ES2385136T3 - Unidad compacta de recuperación de azufre de varios pisos - Google Patents

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Abstract

Una unidad de recuperación de azufre compacta y en pisos (10), que comprende: un quemador (12) en conexión mediante fluidos con una cámara de combustión (14); una cámara de reacción (16) que tiene un cuerpo horizontal (22) y un plénum sustancialmente vertical (24); teniendo el cuerpo horizontal (22) de la cámara de reacción (16) extremos opuestos (28,30); teniendo el plénum vertical (24) un extremo inferior (32) y un extremo superior (34); en el que un extremo del cuerpo horizontal (22) de la cámara de reacción (16) está en conexión mediante fluidos con la cámara de combustión (14); en el que el otro extremo del cuerpo horizontal (22) de la cámara de reacción (16) está en conexión mediante fluidos con el extremo inferior (32) del plénum vertical (24); una caldera de recuperación (18) en conexión mediante fluidos con el extremo superior (34) del plénum vertical (24) de la cámara de reacción (16); un colector de vapor (20) en conexión mediante fluidos con la caldera de recuperación (18); una conexión de entrada (26) en el cuerpo horizontal (22) de la cámara de reacción (16) para recibir un gas de azufre ácido; una conexión de salida (36) en la caldera de recuperación (18) para liberar los productos de combustión calientes a fin de extraer más azufre corriente abajo en el proceso; y en la que la caldera de recuperación (18) se monta encima del cuerpo horizontal (22) de la cámara de reacción (16) y el colector de vapor (20) se monta encima de la caldera de recuperación (18), dando como resultado una unidad de recuperación de azufre compacta y en pisos (10).

Description

Unidad compacta de recuperaci6n de azufre de varios pisos
Campo de la invencion
De manera general, esta invenci6n se refiere a una unidad compacta de recuperaci6n de azufre, de varios pisos,
5 para la recuperaci6n de azufre elemental a partir de sulfuro de hidr6geno y, mas particularmente, a una unidad compacta de recuperaci6n de azufre de varios pisos que utiliza una configuraci6n de diseno eficiente, compacto, que combina un quemador, una camara de combusti6n, una camara de reacci6n, una caldera de recuperaci6n y un colector de vapor en un diseno compacto, de tres niveles o pisos, que necesita espacio solo para una unica plataforma.
10 Descripcion de la tecnica relacionada
Las plantas de recuperaci6n de azufre, tambien denominadas plantas Claus, son bien conocidas y utilizan el procedimiento de desulfurizaci6n de gases mas significativo para recuperar azufre elemental a partir de sulfuro de hidr6geno gaseoso (H2S). El sulfuro de hidr6geno es un gas incoloro, inflamable, corrosivo, altamente t6xico y que tiene un olor acre. Las plantas de recuperaci6n de azufre recuperan azufre elemental a partir de gas sulfuro de 15 hidr6geno que se encuentra en el gas natural y a partir de gases que contienen sulfuro de hidr6geno que son subproductos resultantes de procesos de refinado del petr6leo y otros procesos industriales. Las plantas de recuperaci6n de azufre se pueden dividir en dos etapas de proceso primarias: una etapa termica o de combusti6n y una etapa catalftica. En la etapa termica, que se lleva a cabo en una camara de combusti6n y reactor, el gas sulfuro de hidr6geno se oxida parcialmente con una cantidad estequiometrica de aire o con una mezcla de oxfgeno y aire en 20 un quemador. La reacci6n de oxidaci6n (vease ecuaci6n 1 mas adelante) es altamente exotermica y no limitada por el equilibrio. Mientras esta en el reactor, una parte del sulfuro de hidr6geno que no ha sufrido la combusti6n reacciona con algo del producto di6xido de azufre (S02) para formar azufre elemental (Sn) y vapor de agua (ecuaci6n 2 mas adelante), lo cual se denomina a veces "reacci6n de Claus"; es endotermica y el grado de conversi6n del sulfuro de hidr6geno y del di6xido de azufre en azufre elemental esta limitado solo por el equilibrio
25 qufmico de la reacci6n.
Las siguientes reacciones qufmicas se utilizan en las plantas de recuperaci6n de azufre para convertir el gas sulfuro de hidr6geno en azufre elemental:
H2S + 3/2 02 <==> S02 + H20 (1)
2 H2S + S02 <==> 3/n Sn + 2 H20 (2)
30 La reacci6n global para el proceso es:
3 H2S + 3/2 02 <==> 3/n Sn + 3 H20 (3)
En la etapa termica, un total de aproximadamente 60 a 70 % del gas sulfuro de hidr6geno alimentado originalmente a la camara de reacci6n se convierte en azufre elemental. Los gases de combusti6n calientes de la camara de combusti6n entran en una caldera de recuperaci6n o caldera caldeada por gases desprendidos y se enfrfan 35 parcialmente generando vapor. Los gases de combusti6n calientes se enfrfan suficientemente para condensar el azufre elemental formado en la camara de combusti6n. El calor despedido por los gases de combusti6n y el calor de condensaci6n desprendido se utilizan para generar vapor. El azufre elemental condensado se elimina de la caldera de recuperaci6n, mientras que el sulfuro de hidr6geno que permanece sin experimentar la reacci6n de combusti6n y el di6xido de azufre entran en la etapa catalftica para la eliminaci6n adicional de azufre en el proceso, que se lleva a
40 cabo tfpicamente en una serie de reactores catalfticos situados corriente abajo.
