DE571861C - Verfahren zum Reinigen von Gasen, wie Kohlendestillationsgasen, insbesondere von Schwefelverbindungen - Google Patents

Verfahren zum Reinigen von Gasen, wie Kohlendestillationsgasen, insbesondere von Schwefelverbindungen

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DE571861C
DE571861C DE1930571861D DE571861DD DE571861C DE 571861 C DE571861 C DE 571861C DE 1930571861 D DE1930571861 D DE 1930571861D DE 571861D D DE571861D D DE 571861DD DE 571861 C DE571861 C DE 571861C
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    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10KPURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K1/00Purifying combustible gases containing carbon monoxide
    • C10K1/08Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors
    • C10K1/10Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors with aqueous liquids
    • C10K1/12Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors with aqueous liquids alkaline-reacting including the revival of the used wash liquors
    • C10K1/14Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors with aqueous liquids alkaline-reacting including the revival of the used wash liquors organic
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Description

  • Verfahren zum Reinigen von Gasen, wie. Kohlendestillationsgasen, insbesondere von Schwefelverbindungen Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Gasen, insbesondere von Schwefelverbindungen, wie z. B. Schwefelkohlenstoff, Kohlenoxysulfid (COS), Schwefelwasserstoff und anderen sauren Bestandteilen, und kennzeichnet sich durch die Verwendung von Piperidin oder seinen Homologen.
  • Gewerbliche Gase, wie Kohlengas, Koksofengas, Wassergas, Generatorgas, Luft usw., insbesondere das aus Kohlengasen hergestellte Wasserstoffgas, welches in immer steigendem Maße für chemische Synthesen und Operationen Verwendung findet (Ammoniak, Methanol, Hydrierungen usw.) enthalten fast stets Schwefelverbindungen, von denen sie befreit werden müssen.
  • Es ist auch oft wünschenswert, Luft von solchen Schwefelverbindungen zu reinigen, z. B. in Kunstseidenfabriken, Gummifabriken und in anderen Betrieben, in denen Schwefelkohlenstoff oder andere Schwefelverbindungen verwendet oder erzeugt werden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die zu reinigenden Gase mit Piperidin oder seinen Homologen in innige Berührung gebracht. Die Verwendung des Verfahrens wird dadurch erleichtert, daß Piperidin neuerdings billig und in großem Maßstabe hergestellt werden kann.
  • Piperidin entfernt nicht nur Schwefelkohlenstoff und Kohlenoxysulfid, sondern auch Schwefeldioxyd, Schwefelwasserstoff und höhere Schwefelverbindungen, indem es beispielsweise Meikaptan in Aryldisulfid umwandelt.
  • Es ist bekannt, zur Befreiung von Gasen von Schwefelkohlenstoff Amine zu verwenden. Hierbei muß aber das Gas vorher getrocknet und etwa vorhandenes Kohlendioxyd entfernt werden. Außerdem findet diese Reaktion. nur langsam und unvollständig statt im Gegensatz zu dem Reinigungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Zur Ausübung können Piperidin oder seine Homologen verwendet werden, beispielsweise in Suspension oder Lösung, oder es können leichtdissoziierbare Verbindungen verwendet werden, wie z. B. die Verbindungen mit Kohlendioxyd, wobei auch diese Verbindungen in trockenem Zustande, in Suspension oder in Lösung angewandt werden können.
  • Das Piperidin kann den zu reinigenden Gasen auch in Dampfform zugesetzt werden, und die in dem Gas sich durch Reaktion mit den schwefelhaltigen Verunreinigungen bildenden kristallinischen Verbindungen können dann in bekannter Weise,- z. B. durch Filtration, aus dem Gasstrom entfernt werden.
  • Aus diesen kristallinischen Verbindungen, z. B. aus der Verbindung zwischen Piperidin und Schwefelkohlenstoff oder Kohlenoxysulfid, können sowohl die Piperidinkomponenten als auch die Schwefelkomponenten wiedergewonnen bzw. regeneriert werden, beispielsweise durch Einwirkung von Kohlendioxyd unter Druck und in Gegenwart von Wasser, wobei sich Piperidincarbonat bildet und die Schwefelkomponente, z. B. der Schwefelkohlenstoff oder das Kohlenoxysulfid, frei wird. Diese Verbindungen können aber auch durch Säure zerlegt werden, in welchem Falle aus dem gebildeten Piperidinsalz das Piperidin mit Alkali in Freiheit gesetzt und wiedergewonnen werden kann.
