KR20010108460A

KR20010108460A - 황화수소를 함유하는 연소성 기체 스트림의 처리

Info

Publication number: KR20010108460A
Application number: KR1020017012753A
Authority: KR
Inventors: 쉔델로날드루드비히
Original assignee: 페이스 살바토르 피; 더 비오씨 그룹 인코포레이티드
Priority date: 1999-04-07
Filing date: 2000-04-04
Publication date: 2001-12-07
Also published as: AU761753B2; ATE229474T1; DE60000983D1; AU3451100A; KR100648755B1; CN1353671A; CA2368705A1; EP1171381B1; DE60000983T2; JP2002541044A; EP1171381A1; CN1307088C; BR0009574A; WO2000059826A1; BR0009574B1; ZA200107915B; CA2368705C; US6287535B1

Abstract

황화수소를 함유하는 제 1 연소가능한 기체 스트림을 제 1 열적 클라우스 스테이지를 비롯한 제 1 클라우스 플랜트 안에서 처리한다. 황화 수소를 함유하는 제 2 연소가능한 기체 스트림의 황화 수소 함유물 일부를 하나 이상의 부가적인 열적 클라우스 스테이지에서 연소시킨다. 상기 연소는 약 0.25 이상의 산소 몰을 갖는 산소-풍부 공기에 의해 또는 산소에 의해 유지된다. 생성된 이산화황은 잔사 황화수소와 반응하여 부가적인 열적 클라우스 스테이지로부터 유출 기체중에 응축된 설파이드 증기를 생성하여 황-결핍된 유출 기체 스트림을 형성한다. 제 2 기체의 유량의 함수인 제 1 제어 시그널이 발생한다. 황-결핍된 유출 스트림중 황화수소/이산화황 몰비의 함수인 제 2 제어 시그널이 또한 발생한다. 제어 시그널은 연소-유지 기체가 제 2 열적 클라우스 스테이지로 공급되는 속도를 설정하는데 사용된다.

Description

황화수소를 함유하는 연소성 기체 스트림의 처리{TREATMENT OF COMBUSTIBLE GAS STREAMS CONTAINING HYDROGEN SULPHIDE}

황화수소를 함유하는 기체 스트림("산 기체 스트림"이라고도 함)은 일반적으로 정유공장 및 천연가스 처리 단위공정에서 형성된다. 이러한 스트림은 황화수소가 유독성이기 때문에 대기에 직접 배출되어서는 안된다. (필요하다면 미리 농축한) 황화수소-함유 기체 스트림을 처리하는 종래의 방법은 클라우스 방법(Claus method)이다. 이러한 방법에서, 기체 스트림에 함유된 황화수소의 일부를 노(furnace) 형태를 취하는 열적 스테이지에서 연소시켜서 이산화황을 형성한다. 이어서 이산화황을 노 안에서 잔사 황화수소와 반응시켜 황 증기를 형성한다. 황화수소와 이산화황은 완전히 반응하지 않는다. 노로부터의 유출 기체 스트림을 냉각시키고 냉각된 유출 기체 스트림으로부터, 일반적으로 응축에 의해, 황을 추출한다. 여전히 잔사 황화수소 및 이산화황을 함유하는 생성된 기체 스트림을 일련의스테이지에 통과시키고, 여기서 잔사 황화수소와 잔사 이산화황 사이의 촉매 반응이 발생한다. 생성된 황 증기를 각 스테이지의 하류에서 추출한다. 황 추출의 최하류로부터의 유출 기체를 소각하거나 예를 들면 SCOT 또는 비본 공정(Beavon process)에 의해 추가로 처리하여 대기로 안전하게 배기될 수 있는 기체 스트림을 형성한다.

공정의 초반부에서 황화수소의 연소를 공기를 사용하여 유지할 수 있다. 일어나는 반응의 화학양론은 상대적으로 큰 체적의 질소(물론 연소를 유지하는 공기중에 존재하는)가 상기 공정을 통해 유동하고 따라서 황화수소를 함유하는 기체 스트림이 소정의 크기의 노 안에서 처리될 수 있는 비율이 최고 한도가 되도록 하는 양이다. 이러한 한도는 황화수소의 연소를 유지하기 위해 시판중인 산소 또는 산소-풍부 공기를 사용하여 높일 수 있다.

일반적으로, 황화수소 함유 기체 스트림의 농도에 따라, 공기 대신 시판중인 순수한 산소를 공급하면 손상되기 쉬운 노, 특히 노의 내화 라이닝에 과도한 열이 생성될 것이다. 열을 생성하지 않으면서 공기중 산소의 함량을 증가시키기 위해 다양한 방법이 공지되어 있다. 예를 들면, 영국 특허출원 제 2 173 780 A 호에는 액상의 물을 노의 불꽃 대역 안으로 도입함으로써 온도를 조절하는 것이 개시되어 있다. 미국 특허 제 5,352,433 호에는 2개의 별도의 노 안에서 황화수소의 연소를 수행함으로써 클라우스 공정의 용량 또는 생산량을 증가시키는데 특히 유리한 공정이 개시되어 있다. 따라서, 연소에 의해 발생된 총 열량은 외부 또는 재생 온도 조절기를 사용할 필요 없이 2개의 노 사이에 할당된다. 따라서, 다른 방법보다 고도로 출력을 높일 수 있다.

일반적으로, 황화수소의 연소가 2개의 별도의 노에서 일어나면, 기존의 플랜트에 부가적인 노 및 적절한 열 교환 장치를 개량하여 공정을 수행할 수 있다.

본 발명의 목적은 융통성있게 작동될 수 있고 효과적으로 제어될 수 있으면서 여전히 시판중인 순수한 산소 또는 산소-풍부 공기로 작동할 때의 장점을 적어도 일부분 제공할 수 있는, 황화수소를 함유하는 기체 스트림으로부터 황을 회수하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

발명의 요약

본 발명에 따르면, 황화수소를 함유하는 다수의 연소성 기체 스트림을 처리하는 방법으로서,

(a) 제 1 열적 클라우스(Claus) 스테이지, 제 1 황 응축기, 및 촉매적 클라우스 스테이지와 그 하류의 제 2 황 응축기를 포함하는 스테이지들의 하나 이상의 서브-열을 순차적으로 포함하는 스테이지들의 열을 갖는 제 1 클라우스 플랜트를 작동시켜, 황화수소를 함유하는 제 1 연소성 기체 스트림으로부터 황을 회수하는 단계;

(b) 황화수소를 함유하는 제 2 연소성 기체 스트림에 함유된 황화수소의 일부를 하나 이상의 부가적인 열적 클라우스 스테이지에서 연소시키는 단계;

