DE2603807C3

DE2603807C3 - Verfahren zum Entfernen von Quecksilber aus Gasen

Info

Publication number: DE2603807C3
Application number: DE2603807A
Authority: DE
Inventors: Volker 6457 Maintal Hohmann; Hans Dr. 6368 Bad Vilbel Wirth
Original assignee: Laboratorium fuer Adsorptionstechnik GmbH
Current assignee: Laboratorium fuer Adsorptionstechnik GmbH
Priority date: 1976-02-02
Filing date: 1976-02-02
Publication date: 1982-01-07
Also published as: BE850950A; FR2339428A1; DE2603807B2; FR2339428B1; DE2603807A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von Quecksilber ai-s Gasen mit imprägnierter regenerierbarer Aktivkohle sowie deren Regenerierung.

Aus der DE-OS 23 58 767 ist es bekannt, Quecksüberverunreinigungen aus Gasen mit Aktivkohle zu entfernen, die mit Schwefelsäure imprägniert ist. Durch Heißdampf mit Temperaturen von über 200⁰C gelingt es. die Quecksilberverbindungen von der Kohle zu desorbieren. Das eingangs genannte Verfahren ist auch aus der DE-OS 23 30 578 bekannt, wobei eine Aktivkohle ohne Imprägnierung verwendet wird. Zum Regenerieren wird das Aktivkohlebett erhitzt und ein erhitztes Desorptionsgas zum Verdrängen der Beladung durch das Bett geleitet. In der US-PS 31 94 629 wird vorgeschlagen, für die Gasreinigung Aktivkohle zu verwenden, die mit einer hohen Beladung an Schwefel oder ]od-|odkalium (KJ₃) imprägniert ist.

Unter den bisher bekannten Verfahren haben sich die mit Elementarjod als Imprägnierungsmittel der Aktivkohle arbeitenden als die wirksamsten erwiesen. Nachteilig ist jedoch, daß Elenientarjod als Imprägnierungsmittel sehr teuer ist. Um eine hohe Quecksilberbcladung der Aktivkohle zu erreichen, muß darüber hinaus auch mit großen Jodmengen imprägniert werden, denn für die Quecksilberaufnahme ist in diesem Fall ausschließlich der lodgehalt bzw. das siöchiometrische Verhältnis zwischen Iod und der aufgenommenen Quecksilbermenge maßgebend. Die Imprägnierung mit elementarem |od ist außerdem im technischen Maßstab nicht ganz einfach durchzuführen, weil das |od entweder aufsublimiert oder in einem meist brennbaren Lösungsmittel aufgebracht werden muß. ("ine Imprägnierung mit Jodiden ist nicht so wirksam, wie eine solche mit Elementarjod.

Aufgabe der Erfindung ist es. das Entfernen von Quecksilber aus Gasen mittels imprägnierter regenerierter Aktivkohle so durchzuführen, daß sowohl eine hohe Quecksilbcrbeladung der Aktivkohle als auch ein hoher Reinheitsgrad des Gases erreicht wird. Erfindungsgemäd wird dies dadurch erreicht, daß die Aktivkohle ic 100 g mit 5 bis 50 g Schwefelsäure und 0.1 his 5g Jodionen imprägniert ist. Es wurde nämlich gefunden, daß in der gleichzeitigen Imprägnierung mit Schwefelsäure und zusätzlich |odioncn letztere eine Art kalalytische Wirkung ausüben, so daß die Quecksilber abscheidung beschleunigt wird und außerordentlich nc rinne Restkonzentrationen im behandelten Gas erreicht werden. Die Jodionen können ganz oder teilweise durch Jod ersetzt sein. Wenn man mit Schwefelsäure und Jod gleichzeitig imprägniert, genügen jedoch im Gegensatz zur reinen Jodimprägnierung schon verhältnismäßig kleine Jod- bzw. Jodidmengen, um den gewünschten Reinigungseffekt zu erreichen und dabei auch große Quecksilbermengen auf der Aktivkohle zurückzuhalten.

Für die Quecksilbermenge, die beim erfindungsgemäßen Verfahren aufgenommen werden kann, ist die Höhe der Schwefelsäureimprägnierung maßgebend. Die erzielbare Reinheit des Abgases wi.-d aber durch die katalytische Wirkung des Jodids gewährleistet. In diesem Fall ist es auch nicht erforderlich, slementares Jod auf die Aktivkohle aufzusublimieren, vielmehr genügt die Imprägnierung mit einem Jodid oder ganz allgemein mit einer wasserlöslichen Jodverbi^dung. Es wurde gefunden, daß sich zur Imprägnierung nikalijodidegut eignen.

