JPH085647B2 - アンモニアを含む送給ガスのための硫黄回収方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は１９８８年１月２１に出
願された米国特許出願第１４６，７２１号の部分継続出
願である。本発明は一般に、アンモニアを含むガスを送
給ガスとして入手し得るクラウス硫黄回収に関する。

【０００２】

【従来技術】クラウス法は硫化水素を含む酸性ガスその
他ガスから硫黄を生成するために広く使用されている。
改良クラウス法では硫化水素を含む送給ガスが、二酸化
硫黄を形成するために空気と共に部分的に燃焼される。
未燃焼の硫化水素が二酸化硫黄と反応して反応炉内で硫
黄及び水を形成する。反応流れが冷却されそれにより硫
黄は凝縮しそして回収される。次いで反応流れは１つ以
上の触媒コンバーターを貫いて挿通され、先の未反応硫
化水素と二酸化硫黄とがそこで反応することによって、
これら触媒ステージに於て追加的な硫黄が生成される。
クラウス硫黄回収プラント（以下単にクラウスプラント
と称する）は、排ガス流れから硫黄を商業的に使用し得
る生成物として回収し空気汚染を低減させるために石油
精製施設ではしばしば使用される。硫黄は排ガス中で種
々の濃度の硫化水素の形態で存在する。大多数の石油精
製施設においては、排ガス中に含まれる硫化水素は、様
々な形態のアミン基溶剤の如き選択し得る好適な吸着材
と共に処理されることによって増大する。石油精製施設
でのクラウスプラントの主要な機能は、こうしたより濃
縮された酸性ガス流れにおける硫化水素分を、或いはま
たアミンガスとしても参照される成分を硫黄に変換する
ことである。

【０００３】酸性ガスに加え、石油精製施設にはその他
の、環境上有害な排気流れにもまた対処しなければなら
ない。そうした流れの一つは硫黄成分を含む水ストリッ
パーから成るガス流出である。これは所謂、硫黄化合物
を含む水ストリッパーガス（以下サワーウオータースト
リッパーガスと称する）と称されるものであり通常、ア
ンモニア、硫化水素及び概略等比率の水を含んでいる。
そこに含まれる追加的な硫黄を回収し、その一方で同時
に環境上有害な副産物を除去するべくそうしたガスを処
理することが望ましい。残念ながら、サワーウオーター
ストリッパーガスを酸性ガスとの関連においてクラウス
プラントを送通するには運転上著しい困難がある。運転
上の主たる困難性は、サワーウオーターストリッパーガ
スのアンモニア成分が反応炉の燃焼帯域内で完全に破壊
されない場合に、その反応炉の下流において遭遇され
る。プロセス流れ中の残留アンモニアは硫黄を含む所望
されざる化合物を形成しこれが、冷却に際してアンモニ
アの多硫化物の如き沈降固形塩を形成する。こうした固
形塩はコンバーターでの触媒の早期の不活性化を招き、
プロセスラインを詰まらせそれにより硫黄コンデンサー
からの硫黄の排出を妨害する。硫黄蒸気はプロセス流れ
に常に出現することから、所望されざるアンモニア化合
物の出現はアンモニアを上流側で破壊することによって
のみ阻止され得る。

