-
Verfahren zur Behandlung von Schwefeldioxyd enthaltenden Gasen mit
anorganischen oder organischen Basen Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren
zur Behandlung von Schwefeldioxyd enthaltenden Gasen mit anorganischen oder organischen
Basen in Form ihrer wäßrigen Lösungen oder wasserhaltigen Emulsionen, beispielsweise
nach den Gleichungen S02 -f- NaOH aq = NaHS03 + H20, (1) S02 -f- 2NaOH aq = Na2S03
-f- H20, (2) S02 + Na2S03 aq = 2NaHS03 (3) oder So. -E- Xylidin -f- Wasser
= Xylidinbisulfit + Wasser. (4) Um möglichst reine Umsetzungsprodukte zu erhalten,
muß vermieden werden, daß durch mitgeführten freien Sauerstoff der zu behandelnden
Gase Bildung von Sulfaten SO, und H2 S 04 eintritt.
-
Dies ist z. B. von Bedeutung für die bekannte Herstellung von 100
°/oigem S02 aus schwefeldioxydhaltigen Gasen durch Umsatz mit aromatischen Aminen.
Die Amine gehen dabei in Sulfite und Bisulfite über, aus denen durch Erhitzen S02
wieder abgespalten wird.
-
Nach dem Verfahren wendet man als Waschmittel die aromatischen Basen
im Gemisch mit Wasser an, da die in Wasser löslichen Aminsulfite bzw. -bisulfite
mit der Wasserphase eine homogene Lösung bilden. Ohne Wasserzusatz würde bei höherer
S02-Beladung ein Kristallbrei an Aminsulfiten bzw. -bisulfiten entstehen. Tritt
Bildung zu Sulfaten ein, so führt dies zur Verstopfung von z. B. mit Füllkörpern
ausgesetzten Waschtürmen, da die Aminsulfate in Wasser schwer löslich sind. Dieselben
Schwierigkeiten treten auch auf, wenn S 02 haltiges Gas SO, oder H2 S O4
enthält. Das gebildete Aminsulfat muß dann durch Zusatz von z. B. Soda oder N atriumhydroxyd
zu der wäßrigen Phase wieder aufgespalten werden, um das Sulfat in eine lösliche
Form unter gleichzeitiger Rückgewinnung der aromatischen Basen überzuführen. S02
geht hierbei dem Prozeß in dem Maße verloren, als Aminsulfat gebildet und durch
Umsatz mit Natriumhydroxyd in Na2504 übergeführt werden muß.
-
Nach einem bekannten Verfahren hat man S02 aus dieses enthaltenden
Gasen mit aromatischen Basen unter Vermeidung von Sulfatbildung in einem mit Zentrifugalabscheider
kombinierten Sprühwäscher innig gemischt und unmittelbar nach der Mischung das S
02 enthaltende Absorbens vom Gas getrennt.
-
Es wurde nun gefunden, daß trotz intensiven Inberührungbringens von
Gas und Flüssigkeit die Sulfatbildung ebenfalls vermieden werden kann, wenn die
Behandlung der Gase in Leertürmen mit im unteren Teil dieser Türme verdüstere Waschflüssigkeiten
vorgenommen wird und die Komponenten bzw. das erzeugte Gasflüssigkeits-Dispersions-Gemisch
im Gleichstrom von unten nach oben durch den Turm strömt.
-
Das tangential eingeführte Gas und die verdüste Flüssigkeit sind dabei
gegebenenfalls unter Anwendung mehrerer in gleicher Turmhöhe angeordneter Düsen
so zu vermischen, daß bereits in Höhe der Düsen eine Gasflüssigkeitsdispersion bzw.
Schaum entsteht, der aus dem oberen Turmteil als Regen durch die aufsteigende Dispersion
wieder in den Turmsumpf zurückfällt. Zur Erreichung der gewünschten Dispersion werden
Düsen üblicher Bauart verwandt, mit denen Flüssigkeitströpfchen von 0,1 bis 5 mm
Durchmesser erzielt werden können. Zur Erzielung einer intensiven Gasflüssigkeitsdispersion
bzw. -schaum schon in Düsenhöhe sind bestimmte hohe Gasgeschwindigkeiten einzuhalten.
Für Tröpfchen von im wesentlichen 0,2 bis 1 mm Durchmesser sind Gasgeschwindigkeiten
von beispielsweise 0,2 bis 2 m/sec, für Tröpfchen von 2 bis im wesentlichen etwa
5 mm Durchmesser Gasgeschwindigkeiten von beispielsweise 3 bis 8 m/sec erforderlich.
-
Zwecks möglichst vollständiger Ausfüllung des Turmvolumens mit der
Dispersion verwendet man vorteilhaft mehrere Düsen, die in gleicher Höhe über demTurmsumpf
angeordnet sind.
