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Verfahren zur Reinigung von Schwefelwasserstoff enthaltenden Gasen
Man kann bekanntlich Schwefelwasserstoff enthaltende Gase durch Waschen mit Aufschwemmungen
von Metallsalzen oder Oxyden befreien, das ist das nasse Gasreinigungsverfahren.
Es wird gewöhnlich Eisenoxyd oder Oxydhydrat verwendet. Wenn das in der Aufschwemmung
vorhandene Eisen durch den Schwefelwasserstoff in Eisensulfür bzw. Sulfid umgewandelt
ist, nimmt sie keinen Schwefelwasserstoff mehr auf. Sie kann durch Behandlung mit
Luft wieder belebt werden, indem das Eisenstilfür in Schwefel und Eisenoxyd bzw.
Oxydhydrat umgewandelt wird. Bei der Behandlung- mit- Luft finden indessen eine
Anzahl Nebenreaktionen außer der Oxydation des Eisens statt, die zur Bildung von
schwefliger Säure, Schwefelsäure und Thioschwefelsäure führen. Diese Aufschwemmungen
werden daher nach kurzer Zeit mehr oder weniger unwirksam, weil die Säure die Bildung
von Schwefeleisen hindert. Man ist genötigt, den Aufschwenintungen eine gewisse
Menge Alkali zuzusetzen, tim die Säure zu neutralisieren. Enthält das zu entschwefelnde
Gas Ar..moniak. :o bewirkt der Ammoniakgehalt des Gases die Aufrechterhaltung der
Alkalität. Es ist indessen zweckmäßiger, das Gas in ammoniakfreiem Zustande zu entschwefeln,
da sonst bei der Reinigung des Gases dünne Ammoniaksalzlösungen entstehen, die man
nur auf unbequeme Art nutzbar machen kann. Man zieht mithin bei Kokereien und Gasanstalten
vor, den Aufschweinmungen von vornherein etwas Alkali, gewöhnlich Soda, zuzusetzen
und die Entschwefelungsanlage hinter die Ammonialcwaschanlage zu setzen.
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Durch die Anwesenheit der Soda in den Entschwefelungslaugen wird der
Vorgang der Entschwefelung ganz wesentlich beeinflußt. Es tritt nicht lediglich
Neutralisation der geringen Mengen Säure ein, die bei der Wiederbelebung der Laugen
sich bildet; vielmehr tritt jetzt das Alkali als Vermittler bei der Bildung von
Schwefeleisen aus dein Schwefelwasserstoff enthaltenden Gase und der Eisen enthaltenden
Aufschwemmung auf. Es hat sich nämlich: gezeigt, daß bei gleichzeitiger Anwesenheit
von Soda und Eisenoxyden in einer Aufschwemmung der Schwefel--,vasserstoff des mit
der Aufschweminung gewaschenen Gases zunächst an das Natron tritt unterBildung von
Natriumsulfhydrat und einer entsprechenden Menge vonNatriumbicarbonat. Natürlich
wird auch gleichzeitig eine gewisse Menge Schwefelwasserstoff direkt mit aufgeschwemmtem
Eisenoxyd in Reaktion treten, wenn beim Waschvorgange die räumliche Entfernung zwischen
einem Schwefelwasserstoffmolekül und einem Eisenoxydmolekül so gering ist, daß der
Vermittler, die Soda, gar, nicht erst in Wirkung treten kann. Da die Reaktionsgeschwindigkeit
zwischen Schwefelwasserstoff und Soda aber wesentlich größer ist als diejenige zwischen
Schwefelwasserstoff und Eisenoxydhydrat, so wird die weitaus größteMenge desvon
derAufschwemmung aufgenommenen Schwefel.@vasser stoffs zunächst
mit
der Soda zu Nariumsulfhydrat zusammentreten, welches dann in einer- zweiten Reaktionsstufe
mit Eisenhydroxyd Schwefeleisen unter Rückbildung von Soda erzeugt.
