JP2006504604A - コークス炉ガスから硫化水素を分離し、その後クラウスプラントで純粋な硫黄を得る方法 - Google Patents

Abstract

この発明は、コークス炉ガスから硫化水素を分離し、その後クラウスプラントで純粋な硫黄を得る方法に関する。硫化水素は、吸収用液体によるガス洗浄でコークス炉ガスから取り出される。この吸収物を含んだ吸収用液体を再生し、凝縮された形で硫化水素を得て、クラウスプラントに供給する。このクラウスプラントは、クラウスボイラー、廃熱ボイラー並びに別の触媒反応器を構成する反応炉を有する。この発明では、クラウスプラントは、３５０°Ｃより低い動作温度で動作する単独の反応炉だけで稼動される。この反応炉を出たプロセスガスは、純粋な硫黄を分離された後、未だ変換されていない硫化硫黄の残留物とともに、ガス洗浄前の洗浄するコークス炉ガスに再循環される。

Description

この発明は、コークス炉ガスから硫化水素を分離し、その後クラウスプラントで純粋な硫黄を得る方法に関し、この方法では、吸収用液体によるガス洗浄でコークス炉ガスから硫化水素を取り出し、この吸収物を含んだ吸収用液体を再生し、そうすることによって凝縮された形で得られた硫化水素をクラウスプラントに供給するものであり、
その際クラウスプラントのクラウスボイラー内において、硫化水素は、空気中の酸素により、純粋な硫黄を形成する形で変換され、
その際クラウスボイラーを出たプロセスガスは、廃熱ボイラー内において、硫黄の凝縮に必要な温度にまで冷却され、硫黄を分離された後加熱されて、クラウスプラントの反応炉に供給され、そこで硫黄化合物が、触媒により純粋な硫黄に変換され、
その際反応炉を出たプロセスガスは、硫黄の凝縮に必要な温度にまで冷却されて、凝縮された硫黄が分離される。

コークス炉ガスは、硫化水素を含んでおり、この硫化水素は、利用される前にガス洗浄によって取り出されなければならない。ガス洗浄用に投入され、吸収物を含んだ吸収用液体を再生することにより、凝縮された形で硫化水素が得られ、この硫化水素は、後続のクラウスプラントで純粋な硫黄に変換される。クラウスプラントの中核部分は、燃焼室を持つボイラーであり、そこで８００°Ｃを超える高温において、硫化水素は、空気中の酸素により純粋な硫黄に変換される。この方法の基本的な反応は、以下のとおりである。

２Ｈ₂ Ｓ＋Ｏ₂ →Ｓ₂ ＋２Ｈ₂ Ｏ

この反応は、著しく発熱性であり、そのため非常に温度に依存する。反応の平衡状態に応じて、硫化水素の約７０％が純粋な硫黄として得られ、この硫黄は、後続の廃熱ボイラー内でのプロセスガスの冷却により、凝縮されて取り出される。触媒反応器とも呼ばれる後続の反応炉内では、以下の反応式にもとづき、硫化水素と二酸化硫黄の残留物は、触媒により硫黄に変換される。

３Ｈ₂ Ｓ＋ＳＯ₂ →３／８Ｓ₈ ＋２Ｈ₂ Ｏ

クラウス反応器は、３５０°Ｃより低い温度で稼動される。周知の措置の枠組みでは、クラウスプラントは、高い硫黄生産高を達成するために、常に少なくとも二つの直列に接続され、異なる温度レベルで稼動されるクラウス反応器を持つ形で実現される。直列に接続されたクラウス反応器の間には、凝縮された純粋な硫黄を分離するための中間冷却器が配備されている。ここに記述した構造及びここに与えられた用途を持つクラウスプラントは、非特許文献１に記載されている。
Ullmanns Encyklopaedie der technischen Chemie, Band 21, Seite 8 bis 13

一つのクラウスボイラーと後続する中間冷却器を持つ二つの触媒反応器から成るクラウスプラントは、設備的な負担のかかるものである。この発明の課題は、方法を変えることにより、この設備的な負担を軽減することである。

最初に述べた方法を出発点として、この課題は、この発明にもとづき、クラウスプラントを単独の反応炉だけで稼動させ、この反応炉内での動作温度を２５０°Ｃ未満に設定することと、この反応炉内で変換されなかった硫化水素の残留物を持つ、この反応炉を出たプロセスガスを、凝縮された硫黄を分離した後、ガス洗浄前の洗浄するコークス炉ガスに再循環させることとによって解決される。有利には、この反応炉は、２００°Ｃ〜２３０°Ｃの温度範囲で稼動される。

