WO2004014790A1 - Abhitzekessel für eine claus-anlage - Google Patents

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WO2004014790A1
WO2004014790A1 PCT/EP2003/004868 EP0304868W WO2004014790A1 WO 2004014790 A1 WO2004014790 A1 WO 2004014790A1 EP 0304868 W EP0304868 W EP 0304868W WO 2004014790 A1 WO2004014790 A1 WO 2004014790A1
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inflow chamber
chamber
sections
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Holger Thielert
Klaus SCHÜPPHAUS
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ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
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Uhde GmbH
ThyssenKrupp EnCoke GmbH
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    • F22B1/02—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
    • F22B1/18—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
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    • 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
    • C01B17/0447—Separation of the obtained sulfur
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B11/00—Steam boilers of combined fire-tube type and water-tube type, i.e. steam boilers of fire-tube type having auxiliary water tubes
    • F22B11/04—Steam boilers of combined fire-tube type and water-tube type, i.e. steam boilers of fire-tube type having auxiliary water tubes the fire tubes being in horizontal arrangement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
    • F28D7/163—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation with conduit assemblies having a particular shape, e.g. square or annular; with assemblies of conduits having different geometrical features; with multiple groups of conduits connected in series or parallel and arranged inside common casing
    • 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
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines

Definitions

  • the invention relates to a waste heat boiler for a Claus plant.
  • a Claus plant hydrogen sulfide is converted into elemental sulfur, which is condensed by cooling the process gas stream and separated off in liquid form.
  • the basic structure of a Claus plant consists of a combustion chamber, a waste heat boiler and at least one catalyst stage.
  • a sour gas containing H 2 S is fed into the combustion chamber together with air and heating gas, where about 60 to 70% of the hydrogen sulfide is converted to sulfur in an exothermic reaction.
  • the process gas leaves the combustion chamber at a temperature of approx. 1200 ° C and is cooled in the waste heat boiler to a temperature below 170 ° C.
  • the process gas is heated again and fed to a catalyst stage in which, at a working temperature below 300 ° C., hydrogen sulfide, which is still contained in the process gas, is converted into elemental sulfur.
  • the process gas leaving the catalyst stage is cooled to a temperature required for the condensation of the sulfur.
  • the process gas is regularly fed to a further catalyst stage in which the residual hydrogen sulfide content is converted into sulfur, which can be separated off after the process gas has cooled again. For cooling the hot withdrawn from the combustion chamber
  • the invention has for its object to provide a Abhitzekes- be for a Claus plant for generating low-pressure steam, which is simple in construction and both the cooling of the hot process gas emerging from the combustion chamber and the cooling of the cooler process gases leaving the catalyst stages in one single apparatus.
  • the object of the invention and solution to this problem is a waste heat boiler for a Claus system
  • a head piece that connects to the tube sheet at the outlet end and is divided into sections
  • the long tube bundle is flowed through by a hot process gas emerging from a combustion chamber, the inflow chamber being arranged within the steam generator space and being acted upon by a cooler process gas from a catalytic converter stage of the Claus plant, a tube bundle being assigned to each section of the head piece, and wherein to the sections devices for the discharge of condensed sulfur are connected.
  • the waste heat boiler is arranged horizontally. On the steam generator room there are usual devices for a regulated one
  • Boiler feed water supply and steam extraction devices connected. Due to the flow chamber integrated in the steam generator chamber, the different gas inlet temperatures can be controlled without the need for complex measures to compensate for thermal expansion.
  • a head piece with a connecting flange for direct attachment to the combustion chamber or to a gap reactor of the Claus plant containing the combustion chamber is connected to the inlet-side tube plate.
  • the inflow chamber has a jacket-side gas inlet for the process gas on. If the Claus system has two or more catalyst stages that are operated at working temperatures between 200 ° C and 300 ° C, the inflow chamber is expediently divided into inflow chamber sections, the inflow chamber sections each having a gas inlet on the jacket side for the process gas from a catalyst stage the Claus system.
  • the position of the inflow chamber is matched to the temperature profile established within the heat exchanger tubes of the long tube bundle such that the temperature differences between the inflow chamber and the local temperature of the process gas passed through the long tube bundle are less than 150 ° C.
