JPH0551521B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガス流の処理に関するものである。特
に、本発明は硫化水素から成るガス流の処理に関
するものである。

硫化水素から成るガス流は代表的には多くの工
業的工程からの廃生成物または副生成物として生
成する。例えば、二酸化炭素と硫化水素から成る
酸性ガス流は代表的には硫黄が原油から除かれる
油精製操作中に生成される。その種の硫化水素含
有流をそれらの大気中放出の前に処理して硫黄含
有ガス含量を減らすか全く除去するようにするこ
とが必要である。硫化水素から成るガス流を処理
するための一つのよく知られ広く実施される方法
はクラウス法である。この方法は硫化水素と二酸
化硫黄とを反応させて硫黄蒸気と水蒸気を形成さ
せることに基づいており、次の式に従う。

SO₂＋2H₂Ｓ＝2H₂Ｏ＋3S 硫黄は蒸気相中で温度に応じてS₂，S₆およびS₈の
ような多くの異なる分子状種として存在する。

クラウス法の第一段階は入つてくるガス流の中
の硫化水素の約三分の一を燃焼させて式 2H₂Ｓ＋3O₂＝2H₂Ｏ＋2SO₂ に従つて二酸化硫黄と水蒸気を形成させることで
ある。

この燃焼反応は適当な炉の中でおこり、通常は
空気が燃焼目的用に酸素源として用いられる。炉
は、二酸化硫黄と硫化水素の間の反応が燃焼帯に
おいてはじまり次いでその燃焼帯の下流で継続す
ることができるよう設計されている。しかし、ク
ラウス法の一つの特色は、硫化水素の燃焼によつ
てつくり出される温度において、残留硫化水素の
約75％以上を硫黄へ二酸化硫黄との反応によつて
転化することが可能ではなく、代表的には硫化水
素の50％から70％の間がそのような転化を受ける
ということである。しかし、残留硫化水素の二酸
化硫黄とを反応させることにより、200から350℃
の程度の反応温度における触媒の存在下において
より高率の転換を達成することが可能である。
（そのような「接触的」温度においては、温度が
低いほど達成される転化率が高い）。従つて、ガ
スが炉のいわゆる熱領域を通過したのちに、それ
らを炉中で形成された硫黄が凝縮する温度へ冷却
する。硫黄はこのようにして回収される。ガスは
次に硫化水素と二酸化硫黄の間の接触反応の実施
に適する温度へ再可熱されるが、その温度は代表
的には200℃の温度のものである。接触反応を次
に実施し、代表的には残留硫化水素の約60％が硫
黄へ転化される。けれども、100％の転化を達成
することはまだ可能ではなく、それは、実際には
99.5％より大きい転化は硫黄蒸気が凝縮しそれに
よつて触媒の有効性を実質的に下げる温度におい
てのみ達成し得るからである。それゆえ、硫化水
素の二酸化硫黄による接触的酸化を一段以上の方
式で実施することが代表的であり、まず第一に硫
黄蒸気は凝縮させ次に硫化水素含有ガスを再加熱
することが各段階の間で実施される。

各々の接触的段階に先立つてガスの再加熱を実
施するために各種の手段を用いてよい。例えば、
供給ガス混合物の小部分を炉の上流からそらさせ
て、装置系列内のバーナーにおいて完全に二酸化
硫黄へ燃焼させることができ、そこには、代表的
には１個のその種のバーナーが各接触反応器の上
流で存在する。二酸化硫黄含有熱ガスを次に主ガ
ス流と各々の接触反応器の上流で混合して再加熱
を行なわせるようにする。あるいはまた、主ガス
流の一部を例えば炉を出る主ガス流を冷却するの
に用いる廃熱ボイラーから取り、装置系列内バー
ナーからのガスと同じ方式で使用することができ
る。もう一つの方式は、例えばスチームとの間接
的熱交換を用いて再加熱を行なわせることであ
る。代表的には、二段または三段のその種の段階
の後に、最下流段階中で形成した硫黄はガス流か
ら凝析され、そのガス流は次に比較的稀薄な硫化
水素流を取扱うための既知の種類のテールガス浄
化工程（例えば、スコツト、ビーボンあるいはス
トレトフオード法）へ送られるか、そのガス流が
次に焼却される。

この基本的なクラウス法の多くの変形が可能で
ある。これらの変形のいくつかはH.フイツシヤ
ーのHydrocarbon Processing，３月（1979年）、
125−129頁によつて「硫黄コストはプロセスの選
択とともに変る」という論文においてまとめられ
ている。

