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Gasreinigungsmasse.
Die neue Erfindung geht davon aus, dass eine Gasreinigungsmasse, um den technischen Höchsteffekt zu erreichen, eine Reihe von Eigenschaften aufweisen muss, die sämtlich gleichzeitig vorhanden sein müssen.
Bekannt sind bisher Gasreinigungsmassen, welche die eine oder andre der geforderten Eigenschaften bis zu einem gewissen Grade besitzen. Nicht bekannt ist eine Gasreinigungsmasse, welche alle geforderten Eigenschaften gleichzeitig besitzt.
Von einer technisch wertvollen Gasreinigungsmasse müssen die folgenden Eigenschaften gefordert werden :
1. Die Eisenoxyde müssen auf Trägerstoffen, u. zw. ausschliesslich auf deren Oberfläche, aufgebracht sein.
2. Der Trägerstoff muss gutporig sein.
3. Der Trägerstoff muss die Struktur eines Kautschukschwammes aufweisen.
4. Der Trägerstoff muss eine grosse mechanische Festigkeit aufweisen, er muss hart sein, darf nicht zerbröckeln, nicht zerstäuben und sich nicht zerreiben.
5. Der Trägerstoff muss unverbrennbar und widerstandsfähig sein gegen Säuren.
6. Der Trägerstoff muss rückgewinnbar sein, ohne dabei an seinen sonstigen Eigenschaften eine Einbusse zu erleiden.
Dass man beim gleichzeitigen Vorliegen der genannten Eigenschaften technisch und wirtschaftlich gleich wertvolle Gasreinigungsmassen erhält, ergibt sich aus den nachstehenden Überlegungen.
Zu 1 : Die gesamten wirksamen Eisenoxyde müssen dem zu reinigenden Gas zugänglich sein, da nur dann eine restlose Ausnutzung der aktiven Eisenoxyde überhaupt möglich ist. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen sich also die wirksamen Eisenoxyde ausschliesslich an den Oberflächen von Trägerstoffen befinden.
Die Verwendung einer Gasreinigungsmasse, die aus einem Trägerstoff und darauf abgelagerten Eisenoxyden besteht, ist notwendig, weil sich die Verwendung von reinem Eisenoxyd verbietet, einmal wegen der geringen Gasdurchlässigkeit dieser Masse und 711m andern wegen der zu starken Erhitzung und der damit verbundenen Explosions-bzw. Brandgefahr, bei der selbsttätigen Regenerie- rung der Eisenoxyde während der Reinigung der Gase durch den in ihnen enthaltenen Sauerstoff.
Vorscnläge zur Herstellung von Gasreinigungsmassen, bei denen das Eisenoxyd nicht nur auf der Oberfläche von Trägerstoffen abgelagert ist, sondern sich auch im Innern der in diesem Falle richtiger als Füllstoff zu bezeichnende Trägerstoff befindet, konnten daher nicht zu einem technischen Erfolg führen.
Zu 2 : Um genügend grosse Mengen von Eisenoxyden auf den Trägerstoffen unterbringen u können, ist es notwendig, dass diese eine grosse Oberfläche aufweisen, also gutporig oder mit andern Worten grobporig sind, d. h. mit freiem Auge erkennbare Hohlräume vorhanden sind, an deren Wandungen die Eisenoxyde abgelagert werden können.
Vorschläge für Gasreinigungsmassen, die ans Trägerstoffen bestehen, die feinporig sind, konnten daher ebenfalls zu keinem technischen Erfolg führen.
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Zil 3 : Die Struktur des Trägerstoffes muss derart sein, dass sowohl die Eisenoxyde wie auch das Gas bis zu seinem innersten Kern eindringen können. Um dies zu erreichen, müssen die Poren des Trägerstoffes ausserdem miteinander in Verbindung stehen, also eine Struktur aufweisen, wie etwa ein Kautschukschwamm.
Dazu kommt noch weiter, dass die Poren während der Benutzung der Gasreinigungsmasse sich nicht verstopfen dürfen. Es ist mit zwei Tatsachen zu rechnen, einmal enthalt jedes technische Gas noch gewisse hochdisperse Anteile von Teer, die sich naturgemäss in feinen Kapillaren ablagern und diese dadurch verstopfen. Dann scheidet sich der Schwefel vielfach in Form von Kristallen aus, die eine beträchtliche Grosse erlangen können und so ihrerseits ein Verstopfen von zu kleinen Hohlräumen in kürzester Zeit herbeiführen.