(c) 공기로부터 분리된 순수하거나 비순수한 산소의 스트림 또는 이 스트림과 공기 스트림의 혼합물로 이루어지고 0.25 이상의 산소 몰분율을 갖는 연소-유지 기체를 상기 부가적인 열적 클라우스 스테이지에 공급하여 그 안에서의 황화수소의 연소를유지하는 단계;

(d) 황화수소, 이산화황, 수증기 및 황 증기를 함유하는 유출 기체 스트림을 부가적인 열적 클라우스 스테이지로부터 회수하고 부가적인 황 응축기중에서 상기 유출 기체 스트림으로부터 황 증기를 제거하여 황-결핍된 유출 기체 스트림을 형성하는 단계;

(e) 상기 황-결핍된 유출 기체 스트림의 적어도 일부를, 상기 제 1 클라우스 플랜트중 제 1 열적 클라우스 스테이지보다는 하류에 있고 상기 서브-열의 촉매적 클라우스 반응의 출발부보다는 상류에 있는 영역에서 처리된 제 1 연소성 기체와 혼합하는 단계;

(f) 상기 부가적인 열적 클라우스 스테이지로의 제 2 연소성 기체 또는 그의 하나 이상의 연소성 성분의 유량의 함수인 제 1 제어 시그널을 발생시키는 단계;

(g) 상기 황 결핍된 유출 기체 스트림중 황화수소/이산화황 몰비의 함수인 제 2 제어 시그널을 발생시키는 단계; 및

(h) 상기 연소-유지 기체가 상기 부가적인 열적 클라우스 스테이지에 공급되는 속도를 설정할 때 상기 제어 시그널들을 사용하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.

본 발명은 또한 황화수소를 함유하는 다수의 연소성 기체 스트림을 처리하기 위한 플랜트로서,

a) 제 1 열적 클라우스 스테이지, 제 1 황 응축기, 및 촉매적 클라우스 스테이지와 제 2 황 응축기를 포함하는 스테이지들의 하나 이상의 서브-열을 순차적으로 포함하는 스테이지들의 열을 갖는, 황화수소를 함유하는 제 1 연소성 기체 스트림으로부터 황을 회수하기 위한 제 1 클라우스 플랜트;

(b) 황화수소를 함유하는 제 2 연소성 기체 스트림에 함유된 황화수소의 일부를 연소하기 위한 하나 이상의 부가적인 열적 클라우스 스테이지;

(c) 공기로부터 분리된 순수하거나 비순수한 산소의 스트림 또는 이 스트림과 공기 스트림의 혼합물로 이루어지고 0.25 이상의 산소 몰분율을 갖는 연소-유지 기체를 위한 상기 부가적인 열적 클라우스 스테이지의 하나 이상의 유입구;

(d) 황화수소, 이산화황, 수증기 및 황 증기를 함유하는 유출 기체 스트림을 위한 상기 부가적인 열적 클라우스 스테이지의 유출구;

(e) 상기 부가적인 열적 클라우스 스테이지의 유출구와 연통되는 유입구를 갖는, 황-결핍된 유출 기체 스트림을 형성하도록 상기 유출 기체 스트림으로부터 황 증기를 추출하기 위한 부가적인 응축기;

(f) 상기 제 1 열적 클라우스 스테이지보다는 하류에 있고 상기 촉매적 클라우스 반응이 시작하는 부분보다는 상류에 있는 제 1 클라우스 플랜트의 영역과 연통되는, 황-결핍된 유츨 기체 스트림을 위한 유출구;

(g) 상기 부가적인 열적 클라우스 단계로의 제 2 연소성 기체 스트림 또는 그의 하나 이상의 연소성 성분의 유량의 함수인 제 1 제어 시그널을 발생시키기 위한 수단; 및

(h) 상기 황-결핍된 유출 기체중 황화수소 대 이산화황의 몰비의 함수인 제 2 제어 시그널을 발생시키기 위한 수단; 및

(i) 상기 연소-유지 기체가 부가적인 열적 클라우스 반응 스테이지에 공급되는 속도를 설정하기 위해 상기 제어 시그널들에 응답하는 수단을 포함하는 플랜트를 제공한다.

본 발명에 따른 방법 및 플랜트는 수많은 장점을 제공한다. 첫째, 황화수소를 함유하는 연소성 기체의 생산속도가 실질적으로 부가적인 열적 클라우스 스테이지 및 부가적인 황 응축기가 생략된 종래의 플랜트보다 높다. 둘째, 이산화황에 대한 황화수소의 비율의 함수인 제 2 제어 시그널의 발생이 본 발명에 따른 방법 및 장치를 안전하게 제어할 수 있게 해준다. 셋째, 부가적인 열적 클라우스 스테이지 및 부가적인 황 응축기가 이러한 플랜트 및 함께 사용된 공정 제어 설비를 실질적으로 개조시킬 필요없이 종래의 클라우스 플랜트(들)을 용이하게 개선시킬 수 있다. 실제로, 신규한 설비를 부가하기 전의 종래의 플랜트가 작동될 수 있다. 넷째, 부가적인 열적 클라우스 스테이지를 사용하여 2개 이상의 별도의 클라우스 플랜트에 황-결핍된 유출 기체 혼합물을 공급할 수 있다.

연소-유지 기체가 공기의 제 1 스트림 및 공기로부터 분리된 순수한 또는 비순수한 산소의 제 2 스트림의 혼합물로서 생성되면, 상기 제 1 및 제 2 스트림이 부가적인 열적 클라우스 스테이지 안에서 동일 반응계에서 혼합될 수 있다. 혼합은 완전할 필요는 없다. 연소-유지 기체중 산소의 몰분율은 바람직하게는 약 0.7 이상이다. 이러한 산소-풍부 연소-유지 기체를 단일의 부가적인 열적 클라우스 스테이지에 공급하면 과도한 온도를 발생시키는 경향이 있고, 특히 황화수소를 함유하는 제 2 연소성 기체 혼합물이 높은 황화수소 몰분율을 가질 때(약 0.7 이상) 그러하다. 이러한 경향은 이러한 단일의 부가적인 열적 클라우스 스테이지에 조절유체를 공급함으로써 절충될 수 있다. 이러한 조절 유체는 예를 들면 액상 이산화탄소, 부가적인 황 응축기의 하류로부터 취해진 재생 스트림 또는 별도의 공급원으로부터 취해진 이산화황일 수 있다. 그러나, 2개의 부가적인 열적 클라우스 스테이지가 일련으로 사용되어 각각의 스테이지에서 발생하는 황화수소의 연소량을 제한하는 것이 바람직하다. 바람직하게는 2개의 부가적인 열적 클라우스 스테이지 사이에 열 교환 수단이 있다. 바람직하게는 중간 열 교환 수단은 폐기물 가열 보일러이다. 경우에 따라, 중간 황 응축기를 중간 열 교환 수단의 하류이되 2개의 부가적인 열적 클라우스 스테이지의 하류보다는 상류에 사용할 수 있다.

