DE2001284A1

DE2001284A1 - Beseitigung von Verunreinigungen durch Schwefelwasserstoff- und Schwefeldioxydgase

Info

Publication number: DE2001284A1
Application number: DE19702001284
Authority: DE
Inventors: Lac Oix Henry Napoleon
Original assignee: Foster Wheeler Inc
Current assignee: Foster Wheeler Inc
Priority date: 1969-01-16
Filing date: 1970-01-13
Publication date: 1970-11-19
Also published as: NL7000456A; GB1298861A

Description

"Beseitigung von Verunreinigungen durch Schwefelwasserstoff- und Schwefeldioxydgase^w

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, bei dem Abgase aus einer Schwefelgewinnungsanlage zu einem Absorber geführt werden, in dem sie mit einer wässrigen Lösung eines Absorptionsmittels oder eines anorganischen Salzes in Kontakt gebracht werden, um Schwefel in einer Aufschlämmung zu bilden. Die Aufschlämmung wird anschliessend einem Wärmebehandlungs- und Gewinnungsverfahren unterworfen.

O CO OO

Es ist bekannt, dass bei dem herkömmlichen Schwefelgewinnungsverfahren Gase, die die Kondensiervorrichtung oder die NachkUhlVorrichtung nach dem letzten Claus-Reaktor bei Temperaturen von etwa 15O⁰C verlassen, unbehandelt sind oder nach einer Veraschung in die Atmosphäre abgeführt werden. Bei der Veraschung wird das Gas durch einen Ofen mit oder ohne einem Katalysator durchgeführt, so dass die

Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann

8 MÖNCHEN 2, THERESIENSTRASSE 33 · Telefon: 281202 · Tale.jramni-AUresiei lipalli/Mönchen Bayer. Vereinsbank München, Zweigst. Oikar-von-Müler-Ring, Kto.-Nr. 832 495 · Poslschetk-Konto: München Mr. 1433 97

Schwefelbestandteile im wesentlichen in SO₂ umgewandelt werden. Die Temperatur dieser Verbindung wird beträchtlich über den Taupunkt und ausreichend erhöht, um einen natürlichen Zug zu erzeugen, so dass die aus dem Schornstein ausströmenden Gase thermisch aufsteigen und sich stark verteilen oder verdünnen, bevor sie wieder zum Boden niedergehen. Durch diese zur Zeit befolgte Verfahrensweise in den Schwefelherstellungsbetrieben wird die Atmosphäre auf jeden Fall verunreinigt, wobei der Schädlichkeitsgrad unterschiedlich ist. Durch das Abführen von unbehandelten Ab-, End- oder Schlussgasen (tail gas) werden Schwefeldampf, mitgerissene Schwefelflüssigkeit, H₂S und SO₂ in die Atmosphäre geleitet. Die Veraschung des Abgases mit einer vollständigen oder fast vollständigen thermischen Behandlung und Oxydation wandelt den Schwefelwasserstoff, den

Schwefeldampf, die Schwefelflüssigkeit und andere verbrenn-

um bare Formen des Schwefels in SO₂,bevor das Gas abgeführt wird. Diese Gase enthalten SO₂ in verschiedenen Konzentrationen, führen zu einer Verunreinigung der Atmosphäre und können nur dann toleriert werden, wenn sie sehr stark verdünnt werden, so dass die später am Boden festgestellten Konzentrationen nicht schädlich sind.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Beseitigung von U^S und SOg-Gasen aus Abgasen zu entwickeln.

