DE538482C - Verfahren zur Absorption von Schwefelwasserstoff, Kohlensaeure und anderen Gasbestandteilen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Absorption von Schwefelwasserstoff, Kohlensäure und anderen Gasbestandteilen Ein einfaches und wirtschaftliches Verfahren für die Entfernung von Kohlensäure beliebiger Konzentration aus Gasgemischen ist die Auswaschung aus dem komprimierten Gase durch Druckwasser; dabei kann die Kohlensäure aus dem gesättigten Wasser nach dessen Entspannung durch Belüftung wieder entfernt und das regenerierte Wasser nach Kompression wieder zur Auswaschung verwendet werden. Enthält das zu behandelnde Gas Schwefelwasserstoff, so muß dieser vor der Druckwasserwäsche auf chemischem Wege, z. B. durch Raseneisenerzreiniger, entfernt werden, was besonders bei hohen Schwefelwasserstoffkonzentrationen sehr große Kosten verursacht. Eine gleichzeitige Auswaschung des Schwefelwasserstoffes und der Kohlensäure durch Druckwasser ist nicht angängig, denn einmal ist eine genügend vollständige Entfernung des Schwefelwasserstoffes infolge seines hohen Absorptionskoeffizienten durch Belüftung des Wassers sehr schwierig und würde kostspielige Regenerierwerke erfordern, weiterhin tritt bei dieser Regenerierung durch teilweise Oxydation durch den Luftsauerstoff Bildung von Schwefel ein, der im Wasser suspendiert bleibt und leicht zu Verstopfungen Anlaß gibt, und schließlich verursachen die bei der Belüftung ;frei werdenden Schwefelwasserstoffmengen eine unzulässige Verseuchung der Atmosphäre. Eine chemische Entfernung des Schwefelwasserstoffes aus den großen Wassermengen scheitert aus wirtschaftlichen und technischen Gründen. Ein völliger Verzicht auf die Regenerierung des Wassers kann nur in ganz wenigen Fällen in Frage kommen, da die Beseitigung der großen Mengen von übelriechendem Abwasser schwierig ist-, ferner müssen genügende Mengen von billigem Frischwasser zur Verfügung stehen.
• Durch die vorliegende Erfindung werden die angeführten Übelstände vermieden und die Entfernung des Schwefelwasserstoffes auch von sehr hoher Konzentration neben gleichzeitig vorhandener Kohlensäure durch Druckwasserwäsche unter Regenerierung des Druckwassers ermöglicht, wobei der im Schwefelwasserstoff enthaltene Schwefel auf einfache Weise gewonnen werden kann. Die Erfindung besteht darin, daß das Gas durch zwei Waschtürme unter gleichem Druck im Gegenstrom zum Wasser, dessen Gesamtmenge auf den zweiten Turm aufgegeben wird, hindurchgeführt wird und nur ein zur Lösung der leichter löslichen Bestandteile, wie Schwefelwasserstoff, ausreichender Teil des aus dem zweiten Turm abfließenden, mit Kohlensäure angereicherten Wassers ohne Entspannung auf den ersten Waschturm aufgegeben wird, und daß die aus den Türmen abfließenden Wasseranteile getrennt abgeführt und für sich regeneriert werden. Dabei wird die Behandlung des Schwefelwasserstoff- und kohlensäurehaltigen Gases mit Druckwasser in zwei Waschtürmen durchgeführt und die auf den ersten Turm aufgegebene Wassermenge so bemessen, daß der Schwefelwasserstoff vollständig ausgewaschen wird. In diesem Turm geht nur ein Drittel der Kohlensäure in Lösung, während die restlichen zwei Drittel erst in dem zweiten Turm entfernt werden. Da sich entsprechend den Absorptionskoeffizienten des Schwefelwasserstoffes und der Kohlensäure die auf den Schwefelwasserstoff- und den Kohlensäureturm aufgegebenen Wassermengen etwa wie i ::2 verhalten, kann die Hauptmenge des Wassers, die nur noch Spuren von Schwefelwasserstoff enthält, ohne weiteres in einfachen Gradierwerken belüftet und nach Austreiben der Kohlensäure wieder verwendet werden.
