DE2930522A1

DE2930522A1 - Sepn. of sulphur di:oxide from gas stream - using successive condensn. stages followed by separators and a scrubber for the tail gas

Info

Publication number: DE2930522A1
Application number: DE19792930522
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl Ing Kick; Udo Dipl Ing Lang; Wolfgang Dipl Ing Schmid
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1979-07-27
Filing date: 1979-07-27
Publication date: 1981-02-19

Abstract

Sepn. of a gas mixt. contg. mainly SO2 with a more volatile gas is achieved by multistage cooling. At each stage some SO2 is condensed out and the resulting mixt. is passed through a separator. The gas stream is then passed on to another cooler. After four stages, the liq. SO2 is collected into a single stream and passed through a final separator. The liq. SO2 is run off as prod. while the tail gas streams are combined and fed to a scrubber. Liquor from the scrubber is transferred to a stripping column to remove SO2 and return it to the condenser system. The process recovers liq. SO2 from a mixt. with a more volatile component and combines greater effectiveness with lower operating cost.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Zerlegung eines über- Method and device for dismantling an over-

wiegend Schwefeldioxid neben einer leichtsiedenden Komponente enthaltenden Gasgemisches Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Zerlegung eines überwiegend Schwefeldioxid neben einer leichtersiedenden Komponente enthaltenden Gasgemisches bei dem das Gemisch einer mehrstufigen Kühlung unterzogen und dabei ein Teil des Schwefeldioxids auskondensiert und der gasförmig verbliebene Rest einer Waschsäule zugeführt wird, in der das noch enthaltende Schwefeldioxid aus dem Gemisch abgetrennt wird. containing mainly sulfur dioxide in addition to a low-boiling component Gas mixture The invention relates to a method and a device for decomposition one containing predominantly sulfur dioxide in addition to a lower-boiling component Gas mixture in which the mixture is subjected to multi-stage cooling and thereby part of the sulfur dioxide condenses out and the remainder remaining in gaseous form Washing column is supplied, in which the sulfur dioxide still contained from the mixture is separated.

in Verfahren zur Abtrennung von Schwefeldioxid in flüssiger Form aus einem Schwefeldioxid enthaltenden Gasgemisch ist in der deutschen Offenlegungsschrift 22 47 554 beschrieben worden. Bei diesem Verfahren wird ein schwefeldioxidhaltiges Verbrennungsgas zunächst durch direkte Berührung mit einer bereits gesättigten Lösung von Schwefeldioxid mit Wasser, dann indirekt gekühlt. Anschließend wird das Gas in einem Trockenturm getrocknet und in einer nachfolgenden zwtten Kühlordnung auf so geringe Temperatur gekühlt, daß es praktisch völlig kondensiert ist und als flüssiges Sch#ieieldioi-#id austritt.in processes for the separation of sulfur dioxide in liquid form a gas mixture containing sulfur dioxide is in the German Offenlegungsschrift 22 47 554 has been described. This process uses a sulfur dioxide Combustion gas initially through direct contact with an already saturated solution of sulfur dioxide with water, then indirectly cooled. Then the gas dried in a drying tower and in a subsequent second cooling order cooled to such a low temperature that it is practically completely condensed and as a liquid Sch # ieieldioi- # id exits.

Die gasförmig verblIebenen Anteile werden einer mit Wasser beaufschlagten Waschsäule zugeführt, in der mögliche Rest zor. Schwefeldioxid absorbiert werden.The gaseous faded portions are exposed to water Wash column supplied, in the possible rest zor. Sulfur dioxide will be absorbed.

Das beschriebene Verfahren ist Jedoch, insbesondere, wenn relativ große Gasmengen u verarbeiten sind aufwendig, da das Verbrennungsgas durch einen Trockenturm geleitet werden muß, um ein Verlegen der nachfolgenden Kühle inrichtung mit gefrorenem Wasser zu verhindern. Dariberhinaus zwingen immer mehr verschärfte höchstzulässige Grenzwerte für iie Konzentration von in die Atmosphäre abgegebenen Schadstoffe dazu, den Gehalt an Schwefeldioxid, der #usammen mit den leichtersiedenden Gaskomponenten n die Atmosphäre abströmt, weiter zu senken, als dies bisher möglich war.The method described is however, especially when relative Process large amounts of gas u are expensive, since the combustion gas through a Drying tower must be directed to relocate the subsequent cooling facility with frozen water to prevent. In addition, force more and more tightened maximum permissible limit values for the concentration of substances released into the atmosphere Pollutants in addition, the content of sulfur dioxide, the # together with the lower boiling Gas components n the atmosphere flows to lower further than was previously possible was.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren er eingangs genannten Art zu entwickeln, das sich durch nIedrIge Betriebskosten und hohe Sffektivität auszeichnet.The invention is therefore based on the object of providing a method at the outset to develop the type mentioned, which is characterized by low operating costs and high efficiency excels.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelrC#st, daß das Gemisch nach Jeder Kühlstufe Jeweils einem Abscheider zugeführt wird, die flüssigen Sumpffrakti@en der Abschelder einem weiteren Abscheider zug@ührt werden, die dort abgeschiedene Sumpfflüssigkeit als Schwefeldioxid-Produkt entnommen und die gasförmige kopffraktion des letzten der Abschelder der Waschsäule zugeführt wird aus deren Kopf die leichtersiedende Komponente entnommen wird.According to the invention, this object is achieved in that the mixture the liquid sump fraction is fed to a separator after each cooling stage the separator can be fed to another separator, the one separated there Sump liquid removed as sulfur dioxide product and the gaseous top fraction the last of the separators of the washing column is fed from the top of the lower boiling point Component is removed.