最近は、比較的高い硫黄含量の原油を使う傾向
があり、また硫黄含有ガスの大気放出に関するか
ぎり、より厳しい環境基準の傾向があつて、益々
多くの硫化水素含有流が処理されることが必要と
なり、従つて硫化水素含有ガスのためのより多く
の処理能力が必要とされる。例えば、可能な場合
には、現存クラウス法プラントが硫黄を製造し得
る速度を上げることが望ましい。実際には、その
種のプラントが硫化水素含有ガスの増大した処理
量を扱える能力は限られている。燃焼用の必要酸
素を供給するためには、ガス混合物中の硫化水素
の毎６容積あたり約14容積の空気が必要とされる
ことは実際に知られている。例えば1981年のGas
Conditioning Conference（1981年、オクラホマ）
のM.R.グレイおよびW.Y.スブルチエクによる
「クラウス法硫黄プラントにおける酸素使用」と
題する論文、およびOil and Gas Journal，1984
年８月20日、108−112頁の“Modifications
Jump Sulphur Recovery Capacity”と題する
論文においては、現存クラウス法の能力は空気を
いくらかの商業的酸素で置き換えそれによつて工
程から流出するガス混合物中の窒素の割合を減ら
すことによつて増すことができるということが提
案されている。実際にはしかし、多くのプラント
において、この方法によつて達成し得る増加量
は、窒素の容積減少が炉と関連している廃熱ボイ
ラーまたは熱交換器、あるいは炉の耐火内張りが
耐えることができないより高い炉排出温度をもた
らす傾向があるので、制約がある。事実、ガス流
が濃縮（硫化水素に関して）されているほど著し
い増率を達成できる可能性が小さく、その種の可
能性はしばしば80容積％またはそれより多い硫化
水素を含む供給ガス流に特に限定されるようにな
る。クラウス法中で純酸素を用いるもう一つの提
案は米国特許明細書3681024およびそれに相当す
るカナダ特許明細書854094に示されている。これ
らの特許明細書は硫化水素流の三分の一を約95％
純度の酸素で以て燃焼することを開示している。
１個または２個の接触的反応器からのプラント排
出流は水スクラバーへ送られてその排出流の水分
含量が減らされ、そのスクラバー・オフガスの十
分な量を循環させて酸素供給体を稀釈し、炉温が
空気で操作するときに得られる温度と本質上等し
いようになされる。

この方法はプラントの大きさを小さくすること
を可能にする利点をもつと述べられている。しか
し、空気を使つて硫化水素の燃焼を支持する意図
で以て建設された現存プラントは米国特許明細書
3681024に記載の方法を実施するよう容易には転
換させることができず、この方法は商業的有利さ
を見出していない。その上、熱反応帯域へその中
を通つてきたガス混合物を循環するということの
実際は、熱反応帯域を規定する炉の寸法を小さく
し得る量に対して、入つてくる硫化水素流が硫化
水素の容積で例えば50％以上を含む場合には特
に、制約を課する。米国特許明細書3331733と
4552747は熱反応器中の温度を調節するためにガ
スが循環される提案の別の例である。

本発明の一つの目的は硫化水素から成りあるい
は比較的高割合の硫化水素を含むガス流から硫黄
を回収するための改善方法と装置を提供すること
であり、それらは、硫黄回収工程中を流れる窒素
のような「バラスト」ガスの容積を最小化するこ
とができ、かつ、炉の取入口へ排出ガスを循環す
ることに依存する必要がない。

本発明によると、硫化水素から成る供給ガス流
から硫黄を回収する方法が提供されるのであり、
その方法は、供給ガス流を主流と小流とに分割
し、第一燃焼領域においてその小流の硫化水素含
量の少くとも50％を燃焼して二酸化硫黄と水蒸気
を形成させ、次いでその小流を冷却し、第二燃焼
領域において主流の硫化水素の三分の一以下を燃
焼させて二酸化硫黄と水蒸気を形成させ、酸素富
化ガス（後で規定するとおりの）を第二燃焼領域
へ供給することによつて主流中の硫化水素の燃焼
を支持し、硫化水素をこのようにして形成された
二酸化硫黄と上記第二燃焼領域と共同している熱
反応領域中で反応させて硫黄蒸気と水蒸気を形成
させ、その硫黄蒸気を生成ガス混合物から抽出
し、ガス混合物中の残留硫化水素を残留二酸化酸
素と反応させて硫黄蒸気と水蒸気をさらに形成さ
せ、次いでそのさらに生成された硫黄蒸気を抽出
する、ことから成り、その場合、冷却された小流
は第二燃焼領域またはそれと共同する熱領域（あ
るいは両者）の中へ導入され、小流および主流の
合計硫化水素含量の約三分の一が燃焼されて二酸
化硫黄と水蒸気が形成される。