  • the temperature differences in the pipes should be as small as possible in each cross section of the apparatus.
  • the process gas After condensed sulfur has been separated, the process gas must be heated to a temperature above the sulfur condensation temperature before the process gas enters the catalyst stage.
  • the heating is advantageously carried out by admixing hot process gas.
  • the invention teaches that an additional pipe for hot process gas is led through the steam generator room, which emerges from the additional pipe at a high temperature and can be used to heat the process gas stream cooled to a temperature below the condensation temperature of sulfur.
  • a device for controlling the process gas flow through the additional pipe is provided on the outflow side of the additional pipe.
  • the waste heat boiler according to the invention leads to a considerable simplification of the Claus system in terms of apparatus technology.
  • the piping is simplified. There is no need for a heater or condenser. An always complex boiler feed water regulation only has to be provided for a single apparatus.
  • FIG. 3 shows section A-A from FIG. 2.
  • the basic structure of the plant includes a cracking reactor 1 with a combustion chamber 2, a waste heat boiler 3 connected to the gas outlet of the cracking reactor 1, and a catalyst stage 4.
  • a sour gas 5 containing hydrogen sulfide, together with air 6 and heating gas 7, is fed into the combustion chamber 2 of the cracking reactor 1, which in the exemplary embodiment contains a catalyst bed 8 in addition to the combustion chamber 2.
  • the process gas leaves the cracking reactor 1 at a temperature of approximately 1200 ° C. and is cooled in the waste heat boiler 3 to a temperature of less than 170 ° C. required for the condensation of the sulfur.
  • the condensing sulfur is separated.
  • the cooled process gas 9 is heated in sulfur and fed to the catalyst stage 4, in which sulfur compounds on a catalyst are converted into elemental sulfur.
  • the catalyst stage 4 is operated at a temperature of less than 300 ° C.
  • the process gas leaving the catalyst stage 4 is also cooled in the waste heat boiler 3 to the temperature required for the condensation of the sulfur.
  • the condensed sulfur is removed.
  • the gap reactor 1 consists of a fireproof-lined horizontal cylindrical boiler, in which the combustion chamber 2, a catalyst chamber with the catalyst bed 8 and an outflow-side space are arranged side by side.
  • the inflow opening and the gas outlet are arranged on opposite end faces of the boiler.
  • the catalyst space is delimited on both sides by gas-permeable lattice blocks 11 and has a filling opening on the jacket side for introducing the catalyst bed 8.
  • the grid stones 11 expediently contain elongated holes.
  • a fireproof-lined branch line 12 is connected to the periphery of the outflow-side space and opens into an adjacent process gas line.
  • a valve 13 is arranged in the mouth area of the branch line 12, with which the volume flow of the hot gas stream emerging from the branch line 12 can be regulated.
  • the valve body of the valve 13 is cooled by the cool process gas 9, so that conventional metallic materials can be used for the valve body.
  • the waste heat boiler 3 has a steam generator space surrounded by a pressure-resistant jacket 14, to which a feed device 16 for boiler feed water and a discharge unit direction 17 for low-pressure steam are connected.
  • the waste heat boiler 3 contains a long tube bundle 18 of heat exchanger tubes which extend through the steam generator space and are inserted at both ends in tube plates 19 which delimit the steam generator space. Furthermore, at least one further tube bundle 20 of shorter heat exchanger tubes is provided, which are also inserted into the tube sheet 19 at their outlet-side end and open into an inflow chamber 21 at their inlet-side end.
  • the long tube bundle 18 is flowed through by the hot process gas emerging from the combustion chamber or the gap reactor 1.
  • the inflow chamber 21 is arranged within the steam generator chamber 15 and is acted upon by the cooler process gas from the catalyst stage 4.
  • the waste heat boiler 3 also has a head piece 22 which connects to the tube sheet 19 at the outlet end and is divided into sections.
  • a tube bundle 18, 20 is assigned to each section of the head piece.
  • Devices for discharging condensed sulfur are connected to the sections.
