(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
遊離酸素を含有するガスにより酸性ガス中のＨ2Ｓの制御した酸化を行う、硫黄プラントからの残留ガス中に存在する硫黄化合物Ｈ2Ｓ、ＳＯ2、ＣＯＳおよび／またはＣＳ2を、硫黄の形態で回収し、実質的にそのすべてを除去する方法であって、硫黄プラントから発生する該残留ガスを、酸化および加水分解装置内に入れられている、Ｈ2Ｓへの化合物ＣＯＳおよびＣＳ2の加水分解の触媒と接触させ、その操作を、Ｈ2ＳおよびＳＯ2を含有し、ＣＯＳおよびＣＳ2を実質的に含有しない加水分解された残留ガスを生成するために十分である温度で行うこと、加水分解された残留ガスの温度を該ガスを精製装置の中に流すために必要な値にした後、該ガスを精製装置の中に通過させること、加水分解された残留ガス中の化合物Ｈ2Ｓと化合物ＳＯ2とを精製装置内でお互いに反応させて硫黄を形成させ、そしてこの装置の出口で、唯一の硫黄化合物としてＨ2Ｓを含有する実質的に精製された残留ガスを得ること、この実質的に精製された残留ガスを、硫黄へのＨ2Ｓの選択的酸化の触媒を含有する接触酸化装置の中に導入し、この実質的に精製された残留ガスを、この接触酸化装置内で、この実質的に精製された残留ガス中のＨ2Ｓを硫黄にまで酸化するために必要な化学量論的量に対して過剰量の遊離酸素を含有するガス流の形態で、該接触酸化装置の中に注入される酸素の存在下で酸化触媒と接触させて維持し、この酸化を１５０℃より低い温度で行うこと、容量パーセント（Ｈ2Ｓ）および（ＳＯ2）として表示されるＨ2ＳおよびＳＯ2濃度を、精製装置に入る加水分解された残留ガス中で、量（Ｈ2Ｓ）−２（ＳＯ2）が０．２５％〜０．５％の値に維持すること、接触酸化装置の中に導入される実質的に精製された残留ガスの温度が８５℃〜１００℃であり、および接触酸化装置内での硫黄までのＨ2Ｓの酸化を９０℃〜１２０℃の範囲内の温度で行うことを特徴とする方法。
【請求項２】
精製装置に入る加水分解された残留ガス中の容量パーセント（Ｈ2Ｓ）および（ＳＯ2）として表示されるＨ2ＳおよびＳＯ2濃度を、量（Ｈ2Ｓ）−２（ＳＯ2）が０．２５％〜０．３５％の範囲内であるような値に維持することを特徴とするる請求項１に記載の方法。
【請求項３】
量（Ｈ2Ｓ）−２（ＳＯ2）を、硫黄プラントの中に導入される、Ｈ2Ｓを含有するガスの流速と遊離酸素を含有するガスの流速との比を変化させることによって選択された値に維持することを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
硫黄プラントから発生して、酸化および加水分解装置に入る残留ガス中のＨ2Ｓ：ＳＯ2モル比を、硫黄プラントの中に導入される、Ｈ2Ｓを含有する酸性ガスの流速と遊離酸素を含有するガスの流速との比を変化させることによって２：１以上の値に維持すること、遊離酸素を含有するガス流を酸化および加水分解装置の中に注入し、ＳＯ2へのＨ2Ｓの酸化を、該ガス流をこの装置内に存在するＨ2Ｓの酸化触媒と接触させることにより、Ｈ2ＳへのＣＯＳおよび／またはＣＳ2の加水分解に加えて、該装置内で行うこと、及び量（Ｈ2Ｓ）−２（ＳＯ2）を、酸化および加水分解装置の中に導入される遊離酸素を含有するガス流の流速を変化させることによって、精製装置に入る加水分解された残留ガス中で、選択された値に維持することを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項５】
酸化および加水分解装置を、１８０℃〜７００℃の温度で運転することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
酸化および加水分解装置を、２５０℃〜４００℃の温度で運転することを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
酸化および加水分解装置に、Ｈ2Ｓへの化合物ＣＯＳおよびＣＳ2の加水分解およびＨ2Ｓの酸化の両方を促進する単一の触媒が含有されていることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
酸化および加水分解装置内に存在する触媒または触媒群と接触しているガスの総滞留時間が、圧力および温度の標準条件下で表わして、０．５秒〜１０秒の範囲内であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
精製装置が、その中で、１６０℃よりも低い温度である加水分解された残留ガスをクラウス触媒と接触させて、Ｈ2ＳとＳＯ2との間の反応によって硫黄を形成させ、硫黄をクラウス触媒の上に析出させる目的で、この接触を、形成される硫黄の露点よりも低い温度で行ない、硫黄を負荷した触媒を規則的間隔で、２００℃〜５００℃の非酸化性ガスによるパージによる再生に付して、それに保持される硫黄を蒸発させ、次いで、１６０℃よりも低い温度のガスによって、加水分解された残留ガスと新たに接触させるために必要な温度まで冷却させることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
ガスと、接触酸化装置内に存在する酸化触媒との接触時間が、圧力および温度の標準条件下で表わして、０．５秒〜２０秒の範囲内であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
接触酸化装置内に存在する硫黄を負荷した酸化触媒を、非酸化性ガスによって該触媒をパージすることによって再生し、この操作を、触媒上に保持されている硫黄を蒸発させるために、２００℃〜５００℃の温度で行い、次いで再生された触媒を、接触酸化反応の新しい実施のために選択される温度に冷却し、この冷却を、適当な温度にあるガスによって行うことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
低温クラウス接触精製装置および接触酸化装置が、それぞれ、混合反応器と呼ばれる同じ反応器内で直列に配置されている、クラウス接触反応帯域および硫黄へのＨ2Ｓの接触酸化のための帯域からなることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
混合反応器のクラウス接触反応帯域および硫黄へのＨ2Ｓの接触酸化のための帯域が間接式熱交換器を介して配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
混合反応器内に存在するクラウス触媒およびＨ2Ｓの酸化触媒を、同じ再生ガスでパージすることによって連続して再生し、同じ冷媒ガスで連続して冷却することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の方法。
