JPH01212205A - 硫化水素を含む供給ガス流れからイオウを回収する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野： 本発明はガス流れの処理に関る、。さらに詳細には、本
発明は硫化水素を含有したガス流れの処理に関る、。

従来の技術： 硫化水素を含有したガス流れは、通常多くの工業的プロ
セスからの廃棄物や副生物として生み出される０例えば
、原油からイオウ分を取り除く石油精製操作時において
、二酸化炭素と硫化水素を含有した酸性ガス流れが生成
る、。このような硫化水素を含有したガス流れを大気中
に排気る、前に、このガス流れを処理してイオウ分を減
らすかあるいは除去る、必要がある。硫化水素を含有し
たガスを処理る、ために広〈実施されている１つの公知
のプロセスはクラウス法である０本プロセスでは、次式
に従って硫化水素と二酸化イオウを反応させてイオウ蒸
気と水蒸気を形成させる。

Ｓｏｗ　＋　　２ＨｚＳ　＝　２１ｈＯ＋　　３Ｓイオ
ウは、Ｓ□Ｓ、、及びＳ、のような種々の異なる分子種
にて気相中に存在る、。

クラウス法の第１段階は、流入してくるガス中に存在る
、硫化水素の約１／３を燃焼させて次式に従って二酸化
イオウと水蒸気を形成る、ことである。

２１１＊Ｓ　＋　３０ｇ　　−２Ｉ□Ｏ＋　２５０゜本
燃焼反応は適切な炉の中で行われ、燃焼用の酸素源とし
て通常は空気が使用される。炉は、二酸化イオウと硫化
水素との反応が燃焼ゾーンで開始できるように、そして
燃焼ゾーンの下流で本反応が継続して起こることができ
るように設計される。

しかしながら、硫化水素の燃焼によって得られた温度で
は、二酸化イオウとの反応により残部の硫化水素の約７
５％以上をイオウに転化る、ことはできず、通常は５０
〜７０％の硫化水素が転化されるにすぎない、というの
がクラウス反応の特徴である。

しかしながら、触媒の存在下において、２００〜３５０
℃の反応温度で残部の硫化水素と二酸化イオウとを反応
させることによって、より高い転化率を得ることができ
る（このような“触媒作用”温度では、温度が低くなる
ほど、達成される転化率は高くなる）、従って、ガスが
炉のいわゆる熱領域を通過した後、炉中で形成されるイ
オウが凝縮る、温度にまでガスが冷却される。このよう
にしてイオウが回収される。その後、硫化水素と二酸化
イオウとの間の触媒反応を起こさせるのに適した温度（
通常は２００°Ｃのレベル）にまで再びガスが加熱され
る０次いで触媒反応が行われ、残部の硫化水素の通常的
６０％がイオウに転化される。しかしそれでもなお、１
００％の転化を達成る、ことはできない、実際、９９．
５％以上の転化は、イオウ蒸気が凝縮し、これによって
触媒の効率が実質的に低下してしまうような温度でしか
達成る、ことができない、従って、２段階以上の段階に
おいて硫化水素と二酸化イオウとの触媒酸化反応を行う
のが普通であり、先ずイオウ蒸気の凝縮が行われ、次い
で硫化水素含をガスの流れの再加熱が各段階間において
行われる。

各触媒反応段階前のガスの再加熱を行うのに種々の方法
を使用る、ことができる０例えば、供給ガス混合物のご
く一部を炉の上流から方向転換させ、インラインのバー
ナー中で完全燃焼させて二酸化イオウにる、ことができ
る（通常、各触媒反応器の上流にはこのようなバーナー
が１つある）。

次いで、高温の二酸化イオウ含有ガスを、各触媒反応器
の上流にてメインのガス流れと混合し、これによって再
加熱が果たされる。またこれとは別に、炉から出るメイ
ンのガス流れを冷却る、のに使用される廃熱ボイラーか
らメインガス流れの一部を取り出し、インラインバーナ
ーの場合と同じ方法で実施る、ことができる。さらに別
の方法では、例えば再加熱を果たすための蒸気との間接
的な熱交換を利用る、。

通常、このような段階を２又は３段階経た後、最も下流
の段階で形成されたイオウがガス流れから凝縮され、次
いでこの凝縮されたイオウが、比較的希薄の硫化水素流
れを取り扱うための公知のテールガス・クリーンアップ
・プロセス（例えば、スコツト法、ビーボン法、又はス
トレフトフォード法）に通されるか、あるいは灰化され
る。

基本的なりラウスプロセスに対して多くの変形が可能で
ある。これらの変形のいくつかについては、１１．フィ
ッシャーによる“イオウのコストはプロセスの選定によ
って変わる”　（炭化水素プロセシング、　Ｍａｒ、　
１９７９．　ｐＰ　１２５−１２９）という報文にまと
められている。

近年、比較的イオウ含量の高い石油を使用る、傾向にあ
り、さらにまたイオウ含有ガスの大気中への排気に関る
、限り、環境基準はますます厳しくなる傾向にある。従
って、ますます多くの硫化水素含有流れを処理る、必要
があり、硫化水素含有ガスに対る、処理能力をもっとア
ップしなければならない０例えばもし可能であれば、現
行のクラウスプラントがイオウを生成る、ことのできる
速度を増大させるのが望ましい、実際、増大した処理量
の硫化水素含有ガスをこのようなプラントが処理できる
能力には限界がある。燃焼に必要な酸素を供給る、ため
に、ガス混合物中の各６容の硫化水素に対して約１４容
の空気が必要とされることが明らかとなっている０例え
ば、Ｍ、Ｒ，グレイとｊｌ、Ｙ、シュバセクによる１ク
ラウスイオウプラントにおける酸素の使用”（１９８１
年ガス・コンディショニング・コンファランス）と題る
、報文、及び“プラント変形によるイオウ回収能力の向
上”（オイル＆ガスジャーナル、　１９８４年８月２０
日、　ｐｐ１０８−１１２）と題る、報文においては、
空気の代わりに市販の高純度酸素を使用る、ことによっ
て、そしてこれによりプロセスを流れるガス混合物中の
窒素の割合を減らすことによって、現行のクラウスプロ
セスの能力を増大させることができる、と提案されてい
る。しかしながら実際上、多くのプラントにおいては、
本方法によって達成る、ことのできる能力アップの程度
には限度がある、というのは、窒素の容積が減少る、と
、炉からの出口温度が、炉につきものの廃熱ボイラーも
しくは熱交換器が耐えることのできないような、あるい
は炉の耐火ライニングが耐えることのできないような高
温になってしまうからである。実際、ガス流れ中の硫化
水素の濃度が増すにつれて、大幅な能力アップを達成る
、可能性は少なくなる。特に、８０容量％以上の硫化水
素を含有した供給ガス流れに対しては、このような可能
性は限定されてしまうことが多い。

