Typischer Prozessablauf für Schwefelrückgewinnung und Abgastreatment-Anlagen
Thread Content
Der typische Prozessablauf für die Schwefelrückgewinnung sowie die Behandlung von Abgasen ist wie folgt: Im ersten Schritt werden die sauren Gase, die aus den verschiedenen Desulfurisierungsanlagen stammen und reich an Schwefelwasserstoff sind, nach der Behandlung mit Ammoniaklösung zusammen mit Luft im richtigen Verhältnis in einen Wärme-Reaktor eingeleitet. Dort findet eine Oxidationsreaktion statt, wodurch Schwefelgas entsteht. Zweiter Schritt: Das Prozessgas, das aus dem Reaktor kommt (und Sulfidgase, unoxidiertes Schwefelwasserstoff, Schwefeldioxid, Stickstoff usw. enthält), wird in einem Abwärmeträger durch Kühlung auf etwa 315 Grad abgekühlt. Durch den Wärmetausch im Abwärmeträger entsteht Dampf mittlerem Drucks. Dritter Schritt: Das Gas, das durch den Abwärmeträger gekühlt wurde, gelangt in den ersten Kondensator, wo es weiter auf 130 Grad abgekühlt wird. Dabei kondensiert das Schwefelgas im Gas vollständig und wird vom Gas getrennt; es fließt anschließend in den Schwefeltank. Schritt vier: Das Prozessgas nach dem ersten Kondensator wird mithilfe der Abwärme des Rauchgases auf 260 bis 290 Grad erhitzt. Anschließend gelangt es in den ersten katalytischen Reaktor, wo es weiter reagiert und dabei Schwefelgas entsteht. Das Prozessgas gelangt nach dem Wärmetausch in den zweiten Kondensator, wo es auf 130 Grad abgekühlt wird. Das Schwefelgas im Prozessgas kondensiert vollständig und wird vom Prozessgas getrennt, um anschließend in den Schwefeltank zu fließen. Schritt fünf: Das Prozessgas nach dem sekundären Kondensator tauscht Wärme mit dem Prozessgas am Ausgang des primären katalytischen Reaktors aus, sodass eine Temperatur von 220–250 Grad am Eingang des sekundären katalytischen Reaktors erreicht wird. Im sekundären katalytischen Reaktor wird das Prozessgas weiter in Schwefelgas umgewandelt. Nach dem Wärmetausch gelangt das Prozessgas in einen dreistufigen Kondensator, wo es auf 130 Grad abgekühlt wird. Das Schwefelgas im Prozessgas kondensiert vollständig und wird vom Prozessgas getrennt, um anschließend in den Schwefeltank zu fließen. Nach der zweistufigen Umwandlung kann die Rückgewinnungsrate von Schwefel bei etwa 95 % liegen. Schritt 6: Um die Umwandlungsrate von Schwefel weiter zu erhöhen und die Umweltanforderungen zu erfüllen, muss die Abgasflüssigkeit der Claus-Schwefelrückgewinnungseinheit durch Hydrogenreduktion behandelt werden – das heißt, sie wird in eine Abgastrennungsanlage geleitet. Die Abgase der Schwefelrückgewinnungseinheit werden erhitzt (es gibt zwei Methoden zur Erhitzung: Die erste Methode nutzt die Restwärme aus den Abgasen des Verbrennungsofens) ； Zweite Methode: Es wird ein Online-Heizofen eingesetzt, der hohe Temperaturen erzeugt; die entstehenden heißen Gase werden direkt mit Wasserstoff vermischt und in den Hydrogenerzeuger eingeleitet. Unter dem Einfluss eines Katalysators werden Schwefel sowie Schwefeldioxid in Schwefelwasserstoff umgewandelt. Zudem werden Schwefeloxid und Dibromwasserstoff durch Hydrolyse in Schwefelwasserstoff umgewandelt. Schritt 7: Das Prozessgas, das aus dem Wasserstoffierungsreaktor kommt, wird durch Wärmetausch abgekühlt. Anschließend wird es mit Wasser schnell abgekühlt und in den Absorptionsbehälter geleitet. Dort wird das Schwefelwasserstoff mithilfe einer stark verdünnten Ammoniaklösung aufgenommen. Danach wird das Gas wieder in das saure Gaspaket zurückgeführt. Schritt 8: Das saubere Gas, das aus der Oberseite des Absorptionsbehälters austritt, enthält Spuren von Schwefelwasserstoff – in der Regel weniger als 200 ppmv. Durch Erhitzung im Verbrennungsofen wird der Schwefelwasserstoff in Schwefeldioxid umgewandelt, bevor das Gas in die Atmosphäre abgegeben wird.
