DE3239603A1 - Verfahren zum gleichzeitigen entfernen von h(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts)s, so(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts) und elementarem schwefel aus gasgemischen - Google Patents
Verfahren zum gleichzeitigen entfernen von h(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts)s, so(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts) und elementarem schwefel aus gasgemischenInfo
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Description
LINDE AKTIENGESELLSCHAFT
(H 1328) H 82/83
Sti7fl 25.10.82
Verfahren zum gleichzeitigen Entfernen von H2S, SO2 und elementarem Schwefel
aus Gasgemischen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum gleichzeitigen
Entfernen von H-S, SO2 und elementarem Schwefel aus Gasgemischen
durch Behandeln des Gases mit einem Lösungsmittel, das nach Beladung mit den zu entfernenden Komponenten
regeneriert und wiederverwendet wird.
Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise in der DE-OS 29 31 046 beschrieben. Das bekannte Verfahren dient vor
allem dazu, beträchtliche Anteile elementaren und gebundenen Schwefels aus den Abgasen von Claus-Verfahren-Anlagen
zu entfernen, bei denen Schwefelwasserstoff in elementaren Schwefel für dessen Gewinnung umgewandelt wird. Dieses
Ziel wird dadurch erreicht, daß dem wäßrigen Waschmedium bestimmte katalytische Feststoffe in feinvcrteilter
Form zugemischt werden. Insbesondere wird der Gasstrom in innigen Kontakt mit einer sauren, wäßrigen Suspension
eines feinteiligen katalytischen Materials, wie Aluminiumoxid
oder Aktivkohle, gebracht, wobei die Acidität der Suspension derart ist, daß sie durch Absorption saurer
Komponenten, des Gasstromes hervorgerufen wird. Durch Zugäbe
der katalytischen Feststoffe wird die Bildung kollo-
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idalen Schwefels in der wäßrigen Phase unterbunden. Der
Schwefel lagert sich nunmehr auf den feinverteilten kataiytischen Feststoffen ab und kann von diesen durch Regenerieren
wieder entfernt werden. Dazu wird das feinverteilte Material vom wäßrigen Medium abgetrennt und mit einem flüssigen
Lösungsmittel für Schwefel oder mit einem mit dem Material nicht reagierenden Gas bei Temperaturen gespült,
die ausreichen, um den Schwefel zu lösen oder abzuschmelzen. Das auf diese Weise regenerierte Material wird so dann
als wäßrige Suspension rückgeführt.
Mit diesem bekannten Verfahren wird Schwefel in allen seinen
verschiedenen Formen wirksam aus einem Gasstrom entfernt. Der Nachteil des Verfahrens besteht allerdings in
der äußerst aufwendigen Regenerierung der verwendeten Aufschlämmung
des Katalysators.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren
der eingangs genanntenArt so auszugestalten, daß es auf einfache und kosten- sowie energiesparende Weise
betrieben werden kann und den Umweltschutzbestimmungen entspricht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
das Lösungsmittel mit niedrigerer Temperatur als das zu
behandelnde Gas mit diesem in Kontakt gebracht wird und die zu entfernenden Komponenten von dem Lösungsmittel
aufgenommen werden, daß die Temperatur des beladenen Lösungsmittels bis zum Ausscheiden von festem, elementarem
Schwefel gesenkt, der elementare Schwefel von dem Lösungsmittel abgetrennt und das kalte, von Schwefel befreite
Lösungsmittel in die Wäsche zurückgeführt wird, wo es sich im Gegenstrom zu warmem,zu behandelndem Gas erwärmt.