제 2 연소성 기체 스트림은 황화수소를 함유하는 제 1 연소성 기체 스트림과 동일한 조성을 갖거나 이와 상이한 조성을 가질 수 있다. 예를 들면, 제 2 연소성 기체 스트림은 황화수소 이외에 암모니아를 함유할 수 있는 반면, 제 1 연소성 기체 스트림은 본질적으로 암모니아를 함유하지 않는다. 부가적인 열적 클라우스 스테이지(들)에 약 0.7 이상의 몰분율을 갖는 연소-유지 기체를 사용하면 암모니아의 분해를 위해 특히 적절한 국소화된 고온을 갖는 하나 이상의 불꽃 대역으로 그 안에서 연소를 관리할 수 있다.

황-결핍된 유출 기체 스트림은 바람직하게는 제 1 황 응축기의 하류이면서 스테이지들중 첫 번째 또는 유일한 서브-열의 임의의 재가열기 형성 부분의 상류에 있는 제 1 클라우스 플랜트의 영역에서 제 1 연소성 기체 혼합물로 도입된다. 그러나 상이한 위치에서 2개의 기체 스트림의 혼합을 수행할 수 있다. 예를 들면, 황-결핍된 유출 기체 스트림을 제 1 황 응축기의 바로 상류에 있는 영역에서 제 1연소성 기체 스트림과 혼합할 수 있다.

제 1 제어 시그널을 발생시키기 위한 수단은 일반적으로 제 1 밸브 제어기와 작동적으로 연결된 상기 부가적인 클라우스 스테이지로의 연소-유지 기체의 유량을 측정하기 위한 유량계를 포함한다.

제 2 제어 시그널을 발생시키기 위한 수단은 바람직하게는 황화수소 및 이산화황의 농도 모두를 측정할 수 있는 분석장치, 전형적으로 적외선류의 분석장치, 및 황화수소 대 이산화황의 몰비를 계산하기 위한 수단, 및 소정의 의도하는 비율과 이산화황에 대한 황화수소의 계산된 몰비를 비교하기 위한 수단을 포함한다. 이들간의 임의의 차이는 부가적인 열적 클라우스 스테이지(들)로의 연소-유지 기체의 유동을 조절하기 위한 제 2 제어 시그널로서 사용된다. 바람직하게는, 연소-유지 기체가 부가적인 열적 클라우스 스테이지(들)에 공급되는 속도는 일차적으로 제 1 제어 시그널을 발생시키기 위한 수단에 의해 제어된다. 이를 위해서 연소-유지 기체의 총 유동량의 적어도 대부분은 제 1 제어 시그널을 발생시키기 위한 수단과 작동적으로 연결된 하나 이상의 제 1 주 유동 제어 밸브를 통과한다. 연소-유지 기체가 공기로부터 분리된 순수한 또는 비순수한 산소의 스트림이면, 하나의 제 1 주 유동 제어 밸브가 있을 수 있다. 한편, 연소-유지 기체가 공기의 스트림과 이로부터 분리된 순수한 또는 비순수한 산소의 스트림의 혼합물로 형성되면, 공기 스트림을 위한 제 1 도관에 위치한 제 1 주 유동 제어 밸브 및 산소 스트림을 위한 제 2 도관에 위치한 제 2 주 유동 제어 밸브가 있을 수 있다. 경우에 따라, 제 1 제어는 제 2 연소성 기체 스트림을 분석함으로써 향상될 수 있다. 제 2 제어 시그널은 부가적인 열적 클라우스 스테이지(들)로의 연소-유지 기체의 유량의 일차 제어를 미세하게 조정한다. 이를 위해서, 바람직하게는 각각의 주요 제어 밸브와 평행하면서 상기 제 2 제어 시그널을 발생시키기 위한 수단과 작동적으로 연결된 하나 이상의 제 2 ( 또는 트림) 제어 밸브가 존재한다. 일반적으로, 소량의 연소-유지 기체만이 각각의 제 2 제어 밸브를 통해 유동한다. 이러한 제어 전략의 다수의 상이한 변형중 어느 것도 연소-유지 기체가 하나의 스트림으로 또는 다수의 스트림으로 부가적인 열적 클라우스 스테이지(들)에 공급되는지에 따라 적용될 수 있다. 이러한 공급이 하나의 스트림 형태이면, 하나의 주요 제어 밸브가 있을 수 있고 스팀의 일부는 주요 제어 밸브를 우회하여 제 2 제어 밸브를 통해 유동할 수 있다. 선택적으로, 연소-유지 기체가 다수의 스트림으로 공급되면, 각각의 스트림은 주요 제어 밸브를 가질 수 있고, 스트림중 하나 이상은 제 2 제어 밸브를 통해 유동함으로써 그의 연결된 주요 제어 밸브를 우회할 수 있다.

제 1 및 제 2 제어 시그널과의 선택적인 제어 전략을 사용할 수 있다. 예를 들면, 하나의 제어 밸브 및 설정 포인트를 갖는 제어 장치일 수 있고, 상기 제 2 제어 시그널은 이러한 포인트를 재설정하는데 사용된다. 또 다르게는, 순수한 또는 비순수한 산소를 공급하기 위해 공기를 부가적인 열적 클라우스 스테이지 및 또 다른 도관에 공급하기 위한 하나의 도관이 있을 수 있고, 여기에 각 도관중 주 유동 제어 밸브 및 제 2 제어 시그널을 발생시키기 위한 수단을 배열하여 주 유동 제어 밸브에 도달할 수 있도록 한다. 일반적으로, 제 2 밸브 또는 트림 밸브를 사용하는 것이 바람직한데 왜냐하면 하나의 상대적으로 큰 제어 밸브를 다소 조절하면서 미세 제어를 달성하는데에는 어려움이 발생할 수 있기 때문이다.

