DE3641101A1 - Verfahren und vorrichtung zur rueckgewinnung von schwefel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Rückgewinnung von Schwefel aus schwefelhaltigen Bestandteilen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. des Patentan­ spruches 7.

Es ist bekannt, zum Abbau des bei der Erdöl- und Erdgasraffi­ nerie in großen Mengen anfallenden Schwefels dampfdurchströmte Heizrohre (US-PS 41 71 200 oder US-PS 42 03 625) zum Abschmel­ zen von Teilstücken des Schwefels einzusetzen. Verunreinigter Schwefel, der beispielsweise aus der Nähe der Bodenfläche des in Blöcken abgelagerten Schwefels stammt, ist dagegen nur schwer zu reinigen und man hat, da Schmelzeinrichtungen mit Heizvorrichtungen, die unmittelbar in Kontakt mit dem verunrei­ nigten Schwefel kommen, wegen der starken Verunreinigungen kei­ ne wirtschaftliche Arbeitsweise erlauben, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorgeschlagen (P 36 06 931.0), mit dem der verunreinigte Schwefel unmittelbar in einem Schwefelbad ge­ schmolzen wird, aus dem dann mechanisch die groben Verunreini­ gungen entfernt werden können.

Ein gewisser Nachteil eines solchen Verfahrens und einer sol­ chen Vorrichtung besteht darin, daß die mechanischen aus dem geschmolzenen Schwefel abgezogenen Bestandteile, wie beispiels­ weise Sand- oder Erdbrocken, immer noch einen relativ hohen Be­ standteil von Schwefel enthalten, weil sie aus dem Schwefelbad herausgenommen werden.

Bekannt ist es auch (DE-OS 20 14 613) Schwefel aus schwefelhal­ tigen Mineralien im Autoklaven dadurch zu gewinnen, daß der Schwefel durch überhitztes Druckwasser zum Schmelzen gebracht und z.B. aus einer im Autoklaven angeordneten Siebtrommel ab­ fließt. Dieses Verfahren ist wegen der Verwendung eines unter Druck zu haltenden geschlossenen Autoklaven sehr aufwendig.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den in den vorher erwähnten Restbestandteilen, aber auch in anderen, beispielsweise mit Schwefel verunreinigten Bestandteilen, ent­ haltenen Schwefel auf wirtschaftliche Weise zurückzugewinnen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem der vom Heizmedium aufgenommene Schwefel anschließend durch Kühlung unterhalb seiner Schmelztemperatur vom Heizmedium ge­ trennt wird.

Mit dem neuen Verfahren können auf sehr einfache Weise Bestand­ teile vom Schwefel befreit werden, die nur wenig Schwefelantei­ le enthalten. Die verbleibenden Bestandteile bilden einen schwe­ felfreien Abfall, der wieder seinem ursprünglichen Zweck zuge­ führt werden kann. So kann beispielsweise zunächst noch schwe­ felhaltige Erde dem Boden wieder zurückgegeben werden. Der rück­ gewonnene Schwefel seinerseits kann zu anderen schwefelhaltigen Produkten weiterverarbeitet werden. Das Verfahren kann leicht realisiert werden und erfordert keine besonderen Einrichtungen, wie etwa einen Autoklaven.

Als Heizmedium können grundsätzlich zwei Typen von Medien ver­ wendet werden, nämlich zum einen Medien, in denen Schwefel lös­ lich ist. Aus der Fülle von Medien, die diese Eigenschaft haben sollten allerdings für das vorliegende Verfahren solche ausge­ sucht werden, die verhältnismäßig einfach zu gewinnen sind, die nicht toxisch sind und die umweltfreundlich und einfach verar­ beitet werden können. Ein solches Medium ist beispielsweise Olivenöl, das sich auch als sehr geeignet erwiesen hat, um das neue Verfahren durchzuführen.

Die andere Gruppe von Medien sind solche, in denen Schwefel we­ nig oder gar nicht lösbar ist. Da auch für solche Medien die vorher erwähnten Kriterien erfüllt sein müssen, hat sich Was­ serdampf für diese zweite Gruppe als besonders geeignet heraus­ gestellt. Beide Medien lassen sich über die Schmelztemperatur von Schwefel, die etwa bei 114°C liegt, erhitzen. Das über den ganzen Temperaturbereich flüssigbleibende Olivenöl verliert je­ doch die Fähigkeit der Schwefellöslichkeit mit abnehmender Tem­ peratur und gibt bei einer Abkühlung bis auf ca. 20°C den zu­ nächst gelösten Schwefel in fester Form wieder frei. Bei der Verwendung von Wasserdampf genügt eine Abkühlung auf etwa 100°C um den Schwefel in fester Form zurückzugewinnen.

Bei beiden Methoden werden als Endprodukt ca. 60-65% des im Aus­ gangsmaterial enthaltenen Schwefels gewonnen.