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Die Erfindung beruht auf der Überlegung, daß die Löslichkeit
von elementarem Schwefel in der Waschflüssigkeit mit abnehmender
Temperatur abnimmt, während die Gaslöslichkeit zunimmt. Aus dieser Feststellung heraus ergab sich, daß
das erwünschte Reaktionsprodukt Schwefel durch Temperaturabsenkung aus der Flüssigkeit abzutrennen ist ohne gleichzeitig
die noch im Lösungsmittel enthaltenen Restgase H-S und SC>2 abzutreiben. Die Komponenten FUS und SO2 haben folglich
lange Zeit, nach folgender Gleichung 10
2 H2S + SO2 » 3/xSx + 2 H2O (I)
zu elementarem Schwefel und Wasser zu reagieren. Aus der
Gleichung folgt, daß H2S und SO2 im Gas im Verhältnis 2 : 1
enthalten sein muß, wie das in Claus-Abgasen der Fall ist.
Bei Gasströmen, die nicht nur die stöchiometrisch erforderliche Menge an SO- enthalten, kann durch externe Verbrennung
eines Teiles des Produktschwefels die entsprechende S02~Menge erzeugt und dem zu behandelnden Gasstrom oder direkt
dem Lösungsmittel zugeführt werden. Der elementare Schwefel fällt fest aus, wodurch sich das chemische Gleichgewicht
weiter nach rechts, also zur Schwefelbildung, hin verschiebt. Weiteres H9S und SO0 reagieren in der Waschflüssigkeit
zu elementarem Schwefel, so daß die Waschflüssigkeit an den Komponenten H2S und SO2 verarmt. Es findet also
gewissermaßen eine chemische Regenerierung des Waschmittels innerhalb des Kreislaufes statt, während üblicherweise Lösungsmittel
thermisch und/oder unter Druckabsenkung außerhalb des eigentlichen Waschmittelkreislaufs regeneriert
werden. Für die Regenerierung von Schwefel ist beim erfindungsgemäßen Verfahren keine Säule nötig, wie das sowohl
bei chemischen als auch bei physikalischen Wäschen sonst im allgemeinen der Fall ist. Ebenso entfallen die entsprechenden
Betriebsmittel. Bei gut mit Wasser mischbaren Lösungsmitteln ist jedoch im allgemeinen eine destillative
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Abtrennung des Reaktionsproduktes Wasser (laut Gleichung (I))
erforderlich.
Während das Lösungsmittel in die Waschsäule zurückgepumpt wird, erwärmt es sich in direktem Wärmetausch mit dem
schwefelhaltigen Gas. Dabei wird am kalten Ende der Säule aufgenommenes CO2 sowie weitere Inertgase, wie N2, CH.
ausgetrieben, da die Gaslöslichkeit ja mit steigender Temperatur abnimmt und die Flüssigkeit mit den Inerten und
ecu gesättigt ist. Im Gesamtprozeß wird dabei kein CCU
oder anderes Inertgas in der Waschflüssigkeit gelöst, da
innerhalb der "Regenerierung", d.h. des Ausscheidens von elementarem Schwefel durch TemperaturSenkung, keine Gasphase
abgegeben wird. Es tritt lediglich in der Mitte der Waschsäule eine Aufsättigung des Lösungsmittels mit CCU
und Inerten auf, die jedoch unten wieder abgetrieben werden.
H2S und SO2 werden praktisch nicht abgestrippt, da sie
in der Waschflüssigkeit durch die Reaktion zu elementarem
Schwefel nicht an der Sättigungsgrenze sind. Vielmehr ist
die Waschflüssigkeit in der Lage, aus dem schwefelhaltigen
Gas weitere Schwefelkomponenten, also insbesondere H-S und SO2 aufzunehmen.
Für den Fall, daß das zu behandelnde Gas COS enthält und entsprechende Umweltschutzbestimmungen vorliegen, ist es
erfindungsgemäß vorgesehen, das COS vor der Wäsche zu hydrolysieren. Das hierbei entstehende H2S kann sodann mit
dem im Gas enthaltenen SO2.wieder zu elementarem Schwefel
umgewandelt werden, wodurch sich die Schwefelausbeute erhöht .
Von besonderem Vorteil ist es, wenn gemäß einer weiteren
Ausführungsform die Wäsche bei Temperaturen zwischen 60
und 1200C, vorzugsweise 70 und 1000C, durchgeführt wird.