従って最近では、高濃度の硫化水素流れの燃焼を維持る
、のに高純度酸素もしくは酸素含量の多い空気を使用で
きるようにクラウスプロセスを改良しようとる、多（の
提案が５技術者によってなされている。これらの提案の
殆どは、燃焼領域もしくはこれに連結した熱反応領域に
異質の流体を導入して温度を適度なレベルに低下させる
、というものである、　ＵＰ　１６５．６０９＾におい
ては、本流体はあるガス流れであり、イオウ凝縮器の下
流で再循環される。類僚の再循環について開示している
他のプロセスが、米国特許明ＩＨ書３，６８１，０２４
及び４．５５２．７４７に説明されている。

１！Ｐ　１９９．５０７＾は、燃焼領域及びそれに連結
した熱反応領域の温度を適度なレベルにる、ために液状
水又は蒸気を使用る、ことを開示しており、ＥＰ１９５
．４４７Ａは硫酸の使用を、またＵＰ　２２Ｇ、６１０
＾は液状イオウの使用を開示している。しかしながら、
これらの提案のいずれにも、クラウスプロセスに対る、
基本的な変更は含まれていない、これらの提案では、流
入してくる硫化水素の約６５〜７０％をイオウに転化さ
せるのに依然として単一の燃焼−熱反応ｔＭ城を使用し
ており、残部の硫化水素の殆どはそのあとの複数の触媒
作用段階にてイオウに転化される。

クラウスプロセスに対る、より大幅な変形が、ＢＰ　２
３７．２１６ＡとＥＰ　２３７．２１７Ａに開示されて
いる。

これらの文献においては、高濃度の硫化水素供給原料の
ごく一部が、第１の燃焼ゾーンにおいて高純度酸素を使
用して完全燃焼され、得られた燃焼生成物が冷却されて
主要な燃焼ゾーン−熱反応領域へと導入され、そこにお
いて残部の硫化水素供給原料の一部が高純度酸素を使用
して燃焼されて二酸化イオウと水蒸気となり、この二酸
化イオウが硫化水素と反応してイオウ蒸気を形成る、。

しかしながら、本方法は従来のクラウスプロセスの熱的
部分を大幅に変えたにもかかわらず、そのあとに続く触
媒反応段階を不要にる、ところまでは至らず、また必要
とされる触媒反応の量を実質的に減らすこともできない
。

米国特許明細書第３．３３１，７３３号は、燃焼を維持
る、ために実質的に高純度の酸素が供給される２つの燃
焼−熱反応領域を適切に使用した形のクラウスプロセス
を開示している。第３の反応領域がさらにあり、当該第
３領域の下流から第１の燃焼−熱反応領域までガスが再
循環される。再循環の目的は、燃焼−熱反応領域の温度
を適度なレベルにる、ことにある。

ＥＰ　２１２，２９７Ａ及びＥＰ　２３４，８９４＾に
開示されている場合では、このような再循環は不要であ
る。第１ｊｌ！焼ゾーンにおいて１／３よりかなり少な
い量の硫化水素を燃焼させることによって、ガスを本燃
焼ゾーンに再Ｗ１ｒｆ１させる必要はなくなる。

ＨＰ　２１２，２９７ａ及びＨＰ　２３４，８９４Ａに
は、硫化水素　　゛含有ガス流れからイオウを回収る、
方法が開示されており、この場合、クラウス反応によっ
て得られる水蒸気が、イオウの融点より高い温度にてイ
オウ蒸気と同時に凝縮され、次いで水と液状イオウが分
離される。引き続いた触媒反応段階においてより高い転
化率が得られ、高温で操作る、とさらに存利となる。燃
焼領域における燃焼を維持る、ために高純度酸素を使用
る、場合、温度を適度なレベルにる、のに再循環ガスが
使用される。　ＥＰ２１２．２９７Ａのある１つの実施
例においては、硫化水素をイオウに転化させるのに、熱
反応領域を１つだけ使用し、触媒反応領域は全く使用し
ていない。

残部の硫化水素が二酸化イオウに転化され、生成物とし
て捕集される。従来のクラウスプロセス（すなわち、燃
焼を維持る、のに空気を使用る、）における燃焼−熱反
応領域の下流にて、第２の熱反応領域が、２つの熱反応
領域の中間にイオウ凝縮器と共に使用された場合、イオ
ウ凝縮器と第２熱反応領域（これによって本プロセスは
非経済的となる）との間で予備加熱を行う必要が生じる
。

従って、従来のクラウスプロセスでは、ただ１つの熱反
応段階を使用した後に複数の触媒反応段階を使用る、。

上述した先行技術から、熱反応段階に連結した１つ以上
の燃焼ゾーンにおいて高純度酸素又は酸素含量の多い空
気を使用しても、さらにイオウ生成物が得られるならば
、残部の硫化水素を触媒反応により転化させる必要は実
質的になくなることがわかる０通常、触媒反応により、
本プロセスを実施る、のに使用されるプラントに対して
大きな圧力降下が引き起こされる。さらに、触媒は一般
には高価な物質である。それゆえ、触媒反応による転化
が必要とされる程度を少なくしなければならない。