【０００４】クラウス反応炉でのアンモニアの破壊を確
実なものとするために、こうした化合物を除去するため
に必要な熱力学的及び運動上の状況がクラウス反応炉の
主要機能要件と調和されるべきである。高温及び高酸素
分圧を使用しての酸化によるアンモニアの破壊が奨励さ
れた。これらの要件は、酸性ガスもまた同一の燃焼帯域
内で同時に燃焼される場合は、従来からのクラウス反応
炉の燃焼帯域内では十分に最適化され得ないものであ
る。燃焼帯域内の温度は耐火物の許容温度によって制約
され、しかも空気の供給はクラウス反応の化学量論的要
件、即ち硫化水素対二酸化硫黄を比率約２において生成
するために硫化水素の約１／３を燃焼して二酸化硫黄と
することという要件によって厳しく制御されねばならな
い。更には、酸性ガスと、供給空気と共に導入される窒
素とから生じる燃焼生成物が燃焼帯域の大気を薄め、ア
ンモニアの燃焼のための酸素の分圧を低めそれが、不完
全な混合による未燃焼のアンモニアの逃出を招き得る。
クラウスプラントでの酸性ガスとサワーウオータースト
リッパーガスとの同時プロセス処理を通常妨害する他の
障害は流量制限事項或いは空気吹き込み能力の限界によ
ってもたらされる。クラウスプラントを貫いて送通され
るプロセス流れの流量は、追加的なサワーウオータース
トリッパーガス投入量に対して、直接比例するよりもも
っと増大する。増大された流量は過剰の圧力降下及び受
け入れ難い圧力をクラウスプラントにもたらし得る。流
量が比例的にではなく増大するのは間接的には、サワー
ウオーターストリッパーガスのプロセス処理での酸素要
求量が比較的大きいからである。これは、アンモニアの
完全燃焼のため及びそこに含まれる硫化水素の部分燃焼
のために必要な酸素の各々のモル当り、約４モルの窒素
もまた燃焼空気からシステム中に導入されることからく
るものである。全負荷されたクラウスプラント、即ち酸
性ガスをその全流れ容量でプロセス処理するクラウスプ
ラントでは、こうしたガスにおけるアンモニアの出現に
係わる問題が仮に解決されたとしても、追加的なサワー
ウオーターストリッパーガスから硫黄を回収することは
出来ない。

【０００５】クラウスプラントの処理能力は、酸素富化
空気或いは燃焼用空気を技術的純酸素と完全に置き換え
ることによって増大され得ることが斯界に既知である。
酸化体の酸素濃度が増大することによって火炎温度が上
昇し、送給ガスの組成に依存して、それが反応炉内の耐
火物を損傷し得る過剰なものとなることもまた知られて
いる。下流流れの一部分を燃焼帯域に戻し、燃焼帯域で
の反応物質を希釈し、結局燃焼温度を低減することによ
って燃焼帯域での過剰な温度上昇の問題を解決すること
が提案されてきた。例えば米国特許第３，６８１，０２
４号には下流の単一或いは複数の硫黄コンデンサーから
のガス流れの一部分を燃焼帯域に戻し再利用することが
教示され、また米国特許第４，５５２，７４７号には第
１の硫黄コンデンサーからのガス流れの一部分を燃焼帯
域に戻し再利用することが教示される。

