DE19951909C2 - Verfahren zur Verbrennung von Sauerwasserstrippergas - Google Patents
Verfahren zur Verbrennung von SauerwasserstrippergasInfo
- Publication number
- DE19951909C2 DE19951909C2 DE19951909A DE19951909A DE19951909C2 DE 19951909 C2 DE19951909 C2 DE 19951909C2 DE 19951909 A DE19951909 A DE 19951909A DE 19951909 A DE19951909 A DE 19951909A DE 19951909 C2 DE19951909 C2 DE 19951909C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- gas
- combustion
- burner
- oxygen
- sour
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims description 55
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 45
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 41
- 239000002253 acid Substances 0.000 title claims description 21
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 134
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 53
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 46
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 claims description 32
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 26
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 26
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 23
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 17
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 8
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000003570 air Substances 0.000 claims 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 11
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 9
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 7
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 7
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 3
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 3
- 150000003464 sulfur compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 2
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001454667 Perga Species 0.000 description 1
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 238000009841 combustion method Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 239000004058 oil shale Substances 0.000 description 1
- 150000002898 organic sulfur compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- 229940059867 sulfur containing product ectoparasiticides Drugs 0.000 description 1
- 210000004243 sweat Anatomy 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B17/00—Sulfur; Compounds thereof
- C01B17/02—Preparation of sulfur; Purification
- C01B17/04—Preparation of sulfur; Purification from gaseous sulfur compounds including gaseous sulfides
- C01B17/0404—Preparation of sulfur; Purification from gaseous sulfur compounds including gaseous sulfides by processes comprising a dry catalytic conversion of hydrogen sulfide-containing gases, e.g. the Claus process
- C01B17/0413—Preparation of sulfur; Purification from gaseous sulfur compounds including gaseous sulfides by processes comprising a dry catalytic conversion of hydrogen sulfide-containing gases, e.g. the Claus process characterised by the combustion step
- C01B17/0417—Combustion reactors
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B17/00—Sulfur; Compounds thereof
- C01B17/02—Preparation of sulfur; Purification
- C01B17/04—Preparation of sulfur; Purification from gaseous sulfur compounds including gaseous sulfides
- C01B17/0404—Preparation of sulfur; Purification from gaseous sulfur compounds including gaseous sulfides by processes comprising a dry catalytic conversion of hydrogen sulfide-containing gases, e.g. the Claus process
- C01B17/0413—Preparation of sulfur; Purification from gaseous sulfur compounds including gaseous sulfides by processes comprising a dry catalytic conversion of hydrogen sulfide-containing gases, e.g. the Claus process characterised by the combustion step
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
- Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
- Incineration Of Waste (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbrennung von Sauerwasserstripper
gas, wobei die Verbrennung in einer mit einem Brenner ausgerüsteten Brenn
kammer unter Zuführung eines Sauerstoff enthaltenden Gases stattfindet. Die
Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Fossile Brennstoffe wie Erdgas, Kohle, Ölsand, Ölschiefer und Erdöl enthalten
organische und anorganische Schwefelverbindungen, die bei deren Verarbeitung
als gasförmige, schwefelhaltige Produkte anfallen. Es ist erforderlich diese
Schwefelverbindungen zu entfernen oder in unschädliche Schwefelverbindungen
umzuwandeln. Die Entschwefelung erfolgt mit Hilfe von gasförmigem Wasserstoff
(H2). Die organischen Schwefelverbindungen werden dabei in Schwefelwasser
stoff umgewandelt. Die aus derartigen Quellen stammenden Schwefelwasserstoff
enthaltenden Gase werden von den noch vorhandenen Kohlenwasserstoffen in
einer Gasreinigungsanlage, einem sogenannten "Amin-Treater" getrennt. Das aus
den Aminwäschern kommende schwefelwasserstoffhaltige Gas (auch Sauergas
oder Claus-Gas genannt) kann bis zu 90 Vol.-% Schwefelwasserstoff enthalten.
Da zahlreiche Raffineriegase und Flüssigkeiten während ihrer Behandlung mit
Wasser und/oder Dampf in Berührung kommen, ergibt sich als weiteres Abfall
produkt der Ölraffinerien verschmutztes Wasser, das als "saures Wassers" be
zeichnet wird. Das "saure Wasser" enthält unter anderem Ammoniak und Schwe
felwasserstoff in gelöster Form. Beim Strippen dieses verunreinigten Wassers
erhält man eine Gasmischung (das Sauerwasserstripper-Gas = SWS-Gas), die
Ammoniak und Schwefelwasserstoff enthält.
