WO2012133904A1 - 硫黄回収装置及び硫黄回収方法 - Google Patents

硫黄回収装置及び硫黄回収方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2012133904A1
WO2012133904A1 PCT/JP2012/059016 JP2012059016W WO2012133904A1 WO 2012133904 A1 WO2012133904 A1 WO 2012133904A1 JP 2012059016 W JP2012059016 W JP 2012059016W WO 2012133904 A1 WO2012133904 A1 WO 2012133904A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sulfur
reaction
reheater
reactor
claus
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/059016
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
辰男 紙透
弘之 小笹山
山田　靖
信吾 新井
木田　満
Original Assignee
日揮株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日揮株式会社 filed Critical 日揮株式会社
Priority to US14/007,971 priority Critical patent/US8778297B2/en
Priority to CA2829563A priority patent/CA2829563C/en
Priority to EA201391397A priority patent/EA024611B1/ru
Publication of WO2012133904A1 publication Critical patent/WO2012133904A1/ja

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B17/00—Sulfur; Compounds thereof
    • C01B17/02—Preparation of sulfur; Purification
    • C01B17/04—Preparation of sulfur; Purification from gaseous sulfur compounds including gaseous sulfides
    • C01B17/0404—Preparation of sulfur; Purification from gaseous sulfur compounds including gaseous sulfides by processes comprising a dry catalytic conversion of hydrogen sulfide-containing gases, e.g. the Claus process
    • C01B17/0447—Separation of the obtained sulfur
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J12/00—Chemical processes in general for reacting gaseous media with gaseous media; Apparatus specially adapted therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
    • B01J8/0403—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the fluid flow within the beds being predominantly horizontal
    • B01J8/0407—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the fluid flow within the beds being predominantly horizontal through two or more cylindrical annular shaped beds
    • B01J8/0419—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the fluid flow within the beds being predominantly horizontal through two or more cylindrical annular shaped beds the beds being placed in separate reactors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B17/00—Sulfur; Compounds thereof
    • C01B17/02—Preparation of sulfur; Purification
    • C01B17/04—Preparation of sulfur; Purification from gaseous sulfur compounds including gaseous sulfides
    • C01B17/0404—Preparation of sulfur; Purification from gaseous sulfur compounds including gaseous sulfides by processes comprising a dry catalytic conversion of hydrogen sulfide-containing gases, e.g. the Claus process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B17/00—Sulfur; Compounds thereof
    • C01B17/02—Preparation of sulfur; Purification
    • C01B17/04—Preparation of sulfur; Purification from gaseous sulfur compounds including gaseous sulfides
    • C01B17/0404—Preparation of sulfur; Purification from gaseous sulfur compounds including gaseous sulfides by processes comprising a dry catalytic conversion of hydrogen sulfide-containing gases, e.g. the Claus process
    • C01B17/0413—Preparation of sulfur; Purification from gaseous sulfur compounds including gaseous sulfides by processes comprising a dry catalytic conversion of hydrogen sulfide-containing gases, e.g. the Claus process characterised by the combustion step
    • C01B17/0417—Combustion reactors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00168—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements outside the bed of solid particles
    • B01J2208/00256—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements outside the bed of solid particles in a heat exchanger for the heat exchange medium separate from the reactor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/0053—Controlling multiple zones along the direction of flow, e.g. pre-heating and after-cooling
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines

Definitions

  • the reaction furnace has a function of WHB (Waste Heat Boiler) in order to effectively use the reaction heat generated by the Claus reaction.
  • WHB Waste Heat Boiler
  • the reaction gas is primarily cooled and heat is recovered as high-pressure steam. Since sulfur compounds such as hydrogen sulfide and sulfur oxide remain in the reaction gas, the SRU further heats the first cooled reaction gas with low-pressure steam in order to sulfurize unreacted hydrogen sulfide.
  • a reactor for catalytic Claus reaction Sulfur in the gas reacted in the reaction furnace or reactor is cooled to about 140 ° C. and recovered as liquid sulfur.
  • Patent Document 1 The SRU process is disclosed, for example, in Patent Document 1 below.
  • a second reheater that reheats the condensed gas discharged from the second sulfur condenser; a second catalyst Claus reactor that causes a catalytic Claus reaction of the reaction gas discharged from the second reheater;
  • a third sulfur condenser that cools the reaction gas discharged from the two-catalyst Claus reactor and condenses sulfur contained in the reaction gas, the reheater, the second reheater, and the catalyst
  • At least one device of a Claus reactor, the second catalytic Claus reactor, the second and third sulfur condensers, and the separator, and the reactor are fixedly arranged with respect to the ground, and the fixed
  • a device arranged between a plurality of devices arranged is movably arranged with respect to the plurality of fixed devices, and even when the temperature is increased by a high-temperature Claus reaction or a catalytic Claus reaction, thermal stress is present.
  • the second reheater reheats the condensed gas discharged from the second sulfur condenser
  • the second catalytic Claus reactor causes the reaction gas discharged from the second reheater to undergo a catalytic Claus reaction, And further comprising condensing sulfur contained in the reaction gas by cooling the reaction gas discharged from the second catalytic Claus reactor with a third sulfur condenser, and the reheater and the second reheater.
  • at least one of the catalytic Claus reactor, the second catalytic Claus reactor, the second and third sulfur condensers, and the separator, and the reactor is fixedly disposed with respect to the ground.
  • the reaction furnace 2 burns hydrogen sulfide together with air sent from the air blower 1 at a high temperature to oxidize the hydrogen sulfide and separate it into sulfur (S2) and water (H2O). This reaction is called “high temperature Claus reaction”.
  • the high temperature Claus reaction will be described later using Equations 1 and 2.
  • the reaction furnace 2 includes a waste heat boiler 3.
  • the waste heat boiler 3 heat-reacts the reaction gas with boiler feed water (BFW), thereby cooling the reaction gas and generating high-pressure or medium-pressure steam.
  • BFW boiler feed water
  • the first Claus reactor 31 generates a catalyst Claus reaction by bringing the reaction gas discharged from the first sulfur condenser 11 into contact with the oxidation catalyst layer and the Claus catalyst layer, thereby generating sulfur.
  • the catalytic Claus reaction generates sulfur according to the same chemical reaction equation as in Equation 2, but the reaction temperature is lower than the high temperature Claus reaction and is performed at a temperature above the dew point temperature of sulfur (240 to 350 ° C.).
  • the reaction gas cooled and discharged by the sulfur condenser is heated to the reaction temperature of the catalytic Claus reaction by the reheater and supplied to the Claus reactor.
  • the positional relationship between the anti-slip member and the sliding plate can be determined by the relationship with the frictional force of the equipment. When the weight of the device is large and the frictional force is large, the device is difficult to move, so the distance between the anti-slip member and the sliding plate is reduced.
  • FIG. 8 is a plan view showing an arrangement example of the reaction furnace and the sulfur condenser.
  • the pipe 4A connecting the reaction furnace 2 and the first condenser 11 shown in FIG. 8 does not connect between the opposing devices, but the nozzles 2-2 and 11 on the side surface of the devices. -2 are connected to each other and have a U-shape. Since the reactor 2 is fixed to the ground, the connecting portion between the pipe 4A and the reactor 2 is restrained, and the downstream side can move from the connecting portion, but the first condenser 11 is between the ground. Since a frictional force is generated by its own weight, thermal stress is generated in the pipe 4A.
  • the expansion loop as shown in FIG. 1 is an additional shape attached in the middle of the pipe, whereas the U-shape shown in FIG. 8 is used for connecting the nozzles on the side of the device. It differs in that it is an essential shape. Further, the expansion loop absorbs thermal expansion and contraction that occurs in a pipe whose movement is restricted, whereas the U-shape shown in FIG. 8 is different in that it is a pipe itself that is not restricted in thermal expansion and contraction. Thus, it is necessary to provide an expansion loop in the middle of the piping even when a frictional force is generated when the movable device moves by making the piping into a U shape that does not restrain thermal expansion and contraction depending on the nozzle position and piping of the device. Therefore, the SRU layout can be reduced.
  • the reaction gas discharged from the reheater is subjected to catalytic Claus reaction (S104).
  • the reaction gas discharged from the Claus reactor is cooled to condense sulfur (S105).
  • S104 catalytic Claus reaction
  • S105 condense sulfur
  • a plurality of sets of sulfur condensers, reheaters, and reactors are provided. Depending on the number of sets, the condensation step of S102 and the heating step of S103 , And the catalyst Claus reaction step of S104 and the condensation step of S105 are repeated.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Abstract

