DE3615199C2

DE3615199C2 -

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Publication number: DE3615199C2
Application number: DE3615199A
Authority: DE
Inventors: Jurij Nikolaevic Fedorov; Samuil Veniaminovic Levitin; Tatjana Nikolaevna Moskau/Moskva Su Gudkova; Svjatoslav Antonovic Leningrad Su Cygankov; Aleksandr Feofanovic Machov; Nikolai Petrovic Smirnov; Andrei Semenovic Ufa Su Obuchov; Vitalij Dorofeevic Moskau/Moskva Su Ljachov
Original assignee: NAUCNO-PROIZVODSTVENNOE OB"EDINENIE "TECHENERGOCHIMPROM" MOSKAU/MOSKVA SU
Current assignee: NAUCNO-PROIZVODSTVENNOE OB"EDINENIE "TECHENERGOCHIMPROM" MOSKAU/MOSKVA SU
Priority date: 1986-05-04
Filing date: 1986-05-05
Publication date: 1991-03-21
Also published as: IT8747525A0; HUT43977A; HU198154B; DE3615199A1; JPS62270410A; IT1205700B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das allbekannte Claus-Verfahren zur Herstellung von Schwefel aus einem schwefelwasserstoffhaltigen Gas, das beispielsweise entweder bei der Raffination der Verarbeitungsprodukte von schwefelhaltigem Rohöl, oder bei der Reinigung von Naturgas, das Schwefelwasserstoff und andere Schwefelverbindungen enthält, gewonnen wird.The invention relates to the familiar Claus process for the production of sulfur from a gas containing hydrogen sulfide, for example either in the refining of the processed products of sulfur-containing crude oil, or when cleaning of natural gas, the hydrogen sulfide and others Contains sulfur compounds is obtained.

Der zu gewinnende Schwefel kann in der Herstellung von Schwefelsäure, Mineraldüngern, Farbstoffen, Sprengstoffen usw. Verwendung finden.The sulfur to be recovered can be produced of sulfuric acid, mineral fertilizers, dyes, explosives etc. find use.

Bekannt ist ein Verfahren zur Herstellung von Schwefel aus einem schwefelwasserstoffhaltigen Gas, das in unvollständiger Verbrennung des Schwefelwasserstoffs in einem zylinderförmigen Heizraum durch axiale Zuführung von schwefelwasserstoff- und sauerstoffhaltigen Gasströmen über eine Gasbrenneranlage, in der die erwähnten Ströme vorgemischt werden, besteht. Die Verbrennung des Schwefelwasserstoffs im sauerstoffhaltigen Gasstrom läßt sich durch folgende, der allbekannten Claus-Methode zugrundeliegende Reaktionen kennzeichnen:A method for producing sulfur is known from a hydrogen sulfide gas that is incomplete Combustion of the hydrogen sulfide in a cylindrical Boiler room through axial supply of hydrogen sulfide and oxygen-containing gas flows over a Gas burner system in which the flows mentioned are premixed will exist. The combustion of the hydrogen sulfide in the oxygen-containing gas stream can be reactions on which the well-known Claus method is based mark:

3H₂S + 3/2 O₂ → 3/2 S₂ + 3H₂O + 113 kcal (I)
H₂S + 3/2 O₂ → SO₂ + H₂O + 124 kcal (II)
2H₂S + SO₂ → 3/2 S₂ + 2H₂O - 11 kcal (III)
2H₂S → 2H₂ + S₂ - 41 kcal (IV)3H ₂ S + 3/2 O ₂ → 3/2 S ₂ + 3H ₂ O + 113 kcal (I)
H ₂ S + 3/2 O ₂ → SO ₂ + H ₂ O + 124 kcal (II)
2H ₂ S + SO ₂ → 3/2 S ₂ + 2H ₂ O - 11 kcal (III)
2H ₂ S → 2H ₂ + S ₂ - 41 kcal (IV)

Zur Oxydation des ganzen Schwefelwasserstoffs zu Schwefel nach der Reaktion I wird der Sauerstoff des der Brennstufe zuzuführenden sauerstoffhaltigen Gases mit Rücksicht auf die Schwefelwasserstoffzersetzung nach der Reaktion IV in stöchiometrischer Menge genommen. Der Verbrennungsmechanismus von Schwefelwasserstoff ist jedoch derart gestaltet, daß zuerst der ganze Sauerstoff des sauerstoffhaltigen Gases mit 1/3 Schwefelwasserstoffmenge reagiert (Reaktion II) und dann das entstandene Schwefligsäureanhydrid mit dem nichtreagierten Schwefelwasserstoff unter Schwefelbildung in Wechselwirkung tritt (Reaktion III). Der gesamte Umwandlungsgrad von Schwefelwasserstoff zu Schwefel (d. h. der gesamte Extraktionsgrad von Schwefel) beträgt in der Brennstufe nach den Reaktionen III und IV 65%.For the oxidation of all hydrogen sulfide Sulfur after reaction I becomes the oxygen of the Oxygen-containing gas to be supplied with consideration on hydrogen sulfide decomposition after the reaction IV taken in a stoichiometric amount. The combustion mechanism of hydrogen sulfide is however such designed that all the oxygen of the oxygen-containing Gas reacts with 1/3 amount of hydrogen sulfide (Reaction II) and then the sulfuric anhydride formed with the unreacted hydrogen sulfide interacts with sulfur formation (reaction III). The total degree of conversion of hydrogen sulfide to sulfur (i.e. the total degree of extraction of sulfur) is in the firing stage after reactions III and IV 65%.

Durch eine unvollständige Verbrennung von Schwefelwasserstoff entsteht im zylinderförmigen Heizraum ein Reaktionsgas, das Schwefeldämpfe und nichtreagierten Schwefelwasserstoff und Schwefeligsäureanhydrid enthält, wobei Schwefelwasserstoff und Schwefligsäureanhydrid im stöchiometrischen Verhältnis zueinander stehen. Das erwähnte Reaktionsgas wird zum Abkühlen einem Abhitzekessel zugeführt, in dem eine Kondensation der Schwefeldämpfe stattfindet. Das vom Abhitzekessel ausströmende Reaktionsgas, das nichtreagierten Schwefelwasserstoff und Schwefligsäureanhydrid enthält, wird durch zwei katalytische Stufen durchgelassen, in denen eine katalytische Oxydation von Schwefelwasserstoff mit Schwefligsäureanhydrid unter Bildung einer zusätzlichen Menge an Schwefeldämpfen, die nach jeder Stufe kondensiert werden, in jeder Stufe erfolgt (Konopatov A. P., Strom L. D. "Poluchenie elementarnoi sery iz serovodoroda na neftepererabatyvajuschikh zavodakh" (Gewinnung von Elementarschwefel aus Schwefelwasserstoff in Erdölverarbeitungswerken). "Neftepererabotka i neftekhimia" (Erdölverarbeitung und Petrolchemie), Nr. 2, 1967, S. 28-32).Due to incomplete combustion of hydrogen sulfide a reaction gas is generated in the cylindrical boiler room, the sulfur fumes and unreacted hydrogen sulfide and contains sulfuric anhydride, wherein Hydrogen sulfide and sulfuric acid anhydride in the stoichiometric Stand in relation to each other. That mentioned Reaction gas is fed to a waste heat boiler for cooling, in which condensation of the sulfur vapors takes place. The reaction gas flowing out of the waste heat boiler, the unreacted hydrogen sulfide and sulfuric acid anhydride contains, is through two catalytic stages in which a catalytic oxidation of Hydrogen sulfide with sulfuric acid anhydride to form an additional amount of sulfur fumes after condensed in each stage, takes place in each stage (Konopatov A.P., Strom L.D. "Poluchenie elementarnoi sery iz serovodoroda na neftepererabatyvajuschikh zavodakh " (Extraction of elemental sulfur from hydrogen sulfide in petroleum processing plants). "Neftepererabotka i neftekhimia" (Petroleum Processing and Petroleum Chemistry), No. 2, 1967, Pp. 28-32).

