MXPA05001018A

MXPA05001018A - Metodo para el aislamiento de sulfuro de hidrogeno de gas de horno de coque con recuperacion posterior de azufre elemental en una instalacion de claus.

Info

Publication number: MXPA05001018A
Application number: MXPA05001018A
Authority: MX
Inventors: Holger Thielert
Original assignee: Uhde Gmbh
Priority date: 2002-07-25
Filing date: 2003-05-10
Publication date: 2005-06-08
Also published as: JP4452617B2; WO2004014792A1; CA2493286C; ES2295589T3; US20060099124A1; US8012441B2; DE10233819A1; AU2003239862A1; DE50308549D1; TW200403097A; ZA200501599B; BR0312931B1; KR20050042469A; CA2493286A1; JP2006504604A; EP1527013B1; CN1290760C; KR100975456B1; PL202981B1; TWI275413B

Abstract

La invencion se relaciona con un metodo para aislar sulfuro de hidrogeno de gas de horno de coque con la recuperacion posterior de azufre elemental en una instalacion de Claus. El sulfuro de hidrogeno se elimina del gas de horno de coque mediante lavado usando un liquido de absorcion. Durante la regeneracion del liquido de absorcion cargado se acumula sulfuro de hidrogeno en forma concentrada y se alimenta a la instalacion de Claus. Esta planta de Claus comprende una caldera de Claus, una caldera de calor de escape asi como un horno de reaccion que forma una etapa de catalizador adicional. La instalacion de Claus es operada inventivamente con un solo horno de reaccion que trabaja con una temperatura de trabajo inferior a 250¦C. El gas de proceso saliente del horno de reaccion es realimentado al gas de horno de coque despues de la eliminacion del azufre elemental con un contenido remanente no transformado de sulfuro de hidrogeno antes del lavado de gas.

Description

METODO PARA EL AISLAMIENTO DE SULFURO DE HIDRÓGENO DE GAS DE HORNO DE COQUE CON RECUPERACIÓN POSTERIOR DE AZUFRE ELEMENTAL EN UNA INSTALACIÓN DE CLAUS DESCRIPCION La invención se relaciona con un método para el aislamiento de sulfuro de hidrógeno de gas de un horno de coque con recuperación, a continuación, de azufre elemental en una instalación de Claus, en que el sulfuro de hidrógeno es eliminado del horno de coque mediante lavado del gas en un liquido de absorción, se regenera el liquido de absorción cargado y el sulfuro de hidrógeno que se genera en esto en forma concentrada es alimentado a la instalación de Claus, siendo que el sulfuro de hidrógeno es transformado en una caldera de Claus de la instalación de Claus con oxígeno atmosférico formando azufre elemental, siendo que el gas de proceso que sale de la caldera de Claus es enfriado en una caldera recuperadora a una temperatura necesaria para la condensación del azufre, se calienta después de la separación del azufre y se alimenta a un horno reactivo de la instalación de Claus en que unos compuestos de azufre son transformados en azufre elemental mediante contacto con un catalizador, y siendo que le gas de proceso saliente del horno reactivo es enfriado a una temperatura necesaria para la condensación del azufre y se separa el azufre condensado. El gas de horno coque contiene sulfuro de hidrógeno que debe eliminarse antes de su uso en un lavado de gas. En la regeneración del líquido de absorción empleado para el lavado de gas, se produce sulfuro de hidrógeno en forma concentrada que se transforma en una instalación de Claus en la etapa siguiente en azufre elemental. La pieza clave de la instalación de Claus es una caldera con una cámara de combustión en que el sulfuro de hidrógeno se transforma con oxígeno atmosférico a altas temperaturas superiores a 800°C en azufre elemental. La reacción básica del método es 2H2S+02 S2+2H20.