硫化水素含有ガス及び酸素含有ガスを導入し、硫化水素含有ガスと酸素含有ガスとを高温クラウス反応させる反応炉と、反応炉から排出される反応ガスを冷却して、硫黄を凝縮する第１硫黄凝縮器と、第１硫黄凝縮器から排出される凝縮ガスを再加熱する再加熱器と、再加熱器から排出される反応ガスを触媒クラウス反応させる触媒クラウス反応器と、触媒クラウス反応器から排出される反応ガスを冷却して、凝縮する第２硫黄凝縮器と、第２硫黄凝縮器から排出される反応ガスに随伴する硫黄の液滴を衝突させ、衝突させて大きくした液滴を取り除く分離器とを備え、再加熱器、触媒クラウス反応器、第２硫黄凝縮器、及び分離器のうち少なくとも１つの機器と、反応炉は、地面に対して固定配置されるとともに、固定配置された複数の機器の間に配置される機器は、固定配置された複数の機器に対して移動可能に配置されており、熱応力を吸収する硫黄回収装置が提供される。

Description

硫黄回収装置及び硫黄回収方法
　本発明は、天然ガス等のように、硫化水素含有ガスを含む大容量のガスを連続的に処理し、精製ガスを生成するガスプラントに好適に適用され、硫化水素含有ガスから元素状硫黄として回収する硫黄回収装置、及び硫黄回収方法に関する。
　天然ガス井から産出される天然ガスは、硫化水素、硫化物、及びチオフェンのような硫黄化合物を含有する。また、原油井から産出される原油も硫黄化合物を含有し、原油を水素化分解すると、軽質ガスと共に硫化水素が発生する。硫黄化合物は、反応プロセス内で触媒毒になったり、燃焼すると硫黄酸化物（ＳＯｘ）になるので、通常硫黄分は分離回収され、そのまま放出されることはない。また、硫黄化合物の含有量が少ない天然ガス井の開発が頻繁に行われた結果、現在、残存する天然ガス井から産出される天然ガスは高濃度な硫黄化合物を含み、その成分量は約４０重量％となっている。
　そのため、ガスプラント及び石油精製プラントは、硫化水素を多く含む天然ガス、又は軽質ガスから、硫化水素を吸収分離して、元素状硫黄として回収する硫黄回収装置（以下、「ＳＲＵ：Ｓｕｌｆｕｒ　Ｒｅｃｏｖｅｒｙ　Ｕｎｉｔ」という）を備える。特に、硫黄化合物の成分量の増加に伴い、近年のＳＲＵは大型化している。
　ＳＲＵは、硫化水素を空気中の酸素と高温下で反応させ、硫化水素（Ｈ２Ｓ）から元素状硫黄（Ｓ２）と水（Ｈ２Ｏ）を得る高温クラウス反応を行う反応炉を備える。高温クラウス反応は、８５０℃を超える温度で行われる。
　反応炉は、クラウス反応で生成する反応熱を有効に利用するため、ＷＨＢ（Ｗａｓｔｅ Ｈｅａｔ Ｂｏｉｌｅｒ）の機能を併せて有する。ＷＨＢにおいては、反応ガスは一次冷却されるとともに、高圧スチームとして熱回収がなされる。反応ガス中には、硫化水素、及び硫黄酸化物等の硫黄化合物が残留するので、ＳＲＵはさらに、未反応の硫化水素を硫黄化するために、一次冷却した反応ガスを、低圧スチームで加熱して、触媒クラウス反応させる反応器を備える。反応炉又は反応器で反応したガス中の硫黄は、１４０℃程度に冷却して、液状硫黄として回収される。ＳＲＵのプロセスは、例えば、下記特許文献１に開示されている。
　上記のように、反応ガスは、高温度であるため、ＳＲＵを構成する配管や機器は、温度上昇により熱膨張するが、それらの変位が拘束されているため熱応力が発生する。そのため、ＳＲＵを構成する配管や機器には、熱膨張に対する対策として、機器のノズル周りの強度を上げてノズル部で発生する熱応力に対して十分な強度をもたせる、又は、配管に、熱膨張又は熱収縮を吸収するための配管構造を設けて、配管およびノズル部で発生する熱応力を小さくする対策が施される。このような、配管構造は、温度差による膨脹又は収縮を吸収するため、配管の途中に取り付けるとともに輪状に曲げられており、「エキスパンションループ」と呼ばれる。
　図１は、従来のＳＲＵの一例を示す図である。図１に示すＳＲＵは、硫化水素（Ｈ２Ｓ）と、空気（Ａｉｒ）とを混合して燃焼することで高温クラウス反応させる反応炉１０１０と、反応ガスを冷却するコンデンサ１０２０とを備え、両者を連結する配管１０３０は、エキスパンションループ１０４０を有している。反応炉１０１０、コンデンサ１０２０、及び配管１０３０が高温になると、熱膨張し、それらに熱応力が発生する。そのため、反応炉１０１０、コンデンサ１０２０の間にある配管１０３０は、エキスパンションループ１０４０による弾性変形により、熱膨張による変形を吸収し、それらの機器ノズルにかかる熱応力を小さくする。また、熱応力による過大な変形を防ぐために、反応炉１０１０及びコンデンサ１０２０のノズルは、熱応力に耐えうる強度を有する板厚で設計される。熱膨張又は熱収縮方向に対して、弾性変形量を確保するために、熱膨張又は熱収縮方向と直交する方向にエキスパンションループを有する。図１ではエキスパンションループの数は１つとしたが、配管の熱膨張又は熱収縮の変位が大きいと、複数のエキスパンションループが必要になる。
特表２００７－５２６２０５号公報
　熱膨張又は熱収縮は、鋼材の場合、熱膨張係数、及び温度差によって理論計算できる。理論的には、温度が上がる運転中には、機器又は配管は伸びて、温度が下がる停止時には機器又は配管は元の位置に戻る。しかしながら、実際には、スライドする機器サドル又は配管支持サポート点は元の位置に戻るとは限らない。これは、配管系の温度が必ずしも一定かつ均一に昇温、降温するわけではないからであるまた、運転中に配管がひずみ、熱伸びを吸収してしまい、温度が下がっても元に位置に戻らない「応力リラクゼーション」が生じるためである。
　機器又は配管が、元の位置に戻らないと、熱膨張と熱収縮の繰り返しにより、それらの位置が移動し、系の挙動が不安定になり予期しない荷重が機器ノズルや配管サポート点に作用する可能性がある。そのため、反応炉１０１０と、下流にある機器あるいは配管に固定点やガイドサポートを設け、反応炉から固定点までの系の挙動を安定化させる。反応炉１０１０と、反応炉下流の固定点までで発生する熱膨張を吸収するための対策が必要となる
　従来のＳＲＵでは、構成する各機器を固定し、機器間の配管で熱膨張による変形を吸収したため、配管にはエキスパンションループやフレキシビリティーを高くするために複雑な配管形状が必要になる。近年、ＳＲＵプラントは、大型化し、硫化水素ガスの処理量は、例えば、４０００［トン／日］であり、配管サイズが８０インチとなる配管が使用される。配管サイズが、８０インチの場合、ループとして変形を吸収する機能を持たせるには、１つのエキスパンションループは、１２ｍ×８ｍ程度の大きさが必要になり、装置全体の設置面積も非常に大きなものとなる。そのため、エキスパンションループにより、配管材や配管長の増加して、ＳＲＵのプラントレイアウトが大型化し、それに伴うコスト増加を招いている。
　１つの側面では、本発明は、熱膨張又は熱収縮を吸収するためのエキスパンションループを少なくすることにより、レイアウトを小さくすることを目的とする。
　上記課題を解決する形態は、以下の項目に記載のようなものである。
