DE102012007161A1 - Verfahren zur Regelung der Temperatur im Verbrennungsofen einer Claus-Anlage - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung des Stickstoffgehaltes in dem sauerstoffhaltigen Oxidationsgas einer Claus-Anlage, durch das eine Regelung der Temperatur in dem Verbrennungsofen einer Claus-Anlage erreicht werden kann, in dem in einem Claus-Verbrennungsofen ein schwefelhaltiges Sauergas verbrannt wird, so dass ein schwefeldioxidhaltiges Produktgas erhalten wird, aus welchem ein Teilstrom abgezweigt wird, welcher in Abhängigkeit von einem Messwert in das sauerstoffhaltige Oxidationsgas zurückgeführt wird, so dass ein unerwünschter Temperaturanstieg in dem Verbrennungsofen vermieden werden kann, wenn zeitweise ein sehr schwefelreiches Sauergas in den Verbrennungsofen einer Claus-Anlage geführt wird, und gleichzeitig eine Reduzierung des Stickstoffgehaltes in dem Claus-Restgas erreicht wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Temperatur im Verbrennungsofen einer Claus-Anlage, durch das eine Regelung der Temperatur in dem Verbrennungsofen einer Claus-Anlage erreicht werden kann, wobei in einem Claus-Verbrennungsofen ein schwefelhaltiges Sauergas verbrannt wird, so dass ein schwefeldioxidhaltiges Produktgas erhalten wird, aus welchem ein Teilstrom abgezweigt wird, welcher in Abhängigkeit von einem Messwert in das sauerstoffhaltige Oxidationsgas oder in den Claus-Verbrennungsofen zurückgeführt wird, so dass ein unerwünschter Temperaturanstieg in dem Verbrennungsofen vermieden werden kann, wenn zeitweise ein sehr schwefelreiches Sauergas in den Verbrennungsofen geführt wird, und gleichzeitig eine Reduzierung des Stickstoffgehaltes in dem Claus-Restgas erreicht wird.
  • Bei vielen technischen Prozessen fällt ein schwefelhaltiges Sauergas an, welches ohne Abtrennung der schwefelhaltigen Verbindungen nicht oder nicht ohne Einschränkungen weiterverwendet werden kann. Beispiele für solche Prozesse sind Raffinerieprozesse, Koksofengasherstellungsprozesse, Erdgasreinigungsverfahren, oder Hochofengasreinigungsverfahren. Das dabei in den zu verarbeitenden Gasen erhaltene schwefelhaltige Sauergas wird üblicherweise durch eine Gaswäsche abgeschieden, so dass man ein von Schwefelverbindungen gereinigtes Gas erhält, welches weiterverwendet werden kann. Die so erhaltenen schwefelhaltigen Sauergase können meist nicht weiterverwendet werden, und werden in einer Claus-Anlage zu elementarem Schwefel umgewandelt. Der elementare Schwefel kann dann weiterverkauft werden, oder ist ohne Weiteres endlagerfähig.
  • Die Umwandlung der schwefelhaltigen Sauergase in der Claus-Anlage erfolgt durch den sogenannten Claus-Prozess, welcher im vorletzten Jahrhundert entwickelt wurde, um den in großen Mengen anfallenden Schwefelwasserstoff weiterverarbeiten zu können. Hierbei wird ein Teil des Schwefelwasserstoffs (H2S) zunächst in einer ersten Reaktionsstufe zu Schwefeldioxid (SO2) verbrannt, und das so erhaltene Schwefeldioxid wird in einer nachfolgenden Reaktionsstufe über einem Katalysator mit dem restlichen Schwefelwasserstoff zu elementarem Schwefel (S) und Wasser (H2O) umgesetzt. Viele schwefelhaltige Sauergase enthalten auch statt Schwefelwasserstoff zu einem gewissen Anteil schwefelorganische Verbindungen, die dadurch weiterverarbeitet werden können, dass diese in den Verbrennungsofen geführt werden, und dann ebenfalls zu Schwefeldioxid mit Kohlendioxid und Wasser als weiteren Produktgasen verbrannt werden, so dass die nachfolgende Reaktion mit Schwefelwasserstoff in gleicher Weise durchgeführt werden kann. Abhängig von den Schwefelverbindungen, welche in den Verbrennungsofen geführt werden, und von dem Gehalt an verbrennungsfähigen Verbindungen in dem Sauergas kann der Heizwert des in den Verbrennungsofen geführten schwefelhaltigen Gases schwanken. Nach Durchführung des Claus-Prozesses und Abtrennung aller schwefelhaltigen Gase erhält man ein sogenanntes Claus-Restgas, welches noch Restgas mit einem Heizwert enthalten kann, und deshalb mitunter einen beträchtlichen Heizwert besitzt. Dieses kann für viele Zwecke weiterverwendet werden, beispielsweise für Heizwecke oder für metallurgische Zwecke.
