AT218489B - Verfahren zur Absorption von Schwefelwasserstoff - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Absorption von Schwefelwasserstoff 
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Absorption von H2S und zur nachfolgenden Entfernung desselben in Form von Schwefel. Sie ist auf Gase anwendbar, die aus H2S oder Gasgemischen bestehen, die H2S in irgendeinem anteiligen Verhältnis in Verbindung mit andern Gasen, wie CO2, CO, H2, aliphatischen und aromatischen Kohlenwasserstoffen organischen Schwefelverbindungen,   O2   und   N 2   enthalten. 



   Aus den franz. Patentschriften Nr.   1. 142. 203,   Nr.   1. 142. 204   und Nr.   1. 142. 205   sind Verfahren bekanntgeworden, bei denen der in einem Gas enthaltene H2S in der Weise aus diesem entfernt wird, dass man das 
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 mit dem H2S-haltigen Gas und dann mit 02-haltigem Gas in Berührung gebracht wird. Es wurde schon vorgeschlagen, dieses Verfahren unter erhöhtem Druck sowie mit organischen Aminoverbindungen bzw. mit basischen Farbstoffen als Redoxyverbindungen durchzuführen. Die erwähnten Redoxyverbindungen zeigten allerdings bei der technischen Durchführung des Verfahrens verschiedene Nachteile, die durch das erfindungsgemässe Verfahren vermieden werden. 



   Diesen älteren Verfahren gegenüber besteht das erfindungsgemässe Verfahren im wesentlichen darin, dass das Gas oder Gasgemisch mit einer wässerigen alkalischen Lösung einer oder mehrerer Anthrachinondisulfonsäuren gewaschen wird, wobei der H2S oxydiert und Schwefel freigesetzt wird und die reduzierte Anthrachinondisulfonsäure   bzw. -säuren   mit Hilfe von freiem Sauerstoff oder eines diesen enthaltenden Gases wieder oxydiert wird bzw. werden. 



   Für die Verwendung bei diesem Verfahren sind alle bekannten Isomeren der Anthrachinondisulfonsäure geeignet, nämlich    Anthrachinon-l, 5- Disulfonsäure " -1, 6- "      " -1, 8- "     -2, 6-   
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Ebenso können mit Vorteil auch Mischungen dieser Isomeren angewandt werden, zu denen vorzugsweise die im Handel erhältlichen Gemische, die 1, 5/1, 8- oder   2, 6/2, 7-Anthrachinondisulfonsäuren   und gelegentlich kleinere Mengen anderer Isomeren enthalten. 



   Das Verfahren kann bei normaler Temperatur oder bei erhöhten Temperaturen, bei atmosphärischem Druck oder höheren Drücken durchgeführt werden. Wird ein CO2-freies Gas behandelt, so ist es zweckmässig, bei Raumtemperatur zu arbeiten. Enthält das Gasgemisch jedoch CO2, so ist es von Vorteil, wenigstens einen Teil des Verfahrens bei einer erhöhten Temperatur durchzuführen, wie es in den nachfolgenden Verfahrensbeispielen geschildert wird. 



   Die wässerige Waschlauge hat einen pH-Wert von über 7. Der Vorzugswert liegt zwischen 8, 5 und   9, 5.   



  Der gewünschte pH-Wert und die Gesamtalkalikonzentration kann durch Hinzufügen von Alkalien, wie kaustischer Soda, kaustischer Pottasche, Ammoniak oder Natrium, Kalium oder Ammoniumkarbonat, oder organischen Basen, wie Alkanolaminen eingestellt werden. Wenn Gase zur Behandlung kommen, die NH3 enthalten, wie beispielsweise Steinkohlengas, so kann der NH3-Gehalt des Gases ausreichend sein, um den gewünschten pH-Wert aufrecht zu erhalten. 



   Das Verfahren kann chargenweise durchgeführt werden, wobei die wässerige alkalische Lösung mit dem H2S oder einem diesen enthaltenden Gasgemisch zur Reaktion gebracht wird, bis kein weiterer H2S absorbiert wird, wobei die Anthrachinonverbindung, abhängend von den Reaktionsbedingungen, ganz oder teilweise zur Leukoverbindung reduziert wird. Hierauf wird die Lauge mit Sauerstoff oder einem diesen enthaltenden Gas regeneriert. Der ausgefällte Schwefel kann entweder vor oder nach der Regenerierung der Lösung abgetrennt werden. 

