DD220664A1

DD220664A1 - PROCESS FOR THE SUPPLY OF SULFUR HYDROGEN-CONTAINING GASES

Info

Publication number: DD220664A1
Application number: DD25394483A
Authority: DD
Inventors: Klaus Roland
Original assignee: Dresden Komplette Chemieanlag
Priority date: 1983-08-15
Filing date: 1983-08-15
Publication date: 1985-04-03

Abstract

Die Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Foerdern von schwefelwasserstoffhaltigen Gasen mit Hilfe eines Fluessigkeitsringverdichters. Es soll eine Betriebsfluessigkeit fuer einen Fluessigkeitsringverdichter gefunden werden, die den Einsatz eines solchen Verdichters aus Grauguss-Stahl ermoeglicht, ohne dass eine vorherige Trocknung des Gases erforderlich ist. Diese Aufgabe wird geloest, indem als Betriebsfluessigkeit eine waessrige Alkalihydrogensulfidloesung verwendet wird, deren Konzentration so hoch ist, dass ihr p H-Wert nach ihrer Saettigung mit den zu foerdernden schwefelwasserstoffhaltigen Gasen oberhalb von 4 liegt. Dazu wird in der Regel eine 5 bis 15%ige Natriumhydrogensulfidloesung eingesetzt. Die Erfindung wird vor allem in der chemischen Industrie angewendet.The invention includes a method for delivering hydrogen sulfide-containing gases by means of a liquid ring compressor. It is to be found an operating fluid for a liquid ring compressor, which allows the use of such a compressor made of gray cast iron, without a prior drying of the gas is required. This object is achieved by using an aqueous alkali metal hydrogensulfide solution as operating fluid, the concentration of which is so high that its p H value after its saturation with the hydrogen sulfide-containing gases to be fed is above 4. For this purpose, a 5 to 15% sodium hydrogensulfide solution is usually used. The invention is mainly used in the chemical industry.

Description

Verfahren zum Fördern von SchwefelwasserstoffhaItigen 'Gasen' . ^: ' . \ 'Method for conveying hydrogen sulphide-containing 'gases'. ^: '. \ '

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Fördern von schwefelwasserstoffhaltigen Gasen. Sie wird dort angewendet, wo schwefelwasserstoffhaltige Gase vorliegen, die gefördert oder verdichtet werden sollen. Das ist insbesondere in der chemischen Industrie der Fall.The invention includes a method for conveying gases containing hydrogen sulphide. It is used where there are gases containing hydrogen sulphide which are to be pumped or compressed. This is the case in particular in the chemical industry.

'Charakteristik der bekannten technischen Lösungen'Characteristic of the known technical solutions

Es ist bekannt, gasförmige Säuren und Säureanhydride mit Hilfevon Kolbenverdichtern oder Flüssigkeitsringverdichtern zu fördern oder zu verdichten. Hierbei besteht jedoch das Problem, daß die Gegenwart von Feuchtigkeit in den zu fördernden Gasen Verdichter aus hochwertigem Edelstahl erfordert. Will man Verdichter aus einfachem Stahl verwenden , so muß das Gas vorher getrocknet werden, da durch die Anwesenheit von Wasser und die dadurch bedingte Dissoziation eine Säurewirkung und damit verbunden eine Korrosion des Verdichters zustande kommt. Die Trocknung der gasförmigen Säuren und Säurebildner ist jedoch sehr aufwendig und teuer. Sie ist jedoch kaum zu vermeiden, da schon geringe Spuren von Feuchtigkeit in relativ kurzer Zeit eine Korrosion der Verdichter mit sich bringen. Selbst bei Verwendung von öl als Betriebsmittel eines Flüssigkeitsringverdichters wird dieses bei der Anwesenheit von Wasser schon nach kurzer Zeit aggresiv.It is known to promote or densify gaseous acids and acid anhydrides by means of piston compressors or liquid ring compressors. However, there is the problem that the presence of moisture in the gases to be delivered requires compressors of high-grade stainless steel. If you want to use compressor made of plain steel, so the gas must be dried beforehand, as due to the presence of water and consequent dissociation an acid effect and concomitant corrosion of the compressor comes about. However, the drying of the gaseous acids and acid formers is very complicated and expensive. However, it is difficult to avoid, since even small traces of moisture in a relatively short time cause corrosion of the compressor with it. Even with the use of oil as the resource of a liquid ring compressor, this becomes aggresive in the presence of water after a short time.

