DE1941703A1

DE1941703A1 - Verfahren zum Gewinnen von Schwefel aus schwefelwasserstoffhaltigen Gasen

Info

Publication number: DE1941703A1
Application number: DE19691941703
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Wernicke H Joachim; Hermann Dipl-Ing Reitzenstein
Original assignee: Uhde GmbH; Messer Griesheim GmbH
Current assignee: Messer Griesheim GmbH; ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date: 1969-08-16
Filing date: 1969-08-16
Publication date: 1971-03-04
Also published as: NL7011637A; JPS4817434B1; US3666418A; GB1318074A; DE1941703B2; FR2058015A5

Description

MESSER GRIESHEIM GMEH MG 518

Kennwort: Erweitertes I.G.-Claus-Verfahren Erfinder: Dr. V/ernicke

D.I. Reitzenstein

Verfahren suin Gewinnen von Schwefel aus schwefelwasserstoffhaltigen Gasen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gewinnen von Schwefel aus schwefelwasserstoffhaltigen Gasen,

Die technische Gewinnung von Schwefel aus Schwefelwasserstoffhaltigen Gasen, erfolgt heute fast ausschließlich nach dem sog. verbesserten I.G.-Claus-Verfahren (IRP 666 572), von dem es sahireiche Varianten gibt. Die Gewinnung des Schwefels beruht dabei auf der partiellen Oxydation des Schwefelwasserstoffes gemäß der allgemeinen Gleichung

(1) 2 H₂S + O₂ = 2 H₂O +' 2 S + 2391 kcal/lim³ H₂S

Diese Gleichung gibt zwar die Reaktion des Gesamtprozessea wieder, bei den komplexen Gleichgewichten treten jedoch noch weitere Reaktionen auf, deren wichtigste die folgenden sind;

(2) 2 H₂S + 3 O₂ = 2 H₂O + 2 SO₂ + 5593 kcal/Nm³ H₂S

(3) 2 H₂S + SO₂ =2 H₂O + 3 S +789 kcal/lim⁵ HgS

^{(4) S +} °2 ^{= S0}2 + ' 3241 kcal Am³ SO₀

Alle diese Reaktionen treten sowohl bei hohen Temperaturen (ca. 1000⁰C) in der offenen Flamme auf als auch bei niedrigen Temperaturen (ca. 200 - 400 ⁰C) an katalytisch wirkenden Oberflächen.

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Bei dem verbesserten I.G.-Claus-Verfahren wird das schwefelwasserstoffhaltig^ Gas zunächst mit .der stöchioinetrischen Luftsauerstoffmenge bei hoher Temperatur verbrannt, wobei etwa 70 <£> des im Einsatzgas eingeführten .Schwefels als dampfförmiger elementarer Schwefel anfallen und nach Kondensation in einen Sammelbehälter geleitet werden. Die Umsetzung des restlichen im Reaktionsgasgemisch enthaltenen i3chwefelwasserstoffes und Schwefeldioxyds findet in einem oder meist zwei nachgeschalteten Kontaktofen bei niedriger Temperatur statt, wobei weitere 22 bis 27 fi Schwefel dampfförmig anfallen und nach Kondensation abgezogen werden, so daß sich Gesamtau3-beuten von etwa 92-97 % Schwefel ergeben.,

Das beschriebene Verfahren läßt sich praktisch nur bis zu Schwefelwasserst off gehalt en des Einsatzgases von über 15-2O i-> durchführen. Wird diese Konzentration unterschritten, so liefert die Verbrennung mit Luft nicht mehr die erforderliche V/ärmeenergie zur Aufrechterhaltung des gesamten Prozesses,

Die genannte Konzentrationsgrenze läßt sich unterschreiten, wenn man dem zur Verbrennung bestimmten Anteil des Einsatzgases zusätzlich Heizgas zumischt und mit Luft oder Sauerstoff verbrennt. Durch die zusätzliche Verbrennung von Heizgas wird der Prozess unwirtschaftlicher, die Gesamtausbeute an Schwefel herabgesetzt und die Anlagekosten werden erhöht. Es muß eine zusätzliche Versorgungsleitung mit Heizgas bereitgestellt werden, Einrichtungen zur Kontrolle des Heizwertes und zur Mengenregelung sind erforderlich.