  • In dem Verbrennungsofen muss eine gewisse Temperatur herrschen, um eine ausreichende Reaktionsfähigkeit des Sauergases mit den schwefelhaltigen Verbindungen sicherzustellen. Aus diesem Grund wird häufig mit Sauerstoff angereicherte Luft als Oxidationsgas zugeführt. Dies ist jedoch aus Kostengründen unerwünscht, da hierzu eine Sauerstoffanreicherung in einer Luftzerlegungsanlage durchgeführt werden muss. Bei Verwendung eines mit Sauerstoff angereicherten Oxidationsgases wiederum darf der Heizwert des zugeführten schwefelhaltigen Sauergases nicht zu hoch eingestellt werden, um eine Überhitzung des Verbrennungsofens zu vermeiden.
  • Einige Ausführungsformen verwenden deshalb auch über einen längeren Zeitraum oder permanent ein sauerstoffangereichertes Oxidationsgas, und gleichen die dabei entstehende erhöhte Temperatur über ein zugegebenes Inertgas aus. Dies kann beispielsweise Wasserdampf sein. Auf diese Weise lässt sich die Temperatur des Verbrennungsofens gut regeln. Die Zugabe von Wasserdampf ist jedoch mit zusätzlichen Kosten verbunden, da dieser erst durch Erhitzen von Wasser bereitgestellt werden muss, so dass nach einer Möglichkeit gesucht wird, diesen durch ein preiswerteres Gas zu ersetzen.
  • Es wäre deshalb von Vorteil, ein preiswertes inertes Gas in den Verbrennungsofen eines Claus-Verfahrens zu geben, welches zur Verdünnung des sauerstoffhaltigen Oxidationsgases dient, das in einem Verbrennungsofen zur Oxidation des schwefelhaltigen Sauergases eingesetzt wird. Hierzu gibt es im Stand der Technik Ausführungsformen, welche das gereinigte und gekühlte Produktgas zurück in die Claus-Anlage und in den Claus-Verbrennungsofen führen.
  • Die CA1139531A1 beschreibt ein Verfahren zur Umwandlung von Schwefeldioxid in einem Verbrennungsgas aus einem industriellen Prozess bei niedriger Temperatur unter Entstehung von elementarem Schwefel, in dem das entschwefelte, gereinigte und gekühlte Produktgas („Claus plant tail gas”) kontinuierlich über einen Wärmeaustauschkörper geführt und erhitzt wird, welcher wiederum indirekt durch das Verbrennungsgas erhitzt wird, und das Produktgas dann in einen Verbrennungsofen führt, wo dieses entschwefelte Produktgas mit weiterem schwefelhaltigen Sauergas und einem sauerstoffhaltigen Oxidationsgas zu einem schwefeldioxidhaltigen Verbrennungsgas reagiert, welches in nachfolgenden Schritten entschwefelt, gereinigt und gekühlt wird, so dass ein entschwefeltes, gereinigtes und gekühltes Produktgas erhalten wird.
  • Die WO0130692A2 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von elementarem Schwefel aus einem schwefelwasserstoffhaltigen Sauergas durch einen Claus-Prozess, in dem ein Teil des Sauergases in einem Verbrennungsofen zu Schwefeldioxid verbrannt wird, und das erhaltene schwefeldioxidhaltige Verbrennungsgas in einer Reinigungszone von Schwefeldioxid befreit wird, und ein weiterer Teilstrom des schwefelwasserstoffhaltigen Sauergases mit Schwefeldioxid in einer Katalysatorzone zu elementarem Schwefel reagiert, wobei ein Teil des gereinigten Produktgases dosiert in die Katalysatorzone zurückgeführt wird, so dass die Temperatur in der Katalysatorzone mit der Dosierung des zurückgeführten Produktgasstroms regelbar ist, und der entschwefelte Produktstrom zurück in den Verbrennungsofen geführt wird.
