DE552148C

DE552148C - Verfahren zur Abscheidung von Schwefel aus Gasen

Info

Publication number: DE552148C
Application number: DEI41699D
Authority: DE
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1930-05-31
Filing date: 1931-05-31
Publication date: 1932-06-13
Also published as: FR717934A; GB355832A; US1905901A; BE380176A

Description

Die Erfindung betrifft die Abscheidung von elementarem Schwefel aus heißen, staubhaltigen Gasen, welche geringe Mengen von Schwefeldampf enthalten, und ist insbesondere dazu bestimmt, ein wirksames Verfahren zu schaffen, Schwefel aus den heißen gasförmigen Reaktionsprodukten, in welchen er gebildet wird, zu sammeln, beispielsweise bei der Reduktion von Schwefeldioxyd durch Kohlenstoff bei hoher Temperatur. Solche Gase enthalten gewöhnlich Schwefel in relativ niedriger Konzentration, und bei ihrer Behandlung begegnet man größerer Schwierigkeit, als wenn man mit konzentrierten Schwefeldämpfen zu tun hat. Wenn solche verdünnten Schwefeldämpfe aus höherer Temperatur, bei welcher sie gebildet werden, heruntergekühlt werden, z.B. von 1000° abwärts, findet man, daß der Schwefel in Gestalt eines Nebels oder Rauches kondensiert, der aus

ao flüssigen oder festen Schwefelteilchen in einem so fein verteilten Zustande besteht, daß es äußerst schwierig ist, denselben von dem Gas zu trennen.

Es wurde gefunden, daß die Temperatur, bei welcher eine solche Kondensation eintritt, mit der Konzentration von Schwefeldampf im Gas sich ändert, wie dies aus der folgenden Tabelle ersichtlich ist, in welcher die Konzentrationen in Gramm Schwefel pro cbm Gas aus-

gedrückt sind.	Kondensations
Konzentration von	temperatur:
Schwefel: g/cbm	216⁰C
50	234° C
100	247° C
150	256⁰C
200	264⁰C
250	270° C
300

Wenn beispielsweise ein 8°/o Schwefeldioxyd enthaltendes Gas in bekannter Weise durch Überleiten über Koks bei einer Temperatur von 1100⁰ C reduziert wird, so bildet sich ein Gas, welches annähernd i°/₀ Schwefeldampf enthält, was einer Konzentration von etwa 90 g Schwefel pro cbm entspricht, und dieser beginnt in Gestalt eines Nebels bei etwa 230 ° C zu kondensieren. Dieser Nebel oder Dampf kann durch einen kalten Raum geführt werden, oder man kann ihn auf eine kalte Oberfläche auftreffen lassen, ohne daß sich wesentliche Mengen von Schwefel absetzen.

Es wurde jedoch gefunden, daß, wenn man einen solchen Rauch bei mäßig erhöhter Temperatur, beispielsweise von der Kondensationstemperatur bis zu 100 °, eine gewisse Zeit hin-

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durch, etwa von 5 Sekunden an aufwärts, je nach der Konzentration des Schwefels im Gase, aufrechterhält, die Schwefelteilchen in einen viel gröberen Verteilungszustand übergeführt werden, in welchem sie sich leicht aus dem gasf örmigenMedium, beispielsweise durch Berührung mit einer kalten Oberfläche oder durch Filtration, abscheiden lassen. In einem solchen Falle lieferte verdünnter Schwefeldampf bei schnellem Kühlen einen Rauch, in welchem die Teilchen einen Durchmesser von annähernd ι μ hatten, wogegen ein ähnlicher Dampf bei Behandlung gemäß dem Verfahren Teilchen lieferte, die im Durchschnitt einen Durchmesser von 30μ hatten.

Weiterhin wurde gefunden, daß, um gleichmäßige Resultate zu erhalten, auf die Menge der Staubteilchen (fremde Stoffe), die in dem Anfangsgas oder Dampf enthalten sind, geachtet werden muß.

Gemäß der Erfindung wird der Staubgehalt des anfänglichen Gases oder Dampfes geregelt, um eine vorzeitige Kondensation des Schwefels in Gestalt von relativ geringen Teilchen zu verhindern, und eine gewisse Menge von Staubteilchen läßt man zugegen sein, um eine Verzögerung der Kondensation zu vermeiden.

Bei der Regelung des Staubgehaltes des anfänglichen Gases oder Dampfes kann das Gas von Staubteilchen entweder vollständig oder teilweise durch Filtration, beispielsweise durch Glaswolle oder Asbest, oder durch elektrostatische Fällung befreit werden. Da es jedoch schwierig ist, eine genaue Regelung des Staubgehaltes des Gases oder Dampfes mit solchen 5 Mitteln zu bewirken, ist es vorzuziehen, die Staubteilchen so vollständig wie möglich durch irgendwelche geeigneten bekannten Mittel zu entfernen und dann zu dem gereinigten Gas oder Dampf eine solche Menge von Rohgas oder Dampf zuzufügen, die hinreicht, den gewünschten Grad der Konzentration von Kondensationskernen zu erzielen.