Gemäß der Erfindung wird das Ausgansgasgemisch in einer ersten Kühlstufe gekühlt und anschließend einem Abschelder zugeführt, in dem ein Teil des im Gas enthaltenen Sehirefeldioxids sowie gegebenenfalls vorhandene schwersiedende verunreinigungen wie Wasser, in flüssiger Form ausfallen.According to the invention, the starting gas mixture is in a first cooling stage cooled and then fed to a separator in which some of the in the gas Sehirefeldioxids contained and any high-boiling impurities that may be present like water, precipitate in liquid form.

Der gasförmige verbliebene Anteil wird weiter gekühlt und einem zweiten Abscheider zugeführt. Dort fällt wieder Schwefeldioxid in flüssiger Phase aus, sowie im wesentlichen das restliche im Gas enthaltene Wasser. Bei Bedarf sind noch weitere--Stufen, die jeweis einen Kühler und einen Abscheider enthalten, hintereinandergeschaltet. Die Qualität der in den Abscheider erzielten Vorreinigung bestimmt die Grdße der nachfolgenden Waschsäule. Die Sumpffraktionen der Abscheider werden entspannt und zusammen einem weiteren Abscheider zugeführt, aus dessen Sumpf hochkonzentriertes Schwefeldioxid entnommen wird und dessen gasförmige Kopffraktion zusammen mit dem aus dem Abscheider der letzten Ktihlstufe entnommenen Gasstrom in eine Waschsäule geleitet wird, in der restliche Spuren von Schwefeldioxid aus dem Restgas absorbiert werden. Die leichtsiedende Komponente kann zum Beispiel Stickstoff oder Sauerstoff sein.The remaining gaseous portion is cooled further and a second Separator fed. There, sulfur dioxide falls out again in the liquid phase, as well essentially the rest of the water contained in the gas. If necessary, there are further - stages, each containing a cooler and a separator, connected in series. The quality of the pre-cleaning achieved in the separator determines the size of the subsequent washing column. The bottom fractions of the separator are relaxed and fed together to another separator, from the bottom of which is highly concentrated Sulfur dioxide is removed and its gaseous top fraction together with the gas stream taken from the separator of the last cooling stage into a washing column is conducted, in which the remaining traces of sulfur dioxide are absorbed from the residual gas will. The low-boiling component can be nitrogen or oxygen, for example be.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird auf einfache Weise eine fast vollstandige Entfernung der schwersiedenden Komponenten aus dem Gasgemisch erreicht. Da bereits in der ersten Kühlstufe im Gas enthaltenes Wasser auskondensiert, ist der Wasseranfall In den nachfolgenden Kühlern so gering, daß unerwünschte Hydratbildung unterb#bt. Durch die nahezu vollständige Abscheidung von Schwefeldioxid können die gesetzlich vorgeschriebenen höchstzulässigen Schadstoffkonzentrat ions grenzerte in in dem aus der Waschsäule abzuziehenden Gas leicht eingehalten werden.With the method according to the invention, a fast Complete removal of the high-boiling components from the gas mixture is achieved. Since water contained in the gas already condenses out in the first cooling stage, is The amount of water in the subsequent coolers is so low that undesirable hydrate formation interrupts. Due to the almost complete separation of sulfur dioxide, the legally prescribed maximum permissible pollutant concentration limited can easily be complied with in the gas to be withdrawn from the scrubbing column.

Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes wird die mit Schwefeldioxid angere cherte Waschflüssigkeit im Sumpf der Waschsäule einer Strippsaule zugeführt, deren Sumpfflüssigkeit als Waschflüssigkeit wieder der Waschsäule zugeführt wird. Die Waschflüssigkeit ist hierbei im Kreislauf geführt. Sie wird zur Regenerierung allf eine Strippxäule aufgegeben, in die von unten beispiels- weise Wasserdampf eingeführt wird. Das Schwefeldioxid wird auf diese Weise aus der Flüssigkeit abgetrennt und sammelt sich gasförmig im Kopf der Strippsäule, während das sich im Sumpf der Strippsäule sammelnde gereinigte Flüssigkeit erneut auf die Waschsäule aufgegeben wird. Wenn die abzutrennende Gasfraktion Sauerstoff enthält, wird als Waschflüssigkeit vorzugsweise Wasser verwendet.In an expedient embodiment of the subject matter of the invention the sulfur dioxide enriched washing liquid in the bottom of the washing column one Stripping column supplied, the bottom liquid of which is returned to the washing column as washing liquid is fed. The washing liquid is circulated here. she will allf given up a Strippx column for regeneration, into which from below, for example, way Water vapor is introduced. The sulfur dioxide is removed from the liquid in this way separated and collects in gaseous form in the head of the stripping column, while the Purified liquid collecting in the bottom of the stripping column is returned to the washing column is abandoned. If the gas fraction to be separated contains oxygen, is used as Washing liquid preferably used water.

s erweist sich als günstig, wenn in Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens die gasförmige Kopffraktion aus der Strippsäule gekühlt und in einen Abscheider geleitet wird. Durch die Kühlung erfolgt im nachfolgenden Abscheider eine Trennung in Wasser und ein schwefeldioxidhaltiges Gas.s proves to be favorable when in a further development of the invention Process the gaseous top fraction from the stripping column and cooled into a Separator is passed. The cooling takes place in the downstream separator a separation into water and a gas containing sulfur dioxide.

Bei einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Strippsäule bei einem Druck, der höher als der des zu erlegenfien Gasgemisches ist, betrieben und mindestens ein Teil des über den Kopf der Strippsäule abzuziehenden Gases In das Ausgangsgasgemisch zurückgeführt. Durch diese Verfahrens führung ist es möglich, die leichte Fraktion aus der Strippsäule ohne weitere Verdichtung direkt dem Ausgangsgasgemisch zuzuführen. Der Druck in der Strippsäule muß mindestens um einen Betrag, der dem Druckabfall zwischen Strippsäule und Vereinigungsstelle mit dem Ausgangsgasgemisch entspricht, größer sein als der Druck des Ausgangsgasgemisches.In a further advantageous embodiment of the invention The stripping column is operated at a pressure higher than that to be imposed Gas mixture is operated and at least part of the overhead of the stripping column The gas to be withdrawn is returned to the starting gas mixture. Through this procedure It is possible to remove the light fraction from the stripping column without further compression to be fed directly to the starting gas mixture. The pressure in the stripping column must be at least by an amount equal to the pressure drop between the stripping column and the connection point corresponds to the starting gas mixture, be greater than the pressure of the starting gas mixture.

Als zusätzliche Maßnahme zur Kühlung des Gases aus r Strippsäule wird vorgeschlagen, einen Teil der aus der Waschsäule entnommenen Sumpfflüssigkeit zu entspannen und in n Abscheider zu leiten, um auf diese Weise das Gas aus der Strippsäule durch direkten Wärmetausch zu kühlen und so den Wirkungsgrad der Trennung zu erhöhen.As an additional measure to cool the gas from the stripping column proposed to add part of the sump liquid removed from the wash column relax and lead into n separator in order to remove the gas from the stripping column to cool by direct heat exchange and thus to increase the efficiency of the separation.

Gemaß einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes wird am Kopf der Waschsäule Frischwasser zugeführt.According to an advantageous further development of the subject matter of the invention fresh water is supplied to the top of the washing column.

Die Zuführung von Frischwasser, d.h. Wasser, das kein Schwefeldioxid enthält, muß oberhalb der Zuführungsstelle des vom Sumpf der Strippsäule entnommenen regenerierten Waschwassers erfolgen. Das Frischwasser dient zur Feinreinigung des in der Säule aufsteigenden Sauerstoffs. Da die Löslichkeit von Schwefeldioxid mit sinkendem Partialdruck von Schwefeldioxid im Lösungsmittel steigt, werden die im oberen Teil der Waschsäule befindlichen Reste von Schwefeldioxid vom unbeladenen Frischwasser besonders gut aufgenommen.The supply of fresh water, i.e. water that does not contain sulfur dioxide contains, must be above the feed point of the removed from the bottom of the stripping column regenerated wash water. The fresh water is used for the fine cleaning of the in the column of ascending oxygen. Since the solubility of sulfur dioxide with as the partial pressure of sulfur dioxide in the solvent increases, the im upper part of the washing column located residues of sulfur dioxide from the unloaded Fresh water is particularly well absorbed.