好ましくは、この小流の硫化水素含量の実質上
全部を燃焼させて二酸化硫黄と水蒸気を形成させ
る。

本発明はまた硫化水素から成る供給ガス流から
硫黄を回収する装置を提供するものであり、その
装置は、上記供給ガス流の主流部分を受入れるた
めの第一導管；上記供給ガス流の小流部分を受け
入れるための第二導管；この小流の硫化水素含量
の少くとも50％を燃焼させて二酸化硫黄と水蒸気
とを形成させるための、少くとも一つの第一バー
ナーを共同させてもつ第一燃焼領域であつて、そ
のバーナーが上記第二導管と連通する取入口をも
ち、上記第一燃焼領域がそれからのガス混合物を
冷却するための熱交換器手段の取入口と連通する
取出口をもつ、第一燃焼領域；硫化水素を燃焼さ
せて水蒸気と二酸化硫黄を形成させるための、少
くとも一つの第二バーナーを共同させてもち、そ
の少くとも一つの第二バーナーが上記第一導管と
連通する取入口および酸素富化ガス（後述すると
おりの）源と連通する取入口とをもつ、第二燃焼
領域；操作時において、二酸化硫黄が硫化水素と
反応して硫黄蒸気と水蒸気を形成し、上記第二燃
焼領域からの取出口と連通する、熱反応領域；こ
の熱反応領域を出るガス混合物から硫黄蒸気を抽
出するための、上記熱反応領域の下流の、凝縮
器；硫化水素と二酸化硫黄との間でさらに反応さ
せて硫黄蒸気と水蒸気をさらに形成させるため
の、上記凝縮器の下流の少くとももう一つの反応
領域；上記のさらに生成された硫黄蒸気を抽出す
るためのもう一つの凝縮器；および、上記熱交換
手段を出る冷却されたガス混合物を第二燃焼領域
と上記熱反応領域の一方または両方の中へ導入す
る手段；を含む装置であり、それによつて、操作
に際して、上記の主流部分と小流部分との合計の
硫化水素含量の約三分の一が燃焼して二酸化硫黄
と水蒸気を形成することができる。

ここで使用する「酸素富化ガス」という用語
は、少くとも80容積％の分子状酸素を含むガス状
混合物を意味する。酸素富化ガスは好ましくは実
質上純粋の酸素である。あるいはまた、それは例
えば酸素分を増した空気であつてもよい。小流と
主流との相対的の大きさを適切に選ぶことによつ
て、酸素富化ガスが純酸素であり、かつ、硫化水
素から成るガスが硫化水素分が比較的多く含まれ
るものであり、すなわち、50容積％以上の硫化水
素（代表的には60容積％以上の硫化水素）を含む
ものであるとしても、冷却された小流および酸素
富化ガス以外の他の流体を第二燃焼領域の中へ導
入する必要もなく、過度の温度が第二燃焼領域中
で発生しないことを確実にすることが可能であ
る。従つて、硫化水素流の約三分の一が単一炉中
で燃焼して二酸化硫黄を形成し、空気を硫化水素
の燃焼を支持するのに用いられる慣用的クラウス
法と比べて、硫化水素の比較的大きい処理量が、
炉の与えられた寸法に対して、本発明に従つて達
成される（第二燃焼領域とそれと共同する熱反応
領域を組入れて）。

代表的に、化学量論的またはそれに近い燃焼が
第一燃焼領域中でおこるときには、供給ガス流の
10％までを小流を形成させるのに用い、その供給
ガス流の残りは主流を形成する。

空気、または分子状酸素を含む別のガス状混合
物を小流の燃焼を支持するのに用いてよい。第一
燃焼領域中で三酸化硫黄の形成を妨げることが望
ましい。従つて、第一燃焼領域へ供給される分子
状酸素量は好ましくは、小流の硫化水素含量の完
全燃焼に必要な量の90から100％の範囲にある。
また、第一燃焼領域を出るガスが、それが冷却さ
れる下流で、第二燃焼領域中の焔の熱帯域の中へ
導入され、それによつてガス中に存在する三酸化
硫黄の痕跡がすべて破壊されることが好ましい。

代表的には、空気、酸素富化空気または純酸素
を第一燃焼領域中で燃焼を支持するのに用いる場
合には、第一燃焼領域の下流の熱交換器手段の取
入口において温度を調節するよう、その種の領域
へ追加的冷却が与えられる必要がある。その種の
冷却は調節剤または急冷剤を第一燃焼領域の中へ
導入することによつて提供することができる。調
節剤または急冷剤は例えば、スチーム、液体の
水、窒素および二酸化炭素から選ぶことができ
る。必要ならば、第一燃焼手段中で用いられるバ
ーナーには各々、水のような冷却剤の循環用ジヤ
ケツトが設けられてよい。そのような冷却用ジヤ
ケツトの使用は調節剤の使用の代替または追加で
あつてよい。

冷却された小流はすべて代表的には第二燃焼領
域中へ直接に導入される。あるいはまた、この流
れの小部分は硫黄凝縮器および接触的反応領域の
中間で再加熱を与えるのに用いてよい。もう一つ
の別法は、純酸素または酸素富化空気を燃焼支持
に用いる場合には好ましいものであるが、冷却さ
れた小流の一部を第一燃焼領域へ調節剤として戻
すことである。この場合には、好ましくは供給ガ
ス流の８から15容積％が小流として取られる。