Die technische Herstellung einer so imprägnierten Kohle kann vereinfacht dadurch erfolgen, daß die beiden Imprägnierungsmittel in einem Arbeitsgang aufgebracht werden. Dies ist ohne weiteres möglich, indem man in die verdünnte Schwefelsäure, die zur Imprägnierung benutzt wird, die erforderliche Menge z. B. an Kaliumjodid oder eines anderen Jodids. zweckmäßig in gelöster Form, einbringt. Die Imprägnierungslösung kann z. B. Schwefelsäure mit einem Gehalt von 2 bis 20 Gew.-% und eine lodidkonzentration von 2 bis 10 g Jodionen pro Liter aufweisen.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die imprägnierte Aktivkohle vor der Benutzung mit Luft bei einer Temperatur von 20 bis 110⁼C zu behandeln. Insbesondere wird die Reinigung von an Sauerstoff freien oder armen Gasen verbessert. Die Behandlung mit Luft kann gleich in einem Arbeitsgang mit der ohnehin nach der Imprägnierung erforderlichen Trocknung der Aktivkohle durchgeführt werden.

Sobald die imprägnierte Aktivkohle mit Quecksilber voll beladen ist. kann sie nach einer der in der Literatur bereits beschriebenen Methoden, z. B. durch heiße Gase oder Dampf, bei Temperaturen über 200'C regeneriert werden. Eine gegenüber den bekannten Methoden verbesserte Regenerierung von mit Quecksilber oder Quecksilberverbindungen beladener imprägnierter Aktivkohle besteht aber in der Behandlung mit einem reduzierend wirkenden Gas. insbesondere Wasserstoff, bei Temperaturen von über 200C. Hierbei kann elementares Quecksilber gewonnen "'erden. Demgegenüber hat sich bei der Desorption mit Dampf oder heißem Inertgas gezeigt, daß die auf der Kohle gebildeten Quecksilberverbindungen oder Quecksilberoxid überwiegend in dieser Form auch ilesorbicren.

Anhand der nachfolgenden Beispiele soll gezeigt werden, wie die erfindungsgemäßen Maßnahmen wirken und insbesondere, wie die Zugabe kleiner Jodidmengen zur Imprägnierung die Aufnahmeleistung der Schwefelsäure-Imprägnierung katalysiert. Alle in den nachfolgenden Beispielen beschriebenen Versuche mit quecksilberhaltigem Stickstoff wurden im Laboratoritimsmaßstab in einem Glasrohr unter folgenden Bedingungen durchgeführt:

Qiiecksilbcrkonzen trat ion	100- I 15 mg/Nm
im Stickstoff
Aktiv kohle:	1200 m-'/g
Spez. Oberfl.	310 g/l
Si.hüugewichi

Adsorptionsrohr:

Schichthöhe:

Temperatur:

Taupunkt des Gases

Strömungsgeschwindigkeit:

Verweilzeit:

Durchmesser 3,5 cm

40 cm

50 C

12° C

8 cm/Sek.

5 Sek.

Beispiel 1

Das Hg-haltige Gas wurde
imprägnierte Aktivkohle geleitet.

über mit H2SO4

Imprägnierlösung:

H₂SO₄-Beladung der
Aktivkohle:

Verdünnte H₂SO₄
(6,8Gew.-%);

l0,6Gew.-%
(bezogen auf
trockene Kohle).

Die imprägnierte Aktivkohle wurde bei I10~C getrocknet und unter den obengenannten Bedingungen in den Versuch eingesetzt. Der Versuch lief 100 Stunden. Die Hg-Konzentration im Reingas lag von Versuchsbeginn an bei 0,17—0,24 mg/Nm³. Die Hg-Beladung der Aktivkohle betrug zu Versuchsende 3,1 Gew.-%.

Beispiel 2

Die im Beispiel 1 verwendete, mit 3.1 Gew.-% Hg beladene Aktivkohle wurde mit Ka.iiimjodid nachimprägniert.

Imprägnierlösung: 1.73 g/l K]:

KJ-Beladung der Aktivkohle: 0,2 Gew-%.

