NL1006339C2 - Werkwijze voor het ontzwavelen van afgassen. - Google Patents

Description

Titel: Werkwijze voor het ontzwavelen van afgassen

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het ontzwavelen van afgassen, die een hoog waterdampgehalte bevatten. Meer in het bijzonder omvat de uitvinding een werkwijze voor het verlagen van het totale zwavelgehalte 5 van afgassen van zwavelterugwinningsinstallaties.

De bereiding van elementaire zwavel uit zwavelwaterstof (H2S) door partiële oxidatie daarvan door middel van zuurstof of een zuurstofhoudend gas zoals lucht, gevolgd door reactie van het uit de zwavelwaterstof 10 gevormde zwaveldioxide (S02) met het resterende deel van de zwavelwaterstof, in aanwezigheid van een katalysator, staat bekend als het Claus proces. Dit proces wordt veelvuldig toegepast zowel op raffinaderijen als voor de verwerking van uit aardgas gewonnen zwavelwaterstof. Een conventionele 15 Claus-inrichting bestaat uit een brander met verbrandingskamer, de zogenaamde thermische trap, gevolgd door een aantal - in het algemeen twee of drie - reactoren, welke gevuld zijn met een katalysator. Deze laatste trappen vormen de zogenaamde katalytische trappen. In de 20 verbrandingskamer wordt de binnenkomende, aan H2S rijke, gasstroom met een hoeveelheid lucht verbrand bij een temperatuur van ca. 1200°C. De hoeveelheid lucht wordt zo ingesteld, dat 1/3 deel van het H2S verbrand wordt tot S02 volgens de reactie: 25 2H2S + 302 -> 2H20 + 2S02 (1)

Na deze gedeeltelijke verbranding van H2S reageert het niet omgezette gedeelte van het H2S (d.w.z. ongeveer 2/3 30 van de aangeboden hoeveelheid) en de gevormde S02 voor een belangrijk deel verder volgens de Claus reactie: 100 6339 2 4H2S + 2S02 <-> 4H20 + 3S2 (2)

In de thermische trap wordt aldus ongeveer 60% van het H2S omgezet in elementaire zwavel. De uit de 5 verbrandingskamer komende gassen worden afgekoeld tot ongeveer 160°C in een zwavelcondensor, waarin de gevormde zwavel condenseert welke vervolgens via een sifon in een zwavelput stroomt. De niet gecondenseerde gassen, waarin de molaire verhouding van H2S : S02 nog steeds 2 : 1 is, 10 worden vervolgens opgewarmd tot ongeveer 250°C en door een eerste katalytische reactor geleid, waarin zich opnieuw het 6 evenwicht 4H,S + 2S0, <-» 4H,0 + — Sn instelt.

n

De uit deze katalytische reactor komende gassen worden vervolgens weer gekoeld in een zwave1condensor, waarna de 15 gevormde vloeibare zwavel wordt gewonnen en de resterende gassen na herverhitting naar een tweede katalytische reactor worden geleid.

Afhankelijk van het aantal katalytische trappen bedraagt het zwavelterugwinningspercentage in een 20 conventionele Claus inrichting 94-97%. Er blijft dus een hoeveelheid H2S en S02 over.

Een van de belangrijkste beperkingen van het Claus proces is de toename van het watergehalte in het procesgas naar mate de conversie van H2S naar zwavel verloopt.

25 De Claus reactie wordt thermodynamisch gelimiteerd door deze toename van het waterdampgehalte en tegelijkertijd door afname van de H2S and S02 concentratie met het gevolg dat het evenwicht van de Claus reactie (2) naar links verschuift. Condensatie van de waterdamp in het 30 procesgas zou wenselijk zijn om deze beperking zo veel mogelijk op te heffen. Aangezien het waterdauwpunt echter ver onder het stollingspunt van zwavel ligt, stuit condensatie van waterdamp in het Claus proces op onoverkomelijke problemen, zoals verstoppingen door het 1006339 3 stollen van zwavel en corrosie door vorming van zwaveligzuur.