Die Aufgabe wurde erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das Abgas mit einer Wasserlösung eines Absorptionsmittels in Kontakt gebracht wird, der Schwefelwasserstoff (HpS) und das Absorptionsmittel zur Reaktion gebracht werden, um ein erstes Salz zu bilden, das Schwefeldioxyd (SO₂) und das Absorptionsmittel zur Reaktion gebracht werden, um ein zweites Salz zu bilden, das erste und das zweite Salz umgesetzt werden, um das Absorptionsmittel zu regenerieren und Schwefel in Form einer Aufschlämmung freizumachen und

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die Aufschlämmung in einem Wärme- und Wiedergewinnungsverfahren behandelt wird, um den Schwefel zu entfernen, und das Absorptionsmittel wieder dem Reaktor zugeführt wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Abgasen aus einer Schwefelgewinnungsanlage, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Abgas in einem Absorber-Reaktor mit einer wässrigen Lösung eines Absorptionsmittels in Kontakt gebracht wird, wobei das Wasser als Hauptkatalysator für die Umsetzung von H₂S und SO₂ zu Schwefel wirkt, HpS und Absorptionsmittel umgesetzt werden, um λ

daraus eine erste Lösung zu bilden, anschliessend SO₂ und Absorptionsmittel umgesetzt werden, um daraus eine zweite Lösung zu bilden, die erste und die zweite Lösung zur Reaktion gebracht werden, um das Absorptionsmittel zu regenerieren und Schwefel freizumachen, damit eine Aufschlämmung gebildet wird, die Aufschlämmung aus der Absorptione-Regenerierungsstufe einer Wärme- und Schmelzbehandlung unterworfen wird, um den Schwefel zu entfernen und das regenerierte Absorptionsmittel zum Reaktor zurückgeführt wird.

Das Verfahren nach der Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnung, die eine Vorrichtung zur Durchführung des { Verfahrens nach der Erfindung darstellt, im einzelnen erläutert.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird das Abgas in einem Absorber-Reaktor umgesetzt. Die Umsetzung wird in der feuchten Flüssigkeitsphase durchgeführt, in der das Wasser als Flüssigkeit der Hauptkatalysator für die Reaktion von H₂S und SO₂ ist. Dabei wird Schwefel nach der folgenden Gleichung gebildet:

2H₂S + SO₂ = 3S + 2H₂O.

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ORIGINAL INSPECTED

Der gebildete Schwefel und vorhandener Schwefeldampf oder vorhandene SohwefelflUssigkeit gerinnen und werden sofort fest und bilden eine Aufschlämmung bzw. einen Brei in der wässrigen Lösung. Das Gleichgewicht für die obige Gleichung wird stark beschleunigt, wenn die Temperatur reduziert wird. Der Absorber wird bei einer höchstmöglichen Temperatur betrieben, so dass keine totale Kondensation des im Abgas aus dem Claus-Reaktorsystem vorhandenen Dampfes notwendig wird. Andererseits verbessert eine geringe Kondeneatlonemenge an Dampf die Absorptionsreaktion, so dass die Temperatur des Gases vorzugsweise auf seinen Taupunkt reduziert wird.

Die Schwelelaufschlu'mmung kann in verschiedener Weise und durch verschiedene Vorrichtungen behandelt werden, um den Schwefel zu gewinnen. In kleinen Anlagen oder in den Füllen, in denen Schwefel als Schwefel blume erwUnscht ist, wird die Abtrennung des Sohwefel β durch eine Filtration oder durch ein Abel 1 zenlftflfien bewirkt. In grossen Betrieben, in denen der Schwefel in geschmolzener Form erwünscht 1st, oder in bestimmten Formen gegossen werden soll, wird in einem unter Druck ntehcnden Sohraelzseporator gearbeitet. In dieser Arbeltsßtuie wird die Temperatur der Aufschlämmung Über den Schmelzpunkt des .Schwefels und annähernd an 12Ü bis 15O⁰C erhöht. Bei dieser Temperatur separieren sloh die flüssigen Schweif 1 tropfen und gehen zu Boden, wobei sie abgeworfen werden können. Dip Sohwefeleufsohlitnusung kann duroh die Zuführung von zusätzlichem Wasser gcwusclien werden, so dass das Lösungsmittel oder die Löaungsaittel in der wässrigen !'hase herautgew/ieohcu werden und mit dem abgetrennten Wasser, das In der ureprUugliohcnAufeohlUmmung vorhanden 1st, nach oben weggeführt werden. Dor Druck i« Schmelzseparator wird so eingestellt, dnsR ei der Tcmperatui genüge leistet, die im geschmolzenen Schwelel erwünscht ist. Das abgetrennte Wasser oder die Lösung wird zu dem Absorberreaktor zurüokgeführt.