-
Mit Vorteil können auch Wasserspieldüsen angewandt werden. Wasserspieldüsen
sind in ihrer Ausführung bekannt; sie werden bei Springbrunnen verwendet. Nach der
Erfindung werden diese Düsen im Flüssigkeitssumpf, angeordnet, und mittels einer
außerhalb des Turm stehenden Fördervorrichtung wird den Düsen Flüssigkgr t zur Erzeugung
des sogenannten Treibstrahls zugefül.r Durch die Injektorwirkung des Treibstrahls
findet durch passend angebrachte Öffnungen an der Düse Ansaugung der Flüssigkeit
aus dem Sumpf und durch ein m:t seinem oberen Ende in den Gasraum hineinragenden
Ringkanal
die Ansaugung von Gas statt. Der Wascheffekt kann durch
mehrere Wasserspieldüsen erhöht werden, ohne daß dabei eine Erhöhung der Sulfatbildung
auftritt, wenn die Düsen in der Weise angeordnet sind, daß ihre Strahlen zusammentreffen.
-
Zur Erzeugung einer guten Vermischung und Durchwirbelung von Gas und
Flüssigkeit führt man das Gas auch bei Anwendung von Wasserspieldüsen tangential
in den Turm ein.
-
Die in den Turm als Regen zurückfallende oder an der Turmwand ablaufende
Flüssigkeit kann erneut verdüst werden, notfalls kann auch die Behandlung der Gase
mit Flüssigkeit durch Nachschalten weiterer Türme in Stufen erfolgen.
-
In Fällen, in denen emulgierte Gemische verwandt werden, die sich
im Turmsumpf in mehreren Phasen schichten, werden die Düsen in dem Sumpf vorteilhaft
in der Weise angeordnet, daß zur Bildung der Treibstrahlen die unterste oder eine
der unteren Schichten über eine Fördereinrichtung der Wasserspieldüse zugeführt
wird, während die durch die Injektorwirkung angesaugte Flüssigkeit aus der obersten
oder aus der oberen Schicht des Turmsumpfes entnommen wird. Durch diese Anordnung
wird eine intensive Durchmischung und eine Emulgierung der zur Bedüsung erforderlichen
Flüssigkeit erreicht, ohne daß der Einbau einer besonderen Mischvorrichtung erforderlich
ist.
-
Es muß als nicht zu erwartender überraschender Effekt angesehen werden,
daß bei der außerordentlich intensiven Berührung von Gas und Flüssigkeit, bei der
jedes Tröpfchen der Waschflüssigkeit das gesamte Turmvolumen zweimal durchläuft
und also ständig mit dem Gas in Berührung steht, die Sulfatbildung auf ein Mindestmaß
herabgemindert wird.
-
Zur weiteren Erläuterung des Erfindungsgedankens diene das nachstehende
Beispiel: Ein Gas mit 2,2 Volumprozent Anfangsgehalt an S 02, 9 Volumprozent C02,
9 Volumprozent 02, Rest N2, wurde mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 3,5 m/sec
durch drei hintereinandergeschaltete Leertürme von je 6 m Höhe und 600 mm Innendurchmesser
geschickt und in diesen Türmen mit einer Flüssigkeit gewaschen, die im wesentlichen
aus einem Gemisch von Toluidin-Xylidin und einer wäßrigen Salzlösung bestand. Die
organischen Basen und wäßrige Salzlösung wurden im Verhältnis 1 : 1 angewandt. Die
wäßrige Salzlösung enthielt Natriumsulfit, Natriumbisulfit und Natriumsulfat in
einer auf Na20 bezogenen Konzentration von 40 g/1, wovon 50 °/o in Form von Natriumsulfat
vorlagen. Das Gesamtflüssigkeitsvolumen in den Turmsümpfen betrug 6001.
-
Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und Kreislaufführung
der Waschflüssigkeit über Absorptionsturm und Austreiber ergab sich eine Erhöhung
des Natriumsulfatgehaltes in der Wasserphase, welche, bezogen auf das absorbierte
und ausgetriebene S02, einer Sulfatisierung von 0,2% entspricht, das sind 2 kg SO,
pro Tonne 100 °/@ges SO,.
-
Da in der Wasserphase des Absorbens jedoch neben Na2S04 zur Vermeidung
der Ausfällung der Aminsulfate ein Überschuß von Na2S03 und NaHS03 entsprechend
5001, des Na20-Gehaltes vorliegen soll, muß zur Entfernung des gebildeten
H2S04 die doppelte Menge Na20 der Wasserphase zugesetzt und die entsprechende Menge
an Wasserphase abgezogen werden.
-
Werden statt der Leertürme mit Füllkörpern versehene Türme von 6 m
Höhe und 1 m Durchmesser verwandt, so erhöht sich die Sulfatisierung um das Dreifache.
Es werden also beispielsweise 6 kg SO, pro Tonne 100 01 /0iges S02 in Sulfat
übergeführt und für die Konstanthaltung der Waschflüssigkeit statt 5 kg 15 kg 100
°/jges Natiiumhydroxyd pro Tonne SO, benötigt.