DE3900393A1 - Verfahren zur entfernung von kohlenoxysulfid aus gasen - Google Patents

Verfahren zur entfernung von kohlenoxysulfid aus gasen

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Manfred Dr Ing Schingnitz
Peter Dr Ing Minak
Anton Dr Ing Althapp
Monika Barchmann
Julia Conradi
Christoph Dipl Ing Sokoll
Rainer Bolcek
Klaus-Otto Dr Rer Na Kuhlbrodt
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Deutsches Brennstoffinstitut Freiberg GmbH
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Brennstoffinstitut Freiberg
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
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Description

Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Kohlenoxysulfid aus Gasen wie Erdgasen oder Kohlenver­ gasungsgasen.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
Kohlenoxysulfid muß aus technischen Gasen entfernt wer­ den, da es in katalytischen Prozessen zu Kontaktvergif­ tungen führt oder durch partielle Hydrolyse in feuchten Gasen toxischen und korrosiven Schwefelwasserstoff er­ zeugt. Zur Entfernung des Kohlenoxysulfids sind in der Technik einige technisch und ökonomisch sehr aufwendige Verfahren bekannt.
COS ist in technisch angewendeten Absorptionsmitteln wie z. B. Methanol (R. Zeller; Kohlevergasung und Rectisol­ wäschen; Linde-Berichte (1979) H. 5, S. 3-8) oder Se­ lexol; 59 Annual GPA Convention, March 17-19, 1980, Houston - Texas) löslich, jedoch die Löslichkeit ist et­ wa 2-3fach geringer als für H2S, so daß ein 2-3fa­ cher Lösungsmittelumlauf in einem Absorptionsverfahren erforderlich ist. Damit ist der Absorptionsprozeß durch große Kolonnen und einem erhöhten Energiebedarf gekenn­ zeichnet.
Weiterhin ist es möglich, Kohlenoxysulfid durch Natron- oder Kalilauge absorptiv zu entfernen. Bei Anwesenheit weiterer saurer Gase wie CO2 oder H2S steigt durch si­ multaner Reaktion dieser Komponenten mit den Alkalien der Laugeverbrauch an und das Verfahren wird dadurch unwirtschaftlich.
Ein weiteres Verfahren der COS-Entfernung besteht dar­ in, das Prozeßgas im Temperaturbereich von 200-300°C durch Wasserdampf in Anwesenheit eines geeigneten Ka­ talysators hydrolytisch zu CO2 und H2S umzusetzen und anschließend den gebildeten Schwefelwasserstoff durch konventionelle Entschwefelungsverfahren aus dem Gasstrom zu entfernen (F.C. Riesenfeld; A. L. Kohl; Gas Prufica­ tion; Gulf Publ. Co., Houston 2. Auf. (1974), S. 628 H).
Weiterhin ist es möglich, COS in einem COS-inerten or­ ganischen Lösungsmittel, daß ggf. eine organische Base enthält, mit einem Wasseranteil von 15-50 Mol.-% bei Temperaturen von 50 bis 105°C zu hydrolysieren (DE-OS 22 50 169), wobei der bei der Hydrolyse entstehende Schwe­ felwasserstoff durch eine weitere Prozeßstufe zu entfer­ nen ist.
In allen Fällen bedeutet die COS-Entfernung in der Ket­ te von Entschwefelungsprozessen einen zusätzlichen Auf­ wand durch erhöhten Lösungsmittelumlauf, erhöhten Al­ kali-, Elektroenergie- und Dampfverbrauch und größere bzw. zusätzliche Apparate.
Ziel der Erfindung
Das Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zur Entfernung von Kohlenoxysulfid aus Gasen, das gegenüber bekannten Verfahren geringeren technisch-ökonomischen Aufwand er­ fordert.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aus Gasen in einem einstufigen Prozeß das Kohlenoxysulfid zu entfer­ nen und ein verwertbares Endprodukt zu erzeugen.
Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe wie folgt gelöst:
Das Rohgas, aus dem das COS zu entfernen ist, wird in bekannten Absorptionsapparaten mit einem Lösungsmittel­ gemisch, bestehend aus Wasser und N-Methyl-ε-caprolac­ tam, im folgenden als NMC bezeichnet, in Kontakt ge­ bracht. In dem Lösungsmittelgemisch befindet sich wei­ terhin gelöstes Schwefeldioxid. Dabei ist es unerheb­ lich, ob das Schwefeldioxid in einem separaten Absorber in das Lösungsmittelgemisch hineingebracht wird, oder ob das Schwefeldioxid dem Rohgas zugegeben und gleich­ zeitig mit dem COS durch das Lösungsmittelgemisch ab­ sorbiert wird.
Im Lösungsmittelgemisch finden mit den angegebenen Ga­ sen folgende Reaktionen statt:
2 COS + 2 H2O → 2 CO2 + 2 H2S (1)
2 H2S + SO2 → 3 S + 2 H2O (2)
Es ergibt sich die Bruttogleichung
2 COS + SO2 → 3 S + 2 CO2 (3)
Die Hydrolysereaktion gemäß Reaktion (1) verläuft bei stöchiometrischem Einsatz von SO2 quantitativ schon bei Normaltemperatur und ohne zusätzlichen Katalysator, da durch die nachfolgende Reaktion gemäß Gleichung (2), elementarer Schwefel gebildet wird, der eine Rückreak­ tion nicht eingehen kann.
Für die Reaktion (2) besitzt das Lösungsmittel NMC autokatalytische Eigenschaften. Es entsteht grobkri­ stalliner Schwefel, der sich durch konventionelle Absetz-, Filtrier- oder Schwefelschmelzverfahren aus dem Lösungsmittelgemisch problemlos entfernen läßt.
Das nach der Reaktion (2) gebildete Wasser dient zur COS-Hydrolyse gemäß Gleichung (1). Es wurde gefunden, daß zur Durchführung der Reaktionen (1) und (2) ein Wasseranteil von 3 bis 10 Gew.-% am günstigsten ist. Bei einem zu geringem Wasseranteil ist die Hydrolyse­ geschwindigkeit zu gering, während bei einem zu hohem Wasseranteil im Lösungsmittelgemisch feinkörniger bis kolloidaler Schwefel entsteht, der sich nur schwer aus dem Lösungsmittelgemisch abtrennen läßt.
Ausführungsbeispiel
Die Erfindung soll im nachfolgendem Beispiel näher er­ läutert werden:
Durch Vergasung von schwefelreicher Kohle wird ein Roh­ gas erzeugt, daß nach der Entfernung des H2S durch ein Absorptionsverfahren mit einem physikalisch wirkendem Lösungsmittel noch 0,3 Vol-% COS enthält.
Die weiteren Parameter sind wie folgt:
Gasmenge: 20 000 m3 i. N./h
Gadruck: 2,8 MPa
Temperatur: 30°C
Analyse: CO 45,0%
CO2 10,2%
H2 44,5%
COS 3000 ppm
Das Rohgas soll für energetische Zwecke benutzt werden und darf noch bis zu 20 ppm Schwefelverbindungen ent­ halten.
Die technologische Schaltung des Verfahrens zur Ent­ fernung von COS aus dem Kohlevergasungsgas ist in der Fig. 1 dargestellt.
Das Rohgas gelangt über die Leitung 1 in den Absorber 10. Vor Eintritt wird dem Rohgas über die Leitung 2 SO2 in stöchiometrischer Menge zugemischt. Im Absorber 10 werden COS und SO2 gelöst in einem Lösungsmittel­ gemisch aus N-Methyl-ε-caprolactam und 5 Ma-% Wasser.
Durch die Reaktion entsteht grobkristalliner Schwefel, der im Lösungsmittelgemisch suspendiert ist. Die Sus­ pension wird diskontinuierlich aus dem Sumpf des Ab­ sorbers über die Leitung 4 abgezogen und in die Zen­ trifuge 6 geleitet, in der der Schwefel aus der Sus­ pension abgetrennt wird. Über die Schwefelleitung 5 wird der Schwefel abgezogen. Das Lösungsmittelgemisch gelangt in den Ausgleichsbehälter 7. Von dort wird es über die Pumpe 8 und die Leitung 9 wieder in den Ab­ sorber 10 zurück gepumpt.
Das gereinigte Gas, das 10 ppm COS enthält, wird durch die Leitung 3 dem energetischen Verbraucher zu­ geleitet.
Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen
1 Leitung
2 Leitung
3 Leitung
4 Leitung
5 Schwefelleitung
6 Zentrifuge
7 Ausgleichsbehälter
8 Pumpe
9 Leitung
10 Absorber

