DE3715526C2

DE3715526C2 -

Info

Publication number: DE3715526C2
Application number: DE19873715526
Authority: DE
Inventors: Karl Dr.-Ing. 4300 Essen De Knoblauch; Klaus Dr. 4630 Bochum De Wybrands; Klaus-Dirk Dipl.-Ing. 4300 Essen De Henning; Josef Dipl.-Ing. 4320 Hattingen De Degel; Heinz 5620 Velbert De Ruppert
Original assignee: Bergwerksverband GmbH
Current assignee: Bergwerksverband GmbH
Priority date: 1987-05-09
Filing date: 1987-05-09
Publication date: 1989-02-16
Also published as: DE3715526A1; WO1988008748A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von imprägnierter Aktivkohle für die Entfernung von Quecksilber aus Gasen.

Quecksilber ist ein hochgiftiges Metall, das aufgrund seines relativ hohen Dampfdruckes (20 mg/m³ bei 20°C) in zahlreichen Gasen enthalten ist. Es ist bekannt, Quecksilber mit imprägnierter Aktivkohle aus Gasen zu entfernen. In der DE-OS 26 03 807 wird eine Aktivkohle verwendet, die mit 5-50% H₂SO₄ und 0,1-5% Jodionen imprägniert ist. Durch die gleichzeitige Imprägnierung mit Schwefelsäure und zusätzlich mit Jod bzw. Jodid genügen schon verhältnismäßig kleine Jod bzw. Jodidmengen, um den gewünschten Reinigungseffekt zu erreichen. Bedingt durch den Schwefelsäuregehalt verursacht die Aktivkohle jedoch Korrosionsprobleme.

Es ist auch bereits bekannt, Quecksilber mittels Elementarschwefel enthaltender Aktivkohle aus Lösungen zu entfernen. Die EP 00 00 214 B1 lehrt ein Verfahren bei dem die anfallende, Schwefel enthaltende Sorptionskohle noch mit einer wäßrigen Alkalilösung behandelt wird. Diese Aktivkohle zeichnet sich durch ein besonderes Sorptionsvermögen für Metallionen aus. Als Beipiel wird besonders die Entfernung von Quecksilber aus schwefelsaurer Lösung herausgestellt. Bei diesem Verfahren, bei dem Quecksilber aus wäßrigen Lösungen und nicht aus der Gasphase entfernt wird und auch keine zusätzliche Jodimprägnierung vorgenommen wird, lasen sich nur vergleichsweise geringe Abscheideleitungen erzielen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Quecksilber aus Gasen mit einer hohen Abscheidungsleistung an imprägnierten Aktivkohlen ohne Korrosionsprobleme abzuscheiden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung erfolgen durch die Merkmale der Unteransprüche.

Durch Versuche hat sich herausgestellt, daß durch mit Elementarschwefel und anschließend mit Jod oder einer Jodverbindung imprägnierte Aktivkohlen die Quecksilberentfernung überraschend verbessert werden kann. Die erfindungsgemäß behandelten Aktivkohlen besitzen sowohl eine sehr gute Reinigungsleistung als auch eine sehr hohe Aufnahmekapazität für Quecksilber. Die Verbesserung liegt dabei deutlich über den Werten, die sich durch eine reine Addition der Imprägnierung mit Elementarschwefel und Jod ergeben würden. Da die erfindungsgemäßen Aktivkohlen keine Schwefelsäure enthalten, tritt keine Korrosion auf.

Als jodhaltige Verbindungen können elementares Jod oder Alkalÿodide, wie Kalium- und Natriumjodid, eingesetzt werden. Als Aktivkohlen können vorteilhaft Aktivkohlen mit einem Mikroporenvolumen (Porenradius <10 nm) zwischen 5-65 cm³/100 g verwendet werden. Das Mikroporenvolumen wird aus der Benzoladsorptionsisotherme bestimmt (Kienle/Bäder - "Aktivkohle und ihre industrielle Anwendung" - Ferdinand Enke Verlag, Stuttgart, 1980, S. 66 ff.). Dabei wird aus der adsorbierten Benzolmenge das Mikroporenvolumen ermittelt.

Bei der Imprägnierung hat sich ein Schwefelgehalt von 5-25 Gew.-% und ein Jodgehalt von 0,5-5 Gew.-% als besonders vorteilhaft herausgestellt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Beispiele näher beschrieben.

Beispiel 1

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Aktivkohlen erfolgt in zwei Schritten. Im ersten Schritt wird die Aktivkohle gemäß der DE-PS 32 29 396 mit Elementarschwefel gemischt und 30 Stunden auf 250°C erhitzt. Die so behandelte Aktivkohle wird in dem zweiten Schritt mit einer wäßrigen Lösung von Kaliumjodid getränkt und anschließend bei 120°C getrocknet. Unterschiedliche Schwefel- bzw. Jodgehalte können durch unterschiedliche Schwefelmengen bzw. Jodkonzentrationen auf die Aktivkohle aufgebracht werden.