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Es hat sich nun gezeigt, daß dieser Vorgang, die Übertragung des Schwefels
auf das Metalloxyd, viel schneller vor sich geht, wenn die Aufschwemmung neben der
Soda nicht Eisen, sondern Mangan enthält. Zwar ist auch in diesem Falle der primäre
Vorgang bei der Waschung die Bildung von Natriumsulfhydrat, aber die Reaktionsgeschwindigkeit
zwischen diesem und dem Manganoxyd ist mindestens die doppelte wie diejenige zwischen
Alkalisulfhydrat und Eisenoxyd. Die Folge davon ist, daß der Waschvorgang mit Manganoxyd
viel schneller verläuft als mit Eisenoxyd und daß man unter sonst gleichen Umständen
mit Manganoxydaufschivemmung eine viel bessere Auswaschung erreichen kann als mit
Eisenaufschwemmungen denn in Gegenwart des Mangans wird der Schwefelwaserstoffdruck
der primär entstehenden Natriumsulfhydratlösung ganz erheblich herabgedrückt. Weiterhin
hat sich gezeigt, daß nicht nur das reine Manganoxyd die beschleunigende Wirkung
auf den Schwefelwasserstoffumsatz ausübt, sondern daß schon ein geringer Gehalt
an Mangan in der im wesentlichen Eisen. enthaltenden Aufschwemmung dieselbe Wirkung
hat. Schon ein Gehalt von 5 Prozent Mangan in Eisen genügt, um die Entschwefelung
des Gases ganz erheblich zu beschleunigen.
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Die günstige Wirkung des Mangangehaltes einer .Eisenaufschwemmung
bei -der nassen Gasreinigung äußert sich noch in einer anderen Hinsicht in einer
für das Verfahren vorteilhaften Weise, nämlich bei der Regenerierung der Aufschwemmung
durch Behandeln mit Luft. Wie schon erwähnt, entsteht hei der Behandlung des entstandenen
Schwefeleisens mit Luft auch bei Abwesenheit von :Ukali schweflige Säure und Schwefelsäure
in geringen Mengen. Die mit der Oxydation des Eisens gleichzeitig verlaufende: Oxydation
von Schwefel zu Säure tritt in alkalischen Aufschwemmungen -viel stärker auf
-als in neutralen und wächst reit der Zunahme an Alkali in der Lösung. Diese
Bildung von Schwefelsäure und Thioschwefelsäure ist sehr unerwünscht, da ein nicht
unwesentlicher Verbrauch an Soda damit verbunden ist. Die entstehenden dünnen Lösungen
von Natronsulfat und Thiosulfat sind wertlos. Die Entstehung von - Säure wird wesentlich
zurückgedrängt, wenn die Eisenaufsclnvemmung Mangan enthält, auch wenn der Mangangehalt
nur etwa den zwanzigsten Teil des Eisengehaltes ausmacht. Diese Tatsache steht in
Einklang mit der größeren Reaktionsgeschwindigkeit zwischen il;atritimsulfhydrat
und Mangan; denn da das primär entstehende Natriumsulfid bei Gegenwart von Mangan
viel 'schneller wieder in Natriumcarbonat zurückverwandelt 'wird, so enthält die
Aufschwemmung auch nur noch viel geringere Mengen Natriumsulfid oder Natriumsulfhydrat,
wenn sie behufs Regenerierung in den Oxydierer eingebracht wird, wo der Sauerstoff
der eingeblasenen Luft Gelegenheit hat, das Natriumsulfid zu oxydieren. Daß der
Vorgang der Oxydation des Schwefels im wesentlichen am Natriumsulfid einsetzt, geht
aus der Tatsache der reichlicheren "S urebildung bei Gegenwart von Soda hervor.
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Die größere Reaktionsgeschwindigkeit zwischen Sauerstoff und manganhaltigem
Eisenoxyd hat naturgemäß auch eine Ersparnis an Luftsauerstoff' bei der Regenerierung
der Aufschwemmung zur Folge, die zur Entschwefelung diente, weil'die äingeblaseneLuft
weit besser ausgenutzt wird. Bei den zur Feststellung dieser Tatsache vorgenommenen
Versuchen zeigte sich, daß man zur Regenerierung gleicher Mengen von Entschwefelungslauge
bei Anwesenheit von Mangan 7 Volumina Luft brauchte, während man bei Abwesenheit
von Mangan aber unter ' sonst völlig gleichen Umständen 17 Volumina nötig
hatte. Da der Verbrauch an Preßluft für die Regenerierung der- Laugen bei der' nassen
Gasreinigung einen nicht zu vernachlässigenden Ausgabeposten bildet, fällt eine
solche Ersparnis schon ins Gewicht.
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Aus den oben mitgeteilten Tatsachen geht hervor, daß man . den Waschvorgang
bei der nassen Gasreinigung mit Hilfe einer alkalischen Eisenoxydaufschwemmung wesentlich
günstiger gestalten kann, wenn man an Stelle reinenEisenoxyds ein Gemisch vonEisenoxyd
mit Manganöxyd verwendet.