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Diese Temperaturen hängen dabei vor allem von der Temperatur des zu reinigenden Gases sowie von den Anforderungen
an die Gasreinheit ab. Je reiner das Abgas sein soll, d.h. je geringer sein Schwefelgehalt, umso geringer sollte die
Waschtemperatur sein. Da die Waschtemperatur zwischen der
Temperatur des Gases und des Lösungsmittels liegt, wird sie insbesondere durch den Grad der Abkühlung des beladenen
Lösungsmittels bestimmt. Dieses wird zur Ausscheidung des elementaren Schwefels bevorzugt auf die Temperaturen zwisehen
20 und 500C, vorteilhaft 30 und 400C, abgekühlt. Die
Abkühlung erfolgt zweckmäßigerweise durch indirekten Wärmetausch. Der feste Schwefel kann sich dabei an der Wärmetauscherfläche
absetzen. Sobald sich eine größere Menge festen Schwefels abgesetzt hat, wird dieser durch z.B. Dampf
im indirekten Wärmetausch wieder abgeschmolzen und läuft durch einen Syphon zu einer Schwefelgrube. Der Flüssigkeitsstrom
wird gleichzeitig auf den bereits regenerierten Wärmetauscher umgeschaltet. Ist der Schwefel abgeschmolzen, wird
der Wärmetauscher durch das Kühlmedium abgekühlt und steht erneut für die Kühlung des Lösungsmittels und die Ausscheidung
des Schwefels zur Verfügung. Es ist klar, daß mindestens zwei parallel geschaltete Wärmetauscher verwendet
werden, um ein kontinuierliches Verfahren zu ermöglichen. Ebensogut kann der elementare Schwefel auch ausflocken.
Er wird dann durch an sich bekannte fest-flüssig-Trennverfahren
wiedergewonnen.
Bei der zwischen H~S und SOj auftretenden Reaktion bildet
sich gemäß der obengenannten Gleichung (I) Wasser. Wasser
30wird überdies in Claus-Abgasen auch in größeren Mengen
durch das zu behandelnde Gas in den Waschkreislauf eingebracht. Um die Lage des chemischen Gleichgewichtes in Richtung
zur Schwefelbildung zu verschieben, muß dieses Wasser
aus der Waschflüssigkeit entfernt werden. Da das Lösungsmittel beim Kontakt mit dem Gas stark mit Wasser beladen wird,
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Ι empfiehlt es sich, das Wasser so früh wie möglich aus der
Waschflüssigkeit abzutrennen. Dazu kann bevorzugt eine Teilmenge des Lösungsmittels, die 10 bis 50%, vorzugsweise 20
bis 30%, der Gesamtwaschflüssigkeit beträgt, abgezweigt werden.
Bei Lösungsmitteln mit geringer Mischbarkeit mit Wasser - wie z.B. bei Toluol - empfiehlt sich das Abtrennen des
Wassers, z.B. durch Dekantieren, noch vor Abkühlung des Lösungsmittels zum Zwecke des Ausfrierens von festem Schwefel.
Sind Lösungsmittel und Wasser gut mischbar - wie z.B. bei Polyäthylenglykoläther - wird vorteilhaft erst nach Abtrennung
des festen Schwefels aus einem Teilstrom des Lösungsmittels z.B. durch Destillation Wasser entfernt.
Um die Wäsche besonders wirksam durchzuführen, ist gemäß
einer weiteren Variante des Erfindungsgedankens vorgesehen,
als Lösungsmittel einen Äther des Polyäthylenglykols zu verwenden. Doch soll die Erfindung nicht auf dieses Waschmittel
beschränkt sein. Vielmehr können ebensogut andere Lösungsmittel, wie Alkohole, Ketone, N-Methylpyrrolidon, Dlmethylformamid,
Glykole, Aromaten, Butyrolacton verwendet werden.