Ein Nachteil des erwähnten Verfahrens besteht darin, daß die Zuführung von schwefelwasserstoff- und sauerstoffhaltigen Gasströmen durch die Gasbrenneranlage, wo die genannten Ströme vorgemischt werden, eine Instabilität des Verbrennungsvorgangs bei veränderlicher Zusammensetzung und Durchflußmenge des schwefelwasserstoffhaltigen Gases verursacht. Das führt zum Durchbrennen der Gasbrenneranlage, wodurch die Verfahrensproduktivität insgesamt vermindert wird.A disadvantage of the method mentioned is that that the supply of hydrogen sulfide and oxygen-containing Gas flows through the gas burner system, where the mentioned currents are premixed, an instability the combustion process with a variable composition and flow rate of the hydrogen sulfide Causes gas. This leads to the gas burner system burning out, whereby the Process productivity is reduced overall.

Bekannt ist ebenfalls ein Verfahren zur Gewinnung von Schwefel aus einem schwefelwasserstoffhaltigen Gas, nach dem die schwefelwasserstoff- und sauerstoffhaltigen Gase in Parallelströmen ohne deren Vormischung einem zylinderförmigen Heizraum axial zugeführt werden. Im zylinderförmigen Heizraum kommt eine unvollständige Verbrennung von Schwefelwasserstoff unter Bildung eines Schwefeldämpfe und nichtreagierten Schwefelwasserstoff und Schwefligsäureanhydrid enthaltenden Reaktionsgases zustande.A method for extraction is also known of sulfur from a gas containing hydrogen sulfide, after which the hydrogen sulfide and oxygen-containing Gases in parallel flows without their premixing a cylindrical one Boiler room can be fed axially. In the cylindrical Boiler room comes an incomplete combustion of hydrogen sulfide to form a sulfur vapor and unreacted hydrogen sulfide and sulfuric anhydride containing reaction gas.

Die dem zylinderförmigen Heizraum zugeführte Sauerstoffmenge wird, ebenso wie vorher beschrieben, zur Oxydation des ganzen Schwefelwasserstoffs zu Schwefel nach der Reaktion I mit Rücksicht auf die Schwefelwasserstoffzersetzung nach der Reaktion IV in stöchiometrischem Verhältnis genommen. Während der Verbrennung reagiert 1/3 Schwefelwasserstoffmenge zu Schwefligsäureanhydrid nach der Reaktion II. Dann tritt das erwähnte Schwefligsäureanhydrid mit dem nichtreagierten Schwefelwasserstoff nach der Reaktion III in Wechselwirkung. Des weiteren wird die zweistufige katalytische Oxydation von Schwefelwasserstoff mit Schwefligsäureanhydrid und Kondensation der Schwefeldämpfe ähnlich wie oben beschrieben durchgeführt (FR-PS 15 25 978).The amount of oxygen supplied to the cylindrical boiler room becomes, as previously described, for oxidation of all the hydrogen sulfide to sulfur Reaction I in consideration of hydrogen sulfide decomposition after reaction IV in a stoichiometric ratio taken. 1/3 reacts during the combustion Amount of hydrogen sulfide to sulfuric anhydride reaction II. Then the mentioned sulfuric anhydride occurs with the unreacted hydrogen sulfide interaction III in interaction. Furthermore, the two-stage catalytic oxidation of hydrogen sulfide with sulfuric acid anhydride and condensation of the sulfur vapors similar to that described above (FR-PS 15 25 978).

Durch das beschriebene Verfahren wird eine Stabilität des Verbrennungsvorganges von Schwefelwasserstoff bei veränderlicher Zusammensetzung und Durchflußmenge des schwefelwasserstoffhaltigen Gases gewährleistet. Das erwähnte Verfahren ist jedoch durch einen geringen Umwandlungsgrad von Schwefelwasserstoff in Schwefel in der Brennstufe (42,7 bis 61%) und eine unzureichende Intensivierung des Vorganges infolge schlechter Vermischung von schwefelwasserstoff- und sauerstoffhaltigen Ausgangsgasströmen gekennzeichnet. Neben einem geringen Umwandlungsgrad von Schwefelwasserstoff führt das schlechte Vermischen von Gasen auch dazu, daß eine relativ lange Verweilzeit für die reagierenden Stoffe (Schwefelwasserstoff, Sauerstoff, Schwefligsäureanhydrid) im Heizraum, und zwar von 1,17 bis 2,12 s notwendig ist. Eine lange Verweilzeit für Reaktionspartner im Heizraum, die von einer unzureichenden Intensivierung des Vorganges zeugt, führt zur Volumenvergrößerung des Heizraumes, was einer Wärmespannung des Heizraumes von nicht über 0,4 · 10⁶ kcal/(m³ · h) entspricht. Die Ausnutzung der Heizkammer mit einer geringen Belastung des Heizvolumens verursacht eine Senkung der Gesamtwärmeverluste, was eine Erniedrigung der Reaktionstemperatur im Heizraum und als Folge davon eine Verminderung des Konversionsgrades von Schwefelwasserstoff wegen des endothermen Charakters des Vorganges der Schwefelbildung nach der Reaktion III herbeiführt. Die Ausnutzung der Heizräume mit einer geringen Wärmebelastung führt außerdem zu einem Verbrauchsanstieg von kostspieligem Auskleidungswerkstoff, wie Mullitkorundstein, und als Folge davon zu hohen Kapitalaufwendungen bei der Herstellung und Überholung von Heizräumen.The method described ensures stability of the combustion process of hydrogen sulfide with a variable composition and flow rate of the hydrogen sulfide-containing gas. However, the process mentioned is characterized by a low degree of conversion of hydrogen sulfide to sulfur in the combustion stage (42.7 to 61%) and an inadequate intensification of the process as a result of poor mixing of starting gas streams containing hydrogen sulfide and oxygen. In addition to a low degree of conversion of hydrogen sulfide, the poor mixing of gases also means that a relatively long residence time for the reacting substances (hydrogen sulfide, oxygen, sulfuric acid anhydride) in the boiler room, namely from 1.17 to 2.12 s, is necessary. A long dwell time for reactants in the boiler room, which indicates insufficient intensification of the process, leads to an increase in the volume of the boiler room, which corresponds to a thermal stress of the boiler room of not more than 0.4 · 10 ⁶ kcal / (m ³ · h). The use of the heating chamber with a low load on the heating volume causes a reduction in the total heat losses, which leads to a lowering of the reaction temperature in the heating room and, as a result, to a reduction in the degree of conversion of hydrogen sulfide due to the endothermic nature of the sulfur formation process after reaction III. Utilization of the boiler rooms with a low thermal load also leads to an increase in consumption of expensive lining material, such as mullite corundum stone, and as a result, to high capital expenditure in the manufacture and overhaul of boiler rooms.

Aus der DE-OS 26 20 700 ist ein Verfahren zur Herstellung von Schwefel aus Gemischen von Schwefelwasserstoff und fixierten Stickstoffverbindungen nach dem Claus-Prozeß, bei dem ein vorbereitetes Gemisch aus schwefelwasserstoffhaltigem und sauerstoffhaltigem Gas außerhalb der zylindrischen Kammer zugegeben wird. Trotz der tangentialen Zugabe des vorher, also außerhalb der Kammer gemischten Stromes wird dadurch bei einer Änderung der Belastung eine Flammausbreitung ausgelöst; wenn sich die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Flamme dabei größer erweist als die Strömungsgeschwindigkeit, kann es dabei zu einer Überhitzung der Kammer und damit zu Störungen im Betrieb kommen.DE-OS 26 20 700 describes a process for the production of Sulfur from mixtures of hydrogen sulfide and fixed Nitrogen compounds after the Claus process, in which a prepared mixture of hydrogen sulfide and oxygen-containing gas outside the cylindrical chamber is added. Despite the tangential addition of the before, so mixed stream outside the chamber is thereby at a Change in exposure triggered a flame spread; if the flame spreads faster turns out to be the flow rate, it may be too overheating of the chamber and thus malfunctions in operation come.

Auch die GB-PS 7 08 041 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Schwefel durch Verbrennung von Schwefelwasserstoff bekannt, nach dem vor der Verbrennung der Schwefelwasserstoff mit Sauerstoff oder einem Sauerstoff enthaltenden Gas innig vermischt wird und die Mischung dann mit hoher Geschwindigkeit achsial in eine Verbrennungskammer geführt wird.GB-PS 7 08 041 also describes a manufacturing process of sulfur by burning hydrogen sulfide known after the combustion of the hydrogen sulfide intimately with oxygen or a gas containing oxygen is mixed and then the mixture at high speed is led axially into a combustion chamber.

