit der Claus-Anlage insgesamt eine größere Menge an Sauergas pro Zeiteinheit zugeführt werden, da einerseits die Menge an für die Reaktion benötigtem Sauerstoff erhöht wird und damit eine größere Menge an Schwefelwasserstoff umgesetzt werden kann, und andererseits geringere Mengen an Inertgasen der eingesetzten Luft, insbesondere Stickstoff, durch die Anlage geführt werden müssen. Auf diese Weise lassen sich die Kapazität einer entsprechenden Anlage und damit die erzeugbare Schwefelmenge erhöhen.Restrictions in the capacity of existing Claus plants can be overcome without extensive plant modifications by carrying out the previously mentioned oxygen-enriched operation. The oxygen or gas mixture enriched with oxygen for atmospheric air or pure oxygen is supplied to the Claus furnace.
By the at least partial replacement of air by oxygen or by a relative to atmospheric air oxygen-enriched gas mixture, the Claus furnace and thus the Claus plant a total of a larger amount of acid gas per unit time can be supplied, since on the one hand the amount needed for the reaction Oxygen is increased and thus a larger amount of hydrogen sulfide can be implemented, and on the other hand, smaller amounts of inert gases of the air used, in particular nitrogen, must be passed through the system. In this way, the capacity of a corresponding system and thus increase the amount of sulfur can be increased.

Da in einer Claus-Anlage Schwefelwasserstoff zu elementarem Schwefel umgesetzt und abgeschieden wird, enthält das verbleibende Abgas Kohlendioxid und Stickstoff als Hauptkomponenten, wenn keine Sauerstoffanreicherung vorgenommen wird. Bei einer Sauerstoffanreicherung ist hingegen der Stickstoffgehalt je nach dem ggf. verbleibenden Stickstoffgehalt der eingesetzten Gasgemische gegenüber der Verwendung von Luft entsprechend reduziert. Bei der Verwendung von reinem Sauerstoff kann der Stickstoffgehalt auf einen minimalen Wert herabgesetzt werden. Auf diese Weise kann die Gewinnung der anderen Komponenten erleichtert werden.Since hydrogen sulfide is converted to elemental sulfur and separated in a Claus plant, the remaining exhaust gas contains carbon dioxide and nitrogen as main components when oxygen enrichment is not performed. With an oxygen enrichment, however, is the nitrogen content corresponding to the possibly remaining nitrogen content of the gas mixtures used compared to the use of air reduced accordingly. When using pure oxygen, the nitrogen content can be reduced to a minimum value. In this way, the recovery of the other components can be facilitated.

Wie auch nachfolgend erläutert, kann es bei einem sauerstoffangereicherten Betrieb auch zu Problemen kommen, die sich insbesondere aus der durch den erhöhten Sauerstoffgehalt hohen Ofentemperatur ergeben können. Die Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, Maßnahmen anzugeben, die einen sauerstoffangereicherten Betrieb eines Claus-Ofens ohne diese Nachteile ermöglichen.As also explained below, oxygen-enriched operation can also lead to problems, which can result in particular from the high oven temperature due to the increased oxygen content. The invention therefore has the task of specifying measures that allow an oxygen-enriched operation of a Claus furnace without these disadvantages.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vor diesem Hintergrund schlägt die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Anlage zur Entfernung von Schwefelwasserstoff aus einem Gasgemisch sowie einen Brenner zum Einsatz in einem derartigen Verfahren und einer derartigen Anlage mit den Merkmalen der jeweiligen unabhängigen Patentansprüche vor. Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind jeweils Gegenstand der abhängigen Patentansprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.Against this background, the present invention proposes a method and a system for the removal of hydrogen sulfide from a gas mixture and a burner for use in such a method and apparatus with the features of the respective independent claims. Embodiments of the present invention are each the subject of the dependent claims and the following description.

Vor der Erläuterung der Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend einige bei der Beschreibung der Erfindung verwendete Begriffe näher definiert.Before explaining the advantages of the present invention, some terms used in describing the invention will be further defined below.

Gasgemische können im hier verwendeten Sprachgebrauch reich oder arm an einer oder mehreren Komponenten sein, wobei der Begriff „reich“ für einen Gehalt von wenigstens 80%, 90%, 95%, 99%, 99,9% oder 99,99% und der Begriff „arm“ für einen Gehalt von höchstens 20%, 10%, 5%, 1%, 0,01% oder 0,01% auf molarer, Gewichts- oder Volumenbasis stehen kann. Im Zusammenhang mit den im Rahmen der vorliegenden Erfindung behandelten Sauergasen bzw. Sauergasgemischen wird der Begriff „reich“ bzw. „fett“ (engl. rich) typischerweise für Gehalte von mehr als 75% und der Begriff „arm“ bzw. „mager“ (engl lean) für Gehalte von weniger als 75% verwendet. Der Begriff „überwiegend“ kann hier insbesondere dem Begriff „reich“ entsprechen.Gas mixtures may be rich or poor in one or more components as used herein, with the term "rich" being for a content of at least 80%, 90%, 95%, 99%, 99.9% or 99.99% and the term "rich" Term "poor" for a content of at most 20%, 10%, 5%, 1%, 0.01% or 0.01% may be on a molar, weight or volume basis. In connection with the acid gases or sour gas mixtures treated in the context of the present invention, the term "rich" or "rich" is typically used for contents of more than 75% and the term "poor" or "lean" ( Engl lean) for contents of less than 75%. The term "predominantly" can here correspond in particular to the term "rich".

Gasgemische, insbesondere ein gegenüber Luft an Sauerstoff angereichertes Gasgemisch, können im hier verwendeten Sprachgebrauch ferner angereichert oder abgereichert an einer oder mehreren Komponenten sein, wobei sich diese Begriffe auf einen entsprechenden Gehalt in einem anderen Gasgemisch beziehen, unter Verwendung dessen das betrachtete Gasgemisch gebildet wurde. Das betrachtete Gasgemisch ist dabei „angereichert“, wenn es zumindest den 2-fachen, 5-fachen, 10-fachen, 100-fachen oder 1.000-fachen Gehalt der bezeichneten Komponente(n) aufweist, und „abgereichert“, wenn es höchstens den 0,5-fachen, 0,1-fachen, 0,01-fachen oder 0,001-fachen Gehalt der bezeichneten Komponente(n) aufweist.Gas mixtures, in particular a gas mixture enriched in oxygen to air, can also be enriched or depleted in one or more components in the language used here, these terms referring to a corresponding content in another gas mixture, using which the considered gas mixture was formed. The considered gas mixture is "enriched" if it has at least twice, 5 times, 10 times, 100 times or 1,000 times the content of the designated component (s), and "depleted" if it is at most the 0.5 times, 0.1 times, 0.01 times or 0.001 times the content of the designated component (s).

Die vorliegende Anmeldung verwendet zur Charakterisierung von Drücken und Temperaturen die Begriffe „Druckniveau“ und „Temperaturniveau“, wodurch zum Ausdruck gebracht werden soll, dass entsprechende Drücke und Temperaturen in einer entsprechenden Anlage nicht in Form exakter Druck- bzw. Temperaturwerte verwendet werden müssen. Jedoch bewegen sich derartige Drücke und Temperaturen typischerweise in bestimmten Bereichen, die beispielsweise ± 1%, 5%, 10%, 20% oder 25% um einen Mittelwert liegen. Entsprechende Druckniveaus und Temperaturniveaus können in disjunkten Bereichen liegen oder in Bereichen, die einander überlappen. Dasselbe Druckniveau kann beispielsweise auch noch vorliegen, wenn es zu unvermeidlichen Druckverlusten kommt. Entsprechendes gilt für Temperaturniveaus. Bei dem hier in bar angegebenen Druckniveaus handelt es sich um Absolutdrücke.The present application uses the terms "pressure level" and "temperature level" to characterize pressures and temperatures, thereby indicating that corresponding pressures and temperatures in a given plant need not be used in the form of exact pressure or temperature values. However, such pressures and temperatures typically range in certain ranges that are, for example, ± 1%, 5%, 10%, 20%, or 25% about an average. Corresponding pressure levels and temperature levels may be in disjoint regions or in regions that overlap one another. The same level of pressure can still be present, for example, if unavoidable pressure losses occur. The same applies to temperature levels. The pressure levels indicated here in bar are absolute pressures.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Eine Sauerstoffanreicherung führt, wie bereits einleitend erwähnt, zu einer erhöhten Ofentemperatur in einem Claus-Ofen. Die Ofentemperatur hängt dabei insbesondere vom Schwefelwasserstoffgehalt des im Claus-Ofen behandelten Sauergases ab. In einem Claus-Ofen sollte aber andererseits eine minimale Ofentemperatur nicht unter- und eine maximale Ofentemperatur nicht überschritten werden.An oxygen enrichment leads, as already mentioned in the introduction, to an increased furnace temperature in a Claus furnace. The furnace temperature depends in particular on the hydrogen sulfide content of the treated in the Claus furnace sour gas. In a Claus oven, on the other hand, a minimum oven temperature should not be undershot and a maximum oven temperature should not be exceeded.

