WO2020244802A1 - Verfahren und vorrichtung zur schwefelgewinnung - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a process for the production of sulfur, in which an acid gas enriched with water vapor is formed from an acid gas containing hydrogen sulfide by admixing water, which acid gas is introduced together with an oxygen-rich gas and air via a burner into a Claus reactor in order to under Formation of a flame into one in a Claus process
  • the invention also relates to a device for producing sulfur which can be operated according to the method according to the invention.
  • Main components hydrogen sulfide and carbon dioxide typically also other sulfur compounds such as mercaptans, COS or CS 2 as well as aromatic hydrocarbons, especially benzene, toluene and xylenes (BTX for short).
  • sulfur compounds such as mercaptans, COS or CS 2 as well as aromatic hydrocarbons, especially benzene, toluene and xylenes (BTX for short).
  • a device called SRU (Sulfur Recovery Unit) used for this type of sulfur recovery comprises a reactor (Claus reactor) which is divided into a thermal and a catalytic part.
  • the thermal part essentially consists of a furnace (Claus furnace) into which the acid gas and an oxidizing agent containing oxygen, such as air, are introduced via a burner in order to react with one another to form a flame, with part of the hydrogen sulfide contained in the acid gas burns to sulfur dioxide.
  • the thermal part of the Claus reactor is followed by the catalytic part consisting of two to three Claus stages, where the sulfur dioxide formed during combustion with hydrogen sulfide according to
  • one third of the hydrogen sulfide used is converted into sulfur dioxide during combustion in the Claus furnace, which reacts completely with the remaining hydrogen sulfide in the catalytic part of the Claus reactor.
  • a very small excess of hydrogen sulfide can also be set in order to prevent sulfate formation on the Claus catalyst.
  • the sulfur formed is in elemental form in the effluent of the catalytic part of the Claus reactor in the gas phase, from which it is condensed out, in particular by cooling in the separating part of the SRU.
  • the Claus furnace can use an oxygen-rich gas as
  • Oxidizing agents are fed in, wherein an oxygen-rich gas is to be understood as a gas which has a higher oxygen content than atmospheric air; in the extreme case, the oxygen-rich gas is technically pure
  • Oxygen consisting of at least 95% oxygen. Corresponding processes are known to experts as Claus processes with oxygen enrichment (English Oxygen Enrichment). Due to the increased amount of oxygen and the lower
  • Inert gas ballasts allow these processes to convert more hydrogen sulfide per unit of time in the Claus furnace, and thus in the SRU, than when using atmospheric air.
  • the object of the present invention is to provide a method of the generic type and a device for carrying it out, by means of which it is possible to obtain sulfur more effectively than is possible according to the prior art. In terms of the method, this object is achieved according to the invention in that a first part of the acid gas containing hydrogen sulfide is added to the with water
  • Water vapor-enriched acid gas is mixed and then introduced together with the oxygen-rich gas into the inner region of the flame, while the remaining second part contains the hydrogen sulfide
  • Sour gas is fed together with the air to the outside of the flame.
  • the method according to the invention allows high temperatures to be generated in the flame core and the advantages described above, which result from the enrichment of water vapor in the acid gas, to be largely fully utilized. Because water is not added, the second part has the
  • Sour gas containing hydrogen sulfide has a higher calorific value than the sour gas enriched with water vapor generated from the first part. This makes it possible to reach temperatures of more than 1,100 ° C in the jacket of the flame in spite of the nitrogen ballast introduced with the air, at which BTX contained in the acid gas is safely destroyed. At the same time, the flame jacket is cold enough to effectively protect the Claus reactor from the heat of the flame core.
  • the first part of the first print is preferred
  • Sour gas containing hydrogen sulfide is supplied to a steam jet pump known from the prior art for enrichment with water vapor, in which water vapor at a higher than the first pressure is used as the propellant medium.
  • the sour gas is sucked in by the water vapor and mixed with it so that a substance mixture consisting of water and the acid gas containing hydrogen sulfide leaves the steam jet pump.
  • the mixture of substances is fed to the burner either directly or after any water that may be present in liquid form as acid gas enriched with water vapor in order to be fed to the inner flame area.