Hierbei wurden schon vielfach Überlegungen angestellt, wie dieses Problem gelöst werden könnte. In der DE-OS 2 832 401. wird eine Flüssigkeitsringpumpenanordnung zum Absaugen von gasförmigen Säureahhydriden und Halogenwasserstoffen vorgeschlagen, bei der als Betriebsflüssigkeit öl vorgesehen ist, das über einen nachgeschalteten Flüssigkeitsabscheider in die Pumpe rückführbär ist. Hierbei wird ein Teil des ö^s über eine Entgasungseinrichtung geführt, in der das Wasser in Form von Dampf entfernt wird.Here, many considerations have been made as to how this problem could be solved. In DE-OS 2,832,401 a liquid ring pump arrangement for the suction of gaseous Säureahhydriden and hydrogen halides is proposed, is provided in the oil as the operating fluid, which is rückführbär via a downstream liquid separator in the pump. In this case, a part of the oil is passed through a degassing device, in which the water is removed in the form of steam.

Diese Anordnung hat den Nachteil, daß mit dem feuchten Gas bereits Wasser in die Pumpe gebracht wird, das zwangsläufig zu einer Korrosion der Pumpe führt* auch dann, wenn ein Teil des Wassers in der nachgeschalteten Entgasungseinrichtung entfernt wird.This arrangement has the disadvantage that with the moist gas already water is brought into the pump, which inevitably leads to corrosion of the pump * even if some of the water in the downstream degassing is removed.

Die Art der Betriebsflüssigkeit hängt von dem zu fördernden Medium ab. So ist es aus der DE-OS 2 818 837 bekannt, bei Flüssigkeitsringpumpen als Betriebsflüssigkeit anstelle von Wasser auch Öl, Äthylenglvkol oder'niedermolekulare Lösungsmittel wie Toluol, Methanol oder Fluorbenzol zu verwenden. Für den Fall, daß Lösungsmitteldämpfe enthaltende Gase gefördert werden sollen, ist es möglich, das Lösungsmittel selbst als Betriebsflüssigkeit zu verwenden, wodurch eine Rückgewinnung des Lösungsmittels möglich ist. Da es hierbei aber zu einer unerwünschten Verdünnung der Betriebsflüssigkeit kommt, wird man, so stellt man in der DE-OS 2 818 837 fest, im Verdichterbau eine Betriebsflüssigkeit verwenden, die eine geringe Lösbarkeit für das Fördermedium besitzt. So wird beispielsweise zur Förderung von trockenem Chlorgas als Betriebsflüssigkeit konzentrierte Schwefelsäure verwendet, gegen die Eisen bekanntermaßen resistent ist. In dem letzteren Fall, bei dem es um die Förderung eines aggressiven Mediums geht, kommt es wiederum darauf an, den Zutritt von Feuchtigkeit auszuschließen, um eine Verdünnung der Schwefelsäure zu verhindern.The type of operating fluid depends on the medium to be pumped. Thus, it is known from DE-OS 2 818 837 to also use oil, Äthylenglvkol oder'niedermolekulare solvents such as toluene, methanol or fluorobenzene in liquid ring pumps as operating fluid instead of water. In the case where gases containing solvent vapor are to be conveyed, it is possible to use the solvent itself as a working liquid, whereby recovery of the solvent is possible. Since, however, this leads to an undesired dilution of the operating fluid, it is, as is known in DE-OS 2 818 837, to use a working fluid in the compressor construction which has a low solubility for the pumped medium. For example, concentrated sulfuric acid, which is known to be resistant to iron, is used to deliver dry chlorine gas as the working fluid. In the latter case, which involves the promotion of an aggressive medium, it is again important to exclude the ingress of moisture to prevent dilution of the sulfuric acid.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es. Feuchtigkeit enthaltende schwefelwasserstoffhaltige Gase mit einem Flüssigkeitsringverdichter zu fördern, der aus Grauguß-Stahl besteht und eine lange Lebensdauer aufweist.The aim of the invention is. Moisture containing hydrogen sulfide containing gases to promote with a liquid ring compressor, which consists of gray cast iron steel and has a long life.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Betriebsflüssigkeit für einen Flüssigkeitsringverdichter zu finden, der den Einsatz eines solchen Verdichters-aus Grauguß-Stahl zur Förderung von Schwefelwasserstoffhaltigen Gasen ermöglicht, ohne daß eine vorherige Trocknung des schwefelwasserstoffhaltigen Gases erforderlich ist.The invention has for its object to find a working fluid for a liquid ring compressor, which allows the use of such a compressor-gray cast steel for the promotion of hydrogen sulfide-containing gases, without a prior drying of the hydrogen sulfide-containing gas is required.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Betriebsflüssigkeit für den Flüssigkeitsringverdichter eine wäßrige Alkalihydrogensulfidlösung verwendet wird, deren Konzentration so hoch ist, daß ihr pH-Wert oberhalb von 4 liegt, auch dann, wenn die Alkalihydrogensulfidlösung mit dem zu fördernden schwefelwasserstofffraltigen Gas gesättigt ist. Daher wird in der Regel eine Alkalihydrogensulf idlösung eingesetzt, deren Konzentration zwischen 5 und 15 % liegt.The object is achieved in that the operating liquid for the liquid ring compressor, an aqueous alkali metal hydrogen sulfide solution is used, the concentration is so high that its pH is above 4, even if the Alkalihydrogensulfidlösung is saturated with the hydrogen sulfide gas to be delivered. Therefore, a Alkalihydrogensulf is usually used idlösung whose concentration is between 5 and 15 % .