【０００６】クラウス反応炉の燃焼帯域での使用のため
のその他の温度低下用添加物には、液体水、液状硫黄そ
して液状二酸化硫黄が含まれる。温度低下は、こうした
温度低下用添加物に、燃焼帯域に放出される熱の幾分か
が吸収されることによって達成される。これらの温度低
下プロセスは酸素の使用によってプラント能力の増大を
可能とする。しかしながら、その何れも、クラウス反応
炉の燃焼帯域の運転環境によってアンモニアの燃焼に課
せられた運動上の制約を取り除くものではない。燃焼温
度は依然として炉の耐火物によって限定され、しかも燃
焼帯域の大気は再循環ガス或いはその他の温度低下用添
加物によって、また酸性ガスの燃焼生成物によって薄め
られる。更に、反応炉内に導入された温度低下用添加物
がクラウスプラントの熱的ステージを通しての流量を増
大させ、それら添加物が触媒ステージ以前にプロセス流
れから除去されない限り、クラウスプラント全体を通し
ての圧力降下は増大する。こうした困難性により、アン
モニアを含むサワーウオーターストリッパーガス流れは
従来、一般に焼却、或いはガスの濃縮された凝縮物をそ
れ以上処理することなく地上にポンピングする如きその
他の方法によって廃棄されてきた。これはそうしたサワ
ーウオーターストリッパーガス中に含まれる硫黄分の損
失及び危険物質の廃棄によって生じる環境破壊の２つの
不利益を有する。斯くして、改変されたクラウスプラン
トでの硫黄回収のためにアンモニアを含むサワーウオー
ターストリッパーガスの有効なプロセス処理を可能とし
得るプロセスが非常に望まれる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】解決しようとする課題
は、改良されたクラウスプラントにおいて、アンモニア
を含むサワーウオーターストリッパーガスを、アンモニ
ア化合物によって触媒を早期に不活性化することなくプ
ロセス処理し得、アンモニアを含むサワーウオータース
トリッパーガスを、クラウスプラント全体を通しての圧
力降下を増大させることなく、全負荷されたクラウスプ
ラントに於て酸性ガスに加えてプロセス処理し得、そし
て、アンモニアを含むサワーウオーターストリッパーガ
スを、クラウス反応炉の燃焼帯域を非−過剰の温度に維
持しつつプロセス処理し得る方法を提供することであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に従えば、硫化水
素を含む送給ガスから硫黄を生成するための方法であっ
て、 （Ａ）アンモニア及び硫化水素を含む第１の送給ガスを
単一のユニットに導入する段階にして、該単一のユニッ
トが、（１）外的冷媒によって熱を取出すために好適な
熱伝導包囲体を具備する第１の燃焼帯域と、（２）第１
の燃焼帯域との間に補助配管を有さない熱交換セクショ
ンとを含み、前記外的冷媒が第１の燃焼帯域を取り巻く
熱伝導金属チューブを通して送られてなるアンモニア及
び硫化水素を含む第１の送給ガスを単一のユニットに導
入する段階と、 （Ｂ）少なくとも９０パーセント酸素を含む、化学量論
量未満の第１の酸化体を、第１の燃焼帯域内の燃焼反応
生成物をして第１の燃焼帯域内で下流側から上流側に再
循環せしめるに十分な高速で第１の燃焼帯域に導入する
段階と、 （Ｃ）前記第１の送給ガス中の実質的に全てのアンモニ
ア及び硫化水素の一部分を前記第１の燃焼帯域内で第１
の酸化体と共に燃焼し、実質的にアンモニア及び窒素酸
化物の無い燃焼反応生成物を生成する一方、該燃焼によ
って生じた熱の少なくとも２５パーセントを、燃焼反応
生成物及び第１の燃焼帯域を取り巻く熱伝導金属チュー
ブへの伝熱によって取出す段階と、 （Ｄ）燃焼反応生成物を、補助配管を通すことなく熱交
換セクション内に直接送入し該熱交換セクション内の燃
焼生成物から該燃焼反応生成物の温度を硫黄の露点以下
に低下させるに十分な熱を取り出す段階と、 （Ｅ）燃焼反応生成物と、第２の酸化体と、硫化水素を
含むがアンモニアは含まない第２の送給ガスとを第２の
燃焼帯域に導入する段階と、 （Ｆ）硫化水素と第２の酸化体を第２の燃焼帯域で燃焼
し二酸化硫黄を生成する段階と、 （Ｇ）二酸化硫黄及び硫化水素を反応させて硫黄を生成
する段階と、 （Ｈ）硫黄を生成物として回収する段階と、 （Ｉ）次ぎなる硫黄生成のために、未反応の二酸化硫黄
及び硫化水素を少なくとも１つの触媒反応帯域に送入す
る段階と を含んでなる硫化水素を含む送給ガスから硫黄
を生成するための方法が提供される。

【０００９】ここで”間接的熱交換”とは、２つの流体
をそれらを物理的に接触させることなく、或いは混合さ
せることなく熱交換関係に持ち来すことを意味し、”外
的冷媒”とは、燃焼生成物或いは第１の燃焼帯域内の燃
焼反応生成物とは物理的に接触しない流体冷媒を意味す
る。

【００１０】

【実施例】本発明の方法を図面を参照して詳しく説明す
る。図１を参照するに、アンモニア及び硫化水素を含む
第１の送給ガス１が第１の燃焼帯域３に送通される。該
第１の燃焼帯域３は熱伝導包囲体によって画定され、今
後もっと詳しく説明される様に外的に冷却されている。
第１の送給ガス１は一般に、約２０から５０モルパーセ
ントのアンモニアを含み、残余分は硫化水素、水そして
恐らくは幾分かの二酸化炭素である。一般に、硫化水素
の濃度は２０モルパーセントを越える。第１の送給ガス
の一般的な供給源は石油精製施設でのサワーウオーター
ストリッパーから排出されるサワーウオーターストリッ
パーガスの流れである。そうしたサワーウオータースト
リッパーガスの組成は代表的に、等比率のアンモニア、
硫化水素及び水と、もしあれば幾分かの二酸化炭素を含
む種々のものである。第１の酸化体４もまた、第１の送
給ガスとは別の流れとして第１の燃焼帯域３に送通され
る。この第１の酸化体４は少なくとも９０パーセント酸
素の酸素濃度を有する酸素富化空気或いは技術的純酸素
であり得る。ここで”技術的純酸素”とは、少なくとも
９９パーセントの酸素濃度を有する酸化体を意味する。
本発明の利益は酸化体が技術的純酸素である場合に最も
顕著である。