  • the invention also relates to a device for the extraction of sulfur, with a mixing device for the formation of an acid gas enriched with water vapor by adding water to an acid gas containing hydrogen sulphide, a Claus reactor with a burner, via which the water vapor
  • Enriched acid gas can be introduced into the Claus reactor together with an oxygen-rich gas and air in order to be converted into an effluent comprising elemental sulfur with the formation of a flame in a Claus process, as well as a separation part for the separation of elemental sulfur from the effluent.
  • the object is achieved in that the device comprises a separating device that allows the acid gas containing hydrogen sulfide to be separated into a first and a second part, of which the first can be introduced into the mixing device to form the acid gas enriched with water vapor , and the burner has at least four concentrically arranged supply channels, with the oxygen-rich gas via the innermost supply channel, the acid gas enriched with water vapor in the innermost supply channel next to it, the outermost supply channel air and the supply channel next to the outermost supply channel containing the second part of the acid gas containing hydrogen sulfide can be introduced into the reactor.
  • the feed channels are preferably formed by straight tubes with a circular cross-section, the walls of which delimit the feed channels from one another.
  • the diameter of one or more of the tubes can change along the longitudinal axis, so that, for example, one or more of the supply channels end in a nozzle on the reactor side.
  • the separating device arranged upstream of the mixing device and connected to it and to the burner preferably comprises a branch pipe, for example designed as a Y-pipe or T-piece, to which one or more control elements connect, via which the proportion between the first and the second part of the hydrogen sulfide-containing acid gas is adjustable.
  • a variant of the device according to the invention provides that the mixing device is designed with a mixing element.
  • This mixing element to which the first part of the acid gas containing hydrogen sulfide and water can be fed, can consist, for example, of a pipe section whose cross section is constant or variable along its axis.
  • the pipe section can be one or more static mixers included.
  • the mixing element is as
  • the mixing device can also comprise a phase separator arranged downstream of the mixing element, with which liquid water can be separated from the mixture of substances generated by the mixing element in order to obtain the acid gas enriched with water vapor.
  • FIGS. 1 and 2 Two exemplary embodiments shown schematically in FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 1 shows an SRU with a Claus reactor, which is operated according to a preferred variant of the method according to the invention.
  • FIG. 2 shows part of the head of a burner which can be operated according to the invention for the Claus reactor of an SRU.
  • Figure 1 is a hydrogen sulfide-containing
  • Sour gas 11 is separated into a first 12 and a second part 13 with the aid of the separating device T, of which the first 12 is mixed in the mixing device M with water 14 supplied in liquid or vapor form in order to obtain an acid gas 15 enriched with water vapor, which then Introduced into the Claus reactor R via the burner B and burned in the Claus furnace O with the formation of the core K of a flame F with an oxygen-rich gas 16, which is, for example, technically pure oxygen.
  • Sour gas containing hydrogen sulfide 1 1 is also supplied to the Claus furnace O via the burner B and burned with air 17, the flame jacket A being created in which temperatures of more than 1,100 ° C. are reached due to the lack of water vapor, which is particularly safe Ensure BTX decomposition.
  • the flame jacket A is cold enough to prevent damage to the Claus furnace O from the extreme heat of the flame core K.
  • Hydrogen sulfide and sulfur dioxide are present in a ratio of 2: 1, is via line 18 the catalytic part D of the Claus reactor R supplied. Elemental sulfur 20 is separated off in separating section Z from the effluent 19 comprising elemental sulfur obtained here.
  • the burner head shown in longitudinal section in FIG. 2 comprises the four concentrically arranged burner tubes O, H, G and L, each of which has a circular cross section and four which are open towards the reaction space R of the Claus furnace C
  • Form feed channels 21, 22, 23 and 24 Form feed channels 21, 22, 23 and 24.
  • an oxygen-rich gas can be introduced into the reaction space R via the innermost 21 and air can be introduced into the outermost supply channel 24.
  • the oxygen-rich gas 21 mixes predominantly with the acid gas enriched with water vapor, which can be supplied via the next adjacent channel 22, in order to burn with this with the formation of the hot flame core K.