Der typische Prozessablauf für die Schwefelrückgewinnung sowie die Behandlung von Abgasen ist wie folgt: In der ersten Phase werden die sauren Gase, die reich an Schwefelwasserstoff sind und aus den verschiedenen Entschwefelungsanlagen durch Behandlung mit Aminallösungen sowie Destillation mit Säurewasser gewonnen werden, in einem bestimmten Verhältnis mit Luft vermischt. Anschließend gelangen diese Gemische in einen Wärme-Reaktor, wo eine Oxidationsreaktion stattfindet, wodurch Schwefelgas entsteht. Zweiter Schritt: Das Prozessgas, das aus dem Reaktor kommt (und Sulfidgase, unoxidiertes Schwefelwasserstoff, Schwefeldioxid, Stickstoff usw. enthält), wird in einem Abwärmeträger durch Kühlung auf etwa 315 Grad abgekühlt. Durch den Wärmetausch im Abwärmeträger entsteht Dampf mittlerem Drucks. Dritter Schritt: Das Gas, das durch den Abwärmeträger abgekühlt wurde, gelangt in den ersten Kondensator, wo es weiter auf etwa 160 Grad abgekühlt wird. Dabei kondensiert das Schwefelgas im Gas vollständig und wird vom Gas getrennt. Anschließend fließt es über einen Schwefelschutz in den Schwefeltank. Schritt vier: Das Prozessgas nach dem ersten Kondensator wird auf 260 bis 290 Grad nachgewärmt und anschließend in den ersten katalytischen Reaktor geleitet, wo es weiter reagiert, um Schwefelgas zu erzeugen. Das Prozessgas gelangt nach dem Wärmetausch in den zweiten Kondensator, wo es auf etwa 160 Grad abgekühlt wird. Das Schwefelgas im Prozessgas kondensiert vollständig und wird vom Prozessgas getrennt; anschließend fließt es über einen Schwefelsperremechanismus in den Schwefeltank. Schritt fünf: Das Prozessgas nach dem sekundären Kondensator tauscht Wärme mit dem Prozessgas am Ausgang des primären katalytischen Reaktors aus, sodass eine Temperatur von 220–250 Grad am Eingang des sekundären katalytischen Reaktors erreicht wird. Im sekundären katalytischen Reaktor wird das Prozessgas weiter in Schwefelgas umgewandelt. Nach dem Wärmetausch gelangt das Prozessgas in einen dreistufigen Kondensator, wo es auf etwa 160 Grad abgekühlt wird. Das Schwefelgas im Prozessgas kondensiert vollständig und wird vom Prozessgas getrennt; anschließend fließt es über eine Schwefelsperre in den Schwefeltank. Nach der zweistufigen Umwandlung kann die Rückgewinnungsrate von Schwefel bei etwa 95 % liegen. Schritt 6: Um die Umwandlungsrate von Schwefel weiter zu erhöhen und die Umweltanforderungen zu erfüllen, muss der Abgasstrom der Claus-Schwefelrückgewinnungseinheit durch Hydrogenreduktion behandelt werden, d.h., er wird in eine Abgastrennungsanlage geleitet. Die Abgase der Schwefelrückgewinnungsanlage werden erhitzt (es gibt drei Methoden zur Erhitzung: Die erste Methode nutzt die Restwärme aus den Abgasen des Verbrennungsofens) ； Zweite Methode: Einsatz eines Online-Heizofens zur Erzeugung von heißer Rauchgasatmosphäre, die direkt zur Erhitzung verwendet wird. Dritte Methode: Wärmetausch mit dem Ausgas des Wasserstoffreaktors in Kombination mit elektrischer Heizung; anschließend wird die Mischung mit Wasserstoff in den Wasserstoffreaktor eingeleitet. Unter dem Einfluss des Katalysators werden Schwefel sowie Schwefeldioxid in Schwefelwasserstoff umgewandelt, während Schwefeloxid und Kohlendisulfid in Schwefelwasserstoff hydrolysiert werden. Schritt sieben: Das Prozessgas, das aus dem Wasserstoffierungsreaktor kommt, wird durch Wärmetausch abgekühlt. Anschließend wird es mit Wasser stark abgekühlt und in den Absorptionsbehälter geleitet. Dort wird das Schwefelwasserstoff mithilfe einer sehr schwachen Ammoniaklösung aufgenommen. Danach wird das Gas wieder in das saure Gasnetz zurückgeführt. Schritt 8: Das saubere Gas, das aus der Oberseite des Absorptionsbehälters austritt, enthält Spuren von Schwefelwasserstoff – in der Regel weniger als 200 ppmv. Der Schwefelwasserstoff wird anschließend in einem Hochtemperatur-Verbrennungsofen in Schwefeldioxid umgewandelt, bevor das Gas wieder in die Atmosphäre abgegeben wird.
Ich frage mich: Da der Wärmeübergangskoeffizient bei der Gas-Gas-Wärmeübertragung recht gering ist, könnte die häufige Verwendung dieser Methode in Claus-Anlagen dazu führen, dass eine große Wärmeübertragungsfläche benötigt wird – und damit auch größere Wärmeaustauschgeräte