Trägerstoffe mit Kapillarstruktur, z. B. wie Meerschaum, Bimsstein oder Füllstoffe mit nur feinen Poren, können daher aus diesem Grunde keine brauchbaren Trägerstoffe für Gasreinigungmassen abgeben.
Zu 4 : Ferner muss beachtet werden, dass es in der Technik notwendig ist, die Gasreinigungmasse in grosser Schichthöhe dem zu reinigenden Gas darzubieten. Dies bedingt aber die Verwendung einer Masse, die druckfest ist, d. h. die auch in grosser Schichthöhe ebenso wie beim Transport im übrigen, ohne ihre Form zu verlieren, gelagert werden kann, d. h. sich dabei nicht zerreibt, nicht bröckelt, nicht stäubt. Ist dieses Erfordernis nicht erfüllt, so bietet eine solche Gasreinigungsmasse dem Gasdurchtritt einen zu grossen Widerstand, so dass sie schon aus diesem Grunde allein nicht verwendet werden kann.
Zu Ï : Wegen der bei der Gasreinigung auftretenden Säuren dürfen keine Trägerstoffe Verwendung finden, die durch Säuren angegriffen werden. Im Hinblick auf die ferner auftretenden
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Füllmittel brennbare Stoffe, wie Sägespäne u. dgl., enthalten, scheiden deshalb von vornherein aus.
Zu 6 : Die G1sreiniglmgsmasse muss endlich in der Technik wiederholt verwendet werden können, d. h. regenerierbar sein, ohne dass sie dabei in ihren Eigenschaften sich ändert. Der Trägerstoff muss also die zur Wiederbelebung und Rückgewinnung erforderlichen Massnahmen ertragen können, ohne sich dabei in seinen Eigenschaften zu verändern. Es scheiden daher alle Vorschläge aus, die Gasreinigungsmassen betreffen, die selbst oder deren Trägerstoffe dabei ihre Gestalt, Struktur, Aussehen, Porosität, G1sdmcblässigkeit, Druckfestigkeit usw. verlieren.
Den bisherigen Vorschlägen gegenüber betrifft nunmehr die Erfindung eine Gasreinigungmasse, die vorzugsweise zur Abscheidung des Schwefels aus schwefelhaltigen Gasen dient, wobei auf unverbrennbaren grossoberflächigen Trägerstoffen Eisenoxyde niedergeschlagen sind, deren kennzeichnendes Merkmal darin besteht, dass als Träger gutporige, d. h. grossporige gasdurchlässige Stoffe mit Schwc1mmstruktur und grosser mechanischer Festigkeit verwendet werden.
Solche Trägerstoffe sind beispielsweise sogenannte Schaumlava, entsprechend gasdurchlässige harte Gaszemente und ähnliche. Wesentlich für die erfindungsgemäss zu verwendenden Träger ist nämlich ihre Eigenschaft, bei genügender mechanischer Festigkeit einmal genügende Mengen Eisenoxyde an ihrer äusseren und inneren Oberfläche speichern zu können, die praktisch vollkommen gaszugängig bleiben, anderseits ihre Fähigkeit, dem zu reinigenden strömenden Gas einen möglichst geringen Widerstand entgegenzusetzen.
Nur bei der erfindungsgemäss vorgesehenen mechanischen Festigkeit und Porigkeit der Trägerstoffe besteht die Möglichkeit, dass auch die inneren Oberflächen sich mit genügend kräftigen Schichten
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grosser Mengen Eisenoxyd ist mit eine der Voraussetzungen für die wirtschaftliche Verwendbarkeit solcher Massen in der Technik. Bekanntlich handelt es sich bei der Schwefelabscbeidung aus Gase mit Eisenoxyden nicht um einen katalytischen Prozess, d. h. also um einen Vorgang, bei dem ein anwesender Reaktiombeschleuniger, ohne stöchiometrisch selbst an der Reaktion beteiligt zu sein, den Umsatz beliebiger Mengen der jeweils reagierenden Stoffe bewirkt, sondern vielmehr tritt bekanntlich hier das Eisen selbst in die Reaktion ein und diese findet ihr Ende, sobald es verbraucht ist.
D. : trin unterscheiden sich die erfindungsgemäss zu verwendenden Stoffe grundsätzlich von bekannten Trägerstoffen. Die beispielsweise-durch Einfliessenlassen von Hochofenschlacke in Wasser gewonnenen Erzeugnisse sind, wie man aus der Erfahrung weiss, so spröde und so wenig druckfest, dass sie bei dem geringsten Stoss oder Schlag zu Sand zerfallen. Ein solcher Körper ist nicht hand-' habungsfest ; seine Sprödigkeit und geringe mechanisch e Festigkeit verbietet es, ihn zu dem erfindungs- gemässen Zweck zu verwenden. Er verträgt nicht die unvermeidlichen Erschütterungen, Stösse und Schläge beim Einführen in das Transportmittel während des Transportes, Allsladens, Einfüllens in die Gasreinigungskästen usw.