  • Acid gas can be introduced into the reaction space R via the supply channel 23 next to it to the outermost channel 24, where it predominantly mixes with the air 24 and burns with it, the comparatively cold flame jacket A being formed.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Gewinnung von Schwefel (20), bei dem aus einem Schwefelwasserstoff enthaltenden Sauergas (11) durch Zumischung von Wasser (14) ein mit Wasserdampf angereichertes Sauergas (15) gebildet wird, das gemeinsam mit einem sauerstoffreichen Gas (16) und Luft (17) über einen Brenner (B) in einen Claus-Reaktor (R) eingeleitet wird, um unter Ausbildung einer Flamme (F) in einem Claus-Prozess zu einem elementaren Schwefel umfassenden Abstrom (19) umgesetzt zu werden, aus dem elementarer Schwefel (20) abgetrennt wird. Kennzeichnend dabei ist, dass ein erster Teil (12) des Schwefelwasserstoff enthaltende Sauergases (11) mit Wasser (14) zu dem mit Wasserdampf angereicherten Sauergas (15) gemischt und anschließend zusammen mit dem sauerstoffreichen Gas (16) in den inneren Bereich (K) der Flamme (F) eingeleitet wird, während der verbleibende zweite Teil (13) des Schwefelwasserstoff enthaltenden Sauergases (11) zusammen mit der Luft (17) dem Außenbereich (A) der Flamme (F) zugeführt wird.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur Schwefelgewinnung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Schwefel, bei dem aus einem Schwefelwasserstoff enthaltenden Sauergas durch Zumischung von Wasser ein mit Wasserdampf angereichertes Sauergas gebildet wird, das gemeinsam mit einem sauerstoffreichen Gas und Luft über einen Brenner in einen Claus-Reaktor eingeleitet wird, um unter Ausbildung einer Flamme in einem Claus-Prozess zu einem
elementaren Schwefel umfassenden Abstrom umgesetzt zu werden, aus dem elementarer Schwefel abgetrennt wird.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Schwefelgewinnung, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben werden kann.
Die Gewinnung von elementarem Schwefel aus Schwefelwasserstoff enthaltenem Sauergas ist seit vielen Jahren Stand der Technik. Ein derartiges Sauergas fällt etwa bei der Aufbereitung von Erdgas oder Erdöl an. Es umfasst neben den
Hauptkomponenten Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid typischerweise auch weitere Schwefelverbindungen wie Mercaptane, COS oder CS2 sowie aromatische Kohlenwasserstoffe, insbesondere Benzol, Toluol und Xylole (kurz BTX).
Eine für diese Art der Schwefelgewinnung eingesetzte, als SRU (engl. Sulfur Recovery Unit) bezeichnete Vorrichtung umfasst einen Reaktor (Claus-Reaktor), der sich in einen thermischen und einen katalytischen Teil gliedert. Der thermische Teil besteht im Wesentlichen aus einem Ofen (Claus-Ofen), in den das Sauergas sowie ein Sauerstoff enthaltendes Oxidationsmittel wie etwa Luft über einen Brenner eingeleitet werden, um unter Ausbildung einer Flamme miteinander zu reagieren, wobei ein Teil des im Sauergas enthaltenen Schwefelwasserstoffs zu Schwefeldioxid verbrennt. An den thermischen Teil des Claus-Reaktors schließt sich der aus zwei bis drei Claus-Stufen bestehende katalytische Teil an, wo das bei der Verbrennung gebildete Schwefeldioxid mit Schwefelwasserstoff gemäß
2H2S + S02 - 2/xSx + 2H20 (1) reagiert.
Im Allgemeinen wird bei der Verbrennung im Claus-Ofen ein Drittel des eingesetzten Schwefelwasserstoffs zu Schwefeldioxid umgewandelt, der im katalytischen Teil des Claus-Reaktors mit dem verbliebenen Schwefelwasserstoff vollständig reagiert. Es kann auch ein sehr geringer Überschuss an Schwefelwasserstoff eingestellt werden, um eine Sulfatbildung am Claus-Katalysator zu unterbinden. Der gebildete Schwefel liegt in elementarer Form im Abstrom des katalytischen Teils des Claus-Reaktors in der Gasphase vor, aus der er insbesondere durch Abkühlung im Abtrennteil der SRU auskondensiert wird.
