DE402737C

DE402737C - Entfernung von Schwefelwasserstoff aus Gasen

Info

Publication number: DE402737C
Application number: DEK83800D
Authority: DE
Original assignee: Koppers Co Inc
Current assignee: Beazer East Inc
Publication date: 1924-09-19

Description

Entfernung von Schwefelwasserstoff aus Gasen,

Die Erfindung laetrittt die Entfernung von

Schwefelwasserstoff aus Gasen durch Zusam-

inenbringen der schwefelwasserstoffhaltigen

Gase mit einer alkalischen Flüssigkeit, die

dann später durch Lüftung regeneriert werden

kann.

Nach der Erfindung sollen die sekundären

Produkte der Lüftung, welche in bezug auf

Schwefelwasserstoff inert und ohne Regene-

rieren- zur 1#.litferiiting von Schwefelwasser-

stoff nicht mehr brauchbar sin(1, regeneriert

werden.

Nach der Erfindung soll also Schwefel-

wasserstoff vollständig aus ,dein Gas entfernt

werden, und es soll der Alkaligehalt der dabei

benutzten Flüssigkeit dauernd ini wesentlichen

bewahrt werden, indem (las bei dein Reini-

g;ungsverfahr,-n gebildete Tliiosulfat re-ene-

riert wird. Durch diese Regenerierung wird

(las Thiostilfat wieder in aktive Form über-

g;efiihrt, in der es geeignet ist, die Alkalilöstlng

zur Behati@(ilung der Gase wieder zu erneuern.

(ieinäl,# der l-#-rfin(lun(, soll das Thiosulfat

aus der Lösung wieder gewonnen und in

Carbonat übergeführt werden und das ent-

stan,(lene Carbonat dann in der regenerierten

1.Usung wieder benutzt wenden.

Dies kann auf zweierlei Art ausgeführt

werden. Man kann (las Thiostilfat zuerst in

Sullid, (las letztere dann in Carbonat über-

füliren, das in geeigneter Weise da(lurcli er-

reicht werden kann, claß nian,cfas Sulfid zu der

finit der Verunreinigung beladenen Lösung

liinztisetzt, die in die Regenerierungsstufe

eintritt, wo die Umwandlung während der

Regenerierung; durch das in Lösung befind-

liche Alkalibicarbonat vor sich geht. Ander-

seits kann inan auch das Thiostilfat unmittel-

bar in Carbonat überführen und dann (las

Carbonat der' Gasreinigungslösung wieder

zusetzen.

Die Umwandlung des Thiostilfats in Sulfid

wind dadurch herbeigeführt, (laß (las Thio-

sttlfat finit einem kohlenstoffhaltigen Material

gemischt wird, daß man die :Mischung erhitzt

und das entstandene Sulfid aus dein kohlen-

stoflialtigen Rückstand auslaugt. Die Um-

wandlung des Thiostilfats in Carbonat wird

in ähnlicher Weise herbeigeführt, mit der

Abänderung, daß außerdem Kalkstein der

Mischuri 1; zugesetzt wird. Diese Umwand-

lung von Thiostilfat in Sulfid und Carbonat

ist an sich neu beschränkt.

Die zu reinigenden Gase, wie.Koksofengas,

Wassergas und andere Gase, auf welche das

vorliegende Verfahren ganz :allgemein anwend-

bar ist, enthalten gewöhnlich Kohlensäure,

die bei dein Verfahren nützlich ist. Wenn

indessen ,die Gase nicht von Anfang an kohlen-

säurelialtig sind, so kann solche entweder be-

soniders Hinzugesetzt werden; es können auch

Gase, die Kohlensäure enthalten, wie Ofen-

abgase, -zur Behandlung der Lösung benutzt

werden, um den erforderlichen Gehalt an

N atriumbicarbonat zu erzeugen.

