DE2001284A1 - Beseitigung von Verunreinigungen durch Schwefelwasserstoff- und Schwefeldioxydgase - Google Patents
Beseitigung von Verunreinigungen durch Schwefelwasserstoff- und SchwefeldioxydgaseInfo
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Description
"Beseitigung von Verunreinigungen durch Schwefelwasserstoff- und Schwefeldioxydgasew
Die Erfindung betrifft ein Verfahren, bei dem Abgase aus einer Schwefelgewinnungsanlage zu einem Absorber geführt
werden, in dem sie mit einer wässrigen Lösung eines Absorptionsmittels oder eines anorganischen Salzes in Kontakt
gebracht werden, um Schwefel in einer Aufschlämmung
zu bilden. Die Aufschlämmung wird anschliessend einem Wärmebehandlungs- und Gewinnungsverfahren unterworfen.
O CO OO
Es ist bekannt, dass bei dem herkömmlichen Schwefelgewinnungsverfahren
Gase, die die Kondensiervorrichtung oder die NachkUhlVorrichtung nach dem letzten Claus-Reaktor
bei Temperaturen von etwa 15O0C verlassen, unbehandelt sind
oder nach einer Veraschung in die Atmosphäre abgeführt werden. Bei der Veraschung wird das Gas durch einen Ofen
mit oder ohne einem Katalysator durchgeführt, so dass die
Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann
8 MÖNCHEN 2, THERESIENSTRASSE 33 · Telefon: 281202 · Tale.jramni-AUresiei lipalli/Mönchen
Bayer. Vereinsbank München, Zweigst. Oikar-von-Müler-Ring, Kto.-Nr. 832 495 · Poslschetk-Konto: München Mr. 1433 97
Schwefelbestandteile im wesentlichen in SO2 umgewandelt
werden. Die Temperatur dieser Verbindung wird beträchtlich über den Taupunkt und ausreichend erhöht, um einen natürlichen Zug zu erzeugen, so dass die aus dem Schornstein
ausströmenden Gase thermisch aufsteigen und sich stark verteilen oder verdünnen, bevor sie wieder zum Boden niedergehen. Durch diese zur Zeit befolgte Verfahrensweise
in den Schwefelherstellungsbetrieben wird die Atmosphäre auf jeden Fall verunreinigt, wobei der Schädlichkeitsgrad
unterschiedlich ist. Durch das Abführen von unbehandelten
Ab-, End- oder Schlussgasen (tail gas) werden Schwefeldampf, mitgerissene Schwefelflüssigkeit, H2S und SO2 in die Atmosphäre geleitet. Die Veraschung des Abgases mit einer
vollständigen oder fast vollständigen thermischen Behandlung und Oxydation wandelt den Schwefelwasserstoff, den
um
bare Formen des Schwefels in SO2,bevor das Gas abgeführt
wird. Diese Gase enthalten SO2 in verschiedenen Konzentrationen, führen zu einer Verunreinigung der Atmosphäre und
können nur dann toleriert werden, wenn sie sehr stark verdünnt werden, so dass die später am Boden festgestellten
Konzentrationen nicht schädlich sind.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Beseitigung von U^S und SOg-Gasen aus Abgasen
zu entwickeln.