【００１１】第１の酸化体４は第１の送給ガス内部の燃
焼性物質を完全燃焼するために必要な化学量論量未満の
量において第１の燃焼帯域３に添加される。第１の酸化
体４は第１の燃焼帯域３に、その内部の火炎温度を、第
１の送給ガス１内の全てのアンモニアを完全に破壊する
がしかしその温度では実質量の窒素酸化物が形成される
には不十分な量において添加される。一般に最大温度は
２８００゜Ｆ（約１５３７．７℃）から３２００゜Ｆ
（約１７６０℃）内に維持される。高温でのアンモニア
の破壊は、燃焼反応生成物を外的に冷却される燃焼帯域
に導通させることにより、燃焼器に対する損傷無しに可
能とされる。図２には本発明の方法に従ってアンモニア
を破壊するために使用し得る第１の燃焼帯域３の好まし
い具体例が例示される。この第１の燃焼帯域３には、こ
の第１の燃焼帯域３の長さ／直径比を１．５から６、好
ましくは２から４の範囲内に画定するような様式の如き
において配設された熱伝導金属チューブ３１が設けられ
る。第１の酸化体４は第１の送給ガス１とは別に、好ま
しくは後混合バーナー３２を通して、少なくとも毎秒３
００フィート（約９０メートル）、好ましくは毎秒５０
０フィート（約１５０メートル）よりも早い速度で第１
の燃焼帯域３に導入される。好ましくは、第１の酸化体
４の速度及び運動量は、第１の燃焼帯域３内部の燃焼反
応生成物をして図２に参照番号２００で示すように下流
側から上流側へと再循環させるに十分なものである。第
１の燃焼帯域内部でのこうした再循環は高温の燃焼反応
生成物を第１の燃焼帯域３内部に拡散させるばかりで無
く、この第１の燃焼帯域からその周囲を取り巻く前記熱
伝導金属チューブ３１付近へと流動させる。斯くして、
燃焼反応生成物の熱は対流により燃焼反応生成物から以
下に説明する外的冷媒へと容易に伝達されるようにな
る。

【００１２】水或いは蒸気の如き外的冷媒７が、高温の
燃焼反応生成物からの熱を取出すことによって燃焼ユニ
ットを保護するべく、熱伝導金属チューブ３１を貫いて
送通される。外的冷媒により第１の燃焼帯域３の周囲部
分で熱を取り出すようにしたことから、第１の燃焼帯域
の中心軸線付近から前記周囲部分にかけての比較的大き
な距離での伝熱的勾配が形成されそれにより、この第１
の燃焼帯域３内での熱の蓄積が回避されると共に第１の
燃焼帯域からの熱の取り出しが助長される。従って、同
じ目的のために従来必要とされていた再利用ガスその他
の温度低下用添加物或は急速消火剤等を使用する必要性
はなくなる。燃焼反応生成物によって放出される熱の少
なくとも２５パーセント、好ましくは少なくとも４０パ
ーセントが、それら燃焼反応生成物が第１の燃焼帯域３
を離れる以前に取出される。外的冷媒７は任意の従来方
法において熱伝導金属チューブ３１内に導入され得る。
好ましい具体例が図２に例示され、そこでは熱交換セク
ション６の冷媒流れが第１の燃焼帯域３に対して使用さ
れている。外的冷媒７は高品質の蒸気７１として第１の
燃焼帯域３の冷却回路から回収され得る。第１の燃焼帯
域３内部で形成された燃焼反応生成物は、実質的にアン
モニア及び窒素酸化物を有さず、一般に蒸気、水素、窒
素、二酸化硫黄、硫化水素そしてガス状硫黄を含んでい
る。”実質的に含まない”とは、それらが約百万分の５
部未満であることを意味する。