【請求項１５】
再生した触媒を冷却するのに用いるガスが、少なくとも冷却の最終段階の間水蒸気を含有することを特徴とする、請求項９、１１又は１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
本発明は、硫黄プラントからの残留ガス中に存在する硫黄化合物Ｈ2Ｓ、ＳＯ2、ＣＯＳおよび／またはＣＳ2を硫黄の形態で回収し、実質的に全て除去する方法に関する。
遊離酸素を含有するガスによる、Ｈ2Ｓを含有する酸性ガスの制御した酸化のクラウス法により、硫黄が生成される硫黄プラントから発生する残留ガスには、約０．２〜４容量％の硫黄化合物が含有されており、この硫黄化合物の大部分はＨ2Ｓからなり、残りはＳＯ2、ＣＯＳ、ＣＳ2並びに硫黄蒸気および／または小胞状硫黄からなっている。
このような残留ガスは普通、それを大気に排出することができるようにする目的で、その中の硫黄化合物の総含有量をできるだけ減少させるために、大気汚染に関する法律で規制されている規準に適合し、同時にこれらの硫黄化合物を、硫黄プラントで処理された酸性ガスから生成される品質向上性の生成物の収率を増加させることに寄与する形態で回収しながら、これらを燃焼した後で処理されている。
ＥＰ−Ａ−０３４６２１８には、酸性ガス中のＨ2Ｓの制御された酸化が、遊離酸素を含有するガスにより行われる硫黄プラントから発生し、そしてＨ2Ｓ、ＳＯ2、ＣＯＳおよび／またはＣＳ2を含有する残留ガスの処理方法が提案されており、この方法によって、化合物ＣＯＳおよびＣＳ2の実質的に全てを硫黄の形態で回収することが可能になる。この方法は、硫黄プラントから発生する残留ガスを、酸化および加水分解装置内に入れられた、Ｈ2Ｓへの化合物ＣＯＳおよびＣＳ2の加水分解の触媒と接触させること、その運転は、Ｈ2ＳおよびＳＯ2を含有し、ＣＯＳおよびＣＳ2を実質的に含有しない、加水分解された残留ガスを生成するために十分である温度で行われること、加水分解された残留ガスの温度を、該ガスを精製装置の中に流すために必要な値にした後、該ガスを精製装置の中に通過させて、該装置内で加水分解された残留ガス中の化合物Ｈ2Ｓと化合物ＳＯ2とをお互いに反応させて硫黄を形成させ、そしてこの装置の出口で、低い残留含有量の硫黄化合物を含有する実質的に精製された残留ガスを得ること、および硫黄プラントの中に導入される、Ｈ2Ｓを含有する酸性ガスの流速と遊離酸素を含有するガスの流速との比を変化させることによって、加水分解された残留ガス中のＨ2Ｓ：ＳＯ2モル比を、精製装置の入口で２：１に実質的に等しい値に連続的に調節することからなる。
ＥＰ−Ａ−０４２４２５９には、精製装置に入る加水分解された残留ガス中のＨ2Ｓ：ＳＯ2モル比の制御の特性を改良し、一般的に該加水分解された残留ガスのＨ2ＳおよびＳＯ2含有量を制限または減少させることを可能にする、前記の方法に対する改良が提案されている。この改良は、硫黄プラントから発生し、酸化および加水分解装置に入る残留ガス中のＨ2Ｓ：ＳＯ2モル比を、硫黄プラントの中に導入される、Ｈ2Ｓを含有する酸性ガスの流速と遊離酸素を含有するガスの流速との比を変化させることによって２：１以上の値に維持すること、遊離酸素を含有するガス流を酸化および加水分解装置の中に導入すること、および該装置内で、該ガス流をこの装置内に存在するＨ2Ｓの酸化触媒と接触させ、精製装置内に入る加水分解された残留ガス中のＨ2Ｓ：ＳＯ2モル比を、酸化および加水分解装置内に導入される遊離酸素を含有するガス流の流速を変化させることによって実質的に２：１に等しい値に維持することによって、ＳＯ2へのおよび任意に硫黄へのＨ2Ｓの酸化を行うことからなる。
ＥＰ−Ａ−０２１８３０２には、とりわけ、Ｈ2ＳおよびＳＯ2を低濃度で且つ少なくとも２．２：１のＨ2Ｓ：ＳＯ2モル比で含有し、更にＣＯＳおよびＣＳ2を含有する残留ガスの処理方法が記載されている。このような方法に於いて、残留ガスはまず最初に２００℃〜３５０℃の温度で行われる接触加水分解に付され、化合物ＣＯＳおよびＣＳ2がＨ2Ｓに転化される。次に、加水分解された残留ガスは、硫黄を生成するＨ2ＳとＳＯ2との間の反応
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（この硫黄は触媒の上に析出する）を行うために、８０℃〜１５０℃の範囲の温度で作動する触媒と接触させられ、ガス流出物には唯一の硫黄化合物としてＨ2Ｓが含有されている。適当量（化学量論的量の約１．５倍）の酸素を空気の形態で添加した該ガス流出物は、これも８０℃〜１５０℃の温度で作動し、硫黄（この硫黄は触媒の上に析出する）および脱硫された残留ガスを生成する、硫黄へのＨ2Ｓの直接酸化
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の触媒と接触させられる。
本発明により、クラウス型硫黄プラントからの残留ガス中に存在する硫黄化合物Ｈ2Ｓ、ＳＯ2、ＣＯＳおよび／またはＣＳ2の除去方法であって、上記引用例に記載されている方法に対する改良を構成し、該硫黄化合物の一層徹底的な除去になり、全酸性ガス処理装置が硫黄プラントと組み合わされ、このプラントが本発明による方法を使用する場合に、この結果が少なくとも９９．９％の総硫黄回収効率に到達する可能性がある方法が提案される。
硫黄の形態で硫黄化合物を回収する、遊離酸素を含有するガスにより酸性ガス中のＨ2Ｓの制御した酸化を行う硫黄プラントからの残留ガス中に存在する硫黄化合物Ｈ2Ｓ、ＳＯ2、ＣＯＳおよび／またはＣＳ2を実質的に全て除去する本発明による方法は、硫黄プラントから発生する該残留ガスを、酸化および加水分解装置内に入れられている、Ｈ2Ｓへの化合物ＣＯＳおよびＣＳ2の加水分解の触媒と接触させ、その運転を、Ｈ2ＳおよびＳＯ2を含有し、ＣＯＳおよびＣＳ2を実質的に含有しない加水分解された残留ガスを生成するために十分である温度で行い、加水分解された残留ガスを、該ガスの温度を該ガスを精製装置の中に流すために必要な値にした後、精製装置の中を通過させ、加水分解された残留ガス中の化合物Ｈ2Ｓと化合物ＳＯ2とを精製装置内でお互いに反応させて硫黄を形成させ、そしてこの装置の出口で、唯一の硫黄化合物としてＨ2Ｓを含有する実質的に精製された残留ガスを、この実質的に精製された残留ガスを、硫黄へのＨ2Ｓの選択的酸化の触媒を含有する接触酸化装置の中に導入し、この実質的に精製された残留ガスを得、この接触酸化装置内で、実質的に精製された残留ガス中のＨ2Ｓを硫黄にまで酸化するために必要な化学量論的量に対して過剰の遊離酸素を含有するガス流の形態で該接触酸化装置の中に注入される量の酸素の存在下で酸化触媒と接触させて維持し、この酸化を１５０℃より低い温度で行う形式の方法であって、容量パーセント（Ｈ2Ｓ）および（ＳＯ2）として表示されるＨ2ＳおよびＳＯ2濃度を、精製装置に入る加水分解された残留ガス中で、量（Ｈ2Ｓ）−２（ＳＯ2）が０．２％より高く０．５％を越えない、好ましくは０．２５％〜０．５％の範囲内、更に特に０．２５％〜０．３５％の範囲内であるような値に維持すること、接触酸化装置の中に導入される実質的に精製された残留ガスの温度が、８０℃より高く１００℃を越えないこと、および接触酸化装置内での硫黄へのＨ2Ｓの酸化を９０℃〜１２０℃の範囲内の温度で行うことを特徴とする方法である。