Um die Reaktionsgeschwindigkeit von H2S und SO2 zu elementarem
Schwefel zu erhöhen, wird in Weiterbildung des Erfindungsgedankens
vorgeschlagen, dem Lösungsmittel einen Katalysator zuzusetzen. Als Katalysatoren kommen sowohl
flüssige, z.B. Polyäthylenglykoläther, als auch feste Stoffe, z.B. feinverteilte Aktivkohle oder Aluminiumoxid (Tonerde)
in Frage. Die Verwendung von Katalysatoren ist dabei aus der bereitsserwähnten DE-OS 29 31 046 bekannt. Doch wird
im Gegensatz zu dem in der DE-OS beschriebenen Verfahren nicht Wasser, sondern ein anderes, geeignetes Lösungsmittel
zur Suspendierung des Katalysators verwendet.Der elementare
Schwefel, der sich auf der Oberfläche fester Katalysatoren absetzt, löst sich bei Erwärmung des Lösungsmittels, wie sie
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in der Waschsäule erfolgt, wieder. Eine externe Regenerierung, wie in der DE-OS vorgeschlagen, 1st deshalb bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren nicht erforderlich.
Im flüssigen Schwefel, wie er von den Wärmetauschern abgeschmolzen
wird, enthaltener fester Katalysator kann durch Filtrieren wiedergewonnen und in den Waschkreislauf zurückgeführt
werden.
Statt der Anwärmung in der Waschsäule kann auch eine Erwärmung
^, eines Teiles oder der gesamten Waschflüssigkeit im indirekten
Wärmetausch durchgeführt werden, wobei sich der auf der Katalysatoroberfläche
abgeschiedene elementare Schwefel im Lösungsmittel auflöst und daraus durch Abkühlung wiedergewonnen werden
kann. Dieses Verfahren ist zwar apparativ aufwendiger, hat aber den Vorteil, daß wesentlich weniger elementarer
Schwefel im Waschmittelkreislauf auf den Kopf der Waschsäule geführt wird. Dadurch verschiebt sich in der gesamten Waschsäule
das chemische Gleichgewicht günstig in Richtung der Bildung von 'elementarem Schwefel. Schwefelausbeute und Abgasreinheit
werden dadurch verbessert.
Anstatt dem Lösungsmittel einen feinverteilten Katalysator zuzumlschen, kann auch eine katalytisch wirksame Oberfläche
in Form eines Festbettes in den Waschmittelkreislauf eingebracht werden. Der auf der Oberfläche abgeschiedene elementare
Schwefel wird durch Spülen des Festbettes mit nicht mit elementarem Schwefel gesättigten Waschmittel abgewaschen.
Solches Lösungsmittel ist z.B. durch Abzweigen eines Teilstromes
aus dem Kreislauf und Erwärmen des Teilstromes zu erhalten. Während des Spülvorganges übernimmt selbstverständlich
ein paral'lel geschaltetes Festbett die katalytische Umsetzung.
um die Umschaltzyklen der zur Kühlung des Lösungsmittels
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verwendeten Wärmetauscher zu verlängern, kann überdies das
aus dem Sumpf der Waschsäule abgezogene Lösungsmittel z.B. durch eine Zentrifuge geschickt und der dort bereits ausgefallene
Schwefel in bekannter Weise abgetrennt werden. Erst im Anschluß daran wird das Lösungsmittel zur weiteren
Schwefelausscheidung abgekühlt.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist bei der Reinigung aller
schwefelhaltigen Gase und bei der Schwefelrückgewinnung einsetzbar. Insbesondere ist es zur Reinigung von Claus-Abgasen
geeignet, kann jedoch auch zur Reinigung von HoS-haltigen
Erdgasen verwendet werden.
Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand
von in zwei Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 Grundschema
Figur 2 Grundschema mit katalytischem Festbett.
Gemäß Figur 1 wird schwefelhaltiges Abgas beispielsweise
einer Claus-Anlage mit einer Temperatur von ca. 1400C und
einem Druck von 1,3 bar über Leitung 1 einer Waschsäule 2 von unten zugeführt. Dort steigt das Gas im Gegenstrom zu
über Leitung 3 am Kopf der Waschsäule aufgegebenem Lösungsmittel auf und kühlt sich dabei im direkten Wärmetausch ab.