Um die minimale Ofentemperatur aufrechtzuerhalten kann ggf. eine Unterfeuerung mit Brenngas erfolgen. Die minimale Ofentemperatur von typischerweise 1.050 °C sollte nicht unterschritten werden, um eine Zerstörung von typischen Nebenkomponenten wie Benzol, Toluol und Xylenen (BTX) sicherzustellen und auf diese Weise eine Rußbildung zu verhindern, die die Schwefelqualität negativ beeinflussen kann. Bei Abwesenheit von Benzol, Toluol und Xylenen sollte eine Ofentemperatur von 950 °C nicht unterschritten werden, um die Flammenstabilität sicherzustellen.In order to maintain the minimum oven temperature may optionally be a sub-firing with fuel gas. The minimum oven temperature of typically 1050 ° C should not be undercut to ensure destruction of typical minor components such as benzene, toluene and xylenes (BTX) and thus prevent soot formation, which can adversely affect the sulfur quality. In the absence of benzene, toluene and xylenes, a furnace temperature of 950 ° C should not be undercut to ensure the flame stability.

Bei sogenannten mageren Sauergasen mit einem Gehalt von weniger als 75 Molprozent Schwefelwasserstoff bewegt man sich hinsichtlich der maximalen Ofentemperatur i.d.R. in unkritischen Bereichen. Die maximale Ofentemperatur, bei der ein Claus-Ofen zumindest über längere Zeit betrieben werden kann, hängt von den bei der Konstruktion des Ofens verwendeten refraktären Materialien (insbesondere der Ofenauskleidung) ab. Wenngleich diese refraktären Materialien beispielsweise für eine Temperatur von 1.750 °C ausgelegt sind, wird die maximale Ofentemperatur typischerweise in einem Sicherheitsabstand hierzu vorgegeben, beispielsweise mit 1.500 °C. Die reguläre Betriebstemperatur liegt unter der maximalen Auslegungstemperatur der refraktären Materialien, um auf diese Weise auch Temperaturspitzen abfangen zu können, wie sie beispielsweise bei einem Kohlenwasserstoffdurchbruch aus einer stromaufwärts gelegenen Einheit zur Sauergasentfernung auftreten können. Die genannten Maximaltemperaturen werden bei Verwendung magerer Sauergase eingehalten.In the case of so-called lean acid gases containing less than 75 mol% of hydrogen sulfide, the maximum furnace temperature is generally in uncritical ranges. The maximum oven temperature at which a Claus oven can operate for at least a long time depends on the refractory materials used in the design of the oven (particularly the oven liner). Although these For example, refractory materials are designed for a temperature of 1750 ° C, the maximum furnace temperature is typically set at a safety distance, for example, at 1500 ° C. The regular operating temperature is below the maximum design temperature of the refractory materials so as to be able to intercept even temperature peaks, such as may occur in a hydrocarbon breakthrough from an upstream acid gas removal unit. The stated maximum temperatures are maintained when using lean acid gases.

Werden hingegen sogenannte fette oder reiche Sauergase mit einem Gehalt von mehr als 75 oder 80% Schwefelwasserstoff eingesetzt, wie sie typischerweise in Raffinerien auftreten, führt die Sauerstoffanreicherung zu ausgesprochen hohen Temperaturen, die die genannten Maximaltemperaturen deutlich überschreiten können. Für derartige Fälle ist die Verwendung der sogenannten Doppelbrennertechnologie bekannt und beispielsweise bei R. El-Bishtawi und N. Haimour, Claus recycle with double combustion process, Fuel Processing Technology, Band 86, Ausgabe 3, 2004, Seiten 245 bis 260 beschrieben. Weitere in entsprechenden Verfahren einsetzbare Lösungen sind die sogenannte Sure®-Technik, wie sie beispielsweise in dem Artikel von Hanson et al., SURE™ Double Combustion Increases Capacity at the Tesoro Northwest Company Sulfur Plant (Anacortes, WA), Brimstone Sulfur Conference, 14. bis 17. September 1999, beschrieben ist, oder die sogenannte COPE-Technik. Hierbei wird entweder Schwefelwasserstoff mehrstufig verbrannt oder gekühlte Abgase des Verbrennungsprozesses werden rezykliert, um damit die Temperaturen innerhalb der Brennkammer(n) notwendigerweise zu senken. Beide Verfahren sind jedoch mit höherem Verfahrensaufwand und höheren Investitionskosten verbunden. Insbesondere die Rezyklierung von Abgasen in die Verbrennungskammer bedingt, dass die Volumenströme vergrößert werden und damit die Anlage größer dimensioniert werden muss. Entsprechende Maßnahmen erfordern dementsprechend ausgesprochen hohe Investitionskosten.However, when so-called rich or rich sour gases containing more than 75 or 80% hydrogen sulfide are used, as they typically occur in refineries, the oxygenation leads to extremely high temperatures that can exceed the maximum temperatures mentioned clearly. For such cases, the use of so-called double burner technology is known and described for example in R. El-Bishtawi and N. Haimour, Claus recycle with double combustion process, Fuel Processing Technology, Volume 86, Issue 3, 2004, pages 245-260. Other solutions which can be used in corresponding processes are the so-called Sure® technique, as described, for example, in the article by Hanson et al., SURE ™ Double Combustion Increases Capacity at the Tesoro Northwest Company Sulfur Plant (Anacortes, WA), Brimstone Sulfur Conference, 14 to September 17, 1999, or the so-called COPE technique. In this case, either hydrogen sulfide is burned multi-stage or cooled exhaust gases of the combustion process are recycled, thereby necessarily lowering the temperatures within the combustion chamber (s). Both methods, however, are associated with higher process costs and higher investment costs. In particular, the recirculation of exhaust gases into the combustion chamber requires that the volume flows are increased and thus the system must be sized larger. Corresponding measures accordingly require extremely high investment costs.

Auch die bei der Konstruktion der in einem entsprechenden Claus-Ofen verwendeten Brenner limitiert die Flexibilität in der Wahl der Temperaturbereiche. So führt beispielsweise eine Sauerstoffanreicherung insbesondere an der Spitze der Brenner zu erhöhten Temperaturen, was aufwendige metallurgische Maßnahmen oder Designs erfordert. In entsprechenden Fällen können spezifisch angepasste Brenner verwendet werden, in denen der Sauerstoff an anderer Stelle zugeführt wird. Entsprechende Brenner sind in der EP 0 974 552 , der EP 1 240 460 und der EP 1 483 199 offenbart.Also, the burner used in the construction of the corresponding Claus oven limits the flexibility in the choice of temperature ranges. For example, oxygen enrichment, especially at the tip of the burners, leads to elevated temperatures, which requires expensive metallurgical measures or designs. In appropriate cases, specially adapted burners may be used in which the oxygen is supplied elsewhere. Corresponding burners are in the EP 0 974 552 , the EP 1 240 460 and the EP 1 483 199 disclosed.

In der Öl- und Gasindustrie und beispielsweise in Vergasungsverfahren für Kohle kann sich der Einsatz ferner verändern, was zu entsprechenden Veränderungen in dem dem Claus-Ofen zugeführten Gasgemisch führt. Beispielsweise wird zum Beginn der Förderung aus einem bestimmten Gasfeld ein bestimmter Schwefelwasserstoffgehalt vorgefunden und ein Claus-Ofen entsprechend ausgelegt. Dieser eignet sich jedoch ggf. nicht zur Behandlung von Sauergas aus einem weiteren Gasfeld, in dem ein erhöhter Sauerstoffgehalt vorgefunden wird. Eine flexible Anpassbarkeit würde hier eine Weiterverwendung ermöglichen. Entsprechendes gilt beispielsweise auch dann, wenn ein Teil des Schwefelwasserstoffs mit in ein Gasfeld rückinjiziert wird und sich auf diese Weise der Schwefelwasserstoffgehalt kontinuierlich erhöht. Auch eine Tertiärförderung, in der beispielsweise Kohlendioxid in ein Gasfeld eingepresst wird, ändert die Zusammensetzung des Sauergases und verringert in diesem Fall den relativen Gehalt an Schwefelwasserstoff. Schließlich kommt es auch dann, wenn bestehende Anlagen mit Sauerstoffanreicherung ertüchtigt werden sollen, ohne weitere Maßnahmen ggf. zu entsprechenden Temperaturüberschreitungen.In the oil and gas industry and, for example, in coal gasification processes, the use may also change, leading to corresponding changes in the gas mixture supplied to the Claus furnace. For example, at the beginning of production from a specific gas field, a certain hydrogen sulphide content is found and a Claus furnace is designed accordingly. However, this may not be suitable for the treatment of sour gas from another gas field in which an increased oxygen content is found. Flexible customization would allow reuse here. The same applies, for example, even if a part of the hydrogen sulfide is injected back into a gas field and continuously increases in this way the hydrogen sulfide content. Also a tertiary promotion, in which, for example, carbon dioxide is injected into a gas field, changes the composition of the sour gas and in this case reduces the relative content of hydrogen sulfide. Finally, it also happens when existing systems are to be upgraded with oxygenation, without further action if necessary, to corresponding temperature exceedances.