　１．硫化水素含有ガス及び酸素含有ガスを導入し、前記硫化水素含有ガスと前記酸素含有ガスとを高温クラウス反応させる反応炉と、前記反応炉から排出される反応ガスを冷却して、反応ガスに含まれる硫黄を凝縮する第１硫黄凝縮器と、前記第１硫黄凝縮器から排出される凝縮ガスを再加熱する再加熱器と、前記再加熱器から排出される反応ガスを触媒クラウス反応させる触媒クラウス反応器と、前記触媒クラウス反応器から排出される反応ガスを冷却して、反応ガスに含まれる硫黄を凝縮する第２硫黄凝縮器と、前記第２硫黄凝縮器から排出される反応ガスに随伴する硫黄の液滴を衝突させ、衝突させて大きくした液滴を取り除く分離器と、を備え、前記再加熱器、前記触媒クラウス反応器、前記第２硫黄凝縮器、及び前記分離器のうち少なくとも１つの機器と、前記反応炉は、地面に対して固定配置されるとともに、前記固定配置された複数の機器の間に配置される機器は、前記固定配置された複数の機器に対して移動可能に配置されており、高温クラウス反応又は触媒クラウス反応により高温化した場合でも、熱応力を吸収することを特徴とする硫黄回収装置。硫黄回収装置は、熱膨張又は熱収縮を吸収するエキスパンションループの数が少なくなり、そのレイアウトが小さくなる。
　２．前記第２硫黄凝縮器から排出される凝縮ガスを再加熱する第２再加熱器と、前記第２再加熱器から排出される反応ガスを触媒クラウス反応させる第２触媒クラウス反応器と、前記第２触媒クラウス反応器から排出される反応ガスを冷却して、反応ガスに含まれる硫黄を凝縮する第３硫黄凝縮器と、をさらに備え、前記再加熱器、前記第２再加熱器、前記触媒クラウス反応器、前記第２触媒クラウス反応器、前記第２及び第３硫黄凝縮器、及び前記分離器の少なくとも１つの機器と、前記反応炉は、地面に対して固定配置されるとともに、前記固定配置された複数の機器の間に配置される機器は、前記固定配置された複数の機器に対して移動可能に配置されており、高温クラウス反応又は触媒クラウス反応により高温化した場合でも、熱応力を吸収する、項目１に記載の硫黄回収装置。
　３．前記第３硫黄凝縮器から排出される凝縮ガスを再加熱する第３再加熱器と、前記第３再加熱器から排出される反応ガスを触媒クラウス反応させる第３触媒クラウス反応器と、前記第３触媒クラウス反応器から排出される反応ガスを冷却して、反応ガスに含まれる硫黄を凝縮する第４硫黄凝縮器と、をさらに備え、前記再加熱器、前記第２及び第３再加熱器、前記触媒クラウス反応器、前記第２及び第３触媒クラウス反応器、前記第２～第４硫黄凝縮器、及び前記分離器のうち少なくとも１つの機器と、前記反応炉とは、地面に対して固定配置されるとともに、前記固定配置された複数の機器の間に配置される機器は、前記固定配置された複数の機器に対して移動可能に配置されており、高温クラウス反応又は触媒クラウス反応により高温化した場合でも、熱応力を吸収する、項目２に記載の硫黄回収装置。
　４．前記反応炉と前記硫黄凝縮器を連結する配管は、熱伸縮が拘束されないＵ字型形状を有する項目１～３の何れか１項に記載の硫黄回収装置。配管がＵ字型の形状を有しているので、Ｕ字の先端方向に、熱膨張又は熱収縮が拘束されず、先端方向への熱膨張又は熱収縮によって、配管に熱応力が生じず、配管にかかる熱応力を小さくする。
　５．地面に固定された基礎部、をさらに備え、前記硫黄凝縮器は、前記基礎部に移動可能に裁置され、且つ前記基礎部は、前記硫黄凝縮器の移動を制限する滑り止め部材を有する、項目１～４の何れか１項に記載の硫黄回収装置。また、滑り止め部材で移動が制限される機器や配管は、応力リラクゼーションにより、熱膨張が吸収されているので、滑り止め部材によって熱伸縮が拘束される場合でも配管に発生する熱応力は小さく、また、配管系の中で発生する力（荷重）が再配分され、極端に大きな熱応力がノズル部や配管系で発生することはない。
　６．前記再加熱器は、前記硫黄凝縮器から排出される反応ガスを加熱し、前記硫黄凝縮器より上方に配置されるとともに、前記硫黄凝縮器に対して移動可能に配置されており、前記再加熱器は、前記再加熱器の上下方向の変位を許して、前記再加熱器を支持する支持部材を有する、項目１～５の何れか１項に記載の硫黄回収装置。再加熱器には、支持部材に上向き方向の力が加わる。支持部材は、配管による垂直方向の変異を許すので、再加熱器は、硫黄加熱器に対して垂直方向に移動可能なように配置され、熱膨張による移動方向に対する拘束力が小さくなり、移動可能機器との間のエキスパンションループが減り、レイアウトをさらに小さくできる。
　７．前記再加熱器と、前記反応器、前記第２硫黄凝縮器とは、移動可能に配置されており、前記分離器は、水平方向に対して固定配置されている、項目１～６の何れか１項に記載の硫黄回収装置。
　８．硫化水素含有ガス及び酸素含有ガスから、硫黄を回収する硫黄回収方法であって、
　反応炉で、硫化水素含有ガス及び酸素含有ガスを導入し、前記硫化水素含有ガスと前記酸素含有ガスとを高温クラウス反応し、第１硫黄凝縮器で、前記反応炉から排出される反応ガスを冷却して、反応ガスに含まれる硫黄を凝縮することを有し、再加熱器で、前記第１硫黄凝縮器から排出される凝縮ガスを再加熱し、触媒クラウス反応器で、前記再加熱器から排出される反応ガスを触媒クラウス反応し、第２硫黄凝縮器で、前記触媒クラウス反応器から排出される反応ガスを冷却して、反応ガスに含まれる硫黄を凝縮することを含み、前記再加熱器、前記触媒クラウス反応器、前記第２硫黄凝縮器、及び前記分離器のうち少なくとも１つの機器と、前記反応炉は、地面に対して固定配置されるとともに、前記固定配置された複数の機器の間に配置される機器は、前記固定配置された複数の機器に対して移動可能に配置されており、高温クラウス反応又は触媒クラウス反応により高温化した場合でも、熱応力を吸収することを特徴とする硫黄回収方法。本実施形態に係る硫黄回収方法では、配管の圧力損失が小さいので、酸素含有ガスの供給圧力を下げることができる。
　９．第２再加熱器で、前記第２硫黄凝縮器から排出される凝縮ガスを再加熱し、第２触媒クラウス反応器で、前記第２再加熱器から排出される反応ガスを触媒クラウス反応し、第３硫黄凝縮器で、前記第２触媒クラウス反応器から排出される反応ガスを冷却して、反応ガスに含まれる硫黄を凝縮することをさらに含み、前記再加熱器、前記第２再加熱器、前記触媒クラウス反応器、前記第２触媒クラウス反応器、前記第２及び第３硫黄凝縮器、及び前記分離器の少なくとも１つの機器と、前記反応炉は、地面に対して固定配置されるとともに、前記固定配置された複数の機器の間に配置される機器は、前記固定配置された複数の機器に対して移動可能に配置されており、高温クラウス反応又は触媒クラウス反応により高温化した場合でも、熱応力を吸収する、項目８に記載の硫黄回収方法。
　１０．第３再加熱器で、前記第３硫黄凝縮器から排出される凝縮ガスを再加熱し、第３触媒クラウス反応器で、前記第３再加熱器から排出される反応ガスを触媒クラウス反応し、第４硫黄凝縮器で、前記第３触媒クラウス反応器から排出される反応ガスを冷却して、反応ガスに含まれる硫黄を凝縮することをさらに含み、前記再加熱器、前記第２及び第３再加熱器、前記触媒クラウス反応器、前記第２及び第３触媒クラウス反応器、前記第２～第４硫黄凝縮器、及び前記分離器のうち少なくとも１つの機器と、前記反応炉とは、地面に対して固定配置されるとともに、前記固定配置された複数の機器の間に配置される機器は、前記固定配置された複数の機器に対して移動可能に配置されており、高温クラウス反応又は触媒クラウス反応により高温化した場合でも、熱応力を吸収する、項目９に記載の硫黄回収装置。
　１１．前記反応炉と前記硫黄凝縮器を連結する配管は、熱伸縮が拘束されないＵ字型形状を有する項目８～１０の何れか１項に記載の硫黄回収方法。