  • the waste heat boiler 3 is directly connected to the gap reactor 1 on the inlet side. It has a corresponding head piece with a connection flange.
  • the cooler process gas withdrawn from the catalyst stage 4 can be fed into the inflow chamber 21 via a gas inlet on the jacket side.
  • the feed point for the cooler process gas is selected along the waste heat boiler 3 so that there are no excessive temperature differences in the pipes and the thermal voltages can be controlled.
  • the position of the inflow chamber 21 is matched to the temperature profile established within the heat exchanger tubes of the long tube bundle 18 such that the temperature differences between the inflow chamber 2 and the local temperature of the process gas passed through the long tube bundle 18 are less than 150 ° C.
  • FIGS. 2 and 3 The embodiment shown in FIGS. 2 and 3 is intended for a Claus plant which has a combustion chamber or a cracking reactor and two catalyst stages operated at a temperature below 300.degree.
  • the inflow chamber 21 is divided into inflow chamber sections 21a, 21b, each of which has a gas inlet on the jacket side for the process gas from a catalyst stage. It goes without saying that the gas outlet-side head piece 22 is also divided into a corresponding number of sections.
  • the waste heat boiler can have an additional pipe 24 for hot process gas, which is led through the steam generator chamber and is equipped at the outlet end with a device 25 for controlling the process gas volume flow ,
  • the additional pipe 24 is designed such that the process gas exits the additional pipe 24 at a high temperature and can be used to heat the process gas stream cooled to a temperature below the condensation temperature of sulfur.
  • the additional tube 24 replaces a bypass line.

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Abhitzekessel (3) für eine Claus-Anlage mit einem von einem druckfesten Mantel (14) umgebenen Dampferzeugerraum, einem langen Rohrbündel (18) aus Wärmetauscherrohren, die sich durch den Dampferzeugeraum erstrecken und an beiden Enden in Rohrböden (19) eingesetzt sind, mindestens einem weiteren Rohrbündel (20) aus kürzeren Wärmetauscherrohren, die an ihrem austrittsseitigen Ende ebenfalls in den Rohrboden (19) eingesetzt sind und an ihrem eintrittsseitigem Ende in eine Anströmkammer (21) münden, sowie mit einem Kopfstück (22), das am austrittsseitigen Ende an den Rohrboden (19) angeschlossen ist und in Sektionen unterteilt ist. Das lange Rohrbündel (18) wird von einem aus einer Brennkammer (2) austretenden heissen Prozessgas durchströmt. Die Anströmkammer (21) ist innerhalb des Dampferzeugerraums angeordnet und von einem kühleren Prozessgas (10) aus einer Katalysatorstufe (4) der Claus-Anlage beaufschlagt. Jeder Sektion des Kopfstückes (22) ist jeweils ein Rohrbündel (18, 20) zugeordnet. An die Sektionen sind Einrichtungen zur Ableitung von kondensiertem Schwefel angeschlossen.

Description

Abhitzekessel für eine Claus- Anlage
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft einen Abhitzekessel für eine Claus- Anlage .
