DE3335931C2 - Verfahren zur Herstellung von Schwefel aus einem NH↓3↓-haltigen und einem NH-↓3↓-freien Sauergas - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Schwefel aus einem NH↓3↓-haltigen und einem NH-↓3↓-freien Sauergas

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Abstract

Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man NH3-haltiges Sauergas mit Luft unter NH3-Zersetzung zu Stickstoff und Wasserdampf vollständig verbrennt, das NH3-freie Sauergas in zwei Teilströme trennt, den ersten Teilstrom mit Luft, mit Sauerstoff angereicherter Luft oder mit Sauerstoff verbrennt, den zweiten Teilstrom unverbrannt mit den Verbrennungsgasen vereinigt und das NH3-freie Sauergas in einem solchen Mengenverhältnis in die Teilströme trennt, daß das H2S/SO2-Molverhältnis in den vereinigten Gasen etwa 2 : 1 beträgt. Es wird ein NH3-Gehalt von weniger als 200 bis 300 ppm im Prozeßgas der Claus-Anlage erreicht. Ferner ist eine hohe Flexibilität in dem Mengenverhältnis des zu verarbeitenden NH3-freien und des NH3-haltigen Sauergases möglich.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schwefel aus NH3-haltigem und NH3-freiem Sauergas durch teilweise Verbrennung unter Bildung eines Schwefelwasserstoff und Schwefeldioxid im Molverhältnis von etwa 2 :1 sowie elementaren Schwefel enthaltenden Gases, Kondensation und Abscheidung des Schwefels aus dem Gas, weitere Umsetzung des Gases in wenigstens einer Claus-Kontaktstufe und Abscheidung des dabei gebildeten Schwefels aus dem Gas.
Bei der Umsetzung von NH3-haltigem und NH3-freiem, H2S-haltigem Gas (Sauergas) zu elementarem Schwefel nach dem Claus-Verfahren ist die Eliminierung des Ammoniaks aus Prozeßgas für das Claus-Verfahren von wesentlicher Bedeutung, da NH3 mit dem im Gas enthaltenen H2S und CO2 Salze bildet, die zu Ablagerungen und Verstopfungen in der Anlage führen können. Es ist bekannt, den NHrhaltigen Teil des Sauergases vollständig unter Bildung von SO2, N2 und H2O zu verbrennen. Um in der Brennkammer das für die Claus-Reaktion erforderliche H2S/SO2-Molverhältnis von etwa 2/1 zu schaffen, ist es darüber hinaus im allgemeinen nötig, auch einen Teil des NH3-freien Sauergases zu verbrennen, wobei dieser Anteil mit dem Molverhältnis des H2S in dem NH3-freien Sauergas zu dem H2S in dem NH3-haItigen Sauergas variabel sein sollte. Tatsächlich ist die Möglichkeit der Einstellung des H2S/SO2-MOI-/erhältnis in dem Gesamtgas durch Teilverbrertnung des NH3-freien Sauergases durch die Zündgrenze dieses Gases limitiert Das hat zur Folge, daß nur bei Molverhältnissen π von mindestens 4 durch Teilverbrennung des NH3-freien Sauergases das für die Claus-Reaktion angestrebte H2S/SO2-Molverhältnis von etwa 2/1 erreicht werden kann. Diese Beschränkung ist unerwünscht, weil oftmals ein höherer Anteil an NH3-haltigem Sauergas entweder ständig oder im Teillastbereich vorübergehend zu verarbeiten ist
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, NH3-haltiges Sauergas und NH3-freies Sauergas nach dem Claus· Verfahren zu elementarem Schwefel zu verarbeiten. Dabei soll der NH3-Gehalt im Prozeßgas des Claus-Verfahrens soweit gesenkt werden, daß ein störungsfreier Betrieb der Claus-Anlage, insbesondere der Schwefelabscheider, möglich ist. Darüber hinaus soll auch eine große Variabilität in dem Mengenverhältnis des verarbeitbaren NH3-freien Sauergases zu dem NH3-haltigen Sauergas möglich sein, wobei insbesondere ein höherer Anteil NH3-haltiges Sauergas verarbeitbar sein soll.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei dem eingangs genannten Verfahren dadurch gelöst, daß man das NH3-freie Sauergas in zwei Teilströme trennt, den ersten Teilstrom mit Luft, mit Sauerstoff angereicherter Luft oder mit Sauerstoff verbrennt, das NH3-haltige Sauergas mit Luft unter NH3-Zersetzung vollständig verbrennt, wobei die Verbrennung beider Gase durch verschiedene Brenner in zwei räumlich getrennten Zonen einer Brennkammer erfolgt und man den zweiten Teilstrom unverbrannt mit den Verbrennungsgasen vereinigt. Hierdurch wird einerseits ein vertretbarer NH3-Gehal; von weniger als 200 bis 300 ppm im Prozeßgas der Claus-Anlage erreicht. Andererseits ergibt sich eine hohe Flexibilität in dem Mengenverhältnis des zu verarbeitenden NH3-freien und des NH3-haltigen Sauergases. Dabei kann der Anteil des NH3-haItigen Sauergases auf Werte gesteigert werden, die bisher infolge ungenügender Zersetzung des NH3 und/oder der durch die Zündgrenze eingeschränkten Möglichkeit der Teilverbrennung des NH3-freien Sauergases nicht erreicht werden konnten.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren verbrennt man den ersten Teilstrom des NH3-freien Sauer· gases und den Strom des NH3-haltigen Sauergases durch verschiedene Brenner in zwei räumlich getrennten Zonen einer Brennkammer. Beide Sauergase können daher bei den für sie spezifischen Temperaturen verbrannt werden, die bei dem NH3-haltigen Sauergas wegen Ammoniak-Zersetzung höher als bei dem NH3-freien Sauergas liegen. Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens führt men den zweiten Teilstrom des NH3-freien Sauergases zweckmäßigerweise zwischen der Verbrennungszone des ersten Teilstroms und der Verbrennungszone des NH3-haltigen Sauergases in die Brennkammer ein. Vorzugsweise verbrennt man das NH3-hahige Sauergas in dem Temperaturbereich von 1300 bis 1600° C und den Teilstrom des NHj-freien Sauergases in dem Temperaturbereich von 1000 bis 1300° C.
