EP1989142A2 - Procede d'optimisation de la marche des unites claus - Google Patents

Procede d'optimisation de la marche des unites claus

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Publication number
EP1989142A2
EP1989142A2 EP07731009A EP07731009A EP1989142A2 EP 1989142 A2 EP1989142 A2 EP 1989142A2 EP 07731009 A EP07731009 A EP 07731009A EP 07731009 A EP07731009 A EP 07731009A EP 1989142 A2 EP1989142 A2 EP 1989142A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
temperature
sulfur
mixture
catalytic
dew
Prior art date
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Ceased
Application number
EP07731009A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Pierre Kaplan
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TotalEnergies Marketing Services SA
Original Assignee
Total France SA
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 Total France SA filed Critical Total France SA
Publication of EP1989142A2 publication Critical patent/EP1989142A2/fr
Ceased legal-status Critical Current

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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
    • C01B17/0452—Process control; Start-up or cooling-down procedures of the Claus process
    • 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S423/00—Chemistry of inorganic compounds
    • Y10S423/06—Temperature control

Definitions

  • the present invention relates to the oil and gas industries, and more particularly the liquid sulfur production units called CLAUS units.
  • Petroleum desulfurization converts sulfur-containing organic compounds into H2S hydrogen sulfide, whose toxicity and ignition hazards are well known.
  • H2S is also a constituent of natural gas, and it acts as a poison that deactivates the industrial catalysts used in natural gas recovery processes. It is therefore essential to convert hydrogen sulphide into non-toxic elemental sulfur and also a useful raw material. Indeed, the sulfur produced is generally of good purity, and can be sold as such or in the form of sulfuric acid H2SO4.
  • the CLAUS process is generally a two-step process.
  • a first combustion step is performed by burning a third of the H 2 S in a first chamber equipped with a boiler.
  • one third of I 2 S 2 is partially oxidized to SO 2 by air and / or oxygen (I).
  • This reaction (I) is complete and stops when all the oxygen is consumed.
  • the sulfur dioxide SO2 thus formed reacts with remaining H2S to form sulfur gas and water according to the so-called CLAUS reaction (II).
  • This reaction is balanced and the equilibrium constant depends essentially on the temperature.
  • the overall chemical reactions involved are as follows: H 2 S + 3/2 O 2 -> SO 2 + H 2 O (I)
  • reaction products are generally cooled in a condenser to recover, in liquid form, the elemental sulfur vapors that have formed in the combustion chamber and in the boiler.
  • the unit generally comprises a series of catalytic reactors in series, each of them being associated with a gas heating system and a sulfur condenser.
  • the CLAUS reaction being exothermic, the conversion to sulfur is favored by low temperatures. It is necessary, nevertheless, to maintain the temperature of the catalytic reactor at a sufficient level, not only to promote the kinetics of the CLAUS reaction, but especially to prevent the appearance of liquid sulfur dew on the surface of the catalysts, which would cause their deactivation .
  • Tc in the present invention the set temperature imposed on the inlet of the catalytic reactor, noted Tc in the present invention, be adjusted so that the outlet temperature of the catalytic reactor, denoted Ts, is greater than the dew point temperature.
  • sulfur at the outlet of said reactor, denoted Tr in the present invention This applies in fact to each of the catalytic reactors that the CLAUS unit can count.
  • the adjustment of Tc is done in an empirical manner known to those skilled in the art, so that Ts takes the desired value.
  • the dew point of sulfur is unknown because it depends, among other things, on the composition of the gas, which changes as it goes along. This is why one generally proceeds to a temperature adjustment Tc to a much higher level, to have a margin of safety as to the temperature of appearance of this dew point.
  • the set temperature is thus generally adjusted so that the temperature Ts has several tens of degrees Celsius more than the expected temperature Tr at the exit of this same reactor.
  • This technique has the major disadvantage of being disadvantageous from an economic and environmental point of view because, since the operation of the unit is not optimized, the conversion rate to sulfur is not satisfactory enough, which results in waste gases charged with acid gases (more particularly with H2S and SO2) requiring a greater complementary treatment.