Nach GB-PS 15 65 133 wird eine achsiale Zugabe eines Teils des schwefelwasserstoffhaltigen Gases und des sauerstoffhaltigen Gases in der ersten Reaktionszone des Reaktors vorgesehen.According to GB-PS 15 65 133 an axial addition of part of the gas containing hydrogen sulfide and oxygen Gas provided in the first reaction zone of the reactor.

Die US-PS 39 63 443 beschreibt ein System zur Schwefelgewinnung, d. h. der Überführung von Schwefelwasserstoff in Schwefel, nach dem das schwefelwasserstoffhaltige Gas nicht tangential zugegeben wird, sondern die Zugabe des Gases erfolgt durch eine Reihe von Düsen, die sich in einem bestimmten Winkel zur Achse des Reaktors befinden. Der Strom des schwefelwasserstoffhaltigen Gases ist entlang der Längsachse des Reaktors gerichtet.The US-PS 39 63 443 describes a system for sulfur production, d. H. the conversion of hydrogen sulfide into sulfur, after to which the hydrogen sulfide-containing gas is not added tangentially is, but the gas is added by a Row of nozzles that are at a certain angle to the axis of the reactor. The stream of hydrogen sulfide Gas is directed along the longitudinal axis of the reactor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren zur Herstellung von Schwefel aus einem schwefelwasserstoffhaltigen Gas in der Stufe einer unvollständigen Verbrennung von Schwefelwasserstoff solche Bedingungen für die Vermischung von schwefelwasserstoff- und sauerstoffhaltigen Gasen zu schaffen, die es gestatten, den Brennprozeß zu intensivieren und somit den Umwandlungsgrad von Schwefelwasserstoff in Schwefel in der Brennstufe und im Ablaufe des Prozesses im ganzen zu erhöhen sowie die Wärmespannung des Heizraumes zu steigern.The invention has for its object in a method for the production of sulfur from a hydrogen sulfide Gas in the stage of incomplete combustion of Hydrogen sulfide such conditions for mixing to create gases containing hydrogen sulfide and oxygen, which allow the burning process to be intensified and thus the degree of conversion of hydrogen sulfide to sulfur in the Firing level and increase in the course of the process as a whole as well as to increase the thermal tension of the boiler room.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach dem Patentanspruch gelöst. This object is achieved by the method according to the patent claim solved.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet die Möglichkeit, den Brennprozeß zu intensivieren, wobei die Verweilzeit der Reaktionspartner im Heizraum bis 0,15 s verkürzt wird. Durch die Intensivierung des Brennvorganges wird die Führung des erwähnten Vorganges in zylinderförmigen Heizräumen mit einer hohen Wärmespannung des Heizvolumens von etwa 2,8 · 10⁶ kcal/m³ · h d. h. in wesentlich geringer dimensionierten Heizräumen ermöglicht, wodurch der Aufwand an kostspieligem Auskleidungswerkstoff herabgesetzt wird. Dadurch bietet sich wiederum die Möglichkeit, die Kosten bei der Herstellung und Überholung der Heizräume zu reduzieren.The method according to the invention offers the possibility of intensifying the firing process, the residence time of the reactants in the boiler room being reduced to 0.15 s. The intensification of the firing process enables the above-mentioned process to be carried out in cylindrical heating rooms with a high thermal tension of the heating volume of approximately 2.8 · 10 ⁶ kcal / m ³ · h, ie in heating rooms of considerably smaller dimensions, thereby reducing the cost of expensive lining material . This in turn offers the opportunity to reduce the costs of manufacturing and overhauling the boiler rooms.

Bekanntlich verläuft die Schwefelbildungsreaktion III in der Brennstufe endothermisch. Die Verwendung von Heizräumen mit hoher Wärmespannung des Heizvolumens trägt also zur Verminderung der Wärmeverluste in die Umgebung und somit zur Temperaturerhöhung in der Reaktionszone bei. Durch die Intensivierung des Brennprozesses und die Temperaturerhöhung in der Reaktionszone wird eine Erhöhung des Konversionsgrades von Schwefelwasserstoff in Schwefel in der Brennstufe bis 74% ermöglicht.As is known, the sulfur formation reaction III takes place endothermic in the firing stage. The use of boiler rooms with high thermal stress of the heating volume to reduce heat loss to the environment and thus to the temperature increase in the reaction zone. By intensifying the burning process and increasing the temperature in the reaction zone there is an increase in Conversion levels of hydrogen sulfide in sulfur in the firing level up to 74%.

Durch die tangentiale Zufuhr des schwefelwasserstoffhaltigen Gasstromes relativ zu der Innenfläche des zylinderförmigen Heizraumes wird der erwähnte Strom in dem Heizraum verwirbelt.Due to the tangential supply of hydrogen sulfide Gas flow relative to the inner surface of the cylindrical Boiler room is the electricity mentioned in the Swirling boiler room.

Die Zufuhr des sauerstoffhaltigen Gasstromes unter einem Winkel von 10 bis 18° zum schwefelwasserstoffhaltigen Gasstrom bringt eine stabile periphere Wirbelbildung mit sich.The supply of the oxygen-containing gas stream below an angle of 10 to 18 ° to the hydrogen sulfide Gas flow brings about stable peripheral vortex formation with yourself.

Durch das innerhalb 1 : 1,8 bis 2,2 liegende Lineargeschwindigkeitsverhältnis von schwefelwasserstoff- zu sauerstoffhaltigem Gasstrom wird eine Verwirbelung dieser Wirbel gewährleistet.Due to the linear speed ratio within 1: 1.8 to 2.2 from hydrogen sulfide to oxygen-containing gas stream becomes a swirl of these Vertebrae guaranteed.

Insgesamt wird also eine gute Vermischung von Gasen im Heizraum gesichert, was dazu beiträgt, daß der Brennvorgang intensiviert d. h. die Verweilzeit der Reaktionspartner im Heizraum verkürzt und der Umwandlungsgrad von Schwefelwasserstoff in Schwefel erhöht wird.So overall, a good mix of Gases secured in the boiler room, which helps that the Burning process intensifies d. H. the residence time of the reactants shortened in the boiler room and the degree of conversion from hydrogen sulfide to sulfur is increased.

Durch eine vollständigere Schwefelausscheidung in der Brennstufe wird die katalytische Oxydation bei tieferen Temperaturen mit einem höheren Umwandlungsgrad von Schwefelwasserstoff ermöglicht.Through a more complete sulfur excretion in the Burning stage is the catalytic oxidation at lower Temperatures with a higher degree of conversion of hydrogen sulfide enables.

Wie Untersuchungen ergaben, fließen die schwefelwasserstoff- und sauerstoffhaltigen Gase bei der Zuführung des sauerstoffhaltigen Gases an die Brennstufe unter einem Winkel von weniger als 10° zum schwefelwasserstoffhaltigen Gasstrom nahezu in parallelen Strömen, was eine beständige periphere Wirbelbildung ausschließt. Somit werden keine Bedingungen für das Vermischen der Gasströme gewährleistet.Studies have shown that the hydrogen sulfide flows and oxygen-containing gases during the feed of the oxygen-containing gas to the combustion stage under one Angle of less than 10 ° to the hydrogen sulfide Gas flow almost in parallel flows, which is a constant excludes peripheral vortex formation. So none Conditions for mixing the gas streams guaranteed.

Bei der Zufuhr des sauerstoffhaltigen Gases an die Brennstufe unter einem Winkel von mehr als 18° zum schwefelwasserstoffhaltigen Gasstrom wird der Verwirbelungsgrad der erwähnten Ströme herabgesetzt.When supplying the oxygen-containing gas to the Firing level at an angle of more than 18 ° to the hydrogen sulfide Gas flow becomes the degree of turbulence of the currents mentioned.