Zur Entfernung des Schwefelwasserstoffes wird ein Verfahren verwendet, bei dem
der Schwefelwasserstoff in elementaren Schwefel umgewandelt wird. Das am
häufigsten genutzte direkte Umwandlungsverfahren ist das bereits 1883 entwic
kelte Claus-Verfahren. Dieses Verfahren beruht auf einem trockenen Oxidations
prozeß. Die verschiedenen entwickelten Prozeßvarianten beruhen auf denselben
chemischen Grundreaktionen, wobei thermische und katalytische Reaktoren ver
wendet werden.
Der thermische Reaktor besteht aus einer Brennkammer mit einem Brenner, ei
nem Abhitzekessel. Der katalytische Reaktionsteil ist zwei- oder dreistufig ausge
führt. Die einzelnen Stufen weisen jeweils einen Erhitzer, ein Katalysatorbett und
einen Schwefelkondensator auf.
Im folgenden werden die wesentlichen chemischen Grundreaktionen angeführt,
die in der Brennkammer und in den katalytischen Reaktoren ablaufen:
Die eigentliche Claus-Reaktion, bei der elementarer Schwefel und Wasserdampf
gebildet werden, ist die Reaktion 2. Hierbei reagiert das aus der Teilverbrennung
von Schwefelwasserstoff entstandene Schwefeldioxid mit dem restlichen Schwe
felwasserstoff. In der Brennkammer wird zudem durch thermische Spaltung von
Schwefelwasserstoff elementarer Schwefel und Wasser gebildet.
Weitere im Sauergas und SWS-Gas enthaltene Begleitgase, wie zum Beispiel
Wasserstoff, Methan, höhere Kohlenwasserstoffe, Ammoniak, Wasserdampf,
Kohlendioxid, reagieren entsprechend ihren Konzentrationen in einer Vielzahl von
Nebenreaktionen.
Bei Gasen, die im wesentlichen nur Schwefelwasserstoff enthalten, wird ein Ver
fahren angewandt, bei dem ein Teil der Schwefelwasserstoffmenge, durch den
Brenner mittels Verbrennungsluft zu Schwefeldioxid bei einer Temperatur von 900
bis 1300°C verbrannt wird. Der verbleibende Schwefelwasserstoff wird bei Tem
peraturen zwischen 180°C und 400°C in den katalytischen Reaktoren mit dem
aus der Verbrennung gebildeten Schwefeldioxid zu elementarem Schwefel und
Wasser umgesetzt. Die Reaktion ist optimal, wenn das Schwefelwasser
stoff/Schwefeldioxid-Verhältnis 2 : 1 beträgt.
Der in der Brennkammer gebildete elementare Schwefel wird nach Abkühlung des
Prozeßgases im Abhitzekessel abgeschieden. Vor Eintritt in die nachfolgenden
katalytischen Reaktoren wird das Prozeßgas zum einen durch entsprechende
Schaltung des Schwefelkondensators bzw. durch vorgeschaltete Erhitzer auf die
erforderlichen Reaktionstemperaturen der katalytischen Stufen eingestellt. Der
durch die Clausreaktion gebildete Schwefel wird in Schwefelkondensatoren abge
schieden.
Da die Einsatzgase unterschiedliche Schwefelwasserstoffkonzentrationen enthal
ten, können bei den Verbrennungsverfahren zwei Hauptvarianten unterschieden
werden: der Hauptstrombetrieb für Schwefelwasserstoffkonzentrationen größer 50 Vol.-%
und der Nebenstrombetrieb für Schwefelwasserstoffkonzentrationen zwi
schen 30 und 50 Vol.-%.
Beim Hauptstrombetrieb wird die gesamte Schwefelwasserstoffmenge mit der
Verbrennungsluft in der Brennkammer teilverbrannt. Durch die thermische Spal
tung des Schwefelwasserstoffes in der Brennkammer wird bereits ein großer An
teil des Schwefels im Abhitzekessel der thermischen Stufe abgeschieden. In
nachgeschalteten katalytischen Stufen erfolgt eine weitere Umsetzung des
Schwefelwasserstoffs zu Schwefel. Das Abgas aus der Feinreinigungsstufe wird
zur Umwandlung von H2S zu SO2 über eine thermische Nachverbrennung geführt.
Im Nebenstrombetrieb wird der Gasstrom aufgeteilt, da das Schwefelwasserstoff
gas nur einen geringen Heizwert besitzt. Ein Teil des Schwefelwasserstoffgases
wird mit der Verbrennungsluft in der Brennkammer verbrannt und das entstande
ne Schwefeldioxidgas wird mit dem restlichen Schwefelwasserstoffgas vermischt
und im Reaktor zu elementarem Schwefel und Wasser umgesetzt. Der katalyti
sche Teil ist analog zum Hauptstrombetrieb aufgebaut.