La reacción es fuertemente exotérmica y con esto muy dependiente de la temperatura. Según el equilibrio reactivo se produce aproximadamente el 70% del sulfuro de hidrógeno como azufre elemental que es precipitado por condensación mediante enfriamiento del gas de proceso en una caldera recuperadora en la etapa subsiguiente. En los hornos reactivos siguientes, que se denominan también etapas de catalizador, se transforman contenidos remanentes de sulfuro de hidrógeno y dióxido sulfúrico en azufre mediante contacto con catalizadores según la ecuación de reacción Los reactores de Claus son operados a temperaturas por debajo de 350 °C. En el marco de medidas conocidas, se realiza la instalación de Claus siempre con al menos dos reactores de Claus puestos en serie y operados a diferentes niveles de temperatura, con la finalidad de lograr altos rendimientos de ¦ azufre. Entre los reactores de Claus puestos en serie se está previendo un enfriamiento intermedio para la separación del azufre elemental condensado. Una instalación de Claus de la construcción descrita y con el objetivo indicado se encuentra descrita en Ullmanns Encyklopádie der technischen Chemie, tomo 21, páginas 8 a 13. Una instalación de Claus consistiendo de una caldera de Claus y dos etapas de catalizador posteriores con enfriamiento intermedio requiere de aparatos muy complejos. La invención tiene el objetivo de reducir la complejidad de aparatos mediante un cambio de método. Partiendo del método precedentemente descrito, se logra el objetivo siendo que la instalación de Claus se opera con un único horno reactivo y que en este se ajusta una temperatura de operación inferior a 250 °C y que el gas de proceso saliente del horno reactivo es realimentado, después de la separación del azufre condensado con un contenido remanente de sulfuro de hidrógeno no transformado en el horno reactivo al gas de horno de coque por limpiar antes del lavado de gas. Preferentemente, el horno reactivo es operado en un área de temperatura entre 200°C a 230°C. Inventivamente, la instalación de Claus se configura sólo con una caldera de Claus y una sola etapa de catalizador posterior que opera con una temperatura más baja en comparación con el arte previo. Para esto se acepta que la proporción transformada de H2S en relación con la cantidad de sulfuro de hidrógeno suministrada a la instalación de Claus es inferior que en el arte previo al emplear una instalación de Claus con dos o más etapas de catalizador. Se apreció inventivamente al considerar el proceso global, que contenidos mayores de azufre en el gas de escape de la instalación de Claus son tolerables, si el gas de escape se realimenta al gas de horno de coque por purificar y se somete junto con este al lavado de gas. El lavado de gas es diseñado de manera tal que un contenido mayor de sulfuro de hidrógeno en el gas de horno de coque debido a la realimentación inventiva no tiene efecto sobre el contenido de sulfuro de hidrógeno en el gas purificado. En este sentido, el lavado de gas permite prescindir de una segunda o tercera etapa de catalizador de la instalación de Claus. Gracias al método inventivo es posible realizar la instalación de Claus de manera simplificada en cuanto a técnica de aparatos . Otros acondicionamientos del método inventivo se encuentran descritos en las reivindicaciones dependientes 3 a 6 y se explican a continuación mediante un ejemplo de ejecución. Muestran a manera de esquema Fig. 1 un diagrama de bloques fuertemente simplificado del método inventivo, Fig. 2 una instalación de Claus empleado en el marco del método inventivo. Según el método representado en Fig. 1 en forma de un diagrama de bloques, se separa sulfuro de hidrógeno de gas de horno COG de coque y se transforma en azufre S elemental en la etapa siguiente en una instalación de Claus . El sulfuro de hidrógeno es retirado mediante el lavado 1 de gas con un líquido de absorción del gas de horno' de coque. El líquido 2 de absorción cargado es regenerado en una etapa 3. En esto se produce sulfuro de hidrógeno en forma concentrada en forma de vapor que es alimentado a una instalación 4 de Claus. En la instalación 4 de Claus se transforma sulfuro de hidrógeno en azufre S elemental que es retirado en forma líquida. Se produce además un gas 5 de proceso que contiene un remanente no transformado de sulfuro de hidrógeno y que es realimentado al gas COG de horno de coque por purificar antes del lavado 1 de gas . La construcción de la instalación 4 de Claus es representada en Fig. 2. La construcción fundamental de esta instalación comprende una caldera 6 de Claus, una caldera 7 recuperadora, así como un horno 8 reactivo con una cama 9 de catalizador. Un flujo 10 de admisión conteniendo sulfuro de hidrógeno es alimentado junto con aire 11 y gas 12 de calefacción a una cámara 13 de combustión de la caldera 6 de Claus y se transforma a temperaturas de aproximadamente 1200°C en una reacción exotérmica formando azufre elemental . El gas de proceso saliente de la caldera 6 de Claus es enfriado en la caldera 7 recuperadora a una temperatura requerida para la condensación del azufre de menos de 170 °C. El azufre S elemental es condensado y separado. Después de separar el azufre se calienta el gas 14 de proceso agregando un flujo 15 parcial tomado de la caldera 6 de Claus y se alimenta al horno 8 reactivo de la instalación de Claus. En el horno 8 reactivo se transforman el sulfuro de hidrógeno y dióxido sulfúrico en catalizadores 16 en azufre elemental. El horno 8 reactivo es operado con una temperatura de operación inferior a 250°C, preferentemente en el área de temperatura entre 200°C y 230°C.