Gleichzeitig werden die Schwefelkomponenten, wie z.B. H2S,
30SO-, Schwefeldampf und Schwefeltröpfchen ausgewaschen.
Das gereinigte Gas verläßt die Säule am Kopf über Leitung 4 mit ca. 600C und 1,25 bar.
Das Lösungsmittel wird am Kopf der Waschsäule 2 kalt auf-35gegeben.
Es ist mit CO2, N2 und anderen Inertgasen aus dem
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zu behandelnden Gas beladen, jedoch nicht gesättigt. Noch wesentlich geringer ist die Beladung mit elementarem Schwefel
und Schwefelverbindungen, die im Laufe des Verfahrens zu elementarem Schwefel reagieren, also vor allem H^S und
SO2. Das Lösungsmittel strömt entgegen der Gasrichtung von
oben nach unten durch die Waschsäule und wird dabei durch das heiße Gas erwärmt. Daneben nimmt das Lösungsmittel die
Gaslösungswärme, Wärme aus Wasserkondensation, Reaktionswärme
aus der Reaktion von H2S und SO2 und Wärme aus Schwefelkondensation
auf. Zugleich nimmt es CO2, N2 und andere
Inertgaase, sowie Schwefeldampf, Schwefeltröpfchen und
Schwefelverbindungen auf. Durch die Erwärmung verringert sich die Gaslöslichkeit des Lösungsmittels, so daß schnell
die Sättigungswerte für Inertgase überschritten werden.
Diese Gase werden deshalb abgegeben und verlassen die Waschsäule
ebenfalls über Leitung 4.
Schwefel, H2S und SO2 sind jedoch in der Waschlösung untersättigt
und bleiben deshalb gelöst. Durch die relativ hohe Temperatur im unteren Teil der Waschsäule erhöht sich sowohl
die Löslichkeit von elementarem Schwefel als auch die Reaktionsgeschwindigkeit
von H2S und SO2 zu elementarem Schwefel.
Im Säulensumpf sammelt sich deshalb Lösungsmittel, das bei relativ hoher Temperatur, z.B. 700C, mit. H2S und SO2 sowie
mit elementarem Schwefel nahezu gesättigt ist. Durch die Verweilzeit im Sumpf der Säule, der zu diesem Zweck als
Reaktionsbehälter mit ausreichend großem Volumen ausgebildet und gegebenenfalls zur besseren Durchmischung mit einem
Rührer versehen sein kann, reagiert weiteres H2S und SO2
zu elementarem Schwefel. Das beladene Lösungsmittel wird schließlich nach einer Verweilzeit von 3 bis 15 Minuten,
vorzugsweise 5 bis 7 Minuten, über Leitung 5 aus dem Sumpf der Waschsäule abgelassen.
Das warme, mit elementarem Schwefel gesättigte Lösungsmittel
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wird über eine Pumpe 6 zu Wärmetauschern/ beispielsweise
den wechselweise betriebenen Tauschern 7A, 7B, gefördert.
Dort wird das Lösungsmittel auf eine Temperatur von z.B. 400C abgekühlt, wodurch infolge der abnehmenden Löslichkeit
elementarer Schwefel in fester Form ausfällt. Zugleich steigt die Löslichkeit für Gase, z.B. iUS und SCK, so daß das Lösungsmittel
nach der Kühlung an Gasen untersättigt, jedoch an elementarem Schwefel gesättigt ist. In diesem Zustand kann
dem kalten Lösungsmittel über Leitung 8 etwas warmes, mit elementarem Schwefel untersättigtes Lösungsmittel zugemischt
werden, um den Ausfall von weiterem elementarem Schwefel in Rohrleitungen zu unterdrücken. Das kalte Lösungsmittel
gelangt über Leitung 3 zurück zur Waschsäule 2.
Von dem Lösungsmittel kann über Leitung 9 ein Teilstrom, z.B.
30% der gesamten umlaufenden Menge, abgezweigt und zur Wasserabtrennung in eine Destillationskolonne 10 geführt werden.