Beträgt die Schwefelwasserstoffkonzentration der Einsatzgase weniger als 30 Vol.-%
ist aufgrund des geringen Heizwertes auch der Nebenstrombetrieb nicht
mehr einsetzbar. Zudem erfordert der Nebenstrombetrieb ein ammoniakfreies
Einsatzgas, da ansonsten die Katalysatoren mit Ammoniumsalzen kontaminiert
würden.
Bei der Verbrennung von Sauerwasserstrippergas, das bis 50% Ammoniak ent
halten kann, muß das Sauerwasserstrippergas getrennt vom Sauergas (H2S-Gas
= Claus-Gas) in der Brennkammer verbrannt werden, um durch höhere Reak
tionstemperaturen eine thermische Zersetzung von NH3 gemäß folgender Glei
chung zu gewährleisten:
2NH3 + 3/2O2 → N2 + 3H2O
Um größere Mengen schwefelwasserstoffhaltiger Gase verbrennen zu können,
kann die Verbrennungsluft teilweise oder vollständig durch Sauerstoff ersetzt
werden. Durch den Einsatz von Sauerstoff wird der Inertgasanteil verringert oder
ganz eliminiert. Mit diesem Verfahren kann der Durchsatz von Sauerwasserstrip
pergas und Claus-Gas erhöht werden. Weiterhin können schwefelwasserstoffar
me Einsatzgase mit geringem Heizwert und hohem Ammoniakgehalt auch in ei
nem Hauptstromreaktor verarbeitet werden.
Die DE 38 42 599 A1 beschreibt ein Verfahren zur Verbrennung von Sauerwas
serstrippergas in einer Brennkammer mit einem unmittelbar aus der Claus-Anlage
stammenden Gasstrom, wobei als Produkt SO2 erzeugt wird.
In der DE 197 18 261 A1 wird beschrieben, wie die Durchsatzleistung und der
Umsetzungsgrad von Schwefelwasserstoff zu elementarem Schwefel verbessert
Mischung zwischen dem Sauerstoff, der Verbrennungsluft und dem schwefelwas
serstoffhaltigen Prozeßgas aufgrund der hohen Turbulenz erhöht wird. In diesem
Verfahren wird der Sauerstoff nicht nur als Oxidationsmittel verwendet, sondern
auch zur Steigerung der Mischungsenergie eingesetzt. Durch die Steigerung der
Mischungsenergie kann die Verbrennungsdichte und damit der Durchsatz von
Schwefelwasserstoff erhöht werden. Der Einsatz von Sauerstoff wirkt sich positiv
auf die thermische Spaltung und vollständige Verbrennung von höheren Kohlen
wasserstoffen und von Ammoniak aus, wobei insbesondere für eine vollständige
Ammoniakverbrennung eine Mindesttemperatur von 1350°C eingehalten wird.
(siehe auch Ullmann's Encyclopedia, 6th ed. 1999, The Lurgi Multipurpose Claus-
Oxygen Burner).
Eine typische Verbrennungsanlage ist der Lurgi-Sauerstoff-Clausbrenner. In die
sem Brenner wird das Claus-Gas und das ammoniakhaltige Sauerwasserstripper
gas über separate Brennermuffeln verarbeitet. Das Sauerwasserstrippergas wird
mit Luft in einer zentralen Brennermuffel verbrannt. Das Claus-Gas wird mit Sau
erstoff und Luft als Oxidationsmedium mit mehreren doppelkonzentrischen Ein
zelbrennem, die um die Brennermuffel angeordnet sind, verbrannt. Ein Einzel
brenner besteht aus einer zentralen Sauerstoffdüse, einer konzentrischen Claus-
Gas-Düse und einer doppelkonzentrischen Luftdüse. Durch diese Anordnung
entstehen einzelne Sauerstoff/Schwefelwasserstoffflammen, die von kälteren
Luft/Schwefelwasserstoffflammen umhüllt werden. Dadurch kann die Temperatur
in der Brennkammer kontrolliert werden.