Eine erhebliche Energieeinsparung läßt sich erreichen, wenn gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens die Sumpfflüssigkeit des weiteren Abscheiders und/oder der Waschsäule auf höheren Druck gepumpt werden. Durch die Flüssigverdichtung wird das Schwefeldioxid im Abscheider auf den gewünschten Abgabedruck und die Sumpfflüssigkeit der Waschsäule auf den Betrebsdruck der Strippsäule gepumpt.Considerable energy savings can be achieved if according to an embodiment of the method according to the invention, the bottom liquid of the further separator and / or the washing column can be pumped to a higher pressure. By the liquid compression will reduce the sulfur dioxide in the separator to the desired level Dispensing pressure and the bottom liquid of the washing column to the operating pressure of the stripping column pumped.

Bei dieser Verfahrensführung entfallen Gaskompressoren, die wesentlich höhere Bethebskosten verursachen würden.In this process, gas compressors, which are essential, are omitted would cause higher operating costs.

Besonders günstig ist es, wenn gemäß einer Modifikation des Erfindungsgegenstandes das über den Kopf der Waschsäule abziehende Gas in Wärmetausch mit der Kopffraktion der Strippsäule erwärmt und anschließend arbeitsleistend entspannt wird. Einerseits wird hierdurch vermieden, daß bei der arbeitsleistenden Entspannung im Gas enthaltene Feuchtigkeit in der Entspannungsmaschine auskondensiert oder aus friert. Zum anderen wird gleichzeitig das Gas aus der Strippsäule abgekühlt, so daß sich eine zusätzliche Kältezuführung vor dem Einleten des Gases in den gegebenenfalls vorgesehenen Abscheider erübrigt. Die Entspannungsmaschine ist zweckmäßigerweise mit einem Generator gekoppelt, der den Energiebedarf bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mindestens teilweise deckt.It is particularly favorable if, in accordance with a modification of the subject matter of the invention the gas withdrawn via the top of the washing column in heat exchange with the top fraction the stripping column is heated and then relaxed while performing work. On the one hand this avoids that contained in the work-performing expansion in the gas Moisture condenses or freezes in the expansion machine. On the other hand the gas from the stripping column is cooled at the same time, so that an additional Cold supply before the gas is introduced into the separator, if provided unnecessary. The expansion machine is expediently coupled to a generator, at least the energy requirement when carrying out the method according to the invention partially covers.

sinne Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt mindestens zwei in Serie angeordnete Kühlstufen und eine Waschsäule, wobei jeder Kühlstufe ein Abscheider nachgeschaltet ist und die unteren Abschnitte der Abscheider mit einem weiteren Abscheider in Verbindung stehen, dessen Kopf zusammen mit dem Kopf des Abscheiders der letzten Kühistufe mit der Waschsäule verbunden ist.senses device for carrying out the method according to the invention comprises at least two cooling stages arranged in series and a washing column, wherein each cooling stage is followed by a separator and the lower sections of the Separator are connected to another separator, the head of which is together connected to the top of the separator of the last cooling stage with the washing column is.

Weitere Einzelheiten der vorliegenden Erfindung werden anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben.Further details of the present invention are based on a schematically illustrated embodiment described.

Hierbei zeigt die Figur ein Schema eines Verfahrens zur Abtrennung von Schwefeldioxid aus einem Schwefeldioxid und Sauerstoff enthaltenden Gasgemisch.Here, the figure shows a scheme of a process for the separation of sulfur dioxide from a gas mixture containing sulfur dioxide and oxygen.

Ein derartiges Gasgemisch tritt beispielsweise bei der thermochemischen Wasserstofferzeugung auf. Das Gasgemisch soll in seine Bestandteile zerlegt und das Schwefeldioxid in wiederverwertbarer Form in das Verfahren zurückgeführt werden. Da der Sauerstoff in die Atmosphäre abgelassen werden soll, muß der Schwefeldioxidgehalt Im abziehenden Sauerstoff unter den gesetzlich vorgeschriebenen Werten liegen.Such a gas mixture occurs, for example, in the thermochemical Hydrogen generation. The gas mixture should be broken down into its components and the sulfur dioxide can be returned to the process in a recyclable form. Since the oxygen is to be released into the atmosphere, the sulfur dioxide content must be In the exhausting oxygen are below the legally prescribed values.