供給原料中に存在る、硫化水素のイオウ分の少なくとも
８０％を熱的にイオウに転化させる、という必要性を満
たすことのできるような方法と装置を提供る、ことが本
発明の目的である。

本発明によれば、硫化水素を含む供給ガス流れからイオ
ウを回収る、方法であって、少なくとも３つの段階から
なる系統に前記供給ガスを通し、それぞれの段階におい
て、燃焼を維持る、ための酸素を使用して前記硫化水素
の一部を燃焼させ、生成した二酸化イオウの一部をｓｏ
ｏ　”ｃより高い温度で残部の硫化水素と反応させてイ
オウ蒸気と水蒸気を形成させ、得られたガス混合物から
前記イオウ蒸気を分離し、このとき前記供給ガス中に存
在る、硫化水素のイオウ分の少なくとも８０モル％が８
００℃より高い温度にてイオウ蒸気に転化され、前記供
給ガス中に存在る、硫化水素のイオウ分の最大８０モル
％までが第１段階において未反応のままであるような方
法が提供される。

さらに本発明によれば、硫化水素を含有る、供給ガス流
れからイオウを回収る、ための装置であって、少なくと
も３つの炉からなる系統を含み、それぞれの炉は、使用
時において流入してくる硫化水素の一部が酸素の存在下
で燃焼されて二酸化イオウと水蒸気を形成る、ような燃
焼ゾーン：前記二酸化イオウの一部が８００℃より高い
温度で残部の硫化水素と反応してイオウ蒸気と水蒸気を
形成る、ことのできるような熱反応ゾーン；及び得られ
たガス混合物からイオウ蒸気を分離る、ための、熱反応
ゾーンと連結した手段を有し、このとき各燃焼ゾーンは
酸素源と繋がった固有の入口を有し、これによって前記
供給ガス中に存在る、硫化水素のイオウ分の少なくとも
８０モル％が８００”Ｃより高い温度にてイオウに転化
る、ことができ、前記供給ガス中に存在る、硫化水素の
イオウ分の最大８０モル％までが最も上流の炉において
未反応のままであるような装置が提供される。

前記系統は、４つ又は５つの段階、従って４つ又は５つ
の炉からなるのが好ましい、各系統において転化される
硫化水素の相対量は、比較的上流の燃焼ゾーン又は比較
的上流の熱反応ゾーン（又はその両方）の温度を適度な
レベルにる、ために比較的下流の段階の生成物を再循環
る、ことを不必要にる、よう選定る、のが望ましい、流
入してくる硫化水素のイオウ分の、好ましくは８５モル
％以上、最も好ましくは９０モル％以上が８００”Ｃ以
上の温度で熱的にイオウに転化される。

流入してくる硫化水素の少なくとも８５容量％を熱的に
イオウに転化させることによって、触奴反応による転化
の必要性は少なくなるかあるいは全くなくなる。供給ガ
スを前記系統に通過させた後、最終的な５〜１０％の硫
化水素を処理る、のに用いられる従来の種類の“テール
ガス・クリーンアップ１プラントにおいて使用される触
媒は別として、本発明による方法及び装置では触媒によ
る転化反応段階を必要としない、従って、従来のクラウ
スプロセスにおいて触媒による転化反応段階を使用した
ときにつきものの欠点を取り除くことができる。さらに
、前述したように、比較的上流の熱反応ゾーン又は燃焼
ゾーンの温度を適度なレベルにる、ために、比較的下流
の段階の生成物を再ｖａｙｉる、必要はない、従って、
燃焼反応及びクラウス反応を行うのに使用される炉のサ
イズは小さく抑えることができる。燃焼を維持る、のに
実質的に高純度の酸素を使用る、と、従来のクラウスプ
ロセスを実施る、ためにプラントを通過る、窒素のよう
な“不活性”ガスの容積が少なくなり、これによって本
発明を実施る、のに使用される炉のサイズが小さく抑え
られ易くなる。

本発明の好ましい実施態様においては、複数の段階から
なる前記系統の順序における第３段階及びさらに下流の
段階に入ってくる硫化水素含有ガス混合物が、一般には
４００又は５００〜７００℃の範囲の温度に予備加熱さ
れる０通常、本発明の方法の各段階における硫化水素含
有ガス混合物からのイオウ蒸気の分離は、当該段階の炉
から出たガス、混合物を冷却し、次いで冷却したガス混
合物を凝Ｎ器に通すことによって行われ、凝縮器にてさ
らに冷却が行われてイオウ蒸気が凝縮る、０本発明によ
る方法のある選定された段階の上流での硫化水素含有ガ
ス混合物の予備加熱は、本発明による方法の他の選定さ
れた段階における凝縮器と炉との中間に位置る、熱交換
器で行われるのが好ましい、従って、予備加熱されつつ
あるガスは、当該段階において炉から凝縮器へと通過し
ているガスに対しである程度の冷却を果たしていること
になる。冷却の残りの部分は、それぞれの炉のすぐ下流
の廃熱ボイラーで行われるのが好ましい０本発明による
方法の１つの典型的な実施例では、４つの段階がある。

予備加熱は、第３段階及び第４段階の上流で行われる。

第３段階の上流においては、第１段階の炉に連結した廃
熱ボイラーから第１段階の凝縮器へと通過しているガス
との熱交換によって予備加熱が行われ、第４段階の上流
での予備加熱は、第２段階の炉に連結した廃熱ボイラー
から第２段階の凝縮器へと通過しているガスとの熱交換
によって行われる。第３段階以降の段階の上流で硫化水
素含有ガス混合物を予備加熱る、ごとによって、予備加
熱しない場合よりも、これらの段階において安定な炎を
保持る、ことが可能となり、また硫化水素と二酸化イオ
ウとの間の吸熱反応に対して高い温度を得ることが可能
となる。このような高温が得られることにより、選定さ
れた段階に入ってくる硫化水素をより多くイオウ蒸気に
転化させることができるのである。