Es ist ferner bekannt (Chemie-Ing.-Techn. 1967, Seite 517), zur Schwefelgewinnung aus Schwefelwasserstoffarmem Einaatzgas das Einsatzgas zusammen mit Schwefeldioxyd durch Kontakt-Öfen zu leiten. Dieses Verfahren setzt voraus, daß Schwefeldioxyd verfügbar ist. Ferner benötigt es in der Regel Fremdwärme .

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Die Erfindung hat die Aufgabe, ein dem verbesserten I.G.-Claur·-Verfahren ähnlichen Verfahren durchzuführen, bei dem sich die Konzentration von 15 ^c/> KshwefelwasBerstoff im Ein-Datagas weit unterschreiten läßt, ohne daß es mit den genannten Nachteilen behaftet ißt.

Es wurde nun ein Verfahren zum Gewinnen von Schwefel aus schwefelwasserstoffhaltigen Gasen gefunden, bei dem zumindest ein Teil des zugeführten Schwefelwasserstoffes durch Umsetzung mit Schwefeldioxyd in der Mischkammer eines Dampferzeugers und gegebenenfalls mindestens einem nachgeschalteten Kontaktofen im wesentlichen zu Schwefel und Wasser umgesetzt wird. Nach der Erfindung wird für -die Reaktion erforderliches Schwefeldioxyd durch Verbrennung von Schwefel mit Sauerstoff oder sauerstoffreichem Gas in einem mit der vorgeschalteten Mischkammer des Dampferzeugers in Verbindung stehenden Brenner erzeugt.

Bei dem Verfahren der Erfindung wird demnach zumindest ein Teil des bei dem verbesserten I.G.-Claus-Verfahren sich bildenden Schwefeldioxyds nach Gleichung (4) und nicht wie bisher nach Gleichung (2) erzeugt. Es ist vorteilhaft, die direkte Reaktion von Schwefelwasserstoff mit Sauerstoff gemäß Gl. 1 und 2 ganz zu unterbinden und ausschließlich in dem Brenner Schwefel mit Sauerstoff oder sauerstoffreichem G-as zu verbrennen und das entstandene Schwefeldioxyd in der Brennkammer des Dampferzeugers mit dem Schwefelwasserstoff zur Reaktion zu bringen gemäß Gl. 3. Zweckmäßig steht dabei die Menge des im Brenner erzeugten Schwefeldioxyds zur Menge des in die Anlage eintretenden Schwefelwasserstoffes im stöchiometrischen Verhältnis 1 : 2. Brenner zur Verbrennung flüssigen Schwefels mit Luft sind bekannt, z.B. aus der deutschen Patentschrift 1 178 407. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Strahlbrenner, wie sie z.B. aus der amerikanischen Patentschrift 3 092 166 bekannt sind, besonders

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gut geeignet, da diese Brenner vor allem für die Verbrennung mit Sauerstoff oder sauerstoffreichem Gas gedacht sind und eine vollständige Umsetzung des Sauerstoffs mit dem Schwefel gewährleisten.

In der Regel ist es am vorteilhaftesten, im Brenner einen Teil des Schwefels zu verbrennen, der unmittelbar zuvor in der Anlage erzeugt wurde, das erfindungsgemäße Verfahren ist aber nicht darauf beschränkt. Da der zu Schwefeldioxyd im Brenner verbrannte Schwefel nicht verloren geht, kann in Sonderfällen auch Schwefel verwendet werden, der nicht unmittelbar zuvor in der Anlage gewonnen wurde, z.B. schwefelhaltige Pilterrückstände. Verwendet man jedoch unmittelbar zuvor in der Anlage gewonnenen Schwefel, so wird eine gewisse Schwefelmenge in einem offenen Kreislauf immer wieder durch den Dampferzeuger und die gegebenenfalls nachgeschalteten Kontaktofen geführt, wodurch der V/ärmebedarf des Prozesses aus sich selbst heraus gedeckt wird und die an sich nachteilige Verbrennung eines Heizgases mit Sauerstoff vermieden · wird. Die Konzentrationsgrenze von 15 $ für den Schwefelwasserstoffgehalt kann weitgehend unterschritten werden.

Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist nicht davon abhängig, daß Kontaktofen verwendet werden. Wenn man sich mit relativ niedrigen Schwefelausbeuten benügt, genügen die Reaktionen im Brenner und der Mischkammer des Dampferzeugers.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer Form dargestellt.

