DE1467148B2 - Verfahren zur Abtrennung von Schwefel aus Gasen - Google Patents
Verfahren zur Abtrennung von Schwefel aus GasenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entschwefelung von H2S, SO2 und nebeiförmigen Ab- oder
Rauchgasen durch Adsorption und katalytische Oxydation zu SO3 über einen Vanadinpentoxid-Mischkontakt.
Die Verwendung von Aluminiumoxid als Adsorptionsmittel als Katalysator oder als Träger für Katalysatoren
ist bereits bekannt. Ferner wird Vanadinpentoxid seit langem im Schwefelsäurekontaktverfahren
als Katalysator für die Oxydation von Schwefeldioxid zu Schwefeltrioxid benutzt.
Außerdem wurde schon ein Verfahren zur Oxydation von SO2 empfohlen, bei dem Kalium-Tonerde-V2O5-Katalysatoren
zur Anwendung gelangten.
Schließlich wurde auch schon vorgeschlagen, Kalium als aktivierenden Stoff für V2O5-Katalysatoren zu verwenden
und die katalytische Oxydation von SO2 unter Anwendung eines Temperaturbereiches von 400 bis
5000C durchzuführen.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zu entwickeln, das die Abtrennung und Gewinnung
von H2S, SO2 und nebeiförmigem Schwefel
gestattet, welche in geringen Konzentrationen, insbesondere in industriellen Ab- und Rauchgasen enthalten
sind. Die Abtrennung soll dabei in verfahrenstechnisch möglichst einfacher Form durchgeführt werden können
und zu einer Anreicherung des Schwefels in Form von Schwefeltrioxid führen, so daß die Weiterverarbeitung
zu Schwefelsäure möglich ist.
Ein derartiges Verfahren stand bisher nicht zur Verfügung.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einer ersten Stufe die gasförmigen Schwefelverbindungen
bei einer Temperatur zwischen 0 und etwa 1500C an dem Katalysator, der aus einer mit
etwa 0,5 bis 8 Gewichtsprozent V2O5 und bis zu etwa
10 Gewichtsprozent K2O getränkten oder vermischten Tonerde besteht, adsorbiert werden, und in einer
zweiten Stufe die am Katalysator adsorbierten Schwefelverbindungen mit einem Sauerstoff enthaltenden
Gas bei den Temperaturen zwischen 400 und 5000C,
vorzugsweise etwa 4300C, desorbiert und katalytisch zu SO3 oxydiert werden.
Die katalytische Oxydation des SO2 zu SO3 wird
zweckmäßigerweise bei etwa 4300C durchgeführt.
Die erfindungsgemäß verwendete aktive Masse aus Tonerde, Vanadinpentoxid und Kaliumoxid wirkt zum einen als regenerierbares Adsorbens und zum anderen als Oxydationskatalysator.
Die erfindungsgemäß verwendete aktive Masse aus Tonerde, Vanadinpentoxid und Kaliumoxid wirkt zum einen als regenerierbares Adsorbens und zum anderen als Oxydationskatalysator.
Sie kann auf verschiedene, an sich bekannte Arten
ίο hergestellt werden. Man kann z. B. zunächst eine Mischung
ihrer Bestandteile im pulverförmigen Zustand herstellen und die Mischung dann in die gewünschte
Form bringen. Noch einfacher ist es, die Tonerde mit einer Auflösung von Vanadinsalzen und von Kaliumsalzen
zu imprägnieren, und die so imprägnierte Tonerde zu brennen. Vorzugsweise wird die Imprägnierung
und Calcinierung der Tonerde mehrmals wiederholt, bis die gewünschte Konzentration an Vanadinpentoxid
und an Kaliumoxid erreicht ist.
ao Die Konzentration hängt von dem Gehalt an Oxydationsmittel in der aktiven Masse ab.
Die Adsorption und die Desorption-Oxydation können diskontinuierlich in einem Festbett oder kontinuierlich
mit suspendiertem Kontakt durchgeführt werden.
Beispielsweise erfordert eine Tonerde, die etwa 6 %'
Vanadinpentoxid und etwa 7 bis 8 % Kaliumoxid enthält, eine Kontaktzeit von 0,25 bis 0,35 Sekunden und
eine Temperatur von etwa 4300C, um das Gas mit einem Umwandlungsgrad von mehr als 94% von SO2
in SO3 überzuführen.