Das Ausgangsgasgemisch 1 liegt im beschriebenen Beispiel mit einem Druck von 10 bar, einer Temperatur von 518 K und einer Zusammensetzung von 55,05 Mol-# 02, 66,og # SO2 und 0,86 Mol.% H20 vor. Insgesamt werden 151 300 Nm3/h Rohgas verarbeitet. Diese Zusammensetzung ändert sich nach Z-mischung eines weiter unten beschriebenen zurückgeführten Gasstromes 40 nur wenig.The starting gas mixture 1 is in the example described with a Pressure of 10 bar, a temperature of 518 K and a composition of 55.05 Mol- # 02, 66, og # SO2 and 0.86 mol.% H20. A total of 151 300 Nm3 / h of raw gas are produced processed. This composition changes after Z-mix one below recirculated gas stream 40 described only a little.

Der größte Teil des Gases wird in einem Wärmetauscher 2, der mit Kühlwasser gekühlt ist, auf etwa 301 K abgekühlt. Hierbei kondensiert der größte Teil des Wassers und ein Teil des Schwefeldioxids. Der Rest des Gases wird im Wärmetauscher 5 zur Anwärmung des Produktstromes 22 verwendet und kühlt sich hierbei ebenfalls auf 301 K ab. Die beiden Teilströme des abgekühlten Gasgemisches werden zusammen einem Abscheider 4 zugeführt, in dem die gasförmige von der flüssigen Phase getrennt wird. Das über den Kopf des Abscheiders 4 abziehende Gasgemisch wird in einem Wärmetauscher 6 und in einem weiteren Wärmetauscher 7, der z.B. mit halogenierten Kohlenwasserstoffen gekühlt ist, bis auf etwa 290 K gekühlt und dabei teilweise kondensiert. In einem Abscheider 8 wird wieder die flüssige Phase abgetrennt. Der aus dem Abscheider 8 abziehende gasförmige Anteil wird in den Wärmetauschers 10 und 11 auf 268 K abgekWSt, das bei der Abkühlung entstehende Kondensat, das das restliche Wasser enthält, in einem Abscheider 12 abgetrennt und das abziehende Gasgemisch 15 zur weiteren Vorzerlegung in den Wärmetauschern 14 und 15 auf ca. 248 K abgekühlt und in einem Abscheider 16 in eine gasfömige,im wesentlichen aus Sauerstoff bestehende Fraktion 17 sowie eine im wesentlichen flüssiges Schwefeldioxid enthaltende flüssige Fraktion getrennt. Das sauerstoffreiche Gasgemisch 17 wird in den Wärmetauschern 14 und 10 auf 285 K angewärmt und in eine Waschsäule 23 eingeleitet.Most of the gas is in a heat exchanger 2 with cooling water cooled down to about 301K. Here condenses the most of the water and some of the sulfur dioxide. The rest of the gas will used in the heat exchanger 5 for heating the product stream 22 and is cooled here also from 301 K. The two partial flows of the cooled gas mixture are fed together to a separator 4, in which the gaseous from the liquid Phase is separated. The gas mixture withdrawn via the top of the separator 4 is in a heat exchanger 6 and in a further heat exchanger 7, for example with halogenated Hydrocarbons is cooled, down to about 290 K and thereby partially condensed. The liquid phase is separated off again in a separator 8. Of the The gaseous fraction withdrawn from the separator 8 is transferred to the heat exchanger 10 and 11, reduced to 268 K, the condensate formed during cooling, which is the Contains remaining water, separated in a separator 12 and the withdrawing gas mixture 15 cooled to approx. 248 K for further pre-dismantling in the heat exchangers 14 and 15 and in a separator 16 into a gaseous one consisting essentially of oxygen Fraction 17 and a liquid containing substantially liquid sulfur dioxide Faction separated. The oxygen-rich gas mixture 17 is in the heat exchangers 14 and 10 warmed to 285 K and introduced into a washing column 23.

