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Verfahren zur Überführung von Schwefelwasserstoff in Schwefel.
Die Ausnutzung der in der Technik zahlreich vorkommenden Schwefelwasserstoff enthaltenden Gase für die Schwefelgewinnung bietet gewisse Schwierigkeiten, da die Oxydation des Schwefelwasserstoffes zu Schwefel im Sinne der Gleichung
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nur unvollständig verläuft.
Handelt es sich um Schwefelwasserstoffgase von hohem Gehalt, welche im Klausofen über Bauxit oder Raseneisenerz bei schwacl er Rotglut verbrannt werden (Ost, Lehrbuch der chemischen Technologie VII. Auflage, Seite 93), so enthalten die Abgase dieses Prozesses in der Regel noch geringe Mengen Schwefelwasserstoff. Neuerdings (österr. Patent Nr. 87. 471) wurde gefunden, dass man diese Umsetzung restlos zu Ende führen kann, wenn man als Reaktionsträger poröse Kohle verwendet.
Da aber der Schwefelwasserstoffgehalt der technischen Gase meist schwankt, so muss bei dieser Arbeitsweise die zugefügte Sauerstoffmenge im Verhältnis der obigen Gleichung gehalten werden. Beim Überschreiten dieses Verhältnisses tritt Verbrennung der Kohle ein.
Es wurde nun gefunden, das man bei vorstehendem-Prozess mit Vorteil hochporöse Kieselsäure verwenden kann, wie sie z. B. durch Entwässern von Kieselsäurehydraten erhalten werden kann. Dieser Reaktionsträger bewirkt im Gegensatz zu den Katalysatoren des Clausprozesses eine glatte Oxydation des Schwefelwasserstoffes zu Schwefel, so dass die Abgase des Prozesses schwefelwasserstoffrei sind.
Auch ist Kieselsäure nicht oxydabel wie Kohle, so dass sie nicht zerstört wird, wenn die Schwefelwasserstoffgase Sauerstoff im Überschuss enthalten.
Aber nicht nur für die Abscheidung des Schwefels aus hochkonzentrierten Gasen, wobei sieh die Reaktion bei hoher Temperatur abspielt und der Schwefel sofort in tropfbar flüssiger Form erhalten wird, bietet die hoehporöse Kieselsäure als Reaktionsträger Vorzüge, sondern auch dann, wenn es sich um sehr verdünnte Schwefelwasserstoffgase handelt, wie sie z. B. bei der Entgasung und Vergasung von Brennstoffen entstehen. In diesen Fällen wendete man bisher Raseneisenerz oder Rückstände von der Bauxitverarbeitung (Luxmasse) an, in der sich der durch Oxydation des Schwefelwasserstoffs entstehende Schwefel abscheidet."Aus dieser Masse wird der Schwefel durch Extraktion gewonnen, während die Rückstände nicht mehr für Schwefelabscheidung verwendbar sind.
Leitet man aber die mit der für die Oxydation erforderlichen Mengen Luft vermischten Schwefelwasserstoff enthaltenden Gase durch hochporöse Kieselsäure, so erhält man schwefelhaltige Massen, aus denen man durch Extraktion des Schwefels die Kieselsäure in ursprünglicher Beschaffenheit zurückgewinnt, so dass sie als Gasreinigungsmasse wieder verbraucht werden kann. Für die Regenerierung der Masse können alle üblichen Schwefellösungsmittel gebraucht werden, wie Schwefelkohlenstoff, Mono-und Dichlorbenzol, Tetrahydronaphtalin, Alkalisulfidlösungen usw. Verwendet man organische Lösungsmittel so werden sie nach der Extraktion aus der Kieselsäuremasse durch Ausdämpfen entfernt.
Handelt es sich, wie vorstehend beschrieben, um sehr verdünnte Sehwefelwasserstoffgase, so ist es vorteilhaft eine Massnahme anzuwenden, die sich beim Arbeiten mit aktiver Kohle bewährt hat, nämlich in Gegenwart geringer Mengen basischer Stoffe, wie Ammoniak oder Aminen zu arbeiten, da dann die Reaktion viel schneller verläuft.
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Bei Verwendung der hochporösen Kieselsäure als Reaktionsträge kann auch Sehwefeldioxyd ganz oder teilweise an Stelle von Sauerstoff zur Oxydation des Schwefelwasserstoffes verwendet werden. Die hochporöse Kieselsäure als Reaktionsträger bewirkt, dass die Umsetzung von Schwefelwasserstoff und Schwefeldioxyd im Sinne der Gleichung
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selbst bei sehr geringer Konzentration der Sehwefelverbindungen glatt verläuft, so dass die Abgase des Prozesses frei von allen Schwefelverbindungen sind. Nach dem Gehalt der Gase an Schwefelverbindungen richtet sich die Reaktionsstemperatur, so dass sich der Schwefel entweder ausserhalb oder innerhalb der Kieselsäure abscheidet. Ist im letzteren Falle die Kieselsäure mit Schwefel gesättigt, so dass sie die Reaktion nicht mehr vermittelt, so wird sie regeneriert in der für die Gasreinigungsmasse oben beschriebenen Weise.
Beispiel 1. Man leitet ein Gemisch von-20 Raumteilen Schwefelwasserstoff und 50 Raumteilen Luft durch eine 10 cm hohe Schicht hochporöser Kieselsäure, welche auf gasdurchlässiger Unterlage ruht. Die Oxydation des Schwefelwasserstoffes zu Schwefel geht dann unter starker Wärmeentwicklung vor sich, so dass der Schwefel aus dem Reaktionsapparat flüssig abläuft. Der bei der Oxydation entstehende Wasserdampf wird durch die Abgase des Prozesses (Stickstoff) fortgeführt.
Beispiel 2. Generatorgas mit etwa 3 g Schwefelwasserstoff in 1m3 wird mit einem Vol. Prozent Luft, auf die ganze Gasmenge berechnet, gemischt und nach Beifügung von 0-01 g Ammoniak pro
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tritt Schwefelwasserstoff im Abgas auf. Man schaltet darauf das Gas auf ein anderes Kieselsäurefilter um und gewinnt den Schwefel aus dem ersten Filter durch Extraktion mit heissem Chlorbenzol, aus der sich der Schwefel beim Erkalten kristallinisch abscheidet. Er wird abfiltriert und von anhaftenden
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Ausdämpfen frei von Chlorbenzol erhalten und kann dann wieder als Gasreinigungsmasse gebraucht werden.
Beispiel 3. Ein Gemisch von 5 Volumprozent Schwefeldioxyd und 10 Volumprozent Schwefelwasserstoff mit 85 Volumprozent Stickstoff, wie es beim Rösten von Schwefelerzen bei Gegenwart feuchter Luft entsteht, wird durch eine Schicht hochporöser Kieselsäure hindurchgeleitet. Unter geringer Wärmeentwicklung scheidet sich der Schwefel in der Kieselsäure ab. Ist die Masse mit Schwefel gesättigt, so wird sie einem Regenerierungsprozess unterworfen, wie er z. B. in Beispiel 2 beschrieben wurde. Die so entschwefelte Kieselsäure wird dann wieder als Reaktionsträger benutzt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Überführung von Schwefelwasserstoff in Schwefel, darin bestehend, dass man mit der erforderliehen Menge Luft vermischte Schwefelwasserstoff enthaltende Gase auf poröse Kieselsäure einwirken lässt.