Zur Kapazitätserhöhung kann dem Claus-Ofen ein sauerstoffreiches Gas als
Oxidationsmittel zugeführt werden, wobei unter einem sauerstoffreichen Gas ein Gas zu verstehen ist, das einen höheren Sauerstoffgehalt aufweist als atmosphärische Luft; im Extremfall handelt es sich bei dem sauerstoffreichen Gas um technisch reinen
Sauerstoff, der zu wenigstens 95% aus Sauerstoff besteht. Entsprechende Verfahren kennt die Fachwelt als Claus-Prozesse mit Sauerstoffanreicherung (engl. Oxygen Enrichment). Aufgrund der erhöhten Sauerstoffmenge und des geringeren
Inertgasballasts erlauben es diese Prozesse, im Claus-Ofen, und damit in der SRU mehr Schwefelwasserstoff je Zeiteinheit umzusetzen, als bei der Verwendung von atmosphärischer Luft.
Da die Verminderung des Inertgasballasts zu einem Anstieg der Flammentemperatur führt, wird die Höhe der Sauerstoffanreicherung durch die maximal zulässige
Betriebstemperatur des im Claus-Ofen eingesetzten Feuerfestmaterials begrenzt, die typischerweise bei ca. 1400°C liegt. Zur Überwindung dieser Begrenzung schlägt die Patentanmeldung W02015/176180A1 vor, das eingesetzte Schwefelwasserstoff enthaltende Sauergas stromaufwärts des Claus-Ofens mit Wasserdampf anzureichern. Durch die Aufnahme von Wärme reduziert der Wasserdampf zum einen die
Ofentemperatur, so dass das Oxidationsmittel höher mit Sauerstoff angereichert werden kann. Zum anderen wird ihm von den Autoren die Wirkung zugeschrieben, die Claus-Reaktionen mit einem geringeren Bedarf an molekular zugeführtem Sauerstoff und unter zusätzlicher Wärmeaufnahme ablaufen zu lassen. Die beschriebene Wirkung könnte durch die reverse Schwefeldioxid-Hydrierung H2S + 2H20 - S02 + 3H2 (2) hervorgerufen werden, die allerdings bei der maximal zulässigen Betriebstemperatur eines Claus-Ofens noch nicht merklich zur Oxidation von Schwefelwasserstoff beiträgt.
Aus dem Stand der Technik, wie er beispielsweise in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2012, Vol. 35, Sulfur, Chapter 6.6. beschrieben wird, ist es bekannt, einen Teil des eingesetzten Sauergases zusammen mit technisch reinem Sauerstoff in den inneren, als Kern bezeichneten Bereich der gebildeten Flamme einzuleiten, während das übrige Sauergas zusammen mit Luft in den äußeren, als Mantel bezeichneten Bereich der Flamme eingebracht wird. Die Flamme besteht daher aus einem vergleichsweise kalten Mantel, der die feuerfeste Auskleidung des Claus- Ofens vor der extremen Hitze des Flammenkerns schützt. Aufgrund der hohen Temperaturen entstehen im Flammenkern elementarer Schwefel sowie Sauerstoff über die Zersetzungsreaktionen
H2S - H2 + 1/xSx (3)
C02 ^ C0 + 1/202 (4)
H20 - H2 + 1/202 (5)
Durch die Kombination dieser Technik mit der Lehre aus W02015/176180A1 ergibt sich ein Claus-Prozess mit hoher Kapazität bei einem deutlich reduzierten Bedarf an elementar zugeführtem Sauerstoff. Besonders dann, wenn ein Sauergas mit niedriger Schwefelwasserstoffkonzentration, wie es etwa bei der Entschwefelung von Erdgas anfällt, eingesetzt wird, können im Mantel der Flamme aufgrund des von der
Verbrennungsluft mitgeführten Stickstoffs nur sehr geringe Temperaturen von weniger als 1 100°C erreicht werden, die bei der Kürze der Verweilzeiten eine effektive
Zerstörung von BTX nicht erlauben. Da BTX auch in geringen Konzentrationen zu einer Deaktivierung der Claus-Katalysatoren führen, ist dies als sehr problematisch anzusehen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art sowie eine Vorrichtung zu dessen Durchführung anzugeben, durch die es möglich ist, Schwefel effektiver zu gewinnen, als dies nach dem Stand der Technik möglich ist. Diese Aufgabe wird verfahrensseitig erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein erster Teil des Schwefelwasserstoff enthaltende Sauergases mit Wasser zu dem mit
Wasserdampf angereicherten Sauergas gemischt und anschließend zusammen mit dem sauerstoffreichen Gas in den inneren Bereich der Flamme eingeleitet wird, während der verbleibende zweite Teil des Schwefelwasserstoff enthaltenden
Sauergases zusammen mit der Luft dem Außenbereich der Flamme zugeführt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es, im Flammenkern hohe Temperaturen zu erzeugen und die oben beschriebenen Vorteile, die sich durch die Anreicherung von Wasserdampf im Sauergas ergeben, weitgehend vollständig zu nutzten. Wegen des Verzichts auf die Zumischung von Wasser, besitzt der zweite Teil des
Schwefelwasserstoff enthaltenden Sauergases einen höheren Heizwert als das aus dem ersten Teil erzeugte, mit Wasserdampf angereicherte Sauergas. Dadurch ist es möglich, im Mantel der Flamme trotz des mit der Luft eingetragenen Stickstoffballasts Temperaturen von mehr als 1 100°C zu erreichen, bei denen im Sauergas enthaltenes BTX sicher zerstört wird. Gleichzeitig ist der Flammenmantel aber kalt genug, um den Claus-Reaktor vor der Hitze des Flammenkerns wirksam zu schützen.