In het verleden werd afgas van het Claus proces verbrand in een naverbrander; echter in verband met de 5 verhoogde milieu-eisen is dit niet meer toegestaan.

Dit heeft geleid tot verbeteringen van het Claus proces en het ontwikkelen van Claus afgas verwijderingsprocessen. Een verbetering van het Claus proces is bekend als het SUPERCLAUS* proces, waarbij het 10 rendement van het Claus proces verhoogd wordt van 94-97% naar meer dan 99%. Het SUPERCLAUS* proces wordt beschreven in "SUPERCLAUS®11, the answer to Claus plant limitations'1, publ. 38th Canadian Chem. Eng. Conference, October 25th, 1988, Edmonton, Alberta, Canada.

15 Bij het SUPERCLAUS*-99 proces wordt reactie (2) in de thermische trap en in de Claus reactoren met overmaat H2S bedreven, waardoor in het gas uit de laatste Claus reactor het H2S gehalte ongeveer 1 vol. % en het S02 gehalte ongeveer 0,02 vol.% is. In een daarop volgende reactor trap 20 wordt de H2S selectief geoxideerd tot elementaire zwavel volgens de reactie: 2 2H2S + 02 2H20 + - Sn 3) n 25 in aanwezigheid van een speciale selectieve oxidatie- katalysator. Deze katalysatoren zijn onder meer beschreven in de Europese octrooien 0242920 en 0409353.

Zoals gezegd hebben verhoogde milieu-eisen niet alleen geleid tot verbeteringen van het Claus proces maar ook tot 30 ontwikkelingen van Claus tailgas processen, voor het verder ontzwavelen van afgas van zwavelterugwinningsinstallaties.

De meeste Claus tailgas processen maken gebruik van een hydrogenerings reactor, ook wel reductie reactor genoemd, waarin S02, koolwateroxisulfide (COS), 35 koolstofdisulfide (CS2), zwaveldamp en eventueel 1006339 4 meegesleurde zwaveldruppeltjes (zwavelmist) worden omgezet met waterstof (H2) of een reducerend gas, dat b.v. waterstof en koolmonoxide bevat, in zwavelwaterstof.

De zwavelwaterstof wordt daarna verwijderd door 5 absorptie in een oplossing of door omzetting in de gasfase met behulp van een katalysator naar elementaire zwavel.

Er zijn slechts enkele tailgas processen ontwikkeld die na de verbranding van Claus tailgas, S02 absorberen uit schoorsteengas. Op deze processen wordt niet verder 10 ingegaan. Van de Claus tailgas processen die na hydrogenatie de gevormde H2S absorberen in een oplossing zijn SCOT, BSR-Stretford, BSR-MDEA, Trencor-M en Sulften, het meest bekend. Deze processen zijn beschreven in een publicatie van B.G. Goar: "Tail Gas Clean-Up Processes, a 15 review11, gepresenteerd op de 33rd Annual Gas Conditioning Conference, Norman, Oklahoma, March 7-9, 1983 en in Hydrocarbon Processing, February 1986.

Het bekendste en tot nu toe meest effectieve proces voor ontzwavelen van tailgas is het SCOT proces beschreven 20 in Maddox "Gas and liquid sweetening'' (1977). Het SCOT

proces bereikt een zwavel terugwinning van 99,8 tot 99,9%.

Van de tailgas processen die na hydrogenering de gevormde H2S omzetten in de gasfase met behulp van een katalysator zijn slechts enkele processen gebouwd en bekend 25 geworden, zoals MODOP, CLINSULF, BSR-Selectox, Sulfreen, SUPERCLAUS-99.5. Deze processen worden beschreven in de bovengenoemde publicatie van B.G. Goar, in het tijdschrift C&EN van 11 mei 1987, het tijdschrift Sulphur Jan/Feb 1995, en in DE-A 2648190.