  • the invention provides a catalytic process for treating a mixture of HbS and SO2 to produce liquid sulfur, said process comprising the following steps: a) at least one step of heating at a temperature Tc of the mixture containing SO2 and I2S, b) at least one step of catalytic reaction of the heated mixture obtained in a) in the presence of at least one catalyst and at least one step of recovering the output mixture containing sulfur gas, c) at least one step of transforming the sulfur gas contained in the exit mixture obtained in step b) into liquid sulfur, said process being characterized in that, between step b) and step c), the temperatures Ts of said mixture of output and sulfur dew tr gaseous content in said output mixture is measured, and in that the heating temperature Tc of step a) is adjusted so that the temperature Ts is greater than that of dew Tr from 5
  • the invention has several advantages, including optimizing the operation of the CLAUS unit and reducing the amount of untreated residual sulfur species, in particular H2S and SO2.
  • the size of the additional waste gas treatment units is also optimized, resulting in additional energy and cost savings.
  • the invention is not only applicable to new units, but also to pre-existing units, which can significantly reduce the operating costs of maintenance of the latter.
  • the heating temperature Tc of step a) is adjusted so that said temperature Ts is greater than that of dew Tr from 5 0 C to 20 0 C, and more advantageously from 5 ° C to 10 0 C .
  • this process is such that it is carried out in at least one CLAUS catalytic unit reactor, and preferably in at least two CLAUS catalytic reactor units.
  • the device for implementing the method according to the invention comprises a calorimetric or magnetic probe.
  • a CLAUS unit comprising a thermal stage (Eo) and three catalytic stages (E 1 , E 2 , E 3 ). serial.
  • the first stage of combustion of I ⁇ 2S takes place in a first chamber equipped with a boiler 1.
  • a third of I ⁇ 2S is partially oxidized to SO2 by air and / or oxygen.
  • Sulfur dioxide SO2 thus formed reacts with remaining H2S to form gaseous sulfur and water according to the so-called CLAUS (II) reaction.
  • the combustion products are cooled in a condenser 2 to recover, in liquid form, sulfur vapors element which formed in the combustion chamber and in the boiler by line 9.
  • a catalytic first stage section (Ei) comprises heating the gas
  • the sulfur is recovered in the liquid state by condensation after each reaction step by the lines 8, 8 'and 8 "corresponding to the reactors 4, 4' and 4".
  • the invention is implemented in at least one of the reactors 4, 4 'or 4 ".
  • the method according to the invention is such that it is implemented in one, two or three
  • the recovered sulfur can be stored either in liquid form in tanks maintained at 140 ° C. or in solid form in a tank 6.
  • all the residual sulfur components leaving via a line 7 after passing through the condenser 5 " these are either directed to a waste gas treatment unit, or converted to SO2 before their discharge to the atmosphere.
  • the essential characteristic of the process according to the invention is that it measures the temperature Ts of the output mixture of a catalytic reactor implementing step b) and the dew point temperature Tr of the sulfur gas contained in said output mixture, and the heating temperature Tc is adjusted so that the temperature Ts is greater than that of dew Tr, from 5 ° C. to 30 ° C., and advantageously from 5 ° C. to 20 ° C., and more advantageously by 5 ° C. at 10 ° C.
  • this process is such that it is implemented in at least one catalytic reactor of the CLAUS unit.
  • the process according to the invention is such that it is implemented in at least two catalytic reactors of the CLAUS unit.
  • the first catalytic reactor generally operates at a sufficiently high temperature to promote the hydrolysis of compounds such as COS and CS2.
  • the present invention does not exclude an embodiment according to which the process is such that it is used in all the catalytic reactors of the CLAUS unit.