바람직하게는, 제 1 클라우스 플랜트의 열적 클라우스 스테이지로의 공기 또는 산소-풍부 공기의 유동을 제어하기 위한 유사한 배열의 유동 제어 밸브가 존재한다. 따라서, 완전한 공기 또는 산소-풍부 공기의 소량을 제 1 열적 클라우스 스테이지로 통과시키는 하나의 유동 제어 밸브는 모든 서브-열의 하류에 위치하는 센서(들)를 갖는 분석장치에 의해 발생된 시그널에 응답하는 동시에 공기 또는 산소-풍부 공기의 대부분을 통과시키는 다른 유동 제어 밸브는 제 1 클라우스 플랜트로의 제 1 연소성 기체의 예상되는 유동에 따라 설정되고 황화수소의 비유동 및/또는 비몰분율로부터 감지되는 어떠한 편차에도 응답하면서 조절될 수 있는 것이 바람직하다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 방법은 제 1 열적 클라우스 스테이지, 제 1 황 응축기, 및 촉매적 클라우스 반응 스테이지와 제 2 황 응축기를 포함하는 스테이지들의 하나 이상의 서브-열을 순차적으로 포함하는 스테이지들의 열을 갖는 하나 이상의 제 2 클라우스 플랜트의 작동시켜, 황화수소를 함유하는 하나 이상의 제 3 연소성 기체 스트림으로부터 황을 회수하는 단계를 포함한다. 정상적인 작동중에, 황-결핍된 유출 기체 스트림의 일부만이 제 1 연소성 기체 스트림과 혼합되고, 황-결핍된 유출 기체 스트림의 나머지는 제 1 열적 클라우스 스테이지의 하류 및 촉매적 클라우스 반응의 출발부의 상류의 영역에서 제 3 연소성 기체 스트림과 혼합된다.

이러한 배열의 한가지 장점은 제 1 클라우스 플랜트, 제 2 클라우스 플랜트및 부가적인 열적 클라우스 스테이지중 임의의 하나가 일상적인 관리를 위해 운행중지될 때에도 황의 생산이 계속될 수 있다는 것이다.

본 발명은 황화수소를 함유하는 연소성 기체 스트림을 처리하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

도 1 내지 도 3은 각각 황화수소를 함유하는 다수의 연소성 기체 스트림을 처리하기 위한 플랜트의 제 1 예, 제 2 예 및 제 3 예의 도식적인 흐름도이다.

도면은 규격화된 것은 아니다. 잘 이해할 수 있도록, 많은 유동 제어 밸브 및 셧-오프 밸브 및 기타 설비를 도면에서 생략하였다. 도면에서 2개 이상의 유사한 부분은 동일한 참조부호로 표시하였다.

본 발명에 따른 방법 및 플랜트는 첨부된 도면을 참조로 예를 들어 설명될 것이다.

도 1에서, 제 1 클라우스 플랜트(2), 제 2 클라우스 플랜트(4), 및 황화수소를 함유하는 기체 스트림으로부터 황을 회수하기 위한 부가적인 설비(6)가 도시되어 있다. 황화수소를 함유하는 제 1 연소성 기체 스트림을 파이프라인(8)을 통해 제 1 클라우스 플랜트(2)에 도입시킨다. 정유공장에서, 황화수소를 함유하는 제 1 연소성 기체 스트림의 공급원은 일반적으로 황화수소 80체적% 이상을 함유하는 소위 "아민" 기체의 공급원(나머지의 대부분은 이산화탄소임) 또는 일반적으로 약 20 내지 약 35체적%의 황화수소 및 약 30 내지 약 45체적%의 암모니아를 포함하고 나머지는 수증기 및 이산화탄소인 소위 "산패된 물 스트립퍼 기체"의 공급원일 수 있다. 또 다른 예로서, 황화수소를 함유하는 제 1 연소성 기체 스트림은 산패된 물 스트립퍼 기체와 아민 기체의 혼합물이다.

황화수소를 함유하는 제 1 연소성 기체 혼합물은 파이프라인(8)으로부터 버너(10)로 유동하되, 버너(16)는 클라우스 플랜트의 열적 스테이지를 구성하는 노(12) 안으로 점화되면서 축방향 또는 접선방향으로 여기에 정점에서 혼합된다. 황화수소를 함유하는 제 1 기체 혼합물중 연소성 성분의 연소를 유지하기 위해, 공기 또는 산소-풍부 공기의 스트림을 파이프라이(16)을 통해 버너(10)까지 공급한다. 공기 또는 산소-풍부 공기 및 황화수소를 함유하는 제 1 연소성 기체 스트림의 상대적 유동 속도는 버너(10)가 각각의 산소 몰에 대해 황화수소 대략 2몰을 수용하도록 하는 것이다. 따라서, 버너(10)로의 황화수소 분자의 총 유량의 약 3분의 1의 연소를 유지하기에 충분한 산소가 공급된다. 또한 충분한 산소 분자를 추가로 공급하여 황화수소를 함유하는 제 1 연소성 기체 혼합물중 존재하는 임의의 암모니아 또는 탄화수소를 모두 연소할 수 있도록 한다.

노(12)중 황화수소가 연소하여 수증기 및 이산화황을 형성한다. 생성된 이산화황은 노(12) 안에서 잔사 황화수소와 반응하여 황 증기 및 추가로 수증기를 형성한다. 기타 화학 반응이 또한 일어난다. 예를 들면, 황화수소가 수소 및 황으로 어느 정도 열적 분해된다. 다양한 기타 반응이 노(12) 안의 특정 작업 조건에 따라 일어난다. 예를 들면, 일산화탄소(이산화탄소의 열적 분해 또는 이산화탄소와 황화수소의 반응에 의해 형성됨)는 황 증기와 반응하여 탄소 옥시설파이드를 형성한다. 이황화탄소가 또한 형성된다.

황화수소, 이산화황, 황 증기, 수증기, 이산화탄소, 수소 및 일산화탄소를 함유하고 또한 흔적량의 탄소 옥시설파이드 및 이황화탄소를 포함하는 기체 혼합물은 노(12)를 빠져나와 폐기물 가열 보일러(14)로 유동하고 그 안에서 전형적으로 약 250 내지 약 350℃ 온도까지 냉각된다. 이렇게 냉각된 기체 혼합물은 폐기물 가열 보일러(14)로부터 황 응축기로 유동하고, 여기서 일반적으로 약 110 내지 약 180℃의 온도까지 냉각된다. 황 응축기(18)는 또한 기체 혼합물중 적어도 일부의 황 증기를 응축시킨다. 생성된 응축물을 황 밀봉 피트(도시되지 않음)로 보낸다.