この発明では、クラウスプラントは、一つのクラウスボイラーと、従来技術と比べて、より低い温度で稼動される後続する単独の触媒反応器だけで構成される。この場合、クラウスプラントに供給される硫化水素の量に関連して、Ｈ₂ Ｓに変換された成分が、従来技術で二つ以上の触媒反応器を持つクラウスプラントを利用した場合よりも少ないことを甘受している。この発明では、プロセス全体で見ると、洗浄するコークス炉ガスに廃ガスを再循環させて、これと一緒にガス洗浄を受けさせることにより、クラウスプラントの廃ガスにおいて、より高い硫黄含有量が許容可能となることが分かる。このガス洗浄は、コークス炉ガス中における、この発明により再循環されたより高い硫化水素成分が、洗浄されたガス中における硫化水素含有量に影響を与えないように設計されている。その限りにおいて、このガス洗浄は、クラウスプラントの第二又は第三の触媒反応器を不要とするものである。この発明にもとづく方法によって、クラウスプラントは、設備的に非常に簡単に実現することができる。クラウスプラントの制御面も、著しく簡単となる。

この発明による方法の別の実施形態は、その後の請求項３から６までに記載されており、以下において、実施例にもとづき説明する。

図１にブロック構成図の形で図示した方法にもとづき、コークス炉ガスＣＯＧから、硫化水素が分離され、後続のクラウスプラントにおいて、純粋な硫黄Ｓに変換される。この硫化水素は、吸収用液体を用いたガス洗浄１により、コークス炉ガスから取り出される。この吸収物を持つ吸収用液体２は、段階３において再生される。これによって、硫化水素は、凝縮された形で蒸気状となって得られ、その硫化水素が、クラウスプラント４に供給される。クラウスプラント４で、硫化水素は、純粋な硫黄に変換され、それを液体の形で取り出す。更に、変換されなかった硫化水素の残留物を含むプロセスガス５が得られ、ガス洗浄１の前における洗浄するコークス炉ガスＣＯＧに再循環される。

クラウスプラント４の構成は、図２に図示されている。このプラントの基本的な構造には、クラウスボイラー６、廃熱ボイラー７並びに触媒層９を持つ反応炉８がある。硫化水素を含む供給フロー１０は、空気１１及び燃料ガス１２と一緒にクラウスボイラー６の燃焼室１３に送り込まれて、約１２００°Ｃの温度で発熱反応により純粋な硫黄を生成する形で変換される。クラウスボイラー６を出たプロセスガスは、廃熱ボイラー７内で、１７０°Ｃより低い硫黄の凝縮に必要な温度にまで冷却される。純粋な硫黄Ｓが凝縮されて、分離される。硫黄を分離した後、プロセスガス１４は、クラウスボイラー６から取り出された部分フロー１５を混合されて加熱され、クラウスプラントの反応炉８に供給される。反応炉８では、硫化水素と二酸化硫黄が、触媒１６により純粋な硫黄に変換される。反応炉８は、２５０°Ｃより低い動作温度で、有利には２００°Ｃ〜２３０°Ｃの温度範囲で稼動される。

図２から、クラウスプラント４が単独の反応炉８だけで実現されていることが分かる。この反応炉８を出たプロセスガスは、硫黄の凝縮に必要な温度にまで冷却される。凝縮された硫黄を分離された後、未だ硫化水素の残留物を含むプロセスガス５は、ガス洗浄１の前における洗浄するコークス炉ガスＣＯＧに再循環される。この発明による方法の有利な実施形態では、クラウスプラント４は、硫化水素の８０〜８５％が純粋な硫黄に変換され、凝縮物として取り出されるように稼動される。

この実施形態では、クラウスボイラー６として、耐火性のライニングを施されたボイラーが使用され、このボイラーは、一つの燃焼室１３と、それに対して水平に続く、両側をガスを通すチェッカれんが１７によって境界を定められた、触媒層９を持つ一つの触媒室とを有する。

廃熱ボイラー７において、クラウスボイラー６から出た約１２００°Ｃの高温のガス流も、２５０°Ｃより低い温度で反応炉８を出たプロセスガス流も、純粋な硫黄の凝縮温度より低い温度にまで冷却される。この場合、減圧された蒸気１８が生成される。この廃熱ボイラー７は、クラウスボイラー６から出たプロセスガスが貫流する熱交換用パイプから成る第一のパイプ群１９を有する。更に、この廃熱ボイラー７は、反応炉８から出たプロセスガスが貫流する熱交換用パイプから成る第二のパイプ群２０を有する。これらのパイプ群１９，２０は、同じ蒸気ボイラー室内に配置されている。純粋な硫黄は、ほとんど廃熱ボイラー７内で凝縮されて、液体の形で廃熱ボイラー７及び後続の分離器２１から取り出される。