  • the invention also relates to a device for carrying out the catalytic process according to any one of the preceding claims, intended to treat a mixture of H2S and SO2 to produce liquid sulfur, said device comprising the following means: at least heating means at a temperature Tc of the mixture containing SO2 and I ⁇ 2S; at least one means for catalytically reacting the heated mixture obtained at the outlet of the heating means in the presence of at least one catalyst and at least one means for recovering an exit mixture containing sulfur gas; at least one means for transforming the sulfur gas contained in the liquid sulfur output mixture, said device being characterized in that it makes it possible to measure the dew point temperature of the sulfur.
  • said device comprises a calorimetric probe.
  • said device comprises a magnetic probe.
  • a typical method of dew point measurement is to cool an appropriate surface until dew occurs, to detect the time of dew, then to measure the temperature corresponding to the moment of the first dew. appearance of the dew deposit.
  • Different devices manual or automatic, measure the dew point temperature. They can use a calorimetric, magnetic, optical or capacitive detection to follow the dew on this surface.
  • Patent EP 542 582 describes certain embodiments of such a probe for measuring the dew point.
  • the dew-point measuring device according to the method of the invention is a calorimetric or magnetic probe for measuring the dew point.
  • the setpoint temperature for the 1st catalytic stage is set so that the outlet temperature of the first reactor 4 be equal to 31O 0 C.
  • the dew point temperature is measured at the outlet of the 4 'and / or 4 "catalytic reactor (s), and the temperature (s) are adjusted. (s) Setpoint heaters 3 'and / or 3 ".
  • the condenser 2 is set at 170 ° C while the condensers 5, 5 'and 5 "are set at 135 ° C.
  • Example 1 In a first step, only the set temperature of the second reactor 4 'is adjusted so as to vary the margin between the outlet temperature of the second reactor and the dew temperature measured at its outlet.
  • an adjustment of the second heater 3 'at 244 ° C. corresponds to a dew point margin of 60 ° C. at the outlet of the second reactor.
  • a different setting with a margin of 5 ° C, for example, relative to the dew point would lead to setting the temperature of the second heater to 190 ° C and reduce SO2 emissions by 31, 1% by an overall efficiency of 98. , 4%.
  • the residual charge to be processed in the tail gas unit is reduced from 1.94 T / d to 1.34 T / d.
  • both the set temperature of the second and the third reactor are adjusted so as to vary the margin between the outlet temperature of these reactors and the measured dew point temperature.
  • Table 3 groups the results obtained.

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Abstract

L'invention concerne un procédé catalytique destiné à traiter un mélange d'H<SUB>2</SUB>S et de SO<SUB>2</SUB> pour produire du soufre liquide, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : a) au moins une étape de chauffage à une température Tc du mélange contenant le SO<SUB>2</SUB> et l'?<SUB>2</SUB>S, b) au moins une étape de mise en réaction catalytique du mélange chauffé obtenu en a) en présence d'au moins un catalyseur et au moins une étape de récupération du mélange de sortie contenant du soufre gazeux, c) au moins une étape de transformation du soufre gazeux contenu dans le mélange de sortie obtenu à l'étape b) en soufre liquide, ledit procédé étant caractérisé en ce que, entre l'étape b) et l'étape c), les températures Ts dudit mélange de sortie et Tr de rosée du soufre gazeux contenu dans ledit mélange de sortie sont mesurées, et en ce que la température Tc de chauffage de l'étape a) est ajustée de façon à ce que la température Ts soit supérieure à celle de rosée Tr de 5°C à 30°C.

Description

PROCEDE D'OPTIMISATION DE LA MARCHE DES UNITES
CLAUS
La présente invention concerne les industries pétrolières et gazières, et plus particulièrement les unités de production de soufre liquide appelées unités CLAUS.
La désulfuration du pétrole transforme les composés organiques soufrés en hydrogène sulfuré H2S, dont la toxicité et les dangers d'inflammation sont bien connus. H2S est aussi un des constituants du gaz naturel, et il agit comme un poison qui désactive les catalyseurs industriels mis en oeuvre dans les procédés de valorisation du gaz naturel. Il est donc indispensable de convertir l'hydrogène sulfuré en soufre élémentaire non toxique et aussi matière première utile. En effet, le soufre produit est généralement de bonne pureté, et peut être vendu en tant que tel ou sous forme d'acide sulfurique H2SO4.