In einer Claus-Anlage wird Schwefelwasserstoff in elementaren Schwefel umgewandelt, der durch Kühlung des Prozessgas- Stromes kondensiert und flüssig abgeschieden wird. Eine Claus-Anlage besteht in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus einer Brennkammer, einem Abhitzekessel sowie mindestens einer Katalysatorstufe. Ein H2S enthaltendes Sauergas wird zusammen mit Luft und Heizgas in die Brennkammer geleitet, wo in einer exothermen Reaktion etwa 60 bis 70 % des Schwe- felwasserstoffs zu Schwefel umgesetzt werden. Das Prozessgas verlässt mit einer Temperatur von ca. 1200 °C die Brennkammer und wird im Abhitzekessel auf eine Temperatur unterhalb von 170 °C abgekühlt. Nach Abscheidung des kondensierenden Schwefels wird das Prozessgas wieder erwärmt und einer Katalysatorstufe zugeführt, in der bei einer Arbeitstemperatur unterhalb von 300 °C Schwefelwasserstoff, der im Prozessgas noch enthalten ist, in elementaren Schwefel umgewandelt wird. Das die Katalysatorstufe verlassende Prozessgas wird auf eine zur Kondensation des Schwefels er- forderliche Temperatur abgekühlt. Nach Abscheidung des Schwefels wird das Prozessgas regelmäßig einer weiteren Katalysatorstufe zugeführt, in der der Restgehalt an Schwefelwasserstoff in Schwefel umgesetzt wird, der nach erneuter Abkühlung des Prozessgases abgeschieden werden kann. Für die Kühlung des aus der Brennkammer abgezogenen heißen
Prozessgases einerseits und die Kühlung der die Katalysa- torstufen verlassenden Prozessgase andererseits werden üblicherweise separate Abhitzekessel eingesetzt. In Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie, Band 21, Seite 11, Abb. 7 ist eine Claus-Anlage beschrieben, die einen zwei- stufigen Abhitzekessel aufweist, in welchem das Prozessgas aus der Brennkammer sowie das Prozessgas aus einer Katalysatorstufe abgekühlt werden. Die konstruktive Ausführung des Abhitzekessels ist nicht beschrieben. Aufgrund der großen Temperaturunterschiede der eintretenden Prozessgas- ströme müssen erhebliche Wärmespannungen befürchtet werden, die in einem einzigen Apparat nur schwer zu beherrschen sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Abhitzekes- sei für eine Claus-Anlage zur Erzeugung von niedergespanntem Dampf anzugeben, der einfach aufgebaut ist und sowohl die Kühlung des aus der Brennkammer austretenden heißen Prozessgases als auch die Kühlung der die Katalysatorstufen verlassenden kühleren Prozessgase in einem einzigen Apparat ermöglicht.
Gegenstand der Erfindung und Lösung dieser Aufgabe ist ein Abhitzekessel für eine Claus-Anlage mit
einem von einem druckfesten Mantel umgebenen Dampferzeugerraum,
einem langen Rohrbündel aus Wärmetauscherrohren, die sich durch den Dampferzeugerraum erstrecken und an beiden Enden in Rohrböden eingesetzt sind, welche den Dampferzeugerraum begrenzen, mindestens einem weiteren Rohrbündel aus kürzeren Wärmetauscherrohren, die an ihrem austrittsseitigen Ende ebenfalls in den Rohrboden eingesetzt sind und an ihrem eintrittsseitigen Ende in eine Anströmkammer münden, und
einem Kopfstück, das am austrittsseitigen Ende an den Rohrboden anschließt und in Sektionen unterteilt ist,
wobei das lange Rohrbündel von einem aus einer Brennkammer austretenden heißen Prozessgas durchströmt wird, wobei die Anströmkammer innerhalb des Dampferzeugerraums angeordnet ist und von einem kühleren Prozessgas aus einer Katalysatorstufe der Claus-Anlage beaufschlagt ist, wobei jeder Sektion des Kopfstücks jeweils ein Rohrbündel zugeordnet ist und wobei an die Sektionen Einrichtungen zur Ableitung von kondensiertem Schwefel angeschlossen sind.
Der Abhitzekessel ist liegend angeordnet. An den Dampfer- zeugerraum sind übliche Einrichtungen für eine geregelte
Kesselspeisewasserzuführung sowie Dampfabzugseinrichtungen angeschlossen. Durch die in den Dampferzeugerraum integrierte Anströmkammer können die unterschiedlichen Gaseintrittstemperaturen beherrscht werden, ohne dass aufwendige Maßnahmen zum Ausgleich von Wärmedehnungen erforderlich sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist an den eintrittsseitigen Rohrboden ein Kopfstück mit einem An- schlussflansch zur unmittelbaren Befestigung an der Brennkammer oder an einem die Brennkammer enthaltenden Spalt - reaktor der Claus-Anlage angeschlossen. Die Anströmkammer weist einen mantelseitigen Gaseinlass für das Prozessgas auf. Sofern die Claus -Anlage zwei oder mehr Katalysatorstufen aufweist, die bei Arbeitstemperaturen zwischen 200 °C und 300 °C betrieben werden, ist die Anströmkammer zweckmäßig in AnströmkammerSektionen unterteilt, wobei die An- Strömkammersektionen jeweils einen mantelseitigen Gasein- lass für das Prozessgas aus einer Katalysatorstufe der Claus-Anlage aufweisen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Position der Anströmkammer auf das sich innerhalb der Wärmetauscherrohre des langen Rohrbündels einstellende Temperaturprofil so abgestimmt, dass die Temperaturunterschiede zwischen der Anströmkammer und der örtlichen Temperatur des durch das lange Rohrbündel geführten Prozessgases kleiner sind als 150 °C. Bei optimaler Abstimmung sollten die Temperaturunterschiede in den Rohren in jedem Querschnitt des Apparates möglichst gering sein.