本発明による方法はこの目的のために建設され
たプラントで実施してよい。しかしまた、クラウ
ス法を実施するための現存プラントで、比較的わ
ずかなプラント修正を必要とするだけで実施する
こともできる。例えば、現存するクラウス法炉は
本発明による方法において第二燃焼領域とそれと
共同の熱領域とを提供するように使用することが
でき、そして、水が第一燃焼領域中の調節剤とし
て用いられる場合には、第一燃焼領域を規定する
比較的小さい炉、および、比較的小さい熱交換器
をクラウス法炉へ組込むことができる。この改装
は現存プラント中で単位時間あたりに製造される
硫黄の量を、転化効率を損うことなく実質的に増
すことを可能にする。調節剤が循環ガスである場
合には、クラウス法炉の能力増大が可能となる
が、より大きい第一燃焼領域が必要になる。

本発明の方法はここで付図を参照しながら例に
よつて記述することにする。

図面の図１を参照すると、導管２は硫化水素富
化ガス混合物の源（図示せず）と連がつている。
代表的には、硫化水素富化混合物は少くとも70容
積％の硫化水素を含む。それはまた二酸化炭素、
窒素、水蒸気および炭化水素のような一種または
それ以上の他のガスを含んでいてもよい。導管２
は硫化水素富化ガスの小流の流れのための第一配
管４と硫化水素富化ガスの主流の流れのための第
二配管６とに連がつている。必要ならば、ブロア
ー（図示せず）を使つて配管４中への小流の流れ
と配管６中への残りのガスの流れを助けてもよ
い。配管４はバーナー８への一つの取入口で終つ
ており、操作時には、小さい炉１２の内部で規定
される第一燃焼領域１０の中へ発火する。バーナ
ー８は空気（または他の酸素含有ガス混合物）用
の第一の追加取入口１４と液体の水（または他の
調節剤）用の第二の追加取入口１６をもつてい
る。炉１２は熱交換器２０の一つの通路と連通す
る取出口１８をもち、熱交換器の中では操作時に
炉１２を通つて出るガス混合物が冷却される。得
られる冷却されたガス混合物は次に配管２２に沿
つて送られ、配管６を通過する硫化水素の主流と
第二バーナー２４中への取入口のすぐ上流の領域
において合体し、第二バーナーは燃焼領域２６を
規定する第二炉または主炉２８の中へ発火する。

代表的には、本発明において示されるプラント
の運転においては、空気または酸素がバーナー６
へ供給される割合は小流の硫化水素含量の90から
100％が燃焼領域１０の中で二酸化硫黄へ酸化さ
れるのに十分なものである。必要ならば、酸素圧
力を使つて小流の流れを配管４の中へ導くことが
できる。液状の水またはその他の調節剤または急
冷剤がバーナー８の取入口１６を通して燃焼領域
１０へ供給される割合は熱交換器２０への取入口
において許容できる最高温度に依存する。代表的
には、この最高温度は1250℃の程度であつてよ
い。液状の水（あるいはその他の調節剤）が取入
口１６へ供給される割合は従つて、前記最高温度
が1250℃あるいは別の選択された最高温度をこえ
ることがないよう、硫化水素がバーナー８へ供給
される割合、およびその硫化水素流の中の他のガ
スの濃度に従つて選ばれる。

炉１２からの出口の下流において、小流は好ま
しくは30℃の程度の温度、すなわち、混合物の各
種成分の露点をこえる温度、へ冷却される。小流
の硫化水素の全部が二酸化硫黄へ酸化されるので
はない場合には、残留硫化水素のいくらかは炉１
２中で二酸化硫黄と反応する傾向がある。そのよ
うな硫黄蒸気はすべて、熱交換器２０の通過中、
蒸気状態で残留する。

バーナーが着火する燃焼領域２６は第二炉また
は主炉２８によつて規定されている。バーナー２
４は炉２８の上流端にはめこまれ、硫化水素主流
（これへ冷却された小流が熱交換器２０から戻さ
れる）のための取入口のほかに酸素富化ガス用の
取入口３０をもつている。酸素富化ガスは好まし
くは純酸素である。硫化水素含有ガス流とバーナ
ー２４への酸素流との供給相対割合は、バーナー
８と２４は入つてくる硫化水素の硫黄への完全転
化のための、硫化水素の化学量論的量の必要な燃
焼を達成するような割合である。硫化水素含有ガ
スの小流の好ましくは実質上すべてはバーナー２
４中で燃焼されるので、配管６からバーナー２４
へ供給される主ガス流の硫化水素含量の三分の一
よりかなり少ない量が、導管２に入る硫化水素の
合計含量の丁度三分の一の燃焼を達成するために
燃焼される。主流と熱交換器２０からの冷却ガス
流との混合、および燃焼されなかつた硫化水素の
部分の効果、は燃焼領域２６中で過度の温度がつ
くり出されるのを防ぐことができる。配管４およ
び６を通る硫化水素含有ガスの相対的流量割合
は、主流の硫化水素含量の燃焼支持に純酸素を使
用する場合でも、炉２８内で過度の温度がつくり
出されないように選ばれる。これらの制限内で、
しかし、バーナー８の中の燃焼用に配管４へ分割
される導管２に入るガス混合物の割合は好ましく
はできるだけ小さく保たれる。代表的には、供給
ガス混合物が75から100容積％の硫化水素を含む
場合には、配管４へそらされる供給ガス流の割合
は５から10容積％であり、90％硫化水素において
は、8.5容積％の程度である。