Welche Alkalihydrogensulfidkonzentration erforderlich ist, um den pH-Wert 4 zu erreichen, hängt von der Zusammensetzung, vom Druck und der Temperatur des zu fördernden schwefelwasserstoffhaltigen Gases ab. Enthält das Gas außer Schwefelwasserstoff keine anderen reaktionsfähigen Gase, dann reicht bereits eine AlkalihydrogensuIfid konzentration oberhalb von 2 % aus. Enthält das zu fördernde schwefelwasserstoffhaltige Gas einen bestimmten Anteil an Kohlendioxid, so wird ein entsprechender Teil des Alkalihydrogensulf ides in Alkalikarbonat umgewandelt. In diesem Fall muß die anfänglich eingesetzte Alkalisulfidkonzentration etwas höher sein, um den pH-Wert 4 zu erreichen. UmWhich alkali hydrogen sulfide concentration is required to reach the pH 4 depends on the composition, pressure and temperature of the hydrogen sulfide-containing gas to be delivered. If the gas contains no other reactive gases other than hydrogen sulphide, then an alkali hydrogen sulphide concentration of more than 2 % is sufficient. If the hydrogen sulfide-containing gas to be delivered contains a certain amount of carbon dioxide, then a corresponding part of the alkali hydrogen sulphide is converted into alkali carbonate. In this case, the initial concentration of alkali sulfide must be slightly higher to reach pH 4. Around

die Sicherheit zu haben, den pH-Wert 4 bei Schwankungen der Gaszusammensetzung nicht zu unterschreiten, hat es sich als zweckmäßig erwiesen« die Alkalihydrogensulfidkönzentration sohoch zu wählen, daß der pH-Wert mindestens 6 beibehalten wird.to be sure not to fall below the pH value 4 with variations in the gas composition, it has proven expedient to select the alkali hydrogen sulphide concentration so high that the pH is maintained at least 6.

Zweckmäßigerweise wird als Alkalihydrogensulfidlösung eine Natriurahydrogensulfidlösung eingesetzt. In gleicher Weise ist aber auch die Verwendung einer KaliumhydrogensuIfid lösung möglich.Conveniently, a Natriurahydrogensulfidlösung is used as Alkalihydrogensulfidlösung. In the same way, however, the use of a KaliumhydrogensuIfid solution is possible.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die Alkalihydrogensulf idlösung in dem aus Grauguß bestehenden Flüssigkeitsringverdichter und den anderen zum Betriebsmittelkreislauf gehörenden Anlagenteilen, wie Flüssigkeitsabscheider, Kühler, Flüssigkeitspumpe und Rohrleitungen, welche aus Normalstahl bestehen, bei einem pH-Wert oberhalb 4 mit dem Eisen eine Eisensulfidschutzschicht bildet. Diese Schutzschicht verhindert eine weitere Korrosion der Pumpe und der anderen Anlagenteile. Auf diese Weise ist der Einsatz eines Flüssigkeitsverdichters und der anderen genannten Anlagenteile aus relativ billigem Material (Grauguß bzw. Normalstahl) möglich. Gegenüber einer Verdichteranlage aus hochwertigem Edelstahl ist der Material- und Kostenaufwand wesentlich niedriger. Zur Förderung von Feuchtigkeit enthaltenden schwefelwasserstoffhaltigen Gasen kommen somit ein handelsüblicher Flüssigkeitsringverdichter aus Grauguß und die anderen genannten Anlagenteile aus Normalstahl zum Einsatz.The invention is based on the finding that the Alkalihydrogensulf idlösung in the consisting of cast iron liquid ring compressor and the other belonging to the working fluid system parts, such as liquid, cooler, liquid pump and pipelines, which are made of mild steel, at a pH above 4 with the iron Forms iron sulfide protective layer. This protective layer prevents further corrosion of the pump and other parts of the system. In this way, the use of a liquid compressor and other parts of the above-mentioned equipment of relatively cheap material (gray cast iron or normal steel) is possible. Compared to a compressor system made of high quality stainless steel, the material and cost is much lower. For the promotion of moisture-containing hydrogen sulphide-containing gases thus come a commercial liquid ring compressor made of gray cast iron and the other parts of plant made of normal steel used.