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Obgleich Wasser in flüssiger Form den primären Katalysator im Absorberreaktor darstellt und zur Katalysierung der H₂S - SOg-Reaktion dient, ist es bekannt, dass die Geschwindigkeit der Reaktion begrenzt oder sogar kontrolliert wird duroh die begrenzte Absorption von HgS in der wässrigen Phase, bevor die Reaktion stattfinden kann. Um die HyS SOg-Reaktion und die Gewinnung zu beschleunigen, ist ein geeignetes Lösungsmittel für den Schwefelwasserstoff in der wässrigen Phase wünschenswert. Fast alle herkömmlichen ügS-Absorptionsmittel können zu diesem Zweck verwendet werden. Jedoch führen organische Lösungsmittel oder Lösungs- " mittel, die einen hohen Dampfdruck haben, zu grossen Verlusten im Gas, das aus dem Absorber herausströmt. Da dieae Verluste in wirtschaftlicher Ilinsioht nachteilig sind, wird vorzugsweise ein anorganisches Salz als Lösungsmittel verwendet. Dazu können Salze wie Κ,ΡΟ., KnCO- oder eine Anzahl ähnlicher Salze verwendet werden, vorzugsweise das Kaliunisalz. Es können jedoch auch die Natrium- oder Erdalkaliverbindungen verwendet werden.

Als anorganische Salze können beispielsweise Na-PO., Na^CO, und NaAsO-, sowie NaAsOe verwendet werden. Es können

auch organische Salze wie beispielsweise Methylamin, Di- i

äthylamin und Triethylamin sowie Alkazid verwendet werden.

Die Konzentration des Lösungsmittels kann variiert werden in Abhängigkeit von der Konzentration des Schwefelwasserstoffes im Ab- bzw. Endgas und des erwünsohten Reinheitsgrades des Abgases. Die erwünsohte oder die optimale Konzentration kann während des praktischen Arbeitens bestimmt werden. Die Konzentration wird vorzugsweise so niedrig wie möglioh gehalten in Übereinstimmung mit dem Reinigungsgrad des herausströmenden Gases, wobei beachtet werden muss, dass umso niedriger die Konzentration des Lösungsmittels ist, umso geringer die Verluste an Lösungsmittel sein werden,

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die duroh den Betrieb und duroh Leokverluste der Anlage entstehen. Ausserdem wird eine niedrigere Lösungsmittelkonzentration das Preiwasohen des Lösungsmittels aus dem Sohwefel, der im Sohmelzseparator gewonnen wird, erleichtern.

Verbrauchtes Gas aus einer Gewinnungsanlage, das HgS und SO_n in einem Verhältnis von 2 : 1 oder in einem anderen

Verhältnis enthält, wird duroh eine Leitung 10 bei einer Temperatur von

hineingeführt.

Temperatur von 127 bis 177⁰C in einen Absorber-Reaktor

Die Absorptionsmittel lösung ist ein Träger und der Aktivator der Reaktion und wird kontinuierlioh duroh die Leitung Ik zu der Leitung 18 zirkuliert, in der sie mit der Reaktorzirkulationslüsung zusammentrifft, die die Leitung 16 heraufkommt. Diese Mischung wird dann in den Absorber-Reaktor 12 duroh den Verteiler 20 abgegeben.

Im dem turmartigen Absorber-Reaktor 12 reagieren zunäohst der Sohwefelwasseratoff und das Absorptionsmittel, um daraus ein H„S-Salz zu bilden. Dann reagieren das Sohwefeldioxyd und das Absorptionsmittel und machen Sohwefel frei und regenerieren das Absorptionsmittel.