Die erfindungsgemäss zu verwendende Gasreinigungsmasse dagegen gestattet eine wiederholte Verwendung, sie zerbricht nicht während des im Betriebe notwendigen Umschaufelns und Einfüllen in die Gasreinigungskästen, sie bleibt vielmehr so wie sie ist, so dass durch diese Festigkeit der Widerstand, die sie dem durchströmenden Gas bietet. stets gleich bleibt. Auch kannsiebeliebig oft regeneriert werden, d. h. von neuem wieder mit Eisenoxyden beladen, ohne dass der Trägerkörper eine Veränderung
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erleidet. Schliesslich gestattet die grosse Härte, den Trägerstoff wiederzugewinnen und erneut zu verwenden, nachdem die erschöpfte Reaktionsmasse entfernt ist.
Diese Eigenschaft erleichtert auch die Gewinnung des aufgenommenen Schwefels, denn man kann die Masse jedweder Behandlung, mechanischer, physikalischer oder chemischer Art unterwerfen, ohne dass der Schwefel als Folge des Zerfalls des Trägerstoffes sieh damit vermengt.
Die Vorteile der erfindungsgemäss zu verwendenden Trägerstoffe gegenüber solchen mit selbst stark ausgeprägter kapillarer Struktur veranschaulichen am besten aus dem praktischen Betriebe gewonnene Ergebnisse mit Schaumlava einerseits und Bimsstein anderseits. Unter vergleichenden Bedingungen durchgeführte Entschwefelungen von Stadtgas zeigten, dass mit 1 kg Gasreinigungsmasse nach der neuen Erfindung 50.. emt Stadtgas entschwefelt werden können, während Bimsstein mit Eisenoxyd beladen, nur 10-15 e1na auf den gleichen Reinigungsgrad entschwefeln konnte. Meerschaum als Träger ergab noch geringere Gasmengen.
Zeigt diese Gegenüberstellung die grossen Fortschritte in der Entschwefelungsleistung, so ergeben die folgenden Zahlen ein Bild von der guten Gasdurehlässigkeit der neuen Masse im Vergleich zu den in der Technik heute allgemein üblichen staubförmigen Gasreinigungsmassen. Eine Batterie von vier Ga, sreinigungskästen mit je zwei Schichten staubförmiger Gasreinigungsmasse von je 40 cm Höhe verursacht einen Druckverlust von durchschnittlich 150 mm Wassersäule, die durch ein Gebläse mit entsprechendem Kraftverbrauch zu iiberwinden sind. Bei derselben Gesamtschicht von
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verlust von 8-10 mm.
Endlich ist noch hervorzuheben, dass die neue Masse gegenüber den heute in der Technik gebräuchlichen Reinigungsmassen mit Aufloekerungsmitteln, wie Sägespänen 11. dgl., den grossen Vorteilaufweist, sieh auch bei der Regenerierung nicht zu entzünden, während bekanntlich bei den üblichen
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bzw. Selbstzündungen zu rechnen ist.
Die neue G1sreinigungsmasse bietet nicht nur grosse Vorteile den Industrien, die schon die üblichen Massen für die Entschwefelung und Reinigung ihrer Gase verwenden, wie z. B. die Stadt- gasindustrie, sondern sie ermöglicht auch die wirtschaftliche Entschwefelung und Reinigung von Gasen in allen andern Fällen, wo dieses Problem vorliegt, z. B. in Kokereien, wo die Verwendung der üblichen Massen wegen der grossen Mengen der zu behandelnden Gase zn teuer ist und die geringe Gewinnspanne dies nicht gestattet. Dies gilt ferner u. a. für die Behandlung von Naturgasen oder von sehr verdünnten Abgasen bei der Petroleumraffination.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. G1sreinigung'Jmasse zur Abscheidung des Schwefels aus schwefelhaltigen Gasen mittels auf unverbrennbaren grossoberflächigen Trägerstoffen niedergeschlagenen Eisenoxyden, dadurch gekennzeichnet, dass als Träger gutporige, d. h. gasdurchlässige Stoffe mit Schwammstruktur und grosser mechanischer Festigkeit verwendet werden.