Benutzt man während des Anfahrprozesses des Flüssigkeitsringverdichters an Stelle der Alkalihydrogensulfidlösung eine Alkalisulfid- oder eine Alkalihydroxid lösung, beispielsweise Natronlauge, so sättigen sich diese mit dem Schwefelwasserstoff unter Bildung eines AlkalihydrogensulfidesIf, during the starting process of the liquid ring compressor, an alkali metal sulfide solution or an alkali metal hydroxide solution, for example sodium hydroxide solution, instead of the alkali hydrogen sulfide solution, are saturated with the hydrogen sulfide to form an alkali hydrogen sulfide

^ab: Na₂S + H₂S-** 2 NaHS bzw. NaOH + H_gS NaHS + HO. ^from: Na ₂ S + H ₂ S - ** 2 NaHS or NaOH + H _g S NaHS + HO.

Daher soll auch die Verwendung einer wäßrigen Alkalisulfidlösung und/oder einer wäßrigen Alkalihydroxidlösung während des Anfahrprozesses vom Schutzbereich des Paten-/ tes mit erfaßt werden.Therefore, the use of an aqueous alkali metal sulfide solution and / or an aqueous alkali metal hydroxide solution should also be detected during the start-up process from the scope of protection of the patent.

Die Alkalihydrogensulfidlösung wird in an sich bekannter Weise im Kreislauf gefahren. Hierbei wird das den Flüssigkeitsringverdichter druckseitig verlassende Alkalihydrogerisulfidlösung-Schwefelwasserstöff-Gemischin einen Flüssigkeitsabscheider geführt,, in dem eine Trennung dieses Gemisches erfolgt. Der Schwefelwasserstoff liegt nun unter einem höheren Druck vor, als vor seinem Eintritt in den Flüssigkeitsringverdichter. Die Alkalihydrogensulfidlösung wird anschließend nach Kühlung wieder dem Flüssigkeitsringverdichter zugeführt*The alkali hydrogen sulphide solution is circulated in a manner known per se. Here, the liquid ring compressor leaving the pressure side alkali hydrosulphurisulfide solution-Schwefelwasserstöff mixture is passed into a liquid separator, in which a separation of this mixture takes place. The hydrogen sulphide is now under a higher pressure than before its entry into the liquid ring compressor. The alkali hydrogen sulfide solution is then returned to the liquid ring compressor after cooling *

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment.

In einem Schwefelwasserstoffentwickler wird aus einer Natriumsulf idlösung und einer Säure Schwefelwasserstoff freigesetzt. Dieser gasförmige Schwefelwasserstoff ist entsprechend den gegebenen Bedingungen mit Wasserdampf gesättigt. Er weist einen geringfügigen Überdruck auf. Dieser Schwefelwasserstoff soll mit Hilfe eines Flüssigkeitsringverdichters zu einem Verbraucher in der Leuchtstoffproduktion gefördert werden.In a hydrogen sulfide developer, hydrogen sulfide is released from a sodium sulfide solution and an acid. This gaseous hydrogen sulfide is saturated with water vapor according to the given conditions. He has a slight overpressure. This hydrogen sulfide is to be promoted by means of a liquid ring compressor to a consumer in the phosphor production.

Der hierbei zum Einsatz kommende Flüssigkeitsringverdichter besteht aus einem handelsüblichen Wasserringverdichter aus Grauguß. Als Betriebsflüssigkeit wird eine 10%ige wäßrige Natriumhydrogensülfidlösung verwendet. Nachdem diese Lösung mit Schwefelwasserstoff gesättigt ist, weist sie einen pH-Wert von 7,4 auf. Die Natriurohydrogensulfidlösung bildet in dem Flüssigkeitsringverdichter eine Eisensulfidschutzschicht, die eine weitere Korrosion des Verdichters verhindert.The liquid ring compressor used in this case consists of a commercially available water ring compressor made of gray cast iron. The operating fluid used is a 10% strength aqueous sodium hydrogen sulfide solution. After this solution is saturated with hydrogen sulfide, it has a pH of 7.4. The sodium hydrogen sulfide solution forms an iron sulfide protection layer in the liquid ring compressor which prevents further corrosion of the compressor.