Der gebildete Schwefel und Schwefeldampf oder SchwefelflUssigkeit, die im zugeführten Gas vorhanden sind, erstarren sofort und bilden eine Aufschlämmung in der wässrigen Lösung, die duroh die Leitung 22 herunterläuft. Das Gas, aus dem der Sohwefel in dieser Weise entfernt worden ist, wird duroh die Entlüftung 2k in die Atmosphäre abgeführt. Dabei handelt es sioh im wesentlichen um Luft mit nur «ehr geringen Mengen an Sohwefel. Die Aufschlämmung aus der Leitung geht duroh eine Pumpe 26. Der grösste Teil davon wird rezirkuliert und duroh eine Leitung 28 Im Inneren eines Wärmeaustauscher* 30 der Leitung 16 zugeführt. Der Värmeaus-

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tauscher 30 wird zu Startzweoken mit Dampf erhitzt, der aus der Leitung 3% zugeführt wird. Das Kondensat wird durch die Leitung 36 entfernt. Beim normalen Betrieb wird der Wärmeaustauscher 30 durch kaltes Wasser gekühlt, das durch die Leitung 3& zugeführt wird. Das erwärmte Wasser wird dann duroh die Leitung 40 entfernt.

Die Übrige Aufschlämmung geht durah die Leitung 42 und wird' in einem Sohmelzssparator 46 einem Verteiler 44 zugeführt. Dampf oder Dampf und Wasser werden durch die Leitung 48 zugeführt und bei 50 versprüht, um die Temperatur bei 120 bis 135°C zu halten, und zwar bei Drücken, die dem Dampfdruck der Lösung entsprechen. Dadurch wird der Schwefel geschmolzen, der in flüssiger Form durch die Leitung 52 abgeführt Kird. Daβ abgetrennte Absorptionsmittel wird durch die Leitung lh zu dem Reaktor 12 zurückgeführt.

Claims

Pa tentanme1dungt "Beseitigung von Verunreinigungen durch

Schwefelwasserstoff- und Sohwefeldioxydgase"

PATENTANSPRÜCHE

Verfahren zur Behandlung von Abgasen aus einer Schwefelgewinnungsanlage, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgas in einem Absorber-Reaktor mit einer wässrigen Lösung eines Absorptlonsmittels in Kontakt gebracht wird, wobei das Wasser als Hauptkatalysator für die Umsetzung von HgS und S0„ zu Sohwefel wirkt, H₂S und Absorptionsmittel umgesetzt werden, um daraus eine erste Lösung zu bilden, ansohliessend SO₂ und Absorptionsmittel umgesetzt werden, um daraus eine zweite Lösung tu bilden, die erste und die zweite Lösung zur Reaktion gebraoht werden, um das Absorptionsmittel zu regenerieren und Sohwefel freizumachen, damit eine Aufschlämmung gebildet wird, die Aufschlämmung aus der Absorftlons-Regenerierungsstufe einer Wärme- und Schmelzbehandlung unterworfen wird, um den Schwefel zu entfernen und das regenerierte Absorptionsmittel ium Reaktor zurückgeführt wird.

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Polentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirttch.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann

I MÖNCHEN 2, THf RES I E NSTIASSt 33 · Telefon: 2i 1202 ■ Telegramm-Adrem: Lipotli/Mönchen Barer. Vereinibonk München, Zweigit. Oikar-voa-Miller-Ring, Mo.-Nr. «82«5 ■ PoslicheAKonlo: München Nr. 1(3397

Opptnovef Büro: PATENTANWALT DR. REINHOlD SCHMIDT
2. Verfahren nach Anspruoh 1, daduroh gekennzeichnet, dass das Absorptionsmittel einen hohen Dampfdruok besitzt.
3. Verfahren naoh Anspruoh I₁ daduroh gekennzeichnet, dass das Absorptionsmittel ein anorganisches Salz ist.
4. Verfahren nach Anspruoh i, daduroh gekennzeichnet,

das Absorptionsmittel ein anorganisches Salz der Alkalimetall- oder Erdalkalimetallgruppe ist,
5. Verfahren nach Anspruoh 1, daduroh gekennzeichnet, dass g das Absorptionsmittel ein Salz der Phosphorsäure, der Kohlensäure, der Arsensüure oder der Phenolsäure ist,
6. Verfahren naoh Anspruoh 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Absorptionsmittel ein Amin oder ein Alkazid ist.

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