1n der Zeichnung ist beispielsweise und

schematisch eine Einrichtung dargestellt, mit

Hilfe deren (las Verfahren ausgeführt werden

kann:

Bei der Behandlung von Gasen, welche

Schwefelwasserstoff und Kohlensäure enthal-

ten, finit einer Lösiuig eines alkalischen Reilii-

gungsmittels, wie Natriumcarbonat, gehen die

nachstehenden Reaktionen vor sich:

N a._ C03 -1-- C0_ -1- H,0 = 2 Na HCO ;

Na_ r03 -;- H.S == Na HCO3 + N a HS

Wirel die entstandene Lösung, ,die Natrium-

bicarbonat und Natritimsulfhv(lrat zusain-

nie n lnit unverändertem Natriumcarbonat

enthält, mit Luft behandelt, so wird ein Teil

des \Tatrininsulfhvdrats in Natriumt.hiosulfat

ttlilgewandelt. Der Rest wird zusammen mit

einem Teil des Natriumbicarbonats gemäß

den nachfolgenden Reaktionen zersetzt:

z \Ta HCO.; = Na_ C03 + CO. + H.0

a XaHS + CO., -E- HO -Na,CÖ3 = + z HS

Na HCO, -L Na HS= Na, C03 -}- H_S

Bei der Ausführung der ersten Art des

Verfahrens nach der Erfindung wird das

Alkalithiosulfat, also im vorliegenden Falle

Natriuintliiosulfat, der Hauptsache nach in

Natriumsulfid (Na.S) übergeführt, obwohl

auch etwas Natriumcarbonat gebildet werden

kann. Wenn Natriunisulfid in Wasser gelöst

wird, bildet es Natr iulnsulfhvdrat und

Natritimhy dr oxvd.

Eine solche Lösung kann zu der Lösung

hinzugesetzt werden, die zur Behandlung des

Gases benutzt worden ist und die Natriumsulfhydrat als einen ihrer regelmäßigen Bestandteile enthält. Das Natriumhydroxyd wird sofort mit dem vorhandenen Bicarbonat reagieren, und es entsteht Natriumcarbonat. llan kann also auf diesem Wege durch Cberführung von Natriumthiosulfat in Natriunisulid und Auflösung des letzteren in Wasser eine Lösung herstellen, die `wieder in den Prozeß zurückkehrt und zur Entfernung von Schwefelwasserstoff aus Gasen benutzt wind.