第３段階及びそれに続く段階の上流での予備加熱に代わ
る方法として、あるいはこれに加えて、供給ガス混合物
の一部をバイパスして、第３段階及びそれに続く下流の
段階において燃焼させることができる。

さらに別の方法として、第３段階及びそれに続く段階の
それぞれにおいて、硫化水素の他に燃料を燃焼させる方
法がある。このような燃料としては、例えばアンモニア
、水素、又は炭化水素等が使用できる。比較的下流の段
階でのアンモニアの燃焼は、触媒転化反応の段階が使用
されていない場合は許容できる。しかしながら、炭化水
素又は他の炭素含有燃料を使用る、場合、燃焼反応にお
いて二硫化炭素が形成され、従って硫化水素のイオウへ
の全体的な転化率はやや減少る、傾向にある。

酸性水抜き取りガス（通常、硫化水素の他に、相当量の
アンモニアと水を含有している）をアミンガス（硫化水
素の含量が比較的多い）と混合る、よりむしろ、酸性水
抜き取りガスの一部を精油所にて利用できるさらなる代
替法において第３段階及びそれに続く段階に方向転換さ
せ、各段階において燃焼させることもできる０本パラグ
ラフにて説明した代替法のいずれも実施しない場合、第
３段階及びそれに続く段階の上流に加えて、第２段階の
上流でもガス混合物を予備加熱る、のが好ましい。

次に、添付図面を参照しつつ、実施例によって本発明を
説明る、。

第１図を参照る、と、図示した装置は、硫化水素を含有
したガス混合物からイオウを回収る、ための４つの段階
１０．２０．３０．４０からなる系統を含んでいる。

本装置は、広範囲の組成を有る、硫化水素含有ガス混合
物の流れからイオウを回収る、のに使用る、ことができ
るが、少なくともＳＯ容量％の硫化水素を含有した流れ
、特に７０容量％以上の硫化水素を含有した流れからイ
オウを回収る、のに適している。一般には、硫化水素を
含有したガス流れの発熱量が高くなるほど、硫化水素と
二酸化イオウとの間の熱反応の４つ以下の段階で、硫化
水素含有ガス混合物から少なくとも９０％のイオウを回
収る、ことがより容易となる。

第１図に示されているように、供給ガス混合物は、パイ
プライン２を通して装置に導入される。

パイプライン２はバーナー（図示せず）への入口で終結
しており、本バーナーにより本発明の方法の第１段階の
一部をなしている炉１２中に炎が送られる０通常は、供
給ガス混合物の全てが炉１２に供給されるわけではない
０代わりに、供給ガス流れの約２０〜３０％以下が本発
明の方法の下流の段階に方向転換される。

炉１２における燃焼を維持る、ために、工業的に高純度
の酸素又は酸素含量の多い空気が、バイブ４を経て炉１
２のバーナー（図示せず）に供給される。酸素源は高純
度であることが好ましい、酸素中に窒素が存在る、と、
第１図に示した装置のトータルとしての処理能力が減少
る、。硫化水素を含有したガス混合物と酸素の炉工２へ
の相対的な供給割合は、主として温度制限条件によって
決まる。

これらの温度制限条件は、通常、炉１２が耐えることの
できる最高温度、及び炉１２からのガス混合物を冷却る
、のに使用される下流の熱交換装置により許容される最
高入口温度である。これらの制限条件の下で、１１５０
〜１４５０°Ｃの範囲の最高炎温度が炉１２内にて得ら
れる。硫化水素の燃焼は、次式に従って化学量論的に進
行る、。

２Ｈ，Ｓ÷３０．・２ＨｔＯ＋　２ＳＯｚ従って、ある
定めたモル分率の硫化水素が二酸化イオウに転化される
ように、単位時間に炉１２に入る硫化水素と酸素の比率
を選定る、ことができる。従来のクラウスプロセスにお
いては、入ってくる硫化水素の約１／３を燃焼させる必
要があるので、この点を比べると本発明のプロセスには
大きなフレキシビリティがあることになる。しかしなが
ら、硫化水素の燃焼によって二酸化イオウが形成される
速度は、硫化水素が炉１２に入ってくる速度の１／３未
満である０例えば、炉１２に入ってくる硫化水素の約１
６〜１７容量％を燃焼させて二酸化イオウにる、ことが
できる。硫化水素の燃焼によって形成された二酸化イオ
ウは、次式に従って硫化水素とクラウス反応を行って、
イオウ蒸気と水蒸気を生成る、。

Ｓ（ｈ　＋　２１１ｉＳ　１＝２ＨｔＯ＋　３５硫化水
素と二酸化イオウとの反応の吸熱特性の結果、反応ガス
の温度は低下し、イオウ蒸気、水蒸気、及び未反応の硫
化水素と二酸化イオウを含有したガス混合物は、理論燃
焼温度より５０〜１００’Ｃ低い温度で炉１２を出る０
本ガス混合物は、廃熱ボイラー１４中で温度が低下る、
。温度低下の結果、廃熱ボイラー１４において蒸気が放
出される。従来のクラウスプロセスと異なり、ガス混合
物の温度は、廃熱ボイラー中において、イオウ蒸気を回
収る、ために凝縮器に直ちに導入る、のに適したレベル
より上のレベルにまで低下されない。

通常、廃熱ボイラー１４において、温度が５００〜７０
０°Ｃの範囲に低下される。さらに廃熱ボイラー１４の
下流にて、気体−気体熱交換器１６中で温度が低下され
る。ガス混合物は、従来タイプのイオウ蒸気凝縮器に入
るのに適した温度にて、熱交換器１６を出る。イオウ蒸
気（水蒸気ではなく）を凝縮器１８中で凝縮し、得られ
た凝縮物をガス混合物から分離し、そしてイオウ・シー
ル・ピット（図示せず）に通す、ガス混合物は、約１２
５〜２００℃の範囲の温度で、実質的にイオウ蒸気を含
まずに、イオウ凝縮器１８を出る。次いでガス混合物は
、本発明によるプロセスの第２段階２０に進む。