• Aus dem im ersten Turm 3 verwendeten gesättigten Wasser werden bei Entspannung auf Atmosphärendruck bereits etwa 30 °/o des Schwefelwasserstoffes in hoher Konzentration abgegeben, der z. B. in bekannter Weise in Clausöfen in elementaren Schwefel übergeführt werden kann. Die Entfernung des noch im Wasser gelösten Schwefels erfolgt zweckmäßig in der Hauptsache durch eine Vakuumpumpe, die den erhaltenen, noch höherprozentigen Schwefelwasserstoff ebenfalls den Clausöfen zuführt. Die geringe noch im Wasser verbleibende Schwefelwasserstoffmenge kann ohne große Kosten durch chemische Mittel entfernt werden, als welche Behandlung des Wassers mit Eisenoxyd oder Einleiten von Schwefeldioxyd, das durch Verbrennung eines Teiles des erhaltenen Schwefels erzeugt werden kann, genannt seien.
• Die Entspannung des mit Gas gesättigten, aus den. Waschtürmen kommenden Druckwassers erfolgt zweckmäßig in Turbinen unter teilweiser Rückgewinnung der zur Kompression erforderlichen Energie, wobei die Turbinen mit der Wasserpumpe auf der gleichen Welle sitzen.
• Bei hohen Kohlensäure- und Schwefelwasserstoffgehalten des verarbeiteten Gases erreicht besonders bei Verwendung von weichem Wasser die Wasserstoffionenkonzentration des kohlensäurehaltigen Wassers so hohe Werte, daß Metalle, die mit dem Wasser in Berührung sind, z. B. die Wandungen der Waschtürme, deren Füllmaterial oder die Leitungsrohre, sehr stark angegriffen werden; dabei wirkt gerade die gleichzeitige Anwesenheit von Kohlensäure, Schwefelwasserstoff und Sauerstoff besonders korrosionsfördernd. Wenn auch bereits Schutzüberzüge der verwendeten Metalle, z. B. mit Asphalt, oder die Wahl von Füllkörpern aus Steingut oder Porzellan teilweise Abhilfe schafft, so lassen sich nach vorliegendem Verfahren die Korrosionen vollständig vermeiden, wenn man dem Wasser Stoffe in solcher Konzentration zusetzt, daß die Wasserstoffionenkonzentration auf den Wert von etwa io-' vermindert wird. Besonders haben sich für diesen Zweck Alkalien als geeignet erwiesen, die bereits in den geringen Konzentrationen von i bis 2 Gewichtsprozenten die gewünschte Wirkung haben. Da das Wasser einen geschlossenen Kreislauf beschreibt, findet ein Verbrauch dieser Stoffe nur so weit statt, als die unvermeidlichen Wasserverluste durch Zufuhr von Frischwasser ersetzt werden müssen. In den Fällen, wo an die Druckwasserwäsche ein Gaszerlegungsverfahren durch Tiefkühlung angeschlossen ist, bei dein in bekannter Weise Natronlauge zur Feinreinigung von Kohlensäure verwendet wird, stehen die notwendigen Alkalien in reichlicher Menge in der verbrauchten Lauge zur Verfügung.
• Das vorstehend beschriebene Verfahren kann sinngemäß auch für die Entfernung anderer leicht in Wasser löslicher giftiger oder aggressiver Gase oder Dämpfe aus Gasgemischen Anwendung finden, z. B. für die selektive Absorption von Schwefeldioxyd und Kohlensäure, wobei auch mehr als zwei Waschtürme verwendet werden können.
• Die Durchführung des Verfahrens sei an dem Beispiel der Entfernung von Schwefelwasserstoff und Kohlensäure aus Braunkohlenschwelgas mit einem Gehalt von etwa 7,5 °/o HZ S und 30 °/o CO, an Hand der Patentzeichnung erläutert.