En la etapa catalftica, el sulfuro de hidr6geno que queda reacciona con el di6xido de azufre a temperaturas mas bajas sobre un lecho de catalizadores de conversi6n en azufre, tfpicamente alumina o di6xido de titanio. Antes de que pasen sobre los catalizadores, los gases se vuelven a calentar, con el fin de evitar que el azufre condense en el lecho de catalizadores corriente abajo. Despues de eso, el sulfuro de hidr6geno que queda reacciona con el di6xido 45 de azufre a temperaturas mas bajas sobre el catalizador para producir mas azufre. Se necesitan reactores catalfticos adicionales para conseguir que la reacci6n se complete, eliminando el azufre elemental entre los reactores catalfticos. En la reacci6n influyen diversos factores, como la concentraci6n, el caudal y la temperatura de la reacci6n. En cualquier parte se emplean usualmente de manera industrial de una a cuatro etapas adicionales de calentamiento, reacci6n y condensaci6n para hacer reaccionar la mayor parte del sulfuro de hidr6geno y del di6xido
50 de azufre que quedan. Tfpicamente, el gas residual de la planta de recuperaci6n de azufre se encamina o bien a una unidad de gas residual para su desulfurizaci6n adicional o bien a una unidad de incineraci6n, lo que puede permitir alcanzar una tasa de recuperaci6n del azufre superior al 97 %.
Las unidades actuales de recuperaci6n de azufre (SRU por sus siglas en ingles) utilizadas en la etapa termica de refinerfas estan disenadas y dispuestas tfpicamente en forma lineal, extremo con extremo. Ademas, el quemador, la 55 camara de combusti6n, la camara de reacci6n y la caldera de recuperaci6n de las SRU conocidas estan situadas en
plataformas individuales separadas de piso bajo. 0tra desventaja es que tfpicamente los equipos estan disenados y dispuestos de forma lineal, extremo con extremo, mas cara de construir y que implica que la SRU ocupe una gran cantidad de espacio para su implantaci6n. Con el fin de cumplir las normativas medioambientales cada vez mas restrictivas, las SRU tfpicas suponen cada vez mas aparatos y ocupan mucho espacio.
Por lo tanto, es conveniente y deseable proporcionar una SRU compacta, en pisos, que proporcione ahorros de espacio del orden de 50 a 65 % respecto de las SRU tradicionales dispuestas de manera lineal.
Ademas es conveniente proporcionar una SRU compacta, en pisos, que permita a una refinerfa existente que se esta modernizando o renovando y/o ampliando su capacidad implementarse sin tener que resituar carreteras, racks de tuberfas y otros equipos.
Ademas es conveniente proporcionar una SRU compacta, en pisos, que proporcione ventajas a nuevas construcciones de plantas ahorrando espacio de implantaci6n, tuberfas, soportes de tuberfas etc.
Compendio de la invencion
En general, en un primer aspecto, la invenci6n se refiere a una unidad de recuperaci6n de azufre compacta, en pisos, que incluye un quemador en conexi6n de fluidos con una camara de combusti6n y una camara de reacci6n que tiene un cuerpo horizontal y un plenum o camara de empuje sustancialmente vertical. El cuerpo horizontal de la camara de reacci6n tiene extremos opuestos mientras que el plenum vertical tiene un extremo inferior y un extremo superior. Un extremo del cuerpo horizontal de la camara de reacci6n esta en conexi6n de fluidos con la camara de combusti6n en el extremo inferior del plenum vertical. La unidad de recuperaci6n de azufre compacta, en pisos, incluye tambien una caldera de recuperaci6n en conexi6n de fluidos con el extremo superior del plenum vertical de la camara de reacci6n y a un colector de vapor en conexi6n de fluidos con la caldera de recuperaci6n. Se proporciona una conexi6n de entrada en el cuerpo horizontal de la camara de reacci6n para recibir un gas de azufre acido, como sulfuro de hidr6geno gaseoso. Se proporciona una conexi6n de salida en la caldera de recuperaci6n para liberar los productos de combusti6n calientes para la extracci6n adicional de azufre corriente abajo en el proceso. La caldera de recuperaci6n se monta encima del cuerpo horizontal de la camara de reacci6n y el colector de vapor se monta encima, a su vez, de la caldera de recuperaci6n; todo ello da como resultado la unidad de recuperaci6n de azufre compacta, en pisos.