反応炉８に供給されるプロセスガス１４を加熱するために、クラウスボイラーから部分フロー１５が分岐している。この分岐パイプは、クラウスボイラー６の耐火性のライニングを施された流出側の部屋２２の周りに接続しており、このボイラーの近くにあるプロセスガスパイプに合流している。この分岐パイプの合流領域には、弁胴が調整可能な形で配置されており、この弁胴を用いて、分岐パイプを出る高温のガス流の流量を制御することができる。この弁胴及びこの弁胴に対応する調整装置は、プロセスガスパイプを通るプロセスガス１４によって冷却されており、その結果この弁胴には、通常の金属材料を使用することができる。

この発明による方法の大幅に簡略化したブロック構成図 この発明による方法の枠内において、実現されたクラウスプラント

符号の説明

１ ガス洗浄
２ 吸収用液体
３ 段階
４ クラウスプラント
５ 変換されなかった硫化水素の残留物を含むプロセスガス
６ クラウスボイラー
７ 廃熱ボイラー
８ 反応炉
９ 触媒層
１１ 空気
１２ 燃料ガス
１３ 燃焼室
１４ プロセスガス
１５ 部分フロー
１６ 触媒
１７ チェッカれんが
１８ 減圧された蒸気
１９，２０ パイプ群
２１ 分離器
２２ 耐火性のライニングを施された流出側の部屋
ＣＯＧ コークス炉ガス
Ｈ₂ Ｓ 硫化水素
Ｓ 硫黄

Claims (6)

1. コークス炉ガスから硫化水素を分離し、その後クラウスプラントで純粋な硫黄を得る方法であって、吸収用液体によるガス洗浄でコークス炉ガスから硫化水素を取り出して、この吸収物を含んだ吸収用液体を再生し、そうすることによって凝縮された形で得られた硫化水素をクラウスプラントに供給するものであり、
   その際このクラウスプラントのクラウスボイラー内において、この硫化水素は、空気中の酸素により、純粋な硫黄を形成する形で変換され、
   その際このクラウスボイラーを出たプロセスガスは、廃熱ボイラー内において、硫黄の凝縮に必要な温度にまで冷却され、硫黄を分離された後加熱されて、このクラウスプラントの反応炉に供給され、そこで硫黄化合物が、触媒により純粋な硫黄に変換され、
   その際この反応炉を出たプロセスガスは、硫黄の凝縮に必要な温度にまで冷却されて、凝縮された硫黄を分離される方法において、
   このクラウスプラントは、単独の反応炉だけで稼動されるとともに、この反応炉内における動作温度は、２５０°Ｃより低く調整されていることと、
   この反応炉を出たプロセスガスは、凝縮された硫黄を分離された後、この反応炉内で変換されなかった硫化硫黄の残留物とともに、このガス洗浄前における洗浄するコークス炉ガスに再循環されることとを特徴とする方法。
2. 当該の反応炉が、２００°Ｃ〜３２０°Ｃの温度範囲で稼動されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 当該の実施形態において、クラウスボイラーとして、耐火性のライニングを施されたボイラーを使用し、このボイラーは、一つの燃焼室と、それに対して水平に続く、両側をガスを通すチェッカれんがによって境界を定められた、触媒層を持つ一つの触媒室とを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 当該の廃熱ボイラーは、当該のクラウスボイラーから出たプロセスガスが貫流する熱交換用パイプから成る第一のパイプ群を有することと、当該の廃熱ボイラーは、当該の反応炉から出たプロセスガスが貫流する熱交換用パイプから成る第二のパイプ群を有することと、これらのパイプ群は、同じ蒸気ボイラー室内に配置されており、このボイラー室内で減圧された蒸気が生成されることとを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載の方法。
5. 当該の廃熱ボイラーから、純粋な硫黄が液体で取り出されることを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載の方法。
6. 当該のクラウスボイラーから出た高温のプロセスガスから、部分フローを分岐させて、この部分フローを、当該の反応炉に供給されるプロセスガス流に、加熱のために混合させることを特徴とする請求項１から５までのいずれか一つに記載の方法。

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