Zwavel uit zwavelwaterstofhoudende gassen

adres:

laboratorium voor Chemische Technologie

Verslag behorende bij het processchema

van

vlJ!

___

YQO: ____

W01_

:

.. __ ... _

.. _

._ .

..

_.

onderwerp:

.. ---.

.;?vÇU,/.eR.

-

-

-

~

-

t

-

-

..

--.

'?-.

-

wq&/~~rio/_

~ . .

._._._-_._.

~

_._

...

_

~

--_

... _ .... __ .. _ ..

l/4tr

,

li?o/~d

Ho/s-;{,á

U-)/.ê~~~.

f-datum:

~

L~

-I~

ZW4.VEL.

Eigenschappen:

Smeltnunt:l14,5 C ; Yookpunt:4~4,6 C

Zwavel komt voor in een proot aantal allotroDP mo~ificAties.

In cl e vaste en vloeibare t oesta"!'1d vinG PTI "NP ~_ , Si , en P;M. f.lleen

H,~ .

SAis stabiel. SligFl.at snel oV0 r in )ttc,1ie l angzam0 r in s.\over gnat. Van deze drie modificatie~ is ~onoplosbaar in zwavelkoolstof.

8\ komt voor rhombisch en monoklien. Hpt overgfmp1:::;pllnt llgt hii 1 atm. ~~ 95,5 C.Daarboven i~ monoklipn etabiel tot het smelt-punt.

Gasvormi.ge zwavel bestaat uit verscl., illpn;:l e molpculüsoorten. Bil temperaturen groter danl200'V en kleiner nan 20000

y ip zwavel uit-sluitend in de vorm van s2 aanwpzip-.Bij tempf'raturen groter jan 2000~K begint de dissociatie van 8₂ in S-atomen.Bij temperaturen tussen 12000y en 30

n

"K bestaat er een gecompliceerd evenwicht tus-sen S2,SG en

Ss

moleculen,waarvan de samenstelling afhankelijk is van de temperatuur en de totale zwavelspanning(zie fig.l Î.

32 33 ~4 en ~, 36,

ry I k t : ' . t b' I . t I C - Q c) " I

(;wave om _ voor ln Vler S a le e lPO open, n. .:, , ,) " , in de verhouding 95,1 :0,74 :4,2 :0,016.

Oplosmiddelen zi.in benzeen, warme R.niline en tetra. terwijl zwavpl-koolstof het mp.est ganFbare oplosmiddel is.

YOQrkomen_en_winning_Yan_gedegen._zwa,vel.

OJ' zichzelf komt zwavf'l in de rhombipche vorm in de natuur voor, meestal verontreinigd door vulkpnipchp ~eptp.enten,kRlkstpp.n,gips en aardolie.Men on~erschpiit minpralogisch drie typen:

I ) vulkanische zl,vavel.

Deze gedegen zwavel komt voor in het circumpacifif'lche gebied: Andesgebergte, ?'uid- Amerika, .TJ1.pan-Hokkaido.

2) sedimentaire zwavel.

De beken<1ste vindpla.ats is Sicilip. 3) zwavel in 7:outkoepels.

Opdeze wijze komt zwavel het meest voor.90 ~ van deze zwavel komt uit de grote vindplaatsen in Texas,Lrnlisiana en de Golf van Mexico.

Voor de invoering van het Frapchproces werd zwavel uitsluitend op

Sicilië gewonnen door het in ovens smelten van de 11itgehakte

zwavel-houdende gesteenten. De zui verinr" voncl plElats Hoor destillatie. De prij s

van deze zwavel lag tussen 40 en 75 dollar per ton.

In Noord-Amerika wint en zuivert men tegelijk door middel van het

Fraschproces. De zv·avel wordt op grote diepte met heet water (160-170 C \

onder 15-20 atm.dnlk gesmolten en met hete persblcht (28 ato ) uit

de mijn gepompt. Door het hete water worcit een v6órznivering

verkre-gen.De zwavel is dan zo zlliver ~qt het voor de meeste toepPPpin~en

direkt gebruikt kan worden.De prijs is thanp ongeveer 20 dol18r ner ton.

~~~~~~~~~~_~~E~~2~~~_:~~_~:§~~~·

Een belangrijke bron voor zwavelzlul - is nog altijd het pyriet.In

ver-band met de grote vbwht die het contacturoces voor de bereiding van

zwav81zuur genom8n heeft wordt 1 e hehoefte aFm zuivere zW8vel stepl s

groter.Het Norandaproces maakt gebnlik van het feit dot pyriet hii

540 C in afwezigheid VAn zUlJ_rstof zwavel afgeeft. Door deze reactie te

combineren met de rooptinp van het resterende Ferro~llfide kan zwavel

naast 7:wavellioxic1e gefe,briceer:l worden. De exotherme reactie-wp. Y"'1te

van het tweele proces worit gebruikt voor het eerste.Door deze

combina-tie wordt 40é_1o van dein pyriet ge hmn'l en zwavel eewonnen als

elemen-taire zwavel en 50c_{,s als 7:waveld ioxide (voor zwavelzuurhereid ing) .}

Daarnaast is zwavelwaterstof belangrijk als grondstof voor elementaire

zwavel.De zwavelwater~tof is afkomstig uit de verschillende

ontzwa-velingsprocessen in de petroleuT1linci_{ustrie en 111 t gassen die uit}

steen-kool worden gewonnen ( cokesovengas ,v..'aterga,', synthepegas \ Ook aardgas bevet

soms veel zwavelwaterstof.

De steenkoolgassen bevatten tot 1, 5é~ H')S die verwi:iderd wordt door de

gassen in contact te brengen met een i:i7:erhondenéie gasreinip-ingsma8sa

in z. g. n. O! ij zerkisten 0' • Door lucht en w~üer wor4 t c1 e rYlas sa interl11i

tte-rend geregenereerd waarhij zwavel gevormd wordt. Als de messa 5~-60~

'Ule ruwe aardoliën bevatten een zpker percentage zwavel, grotendeels in de vorm v~n zwavelverhindingen.Het zwavelgehalte varieert met de

vindplaats van ~e olie van b.v.n,04~ voor ppn~ylvania olie tot 4,5% voor Mexico olie terwijl nlwe oliên bekend zijn met 7-8~ q.De beken

-de Kuweitolie bevat ca.2,7i ~.

3

In verband met corro~iepro~lp.np:n,luchtverontreiniging e. 1. en dienten -gevolge de ei~ dat de eindproducten zoals benzine en smeeroliên

slpchts weini

_e

zwavel mogen bev8tten zij n (le ontzwaveling~proce~Ren

bijzonder belangrijk.Daarhij ~OMt nog dat er een ontwikkeling aan de gan.'?; is oo'k de Moeilijker verv'erkb8.Te olipn rrlet hoop" zwavpl p."eh.p 1 te

te raffineren,door ~e voortdurenie pttjgen~e vraag nApr ~~r~olie­

producten. Ook bij procep~en als ~atalytipch ~ra~0n wpa r 50~ vpn de in

elP grondstof aanwezife zwavel o"1['e?:pt wordt in zVIlEl.velwElterctof en de

~electieve hydyogenering WElar vrijwel alle oor0~Ton~eliike zWRvel in

H₂C, wordt o1"1gezet komen Eyote ho pvpelht='48n van dit gps vrij .

Het gebruilz' v' n dit ,rra~ i r

On} twep ye:1e:1F'n be18.ngrijk:

1

)

De econo"1ische wpardn van de ZWAvel.

(zie fig. 2)Elementaire zwavel i - 1a8YOTYJ zo bplr,ngrijk OMcl,""t overAl

waar nieuwe fabripken voor ZWAvelzuur wor jen g0houWCl contR.ctf'abriekIDl

verrijzen,die elementaire zwavel als grond~tof hp,~b0n.

Ook de vr<lae naB.r zWéwel voor le verwerking in rubber neemt toe.

2)H₂S is buitengewoon giftig en kan ~apro"1 niet zonlpy rrleer in de

atrrlosfeer gelaten worJen00rns wordt de zwavelwaterstof verbrand en

zwavpldioxide in dp lucht gelaten waardoor echter ook luchtveront

-reiniging optree lt.

Er zijn vpl e metholen ontwikkpld OM zwavelwaterptof te Vpywiidpren

nit koolwaterstoffen of an 1ero f,'Rpren. Deze procerpen zi in alle

geb

,

q~'-<

·

op absorptie van zwavelwr terstof in een zw~k-alkalische onlopping,

gevolgd door regener!'.' t ie va~'1 het oploSTYlil cl el, meestal door v<=>rhi tten.

Luter ~al een overzicht van äeze processen gegeven wor~en.

In vrijwel alle gpvqll en wor~t H2° omgezet in zwqvel of

zwa-velzuur. De oxidatie van zwnvelwpten'1tof heeft zwavel of z,"'aveld ioxi

-de tot pyoduct.De omzettine in zwavel heeft voordelen op die in

zwaveldioxiie,zelfd ~ls in b~i~p ~pv~llpn zwavelzlD~r het gewen~te

produkt ip.

paA.tUz.f~ drc,l.J;. i,.; ~t ;1101 j'"4ic, fie

1

~9 Q.& 1).1 <J' ~s ~v ~$ ~~ ~/ do//t::-i/j/&v, 6.., 1

1

~-. .;.,: I.;' -/0 -s -- - - -Ic...,~~r··"t 2'f' .... " ... ' IYlol({.<:.M..Ic::...;.-<.. ~pec.'''''''''''.l v q;v. 2. oNov./ oi!-i -~

rJ

n

'1

I

! ,

1) Bij (le7.e oxidatie veroyandt men H₂

s

rrl~~ pen 8:"lO~fo ovprYTjg.at lucht tot 802 • Het OVen{!~l S T!lOpt r"ekoplcl worden tot T'flCJ.tige t~rrJ.per"l.tuur OM goed gedroogd te worden (corro,.ieprobl~p]en! ). Het ,1roge kouje

gas moet lan weer vprhit worden tot convertorternperatwlr om via het contact proc~d~ in zwavelZ1D~? ornee~pt te wor~en.Dacrtegenover

staat dat bij de verbr-:..n(l ing vcm zwavel een v~el 1"1i_nr'ler ver(lund ovengas met 7-llc_{0 cO2 wor It vetkreg0n.}

2) Verwer'k't men een H₂c<-ho1Liend gap cl."t vri4 vC\el CO₂ en pventueel

koolwaterstoff~n bev'''!.t cl:=m is voor een zf'lf:ie Zl.11J.rprol11l<tie een grot~re fabriek nodig c18.n W8nnp""r l"t'Jpn v!=J.n 7.wavel uitga'< t .

3) Bij (Ie oxidatie van _H2

s

wordt zo vgel water gpvOrT"1dlat, tpnzij eeconcentrpprcl ?:llur, gepro(1l"wper1 ut-t; zwavpl 9.anwpzip- ir<, het to-renZl11ir geconcentrpp~d zal mopteTI wor~en.

4) Tenslotte is de opslag vcn '7wav"'l goe 'koDer 'lFUl die van Z'·

avel-Aan n.e oxidatie van H₂

s

gaat voor-stf pen winning van (li t gas uij aarn.- of raffinadArijgas.

Mpn kan de ?rocepsen voor verwijdering van H₂C' Hit gaf'sen alp

volgt indelen:

a)z.g.n. ~droge~procecsen

b)z .g.n. "natte"processen

De droge processen o~vattDn hAt gpb~lil< van ij7 prkipten en van geactivC\erde koolptof.He- laatste wordt vnl. in Thlitsland toege-past tprwijl het eerste veel -t;o~pqssinp heeft gevon~en in de cokesindustrie.

De natte procepsen kan Plen ini~len in vipr groepen:

1)

niet- regeneratipve proceppen zonder ~-winninp

2) regeneratieve procesf'en zonder S-winnine

3) regpneyr tieve procepsen _{wRarhij H28 wordt} o~gezpt in zwavel

4) regeneratieve processen wRRrbij H_2CS als gas gewonnen wordt ad 1) Bij d.e ntet-rpgeneratieve -procespen rpageert _H2 C' met het

-..., ! ,t

,

r

i -

--'

~

.

I

1 _{- - -} I _{~ --~} .~-.~

..

l

!

.

t

----

~~r

~

f

..

;:.;;,.

.

Y=:-

,~

absorptiemi.ldel waarna het reactie"!)ro lu1d perioi iPK worJ t vprwij Cl ern An

verpe oplo8pine worJt toegevoegd. In het H.Igempen is de7.e rnetho'le nipt

economisch V00r grote hOPvPQlhe"en H2~ (~o~ten rpagenp) .

ad2)~en voorbeeln v~n een regpneratief proce~ zonier verdpre verwpr~ing van

het _H28 is het Seabord-procPB (zie fip,-. 4) . Hierbi.4 maakt men gpbruik VAn

eeh wa terige oplossing VRn 3- 3,5% l'h.trill.mcarbonaat, d ie uit h~t te zni vpren

gas in een gepakte kolom H₂S abporbeprt. Rpgener9_tip vindt plpqts door

inblazen van lucht.VooTilelen van dit proces:

a )goedkoop reagens

b)neemt kleine nlimte in t . o.v. ijzpr~icten.

Daartegenover staan de volgende nadelen:

a) verlies van H₂S en luchtveront~einigim~

b)geen volledige verwijJpring van H2q

ad3) Tot deze groen behoren het Ferrox,Nickel en Thyloxproces.

L0>~.

In de beid_~~e procesf'en wor~ t t-1₂ co W'9.bsorbeerd in een verounde

soda-oplossing waarna lucllltoxid !Ol_tie volgt mpt )Cl lp KP talycat.or in het

Ferroxproces ij7.erhydroxyde en in het Nickelproces nikkeloxi0.e.

Bi.j (lp oxidRtie worit H

2C' op.Jf,'pzf:'-: in ?:\,To.vel en genpelteli4lr oo1ç in

natrinmthiosulfaat (30-~%). Het :l.bporptiemicldel kan (Jus slechts gerlee

l-telijk geregenereerd wor~en.

In het Thyloxproces(zie fig.5) gpbn~ikt ~en pen neutrRle oplopsing

van natY~lmthioarsp.naat in ulaRts van pen alkalirche Roda-oplossing.

Tengevolge van het ver!"'chil in ~-üKali tei t ont~t'-l.Rt veel minder thi

o-sulfaat. Het absorptier'liddel beva.i-, 7 g \S20) per liter. De aanwezigheid

van arseen katalyseert ie oxidatie van ~wavplwatpr0tof tot zwavel in de Tlthionizer",waar lucht ingehla~en wor1t.Na epn overloop gaat de gevorm;le zwavelslurry naar een roterend filter.Het produkt ip pen

pas-ta van 50~ zwavel met 50~ water An verontreinig' ngen(o.a.arpeen' .

Door de slechte kwaliteit is ie toepassing van deze zwavel bepprkt tot het gebruik als fungicide.

De nadelen van dit prmcep ziln

a)onvolledige _H2

s

vPywi.idpring,nEP·'1pli.4k 90-~6 r.S •

b) groot verbruik VRn che"'1icaliën, ca.IOrfo VEln de geabporhAer1 P 7wavel

l

~~~t--'-l is omge7.et in thiosul :R-=Ü ,hip ruit moet ,ie p rseen wepr tenlp-gewonnen

;:! ,,' ,\ J' { \ ~ : } ~\ \ ),

wo ru en. , " . \

ad4) Regeneratieve proce~~en _{mnt H2}P aIr produkt. Hiertoe behoren : a)VacuumcarbonRte-proces b)Phenolaat-proces c)~lkazid-proces d)KalblmfosfRRt-proces e)Gi~botol-proces

Het principeschema van ieze procespsn ip gplijk (zie fig.6'.

4bsorptiekolom en regeneratielrolom zi ln of gepakte of schotpIkolommen

Het gRS wor·-H gezl.Ji verd in tle <:Jbsoypt iekoloT'1 Cl oor het in te penptroom

lopende absorptiemiddel,dat door verwRrming met ptoom wor~t gpre-genereerL Het gekeelde, V8n _H2 c< bevri iie absorptieMid del wor 1 t terug

-gevoerd in de aosorptiek-olom.

Het Y§'Q"lJ."lJ.IDQ§'I9Qn~,:!2~=J?XQQ:!.ê wprkt met stoom in plaats van lucht voor

stripping. Daar veel stoom nodip zou zi~n voor regeratie onder atMOS-ferische druk werkt Men onc1e r vRcllum(ca.6n cm Hg) .M8n kan dan

vol--staan met lage dnlk stoom.

Het ~J,}~g.Z.1d=D;rQQ!2a werkt Met oplossingen van al kr. liz outen van zwakke organische zuren.Er zijn twee typen RbsorptieMiddelen nl.M enDik.

M is het Natriumzout van alanine pn Dik het KaliuMzout van

dimethyl glycine.Het laatste is selectief voor H2". ólka?:id vraagt van alle processen het minste stoom T'1aar i<' zelfs duurder dan ethanolaT'1inen.

Het Eh~nQ1ggtllfQQf§ heeft als aosorhenp een ~plopsinp die 3 mol.

NaOR en 2 mol. fenol per liter hevR.t. De verw-Lj dering is niot compleet Het Bh~11=J?hQ'::J?hB.tS:: __ J?I.QQEê J'YlRakt E',"Pbruik- vpn 1r_{pliUJ'Ylfo"'fapt a.ls p.} bpor-bens.Ten opzichte vpn het hieronder volFsnde Girbotolproces ie- het belanprijkste nadeel de iets grotpre ptoomkosten voor regeneratie.

Een voo:rr~ pel ip de larre Vl11Cht-Lp:hoi -1 van het rpagens, wFlarrloor men van 01)1"':1 stOOT'1 gehrui.k kan '"'1plr0n. Voo'" maxtT'1ple efficiëncy wor,qt oen

If split-flow" pc},sma panopvolen (zie fig. 3 ) •

Het ~irbQtQlprQQ~B ip thans wel het mepst gehnlikte proces ter

ver-wij dering van zwavelwaterstof of koolclioxi 1 e uit gassen. A,an een ab

-sorptiemiddel kunnen <'le volgen1e eipen gestel(l worden: l)Hoge specifieke absorptie van (le zure gapsen

2 )Lage vluchtigheid (i. v. m. verlies door verdp,ffiping)

3)Grote stRoilitëmt(i.v.m.vprlies (loor ontleiing)

~.

r-'

l

·1

i

I

, ! I

I

I ---... -)

I

~

~

/

~

- -->- D4 -.- - & --- -_ . .. -. -_._:,. -~--_.~

•

Een gedeelte van cl e rijke onlo:sing "troom.t naar de top

van ~~ regeneratiekolom en wordt h0lverw~ge ~e kolom

afgevoer1 als geéleeltelijk van H₂P bevrijd absorbens n' ~r

ergens midden in de abporptiekol0m.Deze oplossing bevat

nog zoveel zwavelwaterstof (lat het het gas niet volledie

kan z11iveren en toch nog veel zw~velwaterstof opneemt.De rest van de rjjke oplossine loorloopt de geij.ele

regeneratie--kolom en wordt gehepl van zwavplw8ter,tof bevrijd in de ton van

(le absorptiekolom ingevoerd. Een dergEüjjk schema gpeft bepp8 :ring

op de stoomkosten.

10

Men gebruikt tri-,di- of mono-ethanola~inan in waterige onlopping.

(cc. 50%) . Di-etllanolamine wordtvoornameli j k p:e bruiJ.:-t voor vorwi i ,-'lering

van _H28 uit raffina 18ri,i gftS, (1a8,r T'1ono-ethanole,T'1ina "'17't 'bet in deze F,El,P pen vrijwel altyd voorkompnd0 cRr'honylsulfide een stabiel p varbinc'linf! vormt die niet dissocieert bij de reGeneratie.

Een verhoudinf"pgewijp klpine hoeve81}'10jJ! stoom ip nocîip voor rpp-enpratie. Na regen8ratie h8eft het absorptipmi~iel vrijwel eeen R2~ spanning

roeer pn ook het gRr- ip vrijwel vollpc1ig VEln ?wpvelw8+,pyptof bpvri:i<1,

nameli,jktot pen negatipve 10ocL:wetaat-tept!

Een nadeel van het Girbotolprocep zijn de relatipf ho~e koptpn VR~ ie ethanolaminen waardoor speciale voorzorp'en te~en verliezen noodzRkp-lij k zij n. Ook corrosiemo8il 1.,4 ~hen en tre'l ""n op.

Bij Seabor,l en vacuumcarbonate reageert H₂;-; sneller met het abporhe~s dan 002 De contacttijd is zo kort dat vriiwel geen koold'oxidp wor~t

geabsorlJeerd. •

De arsenaatoploRsing in h8t T~ylox-p~oces ip nputrpal en a'h~orbpprt geen koolc1ioxide.

In het Shell-phosphate Tlyocep is (le evpnwichtpligging zod"'nip; dpt

we'Lnig H)S en ve~l 002 zou wor-:1en geql;porbeerl ; ,jp, cnplheir1 vpn H2~

- b'

absorptie is pchtrr groter r18n iio van 802 zo:latÎêpn 10 à 15 maal zo grote hopveelhpil VAn d.it gns hp+, nrocep toch nog economisch

~lkazid-Dik is selectief voor zwavelwaterptof.

.

,

lc.<,

In het Girbotolproces ip tri-ethanolaminp ~electief voor H2~,dqar

- - - -- - ---~-_. -

-~~_Q~iQ9ti~_y~n_~~êy~1~êt~r§tQf_tQt_~~êY~1.

Historisch overzicht:

Het oudste proces is het Claus-proces (1883' ~et direkte

verbrRn-ding van zwavelwaterstof in lucht. (zie fig.71 .Dp verbran~ing werd

uitgevoeri in een oven gepakt ~et een ijzerhouctende katalypptor.

11

De oven was zeer proot 01'l'J. :~e u-LtRtraling zo proot fYlop-pli.jl{ te TTJaK-on.

Daarnaast we r den,eV0neens o~ exc 0 spieve te1'l'J.perat1ulrpstijgingen te

voork:o!T1e~( le optredenle reacties z'; .in sterv- oxother~' I , zeer lF1ge gR

s-snelheclen aangehou.,l en. De te~pera tuur rYJA.g niet te hoop: woro en OTTJri!3t (lP reactie van zwavelwaterstof' met Z'll.lrstOf' tot zwavol bi~ 18gore

tom-peratwlr verloopt ~an 1e nevenreRctie van zwavel. met zlUlrstof' tnt

z'. aveldiox-Lrle .rljen grnot Ge~lDelte VP::1 7.v!av"'l wer1 oirok-t YlJ'i -1.e oven

alp Fesmol ten zWRvel gewonnen. T)e nl.et-gecon~enpeer -e Z'~!RvpI zette

zich Rf als vaste zwav01 op schotten. 7_{waveldioxide werd llit het}

Test-Eas verwi.i lprd noor uitwapsen. De oVerITlR.Rt zwavelweterptof wDrd

ten-slotte vPn"i.iJer·l door het gas c100r ijzerk:ü:-t;en -l;e l eiden eFf of

door het tot S02 te verbranlen.

Dit Claus-procédé is de basis voor all e procef'sen in cte loop VP,n ('ie

tijd ontwik-keld.

Het succes van het Claus-proces wes afhanlq:-~li ik VEln een llüpt e

tem-peratlDlr~contr61e.vlak na cte oven rrJ.oe·t deze te mpo _{ratwlr onr;-evoer}

2600C bedragen. ,~.anv~el tik: v/Prn le tprrrDenl,t-nu l)pheerRt door

rege-ling van _{H2S- en} luchtstroom. In 0en lE1t o re rrJociificptie ook- donY afgas

-sen te laten recircnlpyen inrî i en de tp1'l'J.ne y~ltl!1ur te hOOR" wprd ( fig. 8' .

In de tweede werelctoorlog we~d noor I.G. ~arboninriuptrie een proces

ont-wikkelrl waarhij meer le nadruk weri pplegd on zwacelwinning door

1r",ta-lvtische reactie vpn F

2S en ~n2.~en der 1e van le H2 S-voeding wprd

verbrand onder epn wpste-heat hoilor tot ZWR·reldtovi~p.Hot re~ctte­

proc111kt rep.geer:l p ~1 an k'1 t81:vti.~cl, mf'thet re stey"'néle tw=-ec1 er1e 0"'el

van éle oorspronkplijke H2°-vocc1ing tot zwavel.Over dit procPA,~~t

werd uitgevoerd in het Leuna-complex VRn dit concern,i~ weinip

~.s-.\ou"!~,,~ JcIJ ,,+~s-hQvdft~ <ao.s, ... '" ~ - ! A of,!~$f/V7

r

-

,--~ o.1rn D,j6~'" I Ir~ 'W4~ , ,

,---I

I ",~I(.o/.,...,

L-J----f ,---,

L-i

I

; '---'--' --~-..) ~'1--' ~ lrlVli.. S i-.A-I-!'~O

l

~s~

1

~

-/ '

l

~

---,-,.-L -<l '

I

-'0

'~ ~ S~

..

_-"--,;

! \,., ,

I

~ ~ . \~ keu, C6n"t',.ttJ,. - - ---'--of. Ic.~;"?

-s.:a

10

-,

r-

Ü-::-... :

·

···

~

"O.

I IC~,.. I I A I 1

I

I 'ferl"tter , _. I' 6-~ ... ~ •..•. .~ ."...

.

•

,

Lb

=

~iot.e... c...t~t • fflv.,.. ~{fVY "'~11~1 .. ~~ e4.. ~ <>.-.1..

,.

...

-~,---~---r---~--_--1

•

--~-·---k A I I I

I

I I

•

I . ... -

...

.

....

_-- ' -_. t 1 _ ,_ -... .r~ SJ.'. ,---~'---4_ "'1.

,

i

I

Cl

---..--- ~~

~'.'~:- -,;...:.--.< ~-_ .:...-H.o' lil:) St"",

b

,,:~

·

1«.1-/ &I)~ I 4 I ,I '1\. '

- ---

-r

-'St-f

)

1

I

I ,11\

_•

_.r~i

I

r"-4, c...ao

0

_~vc,Jvr,

f~~14

.

Oven.

1:'Z.0 LUCHT ' "I ~

.

-j:. \ '.'- " . ' ,

/

1

~

I

-~t

"' \ \ \ 7 " " / , I 1 / V, 1 I 1

-r

i f ~. JS ~ HzS_houd.o~ SBS --r----'--~

~l~:

:

1 :

1

l

1 . .

\)

(

~

---

~

7lel is bekencl r]Rt 8r PE'n convpyc ip VAn 92_9.1'" bE'reikt wer'.l p;et één

katalytische convprtor en eE'n sp p cia10 ~RtRIY~Rtor.

De hpl end aagse processen z i.4 n .re~pn!Yler~t door ppn hoP"P

temperRtuur rpf:lctie VR.n zWJ'lvplwFl+prstof' TT]Pt zuurstof, wf:larbii 7,w8vo l

en zwaveldioxi~e ontstaan.aAt zWRv011ioxi'lp lRat mpn rp~gpren in epn

katalytische rPRctor met le OVprTT]RRt zw~velwRtprptof.

11:,

Alle hedendaagse processen zl.ln variaties op het oude Claus-proces.

(zie de principeschema's fig.10,11.12 en 13).~ij vertonpn ook in

11it-voeringsvorm grote overeenko"'1st. ~j.~ bestaen alle uit epn verbnmcl

inrs-t h t b 'l ,, ~ k t l t ' h t

oven en was e- ea Ol. er,een o~ meE'r . RuR_y lPC. e conver ors pn

een zwavelafscheiclinessystpem.Dp zwgvel~frcheidi~c in hot

nhpll-~~OC2S gpbmlrt overal i~ het systepm w~ar cfkopline optrep~t en TT]et

behulp van cyclonen. In Girdler-, Pawley- en "TEÜhi''''SOTli tvooring

p;e-2cr~1.E'(1t clP :lfsc}1E'ül1.n{" van ,le zllfJ1vel in W~F-t()rens, waST hpto:as '11et

pes!Ylolten zwavpl in teFpnptroo~ wor~t

In al ,1ezp ni tvocYinesvormen WOyl"t Ele e-roth~r'1'le rPR.ctie\}l?0r'1'l.te nuttig

r~el;r'ükt voor het opwekk-en vRn st00111.

Voor ~et Mathieson-proces blnnen we le vol~enae winpt~lnten bopken:

eenvoudi.c·e conptn:lCtie en CO!Ylp,qcte h011w, eeen WaY111tetoevopr van bui

-tenaf no:1 ig, bjjz ondere constructie VEn" e ver>;ysnd inf"C' oven w8.R.rn oor

uniforme verbranding optrpedt,veel gegevpns helend.

Daarnaast vinden vve ook Je voorl elen d i8 :'-ll.le ui tvoeringpvornîen

ge-meen hebbenn.l.hooe rpn.le111ent, grote stoompro iuctie en 7,l.üvere zwavel.

Beschrj-iving van _{___ . ___ _ . .JI. ___ ______ . ______}le fD.bYie}q:~ppnhc:il: _{__}

-De plaats van de fabrieK is rlirokt _{achter hpt H2 :::;-absorptiesyptpem},

i :'1 epn raffinan prjj of in een ~ ayn g8.~verw,,"Ykingpin~t8.11 "tie. Dp

voe·-i1.ng kan uitshütencl H₂C' zijn,indien selectieve .. hsoyptie worH toe-gepast ,m!-'l.ar ook een mengspl van R₂C' en C02 ' indien niet selpctief

word t geabf'.orbpprJ. Tevens zal het vopcl ingp Gas enkele nroconten lichte koolwa~erstoffen bevatten.Dp voe~ing dip bij 1e bpre~pning

\ is aangenomen bevat b.v. 53,g2 ~ u₂C', 3.1,75 ~ rn2,2,74~ rU4 en

\ r l ' (,

'-"

De _---oven:

De cylindrische oven is

6

,7

0 m.lang en heeft een diarnpter van

2

,75

m

.

De oven bestaat uit drie compartiMentpn é1ie elk in bouw vol"k-omen gelj.ik zjjn. ln fig.14 is een doorsnede gemaakt door het rnildelste cOMpartiment.

~owel gas-als luchtinvoer worden vPT'leel d ovpr elk van le oric-

COfYlp::uti-menten.De invoer van het H2:'-hourl p nrl gQS ge,chie~lt looclrecht on (tie VR,n él

de lucht waardoor turbulentie en clientengevolge goede menging optrep~t. De gassen komen dan in :1e oven in een schoorstc-en,gemetseld van

vuur-vaste stepn, inwennig voorzien van ui t;st,?eksels van weer Vt~UrVFl.ste ,t;eon welke hpt gaslwtngen turbulent te stromen (zir ~1e pijlen in fip" .1.1 ~ •

De ene wan(l v.qn ie schoorstf'pn (1 oorlonp+' .~ e g8help oven; 1 ° an'l e re slpchts voor tweedpnle. In le oven stEl.él,t in (1e lengterichting een fYl11ur vpn V'l'uva"'-te sV'l'uva"'-teen voorzien van n~eningpn.Via een horizontale cloorgRng (~ic> fig.14~

komen ele gaé"sen achter (1 eze Muur, gE-u:m cl.'Jor ele openingpn ervan en omspoe -len ele sch oOTstpen 8,1 voren" door Cl e ui tla8.t te vercl.wijnen.

Elk compartiment 1,eeft zo een ge 1 eel te wa8,rin d'" g'l" sen opgpwarTYl(t worden

door indirekte warmte-'1Î twisseline YVlf-"'t ~'1p verbr-an'linpsDro:1ukten, en een gedpel te waarin de eigenlU~e rpactip grotendeels plaat~vindt (de gOTYleté"el -d'" muur).El'k gedeelte van de ov~n i p voorzien van pen branneropening waarin een branier geinstalleer~ kan wor~pn in Feval v~n in ?"phruikne-ming na een perio(~ e van onwerk'7,p.!?:rrJ ~jjn. T~pt behulp vpn '"Îeze bran"! ere- V'lorn t de oven dan op de minimllmtemperptwxr vRn c~ .1000oe; {':ehrFlcht. Di + c1nnrt

on-geveer 72 uur.

Inclif:n de voeding van je oven uitsluitpnd zwav01watp _{rptof gc"Tl'V'nf'0 mC\t}

lucht zou zjjn, ~ou(:~n 00

2H2S + 02 ~ 2 H20 + s2

ook: 3 S2~ 86 en 4

volfTPnle rpactips zich afc-pplpn:

en 2 H2c _{+ 3 02 ~ 2 H20 + 2 ~n~}

Door Gamson en rUkins ('7ie: l i t tc ratunropg8"ve \ z~jn hierover here1reninepn

uitgevoerJ met ,-]e vpron~prstellinp" (~at :lP reBctippnelhec'len hij elp ovpn-temppnüuur zo 'groot ?;jjn (1at je aannam'" gemaflk::t mag wor'en dat ie evpnw

, - - - -- - - - _ . --

-om "2.eté';"'J I.Q,., Ap ~ l.wav~1 oIcuu' OK ~TÛ. rn,.,j 4cki.

% eo ...

"e,.r-/ii..

tV" lunlA:t. VQ/7 t~tA.~ ~ ~k.

lOO r---·---~---~---~--~---'

%

(QNVEASIG 'tS'

1

80'

~

\G

Conl/.thl~ f,~k.~.~

r

nt:t o.,~n.op e/elrJe-é,.rt. -'., --.- -- t,-%C#",~"'~~rs";:' , SO

___

,.::...c~ _'. - - f.c.-..,o () c.. SO i

.

I~ Jo ,'" _I ~. ". f 1"\ t .: '"" • • f 't ~ •. -. .... _. It'~ &;~~~ i c:J;., -h1 .. ..Jdn...lc IqI... I-u Ic.ai..t...k ot qh...., I c.,. , i ot" r

I

____

.~

.. _

.. __ . __

qs

.-

-'0

.

" Sf.) . I , • t

IeP

1.0

--_./~e

;( :t lOc _ 0, ~"V8

ft,4,

4-()p.:lc. - ".'-Iq 1~/kL. iz I V " I

Ij

Voor ver~chillen '1.8 drukken en temperaturen ip via een trial-pnél- errole

me-thode de convprsie in 1p oven uitreya_{1rend.De re>,'ultElten vinden we in fig.15.}

De hoge conversies in het laFa tp~paratlDlyppebiea tye len qllaan on in~ion de reaktie gekatalyseerd ip.

In het aleemeen ?:ullpn in hpt voe l ine: gA,~' 00 l~ lrool ' io~"iil0 en lichte-

k-ool-waterstoffen voo~~omen.Men zal dan oo~ ~p reactie ~l~pen ~n2 en H?~ in rekening moeten b~eneen.Hieydoor 7.ull a n in ~a oven lagpre- convarr ie~ op

-treden dan ui "1-; (lp b a re- 1ra ninEPn vpn r;.F'.mpon pn ~ll.rin; voor

oe

h"''''rO''''noa

temveratuur voleen.Ns.ast ele voorcl.el""Yl V,g,n h~t h08"e-teYl"JverRtuUynrocC'c-< die sal11e:'1hant;'pn mpt 1--; et p+;C"lrk exothayvrl 7,;.l n va:! ,-1 e- opt rpi pnl a rep.cti.'" P

l<::omt b~j aanwe7.ie:hpid V8.n lichte koolwR.tprptoffpn nor ~pt inactivarinp- vpn

dp katalysator door k-oolptofaf7 p tting wor~t VOoyk-orYJpn.

Het zwavelwate-rstof-houden1p _{pa~ 1romt on~eT pen lage ovnrinlk le OVDYl}

binnen(ca.O,3 qto' ,evenals ~e blcht .~e 18atste WOy~t door pe:l roots blower

aange7.ogen.

Waste=bBat_bQiler

:

De hete gassen clie ~le oven ver12.ten l.co'11pn i'1 '1e W~i pte-hpat boilpr. 1)i t is

een stoomketel van het La Mont-type,wa"r ovprverhitte stoom wordt p'epro

-duceerd.Per kiloeyam gpwonnen zwavel ontstaAt ca.l ,25 kilogrAm ptoom van 20,4 atmosfepr.ln de ketel is verwerkt 1~5n 1'Y]. tllis van 50~57 1'Y]1'Y]. en in de oververhitter noF, eens 2180 m. buis 'lP.n 25 mm. 1 iarrtpter. Dp circu18.tip-

-pomp va n de ketE'ü VPYP01'Y]pt 50.000 1ég.\'.'p.-:-er ppr nur.De kptpl WO r,lt ,rrevo"'c1

met water van 175 0 C uit ~e econo~izpr via pen vopdingppo~p,~ic ~"'n centri

-fugaal pomp is mAt negen w?aiers.

5gIê~~~~ê§~1gsIê:

De hete gassen (40noC) ni t r~e wa~p.-hept boil(p.r wordp.n gebruikt 011'] c1'" [lP p:,en

komendp. uit c1P. perste wastoren op tP. warmen VRn 127-232 °O.Pet warm

" . ' ',\~ .

- -

-een lengte van 4 m. Hierin koelpn de gassen Df tot 318 °C.Deze

tempe-ratuur is te hoog om direk-t de kat91ytischç, ol'l17.ettinp tç, heginnen(een laee temperatuur is gtlnptig:>r) en élap,roTT! wordt hpt {':P C' nop"'enc' g"p1r oeld

in een g~:w1<oeler rrrp.t bp.hulp VR.n Wp.t8r to+,250 oC. Het wElrmtp.-ui

twi!"pe-lend oppervlak is hier 60m?:;;r zi.in 192 buizen van ?5 mm.niPP'Jpter in "

, \'~{L

,:... ,r 1

1' ; (t ... ' "

1..:' ,l. ---~ ~"'! '\. L,~" '. ~ ~ )

r \.. t:... Î I \ " ...

16 passes en een lengte van 4 m.

, '\'v'\.l --- ~ , I ",(,~,j

~§!§1y:tb2Q'!2~._Q2g:Y~~!2~2: \,., l: .,? /1l.tlAV

Om een grote conversie te krjjgen i" hpt noo iznkeljjk"

~en

~~)me"'r

k8.

t8-lytische convertorp in te pchakelen.De kR.talv0ator bept8Rt uit een

bauxiet (6-8 mesh Forocel) p,-eacti veerrl MPt U'7,eroxide. Het b:ltRl "pator

-beJ rust op een roestvrij stalen gap s, dEl. t wwpr ond erpteund worl t door

gebroken vuurvaste steen om opwerv_elpn in de ga:o'strootn tI" voorkomen.

4 De levensdlDlr van ~~ katalvsato~ is zeer groot. ln verbann TT!pt eventu

-/)')

;' _{ele afzettingen Vf-m zWé1:vel of 1roolstof p. 1. ,wRRrd"or een +,e groot druk}

-verval ontstaat,l'l1opt echtpr vprvanpinp plaptpvini pn np 3 à 5

Het instroTl1encle gas wordt rEl.cl ip,p 1 af f,"P bogen en doorloopt vpn

ol'1e{,e,.r _ .

-naar ~ hp.t k8talYPP.torbec1 . '8r zjjn twee uitlaten die 180" 'lit "'lkpar

staan.1Ükp. convertor heeft een bnlTIC1eropen:i.np- om evontupel Op1P

Tl1:i.ni-mumtemppr,qtuur van 2600_{C gp'bracht tp woY'~ en.}

ProcpsvRriabelen zijn: tetnnerRtuur V8n het hed , 1iktç, vpn h,et hei ç,n '~o

gassnelheid.Deze kunnen zo gP.kOZPD wor~p.:!'}:'at optiJ11.al e convprpie

op-tree1t;ten aanzien vanle . temppr~·t1Ulr 8pl1t eC~Lter elP reptrictie dRt

dezp. in ieder eeval bovpn .11'" JauwteJ11.pera.tuur VRn je zWEl.vel Mopt liggen.

Een vierde variabple ,lie nipt zo gemRkkeljjk te regelen ip , is het

wa-tergp.hal te van bpt gas; Ji t heinvloeelt zowel 'lP evenwichtsligf"ingen als

ele reactiesnplhelpn in <1P conv"'rtor.

In fig.16 zjjn in grafipkpn c1p invlop 1

en va:!'} r1eze f-1.ctnren wpergegeven.

Dit zjjn laboratoriu-rr]studies wPRrbj,i ui tgetJ,"aan wer 1 va:!'} een 1;pp<00 ld

0-vengas • De conversips zjjn hereken1 op plempnta i _{re z\llJFlvel o-evorTl1('l na è1 e}

ovenreactie.In J.e praktjjlr Eel(~en lineaire f"8p,nelhç, l_{en v~n O,')-2,0}

ft/sec. en dikten van het k8.ta l:,rsEl.t orhed VEln lTJaxiTl1R.al 2 ':;: inchC\,..

D~ beide)convprtorp in het proc"'s wer1ren op vpr~chil1pn­

, 'J (I I, ( ('l' I ' \ \ ' .... r '{ I ~ r

j.V

i..\

(, < I )

--

\

:u

van ma' irnaal 3710C.Hier gebeurt hoo-f'dz8.kplijk: c;O:: + H2()_:~/~02 + B2S. en slechts gedeeltelijk: 2 H2~ + ~02 ~~>2 H20 + 11;- ~2.

Voor de tWAede reactie is 48 temp0ra~nlr tp hoog o~ volle lig t0 ziin,doch

,- de eArste reactie wordt er jnist c100r hf'vor1prd .

In de tweede convert(!jr 1io '8ij l ElEpye tArrJporR.tunr wprkt (mpx. 26()oc;) vor -loopt de tweede reactie.

De dikte van het 'ka talysa torlJ!">,l is in bei 1 '" conv"'rt orC' (), 5 fIJ.. tprwiil

je (liameter zo ee)\"ozen is (lat (lp line.qire gns::-nelheid 0 ,5 m/"oc. berln3,agt

EQQnQ~i~~!.!.

Na de eerste convertor doorloopt het gas de economizer. In twee conce n-ringen van buizfm van 50mm. :liampter met een totale lenete van 592 Tn.

wor]t het voedingswater van le ketel opgewarmd. Hier condenseert ook rlP eerste zwavel, die uit dA vprtiCEI.'Ü opp-e' telde econolJli7.er in '1 I'" eprste

wastoren loopt.

Wastorens:

Na elke convertor wordt c}e 8'evorm1p zwavel in tprenstrooYl1 uit1c-

gas-stroom gewassen in wastorens wparin vloeibare 7.wavel van 120-13500

wordt rondgepompt.Door c1e7P zwavel 7.0 c1icht mo(!elijk bjj het smeltpunt te houden wordt bereikt dat de zwavelafschoidinE zeer ef-f'ectief wor~t.

De tore~R,welke pen vierkante doorsne ie hehben,zjjn voorzien v~n in de

torenruimte gelaste hoekstalen, :~ie zorGen V00r een 'lerrlelinp v{"n do

naar bene'len druppelen'~e zwa'rel. In dl'" top Vé'n ólP. torCln hpvin't 7.ich eCln

gaspakket , (lat enerzjjd sv voor epn vsr'j eling vr'n Cl p ui twp sZV'lavel 7. orgt

en Em'lerzijds (je zwavel,lrunpelt.4es in 'e g'-'sstroorn wpgvangt, 7.0dRt nr' de

toren het gFtR minJer à an 0, 1 Î~ zWEwel he --at. De wEl.rY'1te-afvoer _{vind +.}

plaats onder in4e toren WRFr in pen tRnk een koelspirPRl ltp:t.Vie eAn

overloop wordt de produktzwavel a-f'Frtant.Het ~a~ dat lp lRatRte toren vp~­

, - - - -- - - . - _ . _

-All E" delen VA.n ele fp briek (1 iE" on:lerworpen zijn apn hogE" teTT)per~turen

moeten inwendig zjjn voorzien wem ppn laag Vl.lurVEtPte steen pn/of

isolatiesteen, aangezipn bjj hogp temperaturen corrosie-n"opil';ikhec1en optreJen.Hiproneler vallen de ovpn,dp wasteTheat boiler, dp bpi4e

con-vertors pn de le-Llingen in het hogp temperatuur Gedeelte.De

we.rmte-uitwisselende oppervlakken van de warmtewisselaars moeten van een

corrosie-bestendig roestvrij staal zjjn. De torens kunnen van plaatstaol

,,- ~- _.. .

'-

"' ---.

zjjn en in segmenten opgebouwd woripn. Geblektm is (jat door een goede

keramische bescherming VEln d.e mataaloppervla'k'ken in de hoge

tempe-ratlll1r gedeelten zeer weinig corrosie optreden zal.

Fr(j)ch~ktie : In econorn.izer: In toren 1 In toren 2 0,828 kg zwavel/pee. 0,3 8 2 'I 'I 0,153 !t 1I Totaal 1,363 kg zwavel/sec.

Dit is : 117,8!_, ton zwavel per etmaal mpt een rendement van 91,7 ~.

Een al gemene è.nalyse van met pen rlergelijke fqbripk geproJu.ceerc1e

zwavel gaf: 0,012~ vocht-O,0131 as-O,OOl~ _H28 -0,0015% 80 2

-0,0035% zuur (als z- Flvelzuur

)-0,0000 ~rseen- 0,0000 Releen- 0,000 org.stof.

De zuiverheid be~lraagt dus 99 , 97r

s

.

In het kort volgen hieronder Je verschillen:1e toepassinf"smorre 1 i.ikhec1en

1) zwavel voor zwavelzllurb p reiiling.

Dit is wel de voornaamstp tOAp'1.ssinp.75% van lP tot'=11'" j 0 0rpro

-duktie van 6.10 6 ton zwavel in j p "'\TerE'nigde StR tAn wor < t in

zwa-velzuur omf,ezet.

2) in de papierfabricag~ (sulfietloog'

3) als ~lngicide.

5) zwavelkleurstoffen.

6)in de farmaceutische iné1ustrie.

7)op tal van plaatsen in de chemische inctustrie,o.a.tiosulfaten,

sulfieten,thionylchlorine etc.

8) zwavelkoolstof.

Q~~~!~~~~~-§~p~~!~~~

Door de neiging aardoliên met steeds hogere zwpvelconcentraties

te verwerken en ctoor exploratie vqn nieuwe aardgRsvel cten zal ~e

hoeveelheid beschiktare zwavelwaterstof toenemen. Door ne verwer~ing

van dit giftige gas tot zwavpl worlt vprctergaanne

luchtverontreini-ging teGengegaan en voldean Aan ie st';,ip-en:le vr':U3.g naRr zwavel.

Aan Eland s en .Schmir1t (z i7' l i tt. opg8ve) ontlenen we het volgené1e

o-verzicht van ele dpgeljjkse kosten.1)e cijferp eelJen voor een

overeen-komstige fabriek (Girdler-z ie tArng) en zijn enigsz ins veroun erei (1950)

;:jj geven echter eAn ind ruk VFln le cl c' geljjkse kosten, die behoud ens

wjjzigingen in de prjjs van c1e 7,wavel(toen 18 ctollar per ton) en in

Je loonkosten niet veel verané1eré1 zullen z~n.

Cap.in long ton s/Jag 32 105 184

Totale kosten/dag ""149,12 '*334,82 '*'495,92

Totale kosten/ton <!!> _4,67 ~ _3,19 dl' _2,75

Salrlo /ton Ct. _13,3'3 c!Io _14,81 ~ _15,2c)

Tri t figuur 1 zien we (lFl.t sinG.s 195(" tot 1956 de prijp vr-~n ne zwavel

is gestegen, zocht het s",ü 1 0 gunstiger w"worJen zou 7,:ijn. We zien Ver(1er

uit het overzicht dat naarmate é1e fabriek groter wordt c1e kosten

per ton dalen.Katz en Cole (zie litt. ) geven eveneens in 1950 dat

de dageljjkse kosten voor een 50 ton inst!'> llq,tie ~6 per ton bect

ra-gen, inbegrepen loon, ?tfschrjjving en vaste lasten bj,l een totale

-I1cdW:vd

4.

WtUWlÛ '~J'~

.

( 'o' '"

'\

,.. _.- - ._--- ---_.--

---OVEN IN OVBN UIT

te..-r

'

J031S°C,

.. ----_. '._._-.--,.-... ,

1

kmo1/hr mo1gew. kg/sec. H kW kmo1/hr;mo1gew.

H2 3 158,75 34 1,499 35,6 H2~ C02 101,76 44 1,244 26,0 _8°2 34,93 CH4 7,98 17 0,03 8 2,0 CO~ _69,85 H20 40,30 18 0,201 7,8 _0°2 39,89 N2 362,1 28 2,816 37,2 CH4 02 95,34 32 0.847 _{~ H2}0 215,02 6,645 117,7 _N2 362TJl+ °2 c< _26,99 ' 2 Reacties: 1) 2H2S + 02 - _2H20 + 82 + 37,89 kcal/mol H2S

2) C02 + H2 S - - CO~ + _H20 • 5,94 kcal/mol

ems

3) 2H28 + 3 02 - 2H20 +2802 +125,4 kcal/mol H2S

4)CH4 +202 - -C02 +2H20 + 188,25 kcal/mol CH4

Ontwikkeld in totaal: 8731,4 kW

Verlies noor straling :1020,8 kW.

I : 64 60 44 18 28 64 ; l kg/sec. H kW 0,621 467,0 1,164 1043,5 0,488 563,5 1,076 2360,0 2,816 3114,0 0.480 280~ 6,645 7828,3

11:)8,75 kmol zwavelweterstof=3515,4 N'1l'7. per uur. D.w.z. 3515,4

6519,6 Nrn3 zuur gas jhr. 0,~392

=

Aan CH4 Aan 002 2,74/100 " 6519,6/22,36 = 7,98 vmol/hr. 34,75/100 )( 6519,6/22,264 = 101,76 k.:mol/hr

Nod,ig aan zuurstof voor verhranding vCln het Y'1ethaan: 2 x 7,98=

"

!I

.,

" H2S : -~ x. 158,7h,= Totaal lS,96 79,38 QS,34

Dus nociig 9C) ,34 kmol zUttrptof,l.w.z. 9S,34 X: 22,'593 = 21)5,0 Nm3/hr. I

Nodig aan lucht: 2135,0 / 0,2013 = 10606 Km3 lucht ~pr uur.

Aan stikstof: 10606/22,404 x 76,6~/100 =362,1 kmol/hr.

4.an Wil tRr: uit Ie lucfit: 10606/22,4 )( 3,23/100

=

15,29

uit het gas : 1)519,6/22,4 '" 8,5Q/IOO

=

25,01

kmol/hr

HU +

totaal: 40,3 0 kmol/hr.

SampnstelliDg der gassen:

---zure gas: 53,92 ~ H')S L lucht: 76,64 u-f '0 N"2 t~.

v

t

/c

_34,75

_%

_{CO 2} t~

J.?ë

c0 20,13 I °2 2, '7_{4 q; CH4} 3,23 ~ _H20 8,59 r-f '"Ir; H20

Beicle gassen hebben bjj invoer e~n kleine oVRYc1ruk van 0,"3 ::J.tn, groot

L-8°2

cos

C02 H20 N2 32

Waste-heat boil er in temp.1038

~t

l

"Taste-'heat

boil

-

e~

'

ui t

---

~:mp

o

3990

1

, I

.

_~ I

• 1 ' ~

kmol/hr; molf,'ew. kg/sec H k~'T

H k'1[ I km 0 l/hrr molgewo1 kg/sec 34 , 93 34 ° ,

y~

n 13 4 , 4/ 34,93 64 0,621 467,0 H2;i 69,85 60 , 1,164 104':),5 cn') L. :')4,Q3 39,89 44 0,488 563,'5 COS 34 ,93 215,02 18 1,076 2360,0 e02 74,82 3:';2,1 28 2,816 3114,4 H')O L. 180,09 26,99 64 0,480 280,3 N2 3IJ2,1 6,645 7828,3 0. 2 2,86 0.6 '3,71 , ... '3,25 , "8 l)

cos

+ H 20 ~ 0,02 + H2c + 6,36 kcal/mol ene" , 2) 3 82 - 86 + 22, lil kcal/rflol ;'2 + 24, 1~ kcal/mol °2 Totaal ontwikkeld 909,9 kW. Il.fgegeven: 7828 , '3 - 2656,

°

=

5a70, 3 k'" 64 60 44 18 28 64 192 2'56 ! _, I I ' 6,621 0,582 0,Q15 0,901 2,81h O,OSl ; I 0,198 C\ 2')11 I 6, 64~' (} tf . ! ' ... f

Voor stmompror'luktifl! b8schikbaar :

90_'.9 5l 70,3 + ~

=

6079,3 kW. lS2,8 17':;,4 339, 675, 10Q9, 9, 29 , 42 1] 1 2658,~

I

I

I

I

'

. ',VARr,,1T:;.;.;rlI 82:3L .\AR

._, .--.--_._-.-_ ... --

---IN temp. 399°C; UIT temp. 318 oe

I \ I ! '

r - -

-I

kmOl;'h{

m~lgeW:

.

l

{

g/sef

kmol/hr

l

_molgew.

_l

_k,g/pec H k",' H k'" ._--.----.--_. __ .. --- ---

---I

I I H2 S 34,93 _I 3.1 0,33 0i 134,4 F:2 s 34,93 34 0,?i3 0 j 103,2 8°2 34,93 64 0,621: 152,8 8°2 '34,9'3 64 0,621 i I 117,3 COS 34,93 60 0,5821 176',4 C00 34,93 60 0, ')82 ! 1 115,5 1 , 06 2 74,82 44 0,9 1 5; 339,1 C; () ~) 7.1 ,8~ .14 0, 919 259,1 ,

_i

i I H20 , 180,09 18 ID,901: 675,1 ' _H20 180,09; _, 18 0,901

!

S25,2, , _i N2 362,1 28 2,816! 1099,4 N2 362,1 i _{28 2,816 1 857,3!} I· j _I 82 2,86 I 64 0,0511 9,0 s2 0,12: 64 0,001 ! . 0,2 1 S6 3,71 192 0,19 8

i

29,7 ~6 3,731 192 0,199 2?i ,3 I S8 3,25 ! 256 Oz2311 42z1 S8 3,92' 256 0,280 39 5 i 6,645 ! i 2658,0 6,6.15 _i2060,7 - - - - _ .... - ---'-'~""--'._-'---7

t

.f- t I t _r I f ' I i KOEL'~'1.F)'; ~TROmjl f, :

I

I I ., ' :....---_. _.

"--IN temp.127°0 : . I HIT temp. 232°C

! ! ----" i i H2S 14,85 . 34 0,140 14,5 H2~ 14,8S 34 0,140 30,3! I S62 7,42 64 0,132 8,3 0°2 7,42 64 0,112 17,3. , C02 109,75 44 1,341 123,3 CO_{2 !} 109,75 44 1,341 260,3. H20 200,17 18 1,002 200,2 f1₂₀ 200,17 18 1,002 409,4 I N2 362,1 28 2,816 294,0 N2 362,1 28 2,816 601,21 86 0,013 192 0,001 _S6 0,Om7 192 0,001

°

_{, 1 !} S8 0,045 256 0,003 0,2 S8 0,0$8 256 0.003

~

I I 5,435 640,5 5,435 1318,9

Reacties: afkoelende

stroom-4S

2 - -s

In totaal wordt ontwikkeld: 80,7 kW

De warmte- stroom beJrREl,gt 678 k',V.

GASYO~LER.

De warmtestr oom be lraaRt hier L194,6 kW. Getm vE'!"Hnd9rinp" in '~e P!:'J1 1J"'n-ie afkoelenle stroom 'lit i~ W· !"Mtewipcplarr en die 19 eerste conv0rtor

1) 2 COS +

3) 3 82 -- _{86 + 22,65 kcal/mol} '" ₂

4) 4 _S2' ~ _{+ 2L1,1r-::: l<::cal/mol} (""

'8 ' 2

De totRle warmte- ontwikkelinff is 870,9 k~.

cos

Convertor 1 in temp.250

°c

kmol/hr molf-.,..ew kg/sec H kW

34,93 34,93 34,93 74 _,82 180,09 34 60 64 44 IS 362,1 28 0,11 64 3,73 192 3,92 256 0,330 77,8 () 621 88,9 0,582 101,8 0,91S 19,1 ,.2 0,901 400,9 2,816 654,2 0,002 0,3 0,199 17,8 0,279 30,2 6,645 1566,1 { ECOnOmizer in

C0l1V0rtor 1 llit temp. 371°0

krrIol/hr molgew . kg/sec H kvV

14,85 109,75 200,17 '362 ,1 34 64 44 18 28 4,2h 1)4 9,33 192 9,00 256 0,140 52,5 0,133 29$ 1,341 456,3 1,001 692,3 2,816 1015,1 0,076 14 _,9 0,498 69,1 0,640 107,5 6,h45 2437,5

Economizer uit temp.2050CGToren ~ in)

! H2 S 8°2 C02 14,85 7,42 109,75 200,17 34 64 44 18 0,140 : 0,133 1,341 26,1 15,0 1 ~ 4r<2 ~"'E~ + 24,L1Q kc!::tl/TYJ.ol ("2 224,3 2) 486 ~Y:~8 + 6,76 kcp_{1/mol °6} 1,001 ' 355,3 3) 0g(gL-. ~g(11 + 17,82 kcal/mol

-H20 N 2 362,1 29 2,816' 521,8 0,1h3 11,f)

Tot 'l.81 ontwi1z:k:~lc1p 'oN' rmte . 411,7 kW

3,05 192 3,13 256 93,16 0,223 19,2 S,817 1173,3 0,828 6,645 J3s8chikbaH' wammte: 411,7 + 12(4,2

=

167~,q kW.

Toren 1 uit (naar warmtewiss.) _{Convertor 2 in}

kmo1/hr molgew. kg/sec H kPT

k1"1 0 l /hr 1'1101EPw. kp/pC)c RkW H2° 14,85 34 0,140 14,5 H2S 14,85 34 0,14-0 30,3 86₂ 7,42 64 0,133 8,3 C:;°2 7,42 64 0,133 17,3 C02 10Q,75 44 1,341 123,3 _0,°2 109,7"1 4-4 1,341 260,3 H₂0 200,17 18 1,001 200,2 B 20 200,17 l 8 1,001 409,4 N ₂ 362,1 28 2,816 294,0 N2 31=;2,1 ~8 2,816 601,2 86 0,013 192 0,001 s6 ",017 192 0,001 0,1 S8 0,045 256 0,003 0,2 " _'8 0,042 256 O,n\)3 _~ 5,435 640,5 "1,4"')5 1318,9

8_{liq -econo}mi zer 0,828

81ia-tor.en 1

°

I ~782

6,64-5

Re'cties in tweerle convertor:

1) 2H2S + 802 - _{2H2o +3/2} 82 - 6,09 kcre _{I/mol B2}C'

2) 382--86 + 22,38 kcal/1''101 ~?

_\

_\1

I

3) 4_{s 2}_ SS + 2Ll,r:.,6 kC9.1/''101 "2

Totaal ontwikkelde warmte: 161,0 k~.

In toten 1 : 486~388 + 7,0 kcal/mol °6 88(g)-:;f;~8(1) + 20,Okcal/rnol s8 \, ',.,;1 1 ! ' " I \ .

totaal geprocluceerrle warmte:149 ,4 kW. Af te voeren door koel"pir"'éll

149,4 +61173,3 - 640,5)=682,2 kW.Hiprb~j kOMt nop ~pn he :rng vnn 69 ,0

k? voor afkoeling van Je i~ je pconomizpr geconJenseercle zwqvel.

Door koel spin" q 1 lUf" af te voeren: 7"11,2 k-7.

r-;

- _- - - - L - - ---

-ConVE'rtor 2 uit (toren 2 in)

I

'

temp. 256°C kmol/hr molg~w. kg/sec H k;'.'

H28 3,54 34 0,033 S,l H2~ 3°2 1,76 64 0,031 4,6 sO..., e02 109,75 44 1,341 293,2 _0°2 H20 211,4S lS 1,057 4S'3,S "):..f')O ·L N2 362,1 28 2,816 672,1 :r 2 82 0,15 6Ll 0,1)0 3 0,3 {"<6

86

0,79 192 0,042 '3,9 "8 S8 1,57 256 n,112 12,4 (:),435 1478,1 8₁io

Reactief~ in de tweec1e toren: 1) 482 - 88 + 21,8 kcal/mol "2

2)48_6- 388 + 7,0 kcal/Mol c ₆

3 )

Ss

(g) -

Ss

(1 ) + 2O,0 kcal/fYlol ('"

S Tot "'lal ontwi1çkelde warmte: 60,5 k:'T. Door koelwater af te voeren: 904,4 kW.

Toren 2 uit temp.127

oe

kn'lol/hr mol gew. k:g/2'C\c H kW 3,54 '34 0,033 '3,4 1,76 fï4 0,031 2,0 109,75 Ll4 1,341 123 ,3 211,48 lS 1,057 211,5 '362,1 28 2,816 2g4,0 0,01'3 192 0,001

3/

0,045 251=; Îl 1()()3 n 12 5,282 634. 2 0,15'3 5,4'35

\ '

LITTERATU1ill

AAbsorptie van zwave1wateretof:

l )R.M.Reed,N.C.Updegraff 2)H. A. Gol1mar 3)A.R.Powe11 4')R.M.Reed 5)R.M.Reed 6 )\non.

Ind .Eng.Chem.

i(le!"l 42 2269 (1950) 26 130-2 (1934 1 31 789-96 (1939) Petroleum Processing 2 907 (1947) Oil Pc Gas J. 44 219-26 (1946) iJerrl 50 187-202 (lg~2)

7)R.N.Shreve Che!"lica1 Proces~ Industrie~,

1VIacGrawhi11-New Vork (1945)

8)T.W.RosebQ,ugh Ref.Nc-tt . Gaso1ine Mfr.17 245-7 (1938)

Oxidatie van zwave1waL

erstof:

l)B.W.Gamson,R.H.Elkins

2)P.W.Sherwood

3)A.E.Sands,L.D.Schrrridt

4)R.A.Graff

5)T.F.Doumani,R.F.Deery

W.E.Brèld1ey

Chem.Eng.Progreps

Chimie ,ll: Imlu8trie Ind.:2ng.Chem. Oil 8: Gas J~ Incl. :;<;ng. Chem. 49 203-15 67 931-2 42 2277 47 99-104

.d.Q

329-32 6)P~on. Petro1eum(London)19 5 (1956)

7)U

.

S

.

P

.

2,497.095 t .n.v. S.L.Npvins~ ~. ~.Gil1iam.

(1953) (191)2) (1950) (1949 ) (1944) 8)F.G.Sawyer,R.N.Hader 9)F.:2.Hixon 10)M.Katz.R.J .Cole Inr'1 .::;;ng.Chem. 1938-50 (1950)

Che~i~try ~ Industry,maart 1955,322-40

Ind.~ng.Chem. 42 2260 (1950)

Fysische en anile're gegevens:

1) J~Perry Chemicals 3ngineer8 Handbook

2)J.d' tins,E.Lax TaschpI'lbuch für Chemiker -% Physiker

Sprin"'er VC'rlB.g-Ber1in (1949)

3) H.M. Spencer, G.N • F1qnnp. g:':1.ll ,T. !'m. Chem. Soc. 64 2511 (1942)

4)W. L. Fai th 1~ r. ( Ind,ustria1s CheTTjica1s ChflpmRn -% Ha11-Loniqn (1957)

~' ').. 0 t,l.il.J,~