An den beiden Stopfbuchsen des Flüssigkeitsringverdichters tritt jedoch ständig eine Reibung zwischen der Welle, auf der das Laufrad sitzt, und den Stopfbuchsen auf. Durch diese Reibung würde die Eisensulfidschutzschicht ständig zerstört, wodurch die bichtwirkung der Stopfbuchsen schließlich verloren ginge. Um dies zu vermeiden, weist die Welle des Flüssigkeitsringverdichters, auf der das Laufrad sitzt, an den beiden Stellen, an der sie durch die Stopfbuchsdichtungen geführt ist, Edelstahlhülsen auf. Diese beiden Edelstahlhülsen sind gas- und flüssigkeitsdicht auf die Welle aufgezogen. Sie sind,die einzigen Teile des Flüssigkeitsringverdichters, die aus Edelstahl gefertigt sind. Auf diese Weise tritt an den beiden Stopfbuchsen des Verdichters nur eine Reibung zwischen Edelstahl und den beiden Stopfbuchsen auf . '" , However, at the two stuffing boxes of the liquid ring compressor, friction constantly occurs between the shaft on which the impeller is seated and the stuffing boxes. By this friction, the iron sulfide protective layer would be constantly destroyed, whereby the bichtwirkung the stuffing boxes would eventually lost. To avoid this, the shaft of the liquid ring compressor, on which the impeller is seated, has stainless steel sleeves at the two points where it passes through the stuffing box seals. These two stainless steel sleeves are gas- and liquid-tight mounted on the shaft. They are the only parts of the liquid ring compressor that are made of stainless steel. In this way occurs at the two stuffing boxes of the compressor only a friction between stainless steel and the two stuffing boxes. '",

Das den Flüssigkeitsringverdichter druckseitig verlassende Natriumhydrpgensülfidlösung-Schwefeiwasserstoff-Gemisch wird in einen Flüssigkeitsabscheider geführt. Dort erfolgt eine Trennung des gasförmigen Schwefelwasserstoffes von der Natriumhydrogensulfidlösung. Der Schwefelwasserstoff hat nun einen Druck von 0,2 bis 0,25 MPa und strömt weiter zürn Verbraucher. Die Natriumhydrogensulfidlösung wird mit Hilfe einer Kreiselpumpe, ,die aus Epoxydharz besteht, aus dem Flüssigkeitsabscheider zwecks Kühlung auf 35 ⁰C über einen Wärmetauscher und danach wieder zurück in den Flüssigkeitsringverdichter gefördert, wo sie wiederum als Betriebsflüssigkeit dient. Der Flüssigkeitsabscheider, der Wärmetauscher und die Rohrleitungen sind aus Normalstahl gefertigt und spannungsarm geglüht.The liquid mixture leaving the liquid ring compressor on the pressure side Natriumhydrpgensülfidlösung-sulfuric acid mixture is fed into a liquid separator. There is a separation of the gaseous hydrogen sulfide from the Natriumhydrogensulfidlösung. The hydrogen sulphide now has a pressure of 0.2 to 0.25 MPa and continues to flow to consumers. The Natriumhydrogensulfidlösung is using a centrifugal pump, which consists of epoxy resin, from the liquid separator for cooling to 35 ⁰ C via a heat exchanger and then back into the liquid ring compressor promoted, where it in turn serves as a working fluid. The liquid separator, the heat exchanger and the piping are made of mild steel and stress relieved.

Claims

Invention claim:

1. A method for conveying hydrogen sulfide-containing gases by means of a liquid ring compressor, in which the operating fluid for the liquid ring compressor is driven via a liquid separator and a cooler in the cycle, characterized

in that an aqueous alkali metal hydrogen sulfide solution is used as the working fluid, the concentration of which is so high that its pH after saturation with the hydrogen sulfide-containing gases to be delivered is above 4.

2. The method according to item 1, characterized in that a Natriumhydrogen ^ sulfide solution is used as the alkali hydrogen sulfide solution.

3. The method according to item 1 or 2, characterized in that the alkali metal hydrogen sulphide solution has a concentration of from S to 15 % .