DE2845116A1

DE2845116A1 - Verfahren zum entschwefelnden frischen schmelzfluessiger metall- schwefelverbindungen

Info

Publication number: DE2845116A1
Application number: DE19782845116
Authority: DE
Inventors: Roland Dipl Phys Dr Pfeiffer; Horst Weigel
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1978-10-17
Filing date: 1978-10-17
Publication date: 1980-04-30
Also published as: BR7906625A; ZA795311B; JPS5554531A

Description

Anlage zum Patentgesuch der
Klöckner-Humboldt-Deutz Aktiengesellschaft Verfahren zum entschwefelnden Frischen schmelzflüssiger Metall-Schwefelverbindungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum entschwefelnden Frischen schmelzflüssiger Metall-Schwefelverbindungen, die insbesondere bei der Vergasung schwefelhaltiger Kohle in einem Metallbad-Reaktor anfallen, durch Verblasen mit einem insbesondere gasförmigen Reaktionsmedium.
Beim oxidierenden Verblasen einer Metall-Schwefelverbindung zu Metall und schwefelhaltigem Gas wird üblicherweise ein Sauerstoff enthaltendes Gas, beispielsweise Luft oder mit Sauerstoff angereicherte Luft verwendet. Die entsprechende Reaktion ergibt: Eine derartige Reaktion wird beispielsweise bei dem seit langem bekannten Verblasen von Kupferstein angewendet. Kupferstein enthält beispielsweise 61 % Kupfer, 12 % Eisen und 22 % Schwefel.
Das Verblasen des schmelzflüssigen Steines nach dem Stande der Technik wird vorzugsweise in einem Konverter unter Verwendung von mit Sauerstoff angereicherter Luft zu Blister-Kupfer durchgeführt. Dabei verbindet sich Eisen mit Sauerstoff primär zu Eisenoxid und weiter mit SiO2 zu einer schmelzflüssigen -Schlacke, und Schwefel mit Sauerstoff zu gasförmigem SO 2.Das hierbei anfallende S02-Gas wird beispielsweise im Rahmen eines metallurgischen Gesamtverfahrens zu Schwefelsäure weiterverarbeitet. Dabei sind die Kosten durch die Gutschrift an Schwefelsäure mindestens zum größten Teil gedeckt.
Anders liegen die Verhältnisse bei der Vergasung schwefelhaltiger Kohle in einem Metallbadreaktor. Bei einem noch nicht zum Stande der Technik gehörenden Verfahren dieser Art, wobei Spaltgas in einem Kupferbadreaktor hergestellt wird, muß das Kupfer nach Aufnahme von Schwefel durch oxidierendes Verblasen mit technischem Sauerstoff von Zeit zu Zeit entschwefelt werden. Dabei entsteht konzentriertes S02- Gas, aus dem mit erheblichem Aufwand unter relativ hohen Kosten mittels partieller Reduktion beispielsweise elementarer Schwefel gewonnen wird. Die Gewinnung von Schwefelsäure, welche bei dem Steineverblasen von Kupfer eine wirtschftlich und verfahrenstechnologisch vorteilhafte Maßnahme darstellt, ist bei-der Spaitgasherstellung im Kupferreaktor deshalb nicht sinnvoll, weil innerhalb dieses Prozesses für Schwefelsäure keine Verwendungsmöglichkeit besteht, und diese daher ein Abfallprodukt darstellen würde.
Hinzu kommt, daß aus schwefelhaltiger Kohle hergestelltes Spaltgas wirtschaftlich in Konkurrenz beispielsweise mit Erdgas steht. Der Kostenspielraum für die Spaltgasherstellung ist daher im Gegensatz zu den wirtschaftlichen Gegebenheiten eines Kupfer-Raffinationsprozesses erheblich enger.
Bei dieser Sachlage besteht die Aufgabe der Erfindung darin, die Entschwefelung eines Metallbades, insbesondere eines Kupferbades, bei dessen Verwendung als Schwefeipuffer bei der Vergasung schwefelhaltiger Kohle so wirtschaftlich wie möglich zu gestalten, insbesondere durch Anwendung solcher Reaktionsmechanismen, welche ein für die nachfolgende Gewinnung elementaren Schwefels chemisch und wirtschaftlich günstiges Zwischenprodukt ergeben, um auf diese Weise den technischen Aufwand für die Weiterverarbeitung dieses Zwischenproduktes zu elementarem Schwefel so gering wie möglich zu halten.
Die Lösung der Aufgabe gelingt dadurch, daß das Reaktionsmedium eine solche Zusammensetzung aufweist;daß das entstehende Reaktionsprodukt zur unmittelbaren Gewinnung von elementarem Schwefel Anteile der chemischen Komponenten S02 und H2S enthält.
Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, daß das Reaktionsprodukt die Komponenten S02 und H2S in stöchiometrisch mindestens annähernd ausgewogenen Anteilen enthält.