Auf diese Weise wurden die in Beispiel 2 in der Tabelle aufgeführten imprägnierten Aktivkohlen hergestellt (Versuche Nr. 5, 6, 7, 8 und 10).

Zum Vergleich wurden Aktivkohlen hergestellt, die nur mit Kaliumjodid imprägniert wurden (Versuche 1), und Aktivkohlen, die nur mit Elementarschwefel imprägniert wurden (Versuche 2, 3, 4 und 9). Die Mikroporenvolumina der Aktivkohlen betrugen 5, 36, 48 und 65 cm³/100 g.

Beispiel 2

Mit den gemäß Beispiel 1 imprägnierten Aktivkohlen wurden Versuche unter folgenden Bedingungen durchgeführt:

Quecksilberkonzentration
2,5 mg/m³
Adsorberdurchmesser	40 mm
Aktivkohleschichthöhe	200 mm
Strömungsgeschwindigkeit	0,3 m/s
Temperatur	25°C bzw. 150°C
Druck	1 bar
Korndurchmesser der Aktivkohlen	4 mm
Versuchszeit	1000 h

Die Versuchsergebnisse sind der Tabelle zu entnehmen.

Tabelle: Versuche zur Quecksilber-Entfernung

In Versuch 1 wurde eine Aktivkohle (Mikroporenvolumen 36 cm³/ 100 g) mit 6,5% Kaliumjodid (entspricht einem Jodgehalt von 5%) imprägniert. In den ersten 250 Versuchsstunden wurde eine gute Quecksilberentfernung erreicht. Nach 1000 Stunden sank sie auf 30% und der Versuch wurde abgebrochen.

In den Versuchen 2, 3 und 4 wurden Aktivkohlen mit unterschiedlichem Mikroporenvolumen mit Schwefel imprägniert. Die Abscheideleistungen sanken bei 1000 Versuchsstunden auf 96,97 bzw. 80%.

Die erfindungsgemäß mit Elementarschwefel und Kaliumjodid imprägnierten Aktivkohlen (Versuch 5, 6, 7 und 8) zeigten während der gesamten Versuchsdauer eine sehr gute Quecksilberabscheidungsleistung von <99,9%.

Versuch 8 wurde bei 150°C durchgeführt. Auch hier lag die Abscheideleistung nach 1000 Stunden über 99,9%.

Versuch 9 und 10 machen deutlich, daß auch mit der erfindungsgemäßen Imprägnierung bei einem Mikroporenvolumen von 5 cm³/1000 g eine verbesserte Reinigungsleistung erreicht werden kann.

Durch die Versuche wird belegt, daß durch die Imprägnierung mit Elementarschwefel und Jod die Quecksilberentfernung überraschend verbessert wird.

Beispiel 3

Eine Aktivkohle, D 47/4, Schüttdichte 470 g/l, Korngröße 4 mm und mit einem Mikroporenvolumen von 36 cm³/100 g wurde jeweils mit Elementarschwefel, Schwefelsäure und mit Schwefelsäure/Kaliumjodid sowie erfindungsgemäß mit Elementarschwefel/ Kaliumjodid imprägniert.

Mit diesen Aktivkohlen wurden Versuche unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 2 durchgeführt. Das Ergebnis ist in der Figur (Hg-Eliminationsrate) aufgeführt. Es ist die Quecksilbereliminationsrate in Prozent über die Versuchszeit in Stunden aufgetragen.

Aus der Figur geht hervor, daß schon nach geringer Versuchsdauer die Quecksilberentfernung bei der nur mit Schwefel imprägnierten Aktivkohle deutlich fällt. Die mit Schwefelsäure imprägnierte Aktivkohle zeigt eine gute Reinigungsleistung bis ca. 1000 Stunden, danach sinkt die Reinigungsleistung. Etwas besser verhält sich die mit Schwefelsäure/Kaliumjodid imprägnierte Aktivkohle gemäß der DE-PS 26 03 807.

Vergleicht man diese Ergebnisse mit der Aktivkohle, die erfindungsgemäß mit Elementarschwefel/Kaliumjodid imprägniert ist, so stellt man fest, daß die Reinigungsleistung bis zu einer Versuchszeit von ca. 4000 Stunden nahezu konstant bleibt. Erst danach erfolgt ein Abfall. Durch diesen Versuch ist ersichtlich, daß durch die erfindungsgemäße Kombination die Quecksilberentfernung überraschend gegenüber dem Stand der Technik verbessert wird.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von imprägnierter Aktivkohle für die Entfernung von Quecksilber aus Gasen, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivkohle mit Elementarschwefel und anschließend mit Jod oder einer Jodverbindung imprägniert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mikroporenvolumen der zu imprägnierenden Aktivkohle zwischen 5 und 65 c³/100 g liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivkohle mit 5-25 Gew.-% Schwefel und mit 0,5- 5 Gew.-% Jod imprägniert wird.