Die in den Abseheidern 4, 8, 12, 16 abgetrennten Flüssigkeiten werden teilweise angewärmt und zusammen in teils flüssiger und teils gasförmiger Phase mit etwa 300 K und einem Druck von 7,1 bar in einen weiteren Abscheider 19 geleitet. Dort wird Schwefeldioxid in flüssiger Form mit einer Reinheit von 98,52 Mol.- gewonnen (mit 0,15 Mol.-% 02 und 1,55 Mol.- H20). Das Schwefeldioxid wird mit einer Pumpe 21 auf den benötigten Abgabedruck verdichtet, im Wärmetauscher 5 gegen eintretendes Rohgas verdampft und mit 10 bar und 513 K in eine bei der thermochemischen Wasserstoffgewinnungsanlage benötigte Elektrolysezelle zurückgeleitet. Die gasförmige Fraktion 20 aus dem Abscheider 19 wird kot dem Gasstrom 17 vereinigt und zusammen mit diesem der Waschsäule 23 zugeführt. Die beiden Ströme (55 544 Nm3/h mit 7,0 bar und 285 K) haben eine Zusammensetzung von 93,1) Mol.-# 02 und 6,87 Mol.-# SO2).The liquids separated in the separators 4, 8, 12, 16 are partly warmed and together in partly liquid and partly gaseous phase passed into a further separator 19 at about 300 K and a pressure of 7.1 bar. There sulfur dioxide is obtained in liquid form with a purity of 98.52 mol (with 0.15 mol% 02 and 1.55 mol% H20). The sulfur dioxide is made with a pump 21 compressed to the required delivery pressure, in the heat exchanger 5 against incoming Raw gas evaporates and with 10 bar and 513 K in a thermochemical Hydrogen production plant required electrolysis cell returned. The gaseous fraction 20 from the separator 19 is combined with the gas stream 17 and, together with this, the scrubbing column 23 fed. The two streams (55 544 Nm3 / h at 7.0 bar and 285 K) have a composition of 93.1) mol .- # 02 and 6.87 mol .- # SO2).

Der erste Trennprozeß ist also eine mehrstufige Kondensation, zunächst mit Kühlwasser, dann mit einem Kälteträger. Da bei der Kondensation keine zusätzlIchen Medien wie Lösungsmittel oder Molsiebe nötig sind, ist mit vergleichsweise geringen Behältervolumina zu rechnen. Die nachgeschalteten Reinigungsschritte verarbeiten beträchtlich reduzierte Mengenströme. Durch die Kühlung mit Kühlwasser (Wärmetauscher 2) lassen sich bereits große Mengen Schwefeldioxid bei 10 bar abtrennen. Durch die Senkung der Temperatur sinkt außerdem die Löslichkeit von Sauerstoff und es werden Nebenreaktionen wie die unerwünschte Hydratbildung zurückgedrängt.The first separation process is therefore a multi-stage condensation, initially with cooling water, then with a coolant. Since there are no additional Media such as solvents or molecular sieves are necessary, is with comparatively low Calculate container volumes. Process the downstream cleaning steps considerably reduced flow rates. By cooling with cooling water (heat exchanger 2) large amounts of sulfur dioxide can be separated off at 10 bar. Through the Lowering the temperature also decreases the solubility of oxygen and there will be Side reactions such as undesired hydrate formation are suppressed.

Die folgende Nachreinigung stellt eine Wasserwäsche dar.The following cleaning process represents a water wash.

Das zu trennende Gasgemisch soll nur bis zu einer Temperatur gekühlt werden, bei der noch übliche Kälteträger und folglich standardisierte kostengünstige Kälteanlagen verwendet werden können und die Schwefeldioxid-Konzentration im Gas durch die Kondensation so weit verringert wird, daß ein technisch sinnvoller Waschmittelmengenstrom und eine wirtschaftlich akzeptable Wasch- und Strippeinheit eingesetzt werden können.The gas mixture to be separated should only be cooled down to one temperature with the still common refrigerant and consequently standardized cost-effective Refrigeration systems can be used and the sulfur dioxide concentration in the gas is reduced by the condensation to such an extent that a technically sensible amount of detergent flow is obtained and an economically acceptable washing and stripping unit can be used.

Die Waschsäule 23 wird mit einem Druck von 7 bar betrieben.The washing column 23 is operated at a pressure of 7 bar.