El quemador, la camara de combusti6n, la camara de reacci6n, la caldera de recuperaci6n y el colector de vapor de la unidad de recuperaci6n de azufre compacta, en pisos, pueden estar orientadas horizontalmente, respectivamente. Ademas, el quemador, la camara de combusti6n y el cuerpo horizontal de la camara de reacci6n pueden formar un primer piso; la caldera de recuperaci6n puede formar un segundo piso y el colector de vapor puede formar un tercer piso. El primer piso, el segundo piso y el tercer piso se pueden alinear sobre ejes paralelos. Ademas, el quemador, la camara de combusti6n y el cuerpo horizontal de la camara de reacci6n se pueden alinear coaxialmente. Ademas, la conexi6n de entrada de la camara de reacci6n y la conexi6n de salida de la caldera de recuperaci6n se pueden colocar cerca de los mismos extremos de la unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos.
El cuerpo horizontal y el plenum vertical de la camara de reacci6n de la unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos pueden incluir elementos termicos internos como tubos de ceramica o materiales refractarios. Adicionalmente, la camara de reacci6n puede incluir varias zonas de reacci6n.
La caldera de recuperaci6n se puede montar en una plataforma de soporte encima del cuerpo horizontal de la camara de reacci6n y la orientaci6n de la caldera de recuperaci6n y del plenum vertical forma un muro de calor radiante entre la camara de reacci6n y la caldera de recuperaci6n. Los gases de azufre acidos dentro de la camara de reacci6n se pueden calentar hasta aproximadamente 1000 - 1300 °C utilizando el quemador en conexi6n de fluidos con la camara de combusti6n. Los gases de azufre acidos calentados forman los productos de combusti6n calientes que fluyen desde el extremo superior del plenum vertical de la camara de reacci6n hacia la caldera de recuperaci6n. Los productos de combusti6n calientes se pueden entonces enfriar en la caldera de recuperaci6n hasta aproximadamente 300 -500 °C mediante el vapor creado en el colector de vapor.
De manera general, en un segundo aspecto, la invenci6n se refiere a una unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos que incluye una camara de combusti6n sustancialmente horizontal que tiene un quemador en un primer extremo terminal y una camara de reacci6n sustancialmente horizontal que tiene un cuerpo principal y un plenum sustancialmente vertical. El cuerpo principal de la camara de reacci6n tiene extremos opuestos mientras que el plenum vertical tiene un extremo inferior y un extremo superior. Un extremo del cuerpo principal de la camara de reacci6n esta en conexi6n de fluidos con un segundo extremo terminal de la camara de combusti6n y el otro extremo del cuerpo principal de la camara de reacci6n esta en conexi6n de fluidos con el extremo inferior del plenum vertical. La unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos incluye tambien una caldera de recuperaci6n sustancialmente horizontal conectada fluidamente al extremo superior del plenum vertical de la camara de reacci6n y un colector de vapor sustancialmente horizontal en conexi6n de fluidos con la caldera de recuperaci6n. Se puede proporcionar una conexi6n de entrada en el cuerpo principal de la camara de reacci6n para recibir el sulfuro de hidr6geno gaseoso. Se puede proporcionar una conexi6n de salida en la caldera de recuperaci6n para liberar los productos de combusti6n calientes para la extracci6n adicional de azufre corriente abajo en el proceso.
El quemador, la camara de combusti6n, el cuerpo principal de la camara de reacci6n y el extremo inferior del plenum vertical forman un primer piso de una unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos. La caldera de recuperaci6n y el extremo superior del plenum vertical forman el segundo piso de la unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos, mientras que el colector de vapor forma el tercer piso de la unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos. El primer piso, el segundo piso y el tercer piso de la unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos se alinean en ejes paralelos.
La conexi6n de entrada de la camara de reacci6n y la conexi6n de salida de la caldera de recuperaci6n se pueden colocar cerca de los mismos extremos de la unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos. El cuerpo principal y el plenum vertical de la camara de reacci6n pueden incluir elementos termicos internos, como tubos de ceramica o materiales refractarios. De forma adicional, la camara de reacci6n puede incluir varias zonas de reacci6n dentro de la camara de reacci6n. La caldera de recuperaci6n de la unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos se puede montar en un plataforma de soporte encima del cuerpo principal de la camara de reacci6n y la orientaci6n de la caldera de recuperaci6n y del plenum vertical forma un muro de calor radiante entre la camara de reacci6n y la caldera de recuperaci6n.
Descripcion breve de los dibujos
La figura 1 es una vista lateral en alzado de un ejemplo de una unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos segun una realizaci6n ilustrativa de la unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos descrita en este documento.
La figura 2 es una vista de un corte transversal a lo largo de la lfnea 2-2 de la unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos mostrada en la figura 1.
Y la figura 3 es una vista en planta desde arriba de un ejemplo de una unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos segun una realizaci6n ilustrativa de la unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos descrita en este documento.
0tras ventajas y caracterfsticas resultaran claras a partir de la siguiente descripci6n y de las reivindicaciones.