第２段階においては、ガス混合物中のさらなる割合の硫
化水素がバーナー（図示せず）中で燃焼され、このバー
ナーは、燃焼を維持る、ために入口２４を通して供給さ
れる工業的に高純度の酸素（又は、好ましさは劣るが酸
素含量の多い空気）を使用して炉２２中に炎を送ってい
る。炉２２は第１段階における炉１２と類似しており、
本発明のプロセスの第１段階１０において燃焼されると
きの速度とＩＷ４Ｕの速度で硫化水素が燃焼される。第
１段階の場合と同じように、バーナーの炎ゾーンにおい
て過剰の温度上昇が起きないようにる、ことが重要であ
る、というのは温度が上がり過ぎると炉口体が損傷を受
けるか、あるいは下流の熱交換器に対して損傷を引き起
こすことがあるからである。

炉２２においては、通常１１５Ｑ〜１４５０°Ｃの範囲
の炎温度が得られる。

炉２２においては、二酸化イオウと硫化水素との反応も
起こる。硫化水素と二酸化イオウとの反応は吸熱反応の
ため、ガス混合物が炉２２を出るときの温度は、炉２２
のバーナーの炎ゾーンにて生じた最高温度より低くなる
。従って、ガスは、理論燃焼温度より５０〜１００℃低
い温度で炉２２を出る０次いで先ず第一に廃熱ボイラー
２Ｇ（廃熱ボイラーにおいては、ガスの温度を５００〜
７００℃に下げるために蒸気が上昇される）に通すこと
によって５００〜７００℃の温度に冷却され、そして第
二に熱交換器２８中における気体−気体熱交換によって
冷却される。ガス混合物は、イオウ蒸気が縮合る、のに
適した温度で熱交換器２８を出る０次いでガス混合物は
凝縮器２９に入り、そこでガス混合物中の実質的に全て
のイオウ蒸気が凝縮る、。得られた凝縮物がガス混合物
から分離され、イオウ・シール・ビット（図示せず）に
進む。ガス混合物（実質的にイオウ蒸気を含まない）は
約１２５〜２００°Ｃの温度で′ａ縮器２９を出て、本
発明によるプロセスの第３段階へと進む。

本発明によるプロセスの第１段階１０においては、硫化
水素の燃焼によって形成しろる二酸化イオウの量は、炉
１２又は下流の廃熱ボイラー１４がその運転時間に対し
て耐えることのできる最高温度により制限があるけれど
も、第３段階ではこのような制限条件はない０通常、本
発明によるプロセスの最初の２つの段階（第１及び第２
段階）は、入ってくる硫化水素の７０％以上をイオウ蒸
気に転化る、のに有効である。従って、ガス混合物中の
硫化水素の分圧は、最初の２段階（第１及び第２段階）
よりも第３段階の方が低い、さらに、最初の２段階での
クラウス反応による燃焼によって相当量の水蒸気が形成
され、このため第３段階における硫化水素（及び二酸化
イオウ）の分圧は一層減少る、ことになる。さらに、水
蒸気は第３段階における熱を吸収る、。従って、第３段
階にて得られる温度は第１及び第２段階での温度より相
当低くなる傾向があり、このため第３段階に入ってくる
硫化水素のイオウ蒸気への転化率は減少し、また炎温度
は、炎の安定性がそこなわれそうになるほどにまで低く
なる傾向がある。しかしながら第１図に示した装置にお
いては、２つの手段を組合わせることによって、これら
の傾向は有効に防止されている。これらの手段の第１は
、第２段階２０の凝縮器２９を出るガスが予備加熱され
る、というものである、この予備加熱は、第１段階の熱
交換器１６における熱交換によって行われる。従って、
第１段階の炉１２を通過したガス混合物は、第２段階の
凝縮器２９と第３段階の炉３２との中間におけるガスに
熱を与える（このとき、ガス混合物は冷却される）、炉
１２と２２における燃焼を維持る、ために実質的に高純
度の酸素を使用る、と、反応に関与る、ことなく第１図
に示した装置を流れる窒素のようなガスの量を必要最小
限に保持る、ことができる、という点に留意すべきであ
る。ｆｆｌ初の２段階において、燃焼を維持る、ために
空気を使用る、と、第１段階を出たガスとの熱交換によ
り第３段階において必要な温度に上昇させることは不可
能となるであろう、゛ 第３段階３０の炉３２において十分な炎温度を得るため
に使用される、またこれによって炉３２からのガスの出
口温度を許容しうる程度に高く保持る、ために使用され
る第２の手段は、第１図に示した装置に入ってくる硫化
水素含有ガス混合物の一部を第３段階にバイパスさせる
ことである０通常、硫化水素を含有した流入ガス混合物
の約５〜ｌＯ容量％がバイパスされる。このガスは、炉
３２のすぐ上流にて、予備加熱されたガス混合物と混合
される０発熱量の異なる２つのガス流れ−例えば、酸性
水抜取ガスとアミンガス−を混合る、ことによって硫化
水素含有ガス混合物が形成される場合、酸性水抜取ガス
の一部がアミンガスと混合される場所の上流で第３段階
にバイパスされる。