Die vorliegende Erfindung stellt sich daher auch die Aufgabe, Maßnahmen anzugeben, die es ermöglichen, die Temperatur in einem mit Sauerstoffanreicherung betriebenen oder betreibbaren Claus-Ofen flexibel zu beeinflussen, um auf diese Weise insbesondere flexibel auf Änderungen im Schwefelwasserstoffgehalt eines dem Claus-Ofen zugeführten Sauergases reagieren zu können.The present invention therefore also has the task of specifying measures which make it possible to flexibly influence the temperature in a Claus furnace operated or operated with oxygen enrichment, in order in this way in particular to adapt flexibly to changes in the hydrogen sulphide content of an acid gas supplied to the Claus furnace to be able to react.

Die vorliegende Erfindung schlägt insgesamt ein Verfahren zur zumindest teilweisen Entfernung von Schwefelwasserstoff aus einem Schwefelwasserstoff enthaltenden Gasgemisch, insbesondere einem zuvor erläuterten Sauergas aus Erdgas oder einem anderen Gasgemisch, vor, bei dem unter Verwendung zumindest eines Teils des Gasgemischs ein erster Gasstrom gebildet und einem Brenner eines Claus-Ofens zugeführt wird, und bei dem unter Verwendung von Sauerstoff und/oder unter Verwendung eines mehr als 20 Molprozent Sauerstoff enthaltenden Gasgemischs ein zweiter Gasstrom gebildet und dem Brenner zugeführt wird. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird also ein sauerstoffangereicherter Betrieb eines entsprechenden Claus-Ofens bzw. Claus-Brenners durchgeführt, wie mehrfach erläutert. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird dabei unter Verwendung des ersten Gasstroms und des zweiten Gasstroms eine Brennerflamme ausgebildet. Dem Claus-Ofen im Rahmen der Erfindung Wasser, insbesondere in Form von Wasserdampf, zugeführt.The present invention proposes a total method for the at least partial removal of hydrogen sulfide from a hydrogen sulfide-containing gas mixture, in particular a previously explained acid gas from natural gas or other gas mixture, wherein formed using at least a portion of the gas mixture, a first gas stream and a burner of a A second gas stream is formed and fed to the burner using oxygen and / or using a gas mixture containing more than 20 mole percent oxygen. In the context of the present invention, therefore, an oxygen-enriched operation of a corresponding Claus furnace or Claus burner is carried out, as explained several times. In the context of the present invention, a burner flame is formed using the first gas flow and the second gas flow. The Claus furnace in the context of the invention, water, especially in the form of water vapor supplied.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist also vorgesehen, dass dem oder den Claus-Öfen bzw. einem entsprechenden Brenner zusätzlich Wasser, im vorliegenden Fall in Form von Wasserdampf, zugeführt wird. Diese Verfahrensvariante ist grundsätzlich bereits in der WO 2015/176180 A1 beschrieben. Es ist bekannt, dass insbesondere im Zusammenhang mit einer Sauerstoffanreicherung durch die Zufuhr von Wasser in die Verbrennungsflamme dem Claus-Prozess bei gleichem Ergebnis weniger Sauerstoff zugeführt werden muss. Wie ebenfalls überraschend erkannt wurde, wird bei einer entsprechenden Wassereinbringung auch Wasserstoff in beträchtlichem Umfang gebildet werden. Durch Zufuhr von Wasser in den oder die Claus-Öfen kann weiteres in der Claus-Anlage dissoziierbares Wasser eingebracht werden, so dass Sauerstoff und, wie ebenfalls erkannt wurde, auch Wasserstoff, in verstärktem Umfang in situ gebildet werden können. Der auf diese Weise erzeugte Sauerstoff reduziert die Menge an zusätzlich zuzuführendem Sauerstoff und führt daher zu einer weiteren Einsparung. Wie ferner aus dem zitierten Stand der Technik bekannt, kann entsprechender Dampf zur Moderation der Temperatur der Verbrennungsprodukte in dem Claus-Ofen eingesetzt werden, wobei die zugrunde liegenden Effekte laut dem Stand der Technik nicht vollständig geklärt sind. Dies ermöglicht es, die maximalen Ofentemperaturen auch bei Verwendung der genannten fetten Sauergase oder anderer Gasgemische im sauerstoffangereicherten Betrieb einzuhalten bzw. die Sauerstoffmenge in der Sauerstoffanreicherung entsprechend zu erhöhen.In the context of the present invention, it is therefore provided that the one or more Claus ovens or a corresponding burner additionally water, in the present case in the form of water vapor, is supplied. This process variant is basically already in the WO 2015/176180 A1 described. It is known that, in particular in connection with an oxygen enrichment by the supply of water into the combustion flame, less oxygen has to be supplied to the Claus process with the same result. As has also been surprisingly found, hydrogen will also be formed to a considerable extent with a corresponding introduction of water. By supplying water into the Claus furnace (s), further water dissociable in the Claus plant can be introduced, so that oxygen and, as was also recognized, also hydrogen, can be formed to a greater extent in situ. The oxygen produced in this way reduces the amount of additional oxygen to be supplied and therefore leads to a further saving. As further known from the cited prior art, appropriate steam can be used to modulate the temperature of the combustion products in the Claus furnace, the underlying effects of which are not fully understood in the prior art. This makes it possible to comply with the maximum furnace temperatures even when using said fatty acid gases or other gas mixtures in the oxygen-enriched operation or to increase the amount of oxygen in the oxygen enrichment accordingly.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde es als besonders vorteilhaft erkannt, in dem Verfahren das Wasser dem Claus-Ofen wahlweise in einem Inneren der Brennerflamme oder in einer Umgebung der Brennerflamme zuzuführen und dabei insbesondere eine Regelung dergestalt vorzunehmen, dass eine Menge des im Inneren der Brennerflamme zugeführten Wassers und/oder eine Menge des in der Umgebung der Brennerflamme zugeführten Wassers mittels einer entsprechenden Regeleinrichtung geregelt wird. Das Wasser wird dabei dem Claus-Ofen im Rahmen der vorliegenden Erfindung wahlweise über wenigstens eine erste Einspeiseeinrichtung in ein Inneres der Brennerflamme und über wenigstens eine zweite Einspeiseeinrichtung in die Umgebung der Brennerflamme zugeführt. Ein erfindungsgemäß eingesetzter Brenner weist also entsprechende (erste und zweite) Einspeiseeinrichtungen auf.In the context of the present invention, it has been found to be particularly advantageous to supply the water to the Claus furnace optionally in an interior of the burner flame or in an environment of the burner flame and in particular to perform a control such that a quantity of the inside of the burner flame supplied water and / or an amount of supplied in the vicinity of the burner flame water is regulated by means of a corresponding control device. The water is supplied to the Claus furnace in the context of the present invention optionally via at least one first feed device into an interior of the burner flame and at least one second feed device in the vicinity of the burner flame. An inventively used burner thus has corresponding (first and second) feed devices.

Wird nachfolgend ein erfindungsgemäßes Verfahren mit seinen vorteilhaften Ausgestaltungen erläutert, betreffen diese Erläuterungen auch eine entsprechende Anlage bzw. einen in einer entsprechenden Anlage verwendeten Brenner in gleicher Weise. Ist nachfolgend von „einem“ Brenner in einem entsprechenden Claus-Ofen bzw. einer entsprechenden Anlage die Rede, versteht sich, dass in einer entsprechenden Anlage auch mehrere gleicher oder unterschiedlicher Brenner in einem oder mehreren Claus-Öfen vorhanden sein können.If an inventive method with its advantageous embodiments is explained below, these explanations also relate to a corresponding system or a burner used in a corresponding system in the same way. If reference is made below to "a" burner in a corresponding Claus oven or a corresponding system, it is understood that several identical or different burners can also be present in one or more Claus ovens in a corresponding system.

Grundsätzlich könnte die Einspeisung von Wasser in einen Claus-Ofen an beliebigen Positionen erfolgen. Wasser könnte auch beispielsweise nur mit dem zu behandelnden Gasgemisch, mit einem Luftstrom oder mit einem Sauerstoffstrom oder einem Strom eines sauerstoffangereicherten Gasgemischs eingespeist werden. Die erfindungsgemäß vorgesehene wahlweise Zuspeisung in das Innere der Brennerflamme einerseits und die Umgebung der Brennerflamme andererseits erweist sich jedoch aus mehreren Gründen als besonders vorteilhaft.In principle, the feeding of water into a Claus furnace could take place at arbitrary positions. Water could also be fed, for example, only with the gas mixture to be treated, with an air stream or with an oxygen stream or a stream of an oxygen-enriched gas mixture. The inventively provided optional feed into the interior of the burner flame on the one hand and the environment of the burner flame on the other hand, however, proves to be particularly advantageous for several reasons.