  • Keines der genannten Dokumente beschreibt die Regelung der Temperatur in dem Verbrennungsofen durch die Zurückführung von inertem schwefeldioxidhaltigem Claus-Verbrennungsgas. Es wäre jedoch von Vorteil, wenn sich die Temperatur im Claus-Verbrennungsofen durch das zugeführte Claus-Verbrennungsgas regeln ließe, da dieses preiswert und inert ist und somit in den Claus-Prozess zurückführbar ist.
  • Zur Regelung der Temperatur durch ein zugeführtes inertes Gas bietet sich das aus der Verbrennung in dem Claus-Verbrennungsofen erhaltene, schwefeldioxidhaltige Verbrennungsgas an, da dieses durch den hohen Anteil an Schwefeldioxid und Wasser den eigentlichen Verbrennungsprozess in dem Claus-Verbrennungsofen nicht stört, sich deshalb inert verhält und deshalb ohne Weiteres dem sauerstoffhaltigen Oxidationsgas eines Claus-Verbrennungsofens zugeführt werden kann, so dass keine Wärmeenergie zum Erhitzen des inerten Regelungsgases bereitgestellt werden muss.
  • Es besteht deshalb die Aufgabe, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welches einen Teilstrom des Verbrennungsgases aus dem Verbrennungsofen einer Claus-Anlage, in welchem ein schwefelhaltiges Sauergas mit einem sauerstoffhaltigen Oxidationsgas zu Schwefeldioxid verbrannt wird, aus dem entstehenden schwefeldioxidhaltigen Verbrennungsgas zu entnehmen und diesen dem in den Verbrennungsofen zugeführten sauerstoffhaltigen Gas zuzumischen, wobei die Zumischung so erfolgen soll, dass eine Verbrennung ohne Probleme aufrechterhalten werden kann, und eine Überhitzung des Verbrennungsofens aufgrund eines zeitweise hohen Heizwertes des zugeführten Sauergases vermieden wird.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Verfahren, welches einen Teilstrom schwefeldioxidhaltigen Verbrennungsgases hinter dem Verbrennungsofen einer Claus-Anlage entnimmt, und diesen in Abhängigkeit von einem Messwert, anhand dessen sich das Verbrennungsverhalten des Verbrennungsofens ablesen lässt, in das sauerstoffhaltige Oxidationsgas zurückführt und zudosiert. Der Messwert ist in einer vorteilhaften Ausführungsform die Temperatur im Claus-Verbrennungsofen, da dieser Messwert in Relation zur Temperatur des Verbrennungsofens steht, und dieser Messwert gleichzeitig zur Steuerung der Temperatur des zugeführten Oxidationsgases dienen kann. Es ist auch möglich, das inerte zurückgeführte Verbrennungsgas zur Temperaturregelung direkt in den Verbrennungsofen zu führen, dies ist jedoch aus Dosierungsgründen nicht die bevorzugte Ausführungsform.
  • Durch das Verfahren wird ein schwefeldioxidhaltiges Gas in das Oxidationsgas vor dem Verbrennungsofen gegeben, so dass insgesamt über den Gesamtvolumenanteil des zugeführten Oxidationsgases auch dessen Stickstoffanteil erniedrigt wird. Dies ist dann von Vorteil, wenn gleichzeitig ein sauerstoffangereichertes Oxidationsgas zugegeben wird, so dass der Stickstoffgehalt des Verbrennungsgases teilweise oder, bei Einsatz von reinem Sauerstoff als Oxidationsgas, vollständig zurückgeführt werden kann. Gleichzeitig ist die Verbrennung in dem Claus-Ofen weiterhin regelbar.