一つの態様によれば、該量（Ｈ2Ｓ）−２（ＳＯ2）を、精製装置に入る加水分解された残留ガス中で、０．２％より高く０．５％を越えない、好ましくは０．２５％〜０．５％の範囲内、更に特に０．２５％〜０．３５％の範囲内であるような値に維持することは、硫黄装置の中に導入される、Ｈ2Ｓを含有する酸性ガスの流速と遊離酸素を含有するガスの流速との比を変化させることによって行われる。
別の態様によれば、硫黄プラントから発生して、酸化および加水分解装置に入る残留ガス中のＨ2Ｓ：ＳＯ2モル比は、硫黄プラントの中に導入される、Ｈ2Ｓを含有する酸性ガスの流速と遊離酸素を含有するガスの流速との比を変化させることによって２：１以上の値に維持され、遊離酸素を含有するガス流が酸化および加水分解装置の中に導入され、ＳＯ2へのおよび任意に硫黄へのＨ2Ｓの酸化は、該ガス流を該装置内に存在するＨ2Ｓの酸化触媒と接触させることにより、Ｈ2ＳへのＣＯＳおよび／またはＣＳ2の加水分解に加えて、該装置内で行われ、量（Ｈ2Ｓ）−２（ＳＯ2）は、酸化および加水分解装置の中に導入される遊離酸素を含有するガス流の流速を変化させることによって、精製装置に入る加水分解された残留ガス中で、０．２％より高く０．５％を越えない、好ましくは０．２５％〜０．５％の範囲内、更に特に０．２５％〜０．３５％の範囲内である値で維持される。
Ｈ2Ｓへの化合物ＣＯＳおよびＣＳ2の加水分解反応および、それが行われるときは、酸化および加水分解装置内で行われるＨ2Ｓの酸化反応は、有利には１８０℃〜７００℃、好ましくは２５０℃〜４００℃の温度で行われる。
Ｈ2Ｓへの化合物ＣＯＳおよびＣＳ2の加水分解のみが酸化および加水分解装置内で行われるとき、この装置には該加水分解反応を促進する触媒が含まれている。他方、Ｈ2Ｓへの化合物ＣＯＳおよびＣＳ2の加水分解およびＨ2Ｓの酸化が酸化および加水分解装置内で行われるとき、この装置には加水分解反応を促進する触媒および酸化反応を促進する触媒の両方が含まれていてよく、これらの触媒は混合物としてまたは別々のビーズの形態でまたは有利には両方の反応を同時に促進することができる単一の触媒として使用される。
Ｈ2Ｓへの化合物ＣＯＳおよびＣＳ2の加水分解反応およびＨ2Ｓの酸化反応を促進するために使用することができる触媒の中では、特に下記のものを挙げることができる。
−アルミナをベースとする触媒、即ち、重量基準で、少なくとも５０％、有利には少なくとも９０％の活性アルミナを含有する材料によって形成される触媒、特に、Ｈ2ＳとＳＯ2との間の硫黄形成のクラウス反応を促進するために使用される活性アルミナから選択される活性アルミナからなる触媒；
−ＦＲ−Ａ−２３２７９６０に記載されているもののような、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、ＣｒおよびＭｏから選択された金属の少なくとも１種の化合物とシリカおよび／またはアルミナ支持体との組合せから得られる触媒；
−Ｆｅ、Ｃｕ、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｃｏ、ＮｉおよびＢｉから選択された金属の少なくとも１種の化合物および任意に、Ｐｔ、Ｐｄ、ＩｒおよびＲｈのような貴金属の少なくとも１種の化合物と、ＦＲ−Ａ−２５４００９２に記載されているような、特に少量の少なくとも１種の希土類酸化物によって熱的に安定化された活性アルミナからなる支持体との、またはＦＲ−Ａ−２５１１６６３に示されているようなシリカおよび／または酸化チタン支持体との組合せから得られる触媒；
−酸化チタンを含有する触媒、特にＦＲ−Ａ−２４８１１４５に記載されているもののような、酸化チタンからなる触媒または酸化チタンとＣａ、Ｓｒ、ＢａおよびＭｇから選択されたアルカリ土類金属の硫酸塩との混合物を含有する触媒、特にＦＲ−Ａ−００６０７４１に記載されている触媒、この場合、ＴｉＯ2として表わした酸化チタンの重量比率の、焼成した触媒中のアルカリ土類金属硫酸塩の重量比率に対する比が、９９：１〜６０：４０、更に特に９９：１〜８０：２０の範囲内であってよい触媒、またはシリカ、アルミナもしくはゼオライトのような支持体と組合せた酸化チタンをベースとする触媒。
アルミナをベースとする酸化および加水分解触媒は、有利には５ｍ2／ｇ〜４００ｍ2／ｇ、更に特に４０ｍ2／ｇ〜２５０ｍ2／ｇの範囲内の、ＢＥＴ法として知られている窒素吸着法（ＮＦ規格Ｘ１１−６２１）によって決定した比表面積を有する。酸化チタンベースの酸化および加水分解触媒は、５ｍ2／ｇ〜４００ｍ2／ｇ、更に特に１０ｍ2／ｇ〜２５０ｍ2／ｇの、ＢＥＴ法による比表面積を有する。
遊離酸素を含有するガス流を酸化および加水分解装置の中に注入するとき、このガス流は、処理する硫黄プラント残留ガスとは別にこの装置に供給することができる。しかしながら、まず最初にこのガス流とこの残留ガス流との混合物を作り、次いでこの得られた混合物を酸化および加水分解装置の中に注入することが好ましい。
ガス、即ち、硫黄プラント残留ガス自体または硫黄プラント残留ガスと遊離酸素を含有するガス流との混合物の、酸化および加水分解装置内に存在する触媒または触媒群と接触している総滞留時間は、０．５秒〜１０秒、特に１秒〜６秒の範囲内であってよく、これらの値は圧力および温度の標準条件下で与えられる。
酸化および加水分解装置から発生する加水分解された残留ガスを、精製装置の中へそれを流すために必要な温度にするために、運転は有利には、適当な温度にある流体との間接式熱交換によって行うことができる。
酸化および加水分解装置が単独で、Ｈ2Ｓへの化合物ＣＯＳおよびＣＳ2の加水分解の部位であるとき、量（Ｈ2Ｓ）−２（ＳＯ2）を、精製装置に入る加水分解された残留ガス中で、０．２％より高く０．５％を越えない、好ましくは０．２５％〜０．５％の範囲内、更に特に０．２５％〜０．３５％の範囲内であるような値に維持すること並びに酸化および加水分解装置が、Ｈ2Ｓへの化合物ＣＯＳおよびＣＳ2の加水分解およびＨ2Ｓの酸化の部位であるとき、Ｈ2Ｓ：ＳＯ2モル比を、硫黄プラントから発生する残留ガス中で、２：１以上の値に維持することは、変数、ここでは量（Ｈ2Ｓ）−２（ＳＯ2）またはＨ2Ｓ：ＳＯ2モル比を、化合物Ｈ2ＳおよびＳＯ2を含有するガス中の所定の値に維持するための種々の公知の制御方法を使用することによって、硫黄プラントの中に導入される、Ｈ2Ｓを含有する酸性ガスの流速と遊離酸素を含有するガスの流速との比を変化させることによって行うことができ、この変化は、硫黄プラントの中に導入されるＨ2Ｓを含有する酸性ガスの流速を一定に維持し、遊離酸素を含有するガスの流速を変化させることによって有利に行われる。
