DE4402311A1 - Verfahren zur Verbesserung der Filtration schwefelhaltiger Suspensionen - Google Patents

Verfahren zur Verbesserung der Filtration schwefelhaltiger Suspensionen

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Description

Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zum Entfernen des bei einer oxidativen Waschung von schwefelwasserstoffhaltigen Abgasen gebildeten feinteiligen Schwefels aus einer Suspension durch Filtration und Waschung des Filterkuchens.
Zur Entfernung von Schwefelwasserstoff aus Abgasen werden Wäschen mit oxidierenden Lösungen eingesetzt. Dabei fällt in der Lösung ein sehr feinteiliger Schwefel aus, der schwer zu filtrieren und zu waschen ist; darüber hinaus ist der Filterkuchen wegen seiner Thixotropie schwer zu handhaben (L.C. Hardison, LO-CAT® Process Update, presented at the Rocky Mountain Regional Meeting of the Gas Processors Association, Englewood, Colorado, September 26, 1985).
Es ist bekannt, Schwefel enthaltende Suspensionen unter Druck auf ca. 140°C zu erhitzen. Dabei schmilzt der Schwefel; der Schwefel bildet eine flüssige Phase, die abgezogen werden kann. Dieses Verfahren ist energieaufwendig und für kleinere Anlagen wegen eines hohen Investitionsaufwandes unwirtschaftlich. Zur Herstellung von pulverförmigem Schwefel muß das flüssige Produkt verfestigt, gebrochen und gemahlen werden.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, um die Filtrierbarkeit der aus einer Abgaswäsche anfallenden feinteiligen Schwefelsuspension wesentlich zu verbessern, wobei ein Filterkuchen mit möglichst hohem Trockensubstanzgehalt angestrebt werden soll.
Das Problem wird dadurch gelöst, daß die Suspension vor der Filtration auf mindestens 45°C und höchstens 90°C erhitzt wird.
Bei der thermischen Behandlung der Suspension kommt es zu einer spontanen Koagulation des Schwefels. Die gebildeten Flocken erreichen, abhängig von den Bedingungen der Behandlung, bis zu 3 mm Durchmesser und zeigen ein ausgezeichnetes Absitzverhalten. Der anfallende Filterkuchen läßt sich im Gegensatz zu dem bei der Filtration der unbehandelten Suspension anfallenden thixotropen Filterkuchen nach der Behandlung sehr gut waschen, ist stichfest und zeichnet sich durch einen hohen Trockensubstanz-Gehalt aus.
Besonders bevorzugt ist eine Erhitzung der Suspension durch direktes Einleiten von Dampf.
Bevorzugt sollte die Suspension mindestens für 5 min auf der erhöhten Temperatur gehalten werden.
Eine weitere wesentliche Verbesserung hinsichtlich des Trockensubstanzgehaltes des Filterkuchens wird erreicht, wenn der Filterkuchen mit kaltem Wasser gewaschen wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich vor allem durch seine Einfachheit und Wirtschaftlichkeit aus. Es berücksichtigt die neue Erkenntnis, daß zur Verbesserung der Abscheidung des Schwefels in einer überwiegend alkalischen Flüssigkeit der Schwefel nicht erst in die flüssige Phase überführt werden muß.
Die Erfindung ist im folgenden weiter beispielhaft erläutert. Die Figur zeigt schematisch eine Anlage, in der eine mit feinteiligem Schwefel beladene Suspension anfällt, wie beispielsweise bei einer Gaswäsche nach dem LO-CAT®-Verfahren.
Ein schwefelwasserstoffhaltiges Abgas (1) wird im Bodenbereich eines Waschturmes (2) eingespeist und im Gegenstrom mit einer oxidierenden Waschlösung (3) besprüht. Schwefelwasserstoff geht dabei in Lösung und wird zu Elementarschwefel umgesetzt. Das gereinigte Gas (4) wird am Kopf des Wäschers (2) abgezogen. Die schwefelhaltige Waschlösung (5) wird im Fußbereich des Waschturmes (2) durch eine Pumpe (6) entnommen und in einen Behälter (7) gepumpt. In dem Behälter (7) erfolgt die Oxidation der reduzierten Waschlösung durch Einblasen von Luft (8). Eine Pumpe (9) drückt die regenerierte Lösung wieder in den Waschturm (2) zurück. Die eingedickte schwefelhaltige Suspension (10) wird am Boden des Behälters (7) abgezogen und filtriert. Durch eine Zurückführung und gegebenenfalls durch eine (hier nicht dargestellte) Ergänzung ist dafür gesorgt, daß die Waschlösung im Kreis geführt werden kann.