  • Das Restgas einer Claus-Anlage wird in den meisten Ausführungsformen in das technische Gas zurückgegeben, welches durch eine Gaswäsche von den Schwefelverbindungen befreit wurde. Durch die Zurückführung des Restgases in das durch die Gaswäsche von Schwefelverbindungen befreite Gas steigt der Stickstoffanteil in diesem Gas an, wenn für die Beheizung der Claus-Verbrennungsöfen atmosphärische Luft verwendet wird. Für viele Verwendungszwecke ist dies unerwünscht. Ein Beispiel hierzu ist die Direktreduktion von Eisen („DRI-Verfahren”), in welcher die Verwendung eines stickstoffhaltigen Gases den Produktionsprozess stört. Durch Einsatz eines sauerstoffangereicherten Oxidationsgases oder durch Einsatz von reinem Sauerstoff als Oxidationsgas lässt sich ein erhöhter Stickstoffanteil in dem durch Gaswäsche gereinigten Gas mit dem zugemischten Claus-Restgas vermeiden.
  • Beansprucht wird insbesondere ein Verfahren zur Reduzierung des Stickstoffgehaltes im sauerstoffliefernden Oxidationsgas einer Claus-Anlage, umfassend die Reaktionsschritte
    • • Bereitstellung eines schwefelhaltigen Sauergases, welches in den Verbrennungsofen einer Claus-Anlage geführt wird,
    • • Bereitstellung eines sauerstoffhaltigen Oxidationsgases, welches ebenfalls in den Verbrennungsofen der Claus-Anlage geführt wird,
    • • Verbrennung des schwefelhaltigen Sauergases mit dem sauerstoffhaltigen Oxidationsgas in dem Verbrennungsofen und Erhalt eines schwefeldioxidhaltigen Verbrennungsgases, welches aus dem Verbrennungsofen der Claus-Anlage geführt wird,
    • • Reaktion des schwefeldioxidhaltigen Verbrennungsgases mit einem schwefelwasserstoffhaltigen Sauergas in einem Claus-Reaktor der Claus-Anlage und Erhalt eines schwefelhaltigen Produktgases aus dem Claus-Reaktor, welches durch einen Abtrennungsschritt von dem Schwefel befreit wird, so dass man ein schwefelfreies Produktgas erhält,
    und welches dadurch gekennzeichnet ist, dass
    • • dem schwefeldioxidhaltigen Verbrennungsgas oder einem der daraus erhaltenen Gase ein Teilstrom entnommen wird, und in das sauerstoffhaltige Oxidationsgas oder in den Verbrennungsofen zur Verdünnung zurückgeführt wird, wobei das Verhältnis von zurückgeführtem Teilstrom zu sauerstoffhaltigem Oxidationsgas durch mindestens einen Messwert bestimmt wird, so dass
    • • eine Regelung der Temperatur im Verbrennungsofen erreicht werden kann.
    • Durch die Einspeisung eines Teilstroms des schwefeldioxidhaltigen Verbrennungsgases in den Claus-Verbrennungsofen lässt sich die Verbrennung in dem Claus-Verbrennungsofen und damit die Temperatur im Verbrennungsofen über die Zudosierung der Teilstrommenge auch bei schwankendem Heizwert des schwefelhaltigen Sauergases genau regeln.
  • Nach der Durchführung der zweiten Reaktionsstufe, der eigentlichen Claus-Reaktion, erhält man aus dem Claus-Reaktor ein schwefelhaltiges Produktgas, welches durch einen geeigneten Abtrennungsschritt von dem elementaren Schwefel befreit wird. Dies können beispielsweise Kondensationsschritte sein. Der Schwefel kann dann bis zu einem geringen Anteil zurückgeführt werden. Der Fachmann wird unter „schwefelfrei” für das Produktgas einen Begriff verstehen, der unter gewöhnlichen technischen Bedingungen schwefelfrei bedeutet und je nach Aufarbeitungsart noch einen gewissen Restanteil bedeuten kann. Dieser liegt jedoch in den meisten Verfahrensarten bei maximal 1,0 Volumenprozent. Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch Nachbehandlungsschritte zur restlosen Entschwefelung umfassen. Ein Beispiel hierzu gibt die US4085199A .