　１２．地面に固定された基礎部、をさらに備え、前記硫黄凝縮器は、前記基礎部に移動可能に裁置され、且つ前記基礎部は、前記硫黄凝縮器の移動を制限する滑り止め部材を有する、項目８～１１の何れか１項に記載の硫黄回収方法。
　１３．前記硫黄凝縮器から排出される反応ガスを加熱し、前記硫黄凝縮器より上方に配置されるとともに、前記硫黄凝縮器に対して移動可能に配置される再加熱器と、前記硫黄凝縮器と前記再加熱器とを連結する第２配管と、をさらに備え、前記再加熱器は、前記再加熱器の上下方向の変位を許して、前記再加熱器を支持する支持部材を有する、項目８～１２の何れか１項に記載の硫黄回収方法。
ＳＲＵで使用される配管の一例を示す図である。 硫黄回収装置の一例を示す図である。 硫黄回収装置の配置例を示す図である。 硫黄回収装置の配置例を示す平面図である。 硫黄回収装置の配置例を示す平面図である。 硫黄回収装置の配置例を示す図である。 摺動部を備えた機器の一例を示す側面図である。 滑り止め部材の一例を示す側面図である。 滑り止め部材の一例を示す上面図である。 硫黄回収装置の配置例を示す図である。 反応炉と硫黄凝縮器の配置例を示す平面図である。 硫黄回収装置の配管に取り付けられるバルブを示す図である。 本実施形態に係る硫黄回収方法を示すフローチャートである。
　＜１．硫黄回収装置＞
　図２は、硫黄回収装置の一例を示す図である。図２に示す硫黄回収装置（ＳＲＵ）１２０は、空気ブロワ１、反応炉２、第１硫黄凝縮器１１、第２硫黄凝縮器１２、第３硫黄凝縮器１３、第４硫黄凝縮器１４、第１再加熱器２１、第２再加熱器２２、第３再加熱器２３、第１クラウス反応器３１、第２クラウス反応器３２、第３クラウス反応器３３、コアレッサ４１、硫黄ピット５１、及び第１シールレグ８１、第２シールレグ８２、第３シールレグ８３、第４シールレグ８４を備える。
　反応炉２は、硫化水素を、空気ブロワ１から送られる空気とともに高温下で燃焼することにより、硫化水素を酸化させて、硫黄（Ｓ２）と、水（Ｈ２Ｏ）とに分離する。この反応を、「高温クラウス反応」という。高温クラウス反応については、式１及び式２を用いて後述する。
　反応炉２は、廃熱ボイラ３を含む。廃熱ボイラ３は、反応ガスを、ボイラー給水（ＢＦＷ）で熱交換することにより、反応ガスを冷却し且つ高圧又は中圧水蒸気を発生する。
　第１硫黄凝縮器１１は、反応炉２から排出された反応ガスに含まれる硫黄を冷却して、硫黄を凝縮（液化）する。第１硫黄凝縮器１１から排出される液状硫黄を通すフリードレイン配管は、第１シールレグ８１の硫黄液中内に連通することで、第１硫黄凝縮器１１側の反応部をシールする。
　第１シールレグ８１は、例えば、円筒形状や、角柱形状であり、ほぼ大気圧に近い圧力で保持されている。しかし、第１硫黄凝縮器１１の圧力は高いため、第１シールレグ８１内の硫黄液が吹き飛ばされることを防いで、シールするために、十分な硫黄液深を維持する高さを有する。第１シールレグ８１で保持される硫黄液は、シールに必要な一定の液高さを超えると、オーバーフローして、硫黄ピット５１に流れる。硫黄ピット５１は、シールレグから供給される液状硫黄をフリードレインで回収するために、地下に設置されるのが一般的である。第２シールレグ８２、第３シールレグ８３、第４シールレグ８４についても、第１シールレグと同じ機能を有する。
　硫黄を液状冷却する温度より、触媒クラウス反応の反応温度の方が高い。そのため、第１再加熱器２１は、第１硫黄凝縮器１１で硫黄分離された後の反応ガスを、触媒クラウス反応の反応温度まで再加熱する。
　第１クラウス反応器３１は、反応ガス中に残存する硫化水素を酸化する酸化触媒層と、触媒の後段に反応ガス中の二酸化硫黄と硫化水素とを反応させて硫黄が含まれる反応ガスを生成するクラウス触媒層とを備えている。硫化水素を酸化する触媒としては、Ｆｅ２Ｏ３－Ａｌ２Ｏ３、ＮｉＯ－Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ３－ＴｉＯ２、ＭｏＯ３－ＴｉＯ２からなる群から選択される１種または２種以上であることが好ましい。クラウス触媒としては、従来法で使用されているアルミナやチタニアを用いることができる。
　第１クラウス反応器３１は、酸化触媒層及びクラウス触媒層に、第１硫黄凝縮器１１から排出される反応ガスを接触させることで、触媒クラウス反応を生じさせて、硫黄を生成する。
　第２硫黄凝縮器１２に、第１クラウス反応器３１から排出された反応ガスを、第１硫黄凝縮器１１と同様に冷却して、硫黄を凝縮する。なお、本実施例では、クラウス反応器の数は、３つであるが、この数は、各反応における硫黄転化率によって変わる。例えば、各クラウス反応器の硫黄転化率が高い場合、または、ＳＲＵの硫黄収率を下げる場合、クラウス反応器の数は、２つでもよい。
　第２硫黄凝縮器１２及び第３硫黄凝縮器１３は、第１硫黄凝縮器１２と同様に、硫黄を凝縮して、液状の硫黄を硫黄ピット５１に、未反応の硫化水素を後段の再加熱器に、それぞれ供給する。第２クラウス反応器３２及び第３クラウス反応器３３も、第１クラウス反応器と同様に、触媒クラウス反応を生じさせて、硫化水素から硫黄を生成する。
　コアレッサ４１は、第３硫黄凝縮器１３から排出される反応ガスに随伴する硫黄の液滴を、接触させて、液滴を大きくするフィルタによって、反応ガス中のい液状硫黄を取り除き、硫黄を硫黄ピット５１に、供給する。
　＜２．硫黄回収プロセス＞
　硫化水素は、反応炉２における高温クラウス反応により、酸化されて、硫黄（Ｓ２）と、水（Ｈ２Ｏ）とが生じる。反応は、以下の式１及び式２により示される。
　Ｈ２Ｓ ＋ ３／２Ｏ２ → ＳＯ２ ＋ Ｈ２Ｏ・・・（式１）
　２Ｈ２Ｓ ＋ ＳＯ２ → ３Ｓ ＋ ２Ｈ２Ｏ・・・（式２）
　高温クラウス反応は、１０００～１４００℃で行われる。
　反応炉２の廃熱ボイラ３は、１０００～１４００℃の反応ガスを、ＢＦＷを用いて２５０～４００℃まで冷却する。排熱ボイラ３で熱回収された反応ガスはさらに、硫黄凝縮器で１３０～１５０℃までさらに冷却して、反応ガス中の硫黄を凝縮分離する。反応炉２で行われる高温クラウス反応における硫黄転化率は、約７割である。反応ガス中に残存する硫化水素、及び燃焼で反応した二酸化硫黄は、反応炉２の下流にあるクラウス反応器で、触媒を用いて、硫化水素を硫黄化する。
　なお、硫黄回収装置１２０は、反応炉２から、コアレッサ４１出口に至るまで、機器及び配管の圧力損失により圧力が下がるので、反応炉２の圧力が最も高い圧力となる。硫黄回収装置１２０が大型になればなるほど、式１に示す酸素を空気として供給するための空気ブロア１の容量が大きくなるので、吐出圧の増加が、空気ブロア１の動力を大きくする。そのため、硫黄回収装置１２０は、機器及び配管の圧力損失を小さくすれば、空気ブロア１の動力を低下することができる。本実施形態における硫黄回収装置１２０は、レイアウトの小型化により、配管長が短くなるので、硫黄製造プロセスにおいて、配管の圧力損失を下げて、空気ブロア１の動力を下げることができる。また、運転圧の低下により、シールのためのシールレグ高さを低くすることができる。
　触媒クラウス反応は、式２と同じ化学反応式により、硫黄を生成するが、反応温度は高温クラウス反応より低く、硫黄の露点温度以上の温度（２４０～３５０℃）で行われる。硫黄凝縮器で冷却されて、排出される反応ガスは、再加熱器で触媒クラウス反応の反応温度まで加熱されて、クラウス反応器に供給される。