• Das im Kompressor i komprimierte Gas tritt nach Entfernung der Kompressionswärme im Kühler 2 in den Turm 3 ein, der bei q. mit der zur Auswaschung des Schwefelwasserstoffes notwendigen und durch Ventil 5 geregelten Druckwassermenge gespeist wird; das Druckwasser verläßt den Turm durch Leitung 6 und wird in der Turbine 7 auf annähernd Atmosphärendruck entspannt. Das vom Schwefelwasserstoff praktisch befreite Gas, das noch etwa 24 °/o Kohlensäure enthält, tritt sodann in den Turm 8 ein, der durch Leitung io mit dem zum Auswaschen der Kohlensäure notwendigen Druckwasser beschickt wird, von dem eine durch Ventil 9 geregelte Menge, die etwa doppelt so groß ist wie die auf Turm 3 aufgegebene Wassermenge, nach Verlassen des Turmes 8 in der Turbine 24 auf Atmosphärendruck entspannt wird. Das schwefelwasserstoff- und kohlensäurefreie Gas verläßt den Turm 8 durch Leitung i i und kann z. B. direkt als Ferngas verwendet oder in einem Tiefkühlprozeß weiterzerlegt werden. Das bei der Entspannung in der Turbine 7 frei gewordene, etwa 25 °/, H.S enthaltende Gas wird in dem Abscheider 12 abgetrennt und das darin gesammelte Wasser durch Ventil 13 in den Abscheider 14 entspannt, in dem durch die Vakuumpumpe 15 der Rest des Schwefelwasserstoffes aus dem Wasser praktisch vollständig entfernt wird. Die aus dem Abscheider i2, und aus der Vakuumpumpe 15 erhaltenen schwefelwasserstoffreichen Gase werden vereinigt und zwecks Gewinnung des Schwefels beispielsweise Clausöfen zugeführt. Die Entfernung der letzten Spuren Schwefelwasserstoff aus dem Wasser kann beispielsweise in dem Rieselturm 16 stattfinden, der mit Eisenoxyd beschickt ist. Das regenerierte Wasser wird mit dem Behälter i7 gesammelt.
• Die bei der Entspannung des aus dem Turm 8 kommenden Wassers in der Turbine 2_1 erhaltene etwa 75prozentige Kohlensäure wird in dem Abscheider 18 abgeschieden und das Wasser durch die Pumpe i9 auf das Gradierwerk 20 gefördert, in dem das Austreiben der noch im Wasser gelösten Kohlensäure durch Belüftung erfolgt. Das regenerierte Wasser sammelt sich in dem Behälter 2i und wird zugleich mit dem in Behälter 17 erhaltenen Wasser durch die Turbopumpe 22 angesaugt und auf den zur Waschung benötigten Druck gefördert. Die Pumpe 22 sitzt-mit den Turbinen 7 und 24 sowie dem Antriebsmotor 23 auf der gleichen Welle, so daß der in den Turbinen zurückgewonnene beträchtliche Teil der Kompressionsarbeit ohne Verluste auf die Pumpe übertragen wird.
• Die Ausführung des Verfahrens sowie die Anordnung der einzelnen Apparateteile kann natürlich auch in anderer Weise als in dem Beispiel beschrieben, erfolgen, insbesondere kann z. B. die chemische Regenerierung im Rieselturm 16 durch Einleiten von gasförmigem S02, das durch Verbrennen eines Teiles des gewonnenen Schwefels erhalten wurde, in das Wasser erfolgen. Ferner kann an Stelle der Vakuumpumpe 15 für die Entfernung des Schwefelwasserstoffes aus dem in 14 gesammelten Wasser das im Abscheider 18 abgetrennte sehr kohlensäurehaltige Gas Verwendung finden. Die Türme 3 und 8 können vorteilhaft übereinander angeordnet werden.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCFIE: i. Verfahren zur Absorption von Schwefelwasserstoff, Kohlensäure und anderen Gasbestandteilen, die verschiedene Löslichkeit in Wasser aufweisen, durch Waschen der betreffenden Gasgemische mittels Druckwasser mit Regenerierung des gebrauchten Wassers zwecks Wiederverwendung, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas durch zwei Waschtürme unter gleichem Druck im- Gegenstrom zum Wasser, dessen Gesamtmenge auf den zweiten Turm aufgegeben wird, hindurchgeführt wird und nur ein zur Lösung der leichter löslichen Bestandteile, wie Schwefelwasserstoff, ausreichender Teil des aus dem zweiten Turm abfließenden, mit Kohlensäure angereicherten Wassers ohne Entspannung auf den ersten Waschturm aufgegeben wird, und daß die aus den Türmen abfließenden Wasseranteile getrennt abgeführt und für sich regeneriert werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verhinderung von Korrosionen der mit dem Druckwasser in Berührung kommenden Metalle dem Wasser Alkalicarbonate zugesetzt werden.