Nach Abscheidung von kondensiertem Schwefel muss das Pro- zessgas auf eine Temperatur oberhalb der Schwefelkondensationstemperatur erwärmt werden, bevor das Prozessgas in die Katalysatorstufe eintritt . Die Erwärmung erfolgt zweckmäßig durch Zumischen von heißem Prozessgas. In weiterer Ausgestaltung lehrt die Erfindung, dass durch den Dampferzeuger- räum ein Zusatzrohr für heißes Prozessgas geführt ist, welches mit einer hohen Temperatur wieder aus dem Zusatzrohr austritt und zur Erwärmung des auf eine Temperatur unterhalb der Kondensationstemperatur von Schwefel gekühlten Prozessgasstromes einsetzbar ist. Auf der Abströmseite des Zusatzrohres ist eine Einrichtung zur Steuerung des durch das Zusatzrohr geführten Prozessgasmengenstromes vorgesehen. Der erfindungsgemäße Abhitzekessel führt zur einer beachtlichen Vereinfachung der Claus-Anlage in apparatetechnischer Hinsicht. Die Verrohrung vereinfacht sich. Es entfallen Zwischenerhitzer und Kondensatoren. Eine stets auf- wendige Kesselspeisewasserregelung muss lediglich für einen einzigen Apparat bereitgestellt werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert. Es zei- gen schematisch
Fig. 1 eine Claus-Anlage mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Abhitzekessel,
Fig. 2 eine weitere Ausführungsform des Abhitzekessels,
Fig. 3 den Schnitt A-A aus Fig. 2.
In der in Fig. 1 dargestellten Claus-Anlage wird Schwefelwasserstoff in elementaren Schwefel umgewandelt. Zum grundsätzlichen Aufbau der Anlage gehören ein Spaltreaktor 1 mit einer Brennkammer 2, ein an den Gasauslass des Spaltreaktors 1 angeschlossener Abhitzekessel 3 sowie eine Katalysa- torstufe 4. Ein Schwefelwasserstoff enthaltendes Sauergas 5 wird zusammen mit Luft 6 und Heizgas 7 in die Brennkammer 2 des Spaltreaktors 1 eingeführt, der im Ausführungsbeispiel zusätzlich zu der Brennkammer 2 eine Katalysatorschüttung 8 enthält. Das Prozessgas verlässt den Spaltreaktor 1 mit einer Temperatur von ca. 1200 °C und wird im Abhitzekessel 3 auf eine zur Kondensation des Schwefels erforderliche Temperatur von weniger als 170 °C abgekühlt. Der kondensierende Schwefel wird abgeschieden. Nach Abscheidung des Schwefels wird das gekühlte Prozessgas 9 erwärmt und der Katalysatorstufe 4 zugeführt, in der Schwefelverbindungen an einem Katalysator in elementaren Schwefel umgesetzt werden. Die Katalysatorstufe 4 wird bei einer Temperatur von weniger als 300 °C betrieben. Das die Katalysatorstufe 4 verlassende Prozessgas wird ebenfalls in dem Abhitzekessel 3 auf die zur Kondensation des Schwefels erforderliche Temperatur abgekühlt. Der kondensierte Schwefel wird ausgeschieden.