【００１３】再度図１を参照するに、燃焼反応生成物は
次いで熱交換セクション６に送通され、そこでそれら燃
焼反応生成物は外的冷媒７を使用しての間接的熱交換に
よって更に冷却される。好ましくは燃焼反応生成物は、
補助配管無しに直接熱交換セクション６に導入され、従
って第１の燃焼帯域３はその冷却回路及び熱交換セクシ
ョン６と共に、両図に例示される様に単一ユニットとし
て構成され得る。冷却された燃焼反応生成物の温度は好
ましくは、硫黄の凝縮によってライン８内のガス搬送が
困難となるのを避けるため、硫黄の露点以上に維持され
る。別様には燃焼反応生成物は硫黄の露点以下に冷却さ
れ得る。その場合にはしかしながら、液状硫黄の排出口
が設けられるべきであり、或いは硫黄コンデンサー（図
示されない）が熱交換セクション６の下流に組み込まれ
るべきである。ライン８内の冷却されたガス流れはクラ
ウス反応炉１００の燃焼帯域である第２の燃焼帯域９へ
と送通される。この第２の燃焼帯域９には第２の送給ガ
ス流れ１０もまた導入される。この第２の送給ガス流れ
１０は、図示される如く第２の燃焼帯域９に別個の流れ
として導入されるか、或いはライン８のガス流れと共に
予備混合された状態で導入される。

【００１４】第２の送給ガス流れ１０はアンモニアを実
質的に含まず、また代表的には石油精製施設のアミンプ
ラントの酸性ガス流れである。この第２の送給ガス流れ
の主たる成分は硫化水素、二酸化炭素、蒸気、水素そし
てメタンの如き幾分かの炭化水素である。本発明の方法
の利益は、全負荷のクラウスプラントにおいて、第２の
供給流れ１０が約５０モルパーセントよりも多くの硫化
水素を含み、第１の送給流れ１がこの第２の送給ガス流
れ１０のプロセス処理割合でスーパーインポーズされた
場合に特に顕著である。ここで”全負荷”とは、第１の
送給流れ１が無い状態において第２の供給流れ１０を空
気と共に処理する場合に、クラウスプラントの全流れ容
量が使用されることを意味する。第２の酸化体１１が第
３の送給ガス流れとして第２の燃焼帯域９に導入され
る。第２の酸化体１１は、第２の燃焼帯域９に入ったそ
の他の全ての燃焼性物質が完全に燃焼した後に、硫化水
素の要求部分を燃焼して二酸化硫黄とし、クラウス反応
のための硫化水素／二酸化硫黄の比率を約２とするに十
分な量において導入される。これらの燃焼性物質は、水
素及び炭化水素を含み得るが、しかしアンモニアは、そ
れが第１の燃焼帯域３において完全に燃焼されることか
ら含まれない。更には、硫化水素／二酸化硫黄の比率を
クラウス反応のために必要な化学量論量比率である２と
するために、第２の燃焼帯域９に入る硫化水素の１／３
未満を燃焼する必要がある。なぜならクラウス反応のた
めに必要な二酸化硫黄の幾分かはガス流れ８において供
給されるからである。

【００１５】アンモニア及び硫化水素を含む第１の送給
ガス流れ１を予備燃焼させることにより、酸化体要求量
及び第２の燃焼帯域９での発熱は低減される。結局、第
２の酸化体１１での酸素濃度は、第二の燃焼帯域９にお
ける温度を過剰とすることなく空気のそれを上回るもの
となり得る。第１の酸化体４及び第２の酸化体１１にお
ける酸素濃度を高く保つことにより、プラントを通して
の非生産的な窒素流れが減少し、クラウスプラントのガ
ス処理能力は増大される。本発明の方法の利益は、第２
の酸化体１１の酸素濃度が空気のそれを越える場合に最
も顕著である。硫化水素の未燃焼分は反応炉１００内の
二酸化硫黄と漸次反応し、既知のクラウス反応に従って
硫黄及び蒸気を生成する。高温の反応流れは排熱ボイラ
ー１２に送通され、そこで反応流れは一般に硫黄の露点
よりも高い温度に冷却される。

【００１６】排熱ボイラー１２から出る冷却された反応
流れ１３は主に蒸気、二酸化炭素、ガス状硫黄及び幾分
かの未反応硫黄化合物を含み、凝縮によって硫黄生成物
１５を回収するために硫黄コンデンサー１４に送通され
る。硫黄コンデンサー１４からのガス流れ１６はガス再
熱器１７で再加熱され、アンモニアによって損なわれな
い高い触媒作用の下で残余の硫黄化合物の硫黄への変換
を促進するために、少なくとも１つの触媒コンバーター
１８を通して送通される。硫黄は触媒コンバーター１８
からの流れ１９から、そして引き続く触媒ステージで従
来通りに回収される。