　未反応ガスから硫黄分の回収率を上げるために、硫黄凝縮器、再加熱器、及びクラウス反応器のセットは、複数設けられる。図２に示す例では、３つの反応器セットによって、硫黄回収がなされ、最終的には９８％の硫黄分が、硫黄回収される。コアレッサ４１で分離した未反応ガスは、図２に示さないＴａｉｌ　Ｇａｓ　Ｔｒｅａｔｉｎｇ　Ｕｎｉｔ（ＴＧＴ）に「排ガス（Ｔａｉｌ　Ｇａｓ）」として供給する。ＴＧＴでは、アミン溶液等を用いてガス中に残存する硫黄を取り除き、排ガスをフレアで燃焼する。
　＜３．硫黄回収装置の配置＞
　図３Ａは、硫黄回収装置の配置例を示す側面図である。図３Ａには、図２で説明したＳＲＵ１２０の一部として、反応炉２と、第１硫黄凝縮器１１とが示され、それらは反応ガスが流れる配管４Ａで接続している。反応炉２は、地面に対して動かないように固定されている。固定方法は、例えば、地面の上に固定配置された基礎２－１に対してボルトで固定する方法である。第１硫黄凝縮器１１は、配管４Ｂを介して、反応炉２で未反応であった反応ガス（Ｇａｓ）を下流の第１再加熱器２１（図３には図示しない）に供給し、凝縮した液化硫黄（Ｌｉｑ．）は、配管４Ｃを介して、硫黄ピット５１に排出される。
　＜３．１　機器の水平方向への移動＞
　一方、第１硫黄凝縮器１１は、摺動部６１を有し、摺動部６１が第１硫黄凝縮器１１と地面との摩擦力を小さくすることで、第１硫黄凝縮器１１は、地面又は反応炉２に対して移動可能に配置されている。例えば、配管４Ａが熱膨張し、反応炉２が固定配置されていることで、第１硫黄凝縮器１１は、水平方向（反応ガス下流方向）に熱膨張する。このとき、第１硫黄凝縮器１１を移動可能なように配置することで、反応炉２、配管４Ａ、第１硫黄凝縮器１１に生じる熱膨張による変異に応じて、第１硫黄凝縮器１１が移動することができる。そのため、配管４Ａは、図１に示したような巨大なエキスパンションループが不要となるので、反応炉２と第１硫黄凝縮器１１との間の距離を短くすることができ、結果として、ＳＲＵのレイアウトを小さくすることができる。
　＜３．２　複数機器及び配管からなる一体モデルについての熱応力解析＞
　図３Ｂ及び図３Ｃは、硫黄回収装置の配置例を示す平面図である。図３Ｂでは、反応炉２の下流に、固定配置される固定機器７０、反応炉２と固定機器７０に対して移動可能に、機器６０が配置される。固定機器７０は、例えば、再加熱器、触媒クラウス反応器、第２硫黄凝縮器、及び分離器の少なくとも１つの機器である。また、図３Ｃに示すように、硫黄回収装置１２０において、複数の固定機器７０Ａ、７０Ｂ、及び反応炉２あり、反応炉２と固定機器７０Ａの間には、複数の移動可能機器６０Ａ、６０Ｂがあったり、固定機器７０Ａと７０Ｂの間に、移動可能機器６０Ｃがあってもよい。ここで、移動可能機器は、硫黄回収装置１２０を構成する機器において、固定機器以外の機器である。
　機器６０は、高温クラウス反応又は触媒クラウス反応により高温化した場合でも、移動により熱応力を吸収することができるように、移動可能に配置される。通常、プラントの設計では、機器の全てを固定し、機器間の配管で発生する熱応力を計算する。こうした場合、熱応力を吸収するため配管系にベンドやエクスパンションループを設ける必要がある。しかし、温度が高く配管口径の大きな硫黄回収装置で、このような一般的な設計を行った場合、巨大なエクスパンションループが多数必要になり、配管レイアウトも巨大になる。そこで、本実施形態にかかる硫黄回収装置では、中間にある機器を固定せず機器の移動により熱応力を吸収する構造にした。その結果、配管系は直線的なレイアウトになり、極めてコンパクトな設計を実現した。複数機器が同時に移動するため、熱応力解析の実施にあたっては、複数機器からなる硫黄回収装置を一体で行う必要がある。解析により熱伸縮の移動量を予想し、機器が基礎から脱落しない範囲に機器６０を配置する。これにより、機器６０は熱応力を吸収するように移動し、且つ、基礎から脱落しないので、硫黄回収装置の運転を問題なく行うことができる。
　なお、熱応力解析は、熱応力解析用のプログラムをコンピュータで実行することにより行われる。まず、材料特性や形状にしたがって機器および配管をモデル化する。つぎに、モデル化された各機器や配管について、それぞれにおける温度・圧力条件ならびに境界条件に与え、複数の機器及び配管からなる一体のモデルについて熱応力解析を行い、各機器における応力や荷重を数値解析により算出する。なお、境界条件として、機器や配管の自重や熱膨張などを拘束する条件を考えるが、モデル化にあたっては固定点から固定点までを含める必要がある。よって、機器を固定せずにスライドさせた場合、固定された機器の間に設置する必要があり、解析を部分的に行うことはできず、一体で解析する必要がある。なお、これらの熱応力解析は、一般に有限要素法（ＦＥＭ）などを用いて行われる。
　図４は、摺動部を備えた機器の一例を示す側面図である。図示のように、摺動部６１の一例として滑り板６１Ａ及び６１Ｂが示される。第１硫黄凝縮器１１の足部１１－１の末端には、摩擦力を小さくする滑り板６１Ａが設けられ、また、地面上に配置される基礎１１－２の上にも滑り板６１Ｂが設けられる。第１硫黄凝縮器１１が、滑り板６１Ａ及び６１Ｂを介して、地面上に配置されることで、第１硫黄凝縮器１１は、地面に対して移動しやすくなる。
　図５は、滑り板の一例を示す上面図である。図５には、滑り板６１Ａ及び６１Ｂがそれぞれ示される。図３に示す配管４Ａの熱膨張を考慮して、配管４Ａが変異する方向６２を、滑り板の長手方向となるように滑り板６１Ａ、６１Ｂを配置することで、滑り板６１Ｂの外部に、滑り板６１Ａが落ちることを回避することができる。滑り板６１Ａと滑り板６１Ｂとの間の摩擦係数は、それが無い場合の第１硫黄凝縮器１１の摩擦係数よりも、小さい。そのため、滑り板６１Ａ及び６１Ｂの使用により、第１硫黄凝縮器１１の摩擦力を低減することができる。
　図６Ａは、滑り止め部材の一例を示す側面図である。図示のように、基礎１１－２の上かつ摺動部６１Ａ、６１Ｂの横に、滑り止め部材６２Ａ及び６２Ｂが設置される。図６Ｂは、滑り止め部材の一例を示す上面図である。図６Ｂにおいては、第１硫黄凝縮器１１は図示していない。図示のように、基礎１１－２の上かつ摺動部６１Ｂの横に、滑り止め部材６２Ａ～６２Ｄが設置される。滑り止め部材６２Ａ～６２Ｄは、滑り板６１Ａの移動を制限し、機器が、基礎から脱落しないように配置される。したがって、配管に応力リラクゼーションが生じて、第１硫黄凝縮器１１の位置が徐々に移動していった場合でも、滑り止め部材で移動を制限することで、機器が、基礎から脱落することを回避することができる。また、滑り止め部材で移動が制限される機器や配管は、応力リラクゼーションにより、熱膨張が吸収されているので、滑り止め部材によって熱伸縮が拘束される場合でも配管に発生する熱応力は小さく、また、配管系の中で発生する力（荷重）が再配分され、極端に大きな熱応力がノズル部や配管系で発生することはない。
　なお、滑り止め部材と、滑り板の位置関係は、機器の摩擦力との関係で決めることができる。機器の重量が大きく、摩擦力が大きい場合は、当該機器は移動しにくいので、滑り止め部材と滑り板との距離を小さくする。
　＜３．３　機器の垂直方向への移動＞