Gemäß der zweiten Ausführungsform des Verfahrens wird das Alkai_ithiostilfat, ini vorliegenden Falle \atritimthiosulfat, der Hauptsache nach in 1N atritimcarbonat (Na_ CO.,) übergeführt, obwohl auch etwas Natriumsulfid (?\a,S) gebildet werden kann. Das letztere wird aber, wie oben gesagt, schnell zu N atrittniliv(Ironifi!1 und Natritiinhvdrotvd liv(li-olvsiert und kann zusammen mit dein \atritimcarbonat wieder in den Gasreinigungsprozeß zurückkehren.
Das Verfahren kann unter Benutzung der in der Zeichnung dargestellten Apparatur wie folgt ausgeführt werden: und B enthalten die in dein Gasreinigungs-\-erfahren benutzte alkalische Lösung. Das Verfahren kann z. B. mit einer Lösung begonnen «-erden, die 3 bis 5 Prozent N atriu.mcarbonat enthält: es können aber auch andere Alhaliverbindungen, wie Kalittincarbonat, benutzt werden. Das Umlaufgefäß B ist mit <lein Gasskrubber C mittels des Rohres D verbunden, das eine kurze Abzweigung: besitzt, die finit dem Vorratsbehälter E in Verbindung steht und durch Ventil F bedient wird. Als Skrubber C kann ein beliebiger Gasskrubber bc-ntitzt werden, z_. B. ein soggenannter Benzolskruhl>er, der mit Holzhürden gefüllt ist. Die Lösung wird von dein Gefäß B mittels Pumpe G auf den Skruhber C gepumpt und läuft, nachdem sie sich mit Schwefelwasserstoff aus (lein Gas beladen hat, durch das Rohr 7 in das Umlaufgefäß A. Das Gas tritt in den Skru.bber durch Rohr H ein und verlädt ihn durch Rohr 1, iin wesentlichen frei von Schwefelwasserstoff. Die Lösung wird von (lein Behälter A mittels Pumpe h durch Rohr L auf den Lüftungsturm 1T gepumpt, der ein dein Skrubber C ähnlicher Apparat sein oder auch als Kühlturm mit natürlichem Luftzug ausgebildet sein kann, in dem die Lösung mit Luft gelüftet wird. In dem vorlicgenden Falle wird ein skrubberartiger Apparat benutzt, in dem Luft mittels Ventilators N eingeblasen wird. Die abziehende, schwefelwasserstoffhaltige Luft strömt durch Rohr 0 ab und kann in beliebiger Weise verwendet werden. Die gelüftete, natriumthiosulfathaltige Lösung läuft durch Rohr P in das Umlaufgefäß B. Das Verfahren arbeitet also kontinuierlich. Ist das Natriumthiosulfat bis zu .dem gewünschten Gehalt angereichert, so wird VentilF geöffnet, und ein Teil Lösung wird in Oden Vorratbehälter E übergeführt. Die in dem Umlaufsystem zurückbleibende Lösung wird auf ihr ursprüngliches Volumen durch Zugabe von Alkalilösung, die aus der sich .anschließenden Behandlung des Natriumthiosulfats erhalten ist, zu idem Behälter A wieder aufgefüllt. Es ist zweckmäßig, vor der I`herführung der Lösung aus dem geschlossenen Kreislauf in .den y"orratsbehälter E den Zusatz von frischem Natriumcarbonat so lange zu unterlassen, bis der Gehalt an N atriumcarbonat in der umlaufenden Lösung auf etwa i oder a Prozent hinuntergegangen ist. Hier-,durch wird .die Abscheidting und Handhabung einer größeren Menge N atriumcarbonats in der darauffolgenden Behandlung der Lösung vermieden. Nach dem Abziehen der Lösung in den Vorratsbehälter E wird ;die zurückbleibende Lösung sofort wieder auf die ursprüngliche Alkalität gebracht.
Die Wiedergewinnung ,des Thiosulfats aus der Flüssigkeit E kann in beliebiger Weise erfolgen, vorzugsweise aber auf folgendem Wege: Die Flüssigkeit wird im Verdampfer R behandelt, bis sie einen Siedepunkt von ungefähr 120"C unter Atmosphärendruck hat. Das Bicarbonat wird dadurch praktisch vollständig zu Carbonat umgesetzt, und etwa 8o bis go Prozent des gesamten Carbonats ist in der heißen Lösung in fester Form vorhanden. Dieses Carbonat wird durch heißes Filtrieren oder Zentrifugieren in der Zentrifuge S abgeschieden. Die zentrifugierte Lösung läuft in das Kristallisiergefäß T, wo sie abkühlen gelassen wird. Der größte Teil des Natriumthiosulfats kristallisiert aus, und die Mischung von Kristallen und Mutterlauge wird zur Zentrifuge S zurückgebracht. Die abgeschiedene Mutterlauge läuft in den Behälter U. Falls die Lauge einen merklichen Gehalt an Natriumthiocyanat enthält, kann sie zur Wiedergewinnung oder Brauchbarmachung dieses Körpers behandelt werden, und frisches N atriumcarbonat wird dem Umlaufsystem in äquivalenter Menge entsprechend der entfernten Menge Thiocyanat hinzugesetzt. Anderenfalls kann .die Mutterlauge selbst oder etwaiges Thiosulfat, das aus ihr noch später gewonnen wird, in den Vorratsbehälter E zurückgegeben oder zu einer frischen Flüssigkeitsmenge zugesetzt werden, die im Verdampfer R behandelt wirrt.