熱交換器１６を出た予備加熱された硫化水素含有ガス混
合物は、２つの流れにて炉３２に入る。このうちの１つ
の流れは、炉３２に炎を送り込んでいるバーナー（図示
せず）に進む０本バーナーにはさらに、入口３４から工
業的に高純度の酸素が供給される。さらに、硫化水素の
燃焼によって二酸化イオウが形成される。酸素が炉３２
に送り込まれる速度は、硫化水素がパイプライン２に入
る速度の１／２０〜ｌ／６０の速度で二酸化イオウが炉
３２内にて形成されるような速度である。さらに炉３２
においては、残部の硫化水素と二酸化イオウとの間にク
ラウス反応が起こって、イオウ蒸気と水蒸気が形成され
る。得られたガス混合物は、通常は理論炎温度よりやや
低い温度で炉３２を出て、廃熱ボイラー３６において、
イオウ蒸気を除去る、ための凝１！器に入るのに適した
温度にまで冷却される。ガスは廃熱ボイラー３６を出て
イオウ凝縮器３８に進み、そこでガス混合物からイオウ
蒸気が凝縮され、分離される。得られたイオウ凝縮物は
イオウ・シール・ピント（図示せず）に進み、一方イオ
ウを含まない残りのガスは、本発明によるプロセスの第
４段階４０に進む。

本発明のプロセスによる第４段階の運転は、第３段階の
運転と類似している。凝縮器３８を出たガスは、廃熱ボ
イラー２６から凝縮器２９へと向かって熱交換器２８を
通過してきたガス混合物との熱交換によって予備加熱さ
れる。このようにしてガスが予備加熱されると、廃熱ボ
イラー２６から凝縮器２９へと通過しつつあるガスに対
して冷却がなされることになる。さらに、入ってくる硫
化水素含有ガス混合物の約５〜１０％が、第１段階の上
流から第４段階４０へとバイパスされ、第４段階４０の
一部を形成している炉４２に入る。これらの手段は、第
４段階の炉４２において安定な炎を保持る、のに、また
得られる温度を増大させるのに有効であり、これによっ
て第４段階４０における硫化水素のイオウへの転化率が
高くなる。第３段階３０からの予備加熱されたガス混合
物は２つの流れに分けられ、このうちの１つの流れは、
炉４２に炎を送り込んでいるバーナー（図示せず）を通
して炉４２に導入される。硫化水素の燃焼を維持る、た
めに、パイプ４４を通して工業的に高純度の酸素がバー
ナーに供給される０通常、第４段階のバーナーへの酸素
の供給速度は、硫化水素がパイプラインに入る速度の約
１７３０〜１／６０の速度で炉４２にて燃焼されるよう
な速度である。炉４２においては、硫化水素の燃焼に加
えて硫化水素と二酸化イオウとの間に反応が起こり、こ
れによってさらにイオウ蒸気が形成される０通常、得ら
れたガス混合物は、炉４２における理論炎温度より約５
０〜１００℃低い温度で炉４２を出て、廃熱ボイラー４
６において、イオウ蒸気の凝縮器へと導入されるのに適
した温度にまで冷却される。ガス混合物は、廃熱ボイラ
ーを出るとイオウ凝縮器４８へと導入され、そこでイオ
ウ蒸気が凝縮される。得られたイオウ凝縮物をイオウ・
シール・ピット（図示せず）に通し、一方残留ガスは、
従来タイプのテールガス・クリーンアップ・プラント（
ガス混合物を精製る、ために取りつけられており、焼却
炉に接続されている）に通すことができるように硫化水
素ガス（例えば、１０容量％未溝の硫化水素を含有した
ガス）で十分に希釈される。テールガス・クリーンアッ
プ・プラントを使用る、場合、スコツトタイプであって
もビーボンタイプであってもよい。

第１図に示したプラントを使用る、と、比較的高濃度の
硫化水素含有供給ガスの少なくとも８５％の、そして一
般には９０％以上の硫化水素骨をイオウ蒸気に転化させ
ることができ、これによって焼却に適した、あるいは上
記のスコツトタイプもしくはビーボンタイプのプラント
での処理に適したガス混合物が得られる０本結果は、テ
ールガス・クリーンアップ・プラントの上流にて触媒反
応転化段階を使用しなくても達成る、ことができる。

従って、従来のクラウスプロセスの触媒反応転化段階に
つきものの比較的大きな圧力降下が避けられる。さらに
、本プロセスの比較的下流の部分においてガスを予備加
熱る、ために本プロセスの上流部分に°ζガスを使用る
、ことによ−、て、また少量の硫化水素を第１段階から
第３及び第４段階にバイパスさせることによって、プロ
セスにおいて使用される炉の数を４つに限定る、ことが
できる。

図面の第２図（第２図では、第１図に示したプラントと
類似の部分は第１図に使用したのと同じ参照番号で示さ
れている）を参照る、と、第１図のプラントと！（１４
の原理で運転される、硫化水素からイオウを回収る、た
めのプラントが示されている。第１図のプラントと第２
図のプラントとは２つの大きな違いがある。第一に、入
ってくる供給ガスは全て第１段階の反応が１２に進み、
第３段階及びそれに続く段階には全くバイパスされない
、という点である。第二に、第３段階及び第４段階のそ
れぞれ炉３２と４２において、燃料（例えば炭化水素、
但し好ましいのはアンモニアや水素のような炭素非含有
燃料である）を燃焼させて、当該炉中の温度を増大させ
る、という点である０本燃料は硫化水素を含有したガス
流れと混合してもよいし、あるいはまた図示した如く、
それぞれパイプ３５と４５を通して導入される第３段階
の炉３２と第４段階の炉４２の両方において別々に保持
る、こともできる。ある選定された段階にて燃料が硫化
水素と別々に燃焼される場合、均一な炎温度が得られる
よう、それぞれの燃焼生成物を混合る、のが望ましい、
その他の点については、第２図に示した装置及びその運
転方法は第１図の場合と同じである。

本発明のプロセスにおいては、第３段階及びそれに続く
各段階の上流にて硫化水素含有ガス混合物を予備加熱る
、ことは必須ではない、またこれとは別に、供給ガスの
流れを２つのほぼ等しい流れに分割し、その流れの１つ
を第３段階にバイパスさせてもよい、添付図面の第３図
にこのようなプロセスを示す、第３図を参照る、と、図
示した装置には硫化水素含有ガス混合物を導入る、ため
ツバイブライン５２が含まれており、このパイプライン
は第１段階５０の一部を形成している炉５６への入口５
４と繋がっている０通常、入口５４はバーナー（図示せ
ず）と繋がっていて、このバーナーが炉内に炎を送り込
む、工業的に高純度の酸素（又は好ましさは劣るが酸素
含量の多い空気）のための入口５８も本バーナーと繋が
っている。炉５６の運転は、第１図に示した炉１２の運
転に類似している。