Se puede desprender de Fig. 2 que la instalación 4 de Claus es realizada con sólo un único horno 8 reactivo. El gas de proceso saliente del horno 8 reactivo es enfriado a una temperatura requerida para la condensación del azufre. Después de separar el azufre condensado, el gas 5 de proceso que aún contiene un remanente de sulfuro de hidrógeno es realimentado al gas COG de horno de coque por purificar antes del lavado 1 de gas. Según una modalidad preferida del método inventivo, la instalación 4 de Claus es operada de manera tal que se transforman 80 a 85% del sulfuro de hidrógeno en azufre elemental y se retira como condensado . Como caldera 6 de Claus se emplea una caldera con revestimiento refractario en diseño horizontal que comprende una cámara 13 de combustión y una cámara de catalizador limitada en ambos extremos con ladrillos 17 para colmenas con una cama 9 de catalizador. En una caldera 7 recuperadora se enfría tanto el flujo de gas saliente de la caldera de Claus con una temperatura de aproximadamente 1200°C, como también el flujo de gas de proceso saliente del horno 8 reactivo con una temperatura inferior a 250 °C, a una temperatura por debajo de la temperatura de condensación para azufre elemental. En esto se genera vapor 18 a baja presión. La caldera 7 recuperadora tiene un primer haz 19 de tubería de tubos intereambladores de calor por los que pasa el gas de proceso saliente de la caldera 6 de Claus. La caldera 7 recuperadora comprende además un segundo haz 20 de tubería de tubos intercambiadores de calor por los que pasa el gas de procesos saliente del horno 8 reactivo. Los haces 19, 20 de tubería son dispuestos en una cámara generadora de vapor compartida. Azufre elemental se condensa ya en la caldera 7 recuperadora y se retira en forma líquida de la caldera 7 recuperadora así como en separadores 21 en etapas subsiguientes . Para el calentamiento del gas 14 de proceso suministrado al horno 8 reactivo, se desvía un flujo 15 parcial de la caldera de Claus. La tubería de desviación es conectada en la periferia de una cámara 22 con revestimiento refractario en el lado de salida y desemboca en la tubería de gas de proceso contigua a la caldera. En la región de desembocadura de la tubería de desviación se encuentra un cuerpo de válvula en forma ajustable que permite regular el volumen de flujo del flujo del gas caliente saliente de la tubería de desviación. El cuerpo de válvula y un dispositivo de mando asociado con el cuerpo de válvula son enfriados por el gas 14 de proceso que pasa por la tubería de gas de proceso, de manera que es posible usar las materias metálicas usuales para el cuerpo de válvula.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Método para el aislamiento de sulfuro de hidrógeno de gas de horno de coque con la recuperación posterior de azufre elemental en una instalación de Claus en que se separa el sulfuro de hidrógeno mediante lavado de gas con un liquido de absorción del gas de horno de coque, se regenera el liquido de absorción cargado y se alimenta el sulfuro de hidrógeno generado en forma concentrada a la instalación de Claus, siendo que el sulfuro de hidrógeno es transformado con. oxígeno atmosférico en una caldera de Claus de la instalación de Claus con generación de azufre elemental, siendo que el gas de proceso saliente de la caldera de Claus es enfriado en una caldera recuperadora a una temperatura requerida para la condensación del azufre, se calienta después de la separación del azufre y se alimenta a un horno reactivo de la instalación de Claus en que se transforman en un catalizador los compuestos de azufre en azufre elemental, y siendo que el gas de proceso saliente del horno reactivo es enfriado a una temperatura requerida para la condensación del azufre, así como azufre elemental es separado, caracterizado porque la instalación de Claus es operada con sólo un horno reactivo único y en este se regula una temperatura de operación de menos de 250 °C y porque el gas de proceso saliente del horno reactivo es realímentado al gas de horno de coque antes del lavado de gas, después de la separación del azufre condensado con un remanente de sulfuro de hidrógeno no transformado en el horno reactivo.

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque el horno reactivo es operado en un área de temperatura entre 200°C y 230°C.

3. Método según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque se emplea como caldera de Claus una caldera con revestimiento refractario en realización horizontal comprendiendo una cámara de combustión y una cámara de catalizador horizontal contigua, delimitada en ambos extremos con ladrillos para colmena permeables al gas, con una cama de catalizador.

4. Método según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la caldera recuperadora comprende un primer haz de tubería de tubos intercambiadores de calor por los que pasa el gas de proceso saliente de la caldera de Claus, porque la caldera recuperadora comprende un segundo haz de tubería de tubos intercambiadores de calor por los que pasa el gas de proceso saliente del horno reactivo y porque los haces de tubería están dispuestos en una cámara generadora de vapor compartida en que se genera vapor de baja presión.

5. Método según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el azufre elemental se separa en forma líquida en la caldera recuperadora .

6. Método según una de las reivindicaciones 1 a 5 , caracterizado porque se desvía un flujo parcial del gas de proceso caliente que sale de la caldera de Claus y se mezcla con el flujo de proceso que se alimenta al horno reactivo .