Der Spaltreaktor 1 besteht aus einem feuerfest ausgekleideten liegenden zylindrischen Kessel, in welchem die Brennkammer 2, ein Katalysatorraum mit der Katalysatorschüttung 8 sowie ein abströmseitiger Raum nebeneinander angeordnet sind. Die Einströmöffnung und der Gasauslass sind an gegenüberliegenden Stirnseiten des Kessels angeordnet. Der Katalysatorraum ist beidseitig von gasdurchlässigen Gittersteinen 11 begrenzt und weist eine mantelseitige Füllöffnung zum Einbringen der Katalysatorschüttung 8 auf. Die Gitter- steine 11 enthalten zweckmäßig Langlöcher. Am Umfang des abströmseitigen Raums ist eine feuerfest ausgekleidete Abzweigleitung 12 angeschlossen, die in eine benachbarte Prozessgasleitung einmündet. Im Mündungsbereich der Abzweigleitung 12 ist ein Ventil 13 angeordnet, mit dem der Mengenstrom des aus der Abzweigleitung 12 austretenden heißen Gasstromes regelbar ist. Der Ventilkörper des Ventils 13 wird dabei von dem kühlen Prozessgas 9 gekühlt, so dass übliche metallische Werkstoffe für den Ventilkörper verwendet werden können.
Der Abhitzekessel 3 weist einen von einem druckfestem Mantel 14 umgebenen Dampferzeugerraum auf, an den eine Zuführeinrichtung 16 für Kesselspeisewasser sowie eine Abzugsein- richtung 17 für niedergespannten Dampf angeschlossen sind. Der Abhitzekessel 3 enthält ein langes Rohrbündel 18 aus Wärmetauscherrohren, die sich durch den Dampferzeugerraum erstrecken und an beiden Enden in Rohrböden 19 eingesetzt sind, welche den Dampferzeugerraum begrenzen. Ferner ist mindestens ein weiteres Rohrbündel 20 aus kürzeren Wärmetauscherrohren vorgesehen, die an ihrem austrittsseitigen Ende ebenfalls in den Rohrboden 19 eingesetzt sind und an ihrem eintrittsseitigen Ende in eine Anströmkammer 21 mün- den. Das lange Rohrbündel 18 wird von dem aus der Brennkammer bzw. dem Spaltreaktor 1 austretenden heißen Prozessgas durchströmt. Die Anströmkammer 21 ist innerhalb des Dampferzeugerraums 15 angeordnet und wird von dem kühleren Prozessgas aus der Katalysatorstufe 4 beaufschlagt . Der Ab- hitzekessel 3 weist ferner ein Kopfstück 22 auf, das am austrittsseitigen Ende an den Rohrboden 19 anschließt und in Sektionen unterteilt ist. Jeder Sektion des Kopfstückes ist jeweils ein Rohrbündel 18, 20 zugeordnet. An die Sektionen sind Einrichtungen zur Ableitung von kondensiertem Schwefel angeschlossen.
Der Abhitzekessel 3 ist eintrittsseitig unmittelbar an den Spaltreaktor 1 angeschlossen. Er weist ein entsprechendes Kopfstück mit einem Anschlussflansch auf. Das aus der Kata- lysatorstufe 4 abgezogene kühlere Prozessgas ist über einen mantelseitigen Gaseinlass in die Anströmkammer 21 einspeisbar. Die Aufgabestelle für das kühlere Prozessgas ist entlang dem Abhitzekessel 3 so gewählt, dass keine allzu hohen Temperaturunterschiede in den Rohren auftreten und die Wär- mespannungen beherrschbar sind. Im Ausführungsbeispiel ist die Position der Anströmkammer 21 auf das sich innerhalb der Wärmetauscherrohre des langen Rohrbündels 18 einstellende Temperaturprofil so abgestimmt, dass die Temperatur- unterschiede zwischen der Anströmkammer 2 und der örtlichen Temperatur des durch das lange Rohrbündel 18 geführten Prozessgases kleiner sind als 150 °C.
