DE613691C - Apparat zur katalytischen Oxydation von Schwefelwasserstoff in Brenngasen - Google Patents

Description

• Apparat zur katalytischen Oxydation von Schwefelwasserstoff in Brenngasen Es ist bekannt, den in Brenngasen enthaltenen Schwefelwasserstoff mittels Sauerstoffs oder sauerstoffhaltiger Gase unter überleiten über Katalysatoren zu oxydieren; hierbei ist es vorteilhaft, unter milden Reaktionsbedingungen zu arbeiten, so daß eine Rückbildung der entstandenen Reaktionsprodukte zu Schwefelwasserstoff nicht eintritt. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine für die Ausführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung. Diese besteht aus mehreren, von außen heizbaren oder kühlbaren neben- oder hintereinandergeschalteten Kontaktrohren, die durch Mischräume für das Gas miteinander verbunden sind, in denen Brausen für einen stufenweisen Zusatz an Kühl-, Heiz- oder Reaktionsgasen oder -dämpfen münden, und daß die Kontaktrohre gegebenenfalls mit Kontaktmassen verschiedener Konzentration gefüllt sind.
• Im folgenden soll der Kontaktapparat an Hand der beiliegenden Skizze näher erläutert werden.
• Der Kontaktapparat i zerfällt in zwei Abteilungen, von denen der obere Teil als Vorwärmeraum a für die katalytisch zu behandelnden Rohgase dient. Die Gase können durch Stutzen 3 zugeführt werden und steigen um die Rohre q. unter Aufnahme von Wärme hoch. Durch die oberen Öffnungen 5 der Außenrohre 4 gelangen die Gase in den Vorwärmeraum 6, wo sie . in direkten Wärmeaustausch mit den Kontaktrohren 7 treten. Durch die unteren Öffnungen 8 gelangt das Gas in einen schmalen Mischraum 9, in dem eine Luft- bzw. Sauerstoffbrause io angebracht ist. Hier kann dem Gas mittels Regulierung des Hahnes ii Luft zugesetzt werden. Die Gas-Luft-Mischung streicht jetzt durch die mit Kontaktmasse gefüllten Rohre 1z, der Luftzusatz durch die Brause io wird so bemessen, daß die Reaktionen in den ersten Kontakträumen i2 nicht so heftig einsetzen. In diesem Sinne wird auch die Zusammensetzung der für diese Kontaktrohre erforderlichen Katalysatoren gewählt. Gelangen die Gase z. B. mit so niederer Temperatur in die Kontaktmasse, daß der Schwefelwasserstoff noch nicht einsetzt, so eignet sich zur Einleitung der Reaktion eine höher konzentrierte Kontaktsubstanz. Wenn die Oxydation des Schwefelwasserstoffes in der ersten Kontaktschicht in Gang gebracht ist, so kann durch die Regulierung des Luftzutritthahnes i i diese für einen Dauerbetrieb aufrechterhalten werden. Sobald die Temperatur zu stark steigen sollte, wird die Luftzufuhr gedrosselt und im anderen Falle gesteigert. Auf diese Weise hat man durch die Regulierung eines einzigen Hahnes den ganzen Kontaktprozeß in der Hand. Die katalytische Reaktion 'setzt , also beim Durchstreichen des Gases durch die erste Kontaktschicht. 12 ein und gelangt in einen zweiten mit einer Luftbrause 13 ausgestatteten Zwischenraum 1q.. Hier wird der Rest der für eine quantitative Umsetzung erforderlichen Luft zugesetzt. Das Gas tritt hierauf in die Öffnungen 15 der Rohre 7 ein, und beim Durchstreichen derselben findet die vollständige Reaktion statt. Die hierin befindliche Kontaktmasse wird ebenfalls so gewählt, daß eine möglichst gleichförmige Reaktion über die ganze Höhe der Masse stattfindet.
• Falls die Konzentration des Schwefelwasserstoffes in dem zu reinigenden Gas so hoch ist, daß bei dessen Umsetzung eine sehr große Temperatursteigerung eintritt, so kann man durch die Brausen io, 13 auch kalte Gase zur Abkühlung zuführen. Diese Anordnung kann nun je nach dem Reaktionsverlauf der vorzunehmenden katalytischen Prozesse beliebig fortgesetzt werden, so. daß anstatt der hier angegebenen zwei Luftzuführungen, auch mehrere treten können.
