DE1133353B

DE1133353B - Process for the combustion of carbon oxysulphide

Info

Publication number: DE1133353B
Application number: DEB60761A
Authority: DE
Inventors: Dr Guenter Zirker; Dr Gerhard Schulze
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1961-01-07
Filing date: 1961-01-07
Publication date: 1962-07-19

Description

Verfahren zur Verbrennung von Kohlenoxysulfid Bei einigen chemischen Prozessen, wie z. B. bei der Herstellung organischer schwefelhaltiger Verbindungen, fällt Kohlenoxysulfid als Nebenprodukt an, für das keine technische Verwendungsmöglichkeit besteht. Da dieses Gas jedoch außerordentlich giftig ist, kann es nicht ohne weiteres verworfen werden, sondern muß zunächst in unschädliche Verbindungen übergeführt werden. Hierzu wurde bisher das Kohlenoxysulfid im Gemisch mit Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasen zu Kohlendioxyd und Schwefeldioxyd verbrannt. Obwohl Kohlenoxysulfid zu den brennbaren Gasen gehört, ist es wegen seiner engen Zündgrenzen, die zwischen 11,9 und 28,5 Volumprozent Kohlenoxysulfid im Gemisch mit Luft liegen, bekanntlich nicht möglich, es in einer sich selbst erhaltenden Flamme quantitativ zu verbrennen. Da, wie aus der Verbrennungsgleichung COS + 3/2 O2 b CO2 +SO2 zu ersehen ist, für die Verbrennung von 1 Volumteil Kohlenoxysulfid 7,26 Volumteile Luft erforderlich sind, entsprechend einem Kohlenoxysulfid-Luft-Gemisch mit einem Gehalt an 12,1 Volumprozent Kohlenoxysulfid, gelingt es nicht mehr, ein solches Gemisch auch mit einem nur geringen, eine vollständige Verbrennung gewährleistenden Luftüberschuß umzusetzen. Ferner kann aber auch innerhalb der obengenannten Zündgrenzen die Flamme eines bereits gezündeten Gasgemisches in einem üblichen Brenner nur schwierig aufrechterhalten werden, da infolge des hohen Inertgasanteils der Luft die Strömungsgeschwindigkeit des Gases größer als die Flammengeschwindigkeit ist.Method of burning carbon oxysulphide With some chemical Processes such as B. in the production of organic sulfur-containing compounds, carbon oxysulphide occurs as a by-product, for which no technical application possibility consists. However, since this gas is extremely poisonous, it cannot do so easily be discarded, but must first be converted into harmless compounds will. For this purpose, carbon oxysulphide has been used as a mixture with oxygen or with oxygen Gases burned to carbon dioxide and sulfur dioxide. Although carbon oxysulfide to the Heard of flammable gases, it is because of its narrow flammability limits, which are between 11.9 and 28.5 percent by volume of carbon oxysulphide are mixed with air, as is well known possible to quantitatively burn it in a self-sustaining flame. There, as can be seen from the combustion equation COS + 3/2 O2 b CO2 + SO2, for the Combustion of 1 part by volume of carbon oxysulphide 7.26 parts by volume of air are required, corresponding to a carbon oxysulphide-air mixture with a content of 12.1 percent by volume Carbon oxysulphide, it is no longer possible to produce such a mixture with only a small, to implement a complete combustion ensuring excess air. Further but the flame of one can also be used within the ignition limits mentioned above It is difficult to maintain ignited gas mixture in a conventional burner due to the high proportion of inert gas in the air, the flow velocity of the gas is greater than the flame speed.

Auch durch Vorwärmung, durch die bekanntlich die Zündgrenzen eines brennbaren Gases geringfügig erweitert werden können, gelingt es in dem genannten Fall nicht, eine zufriedenstellende Verbrennung des Kohlenoxysulfids in Gegenwart eines tSberschusses an Luft zu erzielen, wenn nicht sehr hohe Temperaturen von etwa über 5000 C angewendet werden. Also by preheating, which is known to reduce the ignition limits of a flammable gas can be expanded slightly, it succeeds in the mentioned If not, a satisfactory combustion of the carbon oxysulphide in the presence to achieve an excess of air, if not very high temperatures of about above 5000 C can be used.