Die Aufgabe wurde erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass
das Abgas mit einer Wasserlösung eines Absorptionsmittels
in Kontakt gebracht wird, der Schwefelwasserstoff (HpS)
und das Absorptionsmittel zur Reaktion gebracht werden, um
ein erstes Salz zu bilden, das Schwefeldioxyd (SO2) und
das Absorptionsmittel zur Reaktion gebracht werden, um ein
zweites Salz zu bilden, das erste und das zweite Salz umgesetzt werden, um das Absorptionsmittel zu regenerieren
und Schwefel in Form einer Aufschlämmung freizumachen und
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die Aufschlämmung in einem Wärme- und Wiedergewinnungsverfahren behandelt wird, um den Schwefel zu entfernen, und
das Absorptionsmittel wieder dem Reaktor zugeführt wird.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Abgasen aus einer Schwefelgewinnungsanlage, das dadurch
gekennzeichnet ist, dass das Abgas in einem Absorber-Reaktor mit einer wässrigen Lösung eines Absorptionsmittels
in Kontakt gebracht wird, wobei das Wasser als Hauptkatalysator für die Umsetzung von H2S und SO2 zu Schwefel
wirkt, HpS und Absorptionsmittel umgesetzt werden, um λ
daraus eine erste Lösung zu bilden, anschliessend SO2 und
Absorptionsmittel umgesetzt werden, um daraus eine zweite
Lösung zu bilden, die erste und die zweite Lösung zur Reaktion gebracht werden, um das Absorptionsmittel zu regenerieren und Schwefel freizumachen, damit eine Aufschlämmung gebildet wird, die Aufschlämmung aus der Absorptione-Regenerierungsstufe einer Wärme- und Schmelzbehandlung unterworfen wird, um den Schwefel zu entfernen
und das regenerierte Absorptionsmittel zum Reaktor zurückgeführt wird.
Das Verfahren nach der Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnung, die eine Vorrichtung zur Durchführung des {
Verfahrens nach der Erfindung darstellt, im einzelnen erläutert.
Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird das Abgas in einem Absorber-Reaktor umgesetzt. Die Umsetzung wird in
der feuchten Flüssigkeitsphase durchgeführt, in der das Wasser als Flüssigkeit der Hauptkatalysator für die Reaktion von H2S und SO2 ist. Dabei wird Schwefel nach der
folgenden Gleichung gebildet:
2H2S + SO2 = 3S + 2H2O.
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ORIGINAL INSPECTED
Der gebildete Schwefel und vorhandener Schwefeldampf oder vorhandene SohwefelflUssigkeit gerinnen und werden sofort
fest und bilden eine Aufschlämmung bzw. einen Brei in der
wässrigen Lösung. Das Gleichgewicht für die obige Gleichung
wird stark beschleunigt, wenn die Temperatur reduziert wird. Der Absorber wird bei einer höchstmöglichen Temperatur betrieben, so dass keine totale Kondensation des im
Abgas aus dem Claus-Reaktorsystem vorhandenen Dampfes notwendig wird. Andererseits verbessert eine geringe Kondeneatlonemenge an Dampf die Absorptionsreaktion, so dass die
Temperatur des Gases vorzugsweise auf seinen Taupunkt reduziert wird.
Die Schwelelaufschlu'mmung kann in verschiedener Weise und
durch verschiedene Vorrichtungen behandelt werden, um den
Schwefel zu gewinnen. In kleinen Anlagen oder in den Füllen, in denen Schwefel als Schwefel blume erwUnscht ist, wird die
Abtrennung des Sohwefel β durch eine Filtration oder durch
ein Abel 1 zenlftflfien bewirkt. In grossen Betrieben, in denen
der Schwefel in geschmolzener Form erwünscht 1st, oder in bestimmten Formen gegossen werden soll, wird in einem unter
Druck ntehcnden Sohraelzseporator gearbeitet. In dieser
Arbeltsßtuie wird die Temperatur der Aufschlämmung Über den
Schmelzpunkt des .Schwefels und annähernd an 12Ü bis 15O0C
erhöht. Bei dieser Temperatur separieren sloh die flüssigen
Schweif 1 tropfen und gehen zu Boden, wobei sie abgeworfen
werden können. Dip Sohwefeleufsohlitnusung kann duroh die Zuführung von zusätzlichem Wasser gcwusclien werden, so dass
das Lösungsmittel oder die Löaungsaittel in der wässrigen
!'hase herautgew/ieohcu werden und mit dem abgetrennten Wasser,
das In der ureprUugliohcnAufeohlUmmung vorhanden 1st, nach
oben weggeführt werden. Dor Druck i« Schmelzseparator wird
so eingestellt, dnsR ei der Tcmperatui genüge leistet, die
im geschmolzenen Schwelel erwünscht ist. Das abgetrennte
Wasser oder die Lösung wird zu dem Absorberreaktor zurüokgeführt.