Industriellement, cette conversion est réalisée en raffinerie en utilisant un procédé basé sur la technologie CLAUS. Les taux de récupération généralement atteints étant d'environ 95%, les fumées émises par ces installations renferment le plus souvent des quantités non négligeables de gaz acides, en particulier H2S et SO2. Ceci rend nécessaire le traitement de ces gaz résiduaires, dans le but de permettre leur rejet à l'atmosphère après incinération en respectant les normes de plus en plus sévères imposées par la législation en matière de pollution atmosphérique, tant en France qu'au niveau européen et mondial, où la tendance est à la fixation d'un rendement de 99,5% pour la récupération finale du soufre. On conçoit alors aisément que les traitements complémentaires des gaz de queue, permettant d'atteindre ces rendements élevés, génèrent des coûts économiques et énergétiques supplémentaires très importants, rendant ainsi impérative l'amélioration des taux de récupération atteints par les unités CLAUS.
Le procédé CLAUS est généralement un procédé en deux étapes. Une première étape de combustion est réalisée en brûlant un tiers du H2S dans une première chambre équipée d'une chaudière. Au cours de cette étape thermique, un tiers de IΗ2S est partiellement oxydé en SO2 par de l'air et/ ou de l'oxygène (I). Cette réaction (I) est totale et s'arrête lorsque tout l'oxygène est consommé. Dans un deuxième temps, le dioxyde de soufre SO2 ainsi formé réagit avec H2S restant pour former du soufre gazeux et de l'eau selon la réaction dite CLAUS (II). Cette réaction est équilibrée et la constante d'équilibre dépend essentiellement de la température. Les réactions chimiques globales mises en jeu sont les suivantes : H2S + 3/2 O2 -> SO2 + H2O (I)
2 H2S + SO2 <-> 3/n Sn + 2 H2O (II)
A ce stade, la réaction s'arrête et la majeure partie du soufre gazeux est produite (environ 70%). Les produits de réaction sont généralement refroidis dans un condenseur pour récupérer, sous forme liquide, les vapeurs de soufre élémentaire qui se sont formées dans la chambre de combustion et dans la chaudière.
Le mélange gazeux qui contient l'H2S et le SO2 résiduels, dans un rapport molaire H2S/ SO2 égal à deux, subit alors une étape de réaction catalytique (II). En pratique, l'unité comporte généralement une suite de réacteurs catalytiques en série, chacun d'eux étant associé à un système de réchauffage du gaz et à un condenseur de soufre.
La réaction CLAUS étant exothermique, la conversion en soufre est favorisée par des températures basses. Il faut, néanmoins, maintenir la température du réacteur catalytique à un niveau suffisant, non seulement pour favoriser la cinétique de la réaction CLAUS, mais surtout pour éviter l'apparition de rosée de soufre liquide à la surface des catalyseurs, ce qui causerait leur désactivation.
Ainsi, il est nécessaire que la température de consigne imposée à l'entrée du réacteur catalytique, notée Tc dans la présente invention, soit réglée de telle sorte que la température de sortie du réacteur catalytique, notée Ts, soit supérieure à la température de rosée du soufre à la sortie dudit réacteur, notée Tr dans la présente invention. Ceci s'applique d'ailleurs à chacun des réacteurs catalytiques que peut compter l'unité CLAUS. Le réglage de Tc se fait d'une manière empirique connue de l'homme du métier, de sorte que Ts prenne la valeur voulue.