Bei einem Lineargeschwindigkeitsverhältnis von schwefelwasserstoff- zu sauerstoffhaltigem Gasstrom von weniger als 1 : 1,8 werden keine Bedingungen für ein gutes Vermischen der Reaktionspartner gewährleistet, weil ein Gegeneinandergleiten der Gasströme zu verzeichnen ist und keine Bedingungen für die Verwirbelung und für die Bildung von beständigen Wirbeln vorliegen.With a linear velocity ratio of hydrogen sulfide to oxygen-containing gas flow of less as 1: 1.8 there are no conditions for good mixing the reaction partner is guaranteed because they slide against each other of gas flows and none Conditions for swirling and for the formation of constant swirls are present.

Bei einem Lineargeschwindigkeitsverhältnis von schwefelwasserstoff- zu sauerstoffhaltigem Gasstrom von mehr als 1 : 2,2 wird der stabile Charakter der Wirbelbildung wegen einer wesentlich höheren Lineargeschwindigkeit des sauerstoffhaltigen Gasstromes gegenüber der des schwefelwasserstoffhaltigen Gasstromes gestört, was zur Senkung der Intensivierung des Brennvorganges führt.With a linear velocity ratio of hydrogen sulfide to oxygen-containing gas flow of more The stable character of the vortex formation becomes 1: 2.2 a much higher linear velocity of the oxygen-containing gas stream compared to that of the hydrogen sulfide Gas flow disrupted, leading to lowering leads to the intensification of the burning process.

Nachstehend werden das erfindungsgemäße Verfahren sowie ein zylinderförmiger Heizraum, in dem die Brennstufe zustandekommt und den die beigefügten Zeichnungen veranschaulichen, näher beschrieben; es zeigen:The method according to the invention as well as a cylindrical boiler room in which the firing stage takes place and which are illustrated by the accompanying drawings, described in more detail; show it:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den zylinderförmigen Heizraum; Fig. 1 shows a longitudinal section through the cylindrical heating chamber;

Fig. 2 einen Längsschnitt gemäß der Linie II-II in Fig. 1. Fig. 2 is a longitudinal section along the line II-II in FIG. 1.

Der zylinderförmige Heizraum enthält zwei konzentrisch angeordnete Mantelschüsse, den Außenmantelschuß 1 (Fig. 1) und den Innenmantelschuß 2, zwischen denen ein Ringspalt 3 vorgesehen ist. An der Innenfläche des Mantelschusses 2 befindet sich ein Futter 4 z. B. aus Mullitkorundstein, während der Innenhohlraum dieses Mantelschusses eine Reaktionszone 5 zur Führung des Brennprozesses bildet. An einem der Stirnenden des Mantelschusses 2 ist in seinem Futter eine Zylinderbohrung 6 zum Ableiten des Reaktionsgases von der Brennstufe vorhanden. Am entgegengesetzten Stirnende des Außenmantelschusses 1 sind Düsen 7 angebracht (Fig. 2), die zur Zufuhr des schwefelwasserstoffhaltigen Gasstromes an die Reaktionszone 5 bestimmt sind. Stutzen 8 dienen zur Zufuhr des schwefelwasserstoffhaltigen Gasstromes an die Düsen 7. An dem Außenmantelschuß 1 sind seitens der Zylinderbohrung 6 (Fig. 1) im Futter 4 Stutzen 9 (Fig. 2) zur Zufuhr des sauerstoffhaltigen Gasstromes zum Ringspalt 3 des zylinderförmigen Heizraumes vorgesehen. Düsen 10 sind am Innenmantelschuß 2 angeordnet und zur Ableitung des sauerstoffhaltigen Gasstromes aus dem Ringspalt 3 des Heizraumes und Zuführung des erwähnten Stromes an die Reaktionszone 5 bestimmt.The cylindrical heating chamber contains two concentrically arranged jacket sections, the outer jacket section 1 ( FIG. 1) and the inner jacket section 2 , between which an annular gap 3 is provided. On the inner surface of the jacket section 2 is a lining 4 z. B. from mullite corundum stone, while the inner cavity of this shell section forms a reaction zone 5 for guiding the combustion process. At one of the ends of the jacket section 2 there is a cylinder bore 6 in its chuck for discharging the reaction gas from the combustion stage. At the opposite end of the outer jacket section 1 there are nozzles 7 ( FIG. 2) which are intended for supplying the hydrogen sulfide-containing gas stream to the reaction zone 5 . Stubs 8 serve to supply the hydrogen sulfide-containing gas stream to the nozzles 7 . On the outer jacket section 1 on the part of the cylinder bore 6 ( FIG. 1) in the chuck 4 connection piece 9 ( FIG. 2) are provided for supplying the oxygen-containing gas stream to the annular gap 3 of the cylindrical heating chamber. Nozzles 10 are arranged on the inner jacket section 2 and are intended for discharging the oxygen-containing gas stream from the annular gap 3 of the heating chamber and supplying the stream mentioned to the reaction zone 5 .

Die Düsen 7 sind tangential an das Futter 4 angeordnet. Die Düsen 10 sind unter einem Winkel von 10 bis 18° zu den Düsen 7 angeordnet. Die Förderrichtung des schwefelwasserstoffhaltigen Gasstromes zu den Stutzen 8 des zylinderförmigen Heizraumes ist bedingt mit Pfeil A angegeben (Fig. 2). Die Förderrichtung des sauerstoffhaltigen Gasstromes zu den Stutzen 9 des Heizraumes ist bedingt mit Pfeil B angegeben.The nozzles 7 are arranged tangentially to the chuck 4 . The nozzles 10 are arranged at an angle of 10 to 18 ° to the nozzles 7 . The direction of conveyance of the hydrogen sulfide-containing gas stream to the connecting piece 8 of the cylindrical heating chamber is indicated with arrow A to a limited extent ( FIG. 2). The direction of delivery of the oxygen-containing gas stream to the nozzle 9 of the boiler room is indicated with arrow B conditionally.

Zur Durchführung des Brennprozesses wird der schwefelwasserstoffhaltige Gasstrom über die Stutzen 8 die Düsen 7 der Reaktionszone des zylinderförmigen Heizraumes zugeführt. Durch die tangentiale Anordnung der Düsen 7 relativ zu der Innenfläche des zylinderförmigen Heizraumes fließt der erwähnte schwefelwasserstoffhaltige Gasstrom tangential hinsichtlich der genannten Innenfläche des Heizraumes ein, wobei der erwähnte Gasstrom im Heizraum (in der Reaktionszone 5) verwirbelt wird. Als schwefelwasserstoffhaltiges Gas findet, z. B. ein Gas, das bei der Raffination der Verarbeitungsprodukte von schwefelhaltigem Rohöl gewonnen wird, oder ein Gas, das bei der Reinigung von Naturgas, das Schwefelwasserstoff und andere Schwefelverbindungen enthält, gewonnen wird, Verwendung.To carry out the combustion process, the hydrogen sulfide-containing gas stream is fed via nozzles 8 to nozzles 7 of the reaction zone of the cylindrical heating chamber. Due to the tangential arrangement of the nozzles 7 relative to the inner surface of the cylindrical heating chamber, the mentioned hydrogen sulfide-containing gas flow flows in tangentially with respect to the mentioned inner surface of the heating chamber, the mentioned gas flow being swirled in the heating chamber (in the reaction zone 5 ). As a gas containing hydrogen sulfide, z. For example, a gas obtained from refining the processing products of crude oil containing sulfur, or a gas obtained from the purification of natural gas containing hydrogen sulfide and other sulfur compounds.