Vorzugswese wird der erste, mit einem ersten Druck vorliegende Teil des
Schwefelwasserstoff enthaltenden Sauergases zur Anreicherung mit Wasserdampf einer aus dem Stand der Technik bekannten Dampfstrahlpumpe zugeführt, in der Wasserdampf mit einem höheren als dem ersten Druck als Treibmedium eingesetzt wird. Das Sauergas wird durch den Wasserdampf angesaugt und mit diesem vermischt, so dass ein aus Wasser und dem Schwefelwasserstoff enthaltenden Sauergas bestehendes Stoffgemisch die Dampfstrahlpumpe verlässt. Dieses
Stoffgemisch wird entweder direkt oder nach Abtrennung von evtl flüssig vorliegendem Wasser als mit Wasserdampf angereichertes Sauergas zum Brenner geleitet, um dem inneren Flammenbereich zugeführt zu werden.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Gewinnung von Schwefel, mit einer Mischeinrichtung zur Bildung eines mit Wasserdampf angereicherten Sauergases durch Zumischung von Wasser zu einem Schwefelwasserstoff enthaltenden Sauergas, einem Claus-Reaktor mit einem Brenner, über den das mit Wasserdampf
angereicherte Sauergas gemeinsam mit einem sauerstoffreichen Gas und Luft in den Claus-Reaktor einleitbar ist, um unter Ausbildung einer Flamme in einem Claus- Prozess zu einem elementaren Schwefel umfassenden Abstrom umgesetzt zu werden, sowie einem Abtrennteil zur Abtrennung von elementarem Schwefel aus dem Abstrom.
Vorrichtungsseitig wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass die Vorrichtung eine Trenneinrichtung umfasst, die es erlaubt, das Schwefelwasserstoff enthaltende Sauergas in einen ersten und einen zweiten Teil zu trennen, von denen der erste zur Bildung des mit Wasserdampf angereicherten Sauergases in die Mischeinrichtung eingeleitet werden kann, und der Brenner wenigstens vier konzentrisch angeordnete Zuführungskanäle aufweist, wobei über den innersten Zuführungskanal das sauerstoffreiche Gas, den dem innersten nächst benachbarten Zuführungskanal das mit Wasserdampf angereicherte Sauergases, den äußersten Zuführungskanal Luft und den dem äußersten nächst benachbarten Zuführungskanal der zweite Teil des Schwefelwasserstoff enthaltenden Sauergases in den Reaktor einleitbar ist.
Vorzugsweise werden die Zuführungskanäle durch gerade Rohre mit Kreisquerschnitt gebildet, deren Wände die Zuführungskanäle gegeneinander abgrenzen. Entlang der Längsachse kann sich der Durchmesser eines oder mehrerer der Rohre ändern, so dass beispielsweise ein oder mehrere der Zuführungskanäle reaktorseitig in einer Düse enden. Die stromaufwärts der Mischeinrichtung angeordnete und mit dieser sowie dem Brenner verbundene Trenneinrichtung umfasst bevorzugt eine beispielsweise als Hosenrohr oder T-Stück ausgeführte Rohrverzweigung, an die sich ein oder mehrere Regelorgane anschließen, über die das Mengenverhältnis zwischen dem ersten und dem zweiten Teil des Schwefelwasserstoff enthaltende Sauergases einstellbar ist.