Die Nachteile der Verbrennungsverfahren des Standes der Technik ergeben sich
daraus, daß die zentrale Brennermuffel zur vollständigen Ammoniakzerstörung
mit Luftüberschuß (z. B. SWS-Gas: Luft = 1 : 3) betrieben werden muß, um Am
moniak vollständig zu zersetzen. Dieser Luftüberschuß widerspricht jedoch der
Prozeßführung bezüglich der Clausreaktion, da durch die verstärkte Luftzufuhr
ein SO2-Überschuß entsteht und das optimale H2S/SO2-Verhältnis von 2 : 1 je
nach Auslastung der Anlage mit Sauergas nicht mehr erreicht werden kann. Au
ßerdem muß bei den Verfahren des Standes der Technik das Sauergas/SWS-
Gas-Verhältnis mindestens 3 : 1 betragen, um mit der zur Umsetzung des Sauer
gases benötigte Luftmenge eine ausreichende Kühlung der separaten SWS-Gas-
Brennermuffel zu gewährleisten. Daraus ergibt sich eine nachteilige Begrenzung
der Kapazität zur Verarbeitung von SWS-Gas in den Claus-Anlagen. Ein weiterer
Nachteil bei Verfahren mit zusätzlicher O2-Zugabe sind die hohen Kosten für den
Sauerstoff, sowie die dann erforderliche höhere Mindestlast der Clausanlage ge
genüber einem reinen Luftbetrieb.
Die technische Aufgabe der Erfindung war es daher, die Durchsatzleistung bei der
Verbrennung von SWS-Gas zu erhöhen, ohne die Mindestlast der Clausanlage zu
erhöhen.
Die technische Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Verbrennung von
Sauerwasserstrippergas und Ammoniak, wobei die Verbrennung in einer mit min
destens einem Brenner ausgerüsteten Brennkammer unter Zuführung eines Sau
erstoff enthaltenden Gases stattfindet und wobei mindestens einer der Gasströme
und/oder Teilgasströme und/oder Gasströme von Gasgemischen von zwei oder
mehr Gassen vor der Verbrennung vorgewärmt wird, wobei das Ammoniak mit
dem Sauerstoff enthaltenden Gas vollständig zu Stickstoff und Wasser verbrannt
wird, ein Teil des Schwefelwasserstoffs mit dem Sauerstoff enthaltenden Gas zu
Schwefeldioxid reagiert und der restliche Schwefelwasserstoff mit dem entstan
denen Schwefeldioxid in einem molekularen Verhältnis von 2 : 1 unter der Bildung
von elementarem Schwefel und Wasser umgesetzt wird.
Unter einem Brenner im Sinne der Erfindung kann eine Einzeldüse, ein Brenner
mit zwei oder mehreren Düsen, eine Anordnung von Brennern, ein Brennerring
und Variationen derselben verstanden werden.
In einem bevorzugten Verfahren wird das Sauerwasserstrippergas im Gemisch mit
Sauergas verbrannt. In einem besonders bevorzugten Verfahren wird das Sauer
gas ebenfalls vorgewärmt.
Es wurde überraschenderweise festgestellt, daß durch die Vorwärmung der
Einsatzgase die thermische Zersetzung von Ammoniak bereits bei stöchiometri
scher Luftzugabe zum SWS-Gas auch in der Hauptbrennkammer vollständig er
folgt, so
daß kein Ammoniak zu den Claus-Reaktoren durchbricht. Die Erhöhung der
Brennkammertemperatur zur vollständigen thermischen Zersetzung von Ammoni
ak kann dabei allein durch die Vorwärmung einzelner oder mehrerer Prozeßgase
erreicht werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden keine
überstöchiometrischen Mengen an Luft benötigt, da die thermische Zersetzung
von NH3 oberhalb einer Mindesttemperatur keinen Sauerstoffüberschuß bei der
Verbrennung von SWS-Gas mehr erfordert. Die Verarbeitungskapazität von Sau
erwasserstrippergas kann erhöht werden, weil das Sauergas/SWS-Gas-Verhältnis
nun nicht mehr begrenzend ist. Das Sauergas/SWS-Gas-Verhältnis kann daher
nun auch kleiner als 3 : 1 sein. Dadurch vergrößert sich das Arbeitsfenster der
Sauerwasserstrippergasverarbeitung. Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, daß
die Vorwärmung der Einsatzgase kostengünstiger ist als die Einspeisung von O2
zur Erhöung der Brennkammertemperatur.
In einem bevorzugten Verfahren erfolgt die Verbrennung bei einer Temperatur
oberhalb von 1300°C, besonders bevorzugt bei 1350 bis 1500°C. Die Durch
führung der Verbrennung in diesem Temperaturbereich gewährleistet die voll
ständige Zersetzung von Ammoniak, wobei geringere Temperaturen höhere Ver
weilzeiten benötigen.