Descripcion detallada de las realizaciones preferidas
Los dispositivos y metodos que se discuten en este documento son meramente ilustrativos de maneras especfficas de hacer y usar esta invenci6n y no debe interpretarse que limiten su alcance.
Si bien los dispositivos y metodos se han descrito con cierto grado de especificidad, debe notarse que se pueden hacer numerosas modificaciones en los detalles de la construcci6n y de la disposici6n de los dispositivos y de los componentes, sin que esto implique sobrepasar el alcance de esta descripci6n. Se entiende que los dispositivos y los metodos no se limitan a las realizaciones descritas aquf con el objetivo de servir de ejemplos.
En referencia a las figuras de los dibujos, en las cuales los mismos numeros de referencia designan los mismos elementos en todas las varias vistas, e inicialmente a la figura 1, una unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos 10 comprende un quemador 12, una camara de combusti6n 14, una camara de reacci6n 16, una caldera de recuperaci6n 18 y un colector de vapor 20. La caldera de recuperaci6n 18 se monta encima de la camara de reacci6n 16 y el colector de vapor 20 se monta encima de la caldera de recuperaci6n 18, lo que da como resultado un diseno compacto, en tres pisos, que necesita solamente el espacio de una unica plataforma. La camara de reacci6n 16 comprende un cuerpo horizontal 22 y un plenum vertical 24. La camara de reacci6n 16 incluye una entrada 26 para recibir un gas acido, como sulfuro de hidr6geno gaseoso (H2S). Un extremo 28 del cuerpo horizontal 22 de la camara de reacci6n 16 esta unido mediante conexi6n de fluidos a la camara de combusti6n 14, mientras que el otro extremo 30 del cuerpo horizontal 22 de la camara de reacci6n 16 esta unido mediante conexi6n de fluidos al extremo inferior 32 del plenum vertical 24 de la camara de reacci6n 16. El quemador 12, la camara de combusti6n 14 y el cuerpo horizontal 22 de la camara de reacci6n 16 pueden estar alineados coaxialmente. El cuerpo horizontal 22 y el plenum vertical 24 de la camara de reacci6n 16 contienen elementos termicos internos 66, tales como tubos de ceramica o de otros materiales refractarios, para ayudar en las reacciones cineticas durante el proceso de recuperaci6n de azufre. La unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos 10 no necesita catalizadores o un lecho catalizador dentro de la camara de reacci6n 16, sino que utiliza mas bien los elementos termicos internos 66, como tubos ceramicos u otros elementos termicos o refractarios, para calentar suficientemente los gases de azufre acidos introducidos para la reacci6n termica con el fin de producir azufre elemental. El extremo superior 34 del plenum vertical 24 de la camara de reacci6n 16 esta unido mediante conexi6n de fluidos a la caldera de recuperaci6n 18. La caldera de recuperaci6n 18 incluye una salida 36 para la liberaci6n de di6xido de azufre (S02) para la extracci6n de azufre corriente abajo en el proceso para producir azufre elemental adicional mediante reacciones catalfticas. La caldera de condensaci6n 18 esta conectada a traves de fluidos al colector de vapor 20. Tanto la caldera de recuperaci6n 18 como el colector de vapor 20 estan sustancialmente horizontales, lo que da como resultado que la camara de reacci6n 16, la caldera de recuperaci6n 18 y el colector de vapor 20 estan alineados a lo largo de ejes paralelos. Ademas, la conexi6n de entrada 26 de la camara de reacci6n 16 y la conexi6n de salida 36 de la caldera de recuperaci6n 18 se pueden colocar cerca de los mismos extremos de la unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos 10.
Cuando esta funcionando la unidad, los gases de azufre acidos, como los de H2S, se alimentan a la camara de reacci6n 16 a traves de la conexi6n de entrada 26. En la camara de reacci6n 16, los gases acidos de azufre se calientan a aproximadamente 1000 - 1300 °C utilizando el quemador 12 unido a la camara de combusti6n 14. En la camara de reacci6n 16, el gas acido se convierte termicamente en di6xido de azufre (S02). Esta reacci6n termica es ayudada por los elementos termicos internos 66 dentro del cuerpo horizontal 22 y por el plenum vertical 24 de la camara de reacci6n 16. La conversi6n termica del gas acido comienza en el cuerpo horizontal 22 de la camara de reacci6n 16 y continua a traves del plenum vertical 24 de la camara de reacci6n 16. El plenum vertical 24 permite el diseno compacto y en pisos de la unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos 10 y es necesario para completar la reacci6n de craqueo termico. Los productos de combusti6n calientes procedentes del plenum vertical 24 de la camara de reacci6n 16 entran a la caldera de recuperaci6n 18 y se enfrfan parcialmente por el vapor generado por el colector de vapor 20. Los productos de combusti6n calientes se enfrfan en la caldera de recuperaci6n 18 hasta aproximadamente 300 -500 °C. El azufre elemental resultante se puede retirar de la caldera de recuperaci6n 18, mientras que los productos de combusti6n enfriados restantes dejan la caldera de recuperaci6n 18 a traves de la salida 36 y se alimentan corriente abajo para extracci6n adicional del azufre utilizando reacciones catalfticas para producir mas azufre elemental.