30 In al deze Claus tailgas processen wordt na de hydrogenatie het water, dat bij de Clausreactie (2) en bij de selectieve oxidatiereactie (3) is ontstaan, gecondenseerd, omdat de aanwezigheid van water een negatief effect heeft op de daarop volgende H2S verwijdering in een 35 absorptie vloeistof of bij de katalytische omzetting van H2S naar elementaire zwavel. De absorptie vloeistoffen die 1006339 5 in de bovengenoemde processen worden gebruikt zijn secondaire of tertiaire alkanolamine oplossingen zoals Di-isopropanol-amine (DIPA) of Methyl-di-ethanol-amine (MDEA) of complexe Redox oplossingen. Zonder verwijdering van 5 water zou het absorptie proces grondig worden verstoord, namelijk, of door de te hoge temperaturen waarbij geen of zeer geringe absorptie plaats vindt, of doordat het water in de absorber tijdens de absorptie condenseert en de circulerende oplossing voortdurend verdund wordt, waardoor 10 er geen absorptie meer plaats kan vinden.

Bij HZS omzetting in de gasfase met behulp van een katalysator wordt zonder waterverwijdering de thermodynamische omzetting van H2S volgens de Clausreactie (2) sterk gereduceerd en wordt een situatie verkregen 15 vergelijkbaar aan die in de laatste reactortrap in het

Clausproces, zodat een totaal zwavelterugwinningsrendement van meer dan 99,5% onmogelijk bereikt kan worden.

Het gebruik van een selectieve oxidatie katalysator zoals gebruikt in het SUPERCLAUS proces, geeft weliswaar 20 een hoger rendement maar ook met SUPERCLAUS-99.5 is een totaal zwavelterugwinningsrendement van meer dan 99,5% in de praktijk niet haalbaar gebleken.

In het algemeen kan gesteld worden, dat het nadeel van Claus tailgas processen, waarbij na hydrogenering de H2S in 25 de gasfase met behulp van een katalysator wordt omgezet in elementaire zwavel is, dat de huidige eisen van een totaal zwavelterugwinningsrendement van meer dan 99,90% niet bereikt kan worden.

Claus tailgas processen met hydrogenering gevolgd door 30 condensatie van water waarna de H2S wordt geabsorbeerd in een absorptie vloeistof zoals bijvoorbeeld in het SCOT proces kunnen wel meer dan 99,90% totale zwavelterugwinningsrendementen bereiken maar hebben als groot nadeel dat de investeringskosten en de energiekosten 35 enorm hoog zijn. Nieuwere versies van het SCOT proces, zoals SUPERSCOT en LS-SCOT halen een totaal 1006339 6 zwavelterugwinningsrendement van 99,95%, maar zijn nog duurder.

Een ander nadeel van deze processen is, dat zuur zwavelwaterstof bevattend condensaat moet worden afgevoerd 5 en behandeld bijvoorbeeld in een Sour Water Stripper waarbij met stoom het opgeloste zure gas wordt afgescheiden. Ook dit is kostbaar.

Niet alleen hebben de milieu-eisen een invloed gehad op de ontwikkeling van Claus en Claus tailgas processen, 10 maar ook op de ontwikkeling van schoorsteen gas processen, ook wel flue gas processen genoemd,, voor electriciteits-centrales. Diverse processen voor 1flue gas desulphurization' (FGD) zijn bekend, waarbij S02 met kalkmelk wordt omgezet in gips (Ca2S04) . Omdat er een 15 overschot aan gips is ontstaan, heeft men gezocht naar processen waarbij S02 kan worden omgezet in elementaire zwavel. Het Wellman Lord proces, beschreven in Gas Purification, fourth edition 1985, A.L. Kohl, F.C. Riesenfeld, page 351-356, is zo'n voorbeeld, waarbij S02 20 uiteindelijk als geconcentreerd gas vrijkomt. Nadat tweederde van de S02 in een hydrogenatie stap wordt omgezet in H2S, kan het H2S en S02 gas in een Claus plant worden omgezet in elementaire zwavel. Ook deze procesroute is kostbaar. Een andere ontwikkeling op dit terrein is de 25 biologische ontzwaveling van schoorsteengassen.