  • Bei dem Messwert, welcher zur Mengenregelung des abgezweigten und zurückgeführten Teilstroms in das Oxidationsgas genutzt wird, handelt es sich in einer Ausführungsform der Erfindung um die Temperatur, welche im dem Claus-Verbrennungsofen gemessen wird. Dieser besitzt im Regelbetrieb eine Temperatur zwischen 1050°C und 1150°C. Eine Regelung des zugeführten Mengenanteils an Teilstrom aus dem Claus-Verbrennungsofen kann beispielhaft über Abweichungen von diesem Temperaturwert erfolgen. Die Temperatur kann aber auch zwischen der Entnahme aus dem Verbrennungsofen und der Einspeisung des Teilstroms in das Oxidationsgas gemessen werden und als Messwert verwendet werden. Diese stellt ein Maß für die Temperatur im Verbrennungsofen dar und kann in Verknüpfung mit einem Meßwert für die Temperatur des Oxidationsgases vor der Einspeisung des Teilstroms zur Regelung der Temperatur im Verbrennungsofen genutzt werden. Bei dem Messwert kann es sich auch um einen Temperaturwert handeln, der vor der Entnahme des Teilstroms dem Verbrennungsgas entnommen wird. Bei dem Messwert kann es sich auch um Anteilsmessungen von Gasbestandteilen handeln, wozu beispielhaft Stickstoff, Wasserdampf, Kohlendioxid, Schwefeldioxid oder Sauerstoff gehören. Diese können an jeder Stelle gemessen werden, werden jedoch bevorzugt in dem zuvor entnommenen Teilstrom gemessen. So kann beispielsweise ein Mengenanteil von 21 Volumenprozent Sauerstoff im zugeführten Oxidationsgas mit zugemischtem Teilstrom aus dem Claus-Verbrennungsofen als Messwert für die Regelung des genannten Mengenstroms verwendet werden. Der beliebige Messwert kann einzeln genommen werden, oder in Mehrzahl, so das diese Mehrzahl an Messwerten in Kombination oder als Vergleichswerte zur Steuerung des Mengenanteils verwendet werden.
  • Der Teilstrom kann prinzipiell an jeder beliebigen Stelle des Claus-Prozesses hinter dem Verbrennungsofen entnommen werden. In einer Ausführungsform der Erfindung wird der Teilstrom direkt aus dem schwefeldioxidhaltigen Verbrennungsgas entnommen, welches aus dem Verbrennungsofen der Claus-Anlage geführt wird. Wird ein sauerstoffangereichtes Gas oder reiner Sauerstoff als Oxidationsgas eingesetzt, so ist in der Regel eine Kühlung des Teilstroms erforderlich, um die Temperatur in dem Verbrennungsofen nicht über Gebühr ansteigen zu lassen. Diese kann mit den im Stand der Technik üblichen Verfahrensschritten ausgeführt werden, beispielsweise durch einen Luftkühler.
  • Die hinter der Entnahme des Teilstroms unabhängig weiter durchgeführte Claus-Reaktion des Schwefeldioxids mit Schwefelwasserstoff findet nach einer Kühlung bei einer wesentlich niedrigeren Temperatur statt, welche in den meisten Ausführungsformen 100 bis 250°C beträgt. Es ist zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ebenfalls möglich, hier einen Teilstrom zu entnehmen, so dass der Teilstrom aus dem schwefelarmen Produktgas entnommen wird, welches aus der zweiten Reaktionsstufe des Claus-Reaktors erhalten wird. Dem Fachmann für Claus-Anlagen ist geläufig, dass eine Claus-Reaktion auch mehrstufig ausgeführt werden kann. Die erfindungsgemäße Entnahme des Teilstroms kann auch zwischen diesen Stufen ausgeführt werden. Es ist schließlich auch möglich, einen Teilstrom aus dem gekühlten Claus-Restgas zu entnehmen, welcher schwefelfrei ist, und diesen als Teilstrom in das Oxidationsgas einzuspeisen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch an jeder Stelle im Prozessfluss Kühl-, Heiz-, Kondensations- oder Abscheideschritte enthalten. Der entnommene Teilstrom kann zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens prinzipiell an jeder Stelle des Prozessflusses entnommen werden. Dieser wird jedoch bevorzugt an einer solchen Stelle entnommen, an der dieser noch eine genügend hohe Temperatur zur Erlangung der erfindungsgemäßen Vorteile aufweist. Es können auch mehrere und schließlich beliebig viele Teilströme entnommen werden, und dies an beliebigen Stellen, und diese in Abhängigkeit von einem Messwert in das sauerstoffhaltige Oxidationsgas des Claus-Verbrennungsofens zurückgeführt werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird als sauerstoffhaltiges Oxidationsgas sauerstoffangereicherte Luft oder reiner Sauerstoff verwendet. In einer weiteren Ausführungsform wird dem Verbrennungsofen der Claus-Anlage ein kohlenwasserstoffhaltiges Heizgas zugeführt. Die genannten Gase können in geregeltem Anteil dem Verbrennungsofen zugeführt werden, so dass die Verbrennung in dem Claus-Verbrennungsofen über die Zufuhr dieser Gase geregelt werden kann.