　図７は、硫黄回収装置の配置例を示す図である。図７には、図２で説明したＳＲＵ１２０の少なくとも一部として、反応炉２と、第１硫黄凝縮器１１と、第１再加熱器２１が示され、それらは反応ガスが流れる配管４Ａ又は４Ｂで互いに連結している。第１再加熱器２１は、第１硫黄凝縮器１１に対して移動可能に配置されている。第１再加熱器２１は、第１硫黄凝縮器１１から供給される反応ガスを、触媒クラウス反応の反応温度に加熱して、下流にある第１クラウス反応器３１に加熱した反応ガスを供給する。
　第１再加熱器２１は、ラック７１上に、スプリングサポート７２Ａ及び７２Ｂを介して配置される。スプリングサポート７２Ａ及び７２Ｂは、配管の上下方向の変位を許して、その支持力に変動を生じる支持部材である。配管４Ｂが熱膨張すると、第１再加熱器２１には、スプリングサポート７２Ａ及び７２Ｂ側に上向き方向の力が加わる。スプリングサポート７２Ａ及び７２Ｂは、配管４Ｂによる垂直方向の変異を許し、伸長する。このようにして、第１再加熱器２１は、第１硫黄加熱器１１に対して垂直方向に移動可能なように配置される。
　図７に示されるように、前後に連結する機器に対して、互いに移動を拘束しないように設置することで、熱膨張による移動方向に対する拘束力が小さくなり、移動可能機器との間のエキスパンションループが減り、ＳＲＵのレイアウトをさらに小さくできる。
　＜３．４　固定配置される機器＞
　図４及び図７では、第１硫黄凝縮器１１又は第１硫黄凝縮器２１が移動可能なことを説明したが、他の全ての硫黄凝縮器、再加熱器、クラウス反応器についても、第１硫黄凝縮器１１と同様に、地面又は上流設置機器に対して水平方向又は垂直方向に移動可能なようにしてもよい。
　本実施形態において、図２に示すように、コアレッサ４１を除いて、全ての移動可能な機器は、横置き配置している。機器を横置き配置することで、機器が移動したときも機器が傾くことがない。したがって、横置き配置した機器は、反応炉２を除いて、移動可能である。一方で、コアレッサ４１は、縦型配置される。縦型配置される機器を移動すると、不安定になるので、コアレッサ４１は、地面に対して固定配置される。このように、本実施形態に係るＳＲＵは、ＳＲＵの最上流に配置される反応炉２と、最下流に配置されるコアレッサ４１のみを固定配置して、反応炉２とコアレッサ４１との間の機器を移動可能に設置することで、反応炉２とコアレッサ４１との間に設けられる配管のエキスパンションループを可能な限り不要にすることができ、それにより、ＳＲＵのレイアウトが小さくなる。
　＜４　配管形状＞
　上記のように、ＳＲＵ１２０は、反応炉２の下流機器を固定せずに、移動可能とすることで、熱膨張又は熱収縮を吸収するための配管構造を不要とすることができる。しかしながら、移動可能な機器は自重により地面上に配置されているので、地面との間に摩擦力が生じ、この摩擦力が、機器の移動を妨げて、配管に熱応力が生じることになる。
　図８は、反応炉と硫黄凝縮器の配置例を示す平面図である。図８に示す、反応炉２と第１凝縮器１１とを連結する配管４Ａは、図３に示すように、相対する機器の間をつなぐのではなく、機器の側面のノズル２－２及び１１－２を互いに連結しており、Ｕ字型形状を有する。反応炉２は、地面に固定されているので、配管４Ａと反応炉２との連結部が拘束され、連結部から下流側は移動可能であるが、第１凝縮器１１は地面との間に自重による摩擦力が生じるので、配管４Ａには熱応力が生じる。
　図８に示す例では、配管４ＡがＵ字型の形状を有しているので、図８に示すＹ方向に、熱膨張又は熱収縮が拘束されず、Ｙ方向の熱膨張又は熱収縮によって、配管４Ａに熱応力が生じない。一方で、図８に示すＸ軸方向の移動には、第１凝縮器１１の摩擦力が生じるので、配管４Ａに熱応力が生じる。しかしながら、Ｙ軸方向への移動を自由にすると、Ｙ方向に熱応力が生じないので、配管４Ａにかかる熱応力を小さくする。
　なお、図１に示すようなエキスパンションループは、配管の途中に取り付けられた付加的な形状であるのに対して、図８に示すＵ字型形状は、機器の側面のノズルを接続するための必須な形状である点で異なる。また、エキスパンションループは、移動が拘束された配管に生じる熱伸縮を吸収するのに対して、図８に示すＵ字型形状は、熱伸縮が拘束されない配管自体である点で異なる。このように、機器のノズル位置及び配管によって、配管を熱伸縮が拘束されないＵ字型形状にすることで、移動可能機器が移動に際して摩擦力が生じる場合でも、配管の途中にエキスパンションループを設ける必要が無いので、ＳＲＵのレイアウトを小さくすることができる。
　＜５　バルブ＞
　図９は、硫黄回収装置の配管に取り付けられるバルブを示す図である。近年、ＳＲＵの処理量は大容量化し、配管サイズは８０インチ程度になるものもある。そのような大口径化した配管４Ｄにバルブ６３を設けると、配管サイズが大きいため、かなりの重量になるので、配管４Ｄを支える支持６２が必要になる。支持６２は、配管４Ｄとの間で摩擦力が生じるので、配管４Ｄが移動しにくくなる。この摩擦力が、配管の移動を妨げて、配管に熱応力が生じることになる。本実施例に係るＳＲＵは、反応炉３から、コアレッサ４１までの配管において、バルブを有さないようにしてもよい。なお、ＳＲＵにおいて、バルブをなくすことができるのは、反応炉３から下流に設置される一連の機器は、同時に連続して運転しているので、あえて途中でラインを仕切る必要がなく、また、運転範囲が制限されるポンプやコンプレッサ等の回転機器が無いため、制御弁を必要としないからである。したがって、本実施形態に係るＳＲＵに用いられる配管は、バルブを有さないため軽量になり、熱膨張又は熱収縮に対して移動が容易になり、配管自重による摩擦力により生じる熱応力が小さくなるので、バルブによって必要になるエキスパンションループも不要にする。
　＜６　硫黄回収方法＞
　図１０は、本実施形態に係る硫黄回収方法を示すフローチャートである。最初に、反応炉で、硫化水素含有ガス及び酸素含有ガスを導入し、前記硫化水素含有ガスと前記酸素含有ガスとを高温クラウス反応する（Ｓ１０１）。次に、硫黄凝縮器で、反応炉から排出される反応ガスを冷却して、反応ガスに含まれる硫黄を凝縮する（Ｓ１０２）。硫黄凝縮器より上方に配置され、硫黄凝縮器に対して移動可能に配置される再加熱器で、硫黄凝縮器から排出される反応ガスを加熱する（Ｓ１０３）。クラウス反応器で、再加熱器から排出される反応ガスを触媒クラウス反応させる（Ｓ１０４）。硫黄凝縮器で、クラウス反応器から排出された反応ガスを、冷却して、硫黄を凝縮する（Ｓ１０５）。未反応ガスから硫黄分の回収率を上げるために、硫黄凝縮器、再加熱器、及び反応器のセットは、複数設けられ、それらセットの数に応じて、Ｓ１０２の凝縮ステップ、Ｓ１０３の加熱ステップ、及びＳ１０４の触媒クラウス反応ステップ、Ｓ１０５の凝縮ステップが繰り返される。Ｓ１０２～Ｓ１０５ステップの後に、コアレッサで、硫黄凝縮器から排出される反応ガスに随伴する硫黄の液滴を、接触させて、液滴を大きくするフィルタで、反応ガス中の液状硫黄を取り除く（Ｓ１０６）。液状硫黄は、硫黄ピットで回収される。
　本実施形態に係る硫黄回収方法では、配管の圧力損失が小さいので、酸素含有ガスの供給圧力を下げることができる。
　以上説明した実施形態は典型例として挙げたに過ぎず、その各実施形態の構成要素の組合せ、変形及びバリエーションは当業者にとって明らかであり、当業者であれば本発明の原理及び請求の範囲に記載した発明の範囲を逸脱することなく上述の実施形態の種々の変形を行えることは明らかである。