  • Wenn das Piperidin oder seine Verbindungen in Lösung oder Suspension zur Anwendung kommen, so hängt die Wahl des flüssigen Mediums von der Art und den Eigenschaften des zu behandelnden Gases ab. Die Zahl der flüssigen Medien, welche verwendet werden können, ist außerordentlich groß, z. B. Kohlenwasserstoffe, auch in unreiner Form, wie Steinkohlenteer, Mineralöle, Alkohole, Ketone usw.; vorzugsweise empfiehlt sich die Verwendung schwer flüchtiger Lösungsmittel, damit diese nicht von dem gereinigten Gasstrom mitgeführt werden. Es kann auch Wasser verwendet werden, welches aber den Nachteil hat, viele Schwefelverbindungen, wie z. B. Schwefelkohlenstoff, Kohlenoxysulfid, nicht zu lösen. Wenn das zu reinigende Gas feucht ist, verwendet man zweckmäßig keine mit Wasser. mischbaren Flüssigkeiten, da diese sonst zu stark verdünnt würden. Wenn das Gas Kohlensäure enthält, kann es in Gegenwart von Wasser zur Zersetzung eines Teils der Schwefelkohlenstoff- oder Kohlenoxysulfid-Piperidinv erbindungen kommen, so daß die Reinigung des Gasstromes von den genannten Schwefelverbindungen nur unvollständig erfolgt.
  • In manchen Fällen, beispielsweise bei Verwendung von leicht dissoziierenden, wasserlöslichen Piperidinv erbindungen, z. B. von Piperidincarbonat, kann es zweckmäßig sein, als Lösungsmittel Wasser zu verwenden, um die Konzentration der Piperidinverbindungen zu erhöhen. In diesem Falle ist es zweckmäßig, der wäßrigen Lösung von Piperidincarbonat ein mit Wasser unmischbares Öl beizusetzen, das die Löslichkeit des Schwefelkohlenstoffes oder Kohlenoxysulfids erhöht.
  • Das Verfahren gemäß der Erfindung kann auch in Kombination mit anderen bekannten Gasreinigungsverfahren benutzt werden. So kann z. B. zur Entfernung von Kohlenoxyd (CO) aus Gasen, welche bekanntlich durch die Verwendung von Ammoniak und Kupfersalzen erfolgt, das Ammoniak ganz oder teilweise durch Piperidin ersetzt werden.
  • Das Verfahren gemäß der Erfindung wird nachstehend an einigen Beispielen erläutert, aus welchen auch ersichtlich ist, daß es auch als eine Verfahrensstufe bei der Gewinnung von Benzol aus Kohlengas eingeschaltet werden kann. Beispiel I Das von Teer und vorzugsweise auch von Schwefelwasserstoff und Ammoniak befreite Kohlengas mit einem hauptsächlich aus Schwefelkohlenstoff und Kohlenoxysulfid bestehenden Schwefelgehalt von etwa 0,7- bis o,9 gfin' wird in Waschtürmen oder Skrubbern im Gegenstrom mit einer Lösung von Piperidin oder Piperidincarbonat in Gasöl behandelt. Das Öl enthält zweckmäßig nicht mehr Piperidin, als nach Umwandlung in seine Kohlendioxydverbindung in Ö1 gelöst bleibt. Bei feuchtem Gas ist das nicht mehr als i °/o; wenn das Gas aber vorher getrocknet worden ist, so können höhere Konzentrationen ohne Ausscheidung des Piperidincarbonates verwendet werden. (Die Löslichkeit trockenen Piperidincarbonates in Gasöl beträgt io bis 15 °/o, bei Zufügung von Wasser wird aber der größte Teil der gelösten Menge ausgeschieden.) Die in Umlauf zu haltende Ölmenge hängt von der Konzentration des gelösten Piperidins ab und beträgt ungefähr 47,2 bis 64,0 ms/ioo ooo m3 Gas für eine iprozentige Lösung. Um die geringen Mengen des in den Waschtürmen verflüchtigten Piperidins wiederzugewinnen, wird das gereinigte Gas noch durch weitere Reiniger geleitet, in denen piperidinfreies Gasöl oder kaltes Wasser oder verdünnte Schwefelsäure umläuft, wodurch die Piperidindämpfe vollständig absorbiert und entfernt werden. Das abfließende Öl wird filtriert, sobald die Entfernung der ausgeschiedenen Piperidinschwefelkohlenstoffverbindungen notwendig ist. Wenn die Gewinnung von Benzol wünschenswert ist, so wird dieses durch Destillation aus dem Gasöl gewonnen. Das Öl wird dann nach Hinzufügen frischen Piperidins oder Piperidincarbonates als Ersatz des durch Reaktion mit den Schwefelverbindungen oder durch Verflüchtigung verbrauchten Piperidins wieder in den Kreislauf zurückgeführt. Das gefilterte Öl kann auch, wenn es genügend piperidinarm ist, zunächst zum Nachwaschen des gereinigten Gases zwecks Entfernung der Spuren von Piperidindampf verwendet werden. Die frische Lösung von Piperidin in Gasöl kann vor der Aufgabe auf die Waschtürme mit Kohlendioxyd behandelt werden, um das Piperidin in die Kohlendioxydverbindung umzuwandeln.