Am Kopf dieser Kolonne wird über Leitung 11 Wasserdampf und am Sumpf über Leitung 12 gereinigtes Lösungsmittel abgezogen.
Das gereinigte Lösungsmittel wird sodann über Leitung 3 zum
Kopf der Waschkolonne 2 geführt und dient hier zur Feinreinigung des Gasstromes. Wasser wird über Leitung 11 abgegeben.
Bei der Erwärmung in der Säule 10 aus dem Lösungsmittel abgetriebene Gase werden in einem Abscheider 25 vom Lösungsmit-
25tel getrennt und über Leitung 26 dem Rohgas zugemischt.
Wenn sich einer der beiden Wäremtauscher, z.B. 7A, mit festem
elementarem Schwefel zugesetzt hat, wird zur weiteren Kühlung auf den parallel geschalteten anderen Wärmetauscher 7B umgeschaltet.
Das Lösungsmittel im Wärmetauscher 7A wird über Leitung 13 mit Pumpe 14 in den Waschkreislauf zurückgepumpt.
Danach wird der Wärmetauscher gegen den Kreislauf gesperrt und indirekt, z.B. mit Niederdruckdampf, beheizt. Dabei
schmilzt der Schwefel bei Temperaturen von ca. 120°C ab und
kann flüssig in üblicher Weise über eine Leitung 15A durch
Form. S729 7.78
einen Syphon einer Schwefelgrube zugeführt werden. Ist der gesamte Schwefel abgeschmolzen, wird der Wärmetauscher durch
das Kühlmedium (Kühlwasser) abgekühlt und steht für erneute Beladung mit festem elementarem Schwefel zur Verfügung. Ana-
5loges gilt, wenn sich der Wärmetauscher 7B mit elementarem
Schwefel zugesetzt hat.
Beim Abschmelzen des Schwefels kann in dem Schwefel gelöstes
Lösungsmittel und Wasser verdampft werden, wenn der Dampfdruck des verwendeten Lösungsmittels hoch genug ist. Das
verdampfte Lösungsmittel kann vorzugsweise in das Wasser-Ausschlußsystem
(Kolonne 10) gegeben oder kondensiert und in den Kreislauf zurückgegeben werden. Durch diese Lösungsmittelrückgewinnung
sinkt der Betriebsmittelverbrauch. Zugleich erhält man gereinigten Schwefel als Produkt.
Sollte die Schwefelreinheit des Abgases aus der Waschsäule den Anforderungen nicht genügen, läßt sich der Schwefelgehalt
in bekannter Weise durch Änderung des Waschverfahrens reduzieren. Beispielsweise kann am Kopf der Waschsäule 2 noch
ein kleiner Lösungsmitteikreislauf mit kaltem, nicht mit schwefelhaltigen Gasen gesättigtem Lösungsmittel aufrechterhalten
werden. Diese Variante ist durch die gestrichelte Leitung 16 und den ebenfalls gestrichelt dargestellten Kühler
17 angedeutet.
über Leitung 16 wird ein Teilstrom des Lösungsmittels in
den mittleren Teil der Waschsäule 2 aufgegeben. Dieser Teilstrom übernimmt die Kühlung und Vorreinigung des schwefelhaltigen
Gases. Im oberen Teil der Waschsäule wird die restliche Lösungsmittelmenge über Leitung 3 aufgegeben. Diese
Teilmenge wird noch vorgekühlt (17) , um so die Gaslöslichkeit zu erhöhen. Die Auswaschung des Restgehaltes an schwefelhaltigen
Gasbestandteilen erfolgt dann im oberen Teil
35der Waschsäule.
Form. S729 7.78
Das in Figur 2 dargestellte Ausführungsbeispiel stimmt im Prinzip mit dem der Figur 1 überein. Der Unterschied besteht
lediglich darin, daß das Lösungsmittel vor Eintritt in die Wärmetauscher 7A, 7B ein katalytisches Festbett 18A,
18B durchläuft, in dem die Reaktion von H2S und SO2 zu elementarem
Schwefel verstärkt wird.
