DE1093513B

DE1093513B - Verfahren zur selektiven Abtrennung von Schwefelwasserstoff aus Schwefelwasserstoff und Kohlensaeure enthaltenden Gasgemischen

Info

Publication number: DE1093513B
Application number: DEC14037A
Authority: DE
Inventors: Werner Eversmann; Dr Hermann Roehl; Dipl-Ing Heribert Seibring
Original assignee: Chemische Werke Huels AG
Current assignee: Huels AG
Priority date: 1956-11-29
Filing date: 1956-11-29
Publication date: 1960-11-24

Description

Verfahren zur selektiven Abtrennung von Schwefelwasserstoff aus Schwefelwasserstoff und Kohlensäure enthaltenden Gasgemischen Die Abtrennung des Schwefelwasserstoffs aus Gasgemischen, welche gleichzeitig auch noch Kohlensäure enthalten, erfolgt im allgemeinen mit Gasreinigungsmasse, d. h. Raseneisenerze, Luxmasse, Aktivkohle usw. Beim Waschen mit alkalischen Flüssigkeiten, wie z. B. Natronlauge, Ammoniakwasser, Alkalicarbonat, aminosauren Salzlösungen usw., wird die Kohlensäure mehr oder weniger mitentfernt. Dies ist indessen oft unerwünscht und verursacht zusätzliche Kosten.
Es ist auch bekannt, daß im Gegensatz zur Absorption von Schwefelwasserstoff bei der Absorption von Kohlensäure ein relativ langsam verlaufender Hydrationsprozeß stattfindet, so daß durch Einhaltung bestimmter Betriebsbedingungen die Anreicherung von Schwefelwasserstoff gegenüber Kohlensäure bedeutend heraufgesetzt werden kann. Um eine selektive Abtrennung des Schwefelwasserstoffs mit Waschflüssigkeiten zu erreichen, hat man daher schon vorgeschlagen, sehr kurze Berührungszeiten von Gas und Waschflüssigkeit anzuwenden. Bei der Verwendung von aminosauren Salzlösungen als Waschflüssigkeit und bei Verweilzeiten von 0,63 Sekunden z. B. hat man zwar eine verbesserte Entfernung des Schwefelwasserstoffs aus einem etwa 90°/o Schwefelwasserstoff und 9 0/o Kohlensäure enthaltenden Gas erreicht, jedoch gelingt es mit dieser Methode nur mit einer nachgeschalteten zusätzlichen Feinentschwefelung, z. B. auch Synthese- oder Heizgase in einem ausreichenden Reinheitsgrad zu erhalten.
Es wurde gefunden, daß eine selektive Entfernung von Schwefelwasserstoff aus Schwefelwasserstoff und Kohlensäure enthaltenden Gasen mit Waschflüssigkeiten praktisch quantitativ erreicht wird, wenn man in der Waschzone ein disperses System erzeugt und Gas und Waschflüssigkeit weniger als 0,5 Sekunden in Berührung läßt. Vorteilhaft erzeugt man die disperse Phase durch einen Injektor, wobei das Gas die Waschflüssigkeit ansaugt. In manchen Fällen kann es notwendig sein, die disperse Phase in der Reaktionszone in mehreren hintereinandergeschalteten Stufen zu erzeugen. Als Waschflüssigkeiten eignen sich z. B. wäßrige Ammoniak-, Pottasche-, Natronlaugelösungen sowie Lösungen von Salzen schwacher organischer Säuren mit starken anorganischen Basen.
Zur Ausführung des Verfahrens wird das unter Druck stehende oder auf Druck gebrachte Gas in einen Injektor geführt, das dabei die Waschflüssigkeit selbsttätig ansaugt. Durch innige Berührung von Gas und Flüssigkeit entsteht ein Schaum, der nach spätestens 0,5 Sekunden in einem dahintergeschalteten Zentrifugalabscheider in Flüssigkeit und Gas zerlegt wird. Das von Schwefelwasserstoff befreite Gas wird einer zweckentsprechenden Weiterverarbeitung zugeführt bzw. zur Abtrennung der im Gas verbliebenen Kohlensäure ein zweites Mal gewaschen, während die Waschflüssigkeit zwecks Wiederbeladung mit Schwefelwasserstoff durch Einleiten von Luft oder Dampf drucklos bzw. unter Druck regeneriert wird.
Gegenüber der bisherigen Arbeitsweise bietet das erfindungsgemäße Verfahren entscheidende Vorteile.
Infolge der kurzen Berührungszeiten sind dementsprechend auch sehr kleine Reaktionsräume erforderlich, so daß die bisher übliche technische Ausgestaltung grundlegend vereinfacht wird. Weiterhin ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren durch praktisch quantitative Herausnahme von nur einer Verunreinigung eine erhebliche Einsparung an Energie in der Regenerationsstufe der Waschflüssigkeit, durch Erzeugung der größtmöglichen Berührungsfläche durch die disperse Phase die Herausnahme kleinster Schwefelwasserstoffmengen, die bekanntlich sonst durch Verwendung großer Trockenreiniger vorgenommen wurde, und endlich durch Entspannen der Gase eine günstige Abführung der Reaktionswärme.