Biologische ontzwaveling van schoorsteengassen, ook wel flue gas genoemd, wordt beschreven in het tijdschrift Lucht, nummer 4, december 1994. Het daarin beschreven BIO-FGD proces is voor verwijdering van S02 uit schoorsteengas 30 van electriciteits-centrales en bestaat uit een absorbeur waar S02 wordt opgelost in een verdunde natronloog-oplossing volgens de reactie S02 + NaOH -» NaHS03 (4) 35 1006339 7

Deze oplossing wordt vervolgens behandeld in twee biologische reactor stappen.

In de eerste biologische stap, in een anaerobe, reactor, wordt met een elektrondonor het gevormde 5 natriumbisulfiet (NaHS03) omgezet in natriumsulfide (NaHS).

NaHSOj + 3H2 -► NaHS + 3H20 (5)

Geschikte elektrondonors zijn b.v. waterstof, ethanol, waterstof en glucose. In de tweede stap, in een aerobe reactor, wordt de natriumsulfide geoxideerd tot elementaire 10 zwavel die wordt afgescheiden.

NaHS + HOj NaOH + S (6)

Schoorsteengassen bevatten na verbranding van steenkool of stookolie een geringe hoeveelheid waterdamp. Het watergehalte ligt veelal tussen 2-15 vol.%, wat 15 overeenkomt met een waterdauwpunt van 20-55°C.

Wanneer het BIO-FGD proces gebruikt zou worden voor ontzwaveling van Claus afgas dat is naverbrand en waarbij alle zwavel componenten zijn omgezet in S02, moet het gas gekoeld worden vanwege het hoge waterdampgehalte van het 20 Claus afgas. Dit gebeurt om te voorkomen, dat de waterdamp condenseert in de natronloog oplossing, wat tot gevolg zou hebben, dat constant een gedeelte van de natronloog oplossing zou moeten worden afgevoerd.

Claus afgas moet dus worden gekoeld waarbij zuur 25 condensaat wordt gevormd en moet worden afgevoerd.

Bij ontzwaveling van afgas van een kolen of olie gestookte eletriciteitscentrale doet zich dit probleem niet voor, omdat het waterdauwpunt onder de werktemperatuur in de absorbeur ligt. Koeling van dit afgas kan dus op 30 eenvoudige wijze geschieden zonder dat er condensatie van water optreedt.

Een eerste doel van de uitvinding is een werkwijze te verschaffen voor het ontzwavelen van afgassen met een hoog waterdampgehalte van 20 tot 40 vol.% en waarbij condensatie 35 van dit water niet nodig is zodat wordt voorkomen dat zuur 100 6339 8 zwavelwaterstofhoudend condensaat wordt gevormd en moet worden afgevoerd.

Een tweede doel van de uitvinding is een werkwijze te verschaffen, waarbij de na hydrogenering gevormde H2S kan 5 worden geabsorbeerd in een absorptie vloeistof bij een temperatuur die boven het dauwpunt van water in het gas ligt, zodat ook tijdens de absorptie van H2S geen condensatie van water optreedt.

Een volgend doel van de uitvinding is een werkwijze te 10 verschaffen, waarbij een totaal zwavelterugwinningsrendement van meer dan 99,90% wordt bereikt zonder dat bovengenoemde nadelen zich voordoen.

De uitvinding berust op het verrassende inzicht, dat het mogelijk is H2S te absorberen uit een dergelijk gas met 15 een watergehalte van 20 tot 40 vol.% bij een temperatuur boven het waterdauwpunt, in een alkalische oplossing, waarna de gevormde sulfide bevattende oplossing aan een aerobe biologische oxidatie onderworpen wordt.

De uitvinding betreft derhalve een werkwijze voor het 2 0 verwijderen van H2S uit afgassen, die ten minste 2 0 vol. % waterdamp bevatten, omvattende het behandelen van de afgassen bij een temperatuur boven het waterdauwpunt van de afgassen met een waterige, alkalische oplossing onder absorptie van de H2S, gevolgd door het onderwerpen van de 25 gevormde sulfide bevattende oplossing aan een biologische oxidatie van de sulfide.

Verrassenderwijs is nu gebleken dat het mogelijk is om de in de alkalische oplossing, bij voorkeur een natronloog oplossing, opgeloste H2S in een biologische aerobe reactor 30 met lucht te oxideren tot elementaire zwavel bij een temperatuur die bij voorkeur dezelfde is als die waarbij de absorptie heeft plaatsgevonden.

Dergelijke gassen met een watergehalte van 20-40 vol. % hebben een waterdauwpunt van 60-80°C, hetgeen betekent, dat 35 in de praktijk de biologische oxidatie plaats zal vinden bij een temperatuur van ten minste 65°C, meer in het 1006339 9 bijzonder bij een temperatuur van 70 tot 90°C. Het is bijzonder verrassend dat het mogelijk is een efficiënte en goede biologische oxidatie uit te voeren bij dergelijk hoge temperaturen.

5 In de werkwijze volgens de uitvinding wordt het totale zwavelgehalte van afgassen verlaagd door deze afgassen eerst in temperatuur te verhogen tot een temperatuur boven 200°C en vervolgens tezamen met een waterstof en/of koolmonoxide houdend gas over een gesulfideerde groep 10 VI/groep VIII metaal katalysator op een anorganische oxidische drager te voeren waarbij zwavelcomponenten zoals S02, zwaveldamp en zwavelmist worden omgezet met waterstof of een ander reducerend gas dat b.v. waterstof en koolmonoxide bevat, tot zwavelwaterstof volgens de 15 reacties: S02 + 3H2 -> H2S + H20 (7) S + H2 -> H2S (8) 20

Indien zuurstof in de afgassen aanwezig is, wordt een katalysator gebruikt uit bovenstaande groep die tevens de eigenschap heeft zuurstof te hydrogeneren volgens de reactie 25 02 + 2H2 -> 2H20 (9)

Bij voorkeur wordt een katalysator gebruikt uit bovengenoemde groep die tevens de eigenschap heeft om COS 30 en CS2 te hydrolyseren volgens de reacties COS + H20 -» H2S + C02 (10) CS2 + 2H20 2H2S + C02 (11) 35 1006339 10

In de werkwijze volgens de uitvinding worden de afgassen uit de hydrogenerings reactor gekoeld tot even boven het dauwpunt van de aanwezige waterdamp in het gas, zodanig dat geen condensatie optreedt. Bij voorkeur wordt 5 gekoeld tot 3 tot 5°C boven het dauwpunt.

Afgassen, in het bijzonder afgassen van een Claus terugwinningsinstallatie, met een waterdampgehalte van 20 tot 40 vol.%, hebben een dauwpunt dat tussen 60-80°C ligt.

Deze afgassen worden vervolgens in een absorbeur 10 direct in contact gebracht met een verdunde alkalische oplossing, bij voorkeur natronloog, met een pH gelegen tussen 8 en 9, waarbij de in het gas aanwezige H2S wordt opgelost volgens de reactie: 15 H2S + NaOH -> NaHS + H20 (12)

Het niet geabsorbeerde deel van de genoemde afgassen wordt, eventueel na verbranding, aan de lucht afgevoerd.

Omdat de geregenereerde alkalische oplossing geen H2S 20 bevat, wordt de H2S aanwezig in het afgas volledig geabsorbeerd en kan op deze wijze een totaal zwavelterugwinningsrendement van meer dan 99,90% worden bereikt. In de werkwijze volgens de uitvinding, wordt de oplossing bij dezelfde temperatuur naar de biologische 25 aerobe reactor gevoerd, bij voorkeur bij dezelfde temperatuur als waarbij absorptie heeft plaatsgevonden, zodat geen warmte behoeft te worden afgevoerd of toegevoerd. In de aerobe reactor wordt een hoeveelheid lucht toegevoerd, zodanig dat de opgeloste H2S met zuurstof 30 uit de lucht partieel wordt geoxideerd tot elementaire zwavel volgens de reactie: H2S + H 02 -► S + H20 (13) 35 In een zwavelafscheider wordt vervolgens bij voorkeur wederom bij dezelfde temperatuur de zwavel afgescheiden uit 1006339 11 de natronloog oplossing waarna de oplossing wordt gerecirculeerd naar de absorbeur. Het is mogelijk om de natronloogoplossing met de daarin geabsorbeerde H2S te koelen voordat deze aan de biologische aerobe reactor wordt 5 toegevoerd. Na de zwavelafscheiding, wordt de oplossing echter dan weer opgewarmd voordat deze aan de absorbeur wordt toegevoerd.

10 FIGUUR BESCHRIJVING

De uitvinding wordt nu toegelicht aan de hand van een figuur 1, waarin in de vorm van een blokschema de werkwijze volgens de uitvinding beschreven wordt. Het afgas van een 15 niet getekende zwavelterugwinningsinstallatie wordt via leiding 1 onder toevoeging van waterstof of een ander reducerend gas via leiding 2 op de gewenste hydrogenerings temperatuur gebracht met verhitter 3, alvorens via leiding 4 in de hydrogenerings reactor 5 te worden geleid.

20 In de hydrogenerings reactor 5 worden de in het gas aanwezige zwaveldioxide, zwaveldamp en organische zwavelverbindingen met H2 omgezet in H2S. Indien zuurstof in het gas aanwezig is, wordt dit omgezet in HaO. Eventueel aanwezige COS en CS2 worden met de aanwezige waterdamp 2 5 omgezet in H2S en C02.

Het gas uit de hydrogeneringsreactor 5 wordt via leiding 6 op de gewenste absorptietemperatuur gebracht met koeler 7, alvorens via leiding 8 in de absorbeur 9 van een bioinstallatie te worden geleid. In de absorbeur wordt H2S 30 uit het gas gewassen met een verdunde natronloogoplossing, die vervolgens via leiding 10 naar een aerobe biologische reactor 11 wordt geleid, waarin H2S onder toevoeging van zuurstof uit de lucht toegevoerd via leiding 12 wordt omgezet in elementaire zwavel. Via leiding 13 wordt de 35 natronloogoplossing in een zwavelafschelder 14 geleid, waaruit de gevormde zwavel wordt afgevoerd via leiding 15.

1006339 12

De oplossing wordt gerecirculeerd via leiding 16 naar de absorbeur. Het gas uit de absorbeur, dat nu nog een zeer laag gehalte aan H2S bevat, wordt via leiding 17 naar de naverbrander 18 geleid voordat het gas wordt afgevoerd via 5 de schoorsteen 19.

VOORBEELD 1

Een hoeveelheid zuurgas van 9700 Nm1/h afkomstig van 10 een gaszuiveringsinstallatie had de volgende samenstelling bij 45°C en 1,6 bar abs

60.0 Vol.% H2S

3.0 Vol. % NH3 15 30,0 Vol.% C02 5.0 Vol. % H20 2.0 Vol.% CH4

Dit zuurgas werd aan een Clausinstallatie met twee 20 Claus reactoren toegevoerd. De in de zwavelterugwinningsinstallatie gevormde zwavel werd na de thermische trap en de katalytische reactortrappen gecondenseerd en afgevoerd. De hoeveelheid zwavel bedroeg 7768 kg/h. Het zwavelterugwinningsrendement van de 25 Clausinstallatie betrokken op het zuurgas bedroeg 93,3%.

De hoeveelheid afgas van 29749 Nm1/h afkomstig van de Claus installatie had de volgende samenstelling bij 164°C en een druk van 1,14 bar abs.

1006339

0 0,47 Vol.% H2S

0,24 Vol.% S02

0,03 Vol.% COS

0,04 Vol.% CS2 0,01 Vol.% S6

35 0,04 Vol.% SB

1,38 Vol.% CO

13 I, 53 Vol. % H2 II, 37 Vol.% C02 55,96 Vol.% N2 0,66 Vol.% Ar 5 28,27 Vol.% H20

Aan dit afgas werd 103 Nm3/h waterstof als reducerend gas toegevoerd en daarna opgewarmd tot 280°C om alle aanwezige zwaveldioxide (S02) en zwaveldamp (S6, Se) te hydrogeneren 10 tot H2S en tevens de aanwezige carbonylsulfide (COS) en zwavelkoolstof (CS2) te hydrolyseren naar H2S in de hydrogeneringsreactor die een gesuifideerde groep 6 en/of groep 8 metaalkatalysator bevat, in dit geval een Co-Mo katalysator.

15

De hoeveelheid afgas uit de hydrogeneringsreactor bedroeg 31574 Nm3/h en had de volgende samenstelling bij 317°C en 1,10 bar abs.

20 1,24 Vol.% H2S

28 ppm COS

2 ppm CS2 2,02 Vol.% H2 12,64 Vol.% C02 25 56,62 Vol.% N2 0,67 Vol.% Ar 26,80 Vol.% H20

Het afgas werd daarna gekoeld tot 72°C, een 30 temperatuur die 3°C boven het dauwpunt van de in het afgas aanwezige waterdamp ligt.

Vervolgens werd het gekoelde afgas in een bioinstallatie behandeld bij 72°C, waarbij er geen watercondensatie uit het afgas plaatsvindt. In de absorbeur 35 van de bioinstallatie wordt H2S uit het afgas gewassen met verdunde natronloog oplossing waarna de oplossing met de 1006339 14 geabsorbeerde H2S naar een aerobe biologische reactor werd gevoerd waarin de H2S werd omgezet in elementaire zwavel.

In de bioinstallatie wordt geen warmte toe of afgevoerd, zodat de absorptie van H2S en omzetting naar 5 elementaire zwavel plaats vond bij dezelfde temperatuur van 72 °C.

Aan de aerobe reactor werd een hoeveelheid van 945 NmVh lucht toegevoerd voor de selectieve oxidatie van H2S naar zwavel. De hoeveelheid gas uit de absorber bedroeg 10 31189 Nm3/h en had de volgende samenstelling bij 72°C en 1,05 bar abs.

2 50 ppm H2S

2 8 ppm COS

15 2 ppm CS2 2,04 Vol.% H2 12,80 Vol.% C02 57,32 Vol.% N2 0,68 Vol.% Ar 20 27,13 Vol.% H 20

Via een naverbranding werd dit gas naar de schoorsteen gevoerd. De in de bioinstallatie gevormde hoeveelheid zwavel bedroeg 551 kg/h. De totale hoeveelheid zwavel 25 geproduceerd in de zwavelterugwinningsinstallatie en de bioinstallatie bedroeg 8319 kg/h, waarmee het totale ontzwavelingsrendement betrokken op het oorspronkelijke zuurgas werd verhoogd tot 99,87%.

3 0 VOORBEELD 2

Een hoeveelheid zuurgas van 6481 Nm3/h afkomstig van een gaszuiveringsinstallatie had de volgende samenstelling bij 45°C en 1,6 bar abs 35 1006339 15

90.0 Vol. % H2S

3.0 Vol. % NH3 5.0 Vol.% H20 2.0 Vol. % CH4 5

Dit zuurgas werd aan een SUPERCLAUS® installatie met twee Claus reactoren en een selectieve oxidatie-reactor toegevoerd. De in de zwavelterugwinningsinstallatie gevormde zwavel werd na de thermische trap en de 10 katalytische reactortrappen gecondenseerd en afgevoerd. De hoeveelheid zwavel bedroeg 8227 kg/h. Het zwavelterugwinningsrendement van de Clausinstallatie betrokken op het zuurgas bedroeg 98,5%.

De hoeveelheid afgas van 21279 Nm3/h afkomstig van de 15 Claus installatie had de volgende samenstelling bij 129°C en een druk van 1,14 bar abs

0,03 Vol.% H2S

0,20 Vol.% S02

20 20 ppm COS

3 0 ppm CS2 10 ppm S6 0,01 Vol.% S8

0,15 Vol.% CO

25 1,72 Vol.% H2 1,14 Vol. % C02 62,45 Vol.% N2 0,74 Vol.% Ar 33,05 Vol.% H20 3 0 0,50 Vol.% 02

Aan dit afgas werd 133 Nm3/h waterstof als reducerend gas toegevoerd en daarna opgewarmd tot 280°C om alle aanwezige zwaveldioxide (S02) , zwaveldamp (S6, S8) te 35 hydrogeneren tot H2S en H20 en tevens de aanwezige carbonylsulfide (COS) en zwavelkoolstof (CS2) te 1006339 16 hydrolyseren naar H2S in de hydrogeneringsreactor die een gesulfideerde groep 6 en/of groep 8 metaalkatalysator bevat, in dit geval een Co-Mo katalysator.

De hoeveelheid afgas uit de hydrogeneringreactor 5 bedroeg 22863 Nm3/h en had de volgende samenstelling bij 367°C en 1,10 bar abs.

0,37 Vol.% H2S

2 ppm COS

10 0,82 Vol.% H2 1,90 Vol.% C02 62,89 Vol.% N2 0,75 Vol.% Ar 33,27 Vol.% H20 15 Het afgas werd daarna gekoeld tot 76°C, een temperatuur die 3°C boven het dauwpunt van de in het afgas aanwezige waterdamp ligt.

Vervolgens werd het gekoelde afgas in een bioinstallatie behandeld bij 76°C waarbij er geen 20 watercondensatie uit het afgas plaatsvindt. In de absorbeur van de bioinstallatie wordt H2S uit het afgas gewassen met een verdunde natronloog oplossing, waarna de oplossing met de geabsorbeerde H2S naar een aerobe biologische reactor werd gevoerd waarin de H2S werd omgezet in elementaire 25 zwavel.

In de bioinstallatie wordt geen warmte toe of afgevoerd, zodat de absorptie van H2S en de omzetting naar elementaire zwavel plaats vond bij dezelfde temperatuur van 76°C. Aan de aerobe reactor werd een hoeveelheid van 205 30 NmVh lucht toegevoerd voor de partiële oxidatie van H2S

naar zwavel. Het gas uit de absorber bedroeg 22780 Nm3/h en had de volgende samenstelling bij 76°C en 1,05 bar abs.

7 5 ppm H2S

35 2 ppm COS

0,82 Vol.% H2 1UU6öö9 17 1,91 Vol.% C02 63,12 Vol.% N2 0,75 Vol.% Ar 33,39 Vol.% H20 5

Via een naverbranding werd dit gas naar de schoorsteen gevoerd. De in de bioinstallatie gevormde hoeveelheid zwavel bedroeg 119 kg/h. De totale hoeveelheid zwavel geproduceerd in de zwavelterugwinningsinstallatie en de 10 bioinstallatie bedroeg 8346 kg/h, waarmee het totale ontzwavelingsrendement betrokken op het oorsponkelijk zuurgas werd verhoogd tot 99,97%.

1006339

Claims (8)

1. Werkwijze voor het verwijderen van H2S uit afgassen, die ten minste 20 vol.% waterdamp bevatten, omvattende het behandelen van de afgassen bij een temperatuur boven het waterdauwpunt van de afgassen met een waterige, alkalische 5 oplossing onder absorptie van de H2S, gevolgd door het onderwerpen van de gevormde sulfide bevattende oplossing aan een biologische oxidatie van de sulfide.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de absorptie en oxidatie geschieden bij in hoofdzaak dezelfde temperatuur.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, waarbij de te behandelen afgassen afkomstig zijn van een zwavelverwijderingsinstallatie.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, waarbij de afgassen gehydrogeneerd zijn voorafgaand aan de absorptie.

5. Werkwijze volgens conclusie 1-4, waarbij de afgassen 20 tot 40 vol.% waterdamp bevatten.

6. Werkwijze volgens conclusie 1-5, waarbij de sulfides in de aerobe biologische oxidatie omgezet worden in elementaire zwavel.

7. Werkwijze volgens conclusie 1-6, waarbij de zwavel na de biologische oxidatie uit de vloeistof afgescheiden wordt.

8. Werkwijze volgens conclusie 7, waarbij de vloeistof na afscheiding van de zwavel gerecirculeerd wordt als 25 absorptievloeistof. 1006339