황화수소와 이산화황 사이의 클라우스 반응이 완전하지 않기 때문에, 응축기(18)를 빠져나오는 기체 혼합물은 상당량의 이산화황 및 황화수소를 함유한다. 황을 이로부터 추가로 추출하기 위해, 기체 혼합물을 황화수소와 이산화황 사이의 촉매적 클라우스 반응을 포함하는 스테이지의 제 1 서브-열(20) 및 황화수소와 이산화황 사이의 촉매적 반응을 포함하는 스테이지의 제 2 유사한 서브-열(22)을 통과시킨다. 상기 서브-열(20)은 약 200 내지 약 250℃의 온도까지 기체 혼합물을 가열하는 재가열기(24)를 갖는다. 재가열기(24)로부터 기체 혼합물은 제 1 촉매적 클라우스 반응기(26)-여기서 촉매, 예를 들면 활성화 알루미나상에서 황화수소와 이산화황 사이의 반응이 일어난다-를 통과한다. 결과적으로, 추가의 황 증기 및 수증기가 형성된다. 생성된 기체 혼합물은 촉매적 반응기(26) 밖으로 흘러나와 또 다른 황 응축기(28) 안으로 들어가고 여기서, 약 110 내지 약 150℃의 온도까지 냉각되고 촉매적 반응기 안에서 형성된 황 증기는 응축된다. 생성된 응축물은 황 밀봉 피트(도시되지 않음)를 통과한다. 황-결핍된 기체 혼합물은 제 2 열(22)을 통과한다. 제 2 열은 순차적으로 부가적인 재가열기(30), 부가적인 촉매적 클라우스 반응기(32) 및 부가적인 황 응축기(34)를 포함한다. 이들 단위장치의 작동은 제 1 열(20)에서의 각각의 단위장치와 유사하다.

황 응축기(34)를 빠져나오는 기체 혼합물은 잔사 황 화합물의 농도에 따라 소각장치(도시되지 않음)로 옮겨지고 대기로 방출된다. 선택적으로, 기체 혼합물은 가수분해 반응기(도시되지 않음)-여기에 기체 혼합물중에 존재하는 성분들이 가수분해 및 수소화된다-를 통과한다. 가수분해 반응기에서, 잔사 탄소 옥시설파이드 및 이황화탄소는 수증기로 가수분해되어 촉매, 즉 코발트 및 몰리브덴에 함침된 알루미나상 황화수소를 형성한다. 이러한 촉매는 당해 기술분야에 잘 공지되어 있다. 동시에, 잔사 원소 황 및 이산화황은 수소화되어 이산화황을 형성한다. 가수분해 및 수소화는 일반적으로 약 300 내지 약 350℃에서 상기 함침된 알루미나 촉매상에서 일어난다. 본질적으로 황화수소, 질소, 이산화탄소, 수증기로 이루어진 생성된 기체 혼합물은 가수분해 반응기를 빠져나와서 처음에는 물 응축 단위장치(도시되지 않음)로 나중에는 별도의 단위장치(도시되지 않음)-여기서 황화수소가, 예를 들면 화학적 흡수에 의해 분리된다-로 이송된다. 적절한 화학적 흡수제는 메틸 디에틸아민이다. 경우에 따라, 이렇게 회수된 황화수소를 버너(10)로 재생시킨다.

황화수소를 함유하는 제 2 연소성 기체 스트림을 부가적인 설비(6)로 보낸다. 상기 제 2 연소성 기체 스트림은 상기 제 1 연소성 기체 스트림과 동일하거나 상이한 조성을 가질 수 있다. 아민 기체 및 산패된 물 스트립퍼 기체의 별개의 공급원이 있다면, 그리고 공기(산소 풍부하지 않음)가 제 1 클라우스 플랜트(2)의 노(12) 안에서의 연소를 유지하기 위해 사용된다면, 아민 기체가 제 1 클라우스 플랜트(2)로 보내지고 산패된 물 스트립퍼 기체가 부가적인 설비(6)로 보내지는 것이 일반적으로 바람직하다.

황화수소를 함유하는 제 2 연소성 기체 스트림은 파이프라인(40)을 통해 버너(42)-버너(42)는 열적 클라우스 스테이지를 구성하는 노(44) 안으로 축방향으로 또는 접선방향으로 점화된다-까지 유동한다. 바람직하게는 약 0.8 이상의 산소의 몰분율을 갖는 연소-유지 기체를 황화수소를 함유하는 제 2 연소성 기체 스트림의 연소성 성분의 연소를 유지하기 위해 파이프라인(45)을 통해 버너(42)에 공급한다. 상기 버너(42)는 정점에서 혼합된 유형일 수 있다. 연소-유지 기체는 바람직하게는 시판되는 순수한 산소 또는 산소-풍부한 공기이다. 버너(42)로의 기체 스트림의 각각의 유량은 작동시 노(44)의 내화 라이닝(도시되지 않음)이 약 1650℃ 이상의 온도까지 가지 않도록 선택된다. 따라서 일반적으로 연소-유지 기체의 공급속도는 제 2 연소성 기체 스트림중 황화수소 함유량의 3분의 1의 연소에 필요한 것보다 상당히 낮다.

노(44) 안에서 일어나는 반응은 상기 제 1 클라우스 플랜트(2)의 노(12)와 관련하여 기술한 것과 본질적으로 동일하다. 그러나, 약 0.8 이상의 산소의 몰분율을 갖는 연소-유지 기체를 사용하면 황화수소의 열 분해를 촉진시키는 경향이 있다. 따라서 일반적으로 생성된 기체중 수소의 비율은 제 1 클라우스 플랜트(2)의상응하는 부분 이상이다. 황화수소, 이산화황, 황 증기, 수증기, 수소, 및 이산화탄소, 및 일반적으로 질소, 일산화탄소 및 흔적량의 탄소-옥시-설파이드 및 이황화탄소를 함유하는 유출 기체 스트림(44)은 노(44)를 빠져나와 폐기물 가열 보일러(46) 안으로 통과하고, 여기서 일반적으로 약 500 내지 약 600℃의 온도까지 냉각된다.

생성된 냉각된 유출 기체 스트림은 제 2 클라우스 노(48) 안으로 유동한다. 부가적인 연소-유지 기체를 노(48)에 파이프라인(45)의 곁가지인 파이프라인(50)을 통해 공급한다. 연소-유지 기체는 랜스(도시되지 않음)를 통해 노(48) 안으로 들어간다.

결과적으로, 노(44)로부터 냉각된 유출 기체 스트림중 황화수소 함유량의 일부가 연소된다. 일반적으로 유출 기체 스트림이 상대적으로 고온에서 폐기물 가열 보일러(46)를 빠져나와 황화수소가 용이하게 연소된다.