硫化水素、二酸化イオウ、イオウ蒸気、及び水薫気を含
有したガス混合物は理論炎温度より５０〜１００°Ｃ低
い温度で炉５Ｇを出て、廃熱ボイラー５８において、イ
オウ蒸気が凝縮る、のに適した温度にまで冷却される。

廃熱ボイラー５８においては、さらにスチームも住成さ
れる。下流の凝縮器５９にてガス混合物からイオウ蒸気
がｉ！ｌ、得られた凝縮物をイオウ・シール・ピット（
図示せず）に通す０次いでガス混合物は本プロセスの第
２段階６０に進む。

第２段階６０は、さらに硫化水素をイオウ蒸気に転化さ
せるための炉６２を含む、硫化水素含有ガス混合物は、
炉６２に炎を送り込んでいるバーナー（図示せず）を通
して炉６２へと入る０本バーナーはさらに、工業的に高
純度の酸素（又は、好ましさは劣るが酸素含量の多い空
気）を導入る、ための入口６４を有る、。炉６２の運転
は、第１図に示したプロセスの第２段階における炉２２
の運転にほぼ類似している。従って、別の割合の硫化水
素が炉６２においてイオウ蒸気に転化され、硫化水素、
二酸化イオウ、イオウ蒸気、及び水１気を含むガス混合
物が理論炎温度より５０〜１００℃低い温度で炉６２を
出て廃熱ボイラー６６に進み、ここでイオウ蒸気が凝縮
る、のに適した温度にまで冷却される。

廃熱ボイラー６６においては、スチームも生成される。

冷却された硫化水素含有ガス混合物はイオウ凝縮器６８
に入り、ここでイオウ分が凝縮し、得られたａ種物がイ
オウ・シール・ピント（図示せず）に通される。

イオウ凝縮器６８を出たガス混合物は、硫化水素含有ガ
ス混合物の他の流れ（パイプライン５２において入って
くる硫化水素含有ガス混合物を２つの別々の流れに分割
る、ことによって形成されたもの）と混合される０次い
て１７られた混合物は、イオウ転化の第３段階７０に入
る。特に第３図に示したプラントにおいてパイプライン
５２を通して入ってくる硫化水素含有ガス混合物が硫化
水素を比較的高４度で含有している場合（例えば、硫化
水素を７０容量％以上含有）、ガス混合物をほぼ等しい
２つの流れに分割し、分割した流れの１つを本プロセス
の第２段階から第３段階へと進んできたガスと引き続き
混合る、と、第３段階７０に入るガスの発熱量が増大し
、従って、第３段階７０の一部を形成している炉７２に
おいて比較的高い温度を得ることができ、このとき第１
図と第２図に示したプラントの場合のようにガス混合物
を予備加熱る、だめの熱交換器を使用る、必要もないし
、あるいはまた第２図に示したプロセスの場合のように
第３段階に別の燃料ガスを導入る、必要もない。

第１、第２、及び第３段階は、全体として、パイプライ
ン５２に入ってくる供給ガス中の硫化水素の約１７３を
燃焼させて二酸化イオウが形成されるように運転る、の
が好ましい。

第１段階においては供給ガス中に含まれている硫化水素
の２５％以下がイオウに転化されるが、第３段階の終わ
りには８５％以上がイオウに転化される。第３段階７０
の炉７２及び他の炉において燃焼される硫化水素の相対
量は、これに応じて選定される。硫化水素含有ガス混合
物は、炉７２に炎を送り込んでいるバーナー（図示せず
）を通して炉７２に入る０本バーナーはさらに、硫化水
素の燃焼を維持る、のに使用される酸素（又は、酸素含
量の多い空気）を導入る、ための入ロア４を有る、。ガ
スを炉７２に導入る、相対速度は、所望の量の硫化水素
の燃焼が得られるように調整される。燃焼の結果形成さ
れる二酸化イオウは、残部の硫化水素と反応してイオウ
蒸気を生成る、。得られたガス混合物は、理論炎温度よ
り５０〜１００℃低い温度で炉７２を出て、廃熱ボイラ
ー７６において、イオウが凝縮る、のに適した温度にま
で冷却される。なお、廃熱ボイラー７Ｇではスチームも
形成される０次いで冷却されたガス混合物は凝縮器７８
に進み、ここでイオウ蒸気がａｍる、。得られた凝縮物
はイオウ・シール・ピット（図示せず）に通される０通
常、凝縮器７８を出たガスの硫化水素濃度は、２０容量
％以下である。ガスを触媒反応処理段階に通してもよい
０本段階においては、硫化水素と二酸化イオウとの間に
反応が起こって、ガス混合物がテールガス・クリーンア
ップ・プラントで精製る、のに適したレベルにまで、あ
るいは焼却る、のに適したレベルにまで硫化水素の濃度
が減少る、ようになっている。従って、第３図に関して
説明したプロセスは、第１図及び第２図に関して説明し
たプロセスはど好ましくはないが、それでもなお、２つ
以上の触媒反応段階を使用している従来のクラウスプロ
セスよりも有利である。

本発明によるプロセスの運転の実施例を以下に記載る、
０本実施例は、第３図に示した装置を、次のような変更
を施した状態で運転したときのコンピュータ・シミュレ
ーションに基づいている。

第一に、供給ガスは全て転化の第１段階５０に入り、第
３段階に方向転換されて進んでくるものはない。

第二に、凝縮器６８を出るガスは、廃熱ボイラー６６と
凝縮器６８との中間で熱交換Ｓ！＝（図示せず）にて５
００℃に予備加熱される０本プＬ１セスのシミュレーシ
ョンにおいて使用されているコンピュータ・プログラム
は、各段階における反応の程度が速度論的ファクター（
すなわら、平衡に達しない）により制限されるものとし
ている。