Die in den Fig. 2 und 3 dargestellte Ausfuhrungsform ist für eine Claus-Anlage bestimmt, die eine Brennkammer bzw. einen Spaltreaktor und zwei bei Temperatur unterhalb von 300 °C betriebene Katalysatorstufen aufweist. Die Anströmkammer 21 ist in Anströmkammersektionen 21a, 21b unter- teilt, die jeweils einen mantelseitigen Gaseinlass für das Prozessgas aus einer Katalysatorstufe aufweist. Es versteht sich, dass auch das gasaustrittsseitige Kopfstück 22 in eine entsprechende Anzahl von Sektionen unterteilt ist. In der Fig. 2 ist ferner durch eine gestrichelte Linie ange- deutet, dass der Abhitzekessel ein Zusatzrohr 24 für heißes Prozessgas aufweisen kann, welches durch den Dampferzeugerraum geführt ist und an dem austrittsseitigen Ende mit einer Einrichtung 25 zur Steuerung des Prozessgasmengen- stromes ausgerüstet ist. Das Zusatzrohr 24 ist so ausge- legt, dass das Prozessgas mit einer hohen Temperatur wieder aus dem Zusatzrohr 24 austritt und zur Erwärmung des auf eine Temperatur unterhalb des Kondensationstemperatur von Schwefel gekühlten Prozessgasstromes einsetzbar ist. Das Zusatzrohr 24 ersetzt insofern eine Bypassleitung .

Claims

Patentansprüche :
1. Abhitzekessel für eine Claus-Anlage mit
einem von einem druckfesten Mantel (14) umgebenen Dampferzeugerraum,
einem langen Rohrbündel (18) aus Wärmetauscherrohren, die sich durch den Dampferzeugerraum erstrecken und an beiden Enden in Rohrböden (19) eingesetzt sind, welche den Dampferzeugerraum begrenzen,
mindestens einem weiteren Rohrbündel (20) aus kürzeren Wärmetauscherrohren, die an ihrem austrittsseitigen Ende ebenfalls in den Rohrboden (19) eingesetzt sind und an ihrem eintrittsseitigen Ende in eine Anströmkammer (21) münden,
einem Kopfstück (22), das am austrittsseitigen Ende an den Rohrboden (19) anschließt und in Sektionen unterteilt ist,
wobei das lange Rohrbündel (18) von einem aus einer Brennkammer (2) austretenden heißen Prozessgas durchströmt wird, wobei die Anströmkammer (21) innerhalb des Dampfe zeuger- raums angeordnet ist und von einem kühleren Prozessgas (10) aus einer Katalysatorstufe (4) der Claus-Anlage beaufschlagt ist, wobei jeder Sektion des Kopfstücks (22) jeweils ein Rohrbündel (18, 20) zugeordnet ist und wobei an die Sektionen Einrichtungen zur Ableitung von kondensiertem
Schwefel angeschlossen sind.
2. Abhitzekessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an den eintrittsseitigen Rohrboden ein Kopfstück mit einem Anschlussflansch zur unmittelbaren Befestigung an der Brennkammer oder an einem die Brennkammer enthaltenden Spaltreaktor angeschlossen ist.
3. Abhitzekessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anströmkammer (21) einen mantelseitigen Gaseinlass für das Prozessgas aufweist .
4. Abhitzekessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anströmkammer (21) in AnströmkammerSektionen (21a, 21b) unterteilt ist, wobei die Anströmkammer- sektionen (21a, 21b) jeweils einen mantelseitigen Gasein- lass für das Prozessgas aus einer Katalysatorstufe der Claus-Anlage aufweist.
5. Abhitzekessel nach einem Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Position der Anströmkammer (21) auf das sich innerhalb der Wärmetauscherrohre des langen
Rohrbündels (18) einstellende Temperaturprofil so abgestimmt ist, dass die Temperaturunterschiede zwischen der Anströmkammer (21) und der örtlichen Temperatur des durch das lange Rohrbündel (18) geführten Prozessgas kleiner sind als 150°C.