  • Das erhaltene schwefelfreie Claus-Restgas besitzt nach dem gesamten Claus-Prozess je nach eingesetztem technischem Gas noch einen restlichen Heizwert. Wird als technisches Gas zur Entschwefelung Koksofengas eingesetzt, so enthält das entschwefelte Gas noch einen restlichen Anteil an Koksofengas. Dieses kann beispielsweise zum Heizen genutzt werden. In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das erhaltene schwefelfreie Claus-Restgas zum Heizen eines Koksofens genutzt. Da dieses dann praktisch schwefelfrei ist, ist die Verwendung des Produktgases als Heizgas umweltfreundlich. Das erhaltene Claus-Restgas kann auch in das Gas zurückgeführt werden, welches durch die Gaswäsche von den Schwefelverbindungen befreit wurde. Das Claus-Restgas kann beliebig weiterverwendet werden. Dieses kann auch einer Nachbehandlung unterzogen werden, um dieses von Schwefelverbindungen weiter zu reinigen.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das erhaltene schwefelfreie und koksofengashaltige Produktgas oder schwefelfreie technische Gas zur Herstellung von direktreduziertem Eisen („DRI”-Verfahren) genutzt. Ein Beispiel für einen Prozess zur Herstellung von direktreduziertem Eisen gibt die DE2246885A1 . Hierzu muss das Produktgas stickstofffrei und schwefelfrei sein, um Qualitätseinbußen bei dem durch Direktreduktion erhaltenen Eisen zu vermeiden. Dies ist bei geeigneter Prozessführung des erfindungsgemäßen Verfahrens der Fall. Vorteilhaft ist hierzu die Verwendung von stickstofffreiem Oxidationsgas, so dass das Produktgas stickstofffrei ist. Es ist jedoch auch möglich, bei einem hohen Anteil an zurückgeführtem Teilstrom, ein stickstoffhaltiges Oxidationsgas zu verwenden.
  • Es ist auch möglich, das technische Gas zur Herstellung von direktreduziertem Eisen zu verwenden, welches durch die Gaswäsche von den Schwefelverbindungen befreit wurde. Wird das Claus-Restgas in dieses Gas zurückgeführt, so besitzt dieses bei Verwendung eines sauerstoffangereicherten Oxidationsgases oder von reinem Sauerstoff als Oxidationsgas für den Claus-Verbrennungsofen durch die Verdünnung mit dem stickstofffreien Claus-Restgas einen verminderten Stickstoffgehalt. Dieses lässt sich damit gut zur Herstellung von direktreduziertem Eisen verwenden.
  • In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Mengenanteil des Teilstroms in das Oxidationsgas des Claus-Verbrennungsofens erfindungsgemäß so geregelt, dass der Stickstoffanteil in dem technischen, durch die Gaswäsche gereinigten Gas nach Zudosierung des Claus-Restgases 2 bis 6 Volumenprozent beträgt. Der Stickstoffanteil im technischen, durch die Gaswäsche gereinigten Gas beträgt üblicherweise, ohne Zuregelung des Teilstroms, 6 bis 10 Volumenprozent.