Eine Behandlung bei den genannten Temperaturen stellt aber erhebliche Anforderungen an die für die Vorwärmung zu verwendende Apparatur. Ferner tritt unter den genannten Bedingungen auch eine Zersetzung des Gases unter Schwefelbildung ein, die zu einer unerwünschten Verstopfung der Apparatur führen kann.However, treatment at the temperatures mentioned is considerable Requirements for the equipment to be used for preheating. Furthermore occurs under the conditions mentioned also cause the gas to decompose with the formation of sulfur, which can lead to undesired clogging of the apparatus.

Es ist bekannt, daß Kohlenoxysulfid bei erhöhten Temperaturen einerseits unter Bildung von Kohlenoxyd und Schwefel, andererseits unter Bildung von Kohlendioxyd und Schwefelkohlenstoff zerfällt. Es ist auch bekannt, daß verschiedene Stoffe, z. B. Glas, Quarz und Kohle, den Zerfall des Kohlenoxysulfids zu Kohlendioxyd und Schwefelkohlenstoff beschleunigen. So sollen bei Verwendung der genannten katalytisch wirkenden Stoffe, bei Temperaturen von 200 bis 4000 C und Drücken von etwa 50 mm 30 bis 350/0 des eingesetzten Kohlenoxysulfids in Schwefelkohlenstoff und Kohlendioxyd zerfallen. Es ist schließlich auch bekannt, daß der Einfluß der Oberfläche des Katalysators auf den genannten Zerfall des Kohlenoxysulfids von Bedeutung ist. It is known that carbon oxysulfide at elevated temperatures on the one hand with the formation of carbon dioxide and sulfur, on the other hand with the formation of carbon dioxide and carbon disulfide breaks down. It is also known that various substances, z. B. glass, Quartz and coal, the decomposition of carbon oxysulphide into carbon dioxide and Accelerate carbon disulfide. So when using the said catalytically acting substances, at temperatures of 200 to 4000 C and pressures of about 50 mm 30 to 350/0 of the carbon oxysulfide used in carbon disulfide and carbon dioxide disintegrate. Finally, it is also known that the influence of the surface area of the catalyst on the said decay of carbon oxysulphide is of importance.

Gemäß einem bekannten Vorschlag ist es möglich, Schwefelkohlenstoff durch Umsetzung von Kohlenoxysulfid mit Kohlenwasserstoffen in der Dampfphase bei Temperaturen zwischen 800 und 10000 C herzustellen. According to a known proposal, it is possible to use carbon disulfide by reacting carbon oxysulphide with hydrocarbons in the vapor phase Establish temperatures between 800 and 10000 C.

Es ist ferner bekannt, gebundenen Schwefel aus Gasgemischen durch katalytische Hydrierung und anschließende Absorption des gebildeten Schwefelwasserstoffs zu entfernen. It is also known to produce bound sulfur from gas mixtures catalytic hydrogenation and subsequent absorption of the hydrogen sulfide formed to remove.

Es wurde nun gefunden, daß man eine einwandfreie und vollständige Verbrennung des Kohlenoxysulfids ohne die obenerwähnten Nachteile durch katalytische Behandlung des Gases bei erhöhten Temperaturen vor der Verbrennung erzielen kann, wenn man die Behandlung in Gegenwart von Verbindungen von mindestens einem der Metalle der V. bis VII. Nebengruppe des Periodischen Systems sowie der Eisengruppe als Katalysatoren bei Temperaturen von 130 bis 4500 C durchführt. It has now been found that you can have a perfect and complete Combustion of the carbon oxysulphide without the above-mentioned disadvantages by catalytic Can achieve treatment of the gas at elevated temperatures prior to combustion, if you start the treatment in the presence of compounds of at least one of the metals the V. to VII. subgroups of the periodic system and the iron group as catalysts carried out at temperatures of 130 to 4500 C.

Die genannten Verbindungen der Metalle der V. bis VII. Nebengruppe des Periodischen Systems können als solche verwendet werden oder auf an sich bekannten Katalysatorträgern, z. B. Aluminiumoxyd oder Kieselsäure, aufgebracht sein. Die genannten katalytisch wirksamen Verbindungen können auch als Gemische verwendet werden. Besonders geeignet sind die Oxyde oder Sulfide der genannten Übergangsmetalle, während als besonders geeignete Metallverbindungen beispielsweise diejenigen des Vanadins, Chroms, Molybdäns, Wolframs, Kobalts und des Nickels erwähnt seien. The compounds mentioned of the metals of subgroups V to VII of the periodic table can be used as such or known per se Catalyst supports, e.g. B. alumina or silica, applied be. The catalytically active compounds mentioned can also be used as mixtures be used. The oxides or sulfides of the transition metals mentioned are particularly suitable, while as particularly suitable metal compounds, for example, those of the Vanadium, chromium, molybdenum, tungsten, cobalt and nickel may be mentioned.