En referencia ahora a las figuras 2 y 3, la unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos 10 tiene una camara de combusti6n sustancialmente horizontal 14 con un quemador 12 en conexi6n de fluidos con un primer extremo terminal 38. Un segundo extremo terminal 40 de la camara de combusti6n 14 esta en conexi6n de fluidos con un primer extremo opuesto 28 del cuerpo principal 22 de una camara de reacci6n sustancialmente horizontal 16. El quemador 12, la camara de combusti6n 14 y el cuerpo principal 22 de la camara de reacci6n 16 pueden estar alineados coaxialmente. Ademas, el quemador 12, la camara de combusti6n 14 y el cuerpo principal 22 de la camara de reacci6n 16 forman un primer piso 42 de la unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos 10. El cuerpo principal 22 de la camara de reacci6n 16 incluye una conexi6n de entrada 26 para recibir gas sulfurico acido para procesado termico con el fin de producir azufre elemental. La camara de combusti6n 14 y la camara de reacci6n 16 pueden calentar el gas sulfurico acido que entra hasta aproximadamente 1000 -1300 °C utilizando el quemador 12 en conexi6n de fluidos con la camara de combusti6n 14.
El extremo inferior 32 de un plenum sustancialmente vertical 24 esta conectado mediante fluidos a un segundo extremo opuesto 30 del cuerpo principal 22 de la camara de reacci6n 16. El cuerpo principal 22 y el plenum sustancialmente vertical 24 forman la camara de reacci6n 16; ambos pueden incluir elementos termicos internos 66, como tubos ceramicos o de otro material refractario. Ademas, la camara de reacci6n 16 puede estar dividida en zonas separadas (no mostradas) para permitir una mayor conversi6n termica de los gases de azufre acidos introducidos, como el sulfuro de hidr6geno. La conversi6n termica del gas acido de azufre comienza en el cuerpo principal 22 de la camara de reacci6n 16 y continua a traves del plenum vertical 24 de la camara de reacci6n 16. El plenum sustancialmente vertical 24 de la camara de reacci6n 16 permite que el espacio ocupado por la unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos 10 sea pequeno.
El extremo superior 34 del plenum sustancialmente vertical 24 de la camara de reacci6n 16 esta conectado mediante fluidos a una caldera de recuperaci6n 18 sustancialmente horizontal que se monta encima del cuerpo principal 22 de la camara de reacci6n 16. La caldera de recuperaci6n 18 se puede montar sobre una plataforma de soporte 48 encima del cuerpo principal 22 de la camara de reacci6n 16. La orientaci6n de la caldera de recuperaci6n 18 y el plenum vertical 24 forman un muro de calor radiante entre la camara de reacci6n 16 y la caldera de recuperaci6n 18 que evitan que la caldera de recuperaci6n 18 este expuesta a la zona de calor radiante producido por la camara de combusti6n 14 y la camara de reacci6n 16. La plataforma de soporte 48 puede estar apoyada en varias patas de soporte 50. De manera adicional, la caldera de recuperaci6n 18 se puede montar sobre la plataforma de soporte 48 utilizando un par de piezas de soporte 52. La caldera de recuperaci6n 18 forma un segundo piso 44 de la unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos 10.
Un colector de vapor sustancialmente horizontal 20 esta en conexi6n mediante fluidos con la caldera de recuperaci6n 18 y se monta encima de la caldera de recuperaci6n 18. El colector de vapor 20 puede estar en conexi6n mediante fluidos con la caldera de recuperaci6n 18 a traves de una serie de tuberfas superiores 54 y una serie de tuberfas inferiores 56. Las tuberfas superiores 54 pueden estar conectadas mediante fluidos con el fondo 58 del colector de vapor 20 y con la parte superior 60 de la caldera de recuperaci6n 18. Las tuberfas inferiores 56 pueden estar conectadas mediante fluidos con la parte inferior 62 del colector de vapor 20 y con la parte inferior 64 de la caldera de recuperaci6n 18. El colector de vapor 20 forma un tercer piso 46 de la unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos 10. El vapor producido en el colector de vapor 20 enfrfa parcialmente los productos de combusti6n calientes dentro de la caldera de recuperaci6n 18 hasta aproximadamente 300 -500 °C. Los productos de combusti6n enfriados salen de la caldera de recuperaci6n 18 a traves de la salida 36 situada en un extremo opuesto a la conexi6n de fluidos del extremo superior 34 del plenum sustancialmente vertical 24 de la camara de reacci6n 16. Los productos de combusti6n enfriados se alimentan corriente abajo en el proceso para extraer mas azufre en al menos una reacci6n catalftica a fin de producir mas azufre elemental.