Bei einer Einspeisung von Wasser in das Innere der Brennerflamme wird dieses Wasser ausreichend stark erwärmt, dass die Wassermoleküle durch Thermolyse zumindest teilweise zu Wasserstoff und Sauerstoff dissoziieren. Entsprechende lokal auftretende Temperaturen können dabei deutlich oberhalb der erwähnten maximalen Ofentemperaturen in einem entsprechenden Claus-Ofen liegen. Eine Thermolyse des Wassers kann dabei insbesondere bei Temperaturen oberhalb von 2.000 °C stattfinden. Derartige Temperaturen werden im Inneren einer Brennerflamme bzw. in einem Bereich der maximalen Flammtemperatur der Brennerflamme erreicht. Durch die Einspeisung von Wasser in das Innere der Brennerflamme kann das Wasser einen entsprechenden Bereich erreichen.When a feed of water into the interior of the burner flame, this water is heated sufficiently strong that the water molecules dissociate by thermolysis at least partially to hydrogen and oxygen. Corresponding locally occurring temperatures can be significantly above the mentioned maximum furnace temperatures in a corresponding Claus furnace. A thermolysis of the water can take place in particular at temperatures above 2,000 ° C. Such temperatures are achieved in the interior of a burner flame or in a region of the maximum flame temperature of the burner flame. By feeding water into the interior of the burner flame, the water can reach a corresponding area.

Bei einer Einspeisung von Wasser in die Umgebung der Brennerflamme wird das Wasser hingegen typischerweise nicht derart stark erwärmt dass die Wassermoleküle in nennenswertem Umfang eine Thermolyse erfahren, da die hier erreichten Temperaturen deutlich unterhalb der typischen Thermolysetemperatur liegen. Durch die Einspeisung von Wasser in die Umgebung der Brennerflamme, insbesondere in Form eines koaxial die Brennerflamme umgebenden Mantelstroms, kann aber eine mittels einer derartigen Einspeisung eine besonders vorteilhafte Reduktion der Temperaturen, der die Ofenauskleidung des Claus-Ofens bzw. entsprechende refraktäre Materialien ausgesetzt sind, verringert werden. Insbesondere kann hierdurch eine Temperaturabschirmung der heißen Brennerflamme erzielt werden, die verhindert, dass unmittelbar der Brennerflamme benachbarte Bereiche überhöhten Temperaturen ausgesetzt werden.By contrast, when water is introduced into the surroundings of the burner flame, the water is typically not heated so strongly that the water molecules undergo a significant degree of thermolysis, since the temperatures reached here are significantly below the typical temperature of the thermolysis. By feeding water into the vicinity of the burner flame, in particular in the form of a jacket flow coaxially surrounding the burner flame, however, a particularly advantageous reduction of the temperatures to which the furnace lining of the Claus furnace or corresponding refractory materials is exposed can be achieved by means of such an injection. be reduced. In particular, a temperature shielding of the hot burner flame can thereby be achieved, which prevents the burner flame from being exposed directly to adjacent regions at excessive temperatures.

Ferner kann Wasser optional zusätzlich separat direkt stromab der sich ausbildenden Brennerflamme eingespeist werden, um die Temperatur der Verbrennungsgase effizient kühlen zu können. Dies kann insbesondere dazu beitragen, die Produkte des Verbrennungsprozesses rasch zu kühlen und insbesondere Weiterreaktionen zu unterbinden. Eine entsprechende Einspeisung erfolgt insbesondere mittels der ersten Einspeiseeinrichtung, und wird auch direkt stromab der Brennerflamme „in deren Umgebung“. Es kann jedoch auch eine weitere Einspeiseeinrichtung für eine derartige Einspeisung, beispielsweise zusätzlich zu einer koaxialen Einspeisung um die Brennerflamme, verwendet werden.Furthermore, water may optionally additionally be fed in separately directly downstream of the forming burner flame, in order to be able to cool the temperature of the combustion gases efficiently. This can in particular help to cool the products of the combustion process quickly and in particular to prevent further reactions. A corresponding feed takes place in particular by means of the first feed device, and is also directly downstream of the burner flame "in their environment". However, it is also possible to use a further feed device for such a feed, for example in addition to a coaxial feed around the burner flame.

Insgesamt kann durch das erfindungsgemäß durchgeführte Verfahren bzw. einen entsprechend ausgebildeten Brenner ein besonders flexibler Betrieb einer Claus-Anlage über deren gesamte Lebensdauer erzielt werden. Auf diese Weise kann eine entsprechende Anlage insbesondere auch in Fällen sich ändernder Einsatzzusammensetzungen, die in den eingangs erläuterten Gründen ergeben können, weiter betrieben werden, ohne dass diese an die jeweiligen Auslegungsgrenzen gelangen würde. So kann insbesondere bei einem sich erhöhenden Schwefelwasserstoffgehalt die Ofentemperatur und damit die Belastung der verbauten refraktären Materialien durch das in die Umgebung der Flamme eingespeiste Wasser verringert werden. Bei sich verringerndem Gehalt an Schwefelwasserstoff kann dagegen beispielsweise eine Unterfeuerung erhöht und/oder die Menge oder Konzentration an Sauerstoff in dem Claus-Ofen erhöht werden.Overall, a particularly flexible operation of a Claus plant over its entire life can be achieved by the inventively carried out process or a burner designed accordingly. In this way, a corresponding system, in particular in cases of changing feed compositions, which may result in the reasons explained at the outset, continue to be operated without this reaching the respective design limits. Thus, in particular with an increasing hydrogen sulfide content, the furnace temperature and thus the load of the installed refractory materials can be reduced by the water fed into the environment of the flame. On the other hand, as the content of hydrogen sulfide decreases, for example, under-firing can be increased and / or the amount or concentration of oxygen in the Claus furnace can be increased.

Ein im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendeter Brenner ist damit ein Mehrzweckbrenner, der sich für unterschiedliche Einsatzszenarien in der Entschwefelung eignet. Er muss nicht ersetzt werden, wenn sich eine Zusammensetzung des Einsatzgases ändert und ermöglicht eine individuelle Optimierung unterschiedlicher Prozessparameter wie der Flammentemperatur, des insitu-Sauerstoffangebots (durch Thermolyse), der Ofentemperatur insgesamt und der Ofenwandtemperatur. Durch den Einsatz eines entsprechenden Brenners können die Vorteile einer Sauerstoffanreicherung genutzt werden, ohne dass dabei die eingangs erläuterten Nachteile ergeben.A burner used in the context of the present invention is thus a multi-purpose burner which is suitable for different application scenarios in desulfurization. It does not have to be replaced when a composition of the feed gas changes and allows individual optimization of different process parameters such as flame temperature, in-situ oxygen supply (by thermolysis), total furnace temperature and furnace wall temperature. By using a corresponding burner, the advantages of an oxygen enrichment can be used, without resulting in the disadvantages explained above.

Wie bereits erwähnt, kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung mit besonderem Vorteil eine Regelung vorgenommen werden, die umfasst, eine Menge des im Inneren der Brennerflamme zugeführten Wassers und/oder eine Menge des in der Umgebung der Brennerflamme zugeführten Wassers zu regeln. Auf diese Weise kann, insbesondere durch die Einspeisung des Wassers in der Umgebung der Brennerflamme, eine Maximaltemperatur der Brennerflamme bzw. in dem Claus-Ofen auch bei sich verändernden Zusammensetzungen entsprechender Gasgemische, beispielsweise des Schwefelwasserstoffgehalts eines Sauergases, das aus Erdgas oder einem anderen Gasgemisch abgetrennt wird, im Rahmen der vorliegenden Erfindung stets sicher eingehalten werden. Eine entsprechende Regelung kann daher vorteilhafterweise insbesondere temperaturabhängig, d.h. auf Grundlage einer oder mehrerer in oder an der Brennerflamme oder in oder an dem Claus-Ofen gemessener Temperaturen, vorgenommen werden.As already mentioned, in the context of the present invention a control can be carried out with particular advantage, which comprises controlling an amount of the water supplied inside the burner flame and / or an amount of the water supplied in the vicinity of the burner flame. In this way, in particular by the supply of water in the vicinity of the burner flame, a maximum temperature of the burner flame or in the Claus furnace even with changing compositions corresponding gas mixtures, such as the hydrogen sulfide content of an acid gas, which is separated from natural gas or other gas mixture is always safely adhered to in the context of the present invention. A corresponding control can therefore advantageously be particularly temperature-dependent, i. based on one or more temperatures measured in or at the burner flame or in or at the Claus furnace.