In einem Strahlbrehner 1 wird ein Teil des in der Anlage erzeugten Schwefels mit Sauerstoff zu Schwefeldioxyd verbrannt. Der Schwefel tritt über Leitung 2, der Sauerstoff über Leitung 3 in den Strahlbrenner 1. Das Bchwe-felwasoer-

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stoffhaltige Eincatzgas gelangt durch die Leitung 4 in die Mischkaimner 5 des Dampferzeugers 6 lind aus dem Strahlbrenner

1 tritt Schwefeldioxyd 7 in die Mischkammer 5. Dabei steht die Menge de3 im Strahlbrenner 1 erzeugten Schwefeldioxyds 7 zur Menge des über Leitung 4 in die Anlage eintretenden Schwefelwasserstoffes im Verhältnis 1: 2. Über Leitung 8 tritt Wasser in den Dampferzeuger 6 und verläßt ihn in Form von Dampf über Leitung 9. Etwa 70 ^ des in Form von Schwefeldioxyd und Schwefelwasserstoff in den Dampferzeuger 6 eintretenden Schwefels wird aus diesem nach Kondensation im flüssigem Zustand mittels Leitung 10 abgezogen. Das restliche Heaktionsgas strömt aus dem Dampferzeuger 6 über Leitung 11, den ersten Kontaktofen 12, Leitung 13, den zweiten Kontaktofen 14 und Leitung 15 in einem in der Zeichnung nicht mehr dargestellten Nachverbrennungsofen. Dabei fällt in den Kontaktöfen 12 und 14 fast der gesamte restliche Schwefel naoh Kondensation in flüssiger Form an und wird über die Leitungen 16 und 17 mit dem flüssigen Schwefel in Leitung 10 vereinigt. Der. erforderliche Anteil des so gewonnenen flüssigen Schwefels wird von Leitung 10 abgezweigt und über Leitung

2 zurück zum Strahlbrenner 1 gefördert, der Rest als Produkt abgezogen. Drücke und Temperaturen sowie die Konstruktion der Apparateteile entsprechen im wesentlichen denen des verbesserten I.G.-Claus-Verfahrens.

Vor Eintritt in die Kontaktofen 12 bzw. 14 kann die Temperatur des Heaktionsgasgemisches erforderlichenfallB durch Zwischenaufheizbrenner auf den optimalen Temperaturbereich angehoben werden» Diese Brenner werden zweckmäßig wie der Hauptbrenner 1 mit Sauerstoff und auch Schwefel als Brennstoff betrieben.

Enthalten die zur Verfügung stehenden Einsatzgase neben H₀S auch andere schwefelhaltige gasförmige Anteile wie C^t COS,

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Mercaptane und/oder andere verbrennliche Stoffe wie z.B. Kohlenwasserstoffe in beliebiger Porra, so können auch diese nach dem erfindungsgeinäßen Verfahren ohne Nachteil und Änderungen umgesetzt werden, indem die hierfür erforderliche Sauerstoffmenge über die Schwefelbrenner oder getrennt in entsprechender Menge zugeführt wird.

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Claims

-7- 1.9417U3

MESSER GRIESHEIM GMBH HG 510

Λ η s ρ r ϋ c h e

1. Verfahren zum Gewinnen von Schwefel aus schwefelwaeserstoffhaltigen Gasen, bei dem zumindest ein Teil des zugeführten Schwefelwasserstoffes durch Umsetzung mit Schwefeldioxyd in der Mischkammer eines Dampferzeugers und gegebenenfalls mindestens einem nachgeschalteten Kontaktofen im wesentlichen zu Schwefel und 'Wasser umgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß für die Reaktion erforderliches Schwefeldioxyd durch Verbrennung von Schwefel mit Sauerstoff oder sauerstoffreichem Gas in einem mit der Mischkammer 5 des Dampferzeugers 6 in Verbindung stehenden Brenner 1 erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gesamte für die Reaktion erforderliche Schwefeldioxyd durch Verbrennung von Schwefel mit Sauerstoff oder säuerstoffreichem Gas im Brenner 1 erzeugt wird, wobei die Menge des im Brenner 1 erzeugten Schwefeldioxyds zur Menge des in die Anlage eintretenden Schwefelwasserstoffes im Verhältnis 1:2 steht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Schwefelverbrennung ein Teil des in der Anlage gewonnenen flüssigen Schwefels dient.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3_t dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennung des Schwefels mit Sauerstoff in einem Strahlbrenner erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß der Schwefelwasserstoffgehalt in Einsatzgas unter 15-20 £ liegt.

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Ba/ST 109810/1864

BAD ORlGINAi.

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