El primer piso 42 que tiene el quemador 12, la camara de combusti6n 14, el cuerpo principal 22 de la camara de reacci6n 16 y el extremo inferior 32 del plenum sustancialmente vertical 24; el segundo piso 44 que contiene el extremo superior 34 del plenum sustancialmente vertical 24 y la caldera de recuperaci6n 18 y el tercer piso 46 que tiene el colector de vapor 20 estan alineados segun ejes paralelos para formar la unidad de recuperaci6n de azufre
compacta y en pisos 10. Ademas, la conexi6n de entrada 26 de la camara de reacci6n 16 y la conexi6n de salida 36 de la caldera de recuperaci6n 18 se pueden situar cerca de los mismos extremos de la unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos 10.
La unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos 10, que es el coraz6n de una planta de azufre, tiene numerosas ventajas, tanto en el aspecto econ6mico como de ingenierfa. La unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos 10 proporciona una configuraci6n de diseno de una unidad de recuperaci6n de azufre (SRU) eficaz y eficiente combinando cuatro componentes separados, la camara de combusti6n de la SRU 12 y 14, la camara de reacci6n de la SRU 16, la caldera de recuperaci6n de la SRU 18 y el colector de vapor de la SRU 20, en una configuraci6n de diseno de tres pisos apilados utilizando una estructura y una base comunes, permitiendo de esta manera que se combinen todas las cargas estructurales, termicas, de tuberfas y civiles. La unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos 10 ahorra en numerosas bases estructurales y de obra civil, dando un gran resultado en ahorros de espacio, tal como de 50 a 60 % sobre las implantaciones en serie tradicionales de las SRU. La unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos 10 ahorra tiempo y costo de ingenierfa, revisiones, espacio en planta precioso, lo que es especialmente interesante en los casos de aplicaciones de reconversi6n con aumento de capacidad, en las cuales el espacio esta limitado.
La unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos 10 proporciona tambien ahorros tanto en los trabajos de obra civil como estructurales, asf como en suministros, implantaci6n e instalaci6n de tuberfas, soportes de tuberfas y en eficiencia y en flujo de equipos compactos. Adicionalmente, la unidad de recuperaci6n de azufre en pisos y compacta 10 aumenta la eficiencia de la operaci6n, asf como la eficiencia del mantenimiento. La unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos 10 permite que todo el trabajo se concentre en un espacio situado centralmente lo que permite que todo el trabajo de campo y el mantenimiento operativo se lleve acabo en una ubicaci6n, con facilidad de acceso a cada uno de los pisos 42, 44 y 46 de la unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos 10.
Cada uno de los componentes 12, 14, 16, 18 y 20 en cada uno de los pisos 42, 44 y 46 estan orientados horizontalmente, lo que permite sintonizar finamente las ventanas de operaci6n crfticas tanto internas como externas. Las ventanas de operaci6n de los equipos y procesos crfticos son crfticas para el diseno del proceso, para el diseno de los aparatos y para la seguridad de la unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos 10, ademas de para evitar fallos o funcionamientos inadecuados. Ademas, las tuberfas 54 y 56 que conectan mediante fluidos la caldera de recuperaci6n 18 y el colector de vapor 20 mejoran el proceso de extracci6n de azufre adicional.
La unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos 10 proporciona ademas mayor flexibilidad en el diseno de la camara de reacci6n de la SRU 16, lo que permite una mayor capacidad durante la recuperaci6n del azufre elemental en el proceso termico, asf como una sintonizaci6n fina de los parametros de diseno complejos requeridos en las SRU, como tener en cuenta una camara de reacci6n de dos zonas 16 o una camara de reacci6n de una unica zona 16 con qufmica compleja sin tener que cambiar la huella de la unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos 10.
La estructura externa de los componentes de la unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos 10 tiene una ventana de operaci6n 6ptima termica, que se mejora con la estructura vertical en pisos, compacta. La configuraci6n compacta, en pisos, de la unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos 10 permite un control mas estrecho mediante diseno del medio ambiente termico externo a niveles primario y secundario, lo cual es crftico para la duraci6n de los componentes, el mantenimiento y la seguridad.
Los problemas asociados con la gran expansi6n termica de las SRU conocidas se solucionan con la unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos 10. Las SRU conocidas utilizan componentes alineados en serie, que exageran los problemas de la expansi6n termica con un efecto en serie aditivo. Las cargas de cimentaci6n se tienen en cuenta en una unidad con la unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos 10 tanto en condiciones estaticas en frfo como durante el funcionamiento. La unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos 10 tiene en cuenta el crecimiento termico horizontal en el primer nivel, contrarrestado por el crecimiento termico en el extremo opuesto en el nivel secundario, que se divide en el plano vertical. Este efecto contrario nivela la carga y mantiene la estabilidad de la carga de toda la unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos 10. Se permite el crecimiento vertical, con la configuraci6n de la unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos 10, sin restricciones en la planta y ademas se permiten y se tienen en cuenta tanto las operaciones "en frfo" como durante el funcionamiento en la unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos 10. Ademas, no hay restricciones de gastos generales asociadas con la unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos 10 y proporciona mejor flexibilidad de disenos, lo cual es especialmente importante en las SRU de gran capacidad.