炉２８は慣用的クラウス炉と一般的には実質上
同じである。それゆえ、炉２８は適当な耐火性内
張り（図示せず）と、そこが燃焼領域２６と共同
する適切な熱反応帯である十分な容積とをもつ。
硫化水素と二酸化硫黄の間の反応は代表的には燃
焼領域２６の中で開始され、熱反応領域３０中で
継続する。必要ならば、炉２８は熱反応領域３０
内のガスの混合を容易にするために邪魔板または
手段３２が設けられている。硫化水素と二酸化硫
黄の間の熱反応は約600℃以上で吸熱的であり、
そこで、いくらかの温度降下が、温度が代表的に
は1350℃から1450℃の範囲にある熱反応領域３０
の中でおこる。流出ガスを次に廃熱ボイラーある
いは熱交換器３６の中で、例えば275℃から325℃
の範囲の温度へ冷却される。

熱交換器または廃熱ボイラー３６は、図示のと
おり、炉２８からの流出ガス用の二つの通路をも
つている。流出ガスの主要部分は両通路を流れ、
このようにして275℃から325℃の範囲にある上記
温度へ冷却される。上記ガスの小部分は第一通路
のみを通つて流れ、廃熱ボイラー３６を590から
600℃の範囲にあるより高温で離れる。排出ガス
の主要部は硫黄凝縮器３８に入り、その中で二酸
化硫黄と硫化水素の間の反応によつて形成された
硫黄蒸気が炉２８を出るガス流から凝析される。
この凝縮はガス流を140℃程度の温度へ冷却する
ことによつて行なわれる。この硫黄凝縮物は次に
硫黄シール・ピツト５４へ送られる。凝縮器３８
から出るガス混合物は代表的には硫化水素、二酸
化硫黄、水蒸気、窒素（例えばバーナーへの空気
供給から生ずる）および二酸化炭素から他のガス
の痕跡と一緒に成る。このガス混合物は４０にお
いて220から250℃の範囲の温度へ、流出ガスの上
記小流からとつた第一流と混合することによつて
再加熱する。この再加熱混合物は次に第一接触反
応器４２を通して送られ、その中で反応が残留硫
化水素と二酸化硫黄との間でおこつて硫黄蒸気と
水蒸気がさらに形成される。この反応は、代表的
には慣用的種類の、例えば、活性アルミナである
触媒の上でおこる。硫化水素と二酸化硫黄の間の
これらの低温における接触反応は発熱的であるの
で、第一接触反応器４２中の温度上昇があり、従
つて、この反応器４２を出るガス混合物は代表的
には300℃から350℃の程度の温度をもつ。必要な
らば、反応器４２の取出口温度はより高い、例え
ば約350℃から400℃の範囲の温度であるよう整え
ることができる。そのようなより高い取出口温度
は反応器４２に入るガス混合物の中に存在するオ
キシ硫化炭素および二硫化炭素のすべての改善さ
れた加水分解を与える傾向がある。

接触的反応器４２から、ガス混合物は第二の硫
黄凝縮器４４の中を通り、その中で硫黄がガス混
合物から凝析する。得られる硫黄凝縮物は硫黄シ
ール・ピツト５４へ送られる。硫黄凝縮器４４の
下流で、ガス混合物は４６において例えば140℃
の温度から例えば200から220℃の範囲の温度へ、
廃熱ボイラー３６からの流出ガスの上記小流部分
の第二部分と混合することによつて再加熱され、
上記温度は第一接触的反応器４２への取入口温度
より代表的にはわずかに低い。ガス流は次に第二
接触的反応器４８の中を通り、そこで反応がさら
に残留硫化水素と残留二酸化硫黄との間でおこ
り、ガス混合物の温度が接触的反応器４８の取入
口から取出口へ通るときに代表的には50℃程度上
げられるような熱を発生しながら、水蒸気と硫黄
蒸気を形成する。第二接触的反応器４８の中で用
いられる触媒は代表的には第一接触的反応器４２
中で用いられるものと同じものである。

第二接触反応器４８を出たのち、ガス混合物は
第三の硫黄凝縮器５０の中を通り、その中で硫黄
がガス流から凝析する。硫黄凝縮物は硫黄シー
ル・ピツト５４へ送られる。ガス流は第三硫黄凝
縮器５０をテールガス流として140℃程度の温度
で離れ、次にテールガス浄化プラント５２に入
る。このテールガス浄化プラント５２は慣用的種
類のものであつてよい。