Or la température de rosée du soufre est inconnue, car elle dépend entre autres de la composition du gaz qui change au fur et à mesure. C'est pourquoi l'on procède généralement à un réglage de la température Tc à un niveau très supérieur, pour disposer d'une marge de sécurité quant à la température d'apparition de ce point de rosée. La température de consigne est ainsi généralement réglée de manière à ce que la température Ts présente plusieurs dizaines de degrés Celsius de plus que la température Tr attendue à la sortie de ce même réacteur. Cette technique présente l'inconvénient majeur d'être pénalisante d'un point de vue économique et environnemental, car, la marche de l'unité n'étant pas optimisée, le taux de conversion en soufre n'est pas assez satisfaisant, ce qui se traduit par des gaz résiduaires chargés en gaz acides (plus particulièrement en H2S et SO2) nécessitant un traitement complémentaire plus important.
Plusieurs procédés et méthodes ont été proposés pour aller plus loin dans les niveaux de récupération du soufre, mais aucune n'a cherché à résoudre le problème consistant à travailler au plus près du point de rosée. Seule est connue par les raffineurs la technique qui consiste à opérer une campagne de prélèvement des différents gaz au niveau de l'unité CLAUS et d'effectuer un bilan de matière pour en déduire la température du point de rosée. L'inconvénient d'une telle technique est qu'elle nécessite une équipe de spécialistes, et que la mesure n'est que ponctuelle. Ainsi, il existe un besoin dans la technique pour une détermination au plus juste, in situ et en continu du point de rosée du soufre, pour réduire l'écart (Ts-Tr) entre la température de sortie du réacteur catalytique et la température de rosée du soufre.
La demanderesse se propose d'apporter une solution technique permettant d'opérer au plus prés du point de rosée de par sa mesure en continu, d'optimiser les températures des réacteurs et d'augmenter ainsi le rendement de l'unité CLAUS. A cette fin, l'invention propose un procédé catalytique destiné à traiter un mélange d'HbS et de SO2 pour produire du soufre liquide, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : a) au moins une étape de chauffage à une température Tc du mélange contenant le SO2 et IΗ2S, b) au moins une étape de mise en réaction catalytique du mélange chauffé obtenu en a) en présence d'au moins un catalyseur et au moins une étape de récupération du mélange de sortie contenant du soufre gazeux, c) au moins une étape de transformation du soufre gazeux contenu dans le mélange de sortie obtenu à l'étape b) en soufre liquide, ledit procédé étant caractérisé en ce que, entre l'étape b) et l'étape c), les températures Ts du dit mélange de sortie et Tr de rosée du soufre gazeux contenu dans ledit mélange de sortie sont mesurées, et en ce que la température Tc de chauffage de l'étape a) est ajustée de façon à ce que la température Ts soit supérieure à celle de rosée Tr de 5°C à 30 0C. A cet effet, l'invention a aussi pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, caractérisé en ce qu'il permet de mesurer la température de rosée du soufre.
L'invention présente plusieurs avantages, dont l'optimisation de la marche de l'unité CLAUS et la diminution de la quantité d'espèces soufrées résiduelles non traitées, en particulier H2S et SO2. Ainsi, la taille des unités de traitement complémentaires des gaz résiduaires est également optimisée, d'où un gain énergétique et économique supplémentaire. De plus, l'invention est non seulement applicable aux nouvelles unités, mais également à des unités préexistantes, ce qui peut réduire notablement les coûts opératoires d'entretien de ces dernières.
Avantageusement, la température Tc de chauffage de l'étape a) est ajustée de façon à ce que ladite température Ts soit supérieure à celle de rosée Tr de 50C à 20 0C, et plus avantageusement de 5°C à 10 0C.