Die für die thermische Vorbehandlung des Kohlenoxysulfids benötigte Temperatur kann innerhalb weiter Grenzen schwanken. Im allgemeinen genügen bereits Temperaturen zwischen 130 und 4500 C, vorzugsweise zwischen 180 und 2500 C. Für die thermische Vorbehandlung kann zweckmäßig die bei der Verbrennung des Kohlenoxysulfids frei werdende Wärme ausgenutzt werden, die groß genug ist, um auf die Zufuhr zusätzlicher Wärme verzichten zu können. The one required for the thermal pretreatment of the carbon oxysulphide Temperature can fluctuate within wide limits. In general, this is enough Temperatures between 130 and 4500 C, preferably between 180 and 2500 C. For the thermal pretreatment can expediently that of the combustion of the carbon oxysulphide The heat released can be used, which is large enough to be used for the supply of additional To be able to do without heat.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann entweder mit Kohlenoxysulfid allein oder auch mit einem Gemisch des Gases mit der notwendigen Verbrennungsluft durchgeführt werden.The process of the invention can be carried out with either carbon oxysulfide alone or with a mixture of the gas and the necessary combustion air will.

Die Aufheizung der Gase kann entweder vor ihrem Eintritt in die Katalysatorzone oder aber erst innerhalb dieser Zone erfolgen. The gases can be heated either before they enter the catalyst zone or take place within this zone.

Zur Aufrechterhaltung einer gleichmäßigen Verbrennung ist es weiterhin vorteilhaft, in der Verbrennungszone temperaturbeständige Körper, die als Wärmespeicher dienen, wie z. B. Aluminiumoxydkörner u. dgl., anzuordnen. It continues to be used to maintain even combustion advantageous, temperature-resistant bodies in the combustion zone that act as heat stores serve, such as B. aluminum oxide grains and the like. To be arranged.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können auch Gasgemische, in denen das Kohlenoxysulfid mit inerten Gasen oder anderen brennbaren Gasen verdünnt vorliegt, zur Zündung gebracht werden. According to the method according to the invention, gas mixtures, in which the carbon oxysulphide diluted with inert gases or other flammable gases is present, to be caused to ignite.

Beispiel 1 Ein Gasgemisch, bestehend aus 30 Volumteilen Kohlenoxysulfid und 250 Volumteilen Luft, wird im Verlauf einer Stunde über 0,2 Volumteile eines Katalysators aus Boehmit-Pillen mit einem Durchmesser von 3 mm geleitet. Der Katalysator befindet sich in einem Rohr, das von außen auf 2400 C erhitzt wird. Example 1 A gas mixture consisting of 30 parts by volume of carbon oxysulphide and 250 parts by volume of air, becomes over 0.2 parts by volume of one in the course of an hour Catalyst made from boehmite pills with a diameter of 3 mm. The catalyst is located in a tube that is heated to 2400 C from the outside.

Am Ende der Katalysatorzone zündet das Gasgemisch spontan und verbrennt quantitativ zu SO2 und Cd2..At the end of the catalyst zone, the gas mixture ignites spontaneously and burns quantitative to SO2 and Cd2 ..

Das Rohr kann auch mit einer doppelten Wandung versehen sein, wobei die heißen Verbrennungsgase durch den äußeren Raum geführt werden. In diesem Fall erübrigt sich eine zusätzliche Außenheizung. The tube can also be provided with a double wall, wherein the hot combustion gases are passed through the outer space. In this case there is no need for additional external heating.

Beispiel 2 Wird in einem dem Beispiel 1 analogen Versuch ein Katalysator verwendet, der aus 59 Gewichtsprozent Kieselsäure, 3275 Gewichtsprozent Kaliumsulfat und 8,5 Gewichtsprozent Vanadinpentoxyd besteht, so genügt eine Außenheizung von 1800 C, um das Gasgemisch am Ende der Katalysatorzone spontan zur Entzündung zu bringen. Das Abgas enthält 11,40/o CO2, 10,20/o SO2, 1,1(>/o SOs, 75,8 0/o N2 und 1,5 0/o 02. Example 2 In an experiment analogous to Example 1, a catalyst is used used, which consists of 59 percent by weight silica, 3275 percent by weight potassium sulfate and there is 8.5 percent by weight vanadium pentoxide, an external heating of 1800 C in order to spontaneously ignite the gas mixture at the end of the catalyst zone bring. The exhaust gas contains 11.40 / o CO2, 10.20 / o SO2, 1.1 (> / o SOs, 75.8 0 / o N2 and 1.5 0 / o 02.

Beispiel 3 Ein Gasgemisch aus 20 Volumteilen Kohlenoxysulfid und 200 Volumteilen Luft wird über einen Katalysator geleitet, der aus 86 Gewichtsprozent y-AloOS, 4 Gewichtsprozent Co 0 und 10 Gewichtsprozent Mio 03, besteht. Der Katalysator wird auf 2000 C erhitzt. Am Ende der Katalysatorzone zündet das Gas und verbrennt quantitativ zu Schwefeldioxyd und Kohlendioxyd. Example 3 A gas mixture of 20 parts by volume of carbon oxysulphide and 200 parts by volume of air is passed over a catalyst, which consists of 86 percent by weight y-AloOS, 4 percent by weight Co 0 and 10 percent by weight Mio 03. The catalyst will heated to 2000 C. At the end of the catalyst zone, the gas ignites and burns quantitatively to sulfur dioxide and carbon dioxide.

Beispiel 4 30 Volumteile Kohlenoxysulfid werden im Verlauf einer Stunde über 0,2 Volumteile des im Beispiel 2 verwendeten und auf 1800 C erwärmten Katalysators geleitet. Nach Verlassen der Katalysatorzone werden dem Gas 250Volumteile Luft zugemischt und das Gemisch über 0,2 Volumteile y-Al2 O2-Pillen geleitet. Example 4 30 parts by volume of carbon oxysulphide become in the course of a Hour over 0.2 parts by volume of that used in Example 2 and heated to 1800 C. Catalyst passed. After leaving the catalyst zone, the gas becomes 250 parts by volume Air mixed in and the mixture passed over 0.2 parts by volume of y-Al2 O2 pills.

Durch Erhitzen der Al2 O2-Zone auf 2000 C wird gezündet. Das Kohlenoxysulfid verbrennt quantitativ zu Kohlendioxyd und Schwefeldioxyd.The Al2 O2 zone is heated to 2000 C to ignite. The carbon oxysulphide burns quantitatively to carbon dioxide and sulfur dioxide.

Beispiel 5 Wie im Beispiel 2 beschrieben, wird ein Gemisch von 30 Volumteilen Kohlenoxysulfid und 50 Volumteilen Stickstoff im Verlauf einer Stunde über den Katalysator geleitet. Nach Zugabe der für die Verbrennung erforderlichen Luftmenge verläuft die anschließende Verbrennung ebenfalls quantitativ. Example 5 As described in Example 2, a mixture of 30 Parts by volume of carbon oxysulphide and 50 parts by volume of nitrogen over the course of one hour passed over the catalyst. After adding the necessary for combustion The subsequent combustion is also quantitative.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Process for the combustion of carbon oxysulphide by catalytic treatment of the gas at elevated temperatures before combustion, characterized in that the treatment in the presence of compounds of at least one of the metals of the V. to VII. subgroup of the periodic system as well as the Iron group is carried out as catalysts at temperatures from 130 to 4500 C.

2. The method according to claim 1, characterized in that the carbon oxysulfide before the thermal treatment with oxygen and / or oxygen-containing gases is mixed.

3. Process according to Claims 1 and 2, characterized in that the treatment is carried out at temperatures of 180 to 2500 C.

4. Process according to Claims 1 to 3, characterized in that the treatment in the presence of alumina and / or silica applied Compounds of the metals of the V. to VII. Subgroup of the Periodic Table and the iron group is carried out.

5. Process according to Claims 1 to 4, characterized in that the thermal treatment is carried out with the hot combustion gases.

Documents considered: German Patent No. 714 228; British Patent No. 615,770; Ber., 57 (1924), Abt. B, pp. 719 to 735; Journal for inorganic and general chemistry, 191 (1930), pp. 266 to 269; Chemisches Zentralblatt, 1959, p. 13408; Chemical Engineering of June 15, 1959, p. 169