Claims (13)

  1. 　硫化水素含有ガス及び酸素含有ガスを導入し、前記硫化水素含有ガスと前記酸素含有ガスとを高温クラウス反応させる反応炉と、
    　前記反応炉から排出される反応ガスを冷却して、反応ガスに含まれる硫黄を凝縮する第１硫黄凝縮器と、
    　前記第１硫黄凝縮器から排出される凝縮ガスを再加熱する再加熱器と、
    　前記再加熱器から排出される反応ガスを触媒クラウス反応させる触媒クラウス反応器と、
    　前記触媒クラウス反応器から排出される反応ガスを冷却して、反応ガスに含まれる硫黄を凝縮する第２硫黄凝縮器と、
    　前記第２硫黄凝縮器から排出される反応ガスに随伴する硫黄の液滴を衝突させ、衝突させて大きくした液滴を取り除く分離器と、を備え、
    　前記再加熱器、前記触媒クラウス反応器、前記第２硫黄凝縮器、及び前記分離器のうち少なくとも１つの機器と、前記反応炉は、地面に対して固定配置されるとともに、
    　前記固定配置された複数の機器の間に配置される機器は、前記固定配置された複数の機器に対して移動可能に配置されており、高温クラウス反応又は触媒クラウス反応により高温化した場合でも、熱応力を吸収することを特徴とする硫黄回収装置。
  2. 　前記第２硫黄凝縮器から排出される凝縮ガスを再加熱する第２再加熱器と、
    　前記第２再加熱器から排出される反応ガスを触媒クラウス反応させる第２触媒クラウス反応器と、
    　前記第２触媒クラウス反応器から排出される反応ガスを冷却して、反応ガスに含まれる硫黄を凝縮する第３硫黄凝縮器と、をさらに備え、
    　前記再加熱器、前記第２再加熱器、前記触媒クラウス反応器、前記第２触媒クラウス反応器、前記第２及び第３硫黄凝縮器、及び前記分離器の少なくとも１つの機器と、前記反応炉は、地面に対して固定配置されるとともに、
    　前記固定配置された複数の機器の間に配置される機器は、前記固定配置された複数の機器に対して移動可能に配置されており、高温クラウス反応又は触媒クラウス反応により高温化した場合でも、熱応力を吸収する、請求項１に記載の硫黄回収装置。
  3. 　前記第３硫黄凝縮器から排出される凝縮ガスを再加熱する第３再加熱器と、
    　前記第３再加熱器から排出される反応ガスを触媒クラウス反応させる第３触媒クラウス反応器と、
    　前記第３触媒クラウス反応器から排出される反応ガスを冷却して、反応ガスに含まれる硫黄を凝縮する第４硫黄凝縮器と、をさらに備え、
    　前記再加熱器、前記第２及び第３再加熱器、前記触媒クラウス反応器、前記第２及び第３触媒クラウス反応器、前記第２～第４硫黄凝縮器、及び前記分離器のうち少なくとも１つの機器と、前記反応炉とは、地面に対して固定配置されるとともに、
    　前記固定配置された複数の機器の間に配置される機器は、前記固定配置された複数の機器に対して移動可能に配置されており、高温クラウス反応又は触媒クラウス反応により高温化した場合でも、熱応力を吸収する、請求項２に記載の硫黄回収装置。
  4. 　前記反応炉と前記硫黄凝縮器を連結する配管は、熱伸縮が拘束されないＵ字型形状を有する請求項１～３の何れか１項に記載の硫黄回収装置。
  5. 　地面に固定された基礎部、をさらに備え、
    　前記硫黄凝縮器は、前記基礎部に移動可能に裁置され、且つ
    　前記基礎部は、前記硫黄凝縮器の移動を制限する滑り止め部材を有する、請求項１～４の何れか１項に記載の硫黄回収装置。
  6. 　前記再加熱器は、前記硫黄凝縮器から排出される反応ガスを加熱し、前記硫黄凝縮器より上方に配置されるとともに、前記硫黄凝縮器に対して移動可能に配置されており、
    　前記再加熱器は、前記再加熱器の上下方向の変位を許して、前記再加熱器を支持する支持部材を有する、請求項１～５の何れか１項に記載の硫黄回収装置。
  7. 　前記再加熱器と、前記反応器、前記第２硫黄凝縮器とは、移動可能に配置されており、前記分離器は、水平方向に対して固定配置されている、請求項１～６の何れか１項に記載の硫黄回収装置。
  8. 　硫化水素含有ガス及び酸素含有ガスから、硫黄を回収する硫黄回収方法であって、
    　反応炉で、硫化水素含有ガス及び酸素含有ガスを導入し、前記硫化水素含有ガスと前記酸素含有ガスとを高温クラウス反応し、
    　第１硫黄凝縮器で、前記反応炉から排出される反応ガスを冷却して、反応ガスに含まれる硫黄を凝縮することを有し、
    　再加熱器で、前記第１硫黄凝縮器から排出される凝縮ガスを再加熱し、
    　触媒クラウス反応器で、前記再加熱器から排出される反応ガスを触媒クラウス反応し、
    　第２硫黄凝縮器で、前記触媒クラウス反応器から排出される反応ガスを冷却して、反応ガスに含まれる硫黄を凝縮することを含み、
    　前記再加熱器、前記触媒クラウス反応器、前記第２硫黄凝縮器、及び前記分離器のうち少なくとも１つの機器と、前記反応炉は、地面に対して固定配置されるとともに、
    　前記固定配置された複数の機器の間に配置される機器は、前記固定配置された複数の機器に対して移動可能に配置されており、高温クラウス反応又は触媒クラウス反応により高温化した場合でも、熱応力を吸収することを特徴とする硫黄回収方法。
  9. 　第２再加熱器で、前記第２硫黄凝縮器から排出される凝縮ガスを再加熱し、
    　第２触媒クラウス反応器で、前記第２再加熱器から排出される反応ガスを触媒クラウス反応し、
    　第３硫黄凝縮器で、前記第２触媒クラウス反応器から排出される反応ガスを冷却して、反応ガスに含まれる硫黄を凝縮することをさらに含み、
    　前記再加熱器、前記第２再加熱器、前記触媒クラウス反応器、前記第２触媒クラウス反応器、前記第２及び第３硫黄凝縮器、及び前記分離器の少なくとも１つの機器と、前記反応炉は、地面に対して固定配置されるとともに、
    　前記固定配置された複数の機器の間に配置される機器は、前記固定配置された複数の機器に対して移動可能に配置されており、高温クラウス反応又は触媒クラウス反応により高温化した場合でも、熱応力を吸収する、請求項８に記載の硫黄回収方法。
  10. 　第３再加熱器で、前記第３硫黄凝縮器から排出される凝縮ガスを再加熱し、
    　第３触媒クラウス反応器で、前記第３再加熱器から排出される反応ガスを触媒クラウス反応し、
    　第４硫黄凝縮器で、前記第３触媒クラウス反応器から排出される反応ガスを冷却して、反応ガスに含まれる硫黄を凝縮することをさらに含み、
    　前記再加熱器、前記第２及び第３再加熱器、前記触媒クラウス反応器、前記第２及び第３触媒クラウス反応器、前記第２～第４硫黄凝縮器、及び前記分離器のうち少なくとも１つの機器と、前記反応炉とは、地面に対して固定配置されるとともに、
    　前記固定配置された複数の機器の間に配置される機器は、前記固定配置された複数の機器に対して移動可能に配置されており、高温クラウス反応又は触媒クラウス反応により高温化した場合でも、熱応力を吸収する、請求項９に記載の硫黄回収装置。
  11. 　前記反応炉と前記硫黄凝縮器を連結する配管は、熱伸縮が拘束されないＵ字型形状を有する請求項８～１０の何れか１項に記載の硫黄回収方法。
  12. 　地面に固定された基礎部、をさらに備え、
    　前記硫黄凝縮器は、前記基礎部に移動可能に裁置され、且つ
    　前記基礎部は、前記硫黄凝縮器の移動を制限する滑り止め部材を有する、請求項８～１１の何れか１項に記載の硫黄回収方法。
  13. 　前記硫黄凝縮器から排出される反応ガスを加熱し、前記硫黄凝縮器より上方に配置されるとともに、前記硫黄凝縮器に対して移動可能に配置される再加熱器と、
    　前記硫黄凝縮器と前記再加熱器とを連結する第２配管と、をさらに備え、
    　前記再加熱器は、前記再加熱器の上下方向の変位を許して、前記再加熱器を支持する支持部材を有する、請求項８～１２の何れか１項に記載の硫黄回収方法。
PCT/JP2012/059016 2011-03-31 2012-04-02 硫黄回収装置及び硫黄回収方法 WO2012133904A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/007,971 US8778297B2 (en) 2011-03-31 2012-04-02 Sulfur recovery unit and sulfur recovery method
CA2829563A CA2829563C (en) 2011-03-31 2012-04-02 Sulfur recovery unit and sulfur recovery method
EA201391397A EA024611B1 (ru) 2011-03-31 2012-04-02 Установка для извлечения серы и способ извлечения серы