In einem weiteren besonders bevorzugten Verfahren beträgt die Temperatur des
vorgewärmten Gases oder des vorgewärmten Gasgemisches mindestens 200°C.
Mit diesem Verfahren läßt sich die Verbrennungstemperatur auf die erforderlichen
Werte erhöhen. Durch die gezielte Vorwärmung der einzelnen Gasströme kann
eine exakte Kontrolle der Verbrennungstemperatur erreicht werden.
In einem besonders bevorzugten Verfahren wird als sauerstoffhaltiges Gas Luft,
mit Sauerstoff angereicherte Luft oder reiner Sauerstoff verwendet. Dies ist be
sonders vorteilhaft, weil über die Konzentration des Sauerstoffes in dem sauer
stoffhaltigen Gas der Verbrennungsvorgang zusätzlich gesteuert werden kann. So
kann die Brennkammertemperatur durch Zugabe eines sauerstoffhaltigen Gases
bei Bedarf über die mittels der Vorwärmung erreichten Temperaturwerte erhöht
werden.
In einem besonders bevorzugten Verfahren wird ein Teil des Sauerwasserstrip
per-Gases nicht vorgewärmt und mit vorgewärmter Luft in einer zentralen Bren
nermuffel verbrannt. Der restliche Teil des Sauerwasserstripper-Gases wird mit
dem Sauergas vermischt und auf über 200°C vorgewärmt, wobei dieses vorge
wärmte Sauergas/Sauerwasserstrippergas-Gemisch in die konzentrisch um die
zentrale Brennermuffel angeordneten Einzelbrenner geführt und zusammen mit
Luft verbrannt wird, wobei diese den Einzelbrennern zugeführte Luft ebenfalls auf
über 200°C vorgewärmt wird. Zusätzlich kann nicht vorgewärmtes Sauerstoffgas
in die Einzelbrenner zugeführt werden.
In einem ganz besonders bevorzugten Verfahren erfolgt die Vorwärmung mit Mit
teln ausgewählt aus der Gruppe Hochdruckwasserdampf, Elektroerhitzer, in-line-
Burner und Wärmetauscher.
Weiterhin wird die technische Aufgabe mittels einer Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens gelöst, wobei die Vorrichtung mindestens einen Brenner und/oder
eine Brennermuffel enthält, wobei Mittei zum Aufheizen der Gase an mindestens
einer der Gaszuleitungen vorgesehen sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind um die zentrale Brennermuffel herum
zusätzlich Einzelbrenner angeordnet, die mindestens eine Düse für sauerstoffhal
tiges Gas und mindestens eine Düse für Sauergas oder ein Sauer
gas/Sauerwasserstrippergas-Gemisch enthalten. Auch diese Vorrichtung enthält
Mittel zum Aufheizen der Gase an mindestens einer der Gaszuleitungen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind Mittel zum Aufheizen der
Gase an allen Gaszuleitungen vorgesehen.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegen darin, daß die Verbren
nungstemperatur bei der Verbrennung des ammoniakhaltigen SWS-Gases auf
über 1300°C, bevorzugt auf 1350 bis 1500°C gesteigert werden kann, indem die
zugeleiteten Gase beispielsweise mittels Hochdruckdampf auf über 200°C vor
gewärmt werden. Die hohen Verbrennungstemperaturen bei dem Einsatz dieser
Vorwärmung wirken sich positiv auf die thermische Spaltung und vollständige
Verbrennung von Ammoniak aus.