Die heißen, freien Schwefel enthaltenden Gase werden dann einer geregelten Kühlung unter solchen Bedingungen unterworfen, daß die Gase langsam durch die Temperaturspanne unmittelbar darauf, bei welcher der Rauch gebildet wird, gekühlt werden. Die Kühlungsgeschwindigkeit kann von 0,1 bis 25⁰C pro Sekunde schwanken, vorzugsweise von 5 bis 10° C pro Sekunde. Eine solche Kühlung kann stufenweise bewirkt werden, d. h. dadurch, daß man das Gas durch eine Reihe von Gefäßen hindurchtreten läßt, von denen ein jedes bei einer gleichmäßigen Temperatur innerhalb der Spanne, bei welcher das Altern stattfindet, gehalten wird. Das Kühlen kann auch kontinuierlich vorgenommen werden, indem man das Gas durch eine Kammer oder einen Turm hindurchführt, dessen natürliche Kühlungsgeschwindigkeit durch Isolationsbekleidung gemäßigt wird, um das Gas innerhalb der gewünschten Temperaturgrenzen zu halten. Die Kühlkammer kann auch die Form eines Röhrenkessels haben, wodurch viel von der Wärme der Gase in Gestalt von Wasserdampf wiedergewonnen wird. Nach dem Kühlen kann der Schwefel aus dem Gase in geeigneter Weise, beispielsweise durch Filtration oder durch Absetzen in großen Kammern, abgeschieden werden.

Beispiel

Ein 8% Schwefeldioxyd enthaltendes Gas, der Rest war Stickstoff, wurde durch Koks bei 1100⁰C mit einer Geschwindigkeit von 1001 pro Stunde hindurchgeleitet. Das entstehende Gas enthielt annähernd 100 g elementaren Schwefel pro cbm Gas (bei 20⁰C gemessen) und hatte eine Kondensationstemperatur (Taupunkt) von 230 ° C. Dieses Gas wurde durch ein senkrechtes Rohr (150 cm lang-und 2,5 cm im Durchmesser) abwärts geleitet, welches in fünf Abteilungen von je 30 cm Länge geteilt war. In der ersten Abteilung wurde das Gas von 1100⁰C auf 220 ° C abgekühlt. Die weiteren vier Abteilungen der Röhre wurden auf Temperaturen von 220⁰C, 190⁰C, 170⁰C und 130⁰C durch Auskleidung und durch elektrische Beheizung gehalten. Wenn man die Volumenveränderung des Gases berücksichtigt, war die Gesamtzeit go des Durchtritts durch die letzten vier Abteilungen des Rohres etwa 6 Sekunden.

Eine Probe des Gases, die von der auf 220 ° C erhaltenen Abteilung genommen wurde, ließ man schnell abkühlen und auf einen Objektträger auf treffen. Bei der mikroskopischen Untersuchung fand man, daß die auf dem Glase abgesetzten Schwefelteilchen im Durchschnitt einen Durchmesser von 1 bis 3 μ hatten. Eine weitere Gasprobe, die vom Boden des untersten Abteils der Röhre in ähnlicher Weise genommen wurde, zeigte, daß die Schwefelteilchen eine durchschnittliche Größe von 20 μ hatten.

Bei einem weiteren Versuch wurde ein schwefelhaltiges Gas, das in ähnlicher Weise erzeugt wurde, von Staubteilchen durch Filtration durch Asbestwolle befreit, während es noch oberhalb der Kondensationstemperatur des Schwefels bei dieser Konzentration war. Das Gas wurde dann mit derselben Geschwindigkeit, nämlich 1001 pro Stunde, durch das senkrechte Rohr, das auf denselben Temperaturen gehalten wurde, geleitet. Eine Menge Gas, etwa 21 pro Stunde, leitete man um das Filter herum und mischte es mit dem Rest des Gases in der auf 220 ° C erhaltenen Abteilung des Rohres. Es wurde gefunden, daß das Gas, welches von der untersten Abteilung des Rohres austrat und wie vorher auf einem Objektträger gesammelt wurde, Schwefelteilchen enthielt, von denen keines weniger als 30 μ im Durchmesser war.

Claims

Patentansprüche:
ι. Verfahren zum Abscheiden von Schwefel durch Kühlung heißer Gase, die geringe Mengen von Schwefeldampf enthalten, welche beispielsweise durch Reduktion von verdünntem Schwefeldioxyd mit Kohlenstoff bei einer hohen Temperatur erhalten worden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die heißen Gase in irgendeiner geeigneten bekannten Weise bis zu dem sich nach der Konzentration des Schwefels im Gase richtenden Taupunkt, bei welchem Schwefelteilchen in Form von Nebel kondensieren, gekühlt und dann im Temperaturbereich von dem erwähnten Taupunkt bis herunter auf ungefähr loo ° C langsam weitergekühlt und die gebildeten großen Schwefelteilchen auf irgendeine geeignete Weise, beispielsweise durch Filtration oder Absetzen, abgetrennt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Staubgehalt des Gases geregelt wird, indem man z. B. eine geeignete Fraktion des anfänglichen Rohgases zu einem verhältnismäßig großen Volumen von Anfanggas, welches im wesentlichen von Staubteilchen befreit ist, zusetzt, so daß eine verhältnismäßig kleine Zahl von Kondensationskernen vorhanden ist, derart, daß einerseits eine vorzeitige Kondensation des Schwefels in verhältnismäßig kleinen Teilchen vermieden wird und andererseits genügend Staubteilchen anwesend sind, um einen Kondensationsverzug zu verhindern.