JPS5824362B2 - 硫黄の回収方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、遊離硫黄へのト（２ＳとＳＯ２混合物の接触
的変換に関する。

より特定的には、本発明はクラワス触媒に有害な炭化水
素またはその他の混入物を含有しそして比較的低量（例
えば４５モル楚またはそれ以下）のＨ２Ｓを含有する気
体流れから硫黄を効率よく除去するこさに関する。

而してこれは追加の燃料ガスを使用して燃焼炉中に必要
な燃焼温度を保持させるいわゆる貫通式 （ｓｔｒａｉｇｈｔ−ｔｈｒｏｕｇｈ）クラヮス型接触
硫黄回収過程において達成されるものである。

特に、本発明は貫通炉中で生成される燃焼熱の過剰分を
利用して消費される追加燃料ガス量を減少させる改善さ
れた方法に関し、従って一層工不ルギー効率のよい方法
を達成するものである。

米国特許第３，８６０，６９７号明細書に開示された方
法においては、４５モル係゛以下のＨ２Ｓを含有する酸
ガスが貫通炉中で処理され、その場合その適正な炉温度
および火焔安定性は、空気または酸素と共に酸ガス流れ
の一部を伴なうかまたは伴なわない補充燃料ガスを第一
燃料帯域に（これは次いですべての酸ガス流れを処理す
る第二燃焼帯域に続いている）加えることにより達成さ
れている。

本発明は、特定的にはこのような方法に関連しており、
そしてその改善とみることかできる。

従って、米国特許第３，８６０，６９７号明細書の開示
する特徴はここに参照として包含される。

本来意図されているように、米国特許第 ３．８６０，６９７号明細書の方法は、所望の燃焼温度
および安定な火焔条件を達成するに充分なエネルギーを
供給するために炉に有意量の燃料ガスを加えることを必
要とする。

例えば約２００℃に予。備加熱された供給物流れを処理
する典型的なプラントは、処理される２５モル％Ｈ２Ｓ
を含有する供給ガス６１００モル当り９３００ｋｇ−ｃ
ａｌ／ ｍ３の加熱値を有する燃料ガス４〜６モルを要
する。

約１００メ一トルトン／日の硫黄生産を有するプラント
ノためには、燃料ガス量（８９００ｋｇ−ｃａｌ／ｆｎ
９における）は約２３０００ ｒ１１／′日となる。

過去においては、そのような燃料消費比率を妥当と考え
ることかできたが、現在では燃料は１日当り少くきも１
２００米ドルまたは生産される硫黄１０ングトシン当り
１２米ドルの値を有すると推定することができる。

従前の方法の過剰の燃料要求からみて、本発明者らは、
消費される補充燃料の量を有意に減少するような方法に
おける改善を発見した。

この改善。は、燃焼の余剰熱を利用して燃焼帯域への導
入に先立って供給流れおよび酸素含有流れを３１５℃以
上の温度に予熱することを包含する。

熱料ガスのそれ以上の節約は、焼却の前にクラウステー
ルガスを同様の温度に予熱することにより達成される。

それぞれの流れの予熱は、便利には、炉のすぐ下流側で
排熱ボイラーまたは他の熱交換装置中の管状部分に適当
な流れを通過させることによって達成される。

本発明を実施するにあたっては、排熱ボイラーは、熱硫
黄ガスが存在する場所では非反応性ステンレススチール
材料またはその均等物か使用されそしてボイラー中で使
用される水か高沸点還流媒体またはその均等物で置換さ
れるという点で変形されている。

本発明のクラウスタイプ硫黄回収法の効率のよい操作の
ための改善された方法およびいかにしてこの改善を貫通
式クラウス炉に組入れるかというこ吉は、添付図面を参
照して最良に理解することができよう。

図面に示されているように、例えば米国特許第３．８６
０，６９７号明細書記載の貫通式マツフル炉１は直接排
熱ボイラー２に接続せしめられる。

操作の間、燃料ガスおよび空気の一部は炉の左側部分（
それぞれライン４および５を経て）に入り、そして左か
ら右に移動する。

Ｈ２Ｓおよび炭化水素流入物を含有する酸ガス流れはラ
イン６を経て米国特許第３，８６０，６９７号明細書に
教示のように残余の空気と共に炉に沿って若干下流のと
ころで同一の炉１に入る。

得られる燃焼生成物は炉から出ていきそしてライン７で
示されている排熱ボイラー２の管状部分を通過する。

排熱ボイラーからの流出物は次いで、当技術分野では周
知のように硫黄を更に接触的に除去するためにライン７
を経てクラウスプラントに導かれる。

空気または酸素含有流れ、酸ガス流れおよびグラウスプ
ラントチイルガス流れの予熱はそれぞれライン５，６お
よび８の内容物を排熱ボイラーの管状部分へ導くことに
より達成される。