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   Für gewöhnlich ist jedoch eine kontinuierliche Arbeitsweise vorzuziehen. Man kann dabei in irgendwelchen Vorrichtungen arbeiten, die geeignet sind, das Gas mit der Lauge in innige Berührung zu bringen, beispielsweise in an sich bekannten Gaswaschtürmen, in denen man das Gas aufsteigen und die Lauge abwärtsfliessen lässt. In Abhängigkeit von der Anfangskonzentration des H2S und von der gewünschten Endkonzentration desselben im Gas, kann es zweckmässig sein, entweder nur einen Turm oder vorzugsweise eine solche Anzahl von Türmen zu verwenden, dass ein gewisser Sicherheitsfaktor gegen eine ungenügende Entfernung des H2S selbst dann noch gegeben ist, wenn durch Betriebsstörungen die Absorptionsbedingungen plötzlich verschlechtert werden sollten. 



   Bei Verwendung mehrerer Waschtürme kann das Gas diese der Reihe nach durchströmen, während die Lösung der Anthrachinondisulfonsäure auf die einzelnen Türme parallel und im Gegenstrom zum Gasstrom aufgegeben werden kann. Die Lauge aus den Türmen wird durch eine Vorrichtung zum Oxydieren derselben, insbesondere im Gleichstrom mit einem Luftstrom hindurchgeleitet, und dann zurückgeführt. 



  Der Schwefel kann durch Filtration an einer passenden Stelle des Kreislaufes entfernt werden, u. zw. entweder vor oder nach der Regenerierung der Lauge. Sollte das Gas   CO2   enthalten, so kann die ganze Lauge oder ein Teil derselben durch einen Erhitzer geschickt werden, wobei das CO2 entfernt wird, um eine Herabsetzung des pH-Wertes durch Bikarbonatbildung zu verhindern. 



   Das Verfahren ist auf Steinkohlengas und ähnliche Heizgase, synthetische Gase, Naturgase, gasförmige Kohlenwasserstoffe, sowie Gase, die ganz oder hauptsächlich aus H2S bestehen, anwendbar. 



   Die Anthrachinondisulfonsäuren und ihre Gemische haben die folgenden Eigenschaften, die sie für Anwendung beim   erfindungsgemässen   Verfahren besonders geeignet machen :
1. Sie stellen stabile Verbindungen dar, die unter den Verfahrensbedingungen, wie beispielsweise unter der Einwirkung von   H202   in Anwesenheit von Fe und Alkali im wesentlichen keinem Zerfall unterliegen, und die mit geringem oder keinem Verlust unbeschränkt oft wiederverwendet werden können ;
2. sie sind ungiftig ;
3. sie sind in beiden Formen der oxydierten und der reduzierten Zustandform in Wasser löslich ;
4. ihr Preis ist mässig ;
5. sie weisen sowohl bei der Reduktion als auch bei der Oxydation, eine Reaktionsgeschwindigkeit auf, die hinreichend ist, um das Verfahren wirtschaftlich durchführen zu können.

   Wegen der leichten Oxydierbarkeit ihrer Leukoverbindungen ergibt sich, verglichen mit andern technischen Nassverfahren ein bedeutend geringerer Luftbedarf und infolgedessen eine beachtliche Energieersparnis beim Betrieb ;
6. sie zeigen keine unerwünschte Reaktion mit den üblichen Komponenten H2S enthaltender Gasgemische. 



   Das Verfahren macht es möglich, Steinkohlengas wirtschaftlich bis zu dem gesetzlich vorgeschriebenen Grade zu reinigen und gestattet es, Schwefel von hohem Reinheitsgrad und in einer Form, die für seine technische Weiterverarbeitung geeignet ist, aus dem Gas zu gewinnen. 



   Das erfindungsgemässe Verfahren wird nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen erläutert. 