Der Umwandlungsgrad von SO2 in SO3 ist bei einer
Konzentration von etwa 0,5 bis 8 % Vanadinpentoxid und einer Konzentration von einigen Prozent bis etwa
10% Kaliumoxid interessant. Man beobachtet ein Optimum bei einer Konzentration von 6,5 % Vanadinpentoxid,
unterhalb 5% wachsen die erforderlichen Kontaktzeiten stark an; die Änderung der Kontaktzeit
jenseits von 0,25 Sekunden ist bei einer aktiven Masse mit einer mittleren Korngröße von 2 bis 5 mm bedeutungslos.
In der folgenden Tabelle sind die Ergebnisse zusammengefaßt, die mit verschiedenen Konzentrationen
von Vanadinpentoxid und Kaliumoxid in der Tonerde erhalten wurde.
Ver such |
Konzentrationen der Oxide in % |
K2O | Tempe ratur |
Kontakt zeit (Sekun |
Um- wand- lungs- |
V2O6 | 0 | CC) | den) | grad | |
1 | 6,2 | 0 | 430 | 2,5 | 80% |
2 | 8,2 | 8,4 | 430 | 3 | 86% |
3 | 6,2 | 430 | 0,25 bis | 94% | |
10,6 | 2,5 | ||||
4 | 6 | 430 | 0,25 bis | 94% | |
7,3 | 2,5 | ||||
5 | 7,1 | 430 | 0,25 bis | 94% | |
6 | 2,5 | ||||
6 | 3,6 | 430 | 2,8 | 91% |
Bei den Versuchen 3 bis 5 wurde das Maximum der Umwandlung (94%) bei einer Kontaktzeit von 0,25 Sekunden
erhalten.
Bei dem Versuch 6 wurde die Ausbeute von 91 % erst bei einer Kontaktzeit von 2,8 Sekunden erzielt.
Bei den Versuchen 1 und 2 ohne Kaliumoxid, das als Oxydationsbeschleuniger wirkt, wurde der maximale
Umwandlungsgrad erst bei relativ langen Kontaktzeiten erhalten.
Andere Versuche betrafen den Einfluß der Reaktionstemperatur. Der Umwandlungsgrad von SO2 zu
SO3 ist gleich Null bis 35O0C. Er steigt zwischen 390
und 40O0C an, erreicht sein Maximum bei 4300C und
fällt bei 500° C auf 84% ab.
Ein Versuch mit einer Tonerde, die nicht mit Vanadinpentoxid und Kaliumoxid imprägniert war, führte
nur zur Bildung von SO2 ohne Umwandlung von SO2
zu SO3.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann z. B. zur Behandlung von industriellen Rauch- oder Abgasen
mit einem geringen Schwefelgehalt angewendet werden, um eine Verunreinigung der Luft zu verhüten. Man
erhält dabei ein Gas, dessen Gehalt an SO3 leicht mehr als 5 % erreicht, also für die Herstellung von Schwefelsäure
genügt.
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Entschwefelung von H2S, SO2 und nebeiförmigen Schwefel enthaltenden Ab- oder Rauchgasen durch Adsorption und katalytische Oxydation zu SO3 über einen Kalium-V2O5-Tonerde Mischkatalysator, der die Oxydation von SO2 zu SO3 bei Temperaturen von 400 und 50O0C beschleunigt, dadurch gekennzeichnet, daß in einer ersten Stufe die Schwefelverbindungen bei einer Temperatur zwischen 0 und etwa 1500C an dem Katalysator, der aus einer mit etwa 0,5 bis 8 Gewichtsprozent V2O5 und bis zu etwa 10 Gewichtsprozent K2O getränkten oder vermischten Tonerde besteht, adsorbiert werden, und in einer zweiten Stufe die am Katalysator adsorbierten Schwefelverbindungen mit einem Sauerstoff enthaltenden Gas bei den Temperaturen zwischen 400 und 5000C, vorzugsweise etwa 4300C, desorbiert und katalytisch zu SO3 oxydiert werden.
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