DE2231755C2 - Verfahren zum Abscheiden von konzentriertem Schwefelwasserstoff aus sulfidhaltigen Lösungen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abscheiden von konzentriertem Schwefelwasserstoff aus einer Alkalibisulfidlösung mit Hilfe von Alkalibicarbonat, nach welchem das Bicarbonat und das Bisulfid untereinander in einem mit mehreren Böden versehenen Vertikalreaktor zum Reagieren gebracht werden, in den Dampf eingegeben wird, und wobei die Reaktion in Unterdruck erfolgt.

Ein derartiges Verfahren, das in erster Linie in Verbindung mit Prozessen zur Rückgewinnung der Kochchemikalien der Zellstoffindustrie angewendet wird, ist aus der Veröffentlichung in »Chemical Engineering«, 21. Sept. 1970, Seiten 138 bis 140 bekannt. Wieso in der beschriebenen Anlage Schwefelwasserstoff in einer Reinheit von 95% gewonnen werden kann, läßt sich dieser ebenfalls auf die Anmelderin zurückgehenden Literaturstelle nicht entnehmen.

Beim Abscheiden von Schwefelwasserstoff mit Hilfe von Alkalibicarbonat finden zwei Reaktionen statt:

Wenn Me ein Alkalimetall bezeichnet, so ist die chemische Reaktion (I) des Verfahrens folgende:

MeHS + MeHCO₃ = Me₂CO₃ + H₂S

(I)

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Die Reaktion I kann jedoch nicht ohne weiteres verwertet werden, da neben ihr die konkurrierende Reaktion II stattfindet, die Bicarbonat verbraucht:

2 MeHCO₃ = Me₂CO₃ + CO₂ + H₂O

(Π)

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Die Gleichgewichte der Reaktionen I und II sind derart, daß das im Gleichgewicht stehende Gasgemisch mehr Kohlendioxid als Schwefelwasserstoff enthält. Dies führt Kohlendioxidverluste herbei und steigert den Bedarf von Bicarbonat, weshalb der Prozeß unwirtschaftlich wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Erkenntnis zugrunde, daß die zwei Reaktionen (I und II) mit verschiedenen Geschwindigkeiten ablaufen, und zwar eo derart, daß die ungewollte; Zerfallsreaktion (II) langsamer ist als die Hauptreaktion (I).

Diese Tatsache wird erfindungsgemäß so ausgenutzt, daß das Verweilen der Reaktionslösung in einer jeden Gleichgewichtsstufe des Reaktors auf so kurze Dauer eingeregelt wird, daß der thermische Zerfall des Bicarbonats praktisch nicht fortschreiten kann.

Aus der CA-PS 7 92 645 ist ebenfalls ein Verfahren zum Abscheiden von Schwefelwasserstoff aus sulfidhaltigen Lösungen bekannt Dieses Verfahren benötigt aber wie das in obiger Literaturstelle genannte Verfahren eine Kristallisation des Natriumcarbonat^ Gleichzeitig findet ein Stripping-Prozeß in dem Kristallisator-Verdampfer statt, in welchem ein relativ großes Flüssigkeitsvolumen über einen Wärmetauscher umgewälzt wird. Da der Kristallisation- und Stripping-Prozeß gleichzeitig im Verdampfer stattfinden, ist das Ergebnis des Stripping-Prozesses ungewollt Die Verweilzeit der Flüssigkeit in dem Verdampfer beträgt normalerweise eine halbe bis eine Stunde, wenigstens aber mehrere Minuten. Bei diesem Prozeß bildet der Verdampfer die einzige Reaktionsstufe zwischen Natriumbisulfid und Natriumbicarbonat. Die Zerfallsrate des Natriumbicarbonats ist daher erheblich.

Dadurch, daß für das erfindungsgemäße Verfahren keine teueren Kristallisationsanlagen und für die Herstellung des Natriumbicarbonats kein teueres Natriumhydroxid benötigt wird, und daß auch das Kohlendioxid der Rauchgase größtenteils im chemischen Prozeß verwendet wird, sind, obwohl eine Verringerung der Schwefelwasserstoff-Konzentration von über 90% erreicht wird, die Investitions- und Betriebskosten des erfindungsgemäßen Verfahrens wesentlich geringer als die der bekannten Verfahren.

Das erfindungsgemäße Verfahren läuft wie folgt ab:

Die bisulfidhaltige Lösung wird in einen bekannten chemischen Reaktor, beispielsweise einen Turm mit Böden, auf den obersten Boden des Turms gebracht. Gleichzeitig strömt im Turm Dampf von unten nach oben. Der oberste Boden des Turms wird auch mit der Bicarbonatlösung beschickt. Die Reaktion I erreicht auf dem Boden ihr Gleichgewicht und setzt dabei eine entsprechende Menge Schwefelwasserstoff frei. Indem die Verweilzeit der Flüssigkeit auf diesem Boden kurz gemacht wird, kann die Reaktion II praktisch überhaupt nicht ablaufen. Die Flüssigkeit fließt auf den zweiten Boden des Turms herab, wobei sich der oben beschriebene Vorgang wiederholt. Der in den Turm eingegebene Dampf hat den Zweck, den Teildruck des Schwefelwasserstoffs im Turm herabzusetzen. Der Dampf wird in einer späteren Prozeßphase durch Kondensieren entfernt.

Auf diese Weise kann man Schwefelwasserstoff in äußerst hoher Konzentration, mehr als 75 Volumenprozent trockenes Gas, von sulfidhaltiger Lösung gemäß der Reaktion I befreien; das aus dem Reaktor austretende Gas enthält nur 5—10% oder noch weniger Kohlendioxid.

Um die Leistungsfähigkeit des Verfahrens zu veranschaulichen, werden nachfolgend einige Betriebswerte einer nach dem Verfahren arbeitenden Anlage angegeben:

Dem Reaktionsturm wurden 13m³/h Natriumbisulfid-Natriumcarbonatlösung mit einem Bisulfidgehalt von 2,7 Mol/l zugeführt. Gleichzeitig wurden in den Turm 7 mVh Natriumcarbonatkristall-Aufschlämmung mit etwa 2,5 Mol/l Bicarbonatgehalt eingegeben. Die im Reaktionsturm freigesetzte Schwefelwasserstoffmenge betrug dann 250 NmVh mit einem Kohlendioxidgehalt von 20 NmVh. Der Druck im Reaktor betrug etwa 0,7 ata.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Abscheiden von konzentriertem Schwefelwasserstoff aus einer Alkalibisulfidlösung mit Hilfe von Alkalicarbonat, nach welchem das Bicarbonat und das Eisulfid untereinander in einem mit mehreren Böden versehenen Vertikalreaktor zum Reagieren gebracht werden, in den Dampf eingegeben wird, und wobei die Reaktion in Unterdruck erfolgt, dadurch gekennzeich- _]0 net, daß das Verweilen der Reaktionslösung in einer jeden Gleichgewichtsstufe des Reaktors auf so kurze Dauer eingeregelt wird, daß der thermische Zerfall des Bicarbonats praktisch nicht fortschreiten kann.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bicarbonat in Form einer Kristallaufschlämmung in den Reaktor eingeführt wird.