  • Die abfiltrierten Piperidinschwefelverbindungen werden in einem dampfbeheizten und säurefesten Gefäß mit einer genügenden Menge verdünnter, etwa 3o- bis 4oprozentiger Schwefelsäure behandelt, um den gesamten Schwefelkohlenstoff und das Kohlenoxysulfid auszuscheiden und zu gewinnen. Die zurückbleibende Piperidinsulfatlösung wird mit einer 2o- bis 3oprozentigen Lösung von Ätznatron behandelt, wobei sich zwei Schichten bilden: eine obere wäßrige Pipieridinlösung und eine untere gesättigte Natriumsulfatlösung. Die Piperidinlösung wird abgetrennt, mit festem, körnigem Ätznatron behandelt, die sich unten absetzende Ätznatronlösung, die für die Neutralisierung der Piperidinsulfatlösung verwendet werden kann, abgezogen und so trockenes Piperidin zurückerhalten, welches in den Prozeß zurückkehren kann. Beispiel 11 Das von Teer, Schwefelwasserstoff, Ammoniak usw. befreite Kohlerigas mit einem hauptsächlich aus Schwefelkohlenstoff und Kohlenoxysulfid bestehenden Schwefelgehalt von etwa o,; bis o,9 g/m3 Gas wird in Waschdirmen oder Skrubbern geeigneter Bauart mit einer innigen Mischung von z Volumteil einer 5oprozentigen wäßrigen Piperidincarbonatlösung und z Volumt2ilen Gasöl behandelt. Für zoo ooo m3 des zu behandelnden Gases sind 1,5 bis 7,5 m3 der obigen Mischung erforderlich. Die geringen Mengen des sich in den Waschtürmen verflüchtigenden Piperidins können durch eine weitere Waschung des Gases mit Öl, Wasser oder verdünnter Schwefelsäure aus dem Gase entfernt und wiedergewonnen werden. Die Kristalle der Schwefelkohlenstoff- und Kohlenoxysulfidverbindungen mit Piperidin werden abfiltriert und in Wassersuspension in einem emaillierten Autoklav en mit Kohlendioxyd unter einem Druck von 3o bis 5o at behandelt. Der ausgeschiedene Schwefelkohlenstöff bildet eine untere Schicht und kann unter Druck aus dem Autoklaven in ein zweites Gefäß geleitet werden, in dem er, immer noch unter Druck, mit einer kleinen Menge Ätzkali oder Kaliumcarbonat, die gerade ausreicht, um das gelöste Kohlendioxyd zu entfernen, gewaschen wird. Aus der Piperidincarbonatlösung kann das Piperidin leicht für den Wiedergebrauch gewonnen werden.
  • Beispiel III Beim Berieseln von Luft, welche 34,5 g/m3 (z oo g pro t oo Üb feet) Schwefelkohlenstoff enthielt, mit dem piperidincarbonathaltigen Gasöl der Beispiele l und II wurden etwa 99 °% des Schwefelkohlenstoffes bei einmaliger Operation entfernt.
  • Beispiel IV Von dem Gasstrom des Beispiels I werden etwa ro °1o abgezweigt und durch eine gegebenenfalls erwärmte Lösung von Piperidin geleitet, wobei der Gasstrom eine von seiner Menge und Temperatur und von der Art und Temperatur der Piperidinlösung abhängige und dementsprechend regelbare Menge Piperidindampf aufnimmt. Dieser abgezweigte Gasstrom wird dann wieder dem Hauptgasstrom zugeführt und mit diesem gemischt.
  • Der Piperidindampf reagiert mit den Schwefelverbindungen unter Bildung fester Reaktionsprodukte, welche aus dem Gasstrom abfiltriert werden. Man erhält beispielsweise bei Gegenwart von CS2 einen weißen kristallinischen Filterrückstand von Piperidinthiocarbamat, welcher nach Beispiel I oder II weiterverarbeitet werden kann.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: z. Verfahren zum Reinigen von Gasen, wie Kohlendestillationsgasen, insbesondere von Schwefelverbindungen, wie Schwefelkohlenstoff und/oder Kohlenoxysulfid, unter Verwendung von Aminen, dadurch gekennzeichnet, daß das zu reinigende Gas der Einwirkung von Piperidin oder seinen Homologen ausgesetzt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß das zu reinigende Gas mit einer Lösung oder Suspension von Piperidin oder seinen Homologen in innige Berührung gebracht wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß dem zu reinigenden Gas Piperidin oder dessen Homologe in Dampfform zugesetzt werden und die entstandenen festen Ausscheidungen aus dem Gasstrom abfiltriert werden.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch r, 2 oder 3, gekennzeichnet durch die Verwendung leicht dissoziierbarer Piperidinverbindungen, z. B. von Piperidincarbonat, an Stelle des Piperidins.
  5. 5. Wiedergewinnung des nach dem Verfahren der Ansprüche r bis 4 verbrauchten Piperidins bzw. seiner Homologen sowie der aus den Gasen abgetrennten Schwefelverbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Reinigung entstandenen Reaktionsprodukte in ihre Komponenten gespalten und rückgewonnen werden, z. B. durch Spaltung dieser Verbindungen mit Säuren und anschließender Alkalibehandlung der erhaltenen Piperidinsalze oder durch Spaltung mit Wasser und Kohlensäure unter Druck.
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