   Beispiel 1 : Eine Gasreinigungsanlage, deren Apparate hauptsächlich aus Stahl erbaut sind und die sechs mit einer geeigneten Füllkörperschicht ausgestattete Absorptionszonen aufweist, durch die das Gas nacheinander hindurchströmt, wird mit   42. 475 m3 rohem   Steinkohlengas pro Tag beschickt, das NH3 und im Mittel 125 g H2S pro m3 enthält. Durch die Absorptionszonen wird in parallelem Strom eine Waschlauge geleitet, die in jeder Zone dem Gas entgegenfliesst. Die Lauge besteht aus   90, 92 m3 H2O,   welche   0, 5 Gew.-% eines   Gemisches aus ungefähr gleichen Teilen 2, 6- und   2, 7-Anthrachinondisulfon-   säure enthalten und wurde vor Betriebsaufnahme mit konzentriertem flüssigem Ammoniak alkalisch gemacht. 



   Die Waschlauge fliesst von den Absorptionszonen zu einem mit einer Pumpe ausgestatteten Behälter. 



  In diesen Zonen und dem Behälter findet die Absorption des H2S unter Reduktion   der Anthrachinondisulfon-   säure statt. Die Lauge wird dann in einen weiteren Behälter gepumpt, dem Luft zur Reoxydation derselben zugeführt wird. Die oxydierte Lauge wird in die Absorptionszonen zurückgeführt und dabei ganz oder teilweise zur Entfernung des Schwefels über eine Filterpresse geschickt. Das ablaufende Filtrat wird dem mit der Pumpe ausgestatteten Behälter zugeleitet. 



   Der pH-Wert wird zumindest bei 8, 8 gehalten und es weist das die beiden letzten Absorptionszonen verlassende Gas einen H2S-Gehalt von weniger als 2 Teilen pro Million auf, d. h. dass er unter dem 
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 anschaulicht ist. Sie besteht aus einer Anzahl von in Reihe geschalteten Türmen, die so angeordnet sind, dass ein Gas X, das jeweils am Boden in diese eintritt, von einer Lauge gewaschen wird, die aus einem oberhalb der Türme angeordneten, späterhin kurz Kopftank genannten Tank F auf diese aufgegeben wird. Die Lauge fliesst von dem Boden der Türme zu einem Speichertank D ab, aus dem sie in einen zweiten Tank, den Ausgleichstank E, überfliesst.

   Vom Tank E wird sie von einer Pumpe B durch eine 
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 am Kopf der Oxydierkammer über und gelangt in einen Speichertank C, aus dem sie direkt in den Kopftank F zur Wiederverwendung gelangt oder auf einem Umweg durch eine Filteranlage G gedrückt wird, in der Schwebstoffteilchen aus der Lauge entfernt werden können, ehe sie in den Tank F gelangt. Der Tank F ist mit einer Beheizungseinrichtung H ausgestattet, die zum Erwärmen der Lauge dient, falls eine 

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Claims (1)

1. <Desc/Clms Page number 4>

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lauge aus einem Gemisch von isomeren Anthrachinondisulfonsäuren, besonders der technischen Gemische der 2, 6- und 2, 7- oder auch der 1, 5und 1, 8-Anthrachinondisulfonsäuren, benutzt wird.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der pH-Wert der angesetzten Lauge mit einem Alkali oder einer organischen Base nachgestellt wird.

   4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der Waschlauge zur Austreibung von aus dem Gas aufgenommenen CO2 erwärmt wird.

   5. Verfahren nach einem der Ansprüche l bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zu reinigende Gas EMI4.1 durchströmt, während die Lauge auf die einzelnen Wäscher im Parallelfluss aufgegeben wird.

   6. Verfahren nach einem der Ansprüche l bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass freier O2 oder ein diesen enthaltendes Gas eine Batterie von Gaswäschern der Reihe nach und in jedem Wäscher im Gleichstrom zur zu regenerierenden Waschlauge durchströmt, während die Lauge auf die einzelnen Wäscher im Parallelfluss aufgegeben wird.

   7. Verfahren nach einem der Ansprüche l bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Ammoniak, der in Steinkohlengas oder ähnlichen Brenngasen enthalten ist, zur Aufrechterhaltung des pH-Wertes der Lauge verwendet wird.