【００１７】以下の例はコンピューターシュミレーショ
ンによって得られたものであり、本発明の方法を更に例
示するものである。本例は例示目的のために提示され、
これに限定することを意図されたものではない。例 クラウスプラントは第１の硫黄コンデンサーの出口にお
ける最大設計流量が毎時１９０ポンド（約８６．２ｋ
ｇ）モル（ｌｂｍｏｌ／ｈｒ）であり、該硫黄コンデン
サーの下流に２つの下流側触媒ステージを有していた。
反応炉内の耐火物が著しい損害を受けない最大許容温度
は２７２０°Ｆ（約１４９３．３℃）であった。該クラ
ウスプラントにおいて、６３モルパーセントの硫化水
素、１１．８モルパーセントの水、２０．８モルパーセ
ントの二酸化炭素、４．０モルパーセントのプロパン、
０．２モルパーセントのブタン、そして０．２モルパー
セントの酸素から成る組成を有する酸性送給ガスが毎時
５０ポンドモルに於て処理された。該酸性送給ガスは毎
時１１６．３ポンド（約５２．８ｋｇ）モルの空気と共
に燃焼された。反応炉の燃焼帯域における断熱的な火炎
温度は２４１２°Ｆ（約１３２２．２℃）であった。第
１の硫黄コンデンサーからのガス出力は毎時１５８ポン
ド（約７１．６ｋｇ）モルであった。

【００１８】クラウスプラントにおいて毎時５０ポンド
（約２２．６ｋｇ）モルの酸性送給ガスに加え、サワー
ウオーターストリッパーガスを処理することが所望され
た。クラウスプラントでの酸性送給ガスの処理割合の増
大もまた所望された。サワーウオーターストリッパーガ
スは毎時３０ポンド（約１３．６ｋｇ）モルの流量を有
し、３７．５パーセントのアンモニアと、３７．６モル
パーセントの硫化水素とそして２４．９モルパーセント
の水から成る組成を有していた。クラウスプラントにお
いて硫黄回収のためにこうしたサワーウオーターストリ
ッパーガスを処理するために、このサワーウオータース
トリッパーガス中のアンモニアは完全に燃焼されなけれ
ばならない。さもないと下流での触媒ステージが早期に
不活性化されてしまう。もし毎時３０ポンド（約１３．
６ｋｇ）モルのサワーウオーターストリッパーガスが毎
時５０ポンド（約２２．６ｋｇ）モルの酸性送給ガスと
共に反応炉に供給され、結合された送給物がクラウス反
応の化学量論的要件に従って毎時約１８０ポンド（約８
１．６ｋｇ）モルの空気と共に部分的に燃焼された場合
は、燃焼帯域の燃焼温度は最大でも２４７９°Ｆ（約１
３５９℃）である。更に、第１の硫黄コンデンサーから
のガス流れは毎時約２５２ポンド（約１１４．３ｋｇ）
モルとなる。燃焼帯域の燃焼温度が低く且つ運動状況が
好ましく無い場合、アンモニアは思い通りには破壊され
ずそれによりクラウスプラントの最大設計流れ容量は著
しく過大なものとなる。

【００１９】本発明の方法に従えば、毎時３０ポンド
（約１３．６ｋｇ）モルのサワーウオーターストリッパ
ーガスが、図示されるような外的に冷却された第１の燃
焼帯域に送通され、そこで毎時９．５５ポンド（約４．
３ｋｇ）モルの技術的純酸素と共に燃焼される。断熱的
な火炎温度は１３１８°Ｆ（約７１４．４℃）である。
この温度は実質的に全てのアンモニアを破壊するに十分
な高温であるがしかし、毎時９．５５ポンド（約４．３
ｋｇ）モルの酸素供給割合で窒素酸化物の形成を生じる
程には高温ではない。前記温度においてはガス組成は約
４．５モルパーセントの硫化水素、４８．８モルパーセ
ントの水、２２．９モルパーセントの水素、１２．０モ
ルパーセントの窒素、４．０モルパーセントの二酸化硫
黄、７．８モルパーセントの未解離塩基での２価硫黄に
相当する。ガスが第１の燃焼帯域を出る以前に燃焼熱の
約４５パーセントが、外的媒体としての水との間接的熱
交換によって燃焼反応生成物から取出される。取出され
た熱は高圧力蒸気として回収される。