• Sollte die den Rohgasen in dem Wärmeaustauscher 16 und in dem Kontaktapparat i zugeführte Wärme nicht ausreichen, um die Gase auf die notwendige Reaktionstemperatur zu bringen, so ,wird in dem unteren Teil des Kontaktapparates eine Beheizung 17 vorgesehen. Je nach Bedarf kann hier eine entsprechende Zusatzwärmemenge zugeführt werden. Zweckmäßig bildet man in solchen Fällen den untersten Kontaktraum nicht als Röhrenapparat 12 aus, sondern läßt die Kontaktrohre 12 fehlen und füllt den mit den Heizelementen durchzogenen Teil der unteren Hälfte des Kontaktapparates mit Katalysatormasse aus. Die Regulierung kann bei dieser Arbeitsweise neben der Innehaltung bestimmter Temperaturen der Beheizungseinrichtung auch durch eine entsprechende Luftverteilung auf die beiden Luftbrausen zo, 13 vorgenommen werden.
• Wie bei fast allen katalytischen Prozessen besteht auch bei der Oxydation des Schwefelwasserstoffes eine feste Beziehung zwischen Berührungsdauer der Reaktionsgase. und der Höhe der Reaktionstemperatur, derart, dag bei Verringerung der Berührungsdauer die Reaktionstemperatur gesteigert werden muß und umgekehrt. Auf dieser Tatsache fußend, kann die Berührungsdauer der Reaktionsgase der jeweiligen Temperaturhöhe in den einzelnen Lagen der Kontaktschicht dadurch ausgeglichen werden, dag die Kontaktrohre einerseits stetig oder absatzweise verjüngt werden, andererseits kann -dasselbe in parallelwandigen Rohren durch die Anordnung der Kontaktkörper verschiedener Korngröße erreicht werden. Werden die Apparate aus einem oder mehreren unterteilten Kontaktröhrensystemen zusammengesetzt, so lassen sich die verjüngten Rohre gut ineinanderpassen, weil der ankommende Gasstrom jeweils in die erweiterte Seite der Rohre eindringt und diese durch die Anordnung des Apparates die einzelnen nachgeschalteten Kontaktschichten jeweils im entgegengesetzten Sinne durchläuft. In dem abgebildeten Apparat tritt das Gas, von oben kommend, bei der Öffnung 18 auf der erweiterten Seite des Kontaktrohres ein und durchstreicht dieses infolge der Verjüngung desselben mit zunehmender Geschwindigkeit nach unten. Das Gas kehrt dann nach seinem Austritt in den Mischraum 1q. nach oben um und gelangt hier wieder von der erweiterten Seite aus in das zweite Kontaktrohr i9.
• Ist dagegen die bei der Reaktion frei werdende Wärme so groß, daß diese von dem in dem Wärmeaustauscher 16 vorgewärmten Gas nicht weggenommen werden kann, so kann auch kaltes Gas durch den Stutzen 3 zugeführt werden. Ist die Wärmeabfuhr auch dann noch zu gering, so benutzt man den Stutzen 2o zur Gaszuführung. Genügt auch die Kühlung durch kaltes Gas nicht, so wird die Kontaktmasse durch die Siebe 2,1 unterteilt, um auf -diese Weise nach- jeder Um-Setzung eine möglichst weitgehende Abkühlung zu erreichen. Falls der Schwefelrvasserstoffgehalt der zu reinigenden Gase sich in normalen Grenzen, d. h. zwischen 5 bis 15 g pro Kubikmeter, bewegt, so wird bei der Oxydation desselben eine -Temperatursteigerung von 75 bis 2oo° erzielt. Diese hierbei entstehende Wärmemenge kann durch ein Röhrenbündel genügend abgeführt werden. Infolgedessen kann in diesem Fall das Röhrenbündel 12 - wegfallen und nur die Kontaktrohre 7 zur Umsetzung benutzt werden. Bei der Durchführung katalytischer Prozesse in Kontaktrohrsammelapparaten ist es notwendig, auch auf einen einigermaßen gleichmäßigen Gasdurchgang in dem ganzen System zu achten. Diese Gleichförmigkeit kann durch Anbringen beliebiger Drosselstellen 22 erreicht werden.
• Die Vorteile der beschriebenen Einrichtung zur Oxydation von Schwefelwasserstoff bestehen darin, daß die bei der Reaktion auftretende Reaktionswärme, die zu einer so starken Erhitzung