代表的には、図に示される炉は大気圧をわずか
にこえた圧力において操作される。例えば、炉中
の圧力は1.5から２絶対気圧の範囲にあつてよい。

代表的には、バーナー８、第一炉１０、熱交換
器２０および関係配管を除く図１に示すプラント
はすべて、クラウス法によつて硫化水素含有ガス
流から硫黄を回収する現存プラントであつてよ
い。このようなプラントの正常運転においては、
燃焼領域２６中の硫化水素の燃焼を支持するため
に純酸素を供給するのではなく、空気が、酸素を
富化されないで、この目的に用いられる。従つ
て、このプラントの容量のかなりの部分が窒素を
送るのにとり上げられ、硫黄含有ガスのためでは
ない。純酸素をを空気に置換え（そして、必要な
らば、バーナー２４へ修正を行なつて）、配管４、
バーナー８、炉１２、熱交換器２０および配管２
２をプラントの残りへ添加することは、プラント
が本発明に従つて操作され、一方、プラント中の
窒素の流量割合を実質上減らすことを可能にす
る。その上、バーナー中へ導入される水の合計モ
ル数はプラントの慣用的操作において燃焼空気中
に含まれる窒素の合計モル数の小部分であるの
で、プラントは本発明に従う操作によつて相当に
能力増になる。

本発明による方法は次の実施例によつてさらに
解説されるが、その中で、図１に示されるものと
類似のプラントが用いられているが、しかし、
各々の接触反応器のすぐ上流でのガス流の再加熱
が、ガス流を廃熱ボイラー３６（図１に示すとお
りの）の中間的領域からバイパスさせたガスと混
合することによるよりもむしろ間接的熱交換によ
つて実施される。

90容積％の硫化水素と10容積％の二酸化炭素と
から成るガス流が100キロモル／時の速度におい
て処理される。このガス流の小部分を8.5キロモ
ル／時の速度で第一燃焼領域の中へ送り、その硫
化水素含量のすべてを燃焼させて二酸化硫黄と水
蒸気を形成させる。純酸素を第一燃焼領域の中へ
約11.5キロモル／時の速度で硫化水素の燃焼を支
持するために送る。最高火焔温度を約1250℃で保
つために、水を噴霧状態で火焔中へ27キロモル／
時の速度で導入する。80容積％の水蒸気、18容積
％の二酸化硫黄、および２容積％の二酸化炭素か
ら成る燃焼生成物が43キロモル／時の速度で熱交
換器中に通されて温度を300℃へ下げる。得られ
る冷却ガス混合物を次に硫化水素と二酸化炭素の
ガス状混合物の残りと混合する。この混合物を次
に、硫化水素が酸素で以て、生成するガスが２対
１の比で硫化水素と二酸化硫黄とを含むように、
二酸化硫黄へ酸化される炉の一部を形成する第二
燃焼領域中へ通される。その上、二酸化硫黄は炉
の中で硫化水素と反応して水蒸気と硫黄蒸気を形
成する。

硫黄蒸気、水蒸気、硫化水素、二酸化硫黄、二
酸化炭素、および少量の水素、一酸化炭素および
オキシ硫化炭素（これは副反応の結果として形成
される）から成る生成ガス混合物は約1423℃の温
度で炉から離れ、廃熱ボイラー中で約316℃へ温
度を下げられる。廃熱ボイラーを出るガス混合物
は硫黄凝縮器中に通され、その中で硫黄が凝析
し、凝縮物はガス混合物から抽出される。硫黄蒸
気の抽出後、ガス混合物は容積で次の組成をも
つ：二酸化硫黄、6.7％；硫化水素、12.75％；水
蒸気、70％；二酸化炭素、6.2％；水素、3.2％；
一酸化炭素、0.6％；オキシ硫化炭素、0.55％。

硫化水素と二酸化硫黄の間でそれ以上の反応を
達成するには代表的には二段の慣用の接触的転化
段階がある。第一のその種の段階の上流で、硫黄
凝縮器からのガス混合物は約233℃へ再加熱され
る。それは第一段階を343.5℃の温度で離れる。
このようにして形成された蒸気の凝縮と抽出の
後、ガス混合物は約215.5℃へ再加熱され、次に
第二の接触的転化段階中に送られ、その中でその
温度は約261℃へ上がる。得られるガス混合物は
それから硫黄を凝縮および抽出させ、次に慣用的
テールガス処理にかけて、第二接触反応段階後に
ガス混合物中に残る硫化水素の大部分を除去す
る。

図１に示されるプラントの修正を図２を参照し
てここで述べる。この修正においては、第一バー
ナー８には水を供給されず、従つて取入口１６が
省かれる。その代りに、ガス循環が、熱交換器２
０の下流の導管２２における取入口と導管４中の
取出口とがその末端を形成する導管６２の中に置
いたブロアー６０によつて、提供される。運転に
あたつては、循環速度は領域１０中の火焔温度を
1200℃から1400℃の範囲の選ばれた値に保つよう
に選ばれる。図２に示す修正プラントの使用の一
例においては、90容積％の硫化水素と10容積％の
二酸化硫黄から成る供給ガス流が配管２の中へ送
られる。この流れの12％を配管４の中へそらせ
る。配管４中を流れるガス混合物の硫化水素含量
を燃焼領域１２の中で二酸化硫黄と水蒸気へ燃焼
し、熱交換器２０中で燃焼生成物を冷却し、この
冷却ガス混合物の十分な部分を燃焼領域１２へ循
環してその中の温度を適当水準に維持する。この
冷却されたガス混合物の残りは次に導管６の中の
供給ガス流の残りと混合する。