De manera adicional, se mejora el funcionamiento del proceso interno con la unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos 10. En uno de los mas importantes y crfticos criterios, la orientaci6n de la caldera de recuperaci6n 18 y el plenum vertical 24 forman un muro de calor radiante entre la camara de reacci6n 16 y la caldera de condensaci6n 18, que protege la lamina del tubo de la cara caliente de la caldera de recuperaci6n 18 de la exposici6n a la zona de calor radiante producida por la combusti6n 14 y la camara de reacci6n 16. Esto hace mejor y mas eficaz el funcionamiento de la caldera de recuperaci6n 18, ademas de evitar su mal funcionamiento producido por fallos, fugas o siniestros.
Ademas, la unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos 10 proporciona numerosas ventajas econ6micas en ahorros de espacio en la planta. La unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en planta 10 permite un sistema de tuberfas y una configuraci6n de la instrumentaci6n eficientes y compactos, lo que proporciona facil acceso para el funcionamiento y el mantenimiento, trabajos sobre el terreno y menores trabajos de ingenierfa de
5 planta, de revisi6n y de obra civil. La unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos 10 proporciona tambien una vida mas larga a la instalaci6n, menos problemas y menos mantenimiento como factores ventajosos econ6micos definitivos. Ademas, la unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos 10 proporciona ventajas en la estetica de la planta. La unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos 10 es esteticamente atractiva, lisa y compacta y tiene un factor de forma atractivo,que mejora la estetica de la planta.
10 Si bien los dispositivos y los metodos se han descrito en relaci6n con los dibujos y las reivindicaciones, deberfa comprenderse que se pueden hacer, dentro del alcance de esta invenci6n, otras modificaciones adicionales, distintas de aquellas mostradas o sugeridas aquf.

Claims (15)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Una unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos (10), que comprende:
    un quemador (12) en conexi6n mediante fluidos con una camara de combusti6n (14);
    una camara de reacci6n (16) que tiene un cuerpo horizontal (22) y un plenum sustancialmente vertical (24);
    5 teniendo el cuerpo horizontal (22) de la camara de reacci6n (16) extremos opuestos (28,30); teniendo el plenum vertical (24) un extremo inferior (32) y un extremo superior (34); en el que un extremo del cuerpo horizontal (22) de la camara de reacci6n (16) esta en conexi6n mediante fluidos con la camara de combusti6n (14); en el que el otro extremo del cuerpo horizontal (22) de la camara de reacci6n (16) esta en conexi6n mediante fluidos con el extremo inferior (32) del plenum vertical (24);
    10 una caldera de recuperaci6n (18) en conexi6n mediante fluidos con el extremo superior (34) del plenum vertical
    (24) de la camara de reacci6n (16);
    un colector de vapor (20) en conexi6n mediante fluidos con la caldera de recuperaci6n (18);
    una conexi6n de entrada (26) en el cuerpo horizontal (22) de la camara de reacci6n (16) para recibir un gas de azufre acido;
    15 una conexi6n de salida (36) en la caldera de recuperaci6n (18) para liberar los productos de combusti6n calientes a fin de extraer mas azufre corriente abajo en el proceso; y
    en la que la caldera de recuperaci6n (18) se monta encima del cuerpo horizontal (22) de la camara de reacci6n
    (16) y el colector de vapor (20) se monta encima de la caldera de recuperaci6n (18), dando como resultado una unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos (10).
    20 2. La unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos de la reivindicaci6n 1 en la que el quemador, la camara de combusti6n, la camara de reacci6n, la caldera de recuperaci6n y el colector de vapor estan orientados horizontalmente, respectivamente.
  2. 3. La unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos de la reivindicaci6n 2 en la que el quemador, la camara de combusti6n, el cuerpo horizontal de la camara de reacci6n y el extremo inferior del plenum vertical forman
    25 un primer piso; en el que la caldera de recuperaci6n y el extremo superior del plenum vertical forman un segundo piso; en el que el colector de vapor forma un tercer piso y en el que el primer piso, el segundo piso y el tercer pisos estan alineados a lo largo de ejes paralelos.
  3. 4. La unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos de la reivindicaci6n 1 en la que el quemador, la camara de combusti6n y el cuerpo horizontal de la camara de reacci6n estan alineados coaxialmente.
    30 5. La unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos de la reivindicaci6n 1 en la que la conexi6n de entrada de la camara de reacci6n y la conexi6n de salida de la caldera de recuperaci6n se colocan cerca de los mismos extremos de la unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos.
  4. 6. La unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos de la reivindicaci6n 1 en la que el gas acido de azufre es sulfuro de hidr6geno gaseoso.
    35 7. La unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos de la reivindicaci6n 1 en la que el cuerpo horizontal y el plenum vertical de la camara de reacci6n incluyen elementos termicos internos.