Sie ist von Wasser beaufschlagt, und zwar wird ihr einerseits regeneriertes Waschwasser und andererseits eine relativ kleinere Menge schwefeldioxidfreies Frischwasser 50 zugeführt. Das Frischwasser muß oberhalb des regenerierten Wassers in die Waschsäule 23 eingeleitet werden und dient zur Feinreinigung des abziehenden Sauerstoffs. Das Wasser wird in den Wärmetauschern 29 und 31 auf eine Temperatur von 290 K abgekühlt. Das mit Schwefeldioxid beladene Waschwasser wird mit Hilfe einer Pumpe 24 auf einen Druck von etwa 11 bar verdichtet und in zwei Teilströme zerlegt, von denen der eine in Wärmetausch mit regeneriertem Waschwasser 28 (Wärmetauscher 25) auf 440 K erwärmt wird und dabei teilweise verdampft. Das Flüssigkeits-Gas-Gemisch wird einer mit einem Druck von etwa 11 bar betriebenen Strippsäule 26 zugeführt, in der mit Hilfe von Wasserdampf 27 9 9955 Nm3/h mit 456 K) das Schwefeldioxid aus dem Wasser ausgetrieben wird. Das regenerierte Wasser 28 wird aus dem Sumpf der Strippsäule entnommen, entspannt, im Wärmetauscher 25 angewärmt und nach Abkühlung im Wärmetauscher 29 wieder auf die Waschsäule aufgegeben.It is acted upon by water, and on the one hand it is regenerated Wash water and, on the other hand, a relatively smaller amount of fresh water free of sulfur dioxide 50 supplied. The fresh water must be above the regenerated Water are introduced into the washing column 23 and is used for fine cleaning of the withdrawing Oxygen. The water is in the heat exchangers 29 and 31 to a temperature cooled from 290 K. The washing water loaded with sulfur dioxide is with the help a pump 24 is compressed to a pressure of about 11 bar and divided into two partial flows decomposed, one of which in heat exchange with regenerated washing water 28 (heat exchanger 25) is heated to 440 K and partially evaporated in the process. The liquid-gas mixture is fed to a stripping column 26 operated at a pressure of about 11 bar, in the with the help of steam 27 9 9955 Nm3 / h with 456 K) the sulfur dioxide the water is driven out. The regenerated water 28 is from the sump of the Stripping column removed, relaxed, warmed in heat exchanger 25 and after cooling abandoned in the heat exchanger 29 again on the washing column.

Das vom Kopf der Strippsäule 26 abziehende Gas wird im Wärmetauscher 33 gegen Sauerstoff 52 aus der Waschsäule 25 r49 962 Nm3/h, davon 0,50 Mol.- H2H und 20 ppm S02) auf ca. 417 K abgekühlt und in einen Abscheider 37 geleitet.The gas withdrawn from the top of the stripping column 26 is in the heat exchanger 33 against oxygen 52 from the washing column 25 r49 962 Nm3 / h, of which 0.50 mol - H2H and 20 ppm SO2) cooled to approx. 417 K and passed into a separator 37.

Durch die Abkühlung findet eine teilweise Kondensation statt. Eine weitere Kondensation schwerer Bestandteile wird durch direkte Kühlung mit einem Teilstrom 38 des Waschwassers erreicht, der entspannt und ebenfalls in den Abscheider 37 geleitet wird. Das aus dem Abscheider 57 entnommene Kondensat 39 (96 770 Nm3/h bei 520 K) hat eine Zusammensetzung von 96,27 Mol.- H20 und 3,73 Mol.-% S02.Partial condensation takes place as a result of the cooling. One further condensation of heavy constituents is achieved by direct cooling with a Reached partial flow 38 of the wash water, which relaxes and also into the separator 37 is directed. The condensate 39 (96 770 Nm3 / h at 520 K) has a composition of 96.27 mol% H2O and 3.73 mol% SO2.

Die Gas frakt ion 40 wird dem eintretenden Gasgemisch 1 zugemischt.The gas fraction 40 is added to the incoming gas mixture 1.

Der gereinigte Sauerstoff (20 ppm S02), der die Waschsäule 23 über Kopf verläßt, wird an die Atmsosphäre abgegeben.The purified oxygen (20 ppm S02), which the washing column 23 over Leaves head, is released into the atmosphere.

Der Sauerstoff wird im Wärmetauscher 23 vorgewärmt, da die in einer Entspannungsmaschine 55 zurückgewinnende Wellen- leistung bei höherem Temperaturniveau größer ist und außerdem die isentrope Entspannung des Sauerstoffs das wassergesättigte Gas um über 500C abgekühlt. Da dadurch in der Turbine Wasser kondensiert würde, muß das Gas vorher soweit angewärmt werden, daß be der Expansion der Taupunkt nicht unterschritten wird. Mit der ntspannungsmaschine 55 ist ein Generator 56 gekoppelt.The oxygen is preheated in the heat exchanger 23, as the in a Relaxation machine 55 regenerative shaft performance at higher Temperature level is higher and also the isentropic relaxation of the oxygen the water-saturated gas is cooled by over 500C. Because this creates water in the turbine would be condensed, the gas must be warmed beforehand to such an extent that the expansion takes place the dew point is not fallen below. With the voltage machine 55 is a generator 56 coupled.

Bei bisher üblichen Verfahren herrscht beim Strippen ein niedrigerer Druck als bei der Gaswäsche. Doch dann müßte die geringere Menge an Strippgas wieder mit einem aufwendigen Verdichter auf über LO bar komprimiert werden.In the previously common methods, a lower one prevails for stripping Pressure than with gas scrubbing. But then the smaller amount of stripping gas would have to be used again can be compressed to over LO bar with a complex compressor.