Selon l'invention, ce procédé est tel qu'il est mis en oeuvre dans au moins un réacteur catalytique d'unité CLAUS, et préférentiellement dans au moins deux réacteurs catalytiques d'unité CLAUS.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention comprend une sonde calorimétrique ou magnétique. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée de différents modes de réalisation en référence à la figure annexée qui représente schématiquement une unité CLAUS, comprenant un étage thermique (Eo) et trois étages catalytiques (E1, E2, E3) en série. La première étape de combustion de IΗ2S se déroule dans une première chambre équipée d'une chaudière 1. Au cours de cette étape thermique, un tiers de IΗ2S est partiellement oxydé en SO2 par de l'air et/ ou de l'oxygène. Le dioxyde de soufre SO2 ainsi formé réagit avec H2S restant pour former du soufre gazeux et de l'eau selon la réaction dite CLAUS (II). Les produits de combustion sont refroidis dans un condenseur 2 pour récupérer, sous forme liquide, des vapeurs de soufre élémentaire qui se sont formées dans la chambre de combustion et dans la chaudière par la ligne 9.
Le mélange gazeux résiduaire, contenant IΗ2S et le SO2 n'ayant pas réagi, subit plusieurs étapes de réaction catalytique (II). Une section de premier étage catalytique (Ei) comprend le réchauffage du gaz
CLAUS par un réchauffeur 3, la conversion catalytique proprement dite dans un réacteur 4, le refroidissement et la condensation du soufre dans un condenseur 5. Cette étape participe le plus souvent également à l'hydrolyse de COS et CS2, composés indésirables formés en amont. Ceci est rendu possible en opérant le réacteur à une température suffisamment élevée pour favoriser l'hydrolyse au détriment d'une moins bonne conversion du soufre à ce stade. Deux étapes catalytiques supplémentaires (E2, E3) comprenant respectivement un réchauffage par des réchauffeurs 3' et 3", une conversion sur catalyseur dans des réacteurs 4' et 4", et une condensation de soufre par des condenseurs 5' et 5", complètent le dispositif, permettant ainsi de poursuivre la réaction CLAUS.
Le soufre est récupéré à l'état liquide par condensation après chaque étape de réaction par les lignes 8, 8' et 8" correspondant aux réacteurs 4, 4' et 4". Dans le cas représenté sur la figure, l'invention est mise en œuvre dans au moins un des réacteurs 4, 4' ou 4". Le procédé selon l'invention est tel qu'il est mis en œuvre dans un, deux ou trois de ces réacteurs. Le soufre récupéré peut être stocké soit sous forme liquide dans des bacs maintenus à 140°C, soit sous forme solide dans un bac 6. Quant à l'ensemble des composants soufrés résiduels sortant par une ligne 7 après passage dans le condenseur 5", ceux-ci sont soit dirigés vers une unité de traitement des gaz résiduaires, soit convertis en SO2 avant leur rejet à l'atmosphère.
La caractéristique essentielle du procédé selon l'invention est qu'on mesure la température Ts du mélange de sortie d'un réacteur catalytique mettant en œuvre l'étape b) et la température Tr de rosée du soufre gazeux contenu dans ledit mélange de sortie, et on ajuste la température Tc de chauffage de façon à ce que la température Ts soit supérieure à celle de rosée Tr de 5°C à 30 0C, et avantageusement de 5°C à 20 0C, et plus avantageusement de 5°C à 10 0C. Selon l'invention, ce procédé est tel qu'il est mis en œuvre dans au moins un réacteur catalytique de l'unité CLAUS.
Selon une autre modalité, le procédé selon l'invention est tel qu'il est mis en œuvre dans au moins deux réacteurs catalytiques de l'unité CLAUS. Dans ce cas, il est généralement plus intéressant d'ajuster la température Tc des deux derniers réacteurs. En effet, comme il est indiqué ci-dessus, le premier réacteur catalytique opère généralement à une température suffisamment élevée pour favoriser l'hydrolyse de composés tels que COS et CS2. Néanmoins, la présente invention n'exclut pas un mode de réalisation selon lequel le procédé est tel qu'il est mis en œuvre dans tous les réacteurs catalytiques de l'unité CLAUS.
