Verslag behorende bij het processchema: Bereiding van zwavel door partiële oxidatie van zwavelwaterstof

adres:

laboratorium voor Chemische Technologie

Verslag behorende bij het processchema

van

...

7?II

..

~.~

...

fIg.IE~

...

.

onderwerp:

.Z ..

w.llr:t%..?

...

Z>.Q..Q& ... E(J.g.T/~!-E"

(JV.l)E 2)EL 7"

r

1~$1 ..7::>K",L...-,:r

,

'J

"

DOOR PARTIELE OXTDATIE

VAN ZWAVELWATERSTOF.

januari

1964

P.H. de Vries. Oude Del.ft 154,

;7

r

• 10 P.H.de Vries. Oude Delft 154. Delft. BEREIDING VkN ZWAVEL

DOOR PARTIELE OXIDATIE

VAN ZWAVELWATERSTOF. INLEIDING.

januari 1964.

Elementair zwavel was reeds in de grijze oudheid bekend. Aan de Griekse naam voor zwavel TEION,hebben wij het voorvoegsel thio- te danken,dat voor een aantal zwavelverbindingen ge-bruikt wordt .De a.lchemisten beschouwden zwavel als de oor-sprong van brandbaarheid;later werd het geacht een bestand-deel te zijn va.n phlogiston en zwavelzuur. In 1777 onderkende Lavoisier het elementaire karakter ervan.

De aardkorst bevat ca. O.,l?

%

zwavel,deze komt zowel als

ver-hinding als elementair voor.

De verb~ndingen zijn hoofdzakelijk sulfiden en sulfaten,zoals:

Galeniet (PbS), Sfaleriet (ZnS) "Chalkopyriet (CuFeS ::» ,Pyriet

(FeS'?) en Gips (CaSü4 ) .• Behalve deze groep ook nog spóren zwavel-zuur in sommige rivieren,H::>S en S02 in vulkaangassen en in di-verse verbindingen in fossiele brandstoffen.

Het minerale elementaire zwavel,kan van tweeerlei oorsprong

zijn.In de grootste afzet~ingen (V.S.,Sicilie.),is het

waar-schijnlijk een product van de reductie van gips door organisch materiaal.al dan niet onder medewerking van bepaalde anaerobe

bacterien (2CaS'04

+

3e ~ ?caC03

+

23' t 'CO? ).De afzettingen

van vulkanische aard zijn kleiner maar komen veel voor.Deze kunnen ontstaan zijn door condensatie van zwavel uit krater-gassen,dat op zijn beurt weer ontstaat uit H?S,door oxidatie met Sü? en lucht.

Zwavel wordt vo~r

90

a 95

%

uit minerale afzettingen gewonnen •

Vroeger haalde men 'het zwavel uit het gesteente,'door op een 'of

a.ndere wijze 30

%

te verbranden, door de hitte waarvan de rest

uit het gesteente smolt.Met het in 1900 door Frasch geintrodu-ceerde nrocedee was het mogelijk,dieper gelegen afzettingen zonder de conventionele mijnbouw te exploiteren.Hiert'oe slaat men een concentrisch buizenstelsel met drie kanalén tot in de gewenste afzetting .Door het buitenste kana.al wordt onder druk, water van 155 oe ingepompt,terwijl door het binnenste 'lucht in

wordt geblazen. E~e~a.resulteert in het omhoog komen van een

vloeibaar zwavel-lucht mengsel door het overgebleven kanaal. Door deze ontwikkeling heeft sindsdien in de V.S., de zwavel, en daarmede de gehele chemische industrie (zwavelzuur) ,een enorme vlucht genomen.

'.

//UJ

M1~J- ~

.

~e

overige 5

a~

%

wordt verkregen door terugwinning uit H S of SO? houdende afvalgassen van metallurgische bedrijven,rat-finaderijen of lichtgasbedrijven.

Ongeveer 80

%

van de totale zwavel productie,wordt tot zwavel-zuur verwerkt;de overige 20

%

wordt gebruikt voor :

a. Sulfieten. (Papierindustrie.) b. Vulcaniseren van rubber.

c.· Zwavelkoolstof. (Rayonindustrie • ) d., Verfstoffen.

e. Fungiciden.,

f. Explos ie ven en vuurwerk., g. Farmaceutische producten

Prognoses betreffende de wereld zwavel voorraad,wijzen op een reserve tot ca. ?OOO.Daarna zal men zwavel uit zijn verbin-dingen moeten winnen. Dat men nu reeds zwavel uit afvalgassen e.d.· terug wint, vindt zijn oorzaak in het volgende: ' . " .

a~. De rela.tieve schaarste en duurte (Fl •. 100/ton) •. b., De groter wordende lucht verontreiniging.

c. De aa.ntrekkelijke plus-post op de bala.ns ,door

de opbrengst. '

Om een indruk te krijgen van de zwavel import,productie en consumptie in ons lanct,ter illustratie hier enige cijfers,ver-strekt door het CwB.S.over het jaar 1962~

IMPORT 124,000 ton EIGEN PRODUCTIE 26,000 ton

ZWAVELZUUR INDUSTRIE 120;000 ton OVERIGE 30,000 ton TOTAAL

150,000

tOD ~~~:TIE

150,000

ton De ruwe olie uit het

midde'~~osten,die

in Nederland verwerkt wordt, kan tot 8

%

zwavel--'hevatten,gemiddeld echter ca. 2

%.

Hiervan is ca. 10

%

terugwinhaar.(Uit zwavelwaterstof die vrij-komt bij kraking en destructieve hydrogenering van naftas). Het is interessant op te merken, dat de overige 90

%

in de zwaarste residuen achterblijft, (stook- en sCheepsdieselolie), omdat het goedkoper is scheepsdiesels e.d. SC? hestendig uit te voeren.

Bîj een totale aardolie verwerking van ca. 14,000,000 ton in 1962 in Nederland,zou dus 28,000 ton zwavel terugwinbaar zijn. E.e.a. komt goed overeen met de door de C.B.S.verstrekte ge-gevens.

'"

-3-EIGENSCHAPPEN VAN ZWAVEL.

Zwavel is bij kamertemperatuur een gele vaste stof;bij ex-treem lage temperaturen is het kleurloos.

Behalve dat er enkele amorfe modificattes van zwavel zijn,zijn er ook verscheidene allotropische modificaties 'bekend .Van deze laatste groep zijn de belangrijkste en meest bekende,het mono-kliene en rhomhische zwavel.Daar tussen deze twee modificaties een overgangstemperatuur is,spreekt men van enantiotropie. Het atoomgewicht is 32.066 •

Per fase worden nu enige :fPioNVI. vermeld • .G1i;HNSOiArrHN Vast. 1. Flá,stisch zwavel ?'. Rhombisch " 3~ Monoklien " Vloeistof. s.g. 1.92 S.G. 7.06 Molgew. S8 Smpt. 112.8 0C. s.g. 2.135 Molgew. S8 Sm-ot. 118.75 oe. '

(Normaal 114.5' 0c ,door aan-wezig' S )

Als we· de viscositeit uitzetten als functie van de temperatuur, zien we een soort sinusoide.

171 0C 0.0074 lb/sec.ft. (=10 c.p.) 154 °c 0.0044 l&/sec.ft.

188°C 62.6 lb/sec .,ft. 321 oe ,l~2 lb/sec.ft.

In de vloeistof onderkent men twee modificaties~

a. SA Molgew. S8 b. ~ Molgew. S~

Het percentage 34 verloopt van 3.6

%

bij het smpt.tot 30

%

bij het kpt • •

De dichtheid verloopt van 1.8037 bij 121 oe tot 1.7752 bij 154°C.

De damps Nl,nning:

De oplosbaarheid van H;?S In dit zelfde traject is Het kot. is 444.60 0C • . \ P mm Hg T

°c

0.04 120 0.175 149 2.50 204 17.4 260 72~0 316 is van 120-150 0c

<

0.1

%

de s.w. 0.,2? kcal/kg'. oC.

De damp is een mengsel van Sg,S6'S? .en S moleculen.

Het gemiddelde molgew. loopt van 7.66 bij 149 0C terug tot 6.24 bij 538 °C,en loopt steil terug tot 2.0 tussen, 600 en 1000 0C. Bij 2000 °c is de damp atomisch.

Cp S8 = 25

+

3~,5 10-j;,

(-;.

...

t ", -:, TECHNISCHE BEREIDINGSWIJZEN.

Bij de bereiding van zwavel gaat men uit van S02 of H2S., De wegen die men kan volgen zijn

a. Reductie van S02.

~. Oxidatie van H2S.

a. Reductie. (lit.

6 )

1. Met kooks.

Hierb'ij leidt men ,een SO? - lucht mengsel onder in een met kooks gevulde reductie-oven; boven in de oven wordt kooks gesuppleerd,en de as wordt onderaan met een schraper afge-voerd.

De optredende reacties zijn :

a. SO? .,. C ---+ CO? 1-

!

S?

b. CO? + C ~ ?CO

c. SO? + ?CO ~ 2C02

+

is?

d. 2COS ... SO? ~ ?CU2 + l~ 82

In de reactie zone is de "temperatuur boven de

1300

OC,ten-einde een snelle reductie te krijgen.Voorbij deze zone,zoa koolmonoxide met zwa,veldamp onder vorming van carbonylsul-fide kunnen rea.geren;· om dit ongewenste produét te verwij-deren,sunnleert men extra S02,zodat reactie d. kan optreden. Op dit princine berusten de Trail-jI.C.I. en Boliden pro-cessen.Waterdamp moet afwezig zijn, wegens H2S" productie .Om de zelfde reden,kan niet met steenkool gewerkt worden. ' 2. Met aardgas., (lit. 7 )

Hierbij'1vindt de rea,ctie plaats in een verbrandingsoven.De

hoofdreactie is : 2S02

+

CH4 ~ 2H20 t CO? .,. S'2

De voornaamste nevenreacties ,léveren H2S en COS' .Om alle zw~­

vel-componenten in zwavel om te zetten,zijn nog twee conver-sie stappen nodig.Heide .. convertoren werken met een

bauxiet-katalysator •

-Convertor I :. 2COS

+

SO? ?~g~> 2C02 .; lt S2 (bij ca. 450 °C)

Convertor 11: 2H2S + SO? --+ 2H20 t 11? S2 (b,ij ca. 250 °C)

3.

Met waterstof. (lit.

8)

Op deze wijze is reductie tot zwavel onmogelijk gebleken. Daarom reduceert men het SO? over een bauxiet kat. tot H?S, en laát men weer in een convertor H2S' en S02 reageren.

0'. Oxidatie.

Rij de oxidatie van zwavelwaterstof tot zwavel,kan men zowel in de gasfa.se als in waterig milieu werken.

I. In waterig milieu.

Over het algemeen moet men de H2S voor-verdere bewerking, eerst uit een gasmengsel halen.Daartoe absorbeert men dit zu-re gas in een alkalische oplossing bij lage temperatuur,om het bij verhoogde temperatuur weer te desorberen.

.

I,'

I

-5-Bij de processen,waarbij men nu de oxidatie in de waterfase uitvoert,gaat men i.p.v. het zure gas uit de absorptievloei-stof' te koken,deze aireren, zodat het 3'2- tot S'o geoxideerd wordt.De ontstane zwavelemulsie wordt uitgef'ilterd en verder

opgewerkt.Als men als absorbens een soda oplossing gebruikt,

dan is er nog e~n oxidatie kat. nodig"ijzeroxide en

nikkel-sulfaat worden veel gebruikt (Ferrox~~~Deze pröcessen geven

moeili,jkheden door hët ontstaan van thiosulfaten,men moet dan aanzuren.Minder problemen geeft het Thylox-proces.Men

maakt hierbij ~ebruik van een natriumthioarsenaat oplossing.

Bij beluchten van de verza.digde oplossing, komt het zwavel

áls een schuim boven drijven,en wordt als een pasta van 50

%

zwa~el en 50

%

water verkregen.Door de vrij belangrijke ar-seen verontreinigingen, is de toepassing tot fungiciden e.d.

be~erkt,tenzij nog door destillatie gezuiverd wordt.(lit.9) Als overeenkomstig proces kan nog het Gluud-proces genoemd worden, da.t met een ammoniakale oplossing en een gesloten be-luchtingssysteem werkt.

11. In de gasfase. (lit. 6)

a. Het Claus-proces.

Dit ca. 100 jaar geleden in Duitsland ontwikkelde proces, gaat te werk met de partiele oxidatie van H2S,volgens de

re-actie vgl.: 3 H2S .. 1~02 ~ 33'

+

3H?0

De H?S werd in de berekende verhouding met lucht,in een van

katalytisc~ materiaal ~oorziene verbrandingskarnar gebracht.

n, Thermodynamisch is een lage reactie temperatuur nodig.Om de

-I temperatuur onder controle te houden ~~n~~vens

~ gebJuwd.Toch bleven de conversies laag. [70--a ~O %-)

b. Het I.G.Farben-proces.

Ontwikkeld g'edurende de twede wereldoorlog, is dit nu een van de meest gevolgde werkwijzen.ln een verbTandingskamer wordt- een derde van de zwa.velwaterstof volledig tot zwavel-dioxide en water verbrand.Deze producten worden samen met , het via een by-pass aangevoerde overige dee 1,' in een

conver-tor geleid.Hier vindt de reactie 2H2S

+,

_SU2 ~ 33

+

2H20

plaats.

Men gebruikt een Al?O, houdende kat. ,meestal bauxiet met

5 a, 10

%

Fe?Oj ·.De gassen worden hij 226

°c

ingevoerd-,.en

kun-nen bij'4 a 500

°c

uittreden.De zwaveldamp wordt dan in een

scrubber met vloeibare zwavel verwijderd. Vervolgens passeren de gassen nog een twede convertor en scrubber.Conversies van

99

%

zouden te verwezenlijken zijn.

c. Een ander proces is een combinatie van de twee genoemde processen. N.l.het I.G.Farben-proces onder gebruikmaking van een Claus-oven.Bij gelijkhlijvende opbrengsten,is de

plant hier wat kleiner.

:.

KEUZE VAN HET PROCES.

Zoals reeds vermeld,is de vervaardiging van zwavel tegenwoor-dig een opwerking van bij andere proces{3en vrijkomende ,zwavel-houdende gassen.Men heeft dus de keus uit twee grondstoffen :

a. zwaveldioxide. .

b. zwavelwaterstof.

G'aat men van eerstgenoemde stof uit, dan moet men bij de reduc-tie tot zwavel een aanzienlijke hoeveelheid warmte toevoeren. Wordt lb·ij de oxidatie van zwavelwaterstof een plant met een

productie van 5 ton/dag a.l renda'O'el, bij de reductie zou een 10

a 20 voudige productie pas lonend worden. (lit. 16 ). E.e.a. eist dus een rijke S02 oron,bij-voorbeeld metallurgische bedrij-ven als Zink- en Loodsmelterijen.(PbS',ZnS) .Als men uitgaat van het gegeven,daD de zwavel-plant in Nederland gevestigd wordt,is hèt duidelijk, dat althans hier,SD2 niet de aangewezen grondstof

is.Daar,zoals reeds vermeld,80

%

van de zwavel tot zwavelzuur

verwerkt wordt,is het meestal goedkoper e.e.a. rechtsstreeks tot z'\'oTavelzuur te verwerken.Dat op deze wijze toch nog zwavel

gemaakt wordt, komt do or: . . ' ..

a. De plaa.tselijke onmogelijkheid een zwavelzuur

fa-briek OP te zetten., '

b. De eenvoudige opslag en vervoer ervan.(open)

Vergelijkt men de drie mogelijke methodes om va.n zwavelwaterstof

uit te gaan. dan kan het aloude Claus~proces wegens zijn lage

rendement niet gekozen worden. '

Er rest dus nog een keus te maken tussen: a. Het I.G.Farben-proces.

b. Het gemodificeerde Claus-I.G.Farben-proces. Wat bètreft het rendement en bouw- en operatiekosten ontlopen

ze elkaar niet veel. Proces b. kan iets compacter opgezet worden. Als meri stelt,dat de olant bij een aardolie raffinaderij

opge-zet wordt, (iets,dat verderop nog gemotiveerd wordtl;dan moeten hieraan de volgende eisert gesteld worden:

a. Grote flexibiliteit,om wisselende grondstof toe-voer op te kunneri vangen-.

b. Gemakkelijke regelbaarheid.

c~ Weinig storingen gevend.

d. Bedienbaarheid doör personeel van naburige plants.

De factorenb •. C.' en ct'., houden verband met elka.ar .Daar beide

processen van gelijke flexibiliteit zijnFmoeten bij de keuze van het proces ,de7e drie factoren de doorslag' geven.,

Voor 'beide processen zullen de verscheidene factoren wat nader bekeken worde,n.

,

•.

-7-ad. b.. He.t l.G. Farben-proces is gemakkelijker regelbaar,

im-mers;de warmte vrijgekomen bij de verbranding van H2S, iran volledig in stoom omgezet worden, terwijl de warmte in de convertors vrijgekomen,voldoende is om het verdere verloop van het proces op temperatuur te houden. Bij het gemodificeerde

proces wordt in de brander reeds zwavel gevormd,.zo~at er in de

convertors minder warmte vrijkomt,en de gassen voor het intreden

in convertor. I~,met de verbrandingsgassen moeten worden

voorver-wa.rmd.· . .

Wae.r in eerst genoemd oroces alleen in de scrubbers zwavel af-gevanf.:en \'Tordt ;wordt "in het gemodificeerde op vier plaatsen

zwavel afgescheiden. (Beha.lve in de twee scrubbers n.l. ook nog

in de st'lomketel en in een "economiser" voor de eerste scrubber ~

E.e~a. illustreert,dat het gemodificeerde proces iets moeilijker regelbaar is.

ad .c. Het moeilijkst te regelen proces,zal meerkans op sto-ringen geven .Meer aa.nleiding tot stosto-ringen zal hst ge-modificeerde proèes ook geven wegens het grotere aantal punten van zwavel afta.p.Ook de lagere temperatuur :Ln de convertors is niet onverdeeld 'gunstig,men moet sneller overgaan de kat te ver-va.ngen.·De kat .-activiteit blijft wel ongelimiteerd goed,maar koolstof en zwa.vel afzettingen op de kat. deeltjes veroorzaken een grotere drukval over het bed •. De meer ingewikkelde Claus-oven geeft 00k meer aanleiding tot stagnatie,dan de eenvoudige

H?S verbrandigs kamer. (lit. 8 en lOr .

ad. d. Bij dergelijke kleine producties is de invloed van de factor personeel op de kostprijs van het product bij-zonder groot .De keus moet vallen op dat proces ,.dat in bedrijf kan blijven door bediening door personeel van naburige plants.

Het I.G.Farben-proces kan vrijwel zonder eigen personeel draaie~

soms 1S een dagdienst zelfs óverbodig •.

Wegens bovenste.a.nde motiveringen is de k.eus bepaald op het l.G. Farben-nroces •. '

DE GROOTTE VAN DE FABRIEK EN DE PLAATS VAN VESTIGING.

De plaats van vestiging is bij een aardolie-raffinaderij~Hier

heeft men immers een vrijwel constante H?S toevoer .De H23' ont-staat bij de kraking en de ontzwaveling. Het verwijderen van de zwavelwaterstof is een bittere noodzaak,wil men de andere aan\'lez.ige koolwaterstoffen gebruiken •. ( C4-fractie voor butadieen, voor verbrandingsdoeleinden,voor levering van stadsgas.)

De fabriek wordt geplaatst op het terrein van de Shell in het

Europoort comDlex.Vooreen productie van 10,000 ton/jaar,moet

men over gassen van een raffinaderij van een productie van ca. 5 ,~OO, 000 toni jaar 'olieverwerking hebben. (lit .3.) •. Eventueel kan men nog gassert van naburige installaties betrekken tegen

beta-ling van royalties.Bij een totale Nederlandse productie van

26;000 tonjjaar,is de voor deze plant gekozen capaciteit van

10,000 toni ja.ar nièt overdreven .Temeer daar onze. olieverwerking steeds groter wordt,i.v.m. de toenemende export,die het gevolg is van'de gunstige ligging van Europoort en het wegvallen van' belemmerende bepalingen door de Euromarkt.

,

,

:..

DE ZWAVELWATERSTOF TERUGWINNING.

Tegem-.ro:Jrdig maakt men van een G'IRBOTOL-plant gebruik, voor de H?S productie uit H2S houdende ga{3sen.Men gebruikt hier als absorptie vloeistof 1 tot 3 N waterige oplossingen van de or-ga.nis che bas en

1. Mono Ethanol Amine. 2. Di Etnanol Amine. 3. Tri-Ethanol-Amine.

Van 3. naar 1. worden ze duurder per gewichtseenheid,maar het percentage "actieve" stikstof-groepen wordt groter.Eem econo-misch en technisch optimum, wordt meestal bereikt bij gebruik . van D.E.lt.;, Economis ch wat betreft de prijs per eenheid

"ac-tieve" groepen, en technisch wat l)'etreft de gemakkelijke desorp-tie bij hogere temperaturen.

De werking is als volgt : Bij ca. 20

°c

worden H2S en eventuele

aanwezige C02 en COS in een gepakte kolom in de D.E.A.-oplos-sing geabsorbeerd.De verzadigde oplosD.E.A.-oplos-sing wórtlt nu geregenereerd in een bij kooktemperatuur werkende des.orber (gepakte kolom). De uittredende gassen worden nu door koeling en in eeh "knock-out drum" van water ontdaan.De van de bodem van de absorber naar de top van de desorber gaande vloeistof,wordt in een warm-te wisselaar opgewarmd, door de van de bodem van de desorber naar de" tOD van de absorber gaande vloeistof. Laatstgenoemde

stofstroom moet na passeren van de w.w. nog tot 20 0C' gekoeld

worden.

De voeding voor de zwavel-fabriek kan dus de componenten H2S, CO?,COS"H20 en sporen lagere kw's bevatten.

{lit.ll,12,13 em 14.} DE ZWAVELFABRIEK.

I) B'ESCHRIJVING VAN HET PROCES.(lit.6,15.·)

Een derde gedeelte van de H2S stroom wordt in de brander sectie met de berekende hoeveelheid lucht volledig' verbrand.Dit ge-bèurt in twee etappes: in de eerste brander wordt een zesde van de H2S stroom met de totale hoeveelheid lucht verbrand;na

af-koeling tot 3000_{C in een stoomketel,worden deze}

verbrandings-gassen'met het andere zesde deel H2S in de twede brander ge-bracht,waar de verbranding gecompleteerd wordt;in een twede stoomketel worden de ga.ssen tenslotte weer tot· 300 oe gekoeld. Z.ou men de verbranding in een etappe uitvoeren,dan hebben de uittredende gassen een temperatuur van ca., 2,000 °C',hetgeen on-overkomelijke moeilijkheden met de c'onstructie-materialen geeft. De ver kreg'en verbrandingsgassen worden nu gemengd met het via

(\ _{een "by pass" aangevo:erde overige twee derde deel van de H2S.}

\ Na menging is de temperatuur ca. 240 oe. '

~ 't\., De eerste c?n,,:ertor heeft twee ka.talysator bedden, waartussen

~

"\ ,)i koud gas gelnJecteerd kan worden.De ene helft van de

reactie-~ gassen wordt dus bij 240

°c

boven de convertor ingeleid, terwijl

61 de andere helft,in een koeler tot 60

°c

afgekoeld,en tussen de

\~

0.. \ bedden wordt gespoten,!Bij een conversie van 70

%,

is de uitlaat

~. 1) Itempera.tuur 400 oe. .r-

I~

..

-9-Voor het ingaan van de eerste scrubber,worden de gassen in een warmte wisselaar tot 300 0C afgekoeld.

De scrul:iber is een van "grid" pakking"voorziene toren,die ope-reert met vloeibare zwavel'van 125 0C •. Deze zwavel wordt uit de - bak beneden de toren,d.m.v. een centrifugaa.lpomp over de

pak-king' gesproeid.De uit de gassen gevangen zwavel',wordt na de pomp via. een "b'leeding off valve" ,naar de opslag tank

gediri-geerd. .

De gassen uit de scrubber hebben een temperatuur van 130 °C, en worden in de warmte wisselaar tot 240

°c

opgewarmd.

Ze worden nu in de twede convertor geleid,die maar 1 bed heeft. \ Hieruit komen de gassen met een temperatuur van ~

OC,aanne-'ö

I

~ mende een convers ie van

( 9 . '

.3;';0

~ ( I n de twede scrubber wordt, op de zelfde wijze als in de eerste, zwavel uit de gassen verwijderd.

r

~...

.

.'-~

1

De afval gassen,die naar de schoorsteen gaan~n~g ~ H2S

\ en SO? bevatten. Het lO'Jnt niet nog een derde conve b te he~

ben.Men'kan,om niet te veel luchtverontreiniging te krijgen, deze zure gassen met een basische oplossing,eruit wassen,of vol-staan de s.tinkende zwavelwaterstof ,met behulp van een olie bran-dar,te ver-branden.

De zwavel wordt vloeibaar in van verwarming voorziene tankwagens naar d.e gebruiker vertransporteerd. .

Volgens Sawyer c.s.(lit.l5),heeft de op deze manier verkregen zwavel een zuiverheid van

99.7

%.

11) HET REACTIE MECHANISME.

Over het reactie mechanisme is geen literatuur gevonden~In lit. $ en 10 beschouwen Doumani en La Lande alleen de hoedanigheden van Al20) houdende stoffen als lcatalysator.E.e.a. is echter wel aannemelijk te make~.

Opgelost in water,reageren zwavelwaterstof en zwaveldioxide on-middelijk onder vqrming ·van zwavelmelk.,Kennelijk is dus weinig nodig deze reactie te doen plaatsvinden.

De zwavel in de zwavelwaterstof heeft een electronen-doublet te veel(Lewisbase) ,evenals de zuurstof in water.Het aluminium in de bauxiet heeft een electronen doublet te kort(Lewiszuur).Beide stoffen worden gemakkelijk aan het bauxiet oppervlak geadsor-b-eerd;het SO?,ook èen Lewisbase)in veel mindere mate •

De reactie kan dus onderverdeeld worden:

" 1. 2 H2S ('" ,,) 2 H2S" 2. 2 _H2S"

₊

_S02 (". ) 2 H20"+ 3

sn

3. .2 H20" ;io ~ 2 H20 4. J S" _~ 3/$ S$

Het " teken geeft de geadsorbeerde toestand aan.Over de snel-heidsbepalende s.tap is zo niets te zeggen. Uit het feit dat bij, M .•. ij.S • V~' gelijkblijvend, veranderende "later partiaaldruk in het reactie gas mengsel,de conversie afneemt bij toenemende PH2Q) en

r-r

het feitdat bauxiet goede dehydraterende eigens.·chappen bezit, zou men kunnen concluderen, dat stap 3.· snelheidsbepalend is •.

111) MATERIAAL BALANSEN.

Er wordt verondersteld,dat maximaal 30 ton. zwavel per dag be-schikbaar is.· Dat 'betekent,.dat er dan §~:1 .30 = 31.85 ton H,S per dag is ,d.,i. 1327 •. 1 kg/hr.. H,S.·

Onder de volgende specificaties komen de te gebruiken gassen binnen. H2S .• Lucht. vol.

%:

H,S 97

%

_N2 78

%

CH~ 1 ~~ O? 20

%

H? 2

%

H20 2

%

gew.

%:

H,S 98.5

%

N2 76.4

%

CH4 0.5

%

g2

22.4

%

H₂0 1.0

%

₂₀ 1.2

%

Hie'ronder volgen de massa balansen van de apparaten waarin

..,

een verandering' van materiaal samenstelling plaats vindt ,.en

o

voorzover niet hieruit volgend de stfstromen in de leidingen. Brander

I.

In: kg/hr kmol/hr mol

%

221 •. 2 6.485 6.2

I.?

0.073 0.,1 36.1 2.010 1.9 2155.3 76.960 73J3 631.9 19 •. 747 18.5 3045.7 105.275 100.0 Uit: N2 ?155.3 76 •. 96 75.4 CO? 3.2 0 •. 07 0 •. 1 H20 155'.5 8.63 8.·5 S02 415.7 6.4.8 6.4 02 316.0 9.87 9.6 3045.7 102.01

100 •

.0

-Il-o:; Brander 11. In kgjhr kmo1/hr mol

%

N2 2155.3 76.96 70.9 .C02 3.2 0.,07 0.1 H20 157.7 8.76 8.0 S02 415.7 6.48 6.0 02 316.0 9.87 9.0 H~S 221 • .2 6.48 5.9 C 4 1.1

0.b7

0.1 3270.2 108.,69 100.,0 Uit r.; _{N2 2155.3 76.96 73.0} COl' 6.4- 0 •. 15 0.1 H/,O 277.1 15.39 14.6 S02 831.4 11' •. 97 12.3 3270.? 105.47 100.,0 Via by-nass ,. H2S 8R4.7 25.,94 97.1 CH~ -4.,5 ,ê.'~.;28 1.,1 8.9 -.;-.. 'l: 1.8 H2 0.50 898.1 26.72 100.0 Brander 11 3270.2 Totaal 4168 • .3 Convertor I ! In - . H?S 884.7 25.94 19 •. 6 ! ; SOl' 831.,4 12.-97 9.8 H20 1'86.0 15.88 12.D NI' 2155.3 76.,96 58.3 C02 6.,4 0.,14 0.1 CH4

4.5

0.28 0.,2 4168.3 132.17 100 •. 0

:: Uit kg/hr kmol/hr mol

%

H S 265.3 7.78 6.09

362

249.4 3.89 3.05 N2 2155.3 76.96 60.30 H20 613.0 34.04 26.67 CO? 6.4 0 •. 14 0.11 CH4 4.5 0.28 0 •. 22

36

874.4 4.54 3.56 4168.3 127.63 100.00 Scruhber I

.

.

In

_·

_·

Idem,zie Convertor I "uit". ~ _Uit

.

_.

.- _HBS 265.3 7.78 6.32

s.

2 249.4 3 •. 89 3'.,16 H20 613.0 34.04 27 •. 66 N2 2155.3 76.96 62~52 C02 6.4 0.14 0.11 CH4 4.5 0 •. ?8 0 • .22

86

1.9 0 •. 01 0.01 3295 •. 8 123,.I:Q," 100.,00 S'vl I 872.5

4168.3

Convertor 11

.

..

In

·

_·

Idem,zie Scrubber I "uit" •

:'*, Uit H?S 79.6 2.33 1 •. 91 '-S03 74.8 1.17 0.96 H2 710.8 39.49 32.44 N2 2155.3 76.96 63.22 C02 6.4 0.14 0.11 CH4 4.5 0 •. 28 0.23 36 264.4 1.37 1.13 3295 •. 8 121.·74 100.00 Svl I _872.5

4168.3

-13-S"crubber 11 :

In : Idem, zie Convertor 11 _{"uit" .'}

Uit kg/hr kmol/hr mol

%

HéS 79.6 2.-33 1.94

s

2 74.8 lt. 17 _0.97 H20 710.8 39.49 32.81 N2 2155.3 76.96 63 • .93 C02 6.4 0.14 0.11 CH4 4.5 0.28 0 •. 23 36 1.9 O.Dl 0.,01 3033.3 120.38 100.00 Svl I 872.5 Svl 11 262.5 4i68.)

Als b-eide convertoren op een conversie van 70

%

werken,is' de totale zwavel-productie 1145.0 kg/hr.

IV) WARMTE BALANSEN.<

Als basis voor de wa.rmte balansen, is de warmteinhoud bij 20 °c op n~.~ gesteld.

Brander I :

.d Hc.s)H2S) - - 123.421 kcal/kmol.,

A Hc •s • Cq:~21) '= - 212.78 kcal/kmol.

Warmte inhoud van de gassen als functie van de temperatuur :

Warmte in : Warmte uit: Stoomketel I Warmte in Wá.rmte stoom Warmte uit

=

611.4 T

+

12~.1 10-3 T 2 - i7.1 10-6 T3 k6al./hr~ kW. 948.1 kW. 948 •. 1 kW. 719 •. 6 kW. 228.5 kW. Warmte productie Temperatuur : 1,075

t

Brander 11 :

Warmte in : 228.5 kW. Warmte productie :: 948.1 kW. Warmt e uit:, 1176 .6 kW • Temperatuur :

Stoomketel 11

Warmte in

.

.

' 1176.6 kW. Warmte stoom 927.6 kW. Warmte uit 249.0 kW. \lJarmte inhoud van de ge.ssen als

= 602.6 T

₊

140.5 functie 10-3 T? van de temperatuur : - 19.8 10-~ T2 kcal. Temneratuur JOO °C.

Menging •. (gassen via by-pass en uit brander 11.)

Warmte inhoud van de gassen als functie van de temperatuur :.

=

776.5 T

+

214.6 10-3 T2 - 30~5 10-6 T3 kcal. Temperatuur na menging: 240 °C. Koeler Warmte in

.

.

124.5 k~J • Warmte koelwater 103.7 kW. Warmte uit 20.8 kW. Temperayuur na koeling 60 °C.

Warmte inhoud van de gassen als functie van de temperatuur :

= 388.3 T t 107.3 10-3 T2 - 15 • .J 10-6 T3 kcal. Convertor I : Ä H RT Warmte in 30.63

+

5.36 10-3 T ~ 3.5 10-6 T2 124.5 - 20.8 kW. Warmte geproduceerd 303 •. 6 kW. 448.9 kW. Warmte uit kcal/mol.

Warmte inhoud va.n de gassen als functie van de temperatuur

=

812.8 T

+

238.4 10-3 T2 - 24.0 10-6 T-6 kcal~ Temperatuur uit convertor : 400

0c.

i'

r

-15-Warmte wisselaar convertor I kant.) Warmte in

448.9

kW •. Warmte uitgewisseld

·

_·

1?0.4

kW. Warmte uit

3?8.5

kW. Temperatuur uit

300 °C.

Scrubber I Warmte in

328.5

kW. Warmte opgenomen ~91.5 kW., Warmte uit

137.0

kW. Temperatuur uit

130

°C.

Warmte inhoud van de gassen als functie van de temperatuur :

= 804.3

T

+

161.8 10-}

T2 -

17 •

.3

10-

6 T3 kcal •.

Vrijgekomen latente warmte

.

.

85.0

kW •

Totaal door koelspiraal aftevoeren warmte

276.5

kW. Warmte wisselaar : ( convertor II kant. )

Wa.rmte in

137.0

kW. Warmte uitgewisseld

120.4

kW. Warmte uit

257.4

kW. Temperatuur uit

·

_·

240

°C. Convertor II Warmte in

257.4

kW. Wa.rmte geproduceerd

91.0

kW. We,rmte uit

348.4

kW.

Warmte inhoud van de gassen als functie van de temperatuur :

=

7g7~1

T

+

169~3

10-3

T2 -

21.5

10~6

T3

kcal. Temperatuur uit

: 340

_{oe .'}

r" Scrubber 11 o. 0 Warmte in 348.4 kW. Warmte o-pgenomen 236 •. 1 k'~ ., Warmte uit 11?3 kW. Temperatuur uit 130 °C.

Warmte inhoud van de gassen als functie van de temperatuur :

Vrijgekomen latente warmte : 25.6 kW.e

Totaal door koelspiraal aftevoeren warmte:' 261.·7 kW.

N .R.: Ter vereenvoudiging van de notatie werd van warmte

ge-sproken, ",aar sprake wa~ van warmtestrom~n.Waar gesproken was

van een warmte inhoud van gassen,.was sprake van hun warmte in-houd

per uur (doorstroomd)~ (G'eraadp1eegde 1i tera,tuur

Zwavel opslagtank:

1i t.. 4, 5 , 17 en 18.,)

De maximale hoeveelheid, ,,:armte, toe te voeren aan de z'\'Tave1 in

de tank,is op de volgende aannamen berekend ~

a., De tank bevat 50 ton zwavel •.

h. Het warmte verlies is 2

%

van de warmte inhoud boven 20 oC. Warmte inhoud bij 125

°c ...

= 36.5 kcal/kg.

Warmte verlies = 50,000 • 36.·5 • 2/100

=

36,·500 kcal/hr., = 42.45 kW.,

-17-v)

CONSTRUCTIE GEGEVENS EN BEREKENINGEN.

ne ~'s van de aanvoer leidingen van de gassen,.zijn berekend op een lineaire gassnelheid van 11 m/sec •• De hele fabriek werkt on-der atmosferische druk,en bij de berekeningen is aangenomen,dat ' in elk apparaat de druk atmosferisch is.De afwijkingen in de li-neaire gassnelheid e.d., zijn dan maximaal 30 %,.hetgeen toelaat-baar geacht kan 'toTorden,gezien het feit dat overal in de bereke-ningen ruime marges in acht genomen zijn. Voor de vloeibare zwa-Q velleidingen,zijn de ~'s berekend op een lineaire snelheid van

\h q 3 m/sec ••

AW'

.\J" ~'. VJ>~ I '(t.~ Aanvoerleidingen H2S uit Girbotolplant H2S via by-pass H2S brander toevoer Lucht, blower :. ~ ~.

0

= 20 cm. =

14

cm., =7.5 cm.

Hiervoor werd een Roots-blower gekozen ,.d .• i., een s'oort

tandrad-~

pomp,waarbij elk rad twee "tanden" heeft.B-ij dit type pompen is de pers druk onafhankelijk van het toerental.Volgens fabriek

ge-o

gevens,meten voor het verpomnen van 2500 m3/hr.,aan de volgende eisen voldaan zijn

Vermogen Toerental STander I : 40 PK. 1800. (P2 =10,000 mrn. waterdruk.) ~ luchtaanvoerleiding 30 cm.

7.5

cm. ~

"

_"

De brander hestaat uit een cylindrische verbrandingskamer,co-nisch uitlopend in o.e eigenlijke brander •. Deze bestaat uit een aantal pijpen (voor de lucht ),die halverwege in een plaat van

vuurvaste steen, die daar loodrecht op staat, uitkomen •. D'e gaten in de plaat,waar de pijpen in steken,hebben een grotere diameter dan de pijpen,en lopen branderinwaarts conisch divergerend uit. De Zwavelwaterstof wordt om deze pijpen heen meegesleurd .a'e dia-meter van de pijpen is berekend op een lineaire gassnelheid van

30

m/sec .• afmetingen: (lit. 19) ~ brander L aantal pijpen y5 pijpen inw •. 1.40 m •.

3.50

m. 10.

50/57

mm. uitw •. 2.00 m.

Kleinste y$' conische gaten in plaat

70

mm.

100 mm. Grootste it5 Dikte plaat

"

100 mm.

"

"

Het inwendige van de brander is met vuurvaste bemetseling be-, kleed.In de zijwand van de brander zijn drie voorzieningen aan .. gebracht

a. Gat voor een additieve brander •. (starting up )

h. Man-gat.

c. Explosie klep. Stoomketel I

berekening

0w

=

719.6 kW.

T gassen in 1075 °C. T gassen uit 300 °C.

180 0C. T water in : 80°C., T stoom uit

dTl

=

900

0C. u

=

15 •. dT2

=

220°C. A

=

719600

=

100 m2 • 15 • 480 ~ vlampijpen

=

100/110 mm. dTlm.

=

480°C. inw. opp.

=

0.314 m2/m.

-19-Totale lengte pijpen Volumestroom gassen

100

= 320 m.

0.314

3.04 m3/sec. S'nelheid in pijpen : 7 m/sec.

Benodigd opp. pijpen 3040

=

43 dm2 •

70

Doorsnede per pijp: 0.788 dm2 •

Aantal pijpen per pass 43

=

55.

0.788

Aantal pijpen bij 3 m. lengte

.

.

320=

T

Aantal passes 0 2. 0 100/110 mme ~. pijpen Dl= m.t Opgezocht t

=

1.4 • 110

=

154 mm.

z

=

110 •••••

m

=

10.6 107. Dl = 10.6 • 154 = ••••••••••••••••••••••• ' ••• 1632.4 mmo

Dikte vuurvaste steen : 370 mmo

2 passes

=

2 • 370 = ••• 1 ••••••••••.•••• ' •••• ' 740 mmo We nemen )l1 ketel L ketel aantal pijpen aantal passes 2.5 m. 3.0 m. 110. 2. 2372.4 mme

Door de vlampijpen worden de verbrandingsgassen,.onderin de ketel heeh,bovenin de ketel terug en tenslotte langs de boven zijwand gestuurd.(zie doorsnede op tekening.)Dit laatste gebeurt om even-tuele reserve OP te kunnen nemen.De passes e.d. zijn van vuurvaste

bemetselin~r.De' brander en stoomketel worden aan elkaar gebouwd.

Als voeding' voor de stoomketel wordt gedemineraliseerd water van 80

°C.

gebruikt,en er wordt stoom van ca. 10 ata gemaakt.De ketel is voorzien van een op de druk geregelde veiligheid en a~sluiter)

voor de stoom productie.

Brander II :

Deze brander is vrijwel identiek aan brander I.Maar omdat het grootste deel van de voeding op 300

°C.

binnenkomt is het aantal nijpen groter. afmetingen : ~ brander L " aantal pijpen

rJ

pijpen inw. 1.40 m. 3.50 m. 20. 50/57 mm.

Kleinste ~ conische gaten in plaat Grootste ~ ft " ft

Dikte plaat : 100 mme Stoomketel II :

uitw. 1.40 m.

70 mm •. 100 mme

Deze ketel is wat buiten afmetingen betreft gelijk aan de vorige. De berekeningen verlopen op de zelfde wijze.

gegevens

!21w

=

927.6 kW.

~ vlampijpen : 100/110 mm.

Snelheid in pijpen: 8.4 m/sec. Totaal aantal pijpen : 118. Aantal passes : 2.

~ ketel: 2.50 m. L ketel 3.00 m.

Eveneens worden de gassen hier,na de twede pass,langs de boven zijwand van de ketel geleid.Verder wordt de ketel identiek aan de vorige gebouwd.

-21-Koeler :

Hierin wordt ca de helft van de gassen tot 600C. gekoeld,om de temperatuur in de convertor te kunnen beheersen.

berekening :

~w = 103.7 kW.

T gassen in : 2400C. T gassen uit: 60°C. T koelwater in 20 oe. T koelwater uit : 250C. dTl : 40°C. u = 35. dT2 : 215°C. dTlm. : 90

°G.

A

=

103700

=

32.9 m2 •

35 •

40

Pijpen :

0

=

25/32 mmo

Totale lengte pijpen Koeler lengte 3 m. 32.9

0.0785

Aantal pijpen 398 = 133.

T

Koelwater rechte dT : 5 0c.

=

398 m.

Hoeveelheid koelwater 103700

=

4.94 kg/sec.

4190 •

5

=

17800 kg/hr. Voor Re 10,000 800 I/hr.

Aantal pijpen per pass: 17800

₌

22.

800

Aantal passes

·

_·

133

=

6. 22 Dl

= m

_• t t

=

32 _• 1.4

₌

45. Opgezocht

·

·

z

₌

133 ••• m = 12.08 Dl = m _• t

₌

1~.O8

.

45

₌

542 mm. 2 _•

_!

_{pijp • • • • • • • • • • • •}

₌

32 mm. 2 _• steek

·

.

. .

. .

.

.

.

.

.

.

.

₌

90 mm.

6 passes _• 10 • • ·e • • • • • •

=

60 mme 724 mm.

L

=

3 m.

o

=

0.75 m. Aant. pijpen : 132.

Aant. tube passes

6.

Aant. shell passes : 5.

~ gasleidingen

.

.

in 30 cm. uit

.

.

25 cm • ~ koelwaterleidingen : 5 cm.

De dimensionering van de convertor,is gebeurd aan de hand van gegevens uit lit.15. Men poneert hier,dat 'bij ,gebruik van deze

(nog later te noemen}kat.)een bedhoogte van 22 inch bij norma-le gassnelheden(betrokken op het norma-lege bed} ,zelden overschreden wordt. Een normale gassnelheid beschouwt men een snelheid van 1

à

2 ft/sec.

In de convertor wordt gekoeld,door koudgas injectie tuasen de bedden, daar de temperatuur anders te hoog' op zou lopen,.hetgeen de conversie niet ten goede komt.

Als katalysator geeft een baillCiet kat.,(8-10 mesh)',met 5-10

%

Fe

~oede resultaten.

berekening :

Voor het 2e bed geldt Gem., T: 600 oK.

Gem. molenstroom . 129.9 kmol.,

a'em. gassnelheid:' 1.78 M3/sec •

~ ced = 2.50 m. ---Voor het eerste bed geldt :

G,em •. gass'n •. (lineair)' = ·1.25

ft/sec.

~ ced = 2.50 m. --- Lin. gassnelheid afmetingen

95

hed 2.50 m. L convertor 3 • .50 m.

H Bed 1

=

H

bed

2

=

0.60

m.

Ruimte tussen de bedden : 1 m.

Boven en beneden de bedden : 0.65 m.

voorzieningen :

0.68 ft/sec.

Teneinde een goede gasverdeling over het bed te krijgen,werden de volgende vo~rzieningen getroffen :

-23-a. Een zeefplaat,om de boven inkomende gasstroom over het bed te verdelen.

fr. Een ringbuis met kruisverbinding'en,met de spruit-stukjes naar boven,om het injectie gas te verdelen. c. Twee aan de zijkant aangeèrachte gasafvoerleidingen"~

om een gelijkmatige gasstroom in het onderste bed te verkrijgen.

d. Tussen de bedden een mogelijkheid om voor de

~star-ting' Upff een olie brander te plaatsen.

cj gasleiding boven in convertor :- 30 cm., ~ " tussen bedden

25

cm.

fT- uit convertor 30 cm. (2 maal)

Warmte wisselaar

De berekening is analoog aan die van de koeler .·Het op te warmen

,

gas uit de scrubber gaat door de pijpen.De berekening is gebaseerd op :: u'= 20. ç6",T = 120. 4 kW •

lineaire snelheid in pijpen :: 8.,4 m/sec., pijpmaat : 100/110 mrn.

dTlm. : 165 oe.

'E.e~a. resulteert in Pijpmaat

Aantal pijpen

Aantal tube passes ~ warmte wisselaar

L warmte wisselaar Aantal sheil passes ~ leidingen tube kant 40 cm.

l75

_"

shell

45

cm.

.

100/110 mm •

.

40.

2.

.

- _{1.50 m •}

.'

3.00m.

3.

• Scrubber I

Toren :

",

Kolom hoogte 7.20 m.

Pakking: Aluminium ~id (1 inch diep

Disentrainment 0.60 m.

Mist separator 0.60 m.

afstand tussen punten 1 inch

i:

inch dik.,)

Kolom doorsnede : 1 rn. (vierkant)·

~' gasleiding in 45 cm.

TT uit 40 Cnt.

o

zwavel leiding: 65 mrn.

Molyneux (lit.18 ), heeft voor deze toren stapsgewiJs met diffusion units, de toren hoogte op 14.5 ft. bepaald;: in de praktijk georuikt men echter een 23 .. 5 ft. hoge kolom.,

B·ij : s~w~ zwavel

=

0.22 kcal/kg.

T zwavel in = 125' oe •.

T TT UIT

=

160 oe.

op te nemen 1,o,armte

=

238,,000' kcal.

is de L

=

31 ton zw.el/hr.

G' = 3295.8 kg-jhr.(125 kmol, ~m.temperatuur 488 OK.):

,0

f

= 3295.,8 X' 273

=

0.706 kg/m3., . . '2800 488

=

0.706 • 0.0624

=

0.0441 lb/ft3 •.

t

= V-~;0441

=

0.766 O~075 cr

=

3295.8 • 2.2

=

7250.8 lb/hr. L

=

31,000 • 2.2

=

68,200 lb/hr.

wIr;

= 7 '!2

In de algemene flooding correlatie (lit .21) ,.correspondeert

~,

hiermee :

a/a,

bij

1$la:

= 0._7

q:

=

1400 • 0.7 = 1000 lb/hr • ft 2 •

G' = 10.76 '! 1000 = 10,760 lh/hr • rn2

Gebruikte gassnelheid = 7250.8 lh/hr • m2 •

•

'.

-25-Daar volgens Norman (lit. 22) grid-pakking slechte zelf dis-trie eigenschappen bezit,wordt de vloeibare zwavel met een Trough-distributor over de pakking gegoten.Deze bestaat uit ·een midden in de kolom aangebrachte goot met overloopjes,die

uitkomen in daar onder aangebrachte ,.dwars er op staande goot-jes.Deze verdelen de zwavel met overlopen over de pakking. Zwavel reservoir onder toren :

Voordat de zwavel over de pakking wordt gesproeid,moet de uit de toren komende zwavel eerst van 160 tot 125 °C. gekoeld wor-den.Dit gebeurt met een koelspiraal met, water. (T in. 20 oe , Tuit 70 °C.) dTlm •. ~

95

°C. Pijpmaat : 32/39 mm. ~ :: 176.5 kW. Pomp : Diamet~r spiraal :

90

cm. Aantal windingen 17.

De gekoelde zwavel wordt met een centrifugaal pomp omhoog gepompt •. De pomp bevindt zich in de vloeistof ,.terwijl de mo-tor boven het reservoir aangebracht is.,

Gegevens Type L- 2,5 (Begemann.l' Opvoerhoogte 20 m. water. Max., cap. 250 I/min.

Vermogen 2.7 PK , n =, 2250.

~ pomp

=

350 mm.. ~'zuigbuis

=

65 mm.

Via een bleeding off valve in de persleiding,.wordt de gepro-duceerde z"",ravel naar de opslag tank verpompt •

•

" Convertor 11 : afmetingen : ~ invoerleiding ~ uitvoerleiding y1 convertor Hoogte convertor Redhoogte

.

.

40 cm. 45 cm. 2.50 m • 2.00 m. 0.60 m.

Voor de'bij de gem. T berekende lineaire gassnelheid van 1 ft/sec.

(T = 563 oK.), is de diameter namelijk 2.50 m.

Scrub'b'er 11 :

De afmetingen zijn g'elijk aan d.ie van Scrubber I .,

rr

=

3033.3 kg/hr. L

=

29 ton/hr. koelspiraal :

0w

=

261.7 kW. u

=

600. Pijpdiameter : 32/39 mmo Diameter spiraal : 90 cm. Aantal windingen • 16.

koelwater in:. 20 oe " uit :" 70 0G.

Inclusief de pomp,is deze scrubber overigens gelijk aan de vorige •. Ops,lagtank :;

afmeting: 4 X 4 )( 3 • m. inhoud: 48 m3 • Stoomserwarming' : ( ca. 3 ata , 130 oe.)

~w

=

42.45 kW. u

=

200. Pijp diameter : 50/57 mmo

Benodigde lengte : 109 m.

Wijze van aanbrengen In een vlak van 3.80 m. vier-kant,onder een hoek van 50 ,

zig-zag,30 maal heen en weer. Materiaal :

Tank : beton.

Verwarrningspijp :, lood.

-27-VI) MATERIAAL KEUZE.

In alle apparatuur,zo niet anders vermeld,wordt gebruik gemaakt van roestvrij staal 1$-8 ,type

316.

Lit. 20 vermeldt,dat dit ma-teriaal minder dan 0.02 inch/jaar corrosie vertoont ,.onder invloed

.

/ 1

van H2S,S02,zwaveldamp en vloeibare zwavel. Neemt men h~OY~. dan zit men beneden de grens 0.002 inch/ jaar "dit materiaal is

echter aanzienlijk duurder.

VII) MEET EN REGEL APPARATUUR. 1.) Volume regelingen:

a. Een,doJreen meetflens in de H2S aanvoerleiding gestuurde afsluiter in de zuigleiding van de lucht-blower'.

b. Een,door een meetflens in de H2S by-pass leidïng gestuurde afsluiter in de H2S brandervoeding-hoofd-Ieiding.

c. Een,door een meetflens in de H2S: brandervoeding-hoofd-leiding gestuurde afsluiter in de H2S brander 11 leiding.

d. Een,door een meetflens in de zwavelleiding' (s'crubber I): ge-stuurde afsluiter in de terugvoerleiding naar het reservoir. e. Idem scrubber II.

2.) Niveau regelingen :

a. Een,op het niveau in ketel I geregelde afsluiter in de ont-hard water leiding.

b~ Idem ketel 11.

C •. De ,op het niveau in het reservoir onder de scrubber

geregel-de lHeeding off valve.{scrubber I) d. Idem scrubber 11.

3.) Temperatuur regelingen:

a., Een,op de uitlaatgas temperatuur van brander 11 geregelde afsluiter in een by-pass over deze brander.

b. Een"op de temperatuur van de gassen,exit koeler "geregelde afsluiter in de koelwater aanvoer leiding., '

c. Een,op de temperatuur van de gassen,exit convertor,geregelde afsluiter in de gasaanvoer leiding van de koeler.

d. Een,op de boven inlaat van de convertor temperatuur geregelde afsluiter in de kortsluitleiding:gassen exit koeler - gass'en boven in convertor I.

e. Een,op de inlaat temperatuur van convertor 11 geregelde a:f-sluiter in een by-pass over de warme kant van de w'.w •.

f. Een,op de inlaat temperatuur van de pomp bij scrubber I ge-regelde afsluiter in de koelwaterleidjng.

g. Idem scrubber 11.

h. Een,op de temperatuur in de zwavel opslag tank geregelde af-sluiter in de .stoomleiding •.

-~---

i

. ~ stoom 1---~~ ~~~~-- -~ '--w-a-te--iSO-: o-lc __ ~ ~ • ~ -c::::::+-"'---44

••

I'~

f Tt

n-,

.-.Jl'-r

\

--=::..---....::::

}f---O~--{fl_IVI---.---·d= ~oel·,~teI [ I· I I ·1 ~ ~

_

~~.

~Tf---

.. -k--- ____

~

j

t--+-tl- L __ ~ ' ! ' , 11 11 lucht

H 2S uit Girbotol - Plant b..rIT~--.----.. ---'--

.---1

_.. ... - " r---· C {.z.} __ L -__ -..., - 5---' . zwavel P. H. de Vries: ZWAVËL. jan. '61, Q. lm' schaal 1: 25 2rn 3 m

•

•

,

i -28-LITERATUUR : 1. J.R.Partington.

General and inorganic chemistry,3rd ed. 6$7 - 693. 2. Ind. Eng. Chem. 42,1950, nov. 1950.

3. J.F. en C.J. van Oss.

Warenkennis en Technologie,dl.3,75. 4. W, N • TulIer •

The Sulfur Data Book, 1954. 5. J.R.West.

Ind. Eng. Chem. 42,(1950},713-71$. 6. M.Katz en R.J.CoTë.

IND. Eng. Chem. 42,(1950},2258 - 2269. 7. E.P.Fleming en T:ë.Fitt.

Ind .. Eng. Chem. 42, (1950) ,2249 - 2253.

8.

T.F.Doumani,R,F.Deery en W.E.Brad1ey. Ind. Eng'. Chem. 36,(1944),329 - 332. , 9., R .M.Reed en N.C. Updegraf.

Ind. Eng. Chem. 42,(1950},2269 - 2277.

10 •. W.A.La Lande,W.S:W'. Mac Carter en J.B.Sanborn. Ind. Eng. Chem. 36,(1944),99 - 109.

11. E.Leibnitz,H.Kocn-en A.Gotze. J.Prakt.Chem. 4.reihe,13,(1961},215 - 236. 12. H.Kristensen. --Chimie et Industrie, 73,(1955},69 - 77. 13., R.R .B'ottoms • TheScience of Petro1eum,Vol. 111,1815. 14 •. R .M.Reed. Petroleum Processing 2,(1947),907. 15. F.cr.SAwyer,R.N.Hader,~.K.Herndon en E.Morningstar. Ind. Eng. Chem. 42,(1950),193$ - 1950.

16. A.E.Sands en L.D:8chmidt.

Ind. Eng. Chem. 42,(1950),2277 - 2287. 17. Critica1 Tables.III.

1$. F.Molyneux.

Chemical Plant Design I. ,.76 - 81. 19. R.Cain.

Fiat Fina1 Report 1015. 20. She11 Development Company.

Corrosion Data Survey,1960 ed. 21. Perry.

Handbook for chemical engineers,3rd ed.,684. 22. W'.S .Norman.

i

INLEIDING.

EIGENSCHAPPEN VAN ZWAVEL.

TECHNISCHE BEREIDINGSWIJZEN.

KEUZE VAN HET PROCES.

DE GROOTTE VAN DE FABRIEK

EN DE PLAATS VAN VESTIGING.

DE ZWAVELWATERSTOF TERUGWINNING. DE ZWAVELFABRIEK. 1 3 4 6 7 8

I BESCHRIJVING VAN HET PROCES. 8

11 HET REACTIE MECHANISME. 9 111 MATERIAAL BALANSEN. 10

IV WARMTE BALANSEN. 13

V CONSTRUCTIE GEGEVENS EN BEREKENINGEN. 17

VI MATERIAAL KEUZE. 27

VII MEET EN REGEL APPARATUUR. 2~

, . " '.,. , , ' ~ ,'. ... " ~ .

-" :. . \ ' :.; . . ; . . , .. ' .. . . . ',,, _{. ,} ," . ' , ,,' 1/-Zy..3 " . :. '.: . ," ; ;

.

',''''. . ' , " ' , '. ,,"

...

'.' , I ' I ~ ,. : " , , " " . ~ ,"' , . , . ; : " . . . . ' .• :.I,/,4R-/JTë ;a4i../9 ,vS . . /1\./ .~- .~._, . ,

Kr

IV,

, -

_{1-[f_:.2./_y_~_1}

_.

_Q

l '

[.

/~~/~

_{~~~~ , ~"--""'-"lP}

~~";r~ry stoom

uit brander(1) .~ / L---.

[=r-_-oo-_-, , ~-w-atè-r 8-0 'o:O-C ---., naar brander(2) '~~~~~:::W/,/////)) l! ~

~''''''''~ [rc~~---~ -="'~

1 }rt-_+:F"=i " _Ó' r:b ~~ '05 I ' KE (IJ

-

\--,~

EJ?'-'-'-Q-'-'-Ó-"rr-

~

-V

~- 13;e{~--=i ~="-,,,-~'~~~===~-[J

r - - - - ' ~--~--T---'-'~ stoom

J

[

I!..:

If'l~-$-- ~

J=

Sr.

kF.(~) ~t~

~""J

~ ~~wr.

'd~V

I....L

lucht t,·

iH

i

~

-0

j

J

~-.,-IT1""',.;,

.

' . 11 .---N'H~ t , , , ,-t kïl

-.dl

~

[-DJ·S ' L __ ~ 1- C {IJ'

~

~

~~~2i uit Girbotot-.Plant._.

flc

)j

ffi- --- .. ---__

.1-'--_"_--' r---. u-u·u-C.4j ----"1 W.W stoom --~rrP f I-II-II-! ji .<i. 11-11-1 zwavel P. H. de Vries: ZWAVËL. jan. '61, "schaall: 25 o lm 2r;,~ ,