Eine Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass die Mischeinrichtung mit einem Mischelement ausgeführt ist. Dieses Mischelement, dem der erste Teil des Schwefelwasserstoff enthaltenden Sauergases sowie Wasser zuführbar sind, kann beispielsweise aus einem Rohrstück bestehen, dessen Querschnitt entlang seiner Achse konstant oder veränderlich ist. Weiterhin kann das Rohrstück ein oder mehrere statische Mischer enthalten. Vorzugsweise ist das Mischelement jedoch als
Dampfstrahlpumpe ausgeführt, in der Wasserdampf als Treibmedium einsetzbar ist, um den ersten Teil des Schwefelwasserstoff enthaltenen Sauergases anzusaugen und mit dem Wasserdampf zu vermischen.
Die Mischeinrichtung kann außerdem einen stromabwärts des Mischelements angeordneten Phasentrenner umfassen, mit dem flüssiges Wasser aus dem durch das Mischelement erzeugten Stoffgemisch abtrennbar ist, um das mit Wasserdampf angereicherte Sauergas zu erhalten.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand zweier in den Figuren 1 und 2 schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.
Die Figur 1 zeigt eine SRU mit einem Claus-Reaktor, die nach einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens betreiben wird.
Die Figur 2 zeigt einen Teil des Kopfes eines erfindungsgemäß betreibbaren Brenners für den Claus-Reaktor einer SRU. Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 wird ein Schwefelwasserstoff enthaltendes
Sauergas 11 mit Hilfe der Trenneinrichtung T in einen ersten 12 und einen zweites Teil 13 getrennt, von denen der erste 12 in der Mischeinrichtung M mit flüssig oder in Dampfform zugeführtem Wasser 14 gemischt wird, um ein mit Wasserdampf angereichertes Sauergas 15 zu erhalten, das anschließend über den Brenner B in den Claus-Reaktor R eingeleitet und im Claus-Ofen O unter Bildung des Kerns K einer Flamme F mit einem sauerstoffreichen Gas 16, bei dem es sich beispielsweise um technisch reinen Sauerstoff handelt, verbrannt wird. Der zweite Teil 13 des
Schwefelwasserstoff enthaltenden Sauergases 1 1 wird dem Claus-Ofen O ebenfalls über den Brenner B zugeführt und mit Luft 17 verbrannt, wobei der Flammenmantel A entsteht, in dem aufgrund des fehlenden Wasserdampfs Temperaturen von mehr als 1 100°C erreicht werden, die insbesondere eine sichere BTX-Zersetzung gewährleisten. Gleichzeitig ist der Flammenmantel A kalt genug, um Beschädigungen des Claus- Ofens O durch die extreme Hitze des Flammenkerns K zu verhindern. Das bei der Verbrennung erzeugte, insbesondere BTX-freie Stoffgemisch, in dem
Schwefelwasserstoff und Schwefeldioxid im Verhältnis 2:1 vorliegen, wird über Leitung 18 dem katalytischen Teil D des Claus-Reaktors R zugeführt. Aus dem hier erhaltenen, elementaren Schwefel umfassenden Abstrom 19 wird im Abtrennteil Z elementarer Schwefel 20 abgetrennt. Der in Figur 2 im Längsschnitt dargestellte Brennerkopf umfasst die vier konzentrisch angeordneten Brennerrohre O, H, G und L, die jeweils einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen und vier, zum Reaktionsraum R des Claus-Ofens C hin offene
Zuführungskanäle 21 , 22, 23 und 24 bilden. Im Brennerbetrieb können über den innersten 21 ein sauerstoffreiches Gas und den äußersten Zuführungskanal 24 Luft in den Reaktionsraum R eingeleitet werden. Hier mischt sich das sauerstoffreiche Gas 21 vorwiegend mit dem über den nächst benachbarten Kanal 22 zuführbaren, mit Wasserdampf angereicherten Sauergas, um mit diesem unter Ausbildung des heißen Flammenkerns K zu verbrennen. Über den zum äußersten Kanal 24 nächst benachbarten Zuführungskanal 23 ist Sauergas in den Reaktionsraum R einleitbar, wo es sich vorwiegend mit der Luft 24 mischt und mit dieser verbrennt, wobei der vergleichsweise kalte Flammenmantel A entsteht.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Gewinnung von Schwefel (20), bei dem aus einem