L'invention vise également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé catalytique selon l'une quelconque des revendications précédentes, destiné à traiter un mélange d'H2S et de SO2 pour produire du soufre liquide, ledit dispositif comprenant les moyens suivants : au moins un moyen de chauffage à une température Tc du mélange contenant le SO2 et IΗ2S ; au moins un moyen de mise en réaction catalytique du mélange chauffé obtenu en sortie du moyen de chauffage en présence d'au moins un catalyseur et au moins un moyen de récupération d'un mélange de sortie contenant du soufre gazeux ; au moins un moyen de transformation du soufre gazeux contenu dans le mélange de sortie en soufre liquide, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il permet de mesurer la température de rosée du soufre.
Selon un premier mode de réalisation, ledit dispositif comprend une sonde calorimétrique. Selon un second mode de réalisation, ledit dispositif comprend une sonde magnétique.
Un procédé classique de mesure du point de rosée consiste à refroidir une surface appropriée jusqu'à l'apparition de la rosée, à détecter l'instant d'apparition de la rosée, puis à mesurer la température correspondant à l'instant de la première apparition du dépôt de rosée. Différents appareils, manuels ou automatiques, permettent de mesurer la température de rosée. Ils peuvent utiliser une détection calorimétrique, magnétique, optique ou capacitive pour suivre la rosée sur cette surface. Le brevet EP 542 582 décrit certains modes de réalisation d'une telle sonde de mesure du point de rosée. Avantageusement, le dispositif de mesure de point de rosée selon le procédé de l'invention est une sonde calorimétrique ou magnétique de mesure du point de rosée.
EXEMPLES
Les exemples suivants illustrent l'invention et ses avantages sans toutefois en limiter la portée.
On opère sur une unité soufre telle que représentée sur la figure annexée, composée de trois étages catalytiques (E1, E2, E3). Le catalyseur utilisé est l'oxyde de titane Tiθ2. Le flux entrant est de 100
T/jour de gaz acide, ayant la composition molaire suivante : Hydrocarbures = 1% - H2S = 87% - CO2 = 8,7% - H2O = 3,3 %. Ainsi, le débit entrant en soufre est de 81 ,5 T/j.
La température de consigne pour le 1er étage catalytique est fixée de telle sorte que la température de sortie de ce premier réacteur 4 soit égale à 31O0C.
Pour démontrer les avantages particuliers du procédé perfectionné de l'invention, on mesure la température de rosée à la sortie du (des) réacteur(s) catalytique (s) 4' et/ ou 4", et on ajuste la (les) température(s) de consigne des réchauffeurs 3' et/ou 3".
Le condenseur 2 est réglé à 170°C alors que les condenseurs 5, 5' et 5" sont réglés à 135°C.
Exemple 1 : Dans un premier temps, seule la température de consigne du deuxième réacteur 4' est ajustée de sorte à faire varier la marge entre la température de sortie de ce deuxième réacteur et la température de rosée mesurée à sa sortie. La température de consigne pour le réchauffeur du dernier réacteur 4" est fixée, de telle sorte que la marge (Ts3-Tr3) soit égale à 6O0C. Le tableau 1 regroupe les résultats obtenus.
Tableau 1
L'exemple ci-dessus montre que plus la marge entre la température de sortie du deuxième réacteur 4' et la température de rosée mesurée est réduite, plus le rendement global atteint est important. Ceci se traduit par la réduction des émissions de SO2 et de la charge résiduelle à traiter dans l'unité de gaz de queue.
Ainsi, un réglage du deuxième réchauffeur 3' à 244°C correspond à une marge de point de rosée de 6O0C en sortie du deuxième réacteur. Un réglage différent avec une marge de 5°C, par exemple, par rapport au point de rosée conduirait à fixer la température du deuxième réchauffeur à 19O0C et réduirait les émissions de SO2 de 31 , 1% de par un rendement global de 98,4%. La charge résiduelle, à traiter dans l'unité de gaz de queue est réduite de 1 ,94 T/j à 1 ,34 T/j.
Exemple 2 :
Dans cet exemple, c'est la température de consigne du troisième réacteur 4" qui est ajustée de sorte à faire varier la marge entre la température de sortie de ce réacteur et la température de rosée mesurée. La température de consigne pour le réchauffeur du deuxième réacteur est fixée, de telle sorte que la marge (Ts2-Tr2) soit égale à 6O0C.