6. Abhitzekessel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch ein durch den Dampferzeugerraum geführtes Zusatzrohr (24) für heißes Prozessgas und einer auf der Ab- strömseite vorgesehenen Einrichtung (25) zur Steuerung des
Prozessgasmengenstroms durch das Zusatzrohr (24), wobei das Prozessgas mit einer hohen Temperatur wieder aus dem Zu- satzrohr (24) austritt und zur Erwärmung des auf eine Tem- peratur unterhalb der Kondensationstemperatur von Schwefel abgekühlten Prozessgasstromes einsetzbar ist.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10233819A1 (de) * 2002-07-25 2004-02-12 Thyssenkrupp Encoke Gmbh Verfahren zur Abtrennung von Schwefelwasserstoff aus Koksofengas mit nachfolgender Gewinnung von elementarem Schwefel in einer Claus-Anlage
DE102006055973A1 (de) * 2006-11-24 2008-05-29 Borsig Gmbh Wärmetauscher zur Kühlung von Spaltgas
US8778297B2 (en) * 2011-03-31 2014-07-15 Jgc Corporation Sulfur recovery unit and sulfur recovery method
DE102011002320B3 (de) 2011-04-28 2012-06-21 Knauf Gips Kg Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Strom aus schwefelwasserstoffhaltigen Abgasen
CN102359744A (zh) * 2011-10-28 2012-02-22 李恒杰 炉膛同轴分段燃烧中心回燃多回程蓄热节能炉
US9562703B2 (en) * 2012-08-03 2017-02-07 Tom Richards, Inc. In-line ultrapure heat exchanger
WO2014126592A1 (en) * 2013-02-18 2014-08-21 Poole Ventura, Inc. Thermal diffusion chamber with cooling tubes
US9757677B2 (en) * 2013-06-21 2017-09-12 Phillips 66 Company Apparatus for in-situ production of low dissolved hydrogen sulfide, degassed, sulfur from Claus sulfur recovery

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1957006A (en) * 1927-04-27 1934-05-01 Sulphide Corp Method of and apparatus for condensing sulphur
US4249921A (en) * 1977-12-21 1981-02-10 Davy International Aktiengesellschaft Sulphur condensing apparatus
US4303633A (en) * 1975-01-16 1981-12-01 Metallgesellschaft Aktiengesellschaft Method of recovering elemental sulfur from reactive gases containing sulfur dioxide and hydrogen sulfide
US4391791A (en) * 1981-04-09 1983-07-05 Standard Oil Company (Indiana) Low temperature sulfur recovery
US5176896A (en) * 1988-06-23 1993-01-05 Texaco Inc. Apparatus and method for generation of control signal for Claus process optimization

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2711897C3 (de) * 1977-03-18 1980-01-10 Davy International Ag, 6000 Frankfurt Verfahren und Vorrichtung zur katalytischen Oxidation von gasförmigen Schwefelverbindungen zu Schwefeltrioxid
DE3212279C2 (de) * 1982-04-02 1985-11-28 Davy McKee AG, 6000 Frankfurt Verfahren und Vorrichtung zur Verbrennung H↓2↓S-haltiger Gase
US4526590A (en) * 1983-05-31 1985-07-02 Standard Oil Company (Indiana) Cooling and condensing of sulfur and water from Claus process gas
US4632818A (en) * 1984-10-03 1986-12-30 Air Products And Chemicals, Inc. Production of sulfur from an oxygen enriched claus system
DE3843295A1 (de) * 1988-12-22 1990-06-28 Krupp Koppers Gmbh Verfahren zum betrieb einer claus-anlage
ZA902342B (en) * 1989-06-19 1990-12-28 Krupp Koppers Gmbh Method for the operation of a claus plant
US6800269B2 (en) * 1999-07-30 2004-10-05 Conocophillips Company Short contact time catalytic sulfur recovery system for removing H2S from a waste gas stream

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1957006A (en) * 1927-04-27 1934-05-01 Sulphide Corp Method of and apparatus for condensing sulphur
US4303633A (en) * 1975-01-16 1981-12-01 Metallgesellschaft Aktiengesellschaft Method of recovering elemental sulfur from reactive gases containing sulfur dioxide and hydrogen sulfide
US4249921A (en) * 1977-12-21 1981-02-10 Davy International Aktiengesellschaft Sulphur condensing apparatus
US4391791A (en) * 1981-04-09 1983-07-05 Standard Oil Company (Indiana) Low temperature sulfur recovery
US5176896A (en) * 1988-06-23 1993-01-05 Texaco Inc. Apparatus and method for generation of control signal for Claus process optimization

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Publication number Publication date
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