図２に示す修正プラントを使用するもう一つの
例を次に示す。この例においては、各々の接触的
反応器の上流でのガスの再加熱は間接的熱交換に
よつて実施される。

90容積％の硫化水素と10容積％の二酸化炭素と
から成るガス流を100キロモル／時の速度で処理
する。このガス流の小部分は11.5キロモル／時の
速度で第一燃焼領域の中へ通し、その硫化水素含
量のすべてが燃焼されて二酸化硫黄と水蒸気を形
成する。純酸素を第一燃焼領域の中へ約15.5キロ
モル／時の速度で硫化水素の燃焼を支持するため
に通す。最高火焔温度を約1250℃に維持するため
に、調節用ガス流（それの形成は後述する）を火
焔中へ71.5キロモル／時の速度で導入する。47.4
容積％の水蒸気、47.4容積％の二酸化硫黄、およ
び5.2容積％の二酸化炭素から成る燃焼生成物を
93.35キロモル／時の速度で熱交換器中に通して
その温度を300℃へ下げる。得られる冷却ガス混
合物を次に二部に分割する。一部（71.5キロモ
ル／時）は調節用ガスとして使用し、従つて第一
燃焼領域へ戻される。他の一部（21.85キロモ
ル／時）は硫化水素と二酸化炭素とのガス状混合
物の残り（88.5キロモル／時）と混合する。この
混合物を次に炉の部分を形成する第二燃焼領域の
中へ通し、その中で、硫化水素は、生成するガス
が２対１の比で硫化水素と二酸化硫黄を含むよ
う、酸素で以て二酸化硫黄へ酸化される。その
上、二酸化硫黄は炉中で硫化水素と反応して水蒸
気と硫黄蒸気を形成する。

硫黄蒸気、水蒸気、硫化水素、二酸化硫黄、二
酸化炭素、および少量の水素、一酸化炭素、およ
び、オキシ硫化炭素（これは副反応の結果として
形成される）から成る生成ガス混合物は約1423℃
の温度で炉を出て、廃熱ボイラー中で約316℃へ
温度を下げられる。廃熱ボイラーを出るガス混合
物は硫黄凝縮器中に通され、その中で硫黄が凝縮
し、その凝縮物はガス混合物から抽出される。硫
黄蒸気の抽出後、ガス混合物は容積で次の組成を
もつている：二酸化硫黄8.6％；硫化水素16.65
％；水蒸気61.6％；二酸化炭素7.95％；水素4.0
％；一酸化炭素0.67％；オキシ硫化炭素0.50％。

硫化水素と二酸化炭素との反応をさらに達成す
るには、代表的には二段の慣用的接触転化段階が
ある。第一のこの種の段階の上流で、硫黄凝縮器
からのガスは約232℃へ再加熱される。それは約
369.5℃の温度でその第一段階を出る。このよう
にして形成された硫黄蒸気の凝縮と抽出ののち、
ガス混合物は約215.5℃へ再加熱され、次いで第
二の接触的転化段階中へ送られ、その中で温度が
約275℃へ上がる。この得られたガス混合物はそ
れから硫黄蒸気を凝縮および抽出させ、次に慣用
的のテールガス処理にかけて、第二接触的段階後
のガス混合物中に残る硫化水素の大部分を除去す
る。

【図面の簡単な説明】

図１は本発明による方法を実施する一つのプラ
ントを描く模型的線図である。図２は図１に示す
プラントに対する修正を描いている模型的線図で
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 硫化水素を含む供給ガス流から硫黄を回収す
   る方法であつて、供給ガス流を主流と小流に分割
   し、第一燃焼領域において小流の硫化水素含量の
   少くとも50％を燃焼して二酸化硫黄と水蒸気を形
   成させて、次にその小流を冷却し、第二燃焼領域
   において主流の硫化水素含量の三分の一以下を燃
   焼させて二酸化硫黄と水蒸気を形成させ、主流中
   の硫化水素の燃焼を酸素富化ガスを第二燃焼領域
   へ供給することによつて支持し、硫化水素をこの
   ようにして形成された二酸化硫黄と上記第二燃焼
   領域と関連した熱反応領域において反応させて硫
   黄蒸気と水蒸気を形成させ、上記硫黄蒸気を生成
   ガス混合物から抽出し、そのガス混合物中の残留
   硫化水素を残留二酸化硫黄と反応させて硫黄蒸気
   と水蒸気をさらに形成させ、次にそのさらに生成
   した硫黄蒸気を抽出する、工程を含み、その際、
   冷却された小流は第二燃焼領域またはそれと関連
   した熱反応領域あるいは両者の中に導入され、か
   つ、小流および主流の硫化水素の１部を燃焼させ
   て二酸化硫黄と水蒸気を形成工程を含む方法。 ２ 小流の実質上全部の硫化水素含量を燃焼して
   二酸化硫黄と水蒸気を形成させる、特許請求の範
   囲第１項に記載の方法。 ３ 供給ガス流が60容量％以上の硫化水素を含
   む、前記特許請求の範囲第１項又は第２項に記載
   の方法。 ４ 冷却された小流と酸素富化ガス以外の他の流
   体が第二燃焼領域の中へ導入されない、特許請求
   の範囲第１項から第３項のいずれかに記載の方
   法。 ５ 分子状酸素を含むガスまたはガス混合物を使
   つて小流の燃焼を支持する、前記特許請求の範囲
   の各項のいずれかに記載の方法。 ６ その第１燃焼領域を流出するガスは、そのガ
   スが冷却される領域の下流であり、第２燃焼領域
   中の炎の熱帯域に導入され、それによつてその流
   出ガス中に存在する微量の三酸化イオウは破壊で
   き、上記の流出ガスがその炎への流出ガスの導入
   の上流で上記の主流と混合される、特許請求の範
   囲第１項から第５項のいずれかに記載の方法。 ７ 温度を調節するよう第一燃焼領域中へ調節剤
   または急冷剤を導入する段階を追加的に含む、特
   許請求の範囲第５項または第６項に記載の方法。 ８ 調節剤または急冷剤がスチーム、液体の水、
   窒素、または二酸化炭素から選ばれる、特許請求
   の範囲第７項に記載の方法。 ９ 供給ガス流の10％までを使つて小流を形成さ
   せ、供給ガス流の残りが主流を形成する、特許請
   求の範囲第７項または第８項に記載の方法。 １０ 冷却された小流のすべてを第二燃焼領域中
   へ直接に導入する、特許請求の範囲第７項から第
   ９項のいずれかに記載の方法。 １１ 冷却された小流の一部を第一燃焼領域中へ
   循環させてそれの温度を調節する、特許請求の範
   囲第１項から第６項のいずれかに記載の方法。 １２ 供給ガス流の８から15容積％を使つて小流
   を形成させ、供給ガス流の残りが主流を形成す
   る、特許請求の範囲第１１項に記載の方法。 １３ 上記のさらに生成される硫黄蒸気が硫化水
   素と二酸化硫黄の間の反応の触媒の上で形成され
   る、前記特許請求の範囲各項のいずれかに記載の
   方法。 １４ 硫化水素を含む供給ガス流から硫黄を回収
   する装置であつて、 上記供給ガス流の主流部分を取入れるための第
   一導管；上記供給ガス流の小流部分を受取る第二
   導管；小流の硫化水素含量の少くとも50％を燃焼
   させて二酸化硫黄と水蒸気を形成させるために少
   くとも第一のバーナーを対応させてもつ第一燃焼
   領域であつて、そのバーナーは上記第二導管と連
   通する取入口をもち、上記第一燃焼領域がそれか
   らのガス混合物を冷却するための熱交換器手段の
   取入口と連通する取出口をもつ、第一燃焼領域；
   硫化水素を燃焼して水蒸気と二酸化硫黄を形成さ
   せるために少くとも一つの第二バーナーを対応さ
   せてもつ第二燃焼領域であつて、その少くとも一
   つの第二バーナーは上記第一導管と連通する取入
   口および酸素富化ガス源と連通する取入口を持
   つ、第二燃焼領域；操作時に、二酸化硫黄が硫化
   水素と反応して硫黄蒸気と水蒸気を形成し、第二
   燃焼領域からの取出口と連通している熱反応領
   域；硫黄蒸気を上記熱反応領域を出るガス混合物
   から抽出するための、上記熱反応領域の下流の、
   凝縮器；硫化水素と二酸化硫黄の間のそれ以上の
   反応を行なわせて硫黄蒸気と水蒸気をさらに形成
   させるための、上記凝縮器の下流の少くとももう
   一つの反応領域；上記のさらに形成させる硫黄蒸
   気を抽出するためのもう一つの凝縮器；および、
   上記熱交換器手段を出る冷却されたガス混合物を
   第二燃料領域と上記熱反応領域との一方または両
   方の中へ導入する手段；を含み、 それによつて、操作時に、上記の主流部分と小
   流部分の硫化水素の１部を燃焼して二酸化硫黄と
   水蒸気を形成させることができる、装置。 １５ 第一燃焼領域と対応する上記バーナーが調
   節剤または急冷剤を中に導入する手段をもち、こ
   の調節剤または急冷剤はスチーム、液体の水、二
   酸化炭素および窒素から選ぶことができる、特許
   請求の範囲第１４項に記載の装置。 １６ 冷却されたガス流の一部を第一燃焼領域へ
   循環してその中の温度を調節する手段を含む、特
   許請求の範囲第１４項に記載の装置。