Die H₂SO₄-Beladung ändert sich nicht. Nach der lodidimprägnierung wurde die Aktivkohle bei l00^cC mit Luft getrocknet und dann erneut mit quecksilberhaltigem Gas unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel I beaufschlagt. Dabei lag die Hg-Konzentration im Rcingas von Versuchsbeginn an unter 0.01 mg/Nm'. Erst als die Hg-Beladung der Aktivkohle auf 14.3 Gew.-% angestiegen war. erfolgte der Durchbrach des ("Vjecksübcrs.

Beispiel 3

Aktivkohle, die aber nur mit Kaliumiodid imprägniert war, wurde ansonsten den Bedingungen von Beispiel 1 unterworfen. Die Imprägnierlösung enthielt 33 g/l KJ; damit wurde die Aktivkohle mit 6,3 Gew.-% KJ, das entspricht 4,8 Gew.-% Jodidionen, beladen. Ergebnis: Die Hg-Konzentrationen im Reingas lag zu Beginn unter 0,01 mg/Nni³, der Durchbruch des Quecksi'uers erfolgte jedoch bereits bei einer Hg-Beladung der Aktivkohle von l,7Gevv.-%.

Beispiel 4

Die im Beispiel 3 bereits benutzte Aktivkohle wurde Γ) mit H₂SO₄ nachimprägniert. Als Imprägnierlösung diente verdünnte H₂SO₄ (7 Gew.-%) und es wurde eine H₂SO₄-Beladung der Aktivkohle von 8 Gew.-% erreicht. Die imprägnierte Kohle wurde 18 Stunder lang bei 50^cC mit Luft getrocknet und dann unter den Bedingungen des Beispiels 1 in den Versuch eingesetzt. Ergebnis: Die Hg-Konzentration im Reingas lag von Beginn an untei 0,01 mg/Nm³. Sobald Hg-Tjurchbruch erfolgte, wurde de- Versuch beendet und der Hg-Gehalt der Aktivkohle bestimmt;er lag bei I l,7Gew.-%.

Beispiel 5

Die Versuche zur Regenerierung der mit Quecksilber beladenen imprägnier en Aktivkohle erfolgten ebenfalls im Labormaßstab in einem vertikalen Röhrenofen, der elektrisch beheizt werden konnte. Das Regenerationsgas wurde von oben nach unten durch den Ofen geleitet und gelangte dann in einen Wasserkühler mit Vorlage. in der das Quecksilber bzw. die Quecksilberverbindungen kondensieren konnten. Die zu regenerierende Aktivkohle enthielt als Imprägnierung 4.8 Gew.-% Jod (als KJ) und 8.5 Gew.-% H₂SO₄; sie war mit 10.7 Gew.-°/o Quecksilber beladen.

Versuchsbedingungen:

Rohrdurchmesser: 2.4 cm

Kohleschichthöhe: 10 cm

Regenerationszeit: 90 Min.

Gasgeschwindigkeit: 10 cm/Sek.

Verweilzeit: 1 Sek.

π Es wurden die in untenstehender Tabelle angegebenen Regenerationsgase benutzt.

Versuch Nr. Rcgoncralinnsheilinguiigeii

Cias Temp. I Cl

Keslgeh.ilt Mg	aiii der Aktivkohle	Rostgdialt JihI	auf lter Aktivkohle
Cieu.	il. Anl'angs-	(iew.	. il. Anl'angs-
	helailung		helailimg
0.41	3.8	2.83	5»
1.55	14.5	1.74	36.2
1.4')	13.')	1.84	38.3
0.13	1.2	4.8	100.0
0.14	1.3	3.7	77.0

	450
Ν,-	350
N; + 5% SO,	350
II:	40(1
II,	40(1

In den Versuchen I und 2 wurden Quecksilberverbindungen desorbiert. hauptsächlich I IgJ: in den Versuchen 3. 4 und 5 Ii01 nur metallisches Quecksilber an. I heir.isiheiKl und ertreulich ist. d.iü bei der Desorption mit Wasserstoff die weitaus uerinuslen Jodverluste auftraten.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Entfernen von Quecksilber aus Gasen mit imprägnierter regenerierbarer Aktivkohle, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivkohle je 100 g mit 5 bis 50 g Schwefelsäure und 0,1 bis 5 g Jodionen imprägniert ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die imprägnierte Aktivkohle vor der Benutzung mit Luft bei einer Temperatur von 20 bis 110° C behandelt wird.

3. Verfahren zum Regenerieren einer mit Quecksilber beladenen Aktivkohle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivkohle mit einem reduzierend wirkenden Gas bei Temperaturen von über 200°C behandelt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivkohle mit Wasserstoff behandelt wird.