Das Lösungsmittel tritt beispielsweise in das katalytische Festbett 18A ein, das aus Aktivkohle oder Aluminiumoxid
bestehen kann. Bei der Reaktion zu elementarem Schwefel setzt sich fester Schwefel auf der katalytisch wirksamen
Oberfläche ab, erhöht dadurch den Druckverlust und verschlechtert die Katalysatorwirkung. Aus diesem Grunde muß das Festbett
regeneriert werden. Hierzu wird mit elementarem Schwefel
15untersättigtes Lösungsmittel verwendet. Ein derartiges
Lösungsmittel erhält man z.B. dadurch, daß ein Teilstrom nach der Pumpe 6 über Leitung 19 aus dem Waschmittelkreislauf
ausgeschleust und in 20 erwärmt wird. Dabei sinkt die Gaslöslichkeit und folglich entweicht einiges Gas. Zugleich steigt
20die Löslichkeit für elementaren Schwefel. In einem Abscheider 21 wird das Gas abgetrennt und in den unteren Teil der Waschsäule
über Leitung 22 zurückgegeben. Der flüssige Abzug aus dem Abscheider 21 wird über Leitung 23 durch das zu regenerierende
Festbett 18A gepumpt, wobei die Strömungsrich-
25tung vorzugsweise entgegen der Strömung bei Normalbetrieb ist.
Das mit elementarem Schwefel praktisch gesättigte Regenerierlösungsmittel wird dem Waschmittelstrom, der das im Normalbetrieb
befindliche Festbett 18B verläßt, über Leitung 24A und 24 zugemischt. Aus diesem Mischstrom wird dann in den
30Wärmetauschern fester Schwefel gewonnen. Analoges gilt,
wenn sich das Festbett 18B mit festem Schwefel zugesetzt hat.
Form. 5729 7.78
1 Zahlenbeispiel:
Rohgas (Clausabgas)
| CO2 | 42,48 | VoI. % | 315,6 | Kmol/h |
| N2 | 39,82 | Vol.% | 295,9 | Kmol/h |
| H2S | 0,66 | Vol.% | 4,9 | Kmol/h |
| so2 | 0,33 | Vol.% | 2,5 | Kmol/h |
| H2O | 16,71 | VoI. % | 124,2 | Kmol/h |
| insgesamt | 100 | Vol.% | 743,1 | Kmol/h |
| Druck | .1,3 | bar | ||
| Temperatur | 140° | C |
1. Behandlung mit Toluol als Lösungsmittel
Zur Wäsche des Rohgases sind ca. 163 t/h an Kreislauf-Toluol erforderlich, das am Kopf der Waschsäule mit
300C aufgegeben wird und sich durch Gasabkühlung, Gaslösungswärme,
Reaktionswärme und Kondensationswärme von Schwefel und Wasser auf 50°C erwärmt.
Das am Kopf der-Waschsäule abgezogene Reingas hat fol
gende Zusammensetzung:
315,6 Kmol/h
295,9 Kmol/h
24,4 Kmol/h
| co2 | 49,63 VoI |
| N2 | 46,53 VoI |
| H2O | 3,84 VoI |
| 30 H2S | 10 Vppm |
| SO2 | 10 Vppm* |
| Summe | 100 Vol. |
| Druck OC |
1,2 bar |
| ΟΌ Temperatur |
ca. 400C |
| Form. S729 7.79 |
635,9 Kraol/h
Aus der Lösung sind 7,4 Kmol/h an festem Schwefel abzuziehen,
Das kondensierte und das bei der Reaktion entstehende Wasser wird in einem Dekanter abgezogen.
*stöchiometrischer Wert: 5 Vppm.
Da SO- wesentlich weniger giftig ist als H2S, wird SO2
im Abgas etwas im Überschuß gefahren, um mit Sicherheit ein Maximum an H2S umzusetzen.