Die hierfür entstehenden Kosten wären so hoch, daß es gerechtfertigt ist, die Strippsäule bei höherem Druck als die Waschsäule und die Strippung bei erhöhter Temperatur zu bebeiben.The costs involved would be so high that it is justified is, the stripping column at higher pressure than the washing column and the stripping at to stay at elevated temperature.

Da die Elektrolysezelle zur thermochemischen Wasserstoffgewinnung neben Schwefeldioxid auch Prozeßwasser benötigt.As the electrolysis cell for the thermochemical production of hydrogen process water is also required in addition to sulfur dioxide.

wird das über 59 abgeleitete Wasser diesem Verfahren ebenfalls zugeführt. Die zugeführte Frischwasser- und Strippdampfmenge entspricht der bei der Elektrolyse benötigten Wassermenge.the water diverted via 59 is also fed into this process. The amount of fresh water and stripping steam supplied corresponds to that during electrolysis required amount of water.

Das erfindungsgemäße Verfahren erweist sich in vielerlei Hinsicht als vorteilhaft. Es ermöglicht eine sehr gute Trennung der einzelnen Gasbestandteile, die auskondensierten Bestandteile werden, was ihre Konzentration ihre Tempertur und ihren Druck anlangt, in wiederverwertbarer Form gewonnen, die für die Durchführung des Verfahrens benötigte Energie wird mindestens teilweise durch die arbetsleistende Entspannung des Sauerstoffstroms gewonnen und nicht zuletzt kann das Verfahren mit geringem apparativem Aufwand durchgeführt werden.The method according to the invention proves itself in many ways as beneficial. It enables a very good separation of the individual gas components, the condensed components are what their concentration their temperature and their print arrives, recovered in recyclable form, necessary for the implementation The energy required for the process is at least partially due to the work performed Relaxation of the oxygen flow gained and last but not least can the process with can be carried out with little expenditure on equipment.

Es versteht sich von selbst, daß das erfindungsgemäße Verfahren in analoger Weise auch für Gasgemtche mit anderen Bestandteilen verwendet werden kann.It goes without saying that the inventive method in can also be used analogously for gas mixtures with other components.

Claims

Claims 1. Process for the decomposition of a predominantly sulfur dioxide in addition to a gas mixture containing lighter compounds, in which the Mixture subjected to multi-stage cooling and part of the sulfur dioxide condenses out and the gaseous remainder of the mixture of a washing column is supplied, in which the sulfur dioxide still present is separated from the mixture is, characterized in that the mixture after each cooling stage one Separator # 4,8,12, i6 is fed, the liquid bottom fractions of the separator (4,8,12,16) are fed to a further separator! 19i, the separated there Sump liquid removed as sulfur dioxide product and the gaseous top fraction of the separator (16) of the washing column (23) is fed, from whose head the lower boiling Component is removed.

2. The method according to claim 1, characterized in that the with Sulfur dioxide enriched washing liquid in the bottom of the washing column (25) a Stripping column ° O) is fed, the bottom liquid again as washing liquid the washing column (23) is fed.

5. The method according to claim 2, characterized in that the gaseous Top fraction (54) from the stripping column 426d cooled and into a separator () 7) is directed.

4. The method according to claim 2 or), characterized in that the Stripping column (26) at a pressure which is higher than that of the gas mixture to be separated is operated and at least part of the overhead of the stripping column (26) withdrawing gas is returned to the starting gas mixture.

5. The method according to claim 5 or 4, characterized in that a Part of the bottom liquid removed from the washing column (23) into the separator (57 # is directed.

o. The method according to claim 2 or 5, characterized in that on Fresh water (50) is supplied to the top of the washing column (25).

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that that the bottom liquid of the further separator (19) and / or the washing column (23) be pumped to higher pressure.

8. The method according to any one of claims 2 to 7, characterized in, that the overhead of the washing column (25) withdrawn fraction in heat exchange with the top fraction (54) of the stripping column (26) is heated and then performing work is relaxed.

9. Device for performing the method according to one of the claims 1 to 8 with at least two cooling stages arranged in series and a washing column, characterized in that each cooling stage has a separator (4,8,12,16) Is connected downstream and the lower sections of the separator 1 #, S, 12, i with a further separator (19) are connected, the head together with the head of the separator (16 of the last cooling stage is connected to the washing column '23B.

10. The device according to claim, characterized by one with the Washing column (23) connected stripping column (26).

11. The device according to claim @ of 10, characterized by a with the lower area of the washing column (23) and / or the head of the stripping column (26) connected separator (37).

12. Device according to one of claims G to il, characterized associated with the sump of the further Absc @ eider (19) and / or the washing column # 25 ' Liquid pumps (21,24).