노(44) 및 노(48) 안으로의 황화수소 분자 및 산소 분자의 상대적인 유량은 노(48)를 빠져나오는 유출 기체 스트림중 황화수소 대 황의 몰비가 일반적으로 약 1.5: 1 내지 약 3:1이 되도록 조정된다. 유출 기체 혼합물을 부가적인 폐기물 가열 보일러(52) 안에서 일반적으로 약 250 내지 약 350℃의 온도까지 냉각된다. 폐기물 가열 보일러(46)를 빠져나오는 기체 혼합물과 동일한 종(단 상이한 비율)을 함유하는 상기 냉각된 유출 기체 혼합물이 이제 황 응축기(54)- 안으로 유동하고, 여기서 약 110 내지 약 150℃까지 추가로 냉각되고 황 증기의 적어도 일부가 응축된다. 생성된 응축물을 황 밀봉 피트(도시되지 않음)로 보낸다. 생성된 황-결핍된 유출 기체 스트림은 일반적으로 2개의 보조 기체 스트림으로 나뉜다. 하나의 보조 기체 스트림은 응축기(18)의 하위 영역이되 재가열기(24)의 상류에서 제 1 클라우스 플랜트(2)를 통한 기체 유동과 일체화된다. 황 응축기(54)를 통과하여 빠져나오는 황-결핍된 유출 기체 스트림의 다른 부분을 하기 설명하는 방식으로 사용한다.

황화수소를 함유하는 제 3 연소성 기체 스트림을 파이프라인(60)을 통해 제 2 클라우스 플랜트(4)에 통과시킨다. 공기 또는 산소-풍부 공기를 파이프라인(62)을 통해 제 2 클라우스 플랜트(4)에 통과시킨다. 제 2 클라우스 플랜트(4)는 열적 클라우스 스테이지를 구성하는 노(66) 안으로 점화되는 버너(64)를 포함한다. 노(66)를 빠져나오는 유출 기체는 폐기물 가열 보일러(68) 안에서 냉각된다. 황은 황 응축기(70) 안에서 냉각된 유출 기체 스트림으로부터 응축되고 생성된 응축물은 황 밀봉 피트(도시되지 않음)를 통과한다. 응축기(70)를 빠져나오는 황-결핍된 기체 혼합물은 촉매적 클라우스 스테이지의 2개의 서브-열(72 및 74)로 유동한다. 상류 열(72)은 순차적으로 재가열기(76), 제 1 촉매적 클라우스 반응기(78), 및 황 응축기(80)를 포함한다. 상기 제 2 서브-열(74)은 마찬가지로 재가열기(82), 촉매적 클라우스 반응기(84) 및 황 응축기(86)를 포함한다. 제 2 클라우스 플랜트(4)의 작동은 제 1 클라우스 플랜트(2)의 작동과 유사하면 부가적인 설비(6)의 황 응축기(54)로부터 황-결핍된 유출 기체의 다른 부분이 응축기(70)의 하류이되 재가열기(76)의 상류에 위치하는 클라우스 플랜트(4)를 통과하는 기체 혼합물로 도입된다고 하는 것 이외에 본원에서 추가로 설명하지 않는다.

부가적인 설비(6)를 제공하면 2개의 클라우스 플랜트의 총 용량을 증가시킬 수 있다. 부가적인 설비(6)에서 클라우스 플랜트(2) 및 (4)에서 사용한 것보다 산소가 풍부한 연소-유지 기체를 사용함으로써 비-반응성 기체, 특히 질소 및 이산화탄소의 부가량을 낮게 유지시킬 수 있다. 부가적인 설비(6)는 일반적으로 클라우스 플랜트(2) 및 (4)를 갱신시킬 수 있다. 부가적인 설비를 통한 더욱 많은 공급물을 처리하고 클라우스 플랜트(2) 및 (4)의 열적 스테이지를 통해서는 공급물을 덜 처리함으로써, 총 공급률을 증가시키면서 클라우스 플랜트(2) 및 (4)의 촉매적 스테이지를 통해 상대적으로 비변화된 유동을 유지시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 부가적인 설비로부터 황화수소 및 이산화황을 함유하는 황-결핍된 유출 기체 혼합물을 클라우스 플랜트(2) 및 (4)의 촉매적 스테이지에 부가함으로써 그들의 작업을 업셋(upset)하지 않도록 제어한다. 도 1은 제 1 클라우스 플랜트(2)에 대한 제어 도식을 설명한다. 분석장치(90)는 응축기(34)의 하류에 위치되어 제어 시그널을 발생시키고 이 시그널이 밸브 제어기(92)로 전송되어 여기서 황화수소 대 이산화황의 실제 몰비(또는 그의 함수)를 미리 설정된 이러한 비 값(또는 그의 함수값)과 비교한다. 2개의 밸브간에 차이가 있다면, 트림 파이프라인(96)을 통해 파이프라인(16)까지의 공기 또는 산소-풍부 공기의 유동을 조절하도록 트림 밸브(94)를 재설정하여 황화수소 대 이산화 황의 감지된 값이 미리-설정된 값으로 돌아가게 한다.

트림 파이프라인(96)은 산소 풍부한 공기의 총 유동중 단지 소량만을 클라우스 플랜트(2)의 파이프라인(16)으로 운반한다. 트림 밸브(94)와 평행한 주 유동제어 밸브(98)가 있다. 이러한 밸브는 제 1 연소성 기체 스트림중 존재하는 임의의 암모니아 및 탄화수소를 완전히 산화시키고 황화수소 함량의 선택된 비율을 이산화황 및 수증기로 산화시키는데 필요한 공기 또는 산소-풍부 공기의 계산된 유동에 따라 설정된다. 유량계(100)는 제 1 클라우스 플랜트(2)로의 제 1 연소성 기체 스트림의 유량을 측정하여 그 유량의 대표적인 시그널을 밸브에 발생시키고, 이는 밸브 제어기에 전송되어 다양한 측정된 유량이 특정값으로부터 변동되는 경우 주 유동 제어 밸브(98)를 재설정하도록 한다. 제어 도식은 종래의 경험 또는 종래의 분석으로부터 가정된 제 1 연소성 기체 스트림의 조성을 기본으로 하거나, 또는 상기 조성은 보조 제어 시그널을 발생시키는 온-스트림 분석장치(들)(도시되지 않음)에 의해 측정될 수 있다. 상기 기술한 제어장치들의 배열은 제 1 클라우스 플랜트(2)가 부가적인 설비(6)의 황 응축기(54)로부터 황-결핍된 유출 기체를 부가하지 않고 작동할 때, 제 1 클라우스 플랜트(2)가 안정하게 작동할 수 있게 해준다.