Der zur Umwandlung von Schwefelwasserstoff in Schwefel erforderliche sauerstoffhaltige Gasstrom, z. B. Luft, wird durch die Stutzen 9 in den Ringspalt 3 des zylinderförmigen Heizraumes eingeführt. Beim Passieren des Ringspaltes 3 wird das sauerstoffhaltige Gas durch die von der Reaktionszone 5 des zylinderförmigen Heizraumes abzuleitende Wärme vorgewärmt, was zur Verminderung der Wärmeverluste in die Umgebung und zum Temperaturanstieg in der Reaktionszone führt. Aus dem Ringspalt 3 des zylinderförmigen Heizraumes wird der sauerstoffhaltige Gasstrom durch die Düsen 10, die unter einem Winkel von 10 bis 18° zu den Düsen 7 angeordnet sind, abgeleitet und durch diese Düsen der Reaktionszone 5 zugeführt. Durch die erwähnte Anordnung der Düsen 10 relativ zu den Düsen 7 entstehen in der Reaktionszone 5 beständige Peripheriewirbel. Dabei wird jeweils das Lineargeschwindigkeitsverhältnis von schwefelwasserstoff- zu sauerstoffhaltigem Gasstrom gleich 1 : 1,8 bis 2,2 gehalten, was eine Verwirbelung dieser Wirbel gewährleistet.The oxygen-containing gas stream required for converting hydrogen sulfide into sulfur, e.g. B. air is introduced through the nozzle 9 into the annular gap 3 of the cylindrical boiler room. When passing through the annular gap 3 , the oxygen-containing gas is preheated by the heat to be dissipated from the reaction zone 5 of the cylindrical heating space, which leads to a reduction in the heat losses into the environment and to an increase in temperature in the reaction zone. The oxygen-containing gas stream is derived from the annular gap 3 of the cylindrical heating chamber through the nozzles 10 , which are arranged at an angle of 10 to 18 ° to the nozzles 7 , and fed to the reaction zone 5 through these nozzles. The aforementioned arrangement of the nozzles 10 relative to the nozzles 7 results in constant peripheral vortices in the reaction zone 5 . The linear velocity ratio of hydrogen sulfide to oxygen-containing gas stream is kept equal to 1: 1.8 to 2.2, which ensures that these vortices are swirled.

In der Reaktionszone 5 des Heizraumes wird der Schwefelwasserstoff bei einer Temperatur von 1100 bis 1500°C im sauerstoffhaltigen Gasstrom unvollständig verbrannt. Dabei finden die obenangeführten Reaktionen II, III und IV statt.In the reaction zone 5 of the boiler room, the hydrogen sulfide is incompletely burned at a temperature of 1100 to 1500 ° C in the oxygen-containing gas stream. The reactions II, III and IV mentioned above take place.

Der Sauerstoff des sauerstoffhaltigen Gases wird ausgehend von der Umwandlung von Schwefelwasserstoff in Schwefel nach der Reaktion I mit Rücksicht auf die Zersetzung einer gewissen Menge Schwefelwasserstoff nach der Reaktion IV der Reaktionszone 5 zugeführt.The oxygen of the oxygen-containing gas is fed to reaction zone 5 starting from the conversion of hydrogen sulfide to sulfur after reaction I with a view to the decomposition of a certain amount of hydrogen sulfide after reaction IV.

Durch die unvollständige Verbrennung von Schwefelwasserstoff entsteht im zylinderförmigen Heizraum ein Reaktionsgas, das Schwefeldämpfe und nichtreagierten Schwefelwasserstoff und Schwefligsäureanhydrid enthält, wobei sich Schwefelwasserstoff und Schwefligsäureanhydrid im stöchiometrischen Verhältnis zueinander befinden. Durch die Zylinderbohrung 6 (Fig. 1) im Futter 4 wird das erwähnte Reaktionsgas von dem zylinderförmigen Heizraum ab- und zum Abkühlen auf eine Temperatur von 250 bis 400°C einem Abhitzekessel zugeführt, wo die Reaktionsgaswärme zur Erzeugung des für technologische Zwecke bestimmten Dampfes verwertet wird.Due to the incomplete combustion of hydrogen sulfide, a reaction gas is generated in the cylindrical boiler room, which contains sulfur vapors and unreacted hydrogen sulfide and sulfuric acid anhydride, whereby hydrogen sulfide and sulfuric acid anhydride are in a stoichiometric ratio to each other. Through the cylinder bore 6 ( FIG. 1) in the chuck 4 , the reaction gas mentioned is removed from the cylindrical heating chamber and fed to a waste heat boiler for cooling to a temperature of 250 to 400 ° C., where the reaction gas heat is used to generate the steam intended for technological purposes becomes.

Die im Futter 4 vorhandene Zylinderbohrung 6 ist zur Stabilisierung der Flammenfront durch Rückumlauf des Reaktionsgases mit einer Temperatur von 1100 bis 1500°C relativ zu der Flammenstrahlwurzel bestimmt.The cylinder bore 6 present in the lining 4 is intended to stabilize the flame front by recirculating the reaction gas at a temperature of 1100 to 1500 ° C. relative to the flame beam root.

Das von dem Abhitzekessel ausströmende Reaktionsgas wird einem Kondensator zugeführt, wo die Schwefeldämpfe kondensiert und Dampf erzeugt werden. Das vom Kondensator ausströmende, nichtreagierte Schwefelwasserstoff und Schwefligsäureanhydrid enthaltende Reaktionsgas wird auf eine Temperatur von 190 bis 240°C (d. h. auf eine den Kondensationspunkt der Schwefeldämpfe überschreitende Temperatur) vorgewärmt und durch zwei katalytische Stufen durchgeleitet, in denen Schwefelwasserstoff unter Bildung einer Zusatzmenge an Schwefeldämpfen in jeder Stufe mit Schwefligsäureanhydrid katalytisch oxydiert wird. Durch die Durchführung des katalytischen Oxydationsvorganges in dem erwähnten Temperaturintervall wird eine Kondensation der Schwefeldämpfe am Katalysator und dessen Vergiftung ausgeschlossen. Als Katalysator finden, z. B. Bauxit Verwendung. Bekanntlich verläuft die Reaktion der katalytischen Oxydation von Schwefelwasserstoff mit Schwefligsäureanhydrid exotherm. Daraus folgt, daß die Durchführung des katalytischen Oxydationsvorganges bei einer tieferen Temperatur zu einem höheren Umwandlungsgrad von Schwefelwasserstoff in Schwefel beiträgt. Durch eine vollständigere Umwandlung von Schwefelwasserstoff in Schwefel in der Brennstufe bietet sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Möglichkeit, den Vorgang in katalytischen Stufen bei tieferen Temperaturen durchzuführen und somit einen höheren Umwandlungsgrad von Schwefelwasserstoff in Schwefel in den erwähnten katalytischen Stufen zu erreichen. Die Umwandlung von Schwefelwasserstoff in Schwefel beträgt in jeder der katalytischen Oxydationsstufen 66 bis 70%.The reaction gas flowing out of the waste heat boiler is fed to a condenser where the sulfur vapors condenses and generates steam will. The unreacted flowing out of the condenser Containing hydrogen sulfide and sulfuric acid anhydride Reaction gas is at a temperature of 190 to 240 ° C. (i.e. the condensation point of the sulfur vapors exceeding temperature) and preheated by two catalytic Passed through stages in which hydrogen sulfide with the formation of an additional amount of sulfur vapors catalytically oxidized in every step with sulfuric anhydride becomes. By performing the catalytic oxidation process in the mentioned temperature interval a condensation of the sulfur vapors on the catalyst and its poisoning excluded. Find as a catalyst e.g. B. bauxite use. As is well known, the catalytic oxidation reaction proceeds of hydrogen sulfide with sulfuric anhydride exothermic. It follows that the implementation of the catalytic Oxidation process at a lower temperature to a higher degree of conversion of hydrogen sulfide contributes in sulfur. By a more complete one Conversion of hydrogen sulfide to sulfur in the Burning stage is available in the method according to the invention the possibility of the process in catalytic stages perform at lower temperatures and thus a higher degree of conversion of hydrogen sulfide to sulfur to achieve in the catalytic stages mentioned. The conversion of hydrogen sulfide to sulfur is 66 in each of the catalytic oxidation stages up to 70%.

Nach jeder katalytischen Oxydationsstufe wird das Schwefeldämpfe und geringe Mengen an nichtreagierten Schwefelwasserstoff und Schwefligsäureanhydrid enthaltende Reaktionsgas einem Kondensator zur Kondensation der Schwefeldämpfe zugeführt. Das aus dem letzten Kondensator ausströmende und nichtreagierte Schwefelwasserstoff und Schwefligsäureanhydrid enthaltende Gas wird einem Nachbrennofen zugeführt, wo Schwefelwasserstoff zu Schwefelsäureanhydrid oxydiert, und danach ausgestoßen wird.After each catalytic oxidation stage, this becomes Sulfur vapors and small amounts of unreacted Containing hydrogen sulfide and sulfuric acid anhydride Reaction gas a condenser for condensing the Sulfur vapors supplied. That from the last capacitor escaping and unreacted hydrogen sulfide and gas containing sulfurous anhydride becomes one Afterburner fed where hydrogen sulfide to sulfuric anhydride oxidized, and after that is expelled.