Schwefelwasserstoff enthaltenden Sauergas (1 1) durch Zumischung von Wasser (14) ein mit Wasserdampf angereichertes Sauergas (15) gebildet wird, das gemeinsam mit einem sauerstoffreichen Gas (16) und Luft (17) über einen Brenner (B) in einen Claus-Reaktor (R) eingeleitet wird, um unter Ausbildung einer Flamme (F) in einem Claus-Prozess zu einem elementaren Schwefel umfassenden Abstrom (19) umgesetzt zu werden, aus dem elementarer Schwefel (20) abgetrennt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Teil (12) des Schwefelwasserstoff enthaltende Sauergases (1 1) mit Wasser (14) zu dem mit Wasserdampf angereicherten Sauergas (15) gemischt und
anschließend zusammen mit dem sauerstoffreichen Gas (16) in den inneren Bereich (K) der Flamme (F) eingeleitet wird, während der verbleibende zweite Teil (13) des Schwefelwasserstoff enthaltenden Sauergases (1 1) zusammen mit der Luft (17) dem Außenbereich (A) der Flamme (F) zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teil (12) des Schwefelwasserstoff enthaltenden Sauergases (1 1) zur Anreicherung mit Wasserdampf einer Dampfstrahlpumpe (M) zugeführt wird, in der Wasserdampf (14) als Treibmedium eingesetzt wird, um das Schwefelwasserstoff enthaltende Sauergas (12) anzusaugen mit Wasser zu mischen.
3. Vorrichtung zur Gewinnung von Schwefel (20), mit einer Mischeinrichtung (M) zur Bildung eines mit Wasserdampf angereicherten Sauergases (15) durch Zumischung von Wasser (14) zu einem Schwefelwasserstoff enthaltenden Sauergas (1 1), einem Claus-Reaktor (R) mit einem Brenner (B), über den das mit Wasserdampf angereicherte Sauergas (15) gemeinsam mit einem sauerstoffreichen Gas (16) und Luft (17) in den Claus-Reaktor (R) einleitbar ist, um unter Ausbildung einer Flamme (F) in einem Claus-Prozess zu einem elementaren Schwefel umfassenden Abstrom (19) umgesetzt zu werden, sowie einem Abtrennteil (Z) zur Abtrennung von elementarem Schwefel (20) aus dem Abstrom (19), dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Trenneinrichtung (T) umfasst, die es erlaubt, das Schwefelwasserstoff enthaltende Sauergas (1 1) in einen ersten (12) und einen zweiten Teil (13) zu trennen, von denen der erste (12) zur Bildung des mit Wasserdampf angereicherten Sauergases (15) in die Mischeinrichtung (M) eingeleitet werden kann, und der Brenner (B) wenigstens vier konzentrisch angeordnete Zuführungskanäle (21 , 22, 23, 24) aufweist, wobei über den innersten Zuführungskanal (21) das sauerstoffreiche Gas, den dem innersten nächst benachbarten Zuführungskanal (22) das mit
Wasserdampf angereicherte Sauergases (15), den äußersten Zuführungskanal
(24) Luft und den dem äußersten nächst benachbarten Zuführungskanal (23) der zweite Teil (13) des Schwefelwasserstoff enthaltenden Sauergases (1 1) in den Reaktor (R) einleitbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Zuführungskanäle (21 , 22, 23, 24) des Brenners (B) durch gerade Rohre (O, H, G, L) mit
Kreisquerschnitt gebildet werden, deren Wände die Zuführungskanäle (21 , 22, 23, 24) gegeneinander abgrenzen.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischeinrichtung (M) als Mischelement eine Dampfstrahlpumpe umfasst, in der Wasserdampf (14) als Treibmedium einsetzbar ist, um den ersten Teil (12) des Schwefelwasserstoff enthaltenen Sauergases (1 1) anzusaugen und mit dem Wasserdampf (14) zu vermischen.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischeinrichtung (M) einen stromabwärts des Mischelements angeordneten Phasentrenner umfassen, mit dem flüssiges Wasser aus dem durch das
Mischelement erzeugten Stoffgemisch abtrennbar ist, um das mit Wasserdampf angereicherte Sauergas (15) zu erhalten.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Title
"Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry", vol. 35, 2012
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