図示されているように、管状部分中での流れ方向は炉流
出物ライン７で右から左に向けてである。

ライン８の熱クラウスプラントチイルガスは、焼却炉に
送られ、他方熱空気および酸ガスは前記のように炉に送
られる。

簡単なフローダイヤグラムを完成するためには、熱還流
蒸気が排熱ボイラー２の頂部からライン９を経て除去さ
れそして凝縮器３中で冷却される。

凝縮器３中で生ずる凝縮器を使用してクラウスプラント
または所望によりその他からの他の流れを加熱すること
かできる。

冷却された凝縮物流れは次いでライン１０を経て凝縮器
３から排熱ボイラー２に戻される。

排熱ボイラー２内の流体水準は、ライン７が流体中に浸
漬され他方ライン５，６および８は蒸気と接するように
保たれる。

このようにして、燃焼の余剰熱を使用して１還流様体を
沸騰させ、そしてその蒸気温度かそれぞれのガス流れの
予熱の上限を確立させる。

消費される補充燃料ガス量の有意の減少を達成するため
には、酸ガスおよび空気を３１５℃以上の温度に予熱す
るべきである。

それ以上の燃料ガ）スの節約は、クラウスプラントから
のテイルガスを焼却の前に同様の温度に予熱することに
よって達成される。

一般に、約７００°Ｆ〜７５０°Ｆ（約３７０℃〜４０
０°Ｃ）を越える温度はより高価な材料の選択を必要と
しても、そのようなより高価な材料を選択する場合には
そのようにより高い温度を利用することかできる。

このこさは、排熱ボイラーのシェルならびに腐食性硫黄
ガスを含有する排熱ボイラー中のチューブに関して重要
である。

工業的に利用可能な材料仕様および還流媒体のなかで有
意に効率のよい最適化を与えるという点で、約３３５〜
３５５℃の温度範囲が好ましい範囲である。

これらの温度においては硫黄ガス耐性級のステンレスス
チールまたはその他が排熱ボイラーチューブの構成に対
して好ましい材料である。

一方、より安価なカーボンスチール材料をボイラーのシ
ェル壁に使用することができる。

これまでは、熱伝達媒体として排熱ボイラー２中には沸
騰水または沸騰水性媒体を使用することか一般的であっ
た。

本発明者らの方法では、使用されている高温の故に、水
または水性溶液の熱伝達媒体としての使用は非実際的で
ある。

３１５℃以上の温度では、得られる高圧蒸気取扱いにつ
いての追加の費用が燃料ガス消費の減少による費用節減
を相殺してしまう。

例えば２８５℃では排熱ボイラーおよび付随装置は７１
．４ ｋｇ／ｃｒＡの圧力に耐えなくてはならないが、
３５５℃では１７６．８ ｋｇ／ｃｒｒｉを必要とする
。

本発明者らの方法の使用においては２種のタイプの装置
のどちらか一つを使用することができる。

その第一のタイプはこれまで使用されていたボイラー装
置を保持しているがしかし液体の水の蒸気圧より低い蒸
気圧を有する沸騰媒体を使用している。

第二のタイプの装置は炉流出物を運ぶチューブ７からの
熱を除去して、それを流れ５，６および８を運ぶチュー
ブに伝達させるたぬに非沸騰性タイブリ流体熱伝達媒体
を使用している。

２６．５重量楚のジフェニルと７３．５重量係のジフェ
ニルオキサイドと（「Ｄｏｗｔｈｅｒｍ−ＡＪの商品名
で市場的に入手可能）の共融混合物が第一のタイプの装
置中の沸騰熱伝達媒体さして使用するに理想的である。

３５５°Ｃの温度においてその蒸気圧は５９に９／Ｃｒ
Ｉｔである。

第二のタイプの装置中に使用しうる非沸騰性熱伝達媒体
の例さしては、溶融塩、溶融金属または高沸点を有する
種々の有機物質かあげられる。

沸騰熱伝達媒体を使用する第一のタイプの熱伝達装置が
一般に好ましい。

その理由は、沸騰による攪拌が熱伝達速度を強化して当
業者には明白な利点を与えるからである。

本発明の基本的概念は、安定な炎を保持させそして約１
１００°Ｃまたはそれ以上の程度の燃焼源。

度を達成させるために炉中で補充燃料ガスを使用するす
べての現在の硫黄回収方法に適合すると考えられる。

図示されている好適な構成は本発明を限定するものさし
て考えられるべきではない。

この改善法の利点は、Ｈ２Ｓ含量約２０モル係°以下の
工業的スケールの酸ガス流れを処理する場合には−特に
重要となる。

次表のデータは、２６モル係゛のＨ２Ｓ期待含量および
０．９モル優の炭化水素混入物を有する酸ガスの２０メ
一トルトン／日から６３００ｍ’７日の硫黄を生産する
工業的スケールプラント中で本発明ｉを使用した場合に
期待することのできる利点を説明している。

例■は過去において予熱の項で提案されていたものの特
性である。

それ自体は本発明の改善された方法を表わす例Ｈの場合
に比較するために与えられている。

示されているように、供給燃料ガス消費の約５０％゛の
減少を期待することかできる。

これは１日当り１７０米ドルまたは年間的６２．０００
米ドルの節約となる。

表中の各々の場合は、充分な予熱および燃料ガス燃焼が
供給される操作に適用された場合には、硫化水素１００
モル当りメタン当量として表わして約３モルの炭化水素
を含有するライン６中の供給酸ガスに関して炉１からの
約１１００℃の流出物温度を与える結果となる。

時にはこの酸ガスははるかにより高い炭化水素含量例え
ば硫化水素１００モル当りメタン当量として表わして２
０モル係またはそれ以上の炭化水素を有している。

そのようなより高い炭化水素含量を使用するさ、炭化水
素の完全燃焼および生じうる硫化水素の硫化炭素への変
換の最小化のためには炉１中で例えば約１１５０〜１２
００°Ｃのような高い流出物温度が要求される。

他の場合、特に原油精製および石炭ガス化法においては
、ライン６中の酸ガスは窒素化合物例えばアンモニアを
含有しうる。

これはその濃度によって満足すべき燃焼のためには１２
６０〜１５４０°Ｃの高い温度を要求しうる。

炉１からの流出物温度が１１５０〜１５４０℃に保持さ
れていなくてはならない場合には、燃料消費量の節約は
表に示したよりもかなり一層大になりうる。

要求される燃料ガスの量は、酸ガス中の硫化水素濃度に
よって影響される。

例えば、１２モル楚の硫化水素濃度を使用する場合には
、１３７．０６０ｍ３／日の酸ガスから１日肖り２０メ
ートルトンの硫黄を生産するプラント中で本発明の改善
を使用した場合に期待される燃料ガス要求の節約は、７
１００ｍ’７日または１００ｍ３当り５．３２米ドルの
推定価格で３７８米ドル／日である。

種々のタイプの燃料ガスを本発明では使用することがで
きる。

一例は炭化水素タイプの燃料ガスである。

他の例は水素に富んだ燃料ガスでありこれは時として入
手可能である。

上記では好ましい態様を記載したけれども、予熱段階を
排熱ボイラー中で実施せねばならないことはなく、そし
て還流媒体を有するボイラーの外での追加の予熱熱交換
器または熱を供給するその均等物を包含しうるというこ
とが明白であろう。

更にこの方法は焼却の前にタラウステイルガス硫黄含量
を更に減少させるためのその他の同時に行われる硫黄回
収法と組合せるこさができる。

これらのテイルガス処理法は一般には還元型、酸化型お
よび延長クラウスタイプとして参照しうる３種のタイプ
のものである。

口１時に行われる硫黄回収技術に合致するその他の変形
は尚業者には明白であり、そしてそれはそのまま本改善
の意図されている範囲内にある。

【図面の簡単な説明】

添付図面は既知の貫通式クラウスマツフル炉および排熱
ボイラーを有する好ましい態様中に本発明の基本的改善
をどのようにして包含させるかということを説明する簡
略化したフローダイヤグラムである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １４５モル楚゛以下の硫化水素を含有しそして炭化水素
   または他の有害な混入物で汚染されている供給物流れの
   すべておよび酸素含有流れをまず前記混入物の燃焼を確
   実にするのに充分なだけ高い温度の燃焼帯域を通過させ
   そして前記燃焼帯域中の炎の温度を燃料ガスの追加によ
   り維持しそして既知のクラワス型接触的硫黄回収に先立
   って高温燃焼生成物を液体／気体熱伝達媒体と間接熱交
   換関係で通過させてこの高温燃焼生成物を冷却させるこ
   とによりｍ１記供給物流れから遊離硫黄を接触的に回収
   するにあたり、 前記供給物流れと前記酸素含有流れとを、前記燃焼生成
   物と間接熱交換関係にありそして３１５℃を越える温度
   で沸騰するように選択ヰな液体／気体熱伝達媒体と間接
   熱交換関係で通過させかくして前記燃焼帯域に導入され
   る前に前記供給物流れと前記酸素含有流れとを少くとも
   ３１５°Ｃを越える温度まで予熱することによって燃焼
   の余剰熱を利用しそれにより燃焼時に必要ササれる燃料
   ガス量を節減すること を特徴とする、遊離硫黄の接触的回収方法。