  • Beansprucht wird auch die Verwendung der genannten technischen Gase. Beansprucht wird sowohl die Verwendung des durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltenen Claus-Restgases, als auch des von dem durch das erfindungsgemäße Verfahren durch die Gaswäsche von Schwefelverbindungen befreiten Gases mit zurückgeführtem Claus-Restgas. Beide Gase können zur Weiterverwendung stickstofffrei sein, wenn ein sauerstoffangereichertes Oxidationsgas für den Claus-Verbrennungsofen verwendet wird. Unter stickstofffrei ist dabei ein Stickstoffgehalt zu verstehen, welcher auch restliche Mengen an Stickstoff aus einem Produktionsprozess einschließt. Beansprucht wird auch die Verwendung des Claus-Restgases, welches durch das erfindungsgemäße Verfahren erhalten wurde, zur Herstellung von direktreduziertem Eisen.
  • Beansprucht wird auch die Verwendung eines technischen Gases, welches durch eine Gaswäsche von schwefelhaltigen Sauergasen befreit wurde, und dessen schwefelhaltiges Sauergas mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zu Schwefel umgewandelt wurde, indem das gereinigte technische Gas mit dem entschwefelten Restgas aus dem Claus-Prozess verdünnt wurde, zur Herstellung von direktreduziertem Eisen. Dieses kann auch als Heizgas verwendet werden.
  • Die Erfindung besitzt den Vorteil, die Verbrennung und die Temperatur in dem Claus-Ofen einer Claus-Anlage durch Zugabe eines preiswerten inerten Gases zu dem Oxidationsgas eines Claus-Verbrennungsofens zu regeln, wobei als inertes Gas ein Teilstrom des Verbrennungsgases genutzt wird, welches dem schwefeldioxidhaltigen Verbrennungsgas hinter dem Claus-Verbrennungsofen entnommen und gekühlt wird. Wird als Oxidationsgas sauerstoffangereichte Luft verwendet, so kann das erhaltene schwefelfreie Produktgas zur Herstellung von direktreduziertem Eisen verwendet werden.
  • Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung genauer erläutert, wobei das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf diese Ausführungsform beschränkt ist.
  • In einen Claus-Verbrennungsofen (1) wird über einen Claus-Brenner (1a) ein schwefelhaltiges Sauergas (2) geführt, welches zu einem wesentlichen Anteil aus Schwefelwasserstoff (H2S) besteht und schwankende Anteile an schwefelorganischen Verbindungen (R2S, R: organischer Rest) enthält. Beispiele für schwefelorganische Verbindungen sind Thiophen oder Mercaptane. In den Claus-Verbrennungsofen (1) wird ebenfalls ein sauerstoffhaltiges Oxidationsgas (3) geführt, so dass durch die Verbrennung der Schwefelverbindungen (2) ein schwefeldioxidhaltiges Verbrennungsgas (4, SO2) entsteht. Die Verbrennung wird unterstöchiometrisch durchgeführt, so dass ein gewisser Restanteil an Schwefelwasserstoff (H2S) im Verbrennungsgas (4) verbleibt. Dadurch ist eine nachfolgende Zugabe von Schwefelwasserstoff nicht erforderlich. Das Verbrennungsgas (4) besitzt eine Temperatur von näherungsweise 1100°C. Dieses wird durch einen Kühler (5) gekühlt, wobei ein Verbrennungsgas (4a) mit etwa 200°C erhalten wird. Erfindungsgemäß wird hiervon ein Teilstrom (4b) entnommen oder abgezweigt und zurück in das sauerstoffhaltige Oxidationsgas (3) geführt. Die Regelung der Zudosierung des Teilstroms (4b) erfolgt über ein Ventil (6), welches über die Messung der Temperatur im Verbrennungsofen (1) durch ein Thermoelement (6a) geregelt wird. Zur Entnahme des Teilstroms (4b) wird eine Pumpe (4c) zwischengeschaltet. Die Auswertung und Steuerung kann dabei durch eine Auswertestelle (6b) mit Rechnereinheit (6c) erfolgen. Der restliche Strom an schwefeldioxidhaltigem Verbrennungsgas (4) wird nach Durchgang durch den Kühler (5) in den Claus-Reaktor (7) geführt, wo der überschüssige Schwefelwasserstoff mit dem schwefeldioxidhaltigen Verbrennungsgas (4) über einem Bauxit-Katalysator (Al2O3) reagiert und ein schwefelhaltiges Produktgas (8) mit elementaren Schwefel (S) produziert. Das dabei erhaltene schwefelhaltige Produktgas (8) besitzt eine Temperatur von etwa 200°C. Dieses wird durch einen Kondensationsschritt (9) weiter entschwefelt (9a), so dass man ein schwefelfreies Claus-Restgas (9b) erhält.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Claus-Verbrennungsofen
    1a
    Claus-Brenner
    2
    Schwefelhaltiges Sauergas
    3
    Sauerstoffhaltiges Oxidationsgas
    4
    Schwefeldioxidhaltiges Verbrennungsgas
    4a
    Gekühltes Verbrennungsgas
    4b
    Teilstrom des Verbrennungsgases
    4c
    Pumpe
    5
    Kühler
    6
    Ventil
    6a
    Thermoelement
    6b
    Auswertestelle
    6c
    Rechner
    7
    Claus-Reaktor
    8
    Schwefelhaltiges Produktgas
    9
    Kondensationsschritt
    9a
    Schwefel
    9b
    Claus-Restgas
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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    • DE 2246885 A1 [0023]

Claims (8)

  1. Verfahren zur Regelung der Temperatur im Verbrennungsofen einer Claus-Anlage, umfassend die Reaktionsschritte • Bereitstellung eines schwefelhaltigen Sauergases, welches in den Verbrennungsofen einer Claus-Anlage geführt wird, • Bereitstellung eines sauerstoffhaltigen Oxidationsgases, welches ebenfalls in den Verbrennungsofen der Claus-Anlage geführt wird, • Verbrennung des schwefelhaltigen Sauergases mit dem sauerstoffhaltigen Oxidationsgas in dem Verbrennungsofen und Erhalt eines schwefeldioxidhaltigen Verbrennungsgases, welches aus dem Verbrennungsofen der Claus-Anlage geführt wird, • Reaktion des schwefeldioxidhaltigen Verbrennungsgases mit einem schwefelwasserstoffhaltigen Sauergas in einem Claus-Reaktor der Claus-Anlage und Erhalt eines schwefelhaltigen Produktgases aus dem Claus-Reaktor, welches durch einen Abtrennungsschritt von dem Schwefel befreit wird, so dass man ein schwefelfreies Produktgas erhält, dadurch gekennzeichnet, dass • dem schwefeldioxidhaltigen Verbrennungsgas oder einem der daraus erhaltenen Gase ein Teilstrom entnommen wird, und in das sauerstoffhaltige Oxidationsgas oder in den Verbrennungsofen zur Verdünnung zurückgeführt wird, wobei das Verhältnis von zurückgeführtem Teilstrom zu sauerstoffhaltigem Oxidationsgas durch mindestens einen Messwert bestimmt wird, so dass • eine Regelung der Temperatur im Verbrennungsofen erreicht werden kann.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Messwert um die Temperatur handelt, welche in dem Claus-Verbrennungsofen gemessen wird.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilstrom aus dem schwefeldioxidhaltigen Verbrennungsgas entnommen wird, welcher aus dem Verbrennungsofen der Claus-Anlage geführt und gekühlt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilstrom aus dem schwefelfreien Produktgas entnommen wird, welches aus dem Claus-Reaktor erhalten wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als sauerstoffhaltiges Oxidationsgas sauerstoffangereicherte Luft oder reiner Sauerstoff verwendet wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass dem Verbrennungsofen der Claus-Anlage ein kohlenwasserstoffhaltiges Heizgas zugeführt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stickstoffanteil in dem technischen Gas, welches durch eine Gaswäsche von schwefelhaltigen Sauergasen befreit wurde, durch Zudosierung des Claus-Restgases so geregelt wird, dass der Stickstoffanteil im 2 bis 6 Volumenprozent beträgt.
  8. Verwendung eines technischen Gases, welches durch eine Gaswäsche von schwefelhaltigen Sauergasen befreit wurde, und dessen schwefelhaltiges Sauergas mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zu Schwefel umgewandelt wurde, dadurch gekennzeichnet, dass das gereinigte technische Gas mit dem entschwefelten Restgas aus dem Claus-Prozess verdünnt wird, und zur Herstellung von direktreduziertem Eisen verwendet wird.
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