부가적인 설비(6)가 작동할 때는, 파이프라인(46)으로 유동하는 산소 또는 산소 풍부 공기의 대부분은 주 유동 제어 밸브(110)를 통과한다. 상기 제 2 연소성 기체 스트림의 유량은 유량계(114)에 의해 측정되고, 이러한 유량계는 제 2 연소성 스트림의 유량의 대표적인 시그널을 밸브 제어기(112)에 전송한다. 밸브 제어기(112)는 주 유동 제어 밸브의 위치를 결정하는 제 1 제어 시그널을 발생시켜서 결과적으로 산소 또는 산소 풍부 공기의 부가적인 설비(6)로의 공급율이 제 2 연소성 기체 스트림이 공급되는 속도로 어떠한 변화에도 상응하게 자동적으로 조절된다. 분석장치(104)를 황 응축기(54)의 바로 하류의 황-결핍된 유출 기체 스트림중 황화수소 대 이산화황 모두의 농도를 측정할 수 있도록 위치시킨다. 분석장치(104)는 황화수소 대 이산화황의 몰비의 대표적인 시그널을 밸브 제어기(106)에 전송시킨다. 상기 밸브 제어기는 제 2 제어 시그널을 파이프라인(109)중의 "트림" 유동 제어 밸브(108)로 발생시킨다. 트림 유동 제어 밸브(108)는 제 2 제어 시그널에 응답하여 산소 또는 산소 풍부 공기의 부가적인 설비(6)로의 총 유량을 다소 조절하여 황화수소 대 이산화황의 몰비가 황-결핍된 유출 기체중 선택된 밸브에서 유지되도록 한다.

결과적으로 촉매적 클라우스 스테이지의 만족스러운 작동이 유지되고 촉매적 클라우스 반응기(32)와 연결된 황 응축기(34)를 빠져나오는 테일 기체중 황 화합물의 비율은 특정 최대값을 초과하지 않는다. 목적하는 몰비로부터 어느 정도 편차가 있으면, 분석장치가 이를 감지하여 제 1 클라우스 플랜트(2)에 연결된 트림 밸브(94)를 상응하게 조절할 수 있다. 황 응축기(54)를 빠져나오는 황-결핍된 유출 기체 스트림중 상대적으로 높은 이산화황 및 황화수소의 농도로 비추어 볼 때, 분석장치(104) 및 밸브 제어기(106)가 없으면 총 플랜트의 안정한 작동이 어려울 것이다.

일반적으로, 부가적인 유동 제어 밸브(120 및 122)를 제공하여 황 응축기(54)를 빠져나오는 황-결핍된 유출 기체 스트림이 제 1 클라우스 플랜트(2) 및 제 2 클라우스 플랜트(4) 사이에서 적절한 비율로 분배될 수 있게 한다. 비록 도시되지는 않았지만 제 2 클라우스 플랜트(4)는 클라우스 플랜트(2)와 연결된 것과 유사하게 밸브 제어 설비와 연결된다.

다양한 변화 및 변형이 도 1에 나타낸 플랜트 및 설비에 가해질 수 있다. 예를 들면, 중간 황 응축기(도시되지 않음)는 부가적인 설비(6)의 폐기물 가열 보일러(46) 및 제 2 열적 클라우스 스테이지(48) 중간에 설치되고 폐기물 가열 보일러(46)는 저온까지 이를 통해 기체 혼합물을 냉각시킬 수 있다. 또 다른 예로서 공기 및 산소를 별도로 부가적인 설비(6)에 공급하여 분석장치로부터의 제어 시그널을 사용하여 공기 공급 라인 또는 산소 공급 라인과 연결된 트림 밸브를 제어할 수 있다.

도 2는 제 2 열적 클라우스 스테이지(48) 및 그와 연결된 폐기물 가열 보일러(52)가 부가적인 설비(6)로부터 생략된 또 다른 변형 태양을 설명한다. 대신, 황응축기(54)를 빠져 나오는 황-결핍된 유출 기체 스트림의 일부를 펌프(200)에 의해 황화수소를 함유하는 제 2 연소성 기체 혼합물로 재생시킨다. 상기 재생된 기체 스트림은 이러한 스트림이 없었다면 제 1 클라우스 노(44) 내에서 생성될 수 있는 온도를 변형시켜, 연소-유지 기체가 이러한 스트림이 없었을 때 가능한 것보다 높은 산소 몰분율로 사용될 수 있게 한다. 즉, 폐기물 가열 보일러(46)를 도 1에 도시한 설비보다 저온에서 작동시킨다. 다른 측면에서는, 도 2에 도시한 플랜트 및 설비는 도 1에 도시한 바와 유사하다.

도 3에 대해 살펴보면, 도 1의 부가적인 설비(6)의 제 2 클라우스 노(48) 및 폐기물 가열 보일러(52)가 생략된 추가의 태양이 도시된 것이다. 이 경우 제 1 노(44)에서의 온도의 조절은 액상 물과 같은 유체를 파이프(300)를 통해 노(44) 내의 불꽃 대역(도시되지 않음)으로 직접 주입하여 달성된다.

Claims

황화수소를 함유하는 다수의 연소성 기체 스트림을 처리하는 방법으로서,

(a) 제 1 열적 클라우스(Claus) 스테이지, 제 1 황 응축기, 및 촉매적 클라우스 스테이지와 그 하류의 제 2 황 응축기를 포함하는 스테이지들의 하나 이상의 서브-열을 순차적으로 포함하는 스테이지들의 열을 갖는 제 1 클라우스 플랜트를 작동시켜, 황화수소를 함유하는 제 1 연소성 기체 스트림으로부터 황을 회수하는 단계;

(b) 황화수소를 함유하는 제 2 연소성 기체 스트림에 함유된 황화수소의 일부를 하나 이상의 부가적인 열적 클라우스 스테이지에서 연소시키는 단계;

(c) 공기로부터 분리된 순수하거나 비순수한 산소의 스트림 또는 이 스트림과 공기 스트림의 혼합물로 이루어지고 0.25 이상의 산소 몰분율을 갖는 연소-유지 기체를 상기 부가적인 열적 클라우스 스테이지에 공급하여 그 안에서의 황화수소의 연소를 유지하는 단계;