Ferner kann mittels einer entsprechenden Regelung aber insbesondere auch die Menge des dissoziierenden Wassers beeinflusst werden und damit die Menge des dabei gebildeten Sauerstoffs und Wasserstoffs. Hierdurch kann insbesondere in Fällen, in denen mittels eines entsprechenden Verfahrens Wasserstoff als Produkt gebildet werden soll, dessen Menge beeinflusst werden. Dies kann durch ein Einstellen der Menge des in das Innere der Brennerflamme eingespeisten Wassers vorgenommen werden. Alternativ oder zusätzlich kann also die Regelung im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch auf Grundlage eines Gehalts einer oder mehrerer in dem Claus-Ofen vorhandener und/oder gebildeter Komponenten vorgenommen werden. Bei entsprechenden Komponenten kann es sich insbesondere um Sauerstoff und/oder Wasserstoff handeln. So kann beispielsweise bei einem unterhalb eines Sollwerts liegenden Wasserstoff- oder Sauerstoffgehalt eine Zuspeisung des Wassers in das Innere der Brennerflamme erhöht werden und umgekehrt. Einer sich ggf. hieraus ergebenden Temperaturveränderung kann dann insbesondere durch die Zuspeisung des Wassers in die Umgebung der Brennerflamme entgegengewirkt werden, um hierdurch einen vorgegebenen Temperaturbereich einhalten zu können.Furthermore, by means of a corresponding control but in particular also the amount of dissociating water can be influenced and thus the amount of oxygen and hydrogen formed thereby. As a result, in particular in cases in which hydrogen is to be formed as product by means of a corresponding process, its quantity can be influenced. This can be done by adjusting the amount of water fed into the interior of the burner flame. Alternatively or additionally, the regulation in the context of the present invention can therefore also be carried out on the basis of a content of one or more components present and / or formed in the Claus furnace. In particular components may be in particular oxygen and / or hydrogen. Thus, for example, in the case of a hydrogen or oxygen content lying below a desired value, a feed of the water into the interior of the burner flame can be increased and vice versa. A possibly resulting temperature change can then be counteracted in particular by the feed of the water into the surroundings of the burner flame, in order to be able thereby to maintain a predetermined temperature range.

Eine entsprechend ausgebildete Regeleinrichtung, die vorteilhafterweise dazu eingerichtet ist, eine Regelung vorzunehmen, die umfasst, eine Menge des im Inneren der Brennerflamme zugeführten Wassers und/oder eine Menge des in der Umgebung der Brennerflamme zugeführten Wassers zu regeln, ist daher vorteilhafterweise Gegenstand einer erfindungsgemäß vorgesehenen Anlage bzw. eines entsprechenden Brenners. Die Regeleinrichtung ist vorteilhafterweise dazu ausgebildet, die Regelung auf Grundlage einer oder mehrerer Temperaturen und/oder auf Grundlage eines Gehalts einer oder mehrerer in dem Claus-Ofen vorhandener und/oder gebildeter Komponenten der erläuterten Art vorzunehmen.A suitably designed control device, which is advantageously adapted to perform a control, which includes regulating an amount of water supplied in the interior of the burner flame and / or an amount of water supplied in the vicinity of the burner flame, is therefore advantageously the subject of an inventively provided Plant or a corresponding burner. The control device is advantageously designed to carry out the regulation on the basis of one or more temperatures and / or based on a content of one or more components present and / or formed in the Claus furnace of the kind explained.

Zur Erzielung der erfindungsgemäßen Vorteile können insbesondere Brenner verwendet werden, denen jeweils mittels einer oder mehrerer Brennerdüsen koaxial von innen nach außen der zweite Gasstrom, das mittels der ersten Einspeiseeinrichtung eingespeiste Wasser und der erste Gasstrom zugeführt werden. Die Brennerdüsen zur Einspeisung der genannten unterschiedlichen Medien können dabei im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere auch in Form von jeweiligen kreisförmigen Düsenanordnungen bzw. Düsenkränzen bereitgestellt sein. Die damit im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorteilhafterweise erfolgende Einspeisung des Wassers koaxial zwischen dem Sauerstoff oder dem sauerstoffangereicherten Gasgemisch in der Mitte eines entsprechenden Brenners und dem zu bearbeitenden Gasgemisch weiter außerhalb führt dabei zu verbrennungstechnischen Vorteilen und insbesondere einer günstigen Bereitstellung des sich thermolytisch bildenden Sauerstoffs. Wie auch nachfolgend noch erläutert, kann aber auch eine Vormischung von Gasen oder Gasgemischen und ggf. des Wassers erfolgen, um auf diese Weise beispielsweise eine Durchmischung zu verbessern oder eine Anzahl erforderlicher Brennerdüsen zu reduzieren. Aus verbrennungstechnischen Gründen erfolgt dabei die Einspeisung von Luft oder Sauerstoff aber zumindest teilweise zentral in die Brennerflamme.To achieve the advantages according to the invention, it is possible in particular to use burners to which the second gas stream, the water fed in by means of the first feed device and the first gas stream are respectively fed coaxially from inside to outside by means of one or more burner nozzles. The burner nozzles for feeding the said different media can be provided in the context of the present invention in particular also in the form of respective circular nozzle arrangements or nozzle rings. The thus advantageously taking place in the context of the present invention Feeding the water coaxially between the oxygen or the oxygen-enriched gas mixture in the middle of a corresponding burner and the gas mixture to be processed further outside leads to combustion advantages and in particular a favorable provision of the thermolytically forming oxygen. As also explained below, but can also be a premix of gases or gas mixtures and optionally the water, in order to improve in this way, for example, a mixing or to reduce a number of required burner nozzles. For combustion reasons, the feed of air or oxygen takes place at least partially centrally in the burner flame.

Ein erfindungsgemäß ausgebildeter Brenner ist für einen entsprechenden Betrieb im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere dadurch eingerichtet, dass er jeweils eine oder mehrere Brennerdüsen aufweist, die dafür eingerichtet sind, koaxial von innen nach außen den zweiten Gasstrom, das mittels der ersten Einspeiseeinrichtung eingespeiste Wasser und den ersten Gasstrom zuzuführen. Auch die erste Einspeiseeinrichtung kann dabei insbesondere eine oder mehrere entsprechender Brennerdüsen umfassen.A burner designed according to the invention is designed for a corresponding operation in the context of the present invention, in particular by having one or more burner nozzles, which are arranged coaxially from inside to outside the second gas stream, the water fed by the first feed device and the water supply first gas stream. The first feed device may also comprise in particular one or more corresponding burner nozzles.

Wie bereits angesprochen wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung dem oder den Claus-Öfen das mittels der zweiten Einspeiseeinrichtung in die Umgebung der Brennerflamme zugeführte Wasser dem Claus-Ofen in Form eines koaxial die Brennerflamme umgebenden Mantelstroms zugeführt. Auch diese Einspeisung bzw. Zuführung kann mittels entsprechender Düsen bewirkt werden, die ebenfalls insbesondere in Form eines Düsenkranzes bzw. einer entsprechenden Anordnung vorgenommen werden. Entsprechende Düsen sind vorteilhafterweise Teil der zweiten Einspeiseeinrichtung, die im Rahmen der Erfindung verwendet wird. Ein entsprechender Brenner kann jedoch grundsätzlich in unterschiedlicher Art ausgestaltet sein uns beispielsweise beliebige Brennerlanzen, Düsen und Anordnungen entsprechender Einrichtungen aufweisen.As already mentioned, in the context of the present invention, the Claus furnace (s) supplied with the second feed device into the vicinity of the burner flame are fed to the Claus furnace in the form of a jacket stream coaxially surrounding the burner flame. This supply or supply can be effected by means of corresponding nozzles, which are also made in particular in the form of a nozzle ring or a corresponding arrangement. Corresponding nozzles are advantageously part of the second feed device used in the invention. However, a corresponding burner can in principle be designed in different ways, for example, having any burner lances, nozzles and arrangements of corresponding devices.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann als Teil der ersten und/oder der zweiten Einspeiseeinrichtung insbesondere eine Dralleinrichtung verwendet werden. Dralleinrichtungen sind aus dem Bereich der Brennertechnologie bekannt und umfassen insbesondere Führungsstrukturen, die bewirken, dass ein durch eine entsprechende Dralleinrichtung geführter Gasstrom in Bewegung versetzt wird. Auf diese Weise kann entweder ein besonders stabiler Gasstrom oder eine gute Durchmischung unterschiedlicher Gasströme bewirkt werden.In the context of the present invention, in particular a swirl device can be used as part of the first and / or the second feed device. Swirl devices are known from the field of burner technology and in particular comprise guide structures which cause a gas flow guided by a corresponding swirl device to be set in motion. In this way, either a particularly stable gas stream or a good mixing of different gas streams can be effected.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann zumindest ein weiteres Gas oder Gasgemisch als Teil des ersten Gasstroms und/oder des zweiten Gasstroms und/oder separat hierzu dem Claus-Ofen zugeführt werden. Hierdurch können beliebige weitere Komponenten je nach Bedarf eingebracht werden, beispielsweise Schwefeldioxid, Kohlendioxid, Wasserstoff oder Luft. Auf diese Weise ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich, weitere Verfahrensparameter zu beeinflussen bzw. weitere Komponenten der Entschwefelung zuzuführen.In the context of the present invention, at least one further gas or gas mixture may be supplied as part of the first gas stream and / or the second gas stream and / or separately thereto to the Claus furnace. As a result, any other components can be introduced as needed, for example, sulfur dioxide, carbon dioxide, hydrogen or air. In this way, it is possible within the scope of the present invention to influence further process parameters or to supply further components to the desulfurization.

In dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren kann das Wasser auch dem ersten und/oder dem zweiten Gasstrom und/oder einem durch Vermischen des ersten und/oder zweiten Gasstroms gebildeten weiteren Gasstrom stromauf der Brennerflamme zugemischt werden. Es ist jedoch auch eine separate Zuspeisung in einen entsprechenden Brenner möglich, wie bereits zuvor erläutert. Mit anderen Worten kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch eine Vormischung von Komponenten erfolgen, wodurch beispielsweise die Anzahl der entsprechenden Düsen oder Düsenanordnungen in einem entsprechenden Brenner reduziert sowie eine verbesserte Durchmischung der Gase erzielt werden kann, wie erwähnt. Insbesondere kann dem ersten Gasstrom auch ein weiteres brennbares Gas, beispielsweise Wasserstoff oder Erdgas, zugegeben werden, wie ebenfalls erwähnt. Das Wasser kann, insbesondere über die erste Einspeiseeinrichtung, mit Sauerstoff und/oder Luft, also dem zweiten Gasstrom, vermischt werden. Auch eine Einspeisung aller genannten Komponenten gemeinsam ist möglich. Luft oder Sauerstoff werden dabei bevorzugt zumindest teilweise im Zentrum der Brennerflamme eingespeist.In the method proposed according to the invention, the water can also be added to the first and / or second gas stream and / or to a further gas stream formed by mixing the first and / or second gas stream upstream of the burner flame. However, it is also possible a separate feed into a corresponding burner, as already explained above. In other words, in the context of the present invention, a premixing of components can be carried out, whereby, for example, the number of corresponding nozzles or nozzle arrangements in a corresponding burner can be reduced and improved mixing of the gases can be achieved, as mentioned. In particular, another combustible gas, for example hydrogen or natural gas, may also be added to the first gas stream, as likewise mentioned. The water can, in particular via the first feed device, with oxygen and / or air, so the second gas stream, are mixed. It is also possible to feed all the components mentioned together. Air or oxygen are thereby preferably at least partially fed in the center of the burner flame.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann das mittels der ersten und/oder mittels der zweiten Einspeisevorrichtung eingespeiste Wasser in Form von flüssigem Wasser oder Wasserdampf eingespeist werden. Die Einspeisung in das Innere der Brennerflamme mittels der ersten Einspeisevorrichtung kann dabei insbesondere in Form von Wasserdampf erfolgen, um eine ausreichende Temperatur sicherzustellen. Der Wasserdampf kann in Form von Sattdampf, Heißdampf oder überhitztem Dampf eingesetzt werden. Die Einspeisung in die Umgebung der Brennerflamme kann hingegen insbesondere in Form von flüssigem Wasser erfolgen, um eine besonders effektive Temperaturabsenkung in der Peripherie der Brennerflamme zu erzielen. Das Wasser kann dabei insbesondere eingesprüht bzw. vernebelt werden.In the context of the present invention, the water fed in by means of the first and / or the second feed device can be fed in the form of liquid water or steam. The feed into the interior of the burner flame by means of the first feed device can be effected in particular in the form of water vapor in order to ensure a sufficient temperature. The steam can be used in the form of saturated steam, superheated steam or superheated steam. In contrast, the feeding into the vicinity of the burner flame can take place in particular in the form of liquid water, in order to achieve a particularly effective temperature reduction in the periphery of the burner flame. The water can be sprayed or atomized in particular.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann insbesondere vorgesehen sein, auch stromab der Brennerflamme Wasser in Form von Wasserdampf und/oder flüssigen Wassers einzuspeisen. Auf diese Weise kann eine weitere Temperaturabsenkung in entsprechenden Bereichen erzielt werden.In the context of the present invention may be provided in particular, also downstream of the burner flame to feed water in the form of water vapor and / or liquid water. In this way, a further temperature reduction can be achieved in corresponding areas.

Wie bereits mehrfach erwähnt, kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung flexibel entweder ein aus Erdgas abgetrenntes Sauergasgemisch oder ein Sauergasgemisch, das aus einem beliebigen anderen Gasgemisch, beispielsweise aus einer Raffinerien, abgetrennt wird, eingesetzt werden. Insbesondere in den aus Erdgas abgetrennten Sauergasen ist der Schwefelwasserstoffgehalt typischerweise vergleichsweise niedrig. Er liegt üblicherweise im Bereich von 50% bis 80%, kann jedoch auch Werte von nur ca. 20% erreichen. In Sauergasen aus Raffinerien kann Schwefelwasserstoffgehalt dagegen auch bei bis zu 95% liegen. Bei den genannten Prozentangaben handelt es sich insbesondere im Molprozent. Im verbleibenden Anteil bestehen entsprechende Sauergase typischerweise überwiegend oder ausschließlich aus Kohlendioxid. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann grundsätzlich ein entsprechendes Gasgemisch mit einem Gehalt von 20 bis 100 Molprozent Schwefelwasserstoff flexibel eingesetzt werden, ohne eine entsprechende Anlage weiter anzupassen. As already mentioned several times, within the scope of the present invention, either an acid gas mixture separated from natural gas or an acid gas mixture separated off from any other gas mixture, for example from a refinery, can be used flexibly. Especially in the sour gas separated from natural gas, the hydrogen sulfide content is typically comparatively low. It is usually in the range of 50% to 80%, but can also reach values of only about 20%. In sour gases from refineries, however, hydrogen sulphide content can be up to 95%. The stated percentages are in particular in the mole percent. In the remaining portion corresponding acid gases are typically predominantly or exclusively carbon dioxide. In the context of the present invention, in principle, a corresponding gas mixture with a content of 20 to 100 mole percent hydrogen sulfide can be used flexibly without further adapting a corresponding system.

Die vorliegende Erfindung erstreckt sich ferner auf eine Anlage zur zumindest teilweisen Entfernung von Schwefelwasserstoff aus einem Schwefelwasserstoff enthaltenden Gasgemisch und einen Brenner zum Einsatz in einem entsprechenden Verfahren, bezüglich derer auf den entsprechenden unabhängigen Patentanspruch verwiesen wird. Eine entsprechende Anlage ist insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens eingerichtet, wie es zuvor in Ausgestaltungen erläutert wurde, und weist hierzu entsprechend eingerichtete Mittel auf. Auch zu den diesbezüglichen Merkmalen und Vorteilen sei daher auf die obigen Ausführungen ausdrücklich verwiesen.The present invention further extends to a system for at least partially removing hydrogen sulfide from a hydrogen sulfide-containing gas mixture and a burner for use in a corresponding method, with reference to the corresponding independent claim. A corresponding system is set up in particular for carrying out a method, as has been explained above in embodiments, and has correspondingly established means for this purpose. Also, to the relevant features and advantages, reference is therefore expressly made to the above statements.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert, welche eine bevorzugte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.The invention will be explained in more detail below with reference to the attached drawing, which illustrates a preferred embodiment of the present invention.

Figurenlistelist of figures

1 shows a plant that can be used in a method according to an embodiment of the present invention, in a highly simplified schematic representation.
2 shows a Claus furnace, which can be used in a method according to an embodiment of the present invention, in a highly simplified schematic partial representation.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungDetailed description of the drawing

In 1 ist eine Anlage, die in einem Verfahren gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann, veranschaulicht und insgesamt mit 100 bezeichnet. Die Erläuterungen bezüglich der Anlage 100 betreffen ein entsprechendes Verfahren in gleicher Weise, so dass, wenn nachfolgend auf Anlagenkomponenten Bezug genommen wird, die Erläuterungen in gleicher Weise für Verfahrensschritte gelten.In 1 is a system that can be used in a method according to a preferred embodiment of the present invention, illustrated and in total with 100 designated. The explanations regarding the attachment 100 relate to a similar method in the same way, so that when reference is made below to plant components, the explanations apply equally to process steps.