Claims (2)

1. Verfahren zur Entfernung von Kohlenoxysulfid aus technischen und natürlichen Gasen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das COS-haltige Gas zusammen mit SO2 und einem Lösungsmittelgemisch aus N-Methyl-ε-ca­ prolactam und Wasser in einem Absorptionsapparat bei Normaltemperatur gegeben wird, indem durch COS- Hydrolyse und nachfolgender Reaktion des gebilde­ ten Schwefelwasserstoffs mit Schwefeldioxid grobkri­ stalliner Schwefel erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittelgemisch aus N-Methyl-ε-capro­ lactam und einem Zusatz von 3-10 Ma-% Wasser be­ steht.
DE19893900393 1988-02-24 1989-01-09 Verfahren zur entfernung von kohlenoxysulfid aus gasen Granted DE3900393A1 (de)

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JP (1) JPH01258727A (de)
AT (1) ATA5489A (de)
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DD (1) DD276004A3 (de)
DE (1) DE3900393A1 (de)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2250169A1 (de) * 1972-10-13 1974-04-25 Metallgesellschaft Ag Verfahren zur entschwefelung technischer brenngase und synthesegase

Patent Citations (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2250169A1 (de) * 1972-10-13 1974-04-25 Metallgesellschaft Ag Verfahren zur entschwefelung technischer brenngase und synthesegase

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
59 Annual GPA Convention, March 17-19, 1980, Houston - Texas *
RIESENFELD, F.C., KOHL, A.L.: Gas Prufication, Gulf Publ. Co, Houston 2. Auf., 1974, S. 628 H *
ZELLER, R.: Kohlevergasung und Rectisolwäschen, Linde-Berichte, 1979, H. 5, S. 3-8 *

Also Published As

Publication number Publication date
DD276004A3 (de) 1990-02-14
ATA5489A (de) 1993-04-15
AU2970789A (en) 1989-08-24
JPH01258727A (ja) 1989-10-16

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