Bei der ersten Ausführungsform der Erfindung, bei welcher Natriumsulfid sich zuerst bildet, werden die Natriumthiosulfatkristalle aus der Zentrifuge S mit einem stark kohlenstoffhaltigen Stoff gemischt, etwa mit Kohle, Holzkohle oder Koks, und in dem Ofen V auf hohe Temperatur erhitzt. Bevor das Thiosulfat mit dem kohlenstoffhaltigen Stoff gemischt wird, werden die Thiosulfatkristalle vorzugsweise zuerst entwässert. In der Praxis wird ein Ofen bei einer Temperatur von etwa 9oo°C benutzt. Kohle wird im Verhältnis von 25 bis 5o Prozent .des Gewichts der Thiosulfatkristalle hinzugesetzt. Hierdurch wird das Natriumthiosulfat hauptsächlich zu N atriumsulfi.d reduziert. Etwas Natriumcarlronat und andere alkalische Natriumsalze können sich dabei auch bilden. Der im Ofen V nach dem Erhitzen verbleibende Rückstand wird in das Laugegefäß W eingebracht, in dem er mit Wasser in genügender ...enge behandelt wird, um eine alkalische Lösung von der ursprünglichen Stärke, so wie sie im Umlaufsystem benutzt worden ist, zu bilden. Diese Lösung wird von dein kohlenstoffhaltigen Rückstand durch Filtration getrennt und in den Umlau.fprozeß zurückgegeben, wo sie in das Gefäß A eingebracht wird, damit sie zu Carbonat in dem Regenerierungsgefäß M übergeführt werden kann, bevor die Lösung zum Absorptionsturm läuft. Es werden genügende @I.engen der regenerierten Lösung in den Umlaufprozeß wieder eingebracht, so daß die umlaufende Lösung den gewünschten Alkaligehalt behält. Das aus der im Verdampfer R. behandelten Flüssigkeit wiedergewonnene Natriumcarbonat wird auch zu der Umlauflösung wieder hinzugesetzt, so daß die Gesamtmenge der Alkaliverbindungen, die ursprünglich angewendet worden sind, wiedergewonnen wird und in das Umlaufverfahren wieder zurückkehrt mit Ausnahme derjenigen Anteile, die mechanisch oder durch Bildung von Thiocyanat verlorengegangen sind.
Nach der zweiten Ausführungsform der Erfindung, gemäß des Natriumcarbon.ats unmittelbar gebildet werden soll, werden die Natriumthiosulfatkristalle aus der Zentrifuge S mit etwas kohlenstoffreichem Material, wie Kohle, und mit Kalkstein gemischt, wobei diese Zuschläge fein verteilt und innig beigemischt werden. Geeignete Mengen sind etwa i Teil Natriumthiosulfat, i1/2 Teile Kalkstein und i Teil Kohle; die Mischung wird in einen geeigneten Ofen (Muffelofen oder Reverberierofen) h eingebracht und auf etwa iooo°C erhitzt. Während der Erhitzung wird die Mischung vorzugsweise in geeigneter Weise durchgerührt. Die geschmolzene Masse wird dann aus dem Ofen abgezogen und mit Wasser im Laugegefäß W ausgelaugt. Die entstandene Lösung enthält hauptsächlich Natriumcarbonat, jedoch können auch andere lösliche Alkalien anwesend sein. Die Lösung wird von den festen Bestandteilen durch Filtration getrennt und ist nun für den Wiedereintritt in den Umlaufprozeß wieder geeignet.
Ein anderer Weg zur Umwandlung des Natriutnthiosulfats in Carbonat ist .die Erhitzung des \atriumthiosulfats für sich allein in einem geeigneten Ofen wie einem -Muffel-oder Rever berierofen auf hohe Temperatur. Die geschmolzene Masse wird dann aus dem Ofen abgezogen, mit Kohle und Kalkstein gemischt und wieder in dem Ofen auf hohe Temperatur erhitzt, worauf dann das Verfahren, wie vorstehend, beschrieben, fortgesetzt wird. Das Natriumthiosulfat zersetzt sich bei hoher Temperatur, und die Zersetzungsprodukte reagieren mit der Kohle und dem Kalkstein, wobei hauptsächlich Natriumcarbonat gebildet wird, obwohl auch andere lösliche Alkaliverbindungen, wie Natriumsulfid, entstehen können.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Entfernung von Schwefelwasserstoff aus Gasen unter Benutzung einer Alkalikarbonatlösung zum Waschen der Gase bei sich anschließender Reg ener ierung der Lösung .durch Lüftung, wobei Alkalithios-ulfat in der Lösung gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Thiosulfat aus der U:sung gewonnen, in Alkalicarbonat übergeführt und das entstandene Karbonat in der regenerierten Waschlösung wieder benutzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Thiosulfat zuerst in Alkalisulfid durch Erhitzen mit kohlenstoffhaltigen Stoffen übergeführt wird und daß das entstandene Sulfid =dann in Alkalicarbonat durch Einführung in die mit Verunreinigungen beladene Lösung, die Alkalicarbonat ,enthält, beim Eintreten in die Lüftungsstufe des Verfahrens umgewandelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Thiosulfat unmittelbar in Karbonat durch Erhitzen mit kohlenstoffhaltigen Stoffen und Kalkstein übergeführt wird. Verfahren nach Anspruch i, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß Kohlensäure oder ein kohlensäurehaltiges Gas dem zu reinigenden Gas zugesetzt wird.