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Obgleich Wasser in flüssiger Form den primären Katalysator im Absorberreaktor darstellt und zur Katalysierung der
H2S - SOg-Reaktion dient, ist es bekannt, dass die Geschwindigkeit
der Reaktion begrenzt oder sogar kontrolliert wird duroh die begrenzte Absorption von HgS in der wässrigen
Phase, bevor die Reaktion stattfinden kann. Um die HyS SOg-Reaktion
und die Gewinnung zu beschleunigen, ist ein geeignetes Lösungsmittel für den Schwefelwasserstoff in
der wässrigen Phase wünschenswert. Fast alle herkömmlichen ügS-Absorptionsmittel können zu diesem Zweck verwendet
werden. Jedoch führen organische Lösungsmittel oder Lösungs- "
mittel, die einen hohen Dampfdruck haben, zu grossen Verlusten im Gas, das aus dem Absorber herausströmt. Da dieae
Verluste in wirtschaftlicher Ilinsioht nachteilig sind, wird
vorzugsweise ein anorganisches Salz als Lösungsmittel verwendet. Dazu können Salze wie Κ,ΡΟ., KnCO- oder eine Anzahl
ähnlicher Salze verwendet werden, vorzugsweise das Kaliunisalz.
Es können jedoch auch die Natrium- oder Erdalkaliverbindungen verwendet werden.
Als anorganische Salze können beispielsweise Na-PO., Na^CO, und NaAsO-, sowie NaAsOe verwendet werden. Es können
auch organische Salze wie beispielsweise Methylamin, Di- i
äthylamin und Triethylamin sowie Alkazid verwendet werden.
Die Konzentration des Lösungsmittels kann variiert werden in Abhängigkeit von der Konzentration des Schwefelwasserstoffes
im Ab- bzw. Endgas und des erwünsohten Reinheitsgrades
des Abgases. Die erwünsohte oder die optimale Konzentration
kann während des praktischen Arbeitens bestimmt
werden. Die Konzentration wird vorzugsweise so niedrig wie möglioh gehalten in Übereinstimmung mit dem Reinigungsgrad
des herausströmenden Gases, wobei beachtet werden muss, dass umso niedriger die Konzentration des Lösungsmittels
ist, umso geringer die Verluste an Lösungsmittel sein werden,
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die duroh den Betrieb und duroh Leokverluste der Anlage entstehen. Ausserdem wird eine niedrigere Lösungsmittelkonzentration das Preiwasohen des Lösungsmittels aus dem
Sohwefel, der im Sohmelzseparator gewonnen wird, erleichtern.
Verbrauchtes Gas aus einer Gewinnungsanlage, das HgS und
SOn in einem Verhältnis von 2 : 1 oder in einem anderen
hineingeführt.
Die Absorptionsmittel lösung ist ein Träger und der Aktivator der Reaktion und wird kontinuierlioh duroh die Leitung Ik
zu der Leitung 18 zirkuliert, in der sie mit der Reaktorzirkulationslüsung zusammentrifft, die die Leitung 16 heraufkommt. Diese Mischung wird dann in den Absorber-Reaktor
12 duroh den Verteiler 20 abgegeben.
Im dem turmartigen Absorber-Reaktor 12 reagieren zunäohst
der Sohwefelwasseratoff und das Absorptionsmittel, um daraus
ein H„S-Salz zu bilden. Dann reagieren das Sohwefeldioxyd
und das Absorptionsmittel und machen Sohwefel frei und regenerieren das Absorptionsmittel.