2. Behandlung mit Polyäthylengykoläther als Lösungsmittel
Die Lösungsmittelmenge wird zu 50% im unteren Teil der Waschsäule (Vorwäsche) aufgegeben, die anderen 50% am
Kopf der Säule (Hauptwäsche).
in der Vorwäsche wird das Rohgas auf ca. 700C abgekühlt
und dabei etwa 70% des Wassers aus dem Rohgas kondensiert. Gleichzeitig erwärmt sich das Lösungsmittel auf
ca. 6O0C. Dieser Teil des Lösungsmittels wird der Wasserabtrennkolonne
zugeführt, wo destillativ Wasser entfernt wird. Danach wird dieser Teil des Lösungsmittels dem
beladenen Lösungsmittel von der Hauptwäsche zugemischt. Die Gesamtmenge wird zur Schwefelabtrennung abgekühlt
auf 300C.
Am Kopf der Waschkolonne wird kaltes Lösungsmittel mit
300C aufgegeben. Es erwärmt sich im Gegenstrom zu dem in der Vorwäsche vorgereinigten Gas auf ca. 500C. Die
gesamte Lösungsmittelmenge, die im Kreislauf geführt wird, beträgt ca. 117 t/h.
Das gereinigte Abgas aus obengenanntem Rohgas hat folgende Zusammensetzung:
CO2 . 50,45 Vol.% 315,6 Kmol/h
Form. 8729 7.78
| N2 | 47 | ,31 Vol.% | 295 | * | ,9 | Kmol/h |
| 2 | ,24 Vol.% | 14 | ,0 | Kmol/h | ||
| H2S | 7 | Vppm | 625 | ~0 | ||
| so2 | 6 | Vppm | -^o | |||
| Summe | 1 | 00 Vol.% | ,5 | Kmol/h |
Druck 1,23 bar Temperatur ca. 400C
Die Waschmittelmenge kann in bekannter Weise ohne Einfluß
auf die Wirksamkeit der Anlage reduziert werden, wenn in der Vorwäsche eine Kühlstufe eingebaut wird, die einen Teil
der Wärme abführt.
Form. 5728 7.78
Leerseite
Claims (10)
- (H 13 28) H 82/83Sti/fl 25.10.8210PatentansprücheJ Verfahren zum gleichzeitigen Entfernen von HjS, SO2 und elementarem Schwefel aus Gasgemischen durch Behandeln des Gases mit einem Lösungsmittel, das nach Beladung mit den zu entfernenden Komponenten regeneriert und wiederverwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel mit niedrigerer Temperatur als das zu behandelnde Gas mit diesem in Kontakt gebracht wird, die zu entfernenden Komponenten von dem Lösungsmittel aufgenommen werden und darin zu elementarem ' Schwefel reagieren, daß die Temperatur des beladenenLösungsmittels bis zum Ausscheiden von festem, elementarem Schwefel gesenkt, der elementare Schwefel von dem Lösungsmittel abgetrennt und das kalte, im Schwefelgehalt stark reduzierte Lösungsmittel in die Wäsche zurückgeführt wird, wo es sich im Gegenstrom zu warmem, zu behandelndem Gas erwärmt.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß gegebenenfalls im Gas vorhandenes COS vor der Wäsche hydrolysiert wird.35Form. 5729 7.78
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wäsche bei Temperaturen zwischen 60 und 1200C, vorzugsweise 70 und 1000C, durchgeführt wird.
- 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das beladene Lösungsmittel zur Ausscheidung elementaren Schwefels auf Temperaturen zwischen 20 und 5O0C, vorzugsweise 30 und 4O0C, abgekühlt wird.
10 - 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel in indirektem Wärmetausch abgekühlt wird.
- 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß aus einem Teil des beladenen Lösungsmittels Wasser entfernt wird.
- 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß " zur Wasserentfernung 10 bis 50 %, vorzugsweise 20 bis 30% des beladenen Lösungsmittels abgezweigt werden.
- 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel ein Äther des Polyäthylenglykols verwendet wird.
- 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem Lösungsmittel ein Katalysator zugesetzt wird.
- 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Katalysator feinverteilte Aktivkohle oder Aluminiumoxid eingesetzt werden.Form. 5729 7.78
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