Zum besseren Verständnis wird die vorliegende Erfindung anhand folgender konkreter Durchführungsbeispiele näher erläutert.For better understanding, the present invention based on the following concrete implementation examples explained in more detail.

example 1

Das erfindungsgemäße Verfahren wird in einem zylinderförmigen Heizraum mit einem Volumen von 1,35 m³ der Reaktionszone 5 (Fig. 1) realisiert. Durch die Stutzen 8 (Fig. 2) und Düsen 7 wird ein Strom des schwefelwasserstoffhaltigen Gases, das bei der Raffination der Verarbeitungsprodukte von schwefelhaltigem Rohöl gewonnen wird und folgende Zusammensetzung in Vol.% aufweist: H₂S/97,4, CH₄/0,9, H₂O/1,7, der erwähnten Reaktionszone zugeführt. Die Durchflußmenge des schwefelwasserstoffhaltigen Gases beträgt 2500 nm³/h, die Geschwindigkeit, mit der es der Reaktionszone 5 des zylinderförmigen Heizraumes zugeführt wird, 35 m/s. Durch die tangentiale Anordnung der Düsen 7 relativ zu der Innenfläche des zylinderförmigen Heizraumes fließt der schwefelwasserstoffhaltige Gasstrom tangential an die Innenfläche des Heizraumes ein, wobei der genannte Strom in der Reaktionszone 5 des Heizraumes verwirbelt wird. The process according to the invention is implemented in a cylindrical heating room with a volume of 1.35 m ³ of reaction zone 5 ( FIG. 1). Through the nozzles 8 ( FIG. 2) and nozzles 7 , a stream of the hydrogen sulfide-containing gas, which is obtained from the refining of the processing products of sulfur-containing crude oil and has the following composition in vol.%: H ₂ S / 97.4, CH ₄ / 0.9, H ₂ O / 1.7, fed to the reaction zone mentioned. The flow rate of the hydrogen sulfide-containing gas is 2500 nm ³ / h, the speed at which it is fed to the reaction zone 5 of the cylindrical heating chamber is 35 m / s. Due to the tangential arrangement of the nozzles 7 relative to the inner surface of the cylindrical heating chamber, the hydrogen sulfide-containing gas stream flows tangentially to the inner surface of the heating chamber, said stream being swirled in the reaction zone 5 of the heating chamber.

Gleichzeitig mit dem schwefelwasserstoffhaltigen Gas wird durch die Stutzen 9 dem Ringspalt 3 des zylinderförmigen Heizraumes ein Luftstrom zugeführt, der beim Passieren des Ringspaltes durch die von der Reaktionszone 5 abgeleitete Wärme auf eine Temperatur von 80°C vorgewärmt wird. Der Warmluftstrom wird vom Ringspalt 3 des zylinderförmigen Heizraumes durch die Düsen 10, die unter 18° zu den Düsen 7 angeordnet sind, abgeleitet und durch diese Düsen der Reaktionszone 5 zugeführt. Der Luftverbrauch beträgt 5750 nm³/h, die Geschwindigkeit, mit der die Luft der Reaktionszone 5 des Heizraumes zugeführt wird, 70 m/s. Durch die erwähnte Anordnung der Düsen 10 relativ zu den Düsen 7 entstehen in der Reaktionszone 5 beständige Peripheriewirbel. Dabei beträgt das Lineargeschwindigkeitsverhältnis von schwefelwasserstoffhaltigem Gasstrom zu Luft 1 : 2, wodurch eine Verwirbelung dieser Wirbel gewährleistet wird.Simultaneously with the hydrogen sulfide-containing gas, an air flow is fed through the connecting pieces 9 to the annular gap 3 of the cylindrical heating chamber, which air is preheated to a temperature of 80 ° C. as it passes through the annular gap by the heat derived from the reaction zone 5 . The hot air flow is diverted from the annular gap 3 of the cylindrical heating chamber through the nozzles 10 , which are arranged at 18 ° to the nozzles 7 , and fed through these nozzles to the reaction zone 5 . The air consumption is 5750 nm ³ / h, the speed at which the air is fed to the reaction zone 5 of the boiler room is 70 m / s. The aforementioned arrangement of the nozzles 10 relative to the nozzles 7 results in constant peripheral vortices in the reaction zone 5 . The linear velocity ratio of the hydrogen sulfide-containing gas stream to air is 1: 2, which ensures that these vortices are swirled.

In der Reaktionszone 5 des Heizraumes wird der Schwefelwasserstoff bei einer Temperatur von 1340°C im Luftstrom unvollständig verbrannt. Dabei finden die obenangeführten Reaktionen II, III und IV statt.In the reaction zone 5 of the boiler room, the hydrogen sulfide is incompletely burned in the air stream at a temperature of 1340 ° C. The reactions II, III and IV mentioned above take place.

Die Verweilzeit der Reaktionspartner in der Reaktionszone beträgt 0,15 s, die Wärmespannung des Heizraumes 2,8 · 10⁶ kcal/(m³ · h).The dwell time of the reactants in the reaction zone is 0.15 s, the thermal tension of the boiler room 2.8 · 10 ⁶ kcal / (m ³ · h).

Der Umwandlungsgrad von Schwefelwasserstoff in Schwefel beträgt in der Brennstufe 74%.The degree of conversion of hydrogen sulfide to sulfur is 74% in the firing stage.

Durch eine unvollständige Verbrennung von Schwefelwasserstoff entsteht im zylinderförmigen Heizraum ein Schwefeldämpfe und nichtreagierte Schwefelwasserstoff und Schwefligsäureanhydrid enthaltendes Reaktionsgas, wobei sich Schwefelwasserstoff und Schwefligsäureanhydrid im stöchiometrischen Verhältnis zueinander befinden. Das erwähnte Reaktionsgas wird durch die im Futter 4 vorhandene Bohrung 6 (Fig. 1) von dem zylinderförmigen Heizraum abgeleitet und zum Abkühlen auf eine Temperatur von 300°C einem Abhitzkessel zugeführt, wo die Reaktionswärme zur Erzeugung des für technologische Zwecke bestimmten Dampfes unter einem Druck von 25 kp/cm² verwertet wird. Das von dem Abhitzekessel ausströmende Reaktionsgas wird einem Kondensator zugeführt, wo die Schwefeldämpfe kondensiert und der Dampf für technologische Zwecke mit einem Druck von 5 kp/cm² erzeugt werden. Das vom Kondensator ausströmende, nichtreagierte Schwefelwasserstoff und Schwefligsäureanhydrid enthaltende Reaktionsgas wird auf eine Temperatur von 220°C vorgewärmt und durch die erste katalytische Stufe durchgeleitet, in der Schwefelwasserstoff unter Bildung einer Zusatzmenge an Schwefeldämpfen mit Schwefligsäureanhydrid katalytisch oxydiert wird. Dabei gelangt ein chemisch aktives Aluminiumoxid als Katalysator zum Einsatz.Due to incomplete combustion of hydrogen sulfide, a sulfur vapor and unreacted hydrogen sulfide and reaction gas containing sulfuric acid anhydride are formed in the cylindrical boiler room, hydrogen sulfide and sulfuric acid anhydride being in a stoichiometric ratio to one another. The reaction gas mentioned is discharged through the bore 6 in the lining 4 ( FIG. 1) from the cylindrical heating chamber and fed to a waste heat boiler for cooling to a temperature of 300 ° C., where the heat of reaction for generating the steam intended for technological purposes is at a pressure of 25 kp / cm ² is used. The reaction gas flowing out of the waste heat boiler is fed to a condenser, where the sulfur vapors condense and the steam is generated for technological purposes at a pressure of 5 kp / cm ² . The unreacted hydrogen sulfide and sulfuric acid anhydride-containing reaction gas flowing out of the condenser is preheated to a temperature of 220 ° C. and passed through the first catalytic stage in which hydrogen sulfide is catalytically oxidized with sulfuric acid anhydride to form an additional amount of sulfur vapors. A chemically active aluminum oxide is used as a catalyst.