In der Anlage 100 wird ein Erdgasstrom a einem oder mehreren Aufbereitungsschritten 10, die grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt sind, zugeführt. Ein auf diese Weise gebildeter, aufbereiteter Erdgasstrom b wird einer Sauergasentfernung 20 zugeführt, in der, beispielsweise unter Verwendung physikalischer und/oder chemischer Wäschen, ein Sauergasstrom c aus dem aufbereiteten Erdgasstrom d abgetrennt wird. Stromauf und/oder stromab der Sauergasentfernung 20 kann insbesondere auch eine Verdichtung erfolgen. Es verbleibt ein von Sauergas befreiter Erdgasstrom d, der einem oder mehreren weiteren Aufbereitungsschritten 30 zugeführt wird. In diesem oder diesen wird ein aufbereiteter Erdgasstrom e erhalten. Wie mehrfach erläutert kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung anstelle von Erdgas, dessen Sauergasgehalt vergleichsweise gering ist, auch ein Gasgemisch aus einem anderen Verfahren, beispielsweise einem Raffinerieprozess, mit einem deutlich höheren Sauergasgehalt zum Einsatz kommen. Durch die erfindungsgemäß erzielte Flexibilität kann dabei insbesondere auf unterschiedliche bzw. schwankende Sauergasgehalte reagiert werden.In the plant 100 becomes a natural gas stream a one or more processing steps 10 , which are basically known from the prior art supplied. A processed natural gas stream formed in this way b becomes an acid gas removal 20 in which, for example using physical and / or chemical washes, an acid gas stream c from the treated natural gas stream d is separated. Upstream and / or downstream of sour gas removal 20 In particular, a compression can also take place. There remains a natural gas released from sour gas d , one or more further processing steps 30 is supplied. In this or these a treated natural gas stream e is obtained. As explained several times in the context of the present invention instead of natural gas whose sour gas content is comparatively low, a gas mixture from another process, such as a refinery process, come with a significantly higher sour gas content used. Due to the flexibility achieved according to the invention, it is possible in particular to react to different or fluctuating acid gas contents.

Der Sauergasstrom c wird einer Claus-Anlage 30 zugeführt, die im dargestellten Beispiel einen Claus-Ofen 31 sowie drei katalytische Claus-Stufen 32a, 32b und 32c umfasst. Dem Claus-Ofen 31 wird im dargestellten Beispiel ein Sauerstoffstrom f bzw. ein entsprechender sauerstoffreicher Strom f zugeführt. Je nach dem Schwefelwasserstoffgehalt des Sauergasstroms c kann, wie hier gestrichelt veranschaulicht, ferner ein Brenngasstrom q eingespeist werden. Wie mehrfach erwähnt, aber hier nicht im Detail veranschaulicht, kann auch Wasser bzw. Wasserdampf in den oder die Claus-Öfen 31 eingespeist werden.The sour gas stream c becomes a Claus plant 30 supplied, which in the example shown a Claus furnace 31 and three catalytic Claus stages 32a . 32b and 32c includes. The Claus stove 31 In the example shown, an oxygen flow f or a corresponding oxygen-rich stream f fed. Depending on the hydrogen sulphide content of the sour gas stream c can, as shown here by dashed lines, also a fuel gas flow q be fed. As mentioned several times, but not illustrated in detail, can also water or steam in the Claus or the ovens 31 be fed.

Durch teilweise Verbrennung des Schwefelwasserstoffs in den Sauergasstrom c mittels des Claus-Ofens 31 wird ein Gasstrom g erhalten, der neben nicht verbranntem Schwefelwasserstoff sowie Kohlendioxid auch bei der Verbrennung gebildetes Schwefeldioxid enthält. Der Gasstrom g wird nacheinander unter jeweiliger Abscheidung von Schwefel, wie hier in Form der Stoffströme h stark vereinfacht veranschaulicht, durch die katalytischen Claus-Stufen 32a, 32b und 32c geführt.By partial combustion of the hydrogen sulfide in the sour gas stream c by means of the Claus furnace 31 becomes a gas stream G obtained, in addition to unburned hydrogen sulfide and carbon dioxide also formed during combustion sulfur dioxide. The gas flow G is successively with respective deposition of sulfur, as here in the form of the material flows H greatly simplified by the catalytic Claus stages 32a . 32b and 32c guided.

Die Claus-Anlage 30 verlässt ein Strom i von sogenanntem Claus-Abgas, welcher einer Abgasbehandlungseinheit 40 zugeführt wird. Das Claus-Abgas enthält insbesondere Kohlendioxid, Wasserstoff und Reste an Schwefeldioxid, die in den katalytischen Claus-Stufen 32a bis 32c nicht zu Schwefel umgesetzt wurden. Die Abgasbehandlungseinheit 40 umfasst im dargestellten Beispiel einen Reduziergasgenerator 41, eine Hydriereinheit 42, eine Schwefelwasserstoffentfernung 43 und eine optionale und daher nicht dargestellte Nachverbrennung. Wie erwähnt, kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch ggf. auf den Reduziergasgenerator 41 verzichtet werden. Dem Reduziergasgenerator 41 werden neben dem Claus-Abgas i Sauerstoff bzw. ein sauerstoffreicher Stoffstrom k und ein Brenngasstrom l zugeführt.The Claus plant 30 leaves a stream i of so-called Claus exhaust gas, which is an exhaust gas treatment unit 40 is supplied. The Claus Exhaust gas contains in particular carbon dioxide, hydrogen and residues of sulfur dioxide, which in the catalytic Claus stages 32a to 32c not converted to sulfur. The exhaust treatment unit 40 includes in the example shown a Reduziergasgenerator 41 , a hydrogenation unit 42 , a hydrogen sulfide removal 43 and an optional and therefore not shown afterburning. As mentioned, in the context of the present invention, it is also possible to apply to the reducing gas generator 41 be waived. The reducing gas generator 41 be next to the Claus exhaust i Oxygen or an oxygen-rich material stream k and a fuel gas stream l fed.

Ein dem Reduziergasgenerator 41 entnommenes Gasgemisch, das insbesondere Kohlendioxid, Wasserstoff, Kohlenmonoxid und Reste an Schwefeldioxid aufweist, wird in Form eines Stoffstroms m der Hydriereinheit 42 zugeführt, wo Schwefeldioxid mit Wasserstoff katalytisch zu Schwefelwasserstoff umgesetzt wird. Das auf diese Weise erhaltene Gasgemisch n wird in die Schwefelwasserstoffentfernung 43 eingespeist, wobei, beispielsweise mittels entsprechender Wäschen, Schwefelwasserstoff abgetrennt wird. Das verbleibende Gasgemisch, nun mit o bezeichnet, wird im dargestellten Beispiel einer Kohlendioxidentfernung 50 unterworfen, wo Kohlendioxid in Form eines Stoffstroms p abgetrennt werden kann. Ein verbleibender Rest wird in Form eines Stoffstroms q aus der Kohlendioxidentfernung 50 abgezogen. Dieser enthält in großen Anteilen Wasserstoff und kann direkt oder nach weiterer Aufreinigung als Wasserstoffprodukt des Verfahrens 100 verwendet werden.A reducing gas generator 41 withdrawn gas mixture, which in particular has carbon dioxide, hydrogen, carbon monoxide and residues of sulfur dioxide, is in the form of a stream m of the hydrogenation 42 fed, where sulfur dioxide is reacted with hydrogen catalytically to hydrogen sulfide. The gas mixture obtained in this way n gets into the hydrogen sulfide removal 43 fed, wherein, for example by means of appropriate washes, hydrogen sulfide is separated. The remaining gas mixture, now with O is referred to, in the example shown a carbon dioxide removal 50 subjected where carbon dioxide in the form of a stream p can be separated. Any remaining is in the form of a stream q from the carbon dioxide removal 50 deducted. This contains hydrogen in large proportions and can be used directly or after further purification as the hydrogen product of the process 100 be used.

2 zeigt einen Claus-Ofen, der in einem Verfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann, in stark vereinfachter schematischer Teildarstellung. Dieser ist aus Konsistenzgründen wie in 1 mit 31 bezeichnet, kann jedoch auch in anderen Anlagen zum Einsatz kommen. 2 shows a Claus furnace, which can be used in a method according to an embodiment of the present invention, in a highly simplified schematic partial representation. This one is for consistency reasons like in 1 indicated at 31, but can also be used in other systems.

Der Claus-Ofen 31 weist eine Wandung 1 auf, die hier mittels Schrägschraffur veranschaulicht und nur abschnittsweise dargestellt ist. Die Wandung 1 ist aus einem geeigneten refraktären Material ausgebildet oder mit einem entsprechenden refraktären Material ausgekleidet. Der Claus-Ofen 31 weist ferner einen hier insgesamt mit 2 bezeichneten Brenner 2 auf, mittels dessen eine hier stark schematisiert veranschaulichte Brennerflamme 3 ausgebildet wird.The Claus oven 31 has a wall 1 on, which is illustrated here by means of oblique hatching and only partially shown. The wall 1 is formed of a suitable refractory material or lined with a corresponding refractory material. The Claus oven 31 also has a burner, generally designated 2 here 2 on, by means of which a highly schematically illustrated here burner flame 3 is trained.