Das dem Wäscher aufgegebene Gas (1) hat z. B. folgende Zusammensetzung: CO 42,0 Vol.-%, CO2 35,6 Vol.-%, N2 21,7 Vol.-%, H2S 0,7 Vol.-%. Das Abgas stammt aus einer Anlage zur Chlorierung TiO2-haltiger Erze. Die in den Wäscher über die Düsen zugeführte Waschlösung hat folgende Zusammensetzung: Natriumhydrogencarbonat 3,5 Gew.-%, Natriumcarbonat 1 Gew.-%, Natriumthiosulfat 7 Gew.-%, Schwefel 0,5 Gew.-%, Eisen(III) (chelatgebunden) 0,2 Gew.-%. 99,98 Gew.-% des Schwefelwasserstoffs werden im Wäscher (2) zu Elementarschwefel umgesetzt. 100 l/h Abgas werden dem Wäscher aufgegeben. 40 Nm3/h Luft werden bei 25°C in das Oxidationsgefäß eingeblasen und kontinuierlich 0,1 l/h Suspension mit einem Schwefelhalt von 9,8 Gew.-% abgezogen.
Mit der am Boden des Behälters (7) abgezogenen Suspension wurden die folgenden Filtrationen (batchweise) durchgeführt.
Beispiel 1 (Stand der Technik)
800 ml der Suspension werden bei 25°C auf einer Nutsche (Durchmesser 9 cm, Unterdruck 100 mbar) filtriert. Die Filtrationszeit liegt bei 62 s, der Filterkuchen ist thixotrop und enthält 48,5 Gew.-% Schwefel.
Beispiel 2
800 ml schwefelhaltige Suspension werden in 5 min auf 40°C aufgeheizt und dann unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 filtriert. Die Filtrationszeit liegt bei 63 s; der thixotrope Filterkuchen enthält 48,3 Gew.-% Schwefel.
Beispiel 3
Eine schwefelhaltige Suspension wie in Beispiel 1 und 2 wird vor der Filtration durch Einleiten von Dampf auf 50°C aufgeheizt. Es kommt dabei zu einer sichtbaren Koagulation des feinverteilten Schwefels. Die Filtrationszeit verringert sich auf 45 s; der Filterkuchen ist stichfest und enthält 60 Gew.-% Schwefel.
Beispiel 4
800 ml Suspension werden in 5 min auf 60°C aufgeheizt. Der Schwefel koaguliert in Form noch gröberer Flocken als in Beispiel 3. Die Filtrationszeit liegt bei 28 s, und der stichfeste Filterkuchen enthält 71 Gew.-% Schwefel.
Die folgenden beiden Beispiele gehen von einer schwefelhaltigen Waschlösung aus, die einer Produktionsanlage mit nach dem LO-CAT®-Verfahren arbeitender Abgasreinigung entnommen worden ist. Die entnommene Suspension hat einen Schwefelgehalt von 4 Gew.-%. Durch Dekandieren wird der Schwefelgehalt für die folgenden Versuche auf 9,8 Gew.-% angehoben.
Beispiel 5 (Stand der Technik)
800 ml der Lösung werden bei 36°C (der Temperatur, wie sie in der Produktionsanlage anfällt) filtriert. Die Filtrationszeit liegt bei 65 s; der Filterkuchen ist thixotrop und der Schwefelgehalt beträgt 45,2 Gew.-%.
Beispiel 6
800 ml der gleichen Suspension wie in Beispiel 5 werden auf 60°C aufgeheizt. Der Schwefel koaguliert und liefert eine stark geflockte Suspension. In einer Filtrationszeit von 30 s wird ein stichfester Filterkuchen mit 70,1 Gew.-% Schwefel erhalten.

Claims (5)

1. Verfahren zum Entfernen des bei einer oxidativen Waschung von schwefelwasserstoffhaltigen Abgasen gebildeten feinteiligen Schwefels aus einer Suspension durch Filtration und Waschung des Filterkuchens, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension vor der Filtration auf mindestens 45°C und höchstens 70°C erhitzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension durch direktes Einleiten von Dampf erhitzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension vor der Filtration auf ca. 60°C erhitzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension wenigstens 5 min auf der erhöhten Temperatur gehalten wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterkuchen mit kaltem Wasser gewaschen wird.
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