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011-080338 2011-03-31
JP2011080338 2011-03-31

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012133904A1 true WO2012133904A1 (ja) 2012-10-04

Family

ID=46931590

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2012/059016 WO2012133904A1 (ja) 2011-03-31 2012-04-02 硫黄回収装置及び硫黄回収方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8778297B2 (ja)
CA (1) CA2829563C (ja)
CO (1) CO6801704A2 (ja)
EA (1) EA024611B1 (ja)
WO (1) WO2012133904A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017179620A1 (ja) * 2016-04-12 2017-10-19 三菱日立パワーシステムズ株式会社 配管構造、及びボイラシステム

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10676356B2 (en) * 2018-02-21 2020-06-09 Saudi Arabian Oil Company Advanced heat integration in sulfur recovery unit—SafarClaus
US10358349B1 (en) * 2018-02-21 2019-07-23 Saudi Arabian Oil Company Advanced heat integration in sulfur recovery unit—SafarClaus
CN114684792A (zh) * 2020-12-31 2022-07-01 宁波博汇化工科技股份有限公司 一种含硫尾气回收装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001122602A (ja) * 1999-10-22 2001-05-08 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 硫黄回収設備
JP2001270706A (ja) * 2000-03-27 2001-10-02 Jgc Corp 硫化水素含有ガスからの硫黄回収方法および硫黄回収装置
JP2002541044A (ja) * 1999-04-07 2002-12-03 ザ・ビーオーシー・グループ・インコーポレーテッド 硫化水素含有可燃性ガス流の処理
JP2007526205A (ja) * 2004-03-03 2007-09-13 シエル・インターナシヨネイル・リサーチ・マーチヤツピイ・ベー・ウイ 酸ガス流からの硫黄の高効率回収方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4198386A (en) * 1978-02-14 1980-04-15 Bethlehem Steel Corporation Selective removal of a gaseous component from a multi-component gas stream
DE10233818B4 (de) * 2002-07-25 2007-05-24 Uhde Gmbh Abhitzekessel für eine Claus-Anlage

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002541044A (ja) * 1999-04-07 2002-12-03 ザ・ビーオーシー・グループ・インコーポレーテッド 硫化水素含有可燃性ガス流の処理
JP2001122602A (ja) * 1999-10-22 2001-05-08 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 硫黄回収設備
JP2001270706A (ja) * 2000-03-27 2001-10-02 Jgc Corp 硫化水素含有ガスからの硫黄回収方法および硫黄回収装置
JP2007526205A (ja) * 2004-03-03 2007-09-13 シエル・インターナシヨネイル・リサーチ・マーチヤツピイ・ベー・ウイ 酸ガス流からの硫黄の高効率回収方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017179620A1 (ja) * 2016-04-12 2017-10-19 三菱日立パワーシステムズ株式会社 配管構造、及びボイラシステム

Also Published As

Publication number Publication date
EA201391397A1 (ru) 2014-03-31
EA024611B1 (ru) 2016-10-31
US8778297B2 (en) 2014-07-15
CA2829563A1 (en) 2012-10-04
US20140017162A1 (en) 2014-01-16
CA2829563C (en) 2016-03-15
CO6801704A2 (es) 2013-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU777024B2 (en) Treatment of a gas stream containing hydrogen sulphide
US9624106B2 (en) Supersulf-a process with internal cooling and heating reactors in subdewpoint sulfur recovery and tail gas treating systems
WO2012133904A1 (ja) 硫黄回収装置及び硫黄回収方法
US20080050306A1 (en) Increased Capacity Sulfur Recovery Plant and Process for Recovering Elemental Sulfur
US11618677B2 (en) Revamping of a claus plant with a sulfuric acid plan
CN100415638C (zh) 从含硫化氢的气流中回收硫的方法
US8663589B2 (en) CO2 recovery using the sure process
WO2005095272A2 (en) Process and plant for producing sulfuric acid
CN101927982A (zh) 一种等温型直接氧化硫磺回收工艺
CN109381926B (zh) 用于去除气溶胶液滴的方法及装置
KR20070118690A (ko) 연료 기체의 처리
US9687780B2 (en) Sulphur dioxide treatment
CN107531481B (zh) 用于从气体中去除硫化合物的具有氢化和直接氧化步骤的方法
CA3115392A1 (en) Method of processing sulfur-bearing wastes from refineries and upgraders
EP0798032A1 (en) Gas separation
TW200403097A (en) A method for separating hydrogen sulphide from coke oven gas with subsequent extraction of elemental sulphur in a claus-plant
US8574539B2 (en) Process for selective oxidation of hydrogen sulphide
EP2303773B1 (en) Compact, tiered sulfur recovery unit
AU2011200630A1 (en) System and method for sulfur recovery
CN111295358B (zh) 扩展热反应段硫回收方法
CN201785190U (zh) 一种新型硫磺回收装置
ITMI20011729A1 (it) Processo migliorato per il recupero dello zolfo da un agas contenenteacido solfidrico
Al-Dallal Simulation of a wet sulfuric acid process (WSA) for utilization of acid gas separated from Omani natural gas
Vatachi et al. Modified Claus Process Applied To Natural Gas For Sulfur Recovery
Alhazmi et al. Smart SRUs Pre-Investment Utilizing Oxygen Enrichment Technology

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12764778

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2829563

Country of ref document: CA

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14007971

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201391397

Country of ref document: EA

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13256691

Country of ref document: CO

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12764778

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP