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Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Schwefel aus Waschlaugen
Die Erfindung bezieht sich auf die Rückgewinnung des Schwefels aus den Waschlaugen,
mit denen Schwefelwasserstoff aus Gasgemischen, wie Kokereigasen u. dgl., ausgewaschen
worden ist.
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Es ist zu diesem Zweck bekannt, durch einen Oxydationsvorgang mittels
Luft bzw. Sauerstoff aus der Waschlauge elementaren Schwefel auszufällen. Hierbei
ist es üblich, den entstandenen Schwefel mit der Luft im Oxydateur an die Oberfläche
zu flotieren, den so anfallenden Schaum mit einem Rührer filtrierfähig zu machen,
die dann entstehende Suspension zu filtrieren und die anfallende Paste zu trocknen.
Dabei entsteht regelmäßig ein unreiner Schwefel, der unter Umständen Mengen von
festen Verunreinigungen enthält. Auch bei dem sogenannten Thylox-Verfahren werden
zugleich mit der Schwefelpaste Salze aus der Waschlauge,. die in diesem Falle Arsenverbindungen
enthält, eingeschlossen, was zur Folge hat, daß der im Thylox-Verfahren gewonnene
Schwefel nicht gut verkäuflich ist. Auch bei dem sogenannten Perox-Verfahren fällt
Schwefel in Schaumform an, und man ist gezwungen, den langwierigen Trennungs-und
Troclmungsvorgang durchzuführen, ohne zu einem reinen Schwefel zu gelangen. So fällt
vielfach ein stark mit organischen Substanzen. (Teer) verunreinigter schwarzer Schwefel
an. Ebenso ergibt das sogenannte Ferrox-Verfahren einen unreinen, nämlich mit Eisenoxyd
verunreinigten Schwefel.
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Die Erfindung vermeidet diese Nachteile und ermöglicht die Gewinnung
von Schwefel von hohem Reinheitsgrad und entsprechend hohem Verkaufs-bzw. Gebrauchswert.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Gewinnung von Schwefel aus Waschlaugen,
bei dem aus der Lauge durch Oxydation mit Luft Schwefel und verschiedene Verunreinigungen
ausgefällt werden und die Suspension weiterverarbeitet wird. Die Erfindung besteht
in ersterLinie darin, daß aus der anfallenden Suspension -mittels Schwefelkohlenstoff
unter Wasser der Schwefel herausgelöst wird und aus der erhaltenen Lösung durch
Destillation reiner Schwefel in flüssiger Form abgetrennt wird.
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Nach einem.weiteren Merkmal der Erfindung.wird bei der Oxydation der
Lauge vorzugsweise so verfahren, daß man den Schwefel in der Hauptsache absitzen
läßt, wobei .der so anfallende Schlamm unter Umständen vor der Behandlung mit Schwefelkohlenstoff
in einem Hydrozyklon eingedickt wird.
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Außerdem sieht die Erfindung vor, daß die Lösung des Schwefels im
Schwefelkohlenstoff von den ungelöst zurückgebliebenen Verunreinigungen mittels
Kies oder aktiver Tonerde abfiltriert wird.
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Es ist an sich bekannt, Rohschwefel durch Extraktion mif Lösungsmitteln
zu raffinieren. Demgegenüber ermöglicht die Erfindung, nach nassen Gaswäschen den
Schwefel ohne vorherige Trennung von der begleitenden Flüssigkeit zu extrahieren,
so daß sich einkostspieliger Filter erübrigt, während nur die ungelöst zurückbleibenden
festen Verunreinigungen durch ein einfaches Kiesfilter od. dgl. oder auch durch
Dekantieren abgetrennt zu werden brauchen. Im Falle der Erfindung wird also vermieden,
den Schwefel zunächst in die feste Phase überzuführen.
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Die. Erfindung hat ferner eine Einrichtung zur Durchführung. des vorstehenden
Verfahrens zum Gegenstand, die in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt
ist. Dieses umfaßt im wesentlichen einen Gaswascher 1, einen Oxydateur 2, einen
Extrakteur 3, .eine Destillationskolonne 4 und ein Filter 5. .Außerdem kann ein
Kondensator 6, ein Hydrozyklon und ein Filter 8 vorgesehen sein.
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Die dargestellte .Einrichtung arbeitet wie folgt. Die im Kreis durch
den Wascher-1 und den-Oxydateur 2 umlaufende Waschlauge..wird im letzteren mit Preßluft
belüftet; wobei sich elementarer Schwefel in fester Forrn abscheidet. Dieser Schwefel
wird möglichst nicht durch Flotation .von der Flüssigkeit.äbgetrennt, sondern man
läßt ihn in dem Oxydateur sedimentieren. Das bringt den Vorteil, daß man mit komprimierter
Luft nur die schnell verlaufende Reoxydation der Lauge zu besorgen hat, aber nicht
den kostspieligen Transport des Schwefels an die Oberfläche bewerkstelligen muß.
Wie Versuche gezeigt haben, verläuft die Oxydation sehr schnell, und -bei genügendem
Luftüberschuß, der nur bei geringem Druck gegenwärtig sein muß, fällt der Schwefel
bequem, in verhältnismäßig kurzer Zeit als Dickschlamm am Boden eines Absitzgefäßes
an, besonders wenn die Lösung geringe Mengen von C S, gelöst enthält, dessen
Einfluß auf die Oberflächenspannung sich durch bedeutend kürzere Absitzzeiten bemerkbar
macht.
Etwa doch schlammförmig an der Oberfläche sich sammelnder
Schwefel wird in einem Überlauf 2 a aufgefangen und nach Abfiltrieren der überschüssigen
Lauge im Filter 8 zum Extrakteur 3 geleitet. Dagegen wird die Hauptmenge des Schwefels
als Dickschlamm, vorzugsweise über den Hydrozyklon 7, der den Laugeüberschuß zurückhält,
in den Extrakteur 3 gefördert, in dem der Schwefel mit Schwefelkohlenstoff unter
Wasser herausgelöst wird. Dieser Extrakteur hat die Gestalt einer Säule, in deren
Sumpf Schwefelkohlenstoff indirekt zum Sieden erhitzt wird, in deren Mitte der Dickschlamm
nach und nach einfließt und die bis zum Kopf mit, ebenfalls indirekt, gekühlter
Waschlauge gefüllt ist. Die den Dickschlamm herbeiführende Lauge fließt also vom
Kopf des Extrakteurs zum Kreis zurück, während Schwefel vom Schwefelkohlenstoff
nach unten getragen wird. Der Schwefelkohlenstoff siedet völlig harmlos unter dem
Wasser, das in der Berührungszone etwa 50° C Wärme annimmt und im oberen Teil der
Säule völlig kalt bleibt. Der Schwefelkohlenstoff steigt dabei in Form von kleinen
Tropfen in der Flüssigkeit auf und fällt durch seine Schwerkraft wieder in den Sumpf
zurück, berührt dadurch innig den Schwefelschlamm, der in kurzer Zeit aufgelöst
und in dem Wasser ein Konglomerat von Schwefelkohlenstofftröpfchen bildet, die durch
ein feines Netzwerk von festen Verunreinigungen voneinander getrennt bleiben.
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Führt man nun die Lösung von Schwefel im Schwefelkohlenstoff, die
die Verunreinigungen mit sich führt, über das Kiesfilter 5 oder ein Filter, das
mit aktiver Tonerde beschickt ist. so bleiben die Verunreinigungen an den Oberflächen
der Kiesfüllung haften, und der Schwefelkohlenstoff, der den Schwefel gelöst enthält,
fließt klar ab und läßt sich bequem in einem Scheidegefäß (nicht dargestellt) von
dem mitgeführten Wasser abtrennen und der Destillationskolonne 4 zuführen.
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Das Kiesfilter 5 kann durch Wasser, das über einen Behälter (nicht
dargestellt) im Kreis geführt wird, bequem zurückgespült werden, wobei sich die
Verunreinigungen am Boden dieses Behälters absetzen, sie dann nach Ausdampfen zur
Rückgewinnung des enthaltenen Schwefelkohlenstoffes verworfen werden können.
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Der von den. Verunreinigungen und dem Wasser abgetrennte Schwefelkohlenstoff
gelangt zugleich mit dem gelösten. Schwefel in die kleine Destillationskolonne 4,
aus deren Sumpf der Schwefel flüssig und verbrennungsfähig abgezogen werden kann
und über deren Kopf Wasserdampf- und Schwefelkohlenstofschwaden abziehen, die in
die Extraktionskolonne über den Kondensator 6 zurückgeführt werden.
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Es ist ohne weiteres möglich, zwischen dem Scheidegefäß hinter dem
Kiesfilter und der Destillationskolonne eine Raffination der Schwefel-Schwefelkohlenstoff-Lösung
etwa mit Oleum einzuschalten, um eine Raffination des Schwefels durchzuführen, die
bei Gaswerksschwefel ratsam erscheint, aber bei Gasen, die nicht aus Kohlen stammen,
wie z. B. Abluft aus Zellwollwerken oder ähnlichen Gasen überflüssig ist.
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Die Befreiung der vom Extrakteur zurückfließenden Lauge von C S2 erfolgt
durch Rieseln über Brockenschwefel. In Wasser löst sich bei Raumtemperatur etwa
0,2 Gewichtsprozent C S2. Da die Salze der Waschlauge die Löslichkeit beeinflussen,
ist es ratsam, die vom Dickschlamm befreite Waschlauge vor dem erneuten Einsatz
zum Waschen dadurch von gelöstem C S2 zu befreien, daß man sie über elementaren
Schwefel, der in einem Rieselturm als Brockenschwefel aufgeschüttet liegt, fließen
läßt. Der Schwefelkohlens.toff, der von Schwefel weit besser aufgenommen wird als
von Wasser, geht in den Schwefel über. Dieser wird von Zeit zu Zeit in der Destillationskolonne
von C S2 befreit und vergossen, während die Füllung des Rieselturmes mit frischem
Schwefel erfolgt.