In der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann das oben beschriebene Verfahren
zur Verbrennung von Sauerwasserstrippergas durchgeführt werden, wobei die
thermische Zersetzung von Ammoniak mit Sauerstoff bereits bei stöchiometri
scher Luftzugabe zum SWS-Gas vollständig erfolgt. Die Mittel zum Heizen der
Einsatzgase ermöglichen die Erhöhung der Brennkammertemperatur zur voll
ständigen thermischen Zersetzung von Ammoniak. Aufgrund der Verringerung der
benötigten Luftmengen wird mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Erhö
hung der Verarbeitungskapazität von Sauerwasserstrippergas erreicht. Das Sau
ergas/SWS-Gas Verhältnis in dem in der Vorrichtung durchgeführten Verbren
nung ist aufgrund der Vorwärmung der Einsatzgase nun nicht mehr von der Sau
ergasmenge abhängig.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern:
Das erfindungsgemäße Verfahren wird prinzipiell wie das in dem oben beschrie benen Verfahren im Lurgi-Sauerstoff-Clausbrenner durchgeführt. Die Abwandlun gen werden wie folgt erläutert:
Ein Teil des SWS-Gases wird mit Luft in einer zentralen Brennermuffel verbrannt. Dieser Luftstrom, der der zentralen Brennermuffel zugeführt wird, ist ein Gemisch aus vorgewärmter Luft und nicht vorgewärmter Luft. Der restliche Teil des SWS- Gases wird mit dem Sauergas vermischt und auf ca. 290°C vorgewärmt. Dieses vorgewärmte Sauergas/SWS-Gas-Gemisch wird in die konzentrisch um die zen trale Brennermuffel angeordneten Einzelbrenner geführt und zusammen mit Luft verbrannt, die auf 285°C vorgewärmt, ebenfalls den Einzelbrennern zugeführt wird. Zusätzlich kann den Einzelbrennern auch nicht vorgewärmtes Sauerstoffgas zugeführt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird prinzipiell wie das in dem oben beschrie benen Verfahren im Lurgi-Sauerstoff-Clausbrenner durchgeführt. Die Abwandlun gen werden wie folgt erläutert:
Ein Teil des SWS-Gases wird mit Luft in einer zentralen Brennermuffel verbrannt. Dieser Luftstrom, der der zentralen Brennermuffel zugeführt wird, ist ein Gemisch aus vorgewärmter Luft und nicht vorgewärmter Luft. Der restliche Teil des SWS- Gases wird mit dem Sauergas vermischt und auf ca. 290°C vorgewärmt. Dieses vorgewärmte Sauergas/SWS-Gas-Gemisch wird in die konzentrisch um die zen trale Brennermuffel angeordneten Einzelbrenner geführt und zusammen mit Luft verbrannt, die auf 285°C vorgewärmt, ebenfalls den Einzelbrennern zugeführt wird. Zusätzlich kann den Einzelbrennern auch nicht vorgewärmtes Sauerstoffgas zugeführt werden.
In der Tabelle 1 sind die Parameter von sieben verschiedenen Fahrweisen des
erfindungsgemäßen Verfahrens der Sauergas/SWS-Gas-Verbrennung aufgelistet.
Dabei wird in jedem Fall das Sauergas/SWS-Gas-Gemisch auf 290°C und die für
die Einzelbrenner bestimmte Luft auf 285°C vorgewärmt. In Spalte A und B wird
jeweils angegeben welche Sauergas bzw. SWS-Gas-Mengen insgesamt ver
brannt werden. Aus Spalte C ist sind die Mengen des Gasstromes zu entnehmen,
das ein Sauergas/SWS-Gas-Gemisch führt. Dieses Gemisch wird auf 290°C vor
gewärmt. Aus Spalte D kann der Ammoniakgehalt des Sauergas/SWS-Gas-
Gemisches entnommen werden. Spalte E gibt die Mengen des nicht vorgewärm
ten SWS-Gas-Anteils an, der getrennt vom Sauergas in der zentralen Brenner
muffel verbrannt wird. In Spalte F werden die Mengen der verwendeten Verbren
nungsluft aufgeführt. In einigen Varianten wird zusätzlich reiner Sauerstoff zuge
führt (Spalte G). Aus Spalte H können die sich ergebenden Temperaturen der
Claus-Brennkammer und aus Spalte I die Mengen des Prozeßgases vor Eintritt in
den Reaktor 1 entnommen werden. In Spalte J sind die jeweiligen Schwefelaus
beuten angegeben.
Claims (14)
1. Verfahren zur Verbrennung von Sauerwasserstrippergas und Ammoniak,
wobei die Verbrennung in einer mit mindestens einem Brenner ausgerüste
ten Brennkammer unter Zuführung eines Sauerstoff enthaltenden Gases
stattfindet und wobei mindestens einer der Gasströme und/oder Teilgas
ströme und/oder Gasströme von Gasgemischen von zwei oder mehr Gasen
vor der Verbrennung vorgewärmt wird, wobei das Ammoniak mit dem Sau
erstoff enthaltenden Gas vollständig zu Stickstoff und Wasser verbrannt
wird, ein Teil des Schwefelwasserstoffs mit dem Sauerstoff enthaltenden
Gas zu Schwefeldioxid reagiert und der restliche Schwefelwasserstoff mit
dem entstandenen Schwefeldioxid in einem molekularen Verhältnis von 2 : 1
unter Bildung von elementarem Schwefel und Wasser umgesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch
aus Sauerwasserstrippergas und Sauergas verbrannt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Sauergas vor der Verbrennung vorgewärmt wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Verbrennung bei einer Temperatur oberhalb von 1300°C erfolgt.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Verbrennung bei einer Temperatur von 1350°C bis 1500°C erfolgt.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Temperatur des vorgewärmten Gases oder des Gasgemisches mindes
tens 200°C beträgt.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
als Sauerstoff enthaltendes Gas Luft, mit Sauerstoff angereicherte Luft oder
reiner Sauerstoff verwendet wird.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Teil des Sauerwasserstripper-Gases nicht vorgewärmt wird und mit vor
gewärmter Luft in einer zentralen Brennermuffel verbrannt wird und der
restliche Teil des Sauerwasserstripper-Gases mit dem Sauergas vermischt
und auf über 200°C vorgewärmt wird, wobei dieses vorgewärmte Sauer
gas/Sauerwasserstrippergas-Gemisch in die konzentrisch um die zentrale
Brennermuffel angeordneten Einzelbrenner geführt und zusammen mit Luft
verbrannt wird, wobei diese den Einzelbrennem zugeführte Luft auf über
200°C vorgewärmt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in die Einzel
brenner zusätzlich Sauerstoffgas zugeführt wird.