(d) 황화수소, 이산화황, 수증기 및 황 증기를 함유하는 유출 기체 스트림을 부가적인 열적 클라우스 스테이지로부터 회수하고 부가적인 황 응축기중에서 상기 유출 기체 스트림으로부터 황 증기를 제거하여 황-결핍된 유출 기체 스트림을 형성하는 단계;

(e) 상기 황-결핍된 유출 기체 스트림의 적어도 일부를, 상기 제 1 클라우스 플랜트중 제 1 열적 클라우스 스테이지보다는 하류에 있고 상기 서브-열의 촉매적 클라우스 반응의 출발부보다는 상류에 있는 영역에서 처리된 제 1 연소성 기체와 혼합하는 단계;

(f) 상기 부가적인 열적 클라우스 스테이지로의 제 2 연소성 기체 또는 그의 하나 이상의 연소성 성분의 유량의 함수인 제 1 제어 시그널을 발생시키는 단계;

(g) 상기 황 결핍된 유출 기체 스트림중 황화수소/이산화황 몰비의 함수인 제 2 제어 시그널을 발생시키는 단계; 및

(h) 상기 연소-유지 기체가 상기 부가적인 열적 클라우스 스테이지에 공급되는 속도를 설정할 때 상기 제어 시그널들을 사용하는 단계를 포함하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 연소-유지 기체가 약 0.7의 산소 몰분율을 갖는 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

단일의 부가적인 열적 클라우스 스테이지가 존재하는 방법.
제 3 항에 있어서,

액상 물, 액상 이산화탄소, 이산화황 및 부가적인 황 응축기의 하류로부터 취한 재생 스트림중에서 선택된 온도 조절 유체를 상기 단일의 부가적인 열적 클라우스 스테이지에 공급하는 방법.
제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 황-결핍된 유출 기체 스트림을 상기 제 1 클라우스 플랜트중 상기 부가적인 황 응축기보다 하류의 영역에서 처리된 제 1 연소성 기체에 도입하는 방법.
제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,

제 1 열적 클라우스 스테이지, 제 1 황 응축기, 및 촉매적 클라우스 반응 스테이지와 제 2 황 응축기를 포함하는 스테이지들의 하나 이상의 서브-열을 순차적으로 포함하는 스테이지들의 열을 갖는 제 2 클라우스 플랜트를 작동시켜, 황화수소를 함유하는 제 3 연소성 기체 스트림으로부터 황을 회수하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 황-결핍된 유출 기체 스트림의 일부만이 상기 제 1 연소성 기체 스트림과 혼합되고, 상기 황-결핍된 유출 기체 스트림의 나머지는 상기 제 2 클라우스 플랜트중 상기 제 1 열적 클라우스 스테이지보다는 하류에 있고 상기 촉매적 클라우스 반응의 출발부보다는 상류에 있는 영역에서 처리된 상기 제 3 연소성 기체 스트림과 혼합되는 방법.
황화수소를 함유하는 다수의 연소성 기체 스트림을 처리하기 위한 플랜트에 있어서,

a) 제 1 열적 클라우스 스테이지, 제 1 황 응축기, 및 촉매적 클라우스 스테이지와 제 2 황 응축기를 포함하는 스테이지들의 하나 이상의 서브-열을 순차적으로 포함하는 스테이지들의 열을 갖는, 황화수소를 함유하는 제 1 연소성 기체 스트림으로부터 황을 회수하기 위한 제 1 클라우스 플랜트;

(b) 황화수소를 함유하는 제 2 연소성 기체 스트림에 함유된 황화수소의 일부를 연소하기 위한 하나 이상의 부가적인 열적 클라우스 스테이지;

(c) 공기로부터 분리된 순수하거나 비순수한 산소의 스트림 또는 이 스트림과 공기 스트림의 혼합물로 이루어지고 0.25 이상의 산소 몰분율을 갖는 연소-유지 기체를 위한 상기 부가적인 열적 클라우스 스테이지의 하나 이상의 유입구;

(d) 황화수소, 이산화황, 수증기 및 황 증기를 함유하는 유출 기체 스트림을 위한 상기 부가적인 열적 클라우스 스테이지의 유출구;

(e) 상기 부가적인 열적 클라우스 스테이지의 유출구와 연통되는 유입구를 갖는, 황-결핍된 유출 기체 스트림을 형성하도록 상기 유출 기체 스트림으로부터 황 증기를 추출하기 위한 부가적인 응축기;

(f) 상기 제 1 열적 클라우스 스테이지보다는 하류에 있고 상기 촉매적 클라우스 반응이 시작하는 부분보다는 상류에 있는 제 1 클라우스 플랜트의 영역과 연통되는, 황-결핍된 유츨 기체 스트림을 위한 유출구;

(g) 상기 부가적인 열적 클라우스 단계로의 제 2 연소성 기체 스트림 또는 그의 하나 이상의 연소성 성분의 유량의 함수인 제 1 제어 시그널을 발생시키기 위한 수단; 및

(h) 상기 황-결핍된 유출 기체중 황화수소 대 이산화황의 몰비의 함수인 제 2 제어 시그널을 발생시키기 위한 수단; 및

(i) 상기 연소-유지 기체가 부가적인 열적 클라우스 반응 스테이지에 공급되는 속도를 설정하기 위해 상기 제어 시그널들에 응답하는 수단을 포함하는 플랜트.
제 7 항에 있어서,

상기 제 1 제어 시그널을 발생시키기 위한 수단이 제 1 밸브 제어기와 작동적으로 연결된 상기 부가적인 클라우스 스테이지로의 연소-유지 기체의 유량을 측정하기 위한 유량계를 포함하는 플랜트.
제 7 항에 있어서,

상기 제 2 제어 시그널을 발생시키기 위한 수단이 상기 황-결핍된 유출 기체중 황화수소 및 이산화황의 농도를 측정하기 위한 분석장치, 측정된 농도로부터 황화수소 대 이산화황의 몰비를 계산하기 위한 수단, 및 황화수소 대 이산화황의 계산된 몰비를 소정의 몰비와 비교하기 위한 수단을 포함하는 플랜트.
제 7 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,

대부분의 연소-유지 기체 스트림이 유동하여 통과할 수 있는 하나 이상의 주 유동 제어 밸브 및 소량의 연소-유지 기체 스트림이 유동하여 통과할 수 있는 트림 유동 제어 밸브를 추가로 포함하되, 상기 주 유동 제어 밸브는 상기 제 1 제어 시그널을 발생시키기 위한 수단과 작동적으로 연결되고 상기 트림 유동 제어 밸브는 상기 제 2 제어 시그널을 발생시키기 위한 수단과 작동적으로 연결된 플랜트.