Die Vorrichtung zur Durchführung der neuen Verfahren läßt sich in einfacher Weise durch die Anordnung eines Behälters verwirk­ lichen, in dem bei Verwendung von schwefellöslichem Olivenöl das heiße Olivenöl aufgenommen wird, in das dann die schwefelhalti­ gen Bestandteile gegeben werden. Durch eine Abfilterung der fe­ sten Bestandteile kann das den Schwefel enthaltende Olivenöl der Kühleinrichtung zugeführt werden, wo der Schwefel herausge­ trennt wird. Da in diesem Fall eine Rezirkulation des Olivenöls zum Behälter erwünscht ist, kann eine entsprechende Rückführ­ leitung mit einer Wiederaufheizung vorgesehen werden.

Für die Behandlung mit Wasserdampf wird ein Behälter vorgese­ hen, in dem die schwefelhaltigen Bestandteile beispielsweise in einem Korb aufgenommen werden, der dann von dem Dampf ange­ strömt wird, der durch den Behälter geleitet wird. Der Dampf kann, da er umweltfreundlich ist, abgeleitet oder auch in be­ kannter Weise unter Ausnützung seines Restwärmegehaltes wieder aufbereitet werden. Der in diesem Fall aus den Bestandteilen herausgeschmolzene Schwefel wird zu fester Form gekühlt und ge­ gebenenfalls gefiltert.

Die Erfindung soll im folgenden anhand von Beispielen und an­ hand von zwei Einrichtungen zur Durchführung des neuen Verfah­ rens erläutert werden. In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 ein Blockschaubild zur Durchführung des Verfahrens zur Rückgewinnung von Schwefel unter Einsatz von Wasserdampf und

Fig. 2 das Schaubild einer Einrichtung zur Rückgewinnung von Schwefel mit Hilfe von Olivenöl oder einem anderen schwefellöslichen Medium.

Aus der Fig. 1 ist zu erkennen, daß in einem Behälter (1) ein Korb (10) o.dgl. angeordnet ist, der, wie schematisch mit dem Pfeil (2) angedeutet, mit den schwefelhaltigen Bestandteilen gefüllt wird. In Richtung des Pfeiles (3) wird in den Behälter (1) Wasserdampf mit einer Temperatur von etwa 140°C mit aus­ reichendem Druck eingeleitet, der durch eine Leitung (6) aus dem Behälter (1) austreten kann, nachdem er den Korb (10) mög­ lichst intensiv durchströmt hat. Zu diesem Zweck kann es bei­ spielsweise zweckmäßig sein, den Behälter (1) in der Form einer geeigneten Führung für den Dampf auszubilden, der den Korb (10) durchströmt. In einem nachgeschalteten Behälter (5), in dem ei­ ne Kondensation und eine Abkühlung etwa auf 100°C vor sich geht, verfestigt sich der Schwefel und kann in einem nachge­ schalteten Filter von dem Kondensat getrennt werden. Das Kon­ densat kann einer Aufbereitungseinrichtung zugeführt werden. Der feste Schwefel gelangt vom Filter (4) aus zu Weiterverar­ beitungseinrichtungen (7), in denen der Schwefel entweder in Granulatform verpackt und verkauft wird, oder zu anderen Pro­ dukten, beispielsweise zu Düngeprodukt, weiterverarbeitet wird.

Die in dem Korb (10) befindlichen Festbestandteile können dem Behälter (1) entnommen und - wie mit den Pfeilen (13) angedeu­ tet - ebenfalls weiter verarbeitet, beispielsweise mit Kalk zu Gips verbrannt werden oder mit Kalk neutralisiert und als Bo­ denauffüllung verwendet werden. Auch die Aufbereitung zu Dünge­ mittel o.dgl. ist möglich. Natürlich kann anstelle eines Korbes, der für Versuche verwendet wurde, in einer Produktionseinheit auch eine ähnlich geeignete Einrichtung, beispielsweise ein durchlässiges Fördergitter o.dgl., verwendet werden.