Der gebildete Schwefel und Schwefeldampf oder SchwefelflUssigkeit, die im zugeführten Gas vorhanden sind, erstarren sofort und bilden eine Aufschlämmung in der wässrigen
Lösung, die duroh die Leitung 22 herunterläuft. Das Gas, aus dem der Sohwefel in dieser Weise entfernt worden ist, wird
duroh die Entlüftung 2k in die Atmosphäre abgeführt. Dabei handelt es sioh im wesentlichen um Luft mit nur «ehr geringen Mengen an Sohwefel. Die Aufschlämmung aus der Leitung
geht duroh eine Pumpe 26. Der grösste Teil davon wird rezirkuliert und duroh eine Leitung 28 Im Inneren eines Wärmeaustauscher* 30 der Leitung 16 zugeführt. Der Värmeaus-
- 7 -009847/1543
tauscher 30 wird zu Startzweoken mit Dampf erhitzt, der aus der Leitung 3% zugeführt wird. Das Kondensat wird durch die
Leitung 36 entfernt. Beim normalen Betrieb wird der Wärmeaustauscher 30 durch kaltes Wasser gekühlt, das durch die
Leitung 3& zugeführt wird. Das erwärmte Wasser wird dann
duroh die Leitung 40 entfernt.
Die Übrige Aufschlämmung geht durah die Leitung 42 und wird'
in einem Sohmelzssparator 46 einem Verteiler 44 zugeführt. Dampf oder Dampf und Wasser werden durch die Leitung 48 zugeführt und bei 50 versprüht, um die Temperatur bei 120 bis
135°C zu halten, und zwar bei Drücken, die dem Dampfdruck der Lösung entsprechen. Dadurch wird der Schwefel geschmolzen,
der in flüssiger Form durch die Leitung 52 abgeführt Kird.
Daβ abgetrennte Absorptionsmittel wird durch die Leitung lh
zu dem Reaktor 12 zurückgeführt.
Claims (6)
- Pa tentanme1dungt "Beseitigung von Verunreinigungen durchSchwefelwasserstoff- und Sohwefeldioxydgase"PATENTANSPRÜCHEVerfahren zur Behandlung von Abgasen aus einer Schwefelgewinnungsanlage, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgas in einem Absorber-Reaktor mit einer wässrigen Lösung eines Absorptlonsmittels in Kontakt gebracht wird, wobei das Wasser als Hauptkatalysator für die Umsetzung von HgS und S0„ zu Sohwefel wirkt, H2S und Absorptionsmittel umgesetzt werden, um daraus eine erste Lösung zu bilden, ansohliessend SO2 und Absorptionsmittel umgesetzt werden, um daraus eine zweite Lösung tu bilden, die erste und die zweite Lösung zur Reaktion gebraoht werden, um das Absorptionsmittel zu regenerieren und Sohwefel freizumachen, damit eine Aufschlämmung gebildet wird, die Aufschlämmung aus der Absorftlons-Regenerierungsstufe einer Wärme- und Schmelzbehandlung unterworfen wird, um den Schwefel zu entfernen und das regenerierte Absorptionsmittel ium Reaktor zurückgeführt wird.009847/1543Polentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirttch.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian HerrmannI MÖNCHEN 2, THf RES I E NSTIASSt 33 · Telefon: 2i 1202 ■ Telegramm-Adrem: Lipotli/Mönchen Barer. Vereinibonk München, Zweigit. Oikar-voa-Miller-Ring, Mo.-Nr. «82«5 ■ PoslicheAKonlo: München Nr. 1(3397Opptnovef Büro: PATENTANWALT DR. REINHOlD SCHMIDT
- 2. Verfahren nach Anspruoh 1, daduroh gekennzeichnet, dass das Absorptionsmittel einen hohen Dampfdruok besitzt.
- 3. Verfahren naoh Anspruoh I1 daduroh gekennzeichnet, dass das Absorptionsmittel ein anorganisches Salz ist.
- 4. Verfahren nach Anspruoh i, daduroh gekennzeichnet,das Absorptionsmittel ein anorganisches Salz der Alkalimetall- oder Erdalkalimetallgruppe ist,
- 5. Verfahren nach Anspruoh 1, daduroh gekennzeichnet, dass g das Absorptionsmittel ein Salz der Phosphorsäure, der Kohlensäure, der Arsensüure oder der Phenolsäure ist,
- 6. Verfahren naoh Anspruoh 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Absorptionsmittel ein Amin oder ein Alkazid ist.00984 7/1543AOLeerseife
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