Dem Claus-Ofen 31 bzw. dem Brenner 2 wird ein erster Gasstrom zugeführt, der unter Verwendung eines Schwefelwasserstoff enthaltenden Gasgemischs gebildet wird. Dieser wird mittels einer Düse 4 oder Anordnung von Düsen 4 bereitgestellt, die insbesondere auch in Form eines kreisförmig angeordneten Düsenkranzes oder in anderer geeigneter Weise ausgebildet sein kann. Dem Claus-Ofen 31 bzw. dem Brenner 2 wird ferner ein zweiter Gasstrom zugeführt, der unter Verwendung von Sauerstoff und/oder eines mehr als 20 Molprozent Sauerstoff enthaltenden Gasgemischs gebildet wird. Dieser mittels einer Düse 5 oder Anordnung von Düsen 5 bereitgestellt, die ebenfalls auch in Form eines kreisförmig angeordneten Düsenkranzes oder in anderer geeigneter Weise ausgebildet sein kann. Eine entsprechende Düse 5 kann dabei insbesondere auch als einzelne, innenliegende Zentraldüse ausgebildet sein.The Claus stove 31 or the burner 2 a first gas stream is supplied, which is formed using a hydrogen sulfide-containing gas mixture. This is done by means of a nozzle 4 or arrangement of nozzles 4 provided, which may be formed in particular in the form of a circularly arranged nozzle ring or in any other suitable manner. The Claus stove 31 or the burner 2 Furthermore, a second gas stream is supplied, which is formed using oxygen and / or a more than 20 mole percent oxygen-containing gas mixture. This by means of a nozzle 5 or arrangement of nozzles 5 provided, which may also be formed in the form of a circular array of nozzles or in any other suitable manner. A corresponding nozzle 5 can be designed in particular as a single, internal central nozzle.

Dem Claus-Ofen 31 wird ferner Wasser in Form von Wasserdampf oder in Form von flüssigem Wasser zugeführt, wobei das Wasser dem Claus-Ofen 31 wahlweise über wenigstens eine erste Einspeiseeinrichtung 6, die in Form einer weiteren Düse oder Anordnung von Düsen ausgebildet ist, in einem inneren der Brennerflamme 3 und/oder über wenigstens eine zweite Einspeiseeinrichtung 7, die ebenfalls in Form einer weiteren Düse oder Anordnung von Düsen ausgebildet ist, in die Umgebung der Brennerflamme 3 zugeführt wird. Zu weiteren Details und vorteilhaften Ausgestaltungen sei auf die obigen Erläuterungen ausdrücklich verwiesen.The Claus stove 31 Further, water is supplied in the form of water vapor or in the form of liquid water, wherein the water to the Claus furnace 31 optionally via at least one first feed device 6 formed in the form of another nozzle or array of nozzles, in an interior of the burner flame 3 and / or via at least one second feed device 7 , which is also in the form of another nozzle or arrangement of nozzles, in the vicinity of the burner flame 3 is supplied. For further details and advantageous embodiments, reference is expressly made to the above explanations.

Wenngleich hier eine spezifische Zuspeisung des ersten Gasstroms über die Düse 4 oder eine entsprechende Anordnung von Düsen 4, des zweiten Gasstroms über die Düse 5 oder eine entsprechende Anordnung von Düsen 5, und des Wassers über die erste Einspeiseeinrichtung 6 separat zueinander dargestellt ist, kann auch eine Vormischung von Komponenten erfolgen, wodurch im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Anzahl der entsprechenden Düsen oder Düsenanordnungen reduziert sowie eine verbesserte Durchmischung der Gase erzielt werden kann. Insbesondere kann dem ersten Gasstrom auch ein weiteres brennbares Gas, beispielsweise Wasserstoff oder Erdgas, zugegeben werden. Das Wasser kann, insbesondere über die erste Einspeiseeinrichtung 6, mit Sauerstoff und/oder Luft, also dem zweiten Gasstrom, vermischt werden. Auch eine Einspeisung aller genannten Komponenten gemeinsam ist möglich. Luft oder Sauerstoff wird dabei bevorzugt im Zentrum der Brennerflamme eingespeist.Although here is a specific feed of the first gas flow through the nozzle 4 or a corresponding arrangement of nozzles 4 , the second gas flow through the nozzle 5 or a corresponding arrangement of nozzles 5 , and the water over the first feeding device 6 is shown separately from each other, a premix of components can be carried out, whereby the number of corresponding nozzles or nozzle arrangements can be reduced within the scope of the present invention and an improved mixing of the gases can be achieved. In particular, another combustible gas, for example hydrogen or natural gas, may also be added to the first gas stream. The water can, in particular via the first feed device 6 , are mixed with oxygen and / or air, so the second gas stream. It is also possible to feed all the components mentioned together. Air or oxygen is preferably fed in the center of the burner flame.

Im Rahmen der Erfindung kann dabei insbesondere eine Regelung vorgenommen werden, die umfasst, eine Menge des im Inneren der Brennerflamme 3 zugeführten Wassers und/oder eine Menge des in der Umgebung der Brennerflamme 3 zugeführten Wassers zu regeln. Hierzu kann eine hier stark vereinfachte Regeleinrichtung 8 bereitgestellt sein, die auf geeignete Stellglieder einwirkt.In the context of the invention, in particular a control can be carried out, which comprises a quantity of the inside of the burner flame 3 supplied water and / or a lot of in the vicinity of the burner flame 3 to regulate supplied water. For this purpose, a here greatly simplified control device 8th be provided, which acts on suitable actuators.

Das mittels der zweiten Einspeiseeinrichtung 7 in die Umgebung der Brennerflamme 3 zugeführte Wasser kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung dem Claus-Ofen 31 in Form eines koaxial die Brennerflamme 3 umgebenden Mantelstroms zugeführt werden, der in 2 vereinfacht mit 9 angegeben ist.The means of the second feed device 7 in the vicinity of the burner flame 3 supplied water may under the present Invention of the Claus oven 31 in the form of a coaxial burner flame 3 be supplied to surrounding sheath current, in 2 simplified with 9 indicated.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 0974552 [0020]
EP 1240460 [0020]
EP 1483199 [0020]
WO 2015/176180 A1 [0024]

Claims

Process for the at least partial removal of hydrogen sulphide from a gas mixture containing hydrogen sulphide, in which, using at least part of the gas mixture, a first gas stream is formed and fed to a burner (2) of a Claus furnace (31) using oxygen and / or or a gas mixture containing more than 20 mole percent oxygen, a second gas stream is formed and fed to the burner (2), wherein a burner flame (3) is formed using the first gas stream and the second gas stream, and wherein the Claus furnace (31 Further water is supplied, characterized in that the water the Claus furnace (31) selectively via at least one first feed device (6) into an interior of the burner flame (3) and / or at least one second feed device (7) in the environment of Burner flame is supplied.

Method according to Claim 1 wherein a control is carried out, which comprises regulating an amount of water supplied inside the burner flame (3) and / or an amount of water supplied in the vicinity of the burner flame.

Method according to Claim 2 wherein the control is based on one or more temperatures and / or based on a content of one or more components present and / or formed in the Claus furnace (31).

Method according to one of the preceding claims, wherein a burner (2) is used, in each case by means of one or more burner nozzles (5, 4) and the first feed device (6) coaxially from inside to outside the second gas stream, the water vapor and the first gas stream be supplied.

Method according to one of the preceding claims, wherein the water supplied by means of the second feed device (7) into the vicinity of the burner flame (3) is fed to the Claus furnace (31) in the form of a jacket stream coaxially surrounding the burner flame (3).

Method according to one of the preceding claims, in which water is fed into the Claus furnace (31) downstream of the forming burner flame by means of the first feed device (6) or a further feed device.

Method according to one of the preceding claims, wherein a swirl device is used as part of the first and / or second feed device (6, 7).

Method according to one of the preceding claims, wherein the Claus furnace (31) at least one further gas or gas mixture as part of the first gas stream and / or the second gas stream and / or separately supplied thereto.

Method according to one of the preceding claims, in which the water is added to the first and / or the second gas stream and / or to a further gas stream formed by mixing the first and / or second gas stream upstream of the burner flame (3).

Method according to one of the preceding claims, wherein the water fed in by means of the first and / or by means of the second feed device (6, 7) is fed in the form of liquid water or water vapor.

Method according to one of the preceding claims, wherein the hydrogen sulfide-containing gas mixture is separated from natural gas and / or from another gas mixture and has a content of 20 to 100 mole percent of hydrogen sulfide.

A process according to any one of the preceding claims, wherein the oxygen and / or more than 20 mole percent oxygen containing gas mixture is provided by cryogenic or non-cryogenic air separation.

Plant (30) for the at least partial removal of hydrogen sulphide from a gas mixture containing hydrogen sulphide, comprising a Claus furnace (31) with a burner (2), the plant having means adapted for using at least part of the gas mixture forming a first gas stream and supplying it to the burner (2) of the Claus furnace (31), forming a second gas stream using oxygen and / or a more than 20 mole percent oxygen-containing gas mixture, and feeding it to the burner (2) using the first gas stream and the second gas stream, a burner flame (3) form, and the Claus furnace (31) further to supply water, characterized by a, characterized in that the plant (30) comprises means which are adapted to the water to the Claus Optionally via at least one first feed device (6) into an interior of the burner flame (3) and / or at least one second feed inlet ichtung (7) into the vicinity of the burner flame.

Burner (2) for use in a plant (30) for the at least partial removal of hydrogen sulphide from a gas mixture containing hydrogen sulphide, characterized in that the burner (2) at least a first Feed device (6) adapted to supply water to an interior of a burner flame (3) produced by the burner and / or at least one second feed device (7) adapted to supply water to an environment of the burner flame.