これらの制御方法の大部分に於いて、Ｈ2ＳおよびＳＯ2を含有するガスのサンプルの分析は、これらの化合物のそのモル含有量を決定し、この含有量から、このガス中のＨ2Ｓ：ＳＯ2モル比または量（Ｈ2Ｓ）−２（ＳＯ2）の瞬間値を表わす量を得るために行われ、次いで、Ｈ2Ｓ：ＳＯ2モル比または量（Ｈ2Ｓ）−２（ＳＯ2）のこの瞬間値を所定の値に戻すための、硫黄プラントに供給される遊離酸素を含有するガスの補正流速を表わすものである量が展開され、そしてこのようにして展開された量が、硫黄プラントに供給される遊離酸素を含有するガスの流速を調節するために使用され、流速に於けるこの調節は、遊離酸素を含有するガスの流速の全体または硫黄プラントに供給される酸性ガス中に存在するＨ2Ｓの量に比例する、より大きい主流速に追加される小さい追加の流速のみに対して行われる。これらの制御方法で使用される、Ｈ2ＳおよびＳＯ2を含有するガスサンプルの分析方法は、例えば、気相クロマトグラフィーを使用する分析方法（ＵＳ−Ａ−３０２６１８４およびＦＲ−Ａ−２１１８３６５）、紫外線の吸収による分析方法（Ｔｈｅ  Ｏｉｌ  ａｎｄ  Ｇａｓ  Ｊｏｕｒｎａｌ、１９７０年８月１０日、１５５〜１５７頁）または干渉分光法を使用する分析方法（ＦＲ−Ａ−２４２０７５４）であってよい。
酸化および加水分解装置の中への遊離酸素を含有するガス流の導入からなる方法に於いて、量（Ｈ2Ｓ）−２（ＳＯ2）を、精製装置に入る加水分解された残留ガス中で、０．２％より高く０．５％を越えない、好ましくは０．２５％〜０．５％の範囲内、更に特に０．２５％〜０．３５％の範囲内である値に維持することは、遊離酸素を含有するこのガス流の流速を変化させることによって実施される。これを行うために、また前記の制御方法を使用することができ、遊離酸素を含有するガス流の流速に於ける調節は、このガス流の流速の全体について行われる。酸化および加水分解装置の中に導入される遊離酸素を含有するガス流の流速の制御の特性は、一方でシステムの応答時間が僅かに数秒であり、他方で制御するこのガス流の流速が低く、それで十分に調節することができるので、実質的に完全である。
酸性ガス中のＨ2Ｓの制御した酸化を行うために硫黄プラントの中に導入される遊離酸素を含有するガスおよび接触酸化装置の中に注入される遊離酸素を含有するガス流および酸化および加水分解装置の中に任意に導入される遊離酸素を含有するガス流は、一般的に空気であるけれども、純粋の酸素または酸素富化空気または種々の比率の、酸素と窒素以外の１種または数種の不活性ガスとの混合物さえも使用することが可能である。
本発明によれば、硫黄プラントは、その中に、唯一の硫黄化合物としてＨ2Ｓを含有する酸性ガスおよび制御された量の遊離酸素を含有するガスが導入され、硫黄を生成するために酸性ガス中のＨ2Ｓの制御された酸化が、遊離酸素を含有するガス中の酸素で行われ、その出口で、Ｈ2Ｓ、ＳＯ2、ＣＯＳおよび／またはＣＳ2を含有する残留ガスが除去される全てのプラントを意味する。特に、この硫黄プラントは、酸性ガス中のＨ2Ｓの部分の燃焼を、高温で運転してＨ2ＳおよびＳＯ2および任意に元素状硫黄を含有するガス流出物を生成する燃焼帯域内で行い、このガス流出物を、それに含有されていることがある硫黄を凝縮によって分離した後、ガス流出物中に存在する硫黄の露点よりも高い温度で作動している１個または２個以上の接触反応帯域内に置かれたクラウス触媒と接触させながら通過させて、Ｈ2ＳとＳＯ2との間の反応によって新しい量の硫黄を生成させ、この硫黄を接触反応の各段の後で凝縮によって分離除去するクラウス硫黄プラントであってよい。このようなクラウス硫黄プラントに於いて、Ｈ2ＳおよびＳＯ2を含有するガス流出物を形成するための酸性ガス中のＨ2Ｓの部分燃焼は、９００℃〜１６００℃の温度で行われ、そして反応混合物中に存在する硫黄の露点より高い温度で作動するクラウス触媒と接触した状態でのＨ2ＳとＳＯ2との間の反応は、少なくとも１個の接触反応帯域内で、好ましくは連続して配列された複数個の接触反応帯域内で、１８０℃〜４５０℃の温度で行われる。この後者の場合に、種々の接触反応帯域の運転温度は、一つの反応帯域から次の反応帯域の方に連続的に低下する。それぞれの反応段階の後で、反応混合物中に存在する生成された硫黄は凝縮によって分離除去され、実質的に硫黄を含有しない反応混合物は、次の反応段階のために選択された温度まで再加熱される。硫黄プラントから発生する残留ガスの温度は実質的に、硫黄プラント内の最後の反応段階の間に生成された反応混合物が冷却されて、それに含有されている硫黄を凝縮させる温度（この温度は一般的に１２０℃〜１６０℃である）に相当する。
加水分解された残留ガスを処理する精製装置は、Ｈ2ＳとＳＯ2との間の反応によって硫黄を生成し、０．５容量％より低い濃度で唯一の硫黄化合物としてＨ2Ｓを含有する実質的に精製された残留ガスを得ることを可能にするどのようなプラントからなっていてもよい。特に、この精製装置は、その中で、Ｈ2ＳとＳＯ2との間の硫黄形成反応が、クラウス触媒と接触して、形成される硫黄の露点よりも高い温度でまたは反対に、この露点よりも低い温度で、或いは、まず最初に形成される硫黄の露点よりも高い温度で次いでこの露点よりも低い温度で行われる精製装置であってよい。
特に、その中で、１６０℃よりも低い温度である加水分解された残留ガスをクラウス触媒と接触させて、Ｈ2ＳとＳＯ2との間の反応によって硫黄を形成させ、この硫黄をクラウス触媒の上に析出させる目的で、この接触を、形成される硫黄の露点よりも低い温度、例えば、１００℃〜１８０℃で行ない、この硫黄を付着した触媒を規則的間隔で、２００℃〜５００℃、例えば、２５０℃〜４５０℃の非酸化性ガスによるパージによる再生に付して、それに保有される硫黄を蒸発させ、次いで、１６０℃よりも低い温度のガスによって、加水分解された残留ガスと新たに接触させるようにするために必要な温度まで冷却させる（少なくともこの冷却の最終段階の間はこのガスが水蒸気を含有することが可能である）低温クラウス接触精製装置を使用することが可能である。低温クラウス装置に含まれる硫黄を載せたクラウス触媒の再生のために使用されるパージガスは、例えば、メタン、窒素、ＣＯ2もしくはこのようなガスの混合物であってよくまたは低温クラウス接触精製装置から発生する実質的に精製された残留ガスの一部もしくは加水分解された残留ガスの一部からなっていてもよい。上記の再生のために使用されるパージガスには任意に、少なくとも再生の最終段階の間は、即ちクラウス触媒上に析出された硫黄の大部分が蒸発した後に、一定割合のガス状還元性化合物、例えば、Ｈ2、ＣＯまたはＨ2Ｓが含有されていてもよい。低温クラウス精製装置は、クラウス反応相と再生／冷却相とで交互に作動する単一の低温クラウス反応段階からなっていてよい。低温クラウス接触精製装置は有利には、この段階の少なくとも一つが再生／冷却相で作動し、他方、他の段階が低温クラウス反応相にあるような方式で作動する複数個のクラウス反応段階から作られている。低温クラウス反応相にある１個または２個以上の段階、再生相にある少なくとも１個の段階および冷却相にある少なくとも１個の段階からなる低温クラウス接触精製装置で作動させることも可能である。
精製装置から発生し、唯一の硫黄化合物として０．５容量％よりも低い濃度でＨ2Ｓを含有する実質的に精製された残留ガスを、８０℃より高く１００℃を越えない、好ましくは８５℃〜１００℃の温度で、硫黄へのＨ2Ｓの選択的酸化の触媒を含有する接触酸化装置の中に注入する。また、過剰の遊離酸素、例えば、接触酸化装置の中に注入される実質的に精製された残留ガス中に存在するＨ2Ｓの全てを硫黄にまで酸化するために必要な化学量論的量の２〜１５倍の範囲内であり得る過剰の遊離酸素を含有するガス流の形態で酸素を、この接触酸化装置の中に導入する。
接触酸化装置の中に導入するために、精製装置から発生する実質的に精製された残留ガスを８０℃より高く１００℃を越えない温度にするために、適当な温度にある流体と間接式熱交換させることによって有利に作動させることが可能である。
遊離酸素を含有するガス流を、実質的に精製された残留ガスとは別に接触酸化装置の中に導入することもできる。しかしながら、この接触酸化装置内に存在している触媒と接触する間に非常に均質な反応混合物を得るために、これらを接触酸化装置の中に注入する前にこれらの２種のガスを予備混合することが好ましい。
遊離酸素を含有するガス流と実質的に精製された残留ガスとを、この装置内に含有されている酸化触媒と接触させることによって形成されるガス状反応混合物の接触時間は、０．５秒〜２０秒、更に特に１秒〜１５秒の範囲であってよく、これらの値は圧力および温度の標準条件で与えられる。
接触酸化装置内に存在する酸化触媒は、酸素の作用下で硫黄へのＨ2Ｓの選択的転化を促進する、即ち、９０℃〜１２０℃の範囲内の温度で、形成される硫黄が触媒の上に析出される、反応
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を促進することができる種々の酸化触媒から選択することができる。
特に、硫黄へのＨ2Ｓの選択的酸化の触媒は、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｃｒ、ＷおよびＶのような１種または２種以上の遷移金属の１種または２種以上の酸化物および／または塩からなる活性相からなっていてよく、この活性相は、例えば、ボーキサイト、活性化および／もしくは安定化アルミナ、シリカ、酸化チタン、酸化ジルコニウム、ゼオライト、シリカ／アルミナ混合物、シリカ／酸化チタン混合物、シリカ／酸化ジルコニウム混合物、耐火性炭化物のような耐火性材料から作られた支持体または活性炭支持体の上に析出されている。この酸化触媒は、著しい硫黄負荷を許容する細孔容積を有する。酸化触媒の細孔容積は有利には触媒１００ｇ当たり１５ｃｍ3〜７０ｃｍ3を表わす。接触酸化装置内に存在する酸化触媒の床は、必要であれば、前記のような異なった触媒の混合物または異なった触媒の多数の床からなっていてよい。
活性相は、金属の重量として計算して、酸化触媒の重量の０．１％〜１５％、更に特に０．２％〜７％を表わしてよい。
硫黄へのＨ2Ｓの酸化を有効に実施するために、酸化触媒を、接触酸化装置内のＨ2Ｓの酸化の段階を通して９０℃〜１２０℃の範囲の温度に維持しなくてはならない。酸化触媒と接触させるようにした実質的に精製された残留ガスのＨ2Ｓ濃度および／または温度は、硫黄へのＨ2Ｓの酸化の反応の高い発熱性の結果として、酸化の終わりでの反応混合物の温度が、酸化を実施する温度を越える恐れがある場合には、この反応によって放出される熱エネルギーを、触媒の公知の方法による冷却によって除去して調節される。この冷却は、例えば、間接式熱交換器の中でこの触媒と間接式熱交換して循環する冷流体の助けで行うことができる。触媒を管内に存在させ、冷流体をカランドリア側の管の間に循環させてまたはこの逆にして、カランドリアの中に配設された管からなる管型反応器内に触媒を入れることによって運転することも可能である。
接触酸化装置内での硫黄へのＨ2Ｓの酸化の間に、この装置内に存在する酸化触媒は、徐々に硫黄が載せられるようになる。硫黄を載せた酸化触媒の再生は、規則的間隔で、この触媒を非酸化性ガスの助けでパージすることによって行われ、この運転は、触媒上に残留している硫黄を蒸発させるために、２００℃〜５００℃、例えば、２５０℃〜４５０℃の温度で行われ、次いで再生された触媒は酸化反応の新しい実施のために選択される温度に冷却され、この冷却は、適当な温度にあるガスによって行われる。冷媒ガスには任意に、少なくとも触媒の冷却の最終段階の間水蒸気が含有されていてよい。
接触酸化装置内の硫黄を載せた酸化触媒を再生するために使用されるパージガスは、低温クラウス精製装置内の硫黄を載せたクラウス触媒の再生に適しているとして前に示したパージガスから選択することができる。
接触酸化装置は、接触酸化相と再生／冷却相とで交互に作動する単一の接触酸化段階からなっていてよい。接触酸化装置は有利には、この段階の少なくとも一つが再生／冷却相で作動し、他方、他の段階が接触酸化相にあるような方式で作動する複数個の接触酸化段階から作られている。接触酸化相にある１個または２個以上の段階、再生相にある少なくとも１個の段階および冷却相にある少なくとも１個の段階からなる接触酸化装置で作動させることも可能である。
低温でのＨ2ＳとＳＯ2との間の硫黄形成のクラウス接触反応および硫黄へのＨ2Ｓの接触酸化を、好ましくは間接式熱交換器を通して、直列に配置された２個の接触帯域、即ち、Ｈ2ＳとＳＯ2との間の反応を促進することができるクラウス触媒を含有し、酸化および加水分解装置から発生する加水分解された残留ガスが供給され、０．５容量％より低い濃度で唯一の硫黄化合物としてＨ2Ｓを含有するガス流を与えるクラウス接触反応帯域と、前記のような硫黄へのＨ2Ｓの選択的酸化の触媒を含有し、クラウス接触反応帯域から発生する実質的に精製された残留ガスと前記のような遊離酸素を含有するガス流とが同時に供給される硫黄へのＨ2Ｓの接触酸化の帯域とからなる混合反応器と呼ばれる同じ反応器内で実施することが可能である。反応相（クラウス反応およびＨ2Ｓ酸化反応）と再生／冷却相とで交互に作動する単一の混合反応器を使用することが可能である。この反応器の少なくとも一つが再生／冷却相であり、他方、他の反応器が反応相にあるような方式で、または１個または２個以上の反応器が反応相にあり、他方少なくとも１個の反応器が再生相にあり、少なくとも１個の反応器が冷却相にあるような方式で作動する複数個の混合反応器が有利に使用される。
クラウス触媒の再生、混合反応器内に存在する硫黄を載せた接触酸化触媒の再生および再生された触媒の冷却は、これらの触媒の場合に前記のように行うことができる。
低温クラウス精製装置内のクラウス触媒の再生のためにまたは接触酸化装置内の酸化触媒の再生のためにまたは混合反応器内に存在する触媒の再生のために使用されるガスは、好ましくは、閉鎖回路内で、加熱帯域から、続いて再生される触媒帯域または触媒帯域群およびそれに含有されている硫黄の大部分が凝縮により分離除去される冷却帯域を通過し、加熱帯域に戻るように循環する。全く自明であるように、再生ガスは開放回路内で移動してもよい。
再生された触媒を冷却するために使用されるガスは、硫黄を載せた触媒の再生のために使用されるものと同じ種類のものである。再生ガス回路および冷媒ガス回路は、お互いから独立であってよい。しかしながら、一つの態様により、上に規定した再生ガス回路はまた、その冷却帯域の出口を、その加熱帯域を迂回しながら再生される帯域の入口に接続する分岐からなっていてもよく、これによってこの加熱帯域を避け、そうして冷媒ガスとして再生ガスを使用することが可能になる。
添付する図面の１枚の図に線図で示すプラントを使用する本発明の態様の一つである下記に示す説明を読むことによって、本発明はより良く理解されるであろう。
このプラントは、酸化および加水分解装置１および２個の混合反応器２ａおよび２ｂからなり、この反応器は並列に設けられ、それぞれには、直列に設けられた、低温クラウス接触精製装置、反応器２ａの場合に３ａおよび反応器２ｂの場合に３ｂ並びに接触酸化装置、反応器２ａの場合に４ａおよび反応器２ｂの場合に４ｂが含まれている。
酸化および加水分解装置１は、硫黄へのＨ2Ｓの酸化のおよびＨ2Ｓへの化合物ＣＯＳおよびＣＳ2の加水分解の触媒の固定床７によってお互いに分離されている入口５および出口６からなっている。気体／気体交換器型の間接式熱交換器９の冷回路並びに燃料供給パイプ１１および空気供給パイプ１２が設けられた補充加熱のためのインラインバーナー１０が取り付けられたガス供給導管８によって、酸化および加水分解装置１の入口５が、例えば、図示していない硫黄プラントの出口を介して処理する残留ガスの源泉に接続されている。空気供給導管１３が、インラインバーナー１０と酸化および加水分解装置１の入口５との間で導管８の分岐として取り付けられており、この導管１３には制御可能開放バルブ１４が設けられている。酸化および加水分解装置１の出口６は、ガス用の排出回路１５によって延ばされており、この導管は、間接式熱交換器９の熱回路を介して、間接式熱交換器１６の入口１６ａに接続され、間接式熱交換器１６の出口１６ｂは、酸化および加水分解装置から取り出されるガス中の量（Ｈ2Ｓ）−２（ＳＯ2）の制御装置１８が取り付けられている導管１７によって延ばされ、この制御装置によって酸化および加水分解装置へ空気を供給するための導管１３のバルブ１４の開放が制御され、これによってこの装置の中に導入される空気の流速の調節が与えられる。
混合反応器２ａ内で、接触精製装置３ａはＨ2ＳとＳＯ2との間の硫黄形成のクラウス反応を促進する触媒の固定床２１ａによって分離されている第一端部１９ａおよび第二端部２０ａを有しており、接触酸化装置４ａは硫黄へのＨ2Ｓの選択的酸化を促進する触媒の固定床２４ａによって分離されている第一端部２２ａおよび第二端部２３ａを有している。精製装置３ａの第二端部２０ａは接触酸化装置４ａの第一端部２２ａに隣接しており、一方で、間接式熱交換器２６ａが取り付けられている第一接続導管２５ａを介して、他方で、バルブ２８ａが取り付けられている第二接続導管２７ａを介して、第一端部２２ａに連通している。同様に、混合反応器２ｂ内で、接触精製装置３ｂはＨ2ＳとＳＯ2との間の硫黄形成のクラウス反応を促進する触媒の固定床２１ｂによって分離されている第一端部１９ｂおよび第二端部２０ｂを有しており、接触酸化装置４ｂは硫黄へのＨ2Ｓの選択的酸化を促進する触媒の固定床２４ｂによって分離されている第一端部２２ｂおよび第二端部２３ｂを有している。精製装置３ｂの第二端部２０ｂは接触酸化装置４ｂの第一端部２２ｂに隣接しており、一方で、間接式熱交換器２６ｂが取り付けられている第一接続導管２５ｂを介して、他方で、バルブ２８ｂが取り付けられている第二接続導管２７ｂを介して、第一端部２２ｂに連通している。混合反応器２ａの精製装置の第一端部１９ａには導管２９ａが設けられており、導管２９ａは、一方で、バルブ３１ａが設けられている導管３０ａを介して、間接式熱交換器１６を延ばしている導管１７に接続され、他方で、バルブ３３ａが設けられている導管３２ａを介して、ブロワー３５の吸気オリフィスに接続され、その中に硫黄凝縮器３６が取り付けられている導管３４に接続されている。同様に、混合反応器２ｂの精製装置の第一端部１９ｂには導管２９ｂが設けられており、導管２９ｂは、一方で、バルブ３１ｂが設けられている導管３０ｂを介して、上記の導管１７に接続され、他方で、バルブ３３ｂが設けられている導管３２ｂを介して、硫黄凝縮器３６と導管３２ａとの間に位置しているこの導管の１点でこの導管３４に接続されている。
混合反応器２ａの接触酸化装置４ａの第二端部２３ａには導管３７ａが設けられており、導管３７ａは、一方で、バルブ３９ａが設けられている導管３８ａを介して、精製された残留ガスを排出するための導管４０に接続され、他方で、バルブ４２ａが設けられている導管４１ａを介して、ブロワー３５の送出オリフィスを延ばしている導管４３に接続されている。導管４３はヒーター４４を貫通し、バルブ４６が設けられ、ヒーターを避ける分岐４５を有しており、これにはまたヒーターとヒーターの上流の分岐４５の部分との間に位置しているバルブ４７が含まれている。同様に、混合反応器２ｂの接触酸化装置４ｂの第二端部２３ｂには導管３７ｂが設けられており、導管３７ｂは、一方で、バルブ３９ｂが設けられている導管３８ｂを介して、精製された残留ガスのための前記排出導管４０に接続され、他方で、バルブ４２ｂが設けられている導管４１ｂを介して、分岐４５と導管４１ａとの間の導管４３に接続されている。
制御可能開放バルブ４９が設けられている空気供給導管４８は、バルブ５６ａが設けられているパイプ５０ａを介して、導管２５ａに接続され、この導管の一部は混合反応器２ａの接触酸化装置４ａの中に空気を注入するために、この装置の中に現れており、バルブ５６ｂが設けられているパイプ５０ｂを介して、導管２５ｂに接続され、この導管の一部は混合反応器２ｂの接触酸化装置４ｂの中に現れている。酸素含有量制御装置５１は、導管３８ａおよび３８ｂの下流の残留ガスのための排出導管４０に取り付けられており、空気供給導管４８のバルブ４９の開放を制御し、これによって各混合反応器の接触酸化装置の中に導入される過剰の空気の流速の調節を確実にする。
バルブ５３が設けられた平衡化導管５２は、制御装置１８と導管１７および導管３０ａの接合との間に位置している導管１７の点で導管１７に接続し、ブロワー３５と硫黄凝縮器３６との間に位置している導管３４内の点でこの導管３４に接続し、他方、バルブ５５が設けられているパージ導管５４は、ブロワー３５とヒーター４４との間に位置している導管４３内の点で導管４３に接続し、間接式熱交換器９の上流に位置する導管８内の点で導管８に接続している。
各混合反応器の触媒床のそれぞれには、必要に応じて、触媒床の温度を維持するためのシステムが設けられており、このシステムについて前記のようなどのような公知の形式のものも可能である。
方法がこのプラント内で進行する様式は、下記のように略述することができる。
混合反応器２ａは反応相にあり、混合反応器２ｂは再生相にあることを想定し、バルブ３１ａ、３９ａ、２８ｂ、３３ｂ、４２ｂ、４７および５６ａを開き、他方バルブ２８ａ、３３ａ、４２ａ、３１ｂ、３９ｂ、４６および５６ｂを閉じ、平衡化バルブ５３およびパージバルブ５５を開く。
クラウス硫黄プラントから発生し、Ｈ2Ｓ、ＳＯ2、ＣＯＳおよびＣＳ2を含有する、処理する残留ガスを、間接式熱交換器９を通過させ、次いでインラインバーナー１０を通過させることによって適当な温度まで加熱し、次いでこれに制御可能開放バルブ１４を経て導管１３によって供給される空気を添加し、得られた混合物を酸化および加水分解装置１の中に流し、この装置内でこの残留ガス中に存在している化合物ＣＯＳおよびＣＳ2を、酸化および加水分解装置１内に存在している触媒と接触させてＨ2Ｓに加水分解させ、他方、またこの触媒に接触させて、残留ガス中に存在するＨ2Ｓの一部を、導管１３を経て注入される空気中の酸素によって、ＳＯ2および硫黄にまで酸化させる。更に、この酸化および加水分解装置はまた、とりわけ硫黄プラント上流の効率が低く、それで硫黄プラントの劣った効率によって影響を受けない残留ガスの処理のためのプラントの性能のために加水分解された残留ガス中の全Ｈ2ＳおよびＳＯ2含有量を十分に低いレベルに維持する場合に、Ｈ2ＳとＳＯ2との間のクラウス反応を実施することが可能である。Ｈ2ＳおよびＳＯ2、多分硫黄蒸気を含有し、実質的にＣＯＳおよびＣＳ2を含有しない、加水分解され酸化された残留ガスを、酸化および加水分解装置の出口６を経て排出させる。酸化および加水分解装置１の中に導入される空気の流れの制御によって、加水分解され酸化された残留ガス中の０．２％より高く０．５％を越えない、好ましくは０．２５％〜０．５％の範囲内、更に特に０．２５％〜０．３５％の範囲内である選択された値を有する量（Ｈ2Ｓ）−２（ＳＯ2）の維持が確保される。
熱交換器９および次いで熱交換器１６を通過させた後、その温度が１００℃〜１８０℃である加水分解された残留ガスを、導管１７並びに次いで導管３０ａおよび２９ａを経て、反応相にある混合反応器２ａの精製装置３ａの中に供給する。この精製装置内で、加水分解された残留ガス内に存在する化合物Ｈ2ＳおよびＳＯ2は、この精製装置内に存在するクラウス触媒と接触して互いに反応して硫黄を形成し、この硫黄はこの触媒上に析出する。０．５容量％より低い濃度で唯一の硫黄化合物としてＨ2Ｓを含有する、実質的に精製された残留ガスを、導管２５ａを経て出す。その温度を８０℃より高く１００℃を越えない値にした後、実質的に精製された残留ガスを、導管５０ａを経て、この実質的に精製された残留ガス中のＨ2Ｓの全てを硫黄にまで完全に酸化するために必要な化学量論的量に対して過剰である量の、制御可能開放バルブ４９を通って導管４８から来る空気に添加し、得られた混合物を混合反応器２ａの接触酸化装置４ａの端部２２ａの中に注入する。接触酸化装置４ａの中に注入された過剰の空気を、精製された残留ガス中のＨ2Ｓの全ての除去を可能にするために制御する。混合反応器２ｂの接触酸化装置４ｂと全く同様に、硫黄へのＨ2Ｓの選択的酸化の触媒、例えば、前記のような触媒を含有するこの接触酸化装置４ａ内で、実質的に精製された残留ガス中のＨ2Ｓは、９０℃〜１２０℃の範囲内の運転温度で、反応
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により、酸化触媒と接触して空気により硫黄にまで選択的に酸化され、形成された硫黄は触媒上に析出する。
実質的に全量の精製された残留ガスを混合反応器２ａの導管３７ａを経て出し、導管３８ａにより、バルブ３９ａを通して、精製残留ガスを排出するための導管４０の中に向ける。接触酸化反応器４ａに入る実質的に精製された残留ガスのＨ2Ｓ含有量は、硫黄プラントの効率がどのようなものであっても低いままであり、プラント全体の効率は硫黄プラントの効率に無関係である。
非酸化パージガスの流れは、ブロワー３５によって、バルブ４７およびヒーター４４を通って導管４３の中に運ばれ、ヒーター４４内でこのガス流は再生のための適当な温度に加熱される。導管４３内を移動する加熱されたガス流を、導管４１ｂを経て、バルブ４２ｂおよび導管３７ｂを通して混合反応器２ｂの中に導入し、まず最初に混合反応器２ｂの接触酸化装置４ｂ内に存在する硫黄を載せた接触酸化触媒２４ｂをパージさせ、次いでバルブ２８ｂを通し導管２７ｂを通過させた後、混合反応器２ｂの精製装置３ｂ内に存在する硫黄を載せたクラウス触媒２１ｂをパージさせる。蒸発した硫黄を運び去るパージガス流を混合反応器２ｂから導管２９ｂを経て出し、導管３２ｂを経てバルブ３３ｂを通して硫黄凝縮器３６の方に流し、ここで硫黄の大部分を凝縮によって分離除去する。凝縮器３６の出口で、パージガス流をブロワー３５によって再び吸い込み、前記のように導管４３の中に供給する。
触媒上に析出した硫黄を完全に除去するために、ヒーター４４を通過させたパージガスによって混合反応器２ｂ内に存在する触媒を十分な時間パージした後、バルブ４６を開き、バルブ４７を閉じて、ヒーター４４を避け、パージガスの温度を下げ、混合反応器２ｂ内に存在する再生した触媒２１ｂおよび２４ｂを冷却させるためにパージを適当な時間続ける。
この触媒を、それを反応相で再び使用することができる適当な温度まで冷却させた時、混合反応器２ａと混合反応器２ｂの機能を入れ替える。即ち、バルブ３１ａ、３９ａ、２８ｂ、３３ｂ、４２ｂ、４６および５６ａを閉じ、他方バルブ２８ａ、３３ａ、４２ａ、３１ｂ、３９ｂ、４７および５６ｂを開くことによって、反応器２ｂをクラウス反応および接触酸化相にし、反応器２ａを再生／冷却相にする。混合反応器２ａおよび２ｂの機能の切り替えの移行の間、パージガスをこれらの反応器を通過させることによって、図示しない導管内で循環させる。
上記の本発明による方法の説明を完結するために、この方法を行う実施例を下記に示すが、これは限定を意味しない。
実施例
硫黄蒸気および小胞状硫黄を除いて、容量パーセントで下記の組成を有する硫黄プラントからの残留ガスを、添付する図面の図に線図で示すものと同様のプラントおよび前記のような運転を使用することによって処理した。
Ｈ2Ｓ：１．３５  Ｈ2Ｏ：３３．２２  ＣＯ：０．３４
ＳＯ2：０．４３  Ｎ2：５８．４７  ＣＯＳ：０．０１
ＣＯ2：３．３７  Ｈ2：２．８０  ＣＳ2：０．０１
この残留ガスは、空気を使用して、容量パーセントで、９０％のＨ2Ｓ、５．４％のＣＯ2、４％の水および０．６％の炭化水素からなる酸性ガスの制御された酸化を行ったクラウス硫黄プラントから得た。
この残留ガスを供給した硫黄プラントの回収効率は９４．５％であった。
この酸化および加水分解装置には、Ｈ2Ｓへの化合物ＣＯＳおよびＣＳ2の加水分解およびＨ2Ｓの酸化の両方を促進する触媒が含有されており、この触媒は、１０重量％の硫酸カルシウムを含有する酸化チタンの直径４ｍｍの押出物からなっていた。
混合反応器２ａおよび２ｂのそれぞれに於いて、低温クラウス精製装置３ａおよび３ｂにはそれぞれ、７重量％の酸化チタンを含浸させた活性アルミナの、直径２〜５ｍｍのビーズからなり、ＢＥＴ窒素吸着法により決定された、約２４０ｍ2／ｇの比表面積を示すクラウス触媒が含有されており、接触酸化装置４ａおよび４ｂにはそれぞれ、重量で４％のニッケルを含有するニッケル坦持アルミナからなる硫黄へのＨ2Ｓの選択的酸化の触媒が含有されており、この触媒は、アルミナを水溶液中の適当量の酢酸ニッケルの助けで含浸させ、次いで含浸されたアルミナを１００℃で乾燥し、最後に乾燥した製品を３時間焼成することによって得た。この触媒は触媒１００ｇ当たり５５ｃｍ3の細孔容積を有していた。
硫黄プラントから３８０キロモル／時の流速で届いた処理する残留ガスを、間接式熱交換器９および次いでインラインバーナー１０を通過させた後２８３℃に加熱し、これに２．５キロモル／時の空気を添加して、加水分解および酸化装置１を出る加水分解された残留ガス中に、容量パーセント（Ｈ2Ｓ）および（ＳＯ2）として表わして、（Ｈ2Ｓ）−２（ＳＯ2）＝０．２５％であるようなＨ2ＳおよびＳＯ2含有量を得た。得られた残留ガスと空気との混合物を、２８３℃の温度で酸化および加水分解装置１の中に導入する。この装置１内に存在する触媒と接触している反応混合物の滞留時間は、圧力および温度の標準条件下で４秒であった。酸化および加水分解装置から出る加水分解され、酸化された残留ガスには今は微量に過ぎないＣＯＳおよびＣＳ2が含有されており、これらの化合物の加水分解の程度は９９％より高く、その全Ｈ2ＳおよびＳＯ2含有量は、ＣＯＳおよびＣＳ2の加水分解およびＳＯ2へのＨ2Ｓの一部の酸化の反応から単に予想することができるものよりも低く、クラウス反応によって硫黄も生成したことを示している。酸化および加水分解装置１の出口での温度は３００℃であり、酸化され、加水分解された残留ガスにはもはや酸素が含有されていなかった。
酸化され、加水分解された残留ガスを次ぎに、間接式熱交換器９および次いで熱交換器１６を通して１３０℃まで冷却し、次いでこの温度でおよび導管１３内に取り付けられたバルブ１４に作用する制御装置１８によって、（Ｈ2Ｓ）−２（ＳＯ2）＝０．２５％であるような値に維持されたＨ2ＳおよびＳＯ2含有量で、反応相で作動している混合反応器２ａの低温クラウス精製装置３ａの中に注入する。この装置３ａ内で、加水分解された残留ガス中に存在する化合物Ｈ2ＳおよびＳＯ2は、クラウス触媒と接触してお互いに反応して硫黄を形成し、硫黄は触媒の上に析出し、約１４５℃の温度で、２５００容量ｐｐｍの濃度で唯一の硫黄化合物としてＨ2Ｓを含有する実質的に精製された残留ガスは、導管２５ａを経て精製装置３ａから排出される。この実質的に精製された残留ガスを、間接式熱交換器２６ａ内で９０℃に冷却し、次いでこれに硫黄へのＨ2Ｓの完全な酸化のために必要な化学量論的量の３．３倍を表わす量で空気を添加し、得られた混合物を接触酸化装置４ａの端部２２ａの中に注入する。接触酸化装置４ａ内に存在する酸化触媒と接触して、実質的に精製された残留ガス内のＨ2Ｓはこの残留ガスに添加された空気中の酸素によって硫黄にまで殆ど全部酸化され、この硫黄は触媒上に析出する。精製された残留ガスを、導管３７ａを経て混合反応器２ａの接触酸化装置４ａから排出させ、導管３８ａを経てバルブ３９ａを通して、処理した残留ガスを排出するための導管４０の中に送った。この処理した残留ガスは、その温度が１７０℃であり、それには今は微量に過ぎない、即ち２００容量ｐｐｍより少ない硫黄化合物並びに導管４８内の制御可能開放バルブ４９に作用する制御装置５１によって維持された過剰量を示し、混合反応器２ａの接触酸化装置４ａ内の接触酸化段階の間に消費されなかった酸素の量が含有されていた。
再生および次いで冷却相で混合反応器２ｂ内に存在する硫黄を載せた触媒を再生するために使用されるパージガスは、導管１７から導管５２を経て得られる冷却され、酸化されそして加水分解された残留ガスの一部からなっていた。このパージガスを、再生回路のヒーター４４内で２５０℃〜３５０℃の温度にした後、導管３７ｂを経て再生相にある混合反応器２ｂの中に導入した。再生相にある混合反応器２ｂから発生する硫黄含有パージガスを、導管２９ｂを経て次に再生回路の硫黄凝縮器３６の中に通して、そこで約１２５℃まで冷却して、それに含有されている硫黄の大部分を分離除去し、次いで再び再生のために使用するためにヒーター４４に戻した。次に再生された触媒を、これを含有する混合反応器を通して、凝縮器３６から発生し、ヒーター４４を避ける分岐４５を経て送られるパージガスを通過させることによって冷却させた。
混合反応器２ａおよび２ｂを、反応相で３０時間および再生／冷却相で１０時間の冷却を含む３０時間で交互に運転した。
処理する残留ガスを供給する硫黄プラント、酸化および加水分解装置１並びにそれぞれ低温クラウス精製装置３ａおよび３ｂ、次いでそれぞれ接触酸化装置４ａおよび４ｂを含む混合反応器２ａおよび２ｂからなる全体の装置の硫黄収率は、９９．９％より高かった。
【図１】
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