10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß
die Vorwärmung mit Hochdruckwasserdampf, mit Elektroerhitzern, inline-
Burnern oder Wärmetauschern erfolgt.
11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis
10, enthaltend mindestens einen Brenner und/oder eine Brennermuffel, da
durch gekennzeichnet, daß Mittel zum Heizen der Gase an mindestens
einer der Gaszuleitungen vorgesehen sind.
12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis
10, enthaltend einen Brenner mit einer zentralen Brennermuffel, in der Sau
erwasserstrippergas und Sauerstoff enthaltendes Gas verbrannt wird, wo
bei um die zentrale Brennermuffel herum Einzelbrenner angeordnet sind,
die mindestens eine Düse für sauerstoffhaltiges Gas und mindestens eine
Düse für Sauergas oder ein Sauergas/Sauerwasserstrippergas-Gemisch
enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Heizen der Gase an
mindestens einer der Gaszuleitungen vorgesehen sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß
Mittel zum Heizen der Gase an alten Gaszuleitungen vorgesehen sind.
14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet,
daß die Mittel zum Heizen der Gase ausgewählt sind aus der Gruppe
Hodruckdampfheizmittel, Elektroerhitzer, in-line-Burner und Wärmetau
scher.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19951909A DE19951909C2 (de) | 1999-10-28 | 1999-10-28 | Verfahren zur Verbrennung von Sauerwasserstrippergas |
| AU12761/01A AU1276101A (en) | 1999-10-28 | 2000-10-27 | Method for incinerating sour water stripper gas |
| PCT/EP2000/010575 WO2001030691A1 (de) | 1999-10-28 | 2000-10-27 | Verfahren zur verbrennung von sauerwasserstrippergas |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19951909A DE19951909C2 (de) | 1999-10-28 | 1999-10-28 | Verfahren zur Verbrennung von Sauerwasserstrippergas |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE19951909A1 DE19951909A1 (de) | 2001-05-23 |
| DE19951909C2 true DE19951909C2 (de) | 2002-01-24 |
Family
ID=7927150
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19951909A Expired - Fee Related DE19951909C2 (de) | 1999-10-28 | 1999-10-28 | Verfahren zur Verbrennung von Sauerwasserstrippergas |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| AU (1) | AU1276101A (de) |
| DE (1) | DE19951909C2 (de) |
| WO (1) | WO2001030691A1 (de) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2392907B (en) * | 2002-09-12 | 2007-01-17 | Amer Sarssam | A process for the recovery of sulphur from gas streams containing hydrogen sulphide |
| US11708267B2 (en) * | 2020-12-18 | 2023-07-25 | Uop Llc | Process for managing hydrogen sulfide in a refinery |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3842599A1 (de) * | 1988-12-17 | 1990-06-21 | Linde Ag | Verfahren zur behandlung eines sauergase enthaltenden abwassers |
| DE19718261A1 (de) * | 1997-04-30 | 1998-11-05 | Messer Griesheim Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Umwandlung von Schwefelwasserstoff in elementaren Schwefel |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3860697A (en) * | 1973-04-23 | 1975-01-14 | Amoco Prod Co | Method for recovery of elemental sulfur from low hydrogen sulfide sulfur plant feed gas |
| DE2510240C2 (de) * | 1975-03-08 | 1986-03-27 | Metallgesellschaft Ag, 6000 Frankfurt | Verfahren zur Herstellung von Schwefel nach dem Claus-Verfahren |
| GB2114106B (en) * | 1982-02-02 | 1985-10-02 | Shell Int Research | Process for the production of elemental sulphur |
| WO1989012023A1 (en) * | 1988-06-08 | 1989-12-14 | American Combustion, Inc. | Method and apparatus for recovering sulfer from gases containing hydrogen sulfide |
| US4988287A (en) * | 1989-06-20 | 1991-01-29 | Phillips Petroleum Company | Combustion apparatus and method |