Die nachfolgend angeführten Beispiele sollen einige bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens näher erläutern.
Beispiel 1 10m3 eines Ausgangsgases mit 5,2 Volumprozent Kohlendioxyd und 0,95 °/o Schwefelwasserstoff werden stündlich bei etwa 5 atü in einem Injektor entspannt. Die angesaugte Waschflüssigkeit, 10 lIh einer etwa 400/oigen aminoessigsauren Salzlösung mit einem Stickstoffgehalt von 4,5 °/o, bleibt 1/20 Sekunde mit dem Gas in Berührung. Nach Abtrennung der Flüssigkeit enthält das gereinigte Gas noch 5,12°/o Kohlendioxyd und 0,013 C/o Schwefelwasserstoff.
Beispiel 2 Durch zwei hintereinandergeschaltete Injektoren werden stündlich 10 ms eines Gases mit 4,80/o Kohlendioxyd und 1,2 0/o Schwefelwasserstoff bei einem Anfangsdruck von 12 atü mit 10 1 Waschlösung wie im Beispiel 1 gewaschen, wobei die Waschflüssigkeit im Gegenstrom zum Gas zuerst in die zweite Stufe eingeführt wird. Nach Passieren dieser Stufe und Trennung vom Gas wird sie in die erste Injektorstufe angesaugt. Die Berührungszeit beträgt in der zweiten Stufe 1/40 Sekunde und in der ersten Stufe 1/18 Sekunde.
Das gereinigte Gas enthält 4,71 °/o Kohlendioxyd und 0,00040/0 Schwefelwasserstoff.
Beispiel 3 12 1 Pottaschelösung mit einem Gehalt von 200g Kaliumcarhonat pro Liter werden stündlich mit 10 m3 Erdgas unter gleichen Druckverhältnissen wie im Beispiel 1 zur Reaktion gebracht. Die Berührungszeit beträgt hierbei 1/2s Sekunde. Die Anfangskonzentration des Gases von 8,5 ovo Kohlendioxyd und 0,65°/o Schwefelwasserstoff sinkt im gereinigten Zustand auf S,380/o Kohlendioxyd und 0,0030/0 Schwefelwasserstoff.
Beispiel 4 Unter gleichen Druckverhältnissen wie im Beispiel 3 werden stündlich 10 mg Erdgas mit 101 2,80/oiger Natronlaugelösung zur Reaktion gebracht. Die Berührungszeit beträgt 1/34 Sekunden. Das 6,12°/o Kohlendioxyd und O,780/o Schwefelwasserstoff enthaltende Erdgas weist im gereinigten Zustand nur noch einen Gehalt von 6,01 °/o Kohlendioxyd und 0,00084°/o Schwefelwasserstoff auf.
Beispiel 5 Unter gleichen Betriebsbedingungen wie im Beispiel 1 werden stündlich 15 1 0,1 n-Natronlauge mit 10 Nm3 Erdgas mit 12 g Schwefelwasserstoff/Nm3 und 5,25 0/o Kohlendioxyd bei einer Berührungszeit von 1/40 Sekunde zur Reaktion gebracht. Die Analyse der Waschflüssigkeit ergibt, daß aus 960/o des verbrauchten Alkalis die Natriumhydrosulfid- und aus 4Q/o die Natriumsulfldverbindung entstanden ist. Carhonate sind in der abfließenden Waschlauge nicht feststellbar.
Bei Einhaltung der in den Beispielen 1 bis 4 vorgeschriebenen Bedingungen beträgt die Kohlendioxydauswaschung weniger als 20/o, während der Schwefelwasserstoff praktisch vollständig entfernt wird.

Claims

PATENTANSPRUCHE 1. Verfahren zur selektiven Abtrennung von Schwefelwasserstoff aus SchwefelxYasserstoff und Kohlensäure enthaltenden Gasen mit zerstäubten Waschflüssigkeiten im Gleichstrom, dadurch gekennzeidmet, daß die Waschflüssigkeit durch einen Injektor zerstäubt wird, der mit dem unter Druck stehenden, zu reinigenden Gas betrieben wird, und das entstandene disperse System in einem nachgeschalteten Zentrifugalabscheider in Gas und Waschflüssigkeit zerlegt wird, derart, daß Gas und Waschflüssigkeit weniger als 0,5 Sekunden, vorteilhaft weniger als 0,1 Sekunden, in Berührung bleiben.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die selektive Abtrennung von Schwefelwasserstoff durch Erzeugung einer dispersen Phase in der Reaktionszone in mehreren hintereinandergeschalteten Stufen erfolgt.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 928 486, 743 088, 654 373, 218 724; USA.-Patentschrift Nr. 1 099 089.