Der Umwandlungsgrad von Schwefelwasserstoff in Schwefel beträgt in der ersten katalytischen Stufe 69%.The degree of conversion of hydrogen sulfide to sulfur is 69% in the first catalytic stage.

Das von der ersten katalytischen Stufe ausströmende, nichtreagierte Schwefelwasserstoff und Schwefligsäureanhydrid enthaltende Reaktionsgas wird einem Kondensator zugeführt, wo eine Kondensation der Schwefeldämpfe stattfindet. Dabei wird ebenfalls der Dampf für technologische Zwecke mit einem Druck von 5 × 10⁵ Pa (5 kp/cm²) erzeugt. Des weiteren wird das Reaktionsgas auf eine Temperatur von 190°C vorgewärmt und durch die zweite katalytische Stufe durchgeleitet, in der Schwefelwasserstoff unter Bildung einer Zusatzmenge an Schwefeldämpfen mit Schwefligsäureanhydrid katalytisch oxydiert wird. Als Katalysator wird ebenfalls ein chemisch aktives Aluminiumoxid eingesetzt.The unreacted hydrogen sulfide and sulfuric acid anhydride-containing reaction gas flowing out of the first catalytic stage is fed to a condenser, where condensation of the sulfur vapors takes place. The steam is also generated for technological purposes with a pressure of 5 × 10⁵ Pa (5 kp / cm ² ). Furthermore, the reaction gas is preheated to a temperature of 190 ° C. and passed through the second catalytic stage, in which hydrogen sulfide is catalytically oxidized with sulfuric acid anhydride to form an additional amount of sulfur vapors. A chemically active aluminum oxide is also used as the catalyst.

Der Umwandlungsgrad von Schwefelwasserstoff in Schwefel beträgt in der zweiten katalytischen Stufe 67%.The degree of conversion of hydrogen sulfide to sulfur is 67% in the second catalytic stage.

Nach der zweiten katalytischen Stufe wird das Schwefeldämpfe und geringe Mengen an Schwefelwasserstoff und Schwefligsäureanhydrid enthaltende Gas einem Kondensator zur Kondensation der Schwefeldämpfe zugeführt. Das vom Kondensator ausströmende Gas wird zu einem Nachbrennofen geleitet, wo Schwefelwasserstoff zu Schwefligsäureanhydrid oxydiert und danach das Gas durch einen Schornstein ins Freie ausgestoßen wird.After the second catalytic stage, the sulfur fumes and small amounts of hydrogen sulfide and Gas containing sulfuric acid anhydride a condenser supplied to condense the sulfur vapors. That from the capacitor escaping gas is directed to an afterburner, where hydrogen sulfide to sulfuric acid anhydride oxidized and then the gas into a chimney Free is expelled.

Der Umwandlungsgrad von Schwefelwasserstoff in Schwefel in der Anlage beträgt insgesamt 97,3%.The degree of conversion of hydrogen sulfide to sulfur in the plant is a total of 97.3%.

Example 2

Schwefel wird in einem dem im Beispiel 1 beschriebenen ähnlich gestalteten zylinderförmigen Heizraum gewonnen. Als schwefelwasserstoffhaltiges Gas findet dabei ein Gas Verwendung, das bei der Raffination der Verarbeitungsprodukte von schwefelhaltigem Rohöl gewonnen wird und folgende Zusammensetzung in Vol.% aufweist: H₂S - 78,7, CH₄ - 1,0, CO₂ - 18,5, H₂O - 1,8.Sulfur is obtained in a cylindrical boiler room similar to that described in Example 1. A gas is used as the hydrogen sulfide-containing gas which is obtained from the refining of the processing products from crude oil containing sulfur and has the following composition in% by volume: H ₂ S - 78.7, CH ₄ - 1.0, CO ₂ - 18.5 , H ₂ O - 1.8.

Die Durchflußmenge des schwefelwasserstoffhaltigen Gases beträgt 3000 nm³/h die Geschwindigkeit, mit der es der Reaktionszone 5 (Fig. 1) des zylinderförmigen Heizraumes zugeführt wird, 35 m/s.The flow rate of the hydrogen sulfide-containing gas is 3000 nm ³ / h, the speed at which it is fed to reaction zone 5 ( FIG. 1) of the cylindrical heating chamber is 35 m / s.

Als sauerstoffhaltiges Gas wird die mit Sauerstoff angereicherte Luft eingesetzt (der Sauerstoffgehalt beträgt 40 Vol.%). Dabei wird das genannte sauerstoffhaltige Gas durch die Düsen 10 (Fig. 2), die unter einem Winkel von 15° zu den Düsen 7 angeordnet sind, der Reaktionszone 5 des zylinderförmigen Heizraumes zugeführt. Die Durchflußmenge des sauerstoffhaltigen Gases beträgt 2860 nm³/h., die Geschwindigkeit, mit der es der Reaktionszone des Heizraumes zugeführt wird, 77 m/s.The oxygen-enriched air is used as the oxygen-containing gas (the oxygen content is 40% by volume). The aforementioned oxygen-containing gas is fed through the nozzles 10 ( FIG. 2), which are arranged at an angle of 15 ° to the nozzles 7 , to the reaction zone 5 of the cylindrical heating chamber. The flow rate of the oxygen-containing gas is 2860 nm ³ / h, the speed at which it is fed into the reaction zone of the boiler room is 77 m / s.

Das jeweilige Lineargeschwindigkeitsverhältnis von schwefelwasserstoff- zu sauerstoffhaltigem Gas beträgt 1 : 2,2.The respective linear speed ratio of is hydrogen sulfide to oxygen-containing gas 1: 2.2.

Eine unvollständige Verbrennung von Schwefelwasserstoff erfolgt in der Reaktionszone 5 des zylinderförmigen Heizraumes bei einer Temperatur von 1500°C. Die Verweilzeit 0,17 s, die Wärmespannung des Heizraumes 2,7 · 10⁶ kcal/(m³ · h).An incomplete combustion of hydrogen sulfide takes place in the reaction zone 5 of the cylindrical boiler room at a temperature of 1500 ° C. The residence time 0.17 s, the thermal tension of the boiler room 2.7 · 10 ⁶ kcal / (m ³ · h).

Der Umwandlungsgrad von Schwefelwasserstoff in Schwefel beträgt in der Brennstufe 73%.The degree of conversion of hydrogen sulfide to sulfur is 73% in the firing stage.

Die anschließenden Kondensationsstufen der Schwefeldämpfe aus dem gewonnenen Reaktionsgas, die zweistufige katalytische Oxydation des nichtreagierten Schwefelwasserstoffs mit Schwefligsäureanhydrid und die Kondensation der Schwefeldämpfe nach jeder katalytischen Oxydationsstufe werden ähnlich wie im Beispiel 1 durchgeführt. Dabei ist die Temperatur des der ersten katalytischen Oxydationsstufe zugeführten Reaktionsgases gleich 230°C. Der Umwandlungsgrad von Schwefelwasserstoff in Schwefel beträgt in der ersten katalytischen Stufe 68%, die Temperatur des der zweiten katalytischen Oxydationsstufe zugeführten Reaktionsgases 200°C, der Umwandlungsgrad von Schwefelwasserstoff in Schwefel in der zweiten katalytischen Stufe 66%.The subsequent condensation stages of the sulfur vapors from the reaction gas obtained, the two-stage catalytic oxidation of the unreacted hydrogen sulfide with sulfuric anhydride and the condensation of sulfur vapors after each catalytic oxidation stage are carried out similarly to Example 1. Here is the temperature of the first catalytic oxidation stage supplied reaction gas equal to 230 ° C. The Degree of conversion of hydrogen sulfide to sulfur in the first catalytic stage 68%, the temperature of the the second catalytic oxidation stage supplied reaction gas 200 ° C, the degree of conversion of hydrogen sulfide in sulfur in the second catalytic stage 66%.

Der Konversionsgrad von Schwefelwasserstoff in der Anlage beträgt insgesamt 97,0%.The degree of conversion of hydrogen sulfide in the Total investment is 97.0%.