【００２０】燃焼反応生成物は次いで熱交換セクション
へと送通され、冷却水との間接的熱交換によって、硫黄
の露点を越える６５０°Ｆ（約３４３．３℃）の温度に
冷却される。冷却された燃焼反応生成物は毎時約４２ポ
ンド（約１９．１ｋｇ）モルの割合で熱交換セクション
から出、毎時約６５ポンド（約２９．４ｋｇ）モルの酸
性ガスと結合され、該結合された結合送給流れはクラウ
ス反応炉の燃焼帯域である第２の燃焼帯域に送通され
る。結合送給流れは４１モルパーセントの酸素濃度を有
する毎時８７．７ポンド（３９．８ｋｇ）モルの酸化体
と共に燃焼され、断熱的な火炎温度は２６９６°Ｆ（約
１４８０℃）となる。硫化水素は部分的に燃焼され、そ
の他の全ての燃焼性物質は本プロセス中に完全燃焼され
る。残余の硫化水素は二酸化硫黄を反応し、クラウス反
応に従い反応炉内にガス状硫黄を生成する。反応炉の反
応流れは排熱ボイラー内で６２０°Ｆ（約３２６．６
℃）に冷却され次いで第１の硫黄コンデンサーに送通さ
れる。硫黄生成物は凝縮によってガス空分離されそして
収集される。ガスは毎時１８２ポンド（約８２．６ｋ
ｇ）モルの割合で第１の硫黄コンデンサーを出、比率が
２に接近した硫化水素及び二酸化硫黄を含んでいる。

【００２１】反応流れは更に硫黄を生成するため及びそ
れらを回収するためにクラウスプラントの２つの触媒ス
テージを通して送通される。触媒コンバーターに使用さ
れる触媒の活性が早期に劣化されることは無く、プロセ
スラインにはアンモニア化合物の堆積は無い。更には、
クラウスプラントでの酸性ガスプロセス処理の割合は毎
時５０モルパーセントから毎時６５モルパーセントへと
増大された。酸性ガス処理割合におけるこうした３０パ
ーセントの増大は、アンモニアを含む送給ガスからの硫
黄の同時的な回収と共に、本発明の方法によって提供さ
れるクラウスプラントのための利益を示すものである。
該利益はプラントの液圧的及び温度制限事項の範囲内
で、触媒寿命を損なうことなく達成され得るものであ
る。斯くして、本発明の方法を使用することにより、ア
ンモニアを含むサワーウオーターストリッパーガスと酸
性送給ガスとの組合わせ体を、クラウスプラント内で運
転上の問題に遭遇することなく有益に処理可能である。
以上本発明を具体例を参照して説明したが、本発明の内
で種々の変更をなし得ることを銘記されたい。

【００２２】

【発明の効果】熱伝導金属チューブ３１を貫いて外的冷
媒を送通させこの外的冷媒により第１の燃焼帯域３の周
囲部分で熱を取り出すようにしたことから、第１の燃焼
帯域の中心軸線付近から前記周囲部分にかけての比較的
大きな距離での伝熱的勾配が形成されそれにより、この
第１の燃焼帯域３内での熱の蓄積が回避されると共に第
１の燃焼帯域からの熱の取り出しが助長される。従っ
て、同じ目的のために従来必要とされていた再利用ガス
その他の温度低下用添加物或は急速消火剤等を使用する
必要性はなくなる。第１の酸化体４を、第１の燃焼帯域
３内部の燃焼反応生成物をして図２に参照番号２００で
示すように下流側から上流側へと再循環させるに十分な
運動量で第１の燃焼帯域内部に導入するようにしたの
で、第１の燃焼帯域内部の高温の燃焼反応生成物が第１
の燃焼帯域３内部に拡散されるのみならず、この第１の
燃焼帯域帯域からその周囲を取り巻く前記熱伝導金属チ
ューブ３１付近へと流動し斯くして、燃焼反応生成物の
熱が対流により燃焼反応生成物から外的冷媒へと容易に
伝達されるようになる。 従って、アンモニアを含むサワ
ーウオーターストリッパーガスを、アンモニア化合物に
よって触媒を早期に不活性化することなくプロセス処理
可能であり、アンモニアを含むサワーウオーターストリ
ッパーガスを、クラウスプラント全体を通しての圧力降
下を増大させることなく、全負荷されたクラウスプラン
トに於て酸性ガスに加えてプロセス処理可能であり、ア
ンモニアを含むサワーウオーターストリッパーガスを、
クラウス反応炉の燃焼帯域を非−過剰の温度に維持しつ
つプロセス処理可能な硫黄回収方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好ましい具体例の簡略化された概略流
れダイヤグラムである。