Die Vorteile der Erfindung sind folgende: 1. Die chemischen Komponenten S02 und H2S können ohne Inanspruchnahme weiterer Stoffe oder mehrstufiger Umwandlungen direkt zu elementarem Schwefel umgesetzt werden, 2. die unmittelbare Weiterverarbeitung in einem integrierten Anlagensystem 'tone-line" ist gewährleistet, 3. der Wärmeinhalt der Reaktionsprodukte kann nahezu verlustlos in den Weit erverarbeitungsproz eß eingebracht werden, 4. eine partielle Reduktion von S02 durch teures Reduktionsgas entfällt, 5. damit wird die Summe aller Prozeßabläufe drastisch vereinfacht und auf das denkbar geringste Maß reduziert.
Eine Ausgestaltung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch eine Zusammensetzung des Reaktionsmediums in Übereinstimmung mit der Bruttoreaktionsgleichung: Sauerstoff und Wasserdampf für die Reaktion: Besondere Vorteile ergeben sich mit dem Verfahren durch dessen Anwendung auf eine Kupfer-Schwefelverbindung. Hierbei ist es von Vorteil, wenn das Reaktions-Produktgas die als Zwischenprodukt für die Gewinnung von elementarem Schwefel benötigten chemischen Komponenten in einer für den CLAUS-Prozeß geeigneten, der Bruttogleichung entsprechenden stöchiometrischen Zusammensetzung enthält.
Dabei ist eine Ausgestaltung des Verfahrens zweckmEßiga bei welcher das Reaktionsmedium eine Mischung von Sauerstoff und Wasserdampf in einer für die Reaktion nach der Gleichung: geeigneten stöchiometrischen Zusammensetzung enthält.
Dabei ist es zweckmäßig, daß die stöchiometrische Zusammensetzung des Reaktionsmediums nach Maßgabe des Reaktions-Produktes geregelt wird.
Und schließlich ergibt sich eine zweckmäßige Anwendung des Verfahrens mit dem Verblasen von Kupferstein zu Blister-Kupfer.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines BEISPIELES mit einer chemischen Bruttogleichung veranschaulicht, wobei das Ausgangsprodukt schmelzflüssiges Kupfersulfid, das heißt, eine Verbindung von beispielsweise 72 % Kupfer und 28 % Schwefel ist.
Hierbei ergibt sich: Die Erfindung ist gemäß Oberbegriff nicht auf Kupfer-Schwefelverbindungen beschränkt, vielmehr gilt sie beispielsweise für Legierungen von Kupfer in Verbindung mit Schwefel, aber auch für solche anderen Metall-Schwefelverbindungen, bei denen die Affinität des Schwefels zum Sauerstoff größer ist als die des Metalles.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zum entschwefelnden Frischen schmelzflüssiger Metall-Schwefelverbindungen, die insbesondere bei der Vergasung schwefelhaltiger Kohle in einem Metallbad-Reaktor anfallen, durch Verblasen mit einem insbesondere gasförmigen Reaktionsmedium, d a d u r c h/g e k e n n z e i c h n e t,- daß das Reaktionsmedium eine solche Zusammensetzung aufweist, daß das entstehende Reaktions-Produkt zur unmittelbaren Gewinnung von elementarem Schwefel Anteile der chemischen Komponenten SO2 und H2S enthält.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktions-Produkt die Komponenten SO2 und H2S in stöchiometrisch mindestens annähernd ausgewogenen Anteilen enthält.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Zusammensetzung des Reaktionsmediums in Übereinstimmung mit der Brutto-Reaktionsgleichung: Sauerstoff und Wasserstoff für die Reaktion:
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch dessen Anwendung auf Kupfer-Schwefelverbindungen, vorzugsweise durch Verblasen von Kupferstein zu Blisterkupfer.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktions-Produkt die zur unmittelbaren Gewinnung von elementarem Schwefel nach dem Claus-Prozeß benötigten Komponenten in geeigneter, stöchiometrischer Zusammensetzung nach der Bruttogleichung enthält.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsmedium eine Mischung von Sauerstoff und Wasserdampf in einer für die Reaktion nach der Gleichung: geeigneten stöchiometrischen Zusammensetzung enthält.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die stöchiometrische Zusammensetzung des Reaktionsmediums nach Maßgabe des Reaktions-Produktes geregelt wird.