第３段階に対し、人口ガスば５００−ＣにＰ廁猟照ごれ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法を実施る、際に使用されるある
１つの装置を示した概略図である。 第２図は、本発明の方法を実施る、際に使用される別の
装置を示した概略図である。 第３図は、本発明の方法を実施る、際に使用されるさら
に別の装置を示した概略図である。 （外４名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、硫化水素を含む供給ガス流れからイオウを回収する
   方法であって、少なくとも３つの段階からなる系統に前
   記供給ガスを通し、それぞれの段階において、燃焼を維
   持するための酸素を使用して前記硫化水素の一部を燃焼
   させ、生成した二酸化イオウの一部を８００℃より高い
   温度で残部の硫化水素と反応させてイオウ蒸気と水蒸気
   を形成させ、得られたガス混合物から前記イオウ蒸気を
   分離し、このとき前記供給ガス中に存在する硫化水素の
   イオウ分の少なくとも８０モル％が８００℃より高い温
   度にてイオウ蒸気に転化され、前記供給ガス中に存在す
   る硫化水素のイオウ分の最大８０モル％までが第１段階
   において未反応のままであるような方法。 ２、前記供給ガス中に存在する硫化水素における８５モ
   ル％より多いイオウ分が８００℃より高い温度にてイオ
   ウ蒸気に転化される、請求項第１項に記載の方法。 ３、前記供給ガス中に存在する硫化水素における９０モ
   ル％より多いイオウ分が８００℃より高い温度にてイオ
   ウ蒸気に転化される、請求項第１項又は第２項に記載の
   方法。 ４、前記の得られたガス混合物を冷却し、冷却されたガ
   ス混合物からイオウ蒸気を凝縮させることによって、前
   記の得られたガス混合物から前記イオウ蒸気を分離する
   、請求項第１〜３項のいずれかに記載の方法。 ５、前記の複数の段階からなる系統の順序における第３
   段階及びさらに下流の段階のそれぞれを通過する硫化水
   素含有ガス混合物が予備加熱される、請求項第４項に記
   載の方法。 ６、前記ガス混合物が４００〜７００℃の範囲の温度に
   予備加熱される、請求項第５項に記載の方法。 ７、ある選定された段階の上流における硫化水素含有ガ
   ス混合物の予備加熱が、硫化水素含有ガス混合物を冷却
   するために他の段階において使用されている熱交換器で
   果たされる、請求項第６項に記載の方法。 ８、４つの前記段階があり、硫化水素ガス混合物が第３
   段階と第４段階の上流で予備加熱され、前記第３段階の
   上流での予備加熱が第１段階で冷却されているガスとの
   熱交換によって果たされ、前記第４段階の上流での予備
   加熱が第２段階で冷却されているガスとの熱交換によっ
   て果たされる、請求項第４〜７項のいずれかに記載の方
   法。 ９、前記供給ガス混合物の一部が第３段階及びそれに続
   く下流の段階のそれぞれにバイパスされ、第３段階及び
   それに続く下流の段階のそれぞれにおいて燃焼される、
   請求項第１〜８項のいずれかに記載の方法。 １０、第３段階及びそれに続く下流の段階のそれぞれに
   おいて硫化水素の他に燃料が燃焼される、請求項第１〜
   ９項のいずれかに記載の方法。 １１、前記燃料が炭化水素、水素、又はアンモニアであ
   る、請求項第１０項に記載の方法。 １２、互いに異なる組成の２種の硫化水素含有ガス流れ
   を混合することによって前記供給ガス流れが形成され、
   前記２種の硫化水素含有ガス流れのうちの一方の一部が
   前記第３段階にバイパスされる、請求項第１〜１１項の
   いずれかに記載の方法。 １３、第３段階及びそれに続く段階上流だけでなく、第
   ２段階の上流で、硫化水素含有ガス混合物が予備加熱さ
   れる、請求項第５項に記載の方法。 １４、前記系統が４段階又は５段階からなる、請求項第
   １〜７項のいずれかに記載の方法。 １５、前記供給ガス混合物が少なくとも７０容量％の硫
   化水素を含有する、請求項第１〜１４項のいずれかに記
   載の方法。 １６、前記供給ガス中に存在する硫化水素のイオウ分の
   ２５モル％未満が第１段階においてイオウ蒸気に転化さ
   れる、請求項１〜１５項のいずれかに記載の方法。 １７、硫化水素を含有する供給ガス流れからイオウを回
   収するための装置であって、少なくとも３つの炉からな
   る系統を含み、それぞれの炉は、使用時において流入し
   てくる硫化水素の一部が酸素の存在下で燃焼されて二酸
   化イオウと水蒸気を形成するような燃焼ゾーン；前記二
   酸化イオウの一部が８００℃より高い温度で残部の硫化
   水素と反応してイオウ蒸気と水蒸気を形成することので
   きるような熱反応ゾーン；及び得られたガス温合物から
   イオウ蒸気を分離するための、熱反応ゾーンと連結した
   手段を有し、このとき各燃焼ゾーンは酸素源と繋がった
   固有の入口を有し、これによって前記供給ガス中に存在
   する硫化水素のイオウ分の少なくとも８０モル％が８０
   ０℃より高い温度にてイオウに転化することができ、前
   記供給ガス中に存在する硫化水素のイオウ分の最大８０
   モル％までが最も上流の炉において未反応のままである
   ような装置。 １８、前記分離手段が、炉から出ていく前記ガス混合物
   を冷却するための手段及びイオウ蒸気を凝縮させるよう
   さらに冷却することのできるような冷却器を含む、請求
   項第１７項に記載の装置。 １９、第３段階及びそれに続く段階のそれぞれの上流に
   おいて、前記硫化水素含有ガス混合物を予備加熱するた
   めの手段を含む、請求項第１８項に記載の装置。