【図２】本発明に於て使用し得る第１の燃焼帯域の好ま
しい具体例の部分破除した断面図である。

【符号の説明】

１：第１の送給ガス ３：第１の燃焼帯域 ４：第１の酸化体 ６：熱交換セクション ７：外的溶媒 ９：第２の燃焼帯域 １０：該第２の送給ガス流れ １２：排熱ボイラー １４：硫黄コンデンサー １５：硫黄生成物 １７：ガス再熱器 １８：触媒コンバーター ３１：熱伝導金属チューブ ３２：後混合バーナー １００：クラウス反応炉

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−308811（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−14106（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 硫化水素を含む送給ガスから硫黄を生成
   するための方法であって、 （Ａ）アンモニア及び硫化水素を含む第１の送給ガスを
   単一のユニットに導入する段階にして、該単一のユニッ
   トが、（１）外的冷媒によって熱を取出すために好適な
   熱伝導包囲体を具備する第１の燃焼帯域と、（２）第１
   の燃焼帯域との間に補助配管を有さない熱交換セクショ
   ンとを含み、前記外的冷媒が第１の燃焼帯域を取り巻く
   熱伝導金属チューブを通して送られてなる、アンモニア
   及び硫化水素を含む第１の送給ガスを単一のユニットに
   導入する段階と、 （Ｂ）少なくとも９０パーセント酸素を含む、化学量論
   量未満の第１の酸化体を、第１の燃焼帯域内の燃焼反応
   生成物をして第１の燃焼帯域内で下流側から上流側へと
   再循環せしめるに十分な高速で第１の燃焼帯域に導入す
   る段階と、 （Ｃ）前記第１の送給ガス中の実質的に全てのアンモニ
   ア及び硫化水素の一部分を前記第１の燃焼帯域内で第１
   の酸化体と共に燃焼し、実質的にアンモニア及び窒素酸
   化物の無い燃焼反応生成物を生成する一方、該燃焼によ
   って生じた熱の少なくとも２５パーセントを、燃焼反応
   生成物及び第１の燃焼帯域を取り巻く熱伝導金属チュー
   ブへの伝熱によって取出す段階と、 （Ｄ）燃焼反応生成物を、補助配管を通すことなく熱交
   換セクション内に直接送入し該熱交換セクション内の燃
   焼生成物から該燃焼反応生成物の温度を硫黄の露点以下
   に低下させるに十分な熱を取り出す段階と、 （Ｅ）燃焼反応生成物と、第２の酸化体と、硫化水素を
   含むがアンモニアは含まない第２の送給ガスとを第２の
   燃焼帯域に導入する段階と、 （Ｆ）硫化水素と第２の酸化体を第２の燃焼帯域で燃焼
   し、二酸化硫黄を生成する段階と、 （Ｇ）二酸化硫黄及び硫化水素を反応させて硫黄を生成
   する段階と、 （Ｈ）硫黄を生成物として回収する段階と、 （Ｉ）次ぎなる硫黄生成のために、未反応の二酸化硫黄
   及び硫化水素を少なくとも１つの触媒反応帯域に送入す
   る段階と を含んでなる硫化水素を含む送給ガスから硫黄を生成す
   るための方法。
2. 【請求項２】 第１の送給ガスは２０から５０モルパー
   セントの範囲内のアンモニア濃度を有してなる請求項１
   に記載の硫化水素を含む送給ガスから硫黄を生成するた
   めの方法。
3. 【請求項３】 第１の送給ガスは２０モルパーセントよ
   りも大きい硫化水素濃度を有してなる請求項１に記載の
   硫化水素を含む送給ガスから硫黄を生成するための方
   法。