| US5508013A (en) * | 1991-04-25 | 1996-04-16 | Elf Aquitaine Production | Process for the production of sulphur from at least one sour gas containing hydrogen sulphide and a fuel effluent and thermal reactor |
-
1999
- 1999-10-28 DE DE19951909A patent/DE19951909C2/de not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-10-27 AU AU12761/01A patent/AU1276101A/en not_active Abandoned
- 2000-10-27 WO PCT/EP2000/010575 patent/WO2001030691A1/de not_active Ceased
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3842599A1 (de) * | 1988-12-17 | 1990-06-21 | Linde Ag | Verfahren zur behandlung eines sauergase enthaltenden abwassers |
| DE19718261A1 (de) * | 1997-04-30 | 1998-11-05 | Messer Griesheim Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Umwandlung von Schwefelwasserstoff in elementaren Schwefel |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19951909A1 (de) | 2001-05-23 |
| AU1276101A (en) | 2001-05-08 |
| WO2001030691A1 (de) | 2001-05-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE60102707T2 (de) | Verfahren und vorrichtung zur gewinnung von schwefel aus schwefelwasserstoff enthaltenden gasströmen | |
| DE60103070T2 (de) | Verfahren und vorrichtung zur gewinnung von schwefel aus schwefelwasserstoff enthaltenden gasströmen | |
| DE2917245C2 (de) | Verfahren und Reaktor zum Herstellen von Schwefel | |
| DE10107761B4 (de) | Verfahren zur Entfernung von Quecksilber aus Rauchgasen | |
| DE2207515A1 (de) | Verfahren zum kombinierten Betrieb einer Anlage, in der Schwefeloxide aus Gasen und Gasgemischen an feste Akzeptoren gebunden werden, zusammen mit einer Anlage vom Claus-Typ, sowie Anlage zur Durchführung des Verfahrens | |
| DE60000983T2 (de) | Behandlung von schwefelwasserstoff enthaltenden gasströmen | |
| DE2613343C3 (de) | Verfahren zur Gewinnung von Schwefel aus SO2 -haltigen Gasen | |
| DE60011377T2 (de) | Verfahren zur Reinigung von Ammoniak-enthaltenden Abgasen | |
| EP0160332B1 (de) | Verfahren zum Entfernen von Schwefelwasserstoff aus Abgas und zum Erzeugen von Schwefel nach dem Claus-Prozess | |
| WO2014106533A1 (de) | Beseitigung von ammoniak und niederen alkanen und/oder wasserstoff in abgasströmen in industrieanlagen | |
| EP0132584B1 (de) | Verfahren und Anlage zum Vermindern der Schadstoffemissionen in Rauchgasen von Feuerungsanlagen | |
| EP2330075A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure | |
| DE2938654B1 (de) | Verfahren zur Vernichtung von Ammoniak in Abwaessern | |
| DE2448078C2 (de) | Verfahren zum Beseitigen eines Schwefelwasserstoff und Ammoniak enthaltenden Gasgemisches | |
| DE69204414T2 (de) | Verfahren zur herstellung von schwefel ausgehend von mindestens einem schwefelwasserstoffhaltigen sauren gas und einem abgas, sowie thermische reaktoranlage. | |
| DE2449258A1 (de) | Verfahren zur gewinnung von elementarem schwefel aus einem schwefelwasserstoffarmen beschickungsgas einer schwefelherstellungsanlage | |
| DE3308406C2 (de) | ||
| DE69702154T2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Kracken von Ammoniak in einem Schwefelwasserstoff enthaltenden Gas | |
| EP0439742B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Oleum und Schwefelsäure | |
| EP0721793B1 (de) | Verfahren zur Behandlung von Brüden, die Ammoniak und Schwefelwasserstoff enthalten | |
| DE60313441T2 (de) | Partialoxidation von schwefelwasserstoff | |
| DE69805716T2 (de) | Umsetzung eines Stromes eines brennbaren Gases | |
| DE3311372C2 (de) | Verfahren zur Gewinnung von Schwefel nach dem Claus-Verfahren aus Kokereigas | |
| DE19951909C2 (de) | Verfahren zur Verbrennung von Sauerwasserstrippergas | |
| DE1594710B2 (de) | Verfahren zur katalytischen reinigung sauerstoffhaltiger abgase |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |