PT94937B - Dispositivo para a reaccao catalitica de uma mistura gasosa contendo h2s e so2 pelo processo de claus - Google Patents

Dispositivo para a reaccao catalitica de uma mistura gasosa contendo h2s e so2 pelo processo de claus Download PDF

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Description

METALLGESELLSCHAFT AKTIENGESELLSCHAFT
DISPOSITIVO PARA A REACÇÃO CATALÍTICA DE UMA MISTURA GASOSA
CONTENDO K2S E SO2 PELO PROCESSO DE CLAUS
A presente invenção diz respeito a um dispositivo para a reacçao catalítica de uma mistura de gases contendo H2S e SO2 pelo processo de Claus, para produzir enxofre elementar em forma de vapor e para o arrefecimento da mistura de gases para a> condensação do enxofre elementar, que é retirado sob forma liquida.
São conhecidos dispositivos deste tipo, por exemplo na patente de invenção europeia N9 0 132 996. Eles consistem num reactor que contêm um catalisador, a que se segue um condensador. Do condensador retira-se o enxofre elementar líquido que resultou da reacção, representada simplificadamente por:
H2S + S02 = 3 S + 2 K20
Nas instalações de Claus conhecidas, a parte mais importante do investimento global tem lugar na construção de aço e nas condutas tubulares, sendo também necessárias muitas ligações de flanges, para cuja vedação há que contar com despesas consideráveis.
A presente invenção propõe-se resolver o problema de simplificar e estruturar de maneira mais económica a construção do dispositivo mencionado na introdução. Segundo a presente invenção, isso consegue-se por meio de um recipiente com uma câmara
.ί de arrefecimento central e uma câmara anular que contêm o catalisador e que envolve a câmara de arrefecimento, apresentando a câmara anular uma entrada; .para a mistura de gases e apresentando a câmara de arrefecimento pelo menos uma conduta para o meio refrigerante, uma passagem para a mistura de gases que vem da câmara anular, uma saída de gases e, na extremidade inferior da câmara de arrefecimento, uma saída para o enxofre elementar líquido .
No dispositivo segundo a presente invenção, a mistura pode, num caso, escoar-se na câmara anular de cima para baixo e na câmara de refrigeração de baixo para cima, mas também, noutro caso, primeiramente de baixo para cima pela câmara anular e depois de cima para baixo através da câmara de refrigeração. Em ambos os casos, a parede exterior da câmara, de refrigeração constitui a parede interior da câmara anular na qual se encontra o catalisador. Não hã ligações dos flanges nem condutas entre a câmara anular e a câmara de refrigeração, verificando-se também que o diâmetro exterior do recipiente apenas precisa de ser pouco maior que o de um recipiente de construção conhecida no qual se encontra o catalisador sem câmara de refrigeração. Usualmente, o diâmetro interior da parede exterior da câmara anular ê igual a 1,5 a 4 vezes o diâmetro interior da câmara de refrigeração .
A câmara de refrigeração contêm condutas para o meiò de refrigeração que têm a seu cargo, mediante a permuta indirecta de calor, a refrigeração da mistura de gases que contem o enxo/ ‘f fre elementar, condensando assim o enxofre. A disposição de uma ou mais condutas para o meio de refrigeração pode fazer-se de diversas maneiras. Uma solução construtiva simples consiste em equipar a câmara de refrigeração com varias condutas para o meio de refrigeração, verticais, escoando-se o enxofre liquefeito para baixo nas paredes exteriores das condutas. Como meio de refrigeração pode utilizar-se ãgua que ferve sob pressão. Mas são também possíveis outros líquidos de refrigeração conhecidos, como por exemplo líquidos orgânicos transportadores do calor ou sais fundidos.
No recipiente pode reinar uma pressão de 1 a 20 bar ou mesmo mais, devendo assinalar-se que os custos de fabricação do dispositivo integrado são particularmente favoráveis para o trabalho sob pressão elevada.
As possibilidades de aperfeiçoamentos do dispositivo segundo a presente invenção vão explicar-se com o auxílio dos desenhos anexos, cujas figuras representam:
A fig. 1, um corte longitudinal de uma primeira forma de realização;
A fig. 2, um corte longitudinal de uma segunda forma de realização.
As partes principais do dispositivo da fig. 1 são o recipiente cilíndrico (1) e a câmara de refrigeração tubular (2) contida no referido recipiente. Uma secção da parede tubular (4) da câmara de refrigeração (2) esta provida de um isolamento térmico (3), por exemplo uma parede de alvenaria. Na câmara anular entre
-4a parede exterior do recipiente (1) e o isolamento térmico (3)r encontra-se uma carga de catalisador (5), constituída por exemplo por grãos de A^Og ou TiOg. 0 leito de catalisador apoia-se numa grelha (7). A face inferior:'do ...recipiente forma um fundo (6) em forma de funil.
A mistura de gases a converter, contendo HgS e SOg entra por uma entrada (8) com temperaturas de cerca de 180°C a 350°C no recipiente (1) e escoa-se para baixo através da carga de catalisador (5). No catalisador forma-se, a partir do HgS e do S02 enxofre elementar e agua, libertando-se também calor. Do espaço (9) por baixo da grelha (7) entra a mistura de gases, que contêm enxofre elementar sob a forma de vapor, através de passagens (10) na parede (4), para o interior da câmara de refrigeração (2) . A câmara de arrefecimento contêm uma conduta central (11), na qual se escoa a ãgua de refrigeração proveniente de uma câmara de recolha do vapor de ãgua (16), de cima para baixo, para uma câmara distribuidora (12) e da câmara distribuidora a ãgua de refrigeração, que se encontra no estado de ebulição, por circulação natural através de varias condutas de subida (13) e (14), de baixo para cima, de novo para a câmara de recolha do vapor (16).
A mistura de gases que se escoa de baixo para cima na câmara de refrigeração (2) ê várias vezes desviada por meio de discos anulares (18) para intensificar o contacto com as condutas da ãgua de refrigeração e abandona a câmara de refrigeração (2) através da saída dos gases (20). O fecho superior da câmara de arrefecimento ê formada por um corpo tubular (19).
“5 enxofre elementar condensado flui sobre as paredes exteriores das condutas de agua de refrigeração, de cima para baixo e passa pela face exterior da câmara de distribuição (12), através da extremidade inferior da câmara de refrigeração para uma saída (21), como se indica pelas setas (22) e (23). 0 bordo inferior da parede (4) da câmara de refrigeração apresenta furos (24) a fim de que o enxofre liquido, que jã existe na câmara (9) , possa também escoar-se através da saída (21). Na câmara de refrigeração (2), os discos anulares (18), que desviam os gases que se escoam de baixo para cima, actuam como separador activo do enxofre liquido, de modo que nao e necessário um dispositivo adicional de separação na saída dos gases (20) ou a seguir à mesma. A temperatura do gãs na saída (20) situa-se na gama dos 150 a 200 C. Na saída (21), o enxofre liquido tem uma temperatura de cerca de 160 a 170°C.
A câmara de recolha dos vapores (16) ê alimentada com agua de refrigeração através da conduta de alimentação (25), que entra por circulação natural na conduta central (11). A superfície livre da água (26) estã indicada por uma linha a ponteado.
O vapor de água formado e aspirado para a conduta (27).
Na fase de arranque, enchem-se as condutas de água de refrigeração e a câmara distribuidora (12) com ãgua de refrigeração. Esta ãgua de refrigeração tem de ser, no inicio do serviço, aquecida a uma temperatura tal que ela se situe acima da temperatura de solidificação do enxofre. Para isso prevê-se um aquecimento no arranque que, no caso presente, consiste em prever
-6’κ,, uma conduta de alimentação (29) para vapor de ãgua. Esta conduta de aquecimento desemboca na câmara de distribuição (12) e tem a seu cargo estabelecer uma temperatura suficientemente elevada da ãgua de refrigeração, antes de servir para a condensação do enxofre elementar. A conduta (29) pode também, de maneira diferente da indicada no desenho, ser conduzida por exemplo através da câmara (16) e no interior da conduta central (11) atê â câmara de distribuição (12).
dispositivo representado simplificadamente na fig. 2 apresenta uma entrada do gãs (8a) , que se encontra por baixo da carga de catalisador (5). Desse modo, a mistura de gases a converter escoa-se na câmara anular entre a câmara de refrigeração (2a) e a parede exterior do recipiente (la), de baixo para cima, através do catalisador. A mistura de gases que contêm enxofre elementar entra através de aberturas (10a) através da parede (4a) da câmara de refrigeração nesta câmara e no seu interior escoa-se de cima para baixo ao longo da conduta (12) do meio de refrigeração. Não se representaram os meios de desvio na câmara de refrigeração (2a) para simplificação. O enxofre elementar líquido escoa-se através da saída (21) e a mistura de gases deixa o recipiente através da saída dos gases (20a). Um separador (30), representado esquematicamente, tem a seu cargo manter o teor de enxofre elementar nos gases, que saem pela saída (20a), com um valor pequeno.

Claims (8)

1.- Dispositivo para a reacção catalítica de uma mistura gasosa contendo H2S e S02 pelo processo de Claus para obter enxofre elementar sob a forma de vapor e para a refrigeração da mistura ga sosa para a condensação do enxofre elementar, que é retirado líquido, caracterizado por possuir um recipiente com uma câmara de refrigeração central e um espaço anular que contém o catalisador e envolve a câmara de refrigeração, apresentando o espaço anular uma entrada para a mistura gasosa e apresentando a câmara de refrigeração pelo menos uma conduta média de refrigeração, uma pas· sagem para a mistura gasosa que vem do espaço anular uma saída de gás e, na extremidade inferior, uma saída de escoamento para o enxofre elementar líquido.
2 .-
2. - Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a câmara de refrigeração apresentar várias condutas verticais para o líquido de refrigeração.
3. - Dispositivo de acordo com as reivindicações lou2, carac terizada por a câmara de refrigeração apresentar uma câmara de di£ tribuição para o líquido de refrigeração que entra e que sai.
4. - Dispositivo de acordo com a reivindicação 1 ou uma qualquer das reivindicações seguintes, caracterizado por a câmara de refrigeração estar ligada na extremidade superior com uma câmara de recolha dos vapores e a câmara de recolha dos vapores apresentar uma conduta de alimentação de líquido de refrigeração e uma conduta de saída dos vapores.
5. - Dispositivo de acordo com a reivindicação 1 ou uma qualquer das reivindicações seguintes, caracterizado por a câmara de refrigeração apresentar dispositivos de desvio para a mistura gasosa.
6. - Dispositivo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 5, caracterizado por a entrada para a mistura gasosa estar colocada na zona superior do espaço anular, a passagem para a mistura gasosa na zona inferior da câmara de refrigeração e a saí. da do gás na zona superior da câmara de refrigeração.
-97. - Dispositivo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 5, caracterizado por a entrada para a mistura gasosa estar colocada na zona inferior do espaço anular, a passagem para a mistura gasosa na zona superior da câmara de refrigeração e a saí da do gás na zona inferior da câmara de refrigeração.
8. - Dispositivo de acordo com a reivindicação 1 ou uma qual quer das reivindicações seguintes, caracterizado por o diâmetro interior da parede exterior do espaço anular ser 1,5 a 4 vezes maior do que o diâmetro interior da câmara de refrigeração.
9. - Dispositivo de acordo com a reivindicação 1 ou uma qual quer das reivindicações seguintes, caracterizado por o recipiente estar dimensionado para uma pressão de 1 a 20 bar.
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