  5. 8. La unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos de la reivindicaci6n 7 en la que elementos termicos internos son tubos ceramicos o materiales refractarios.
  6. 9. La unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos de la reivindicaci6n 1 en la que la camara de 40 reacci6n incluye varias zonas de reacci6n dentro de la camara de reacci6n.
  7. 10.
    La unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos de la reivindicaci6n 1 en la que la caldera de recuperaci6n se monta en una plataforma de soporte encima del cuerpo horizontal de la camara de reacci6n.
  8. 11.
    La unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos de la reivindicaci6n 1 en la que la orientaci6n de
    la caldera de recuperaci6n y el plenum vertical forman un muro de calor radiante entre la camara de reacci6n y la 45 caldera de recuperaci6n.
  9. 12. La unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos de la reivindicaci6n 1 en la que los gases acidos de azufre dentro de la camara de reacci6n se calientan hasta aproximadamente 1000 -1300 °C utilizando el quemador que esta en conexi6n mediante fluidos con la camara de combusti6n.
  10. 13. La unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos de la reivindicaci6n 12 en la que los gases acidos 50 de azufre calentados forman los productos de combusti6n calientes que salen por el extremo superior del plenum vertical de la camara de reacci6n hacia la caldera de recuperaci6n.
  11. 14. La unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos de la reivindicaci6n 13 en la que los productos de combusti6n calientes se enfrfan parcialmente en la caldera de recuperaci6n hasta aproximadamente 300 -500 °C por el vapor creado en el colector de vapor.
    5 15. Una unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos (10) de la reivindicaci6n 1, que comprende:
    una camara de combusti6n (14) sustancialmente horizontal que tiene un quemador (12) en un primer extremo terminal;
    una camara de reacci6n (16) sustancialmente horizontal que tiene un cuerpo principal (22) y un plenum sustancialmente vertical (24); teniendo el cuerpo principal (22) de la camara de reacci6n (16) extremos opuestos;
    10 teniendo el plenum vertical (24) un extremo inferior (32) y un extremo superior (34); en la que un extremo del cuerpo principal (22) de la camara de reacci6n (16) esta en conexi6n mediante fluidos con un segundo extremo terminal de la camara de combusti6n (14); en la que el otro extremo del cuerpo principal (22) de la camara de reacci6n (16) esta en conexi6n mediante fluidos con el extremo inferior (32) del plenum vertical (24);
    una caldera de recuperaci6n (18) sustancialmente horizontal conectada al extremo superior (34) del plenum 15 vertical (24) de la camara de reacci6n (16);
    un colector de vapor (20) sustancialmente horizontal en conexi6n mediante fluidos con la caldera de recuperaci6n (18);
    una conexi6n de entrada (26) en el cuerpo principal (22) de la camara de reacci6n (16) para recibir el sulfuro de hidr6geno gaseoso;
    20 una conexi6n de salida (36) en la caldera de recuperaci6n (18) para liberar productos de combusti6n calientes a fin de extraer mas azufre corriente abajo en el proceso;
    en la que el quemador (12), la camara de combusti6n (14) y el cuerpo principal (22) de la camara de reacci6n
    (16) estan alineados coaxialmente;
    en la que el quemador (12), la camara de combusti6n (14), el cuerpo principal (22) de la camara de reacci6n (16) 25 y el extremo inferior (32) del plenum vertical (24) forman un primer piso (42) de una unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos (10);
    en la que la caldera de recuperaci6n (18) y el extremo superior (34) del plenum vertical (24) forma un segundo piso (44) de la unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos (10);
    en la que el colector de vapor (20) forma un tercer piso (46) de la unidad de recuperaci6n de azufre compacta y 30 en pisos (10); y
    en la que el primer piso (42), el segundo piso (44) y el tercer piso (46) de la unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos (10) se alinean a lo largo de ejes paralelos.
  12. 16. La unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos de la reivindicaci6n 15 en la que la conexi6n de
    entrada de la camara de reacci6n y la conexi6n de salida de la caldera de recuperaci6n se situan cerca de los 35 mismos extremos de la unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos.
  13. 17.
    La unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos de la reivindicaci6n 15 en la que el cuerpo principal y el plenum vertical de la camara de reacci6n incluyen elementos termicos internos.
  14. 18.
    La unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos de la reivindicaci6n 17 en la que los elementos termicos son tubos ceramicos o materiales refractarios.
    40 19. La unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos de la reivindicaci6n 15 en la que la camara de reacci6n incluye varias zonas de reacci6n dentro de la camara de reacci6n.
  15. 20. La unidad de recuperaci6n de azufre compacta y en pisos de la reivindicaci6n 15 en la que la caldera de recuperaci6n se monta en una plataforma de soporte encima del cuerpo principal de la camara de reacci6n y en la que la orientaci6n de la caldera de recuperaci6n y del plenum vertical forman un muro de calor radiante entre la
    45 camara de reacci6n y la caldera de recuperaci6n.
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