Example 3

Schwefel wird in einem dem im Beispiel 1 beschriebenen ähnlichen zylinderförmigen Heizraum gewonnen. Als schwefelwasserstoffhaltiges Gas findet dabei ein Gas Verwendung, das bei der Reinigung von Erdgas, welches Schwefelwasserstoff und andere Schwefelverbindungen enthält, gewonnen wird und folgende Zusammensetzung in Vol.% aufweist: H₂S - 56,6, CH₄ - 1,1, CO₂ - 40,3, H₂O - 2,0. Die Durchflußmenge des erwähnten schwefelwasserstoffhaltigen Gases beträgt 3200 nm³/h., die Geschwindigkeit, mit der es der Reaktionszone 5 (Fig. 1) des zylinderförmigen Heizraumes zugeführt wird, 35 m/s.Sulfur is obtained in a cylindrical heating chamber similar to that described in Example 1. A gas which is obtained in the purification of natural gas which contains hydrogen sulfide and other sulfur compounds and has the following composition in vol.% Is used as the gas containing hydrogen sulfide: H ₂ S - 56.6, CH ₄ - 1.1, CO ₂ - 40.3, H ₂ O - 2.0. The flow rate of the above-mentioned hydrogen sulfide-containing gas is 3200 nm ³ / h, the speed at which it is fed to the reaction zone 5 ( FIG. 1) of the cylindrical heating chamber is 35 m / s.

Als sauerstoffhaltiges Gas findet Luft Verwendung. Dabei wird die Luft durch die Düsen 10 (Fig. 2), die unter einem Winkel von 10° zu den Düsen 7 angeordnet sind, der Reaktionszone 5 des zylinderförmigen Heizraumes zugeführt. Der Luftverbrauch beträgt 4500 nm³/h., die Geschwindigkeit, mit der sie der Reaktionszone 5 des Heizraumes zugeführt wird, 63 m/s.Air is used as the oxygen-containing gas. The air is fed through the nozzles 10 ( FIG. 2), which are arranged at an angle of 10 ° to the nozzles 7 , to the reaction zone 5 of the cylindrical heating chamber. The air consumption is 4500 nm ³ / h. The speed at which it is fed to the reaction zone 5 of the boiler room is 63 m / s.

Das jeweilige Lineargeschwindigkeitsverhältnis von schwefelwasserhaltigem Gas zu Luft beträgt 1 : 1,8.The respective linear speed ratio of Sulfur-containing gas to air is 1: 1.8.

Eine unvollständige Verbrennung von Schwefelwasserstoff erfolgt in der Reaktionszone 5 des zylinderförmigen Heizraumes bei einer Temperatur von 1100°C. Die Verweilzeit der Reaktionspartner in der Reaktionszone beträgt 0,18 s, die Wärmespannung des Heizraumes 2,15 · 10⁶ kcal/(m³ · h.).Incomplete combustion of hydrogen sulfide takes place in reaction zone 5 of the cylindrical boiler room at a temperature of 1100 ° C. The dwell time of the reactants in the reaction zone is 0.18 s, the thermal tension of the boiler room 2.15 · 10 ⁶ kcal / (m ³ · h.).

Der Umwandlungsgrad von Schwefelwasserstoff in Schwefel beträgt in der Brennstufe 68%.The degree of conversion of hydrogen sulfide to sulfur is 68% in the firing stage.

Die anschließenden Kondensationsstufen der Schwefeldämpfe aus dem gewonnenen Reaktionsgas, die zweistufige katalytische Oxydation des nichtreagierten Schwefelwasserstoffs mit Schwefligsäureanhydrid und die Kondensation der Schwefeldämpfe nach jeder katalytischen Oxydationsstufe erfolgen ähnlich wie im Beispiel 1. Dabei beträgt die Temperatur des der ersten katalytischen Oxydationsstufe zugeführten Reaktionsgases 240°C. Der Konversionsgrad von Schwefelwasserstoff in Schwefel ist in der ersten katalytischen Stufe gleich 67%, die Temperatur des der zweiten katalytischen Oxydationsstufe zugeführten Reaktionsgases beträgt 210°C, der Umwandlungsgrad von Schwefelwasserstoff in Schwefel in der zweiten katalytischen Stufe 66%.The subsequent condensation stages of the sulfur vapors from the reaction gas obtained, the two-stage catalytic oxidation of the unreacted hydrogen sulfide with sulfuric anhydride and the condensation of sulfur vapors after each catalytic oxidation stage are carried out similarly as in Example 1. the temperature of the first catalytic oxidation stage supplied reaction gas 240 ° C. The degree of conversion of hydrogen sulfide in sulfur is in the first catalytic level equal to 67%, the temperature of the fed to the second catalytic oxidation stage Reaction gas is 210 ° C, the degree of conversion of Hydrogen sulfide in sulfur in the second catalytic Level 66%.

Der Umwandlungsgrad von Schwefelwasserstoff in Schwefel in der Anlage beträgt insgesamt 96,5%.The degree of conversion of hydrogen sulfide to sulfur in the plant is a total of 96.5%.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt also eine Intensivierung des Brennprozesses. Dabei wird die Verweilzeit der reagierenden Stoffe im Heizraum bis 0,15 s verkürzt. Durch die Intensivierung des Brennvorganges wird die Führung des erwähnten Vorganges in zylinderförmigen Heizräumen mit einer hohen Wärmespannung des Heizvolumens von etwa 2,8 · 10⁶ kcal/(m³ · h.), d. h. in wesentlich geringer dimensionierten Heizräumen ermöglicht, wodurch der Aufwand an kostspieligen Auskleidungswerkstoff-Mullitkorundstein herabgesetzt wird. Dadurch bietet sich wiederum die Möglichkeit, die Kapitalanlagen bei der Herstellung und Überholung der Heizräume zu reduzieren. Die Verwendung von Heizräumen mit hoher Wärmespannung des Heizvolumens trägt dazu bei, daß die Wärmeverluste in die Umgebung vermindert und somit die Temperatur in der Reaktionszone erhöht werden. Durch die Intensivierung des Brennprozesses und die Temperaturerhöhung in der Reaktionszone wird eine Erhöhung des Umwandlungsgrades von Schwefelwasserstoff in Schwefel in der Brennstufe bis 74% ermöglicht. Durch eine vollständigere Schwefelausscheidung in der Brennstufe wird die katalytische Oxydation bei tieferen Temperaturen mit einem höheren Umwandlungsgrad von Schwefelwasserstoff ermöglicht.The method according to the invention thus allows the combustion process to be intensified. The residence time of the reacting substances in the boiler room is reduced to 0.15 s. The intensification of the firing process enables the above-mentioned process to be carried out in cylindrical boiler rooms with a high thermal tension of the heating volume of approximately 2.8 · 10 ⁶ kcal / (m ³ · h.), Ie in much smaller boiler rooms, which increases the effort costly lining material-mullite corundum is reduced. This in turn offers the opportunity to reduce capital investments in the manufacture and overhaul of the boiler rooms. The use of boiler rooms with a high thermal stress of the heating volume helps to reduce the heat losses to the environment and thus increases the temperature in the reaction zone. The intensification of the firing process and the temperature increase in the reaction zone enable an increase in the degree of conversion of hydrogen sulfide to sulfur in the firing stage up to 74%. A more complete sulfur separation in the combustion stage enables catalytic oxidation at lower temperatures with a higher degree of conversion of hydrogen sulfide.

Claims

Process for the production of sulfur from a gas containing hydrogen sulfide, the

incomplete combustion of the hydrogen sulfide in a cylindrical heating chamber in the stream of an oxygen-containing gas with the formation of sulfur vapors and sulfuric acid anhydride, the hydrogen sulfide being fed to the boiler room mentioned as a gas stream containing hydrogen sulfide,
- condensation of the sulfur vapors,
a two-stage catalytic oxidation of the unreacted hydrogen sulfide with sulfuric anhydride to form sulfur vapors in each stage,
- condensation of the sulfur vapors after each catalytic oxidation stage,

comprises, characterized in that

- The hydrogen sulfide-containing gas stream tangentially relative to the inner surface of the cylindrical heating chamber of the firing stage and thereby swirled in the boiler room and
- The oxygen-containing gas stream at an angle of 10 to 18 ° to the hydrogen sulfide-containing gas stream at a linear velocity ratio of hydrogen sulfide-containing to oxygen-containing gas stream of 1: 1.8 to 2.2 are fed to the firing stage.