Bei einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens mischt man einen Teil des
NHj-haltigen Sauergases dem ersten Teilstrom des NH3-freien Sauergases bis zu einer Konzentration von maximal 3 Vol.-% N H3 zu. Auf diese Weire kann die verarbeitbare Menge des NH3-haltigen Sauergases gesteigert werden, ohne daß der NH3-Gehalt im Prozeßgas merklich ansteigt Ammoniak-Gehalte bis zu 3 Vol.-% im Sauergas werden auch bei Verbrennungstemperaturen von 1000 bis 13000C im wesentlichen vollständig zersetzt, so daß sich in der nachgeschalteten Anlage keine Probleme ergeben. Demgegenüber enthalten die angelieferten, zu Elementarschwefel zu verarbeitenden, NH3-haltigen Sauergase im allgemeinen mehr als 10Vol.-% NH3, insbesondere z.B. 25 bis 30 Vol.-% NH3. Zur Erzielung einer stabilen Flamme kann man dem NH3-haltigen Sauergas und/oder dem ersten Teilstrom des NH3-freien Sauergases Wasserstoff oder Methan zumischen. Von dieser Maßnahme wird man insbesondere bei Verarbeitung eines NH3-reichen Sauergasstroms Gebrauch machen.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung näher beschrieben, in der die Stirnseite einer gemeinsamen Brennkammer mit den Gaszuführungen und Brennern schematisch dargestellt ist
Nach der Zeichnung hat die Stirnwand 2 der Brennkammer 1 ein nach außen gezogenes Zentralteil 2", in dem die Brenner 5 für das NH3-haItige Sauergas angeordnet sind. Den Brennern 5 wird über die Leitung 3 das NH3-haltige Sauergas und über die Leitung 4 Verbrennungsluft zugeführt. Das NH3-haltige Sauergas verbrennt im wesentlichen in der zentralen Zone 1" der Brennkammer 1, in der in Abhängigkeit von dem H2S/ N H3-Verhältnis dieses Sauergases eine Temperatur in dem Bereich von 1300 bis 16000C herrscht
In der Stirnwand 2 sind ferner zum Rande hin Brenner 6 für die Verbrennung eines Teils des NH3-freien Sauengases angeordnet. Diesen Brennern wird das Sauergas über die Leitungen 7,7* und die Verbrennungsluft über Leitung 8 zugeführt Die Verbrennung dieses Teils des Sauergases erfolgt in der Brennkammer 1 überwiegend in der Randzone 1*. In der Stirnwand 2 befinden sich ferner für die Einspeisung von unverbranntem NH3-freiem Sauergas Zuleitungen 9, die zwischen der zentralen Zone U und der Randzone 1* in die Brennkammer einmünden. Die Sauergaszuführung zu den Einspeiseleitungen 9 erfolgt durch die Leitungen 7,7b.
Die Leitung 3 für die Zuführung des NH3-haltigen Sauergases ist durch eine Leitung 10 mit der Leitung 7* für die Zuführung des zu verbrennenden Anteils des NH3-freien Sauergases verbunden. Die normalerweise geschlossene Leitung 10 eröffnet die Möglichkeit, dem zu verbrennenden Anteil des N H3-freien Sauergases eine gewisse Menge NH3-haltiges Sauergas zuzuinischen und in der Randzone zu verbrennen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von Schwefel aus einem NH3-haltigen Sauergas und einem NH3-freien Sauergas durch teilweise Verbrennung unter Bildung eines Schwefelwasserstoff und Schwefeldioxid im Molverhältnis von etwa 2 :1 sowie elementaren Schwefel enthaltenden Gases, Kondensation und Abscheidung des Schwefels aus dem Gas, weitere Umsetzung des Gases in wenigstens einer Claus-Kontaktstufe und Abscheidung des dabei gebildeten Schwefels aus dem Gas, dadurch gekennzeichnet, daß man das NH3-haltige Sauergas mit Luft unier NH3-Zersetzung zu Stickstoff und Wasserdampf vollständig verbrennt, das NH3-freie Sauergas in zwei Teilströme trennt, den ersten Teilstrom mit Luft, mit Sauerstoff angereicherter Luft oder mit Sauerstoff verbrennt, wobei die Verbrennung beider Gase durch verschiedene Brenner in zwei räumlich getrennten Zonen einer Brennkammer erfolgt und man den zweiten Teilstrom unverbrannt mit den Verbrennungsgasen vereinigt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den zweiten Teilstrom zwischen der Verbrennungszone des ersten Teilstroms und der Verbrennungszone des NH3-haltigen Sauergases in die Brennkammer einführt.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das NH3-haltige Sauergas in dem Temperaturbereich von 1100 bis 1600° C und den Teilstrom des NHh-freien Sauergases in dem Temperaturbereich von 900 bis 1300° C verbrennt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Teil des NH3-haltigen Sauergases dem ersten Teilstrom bis zu einer Konzentration von maximal 3 Vol.-% NH3 zumischt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man dem ersten Teilstrom und/oder dem NH3-haltigen Sauergas Wasserstoff oder Methan zumischt.
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