Die Fig. 2 zeigt eine Anordnung, bei der in den Behälter (1′) durch die Leitung (11) ein flüssiges und auf eine Temperatur von 130° aufgeheiztes Medium, im Ausführungsbeispiel Olivenöl, eingeführt wird. Ebenfalls eingeführt in den Behälter (1′) wer­ den die schwefelhaltigen Bestandteile im Sinne des Pfeiles (2), die sich in dem flüssigen Medium erhitzen und den Schwefel in geschmolzener Form freigeben. Die so beschaffene Flüssigkeit wird dann über eine Leitung (6) einem Filter (4) zugeführt, in dem die festen Bestandteile von der flüssigen Phase getrennt werden. Die festen Bestandteile gelangen, wie mit dem Pfeil (12) angedeutet, zu Weiterverarbeitungseinrichtungen, die ähn­ lich jenen der anhand der Fig. 1 geschilderten Weiterverarbei­ tungseinrichtungen (13) für die festen Bestandteile ausgebildet sein können. Der flüssige Anteil, der aus heißem Olivenöl und Schwefel in flüssiger Form besteht, gelangt über eine Leitung (14) zu einer Kühleinrichtung (5), wo der Schwefel in fester Form ausfällt. Der Kühleinrichtung (5) wird die flüssige, durch die Leitung (14) ankommende Phase auf etwa 20°C abgekühlt. Der feste Schwefel wird in einem weiteren Filter (15) herausge­ trennt und dann, ebenso wie bei der Einrichtung der Fig. 1, an Weiterverarbeitungseinrichtungen (7) weitergegeben. Das ver­ bleibende flüssige Olivenöl gelangt zur Rückführung zum Behäl­ ter (1′) in einen Wärmetauscher (8) und wird dann über die Rückführleitung (9) wieder der Zulaufleitung (11) zum Behälter (1′) mit einer Temperatur von etwa 130° erneut zugeführt. In beiden Fällen konnten bei Versuchen aus den schwefelhaltigen Bestandteilen ca. 60-65% des im Ausgangsmaterial enthaltenen Schwefelanteiles gewonnen werden. Es ist sicher möglich, den Prozentsatz an rückgewonnenem Schwefel durch Verwendung feine­ rer und besserer Filter zu steigern, als sie bei den durchge­ führten Versuchen verwendet wurden. Mit dieser Methode kann daher auch aus den, bei dem bekannten Verfahren nach der Anmel­ dung P 36 06 931.0 anfallenden Abfallbestandteilen, noch ein erheblicher Anteil an Schwefel rückgewonnen werden. Zu erwähnen ist, daß der in dem Filter (15) der Fig. 2 zurückgewonnene fe­ ste Schwefel, der noch von Olivenöl benetzt ist, mit heißem Wasser in einfacher Weise gewaschen werden kann, so daß er als reiner Schwefel vorliegt.

Die Verwendung von Dampf als Heizmedium weist, wie aus den vor­ her angegebenen Daten deutlich wird, gegenüber der Verwendung von Olivenöl den Vorteil auf, daß weniger Wärmeenergie benötigt wird, weil eine Abkühlung des Dampfes nicht bis zu einer so niedrigen Temperatur notwendig ist, als dies bei Olivenöl er­ forderlich wird. Die Restwärme des Dampfes kann wiedergewonnen werden.

Es ist natürlich möglich, auch noch eine Reihe anderer Heizme­ dien für das neue Verfahren zu verwenden. Es gibt eine Fülle von Flüssigkeiten, die Schwefel lösen und es gibt auch genug Medien, die Schwefel nicht oder nicht sehr gut lösen. Sofern diese Medien die eingangs genannten Bedingungen eines wirt­ schaftlichen, umweltfreundlichen und gefahrlosen Einsatzes er­ möglichen, können auch solche bekannte anderen Medien für das neue Verfahren eingesetzt werden.

Claims (10)

1. Verfahren zur Rückgewinnung von Schwefel aus schwefel­ haltigen Bestandteilen, insbesondere aus Sand oder Erde, bei dem die schwefelhaltigen Bestandteile der Umgebung eines flui­ den, schwefelfreien Heizmediums ausgesetzt werden, das eine über der Schmelztemperatur von Schwefel liegende Temperatur aufweist und mit Schwefel chemisch nicht reagiert, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der vom Heizmedium aufgenommene Schwefel durch Kühlung unterhalb seiner Schmelztemperatur vom Heizmedium getrennt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Heizmedium ein schwefellösendes Medium verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizmedium über den gesamten, bei dem Verfahren eingesetz­ ten Temperaturbereich flüssig ist.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Heizmedium Olivenöl vorgesehen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Heizmedium ein Schwefel nicht lösendes Medium vorgesehen ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Wasserdampf als Heizmedium verwendet wird.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen tankartigen Behälter (1), durch in den Behälter mündende Zuführeinrichtun­ gen (2, 3) für die schwefelhaltigen Bestandteile und für das Heizmedium, sowie durch den Behälter (1) mit mindestens einem nachgeschalteten Kühlbereich (5) und einem Filter (4) verbin­ dende Leitungen (6).

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kühlbereich (5) Einrichtungen (7) zur Weiterverarbei­ tung des festen Schwefels nachgeschaltet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, insbesondere zur Durchfüh­ rung des Verfahrens nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß dem Kühlbereich (5) eine mit einem Wärmetau­ scher (8) versehene Rückführleitung (9) für das Heizmedium zum Behälter (1) nachgeschaltet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, insbesondere zur Durchfüh­ rung des Verfahrens nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Behälter (1) als eine Strömungsführung für den Dampf ausgebildet und mit einem in der Dampfströmung liegenden Korb (10) für die schwefelhaltigen Bestandteile ver­ sehen ist.