Le tableau 2 regroupe les résultats obtenus.
Tableau 2
D'une manière plus importante, lorsque l'écart (Ts3-Tr3) diminue, le rendement global atteint est plus important. Ainsi, un réglage du troisième réchauffeur à 2270C correspond à une marge de point de rosée de 60°C en sortie de ce même réacteur, alors qu'un réglage différent avec une marge de 5°C, par exemple, par rapport au point de rosée conduirait à fixer la température du troisième réchauffeur (3") à 179°C et réduirait les émissions de SO2 de 44,5% de par un rendement global de 98,7%. La charge résiduelle, à traiter dans l'unité de gaz de queue est réduite de 1 ,94 T/j à 1,08 T/j.
Exemple 3 :
Dans cet exemple, on ajuste à la fois la température de consigne du deuxième et du troisième réacteur de sorte à faire varier la marge entre la température de sortie de ces réacteurs et la température de rosée mesurée. Le tableau 3 regroupe les résultats obtenus.
Tableau 3
L'exemple ci-dessus montre que l'optimisation des températures de chauffages des deux derniers étages catalytiques, conduit à un rendement global nettement amélioré. Ainsi,un réglage des réchauffeurs des deux derniers réacteurs 4' et 4", avec une marge de 50C par exemple, par rapport au point de rosée réduit les émissions de SO2 de 59,2% de par un rendement global de 99%. La charge résiduelle, à traiter dans l'unité de gaz de queue est réduite à 0,79 T/j.

Claims

REVENDICATIONS
1) Procédé catalytique destiné à traiter un mélange d'HbS et de SO2 pour produire du soufre liquide, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : a) au moins une étape de chauffage à une température Tc du mélange contenant le SO2 et IΗ2S, b) au moins une étape de mise en réaction catalytique du mélange chauffé obtenu en a) en présence d'au moins un catalyseur et au moins une étape de récupération du mélange de sortie contenant du soufre gazeux, c) au moins . une étape de transformation du soufre gazeux contenu dans le mélange de sortie obtenu à l'étape b) en soufre liquide, ledit procédé étant caractérisé en ce que, entre l'étape b) et l'étape c), les températures Ts dudit mélange de sortie et Tr de rosée du soufre gazeux contenu dans ledit mélange de sortie sont mesurées, et en ce que la température Tc de chauffage de l'étape a) est ajustée de façon à ce que la température Ts soit supérieure à celle de rosée Tr de 5°C à 30 0C.
2) Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la température Tc de chauffage de l'étape a) est ajustée de façon à ce que ladite température Ts soit supérieure à celle de rosée Tr de 50C à 20 °C.
3) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la température Tc de chauffage de l'étape a) est ajustée de façon à ce que ladite température Ts soit supérieure à celle de rosée Tr de 50C à 10 0C.
4) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, tel qu'il est mis en œuvre dans au moins un réacteur catalytique d'unité CLAUS.
5) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, tel qu'il est mis en œuvre dans au moins deux réacteurs catalytiques d'unité CLAUS. 6) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé catalytique selon l'une quelconque des revendications précédentes, destiné à traiter un mélange d'HaS et de SO2 pour produire du soufre liquide, ledit dispositif comprenant les moyens suivants : au moins un moyen de chauffage à une température Tc du mélange contenant le SO2 et IΗ2S ; au moins un moyen de mise en réaction catalytique du mélange chauffé obtenu en sortie du moyen de chauffage en présence d'au moins un catalyseur et au moins un moyen de récupération d'un mélange de sortie contenant du soufre gazeux ; au moins un moyen de transformation du soufre gazeux contenu dans le mélange de sortie en soufre liquide, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il permet de mesurer la température de rosée du soufre.
7) Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend une sonde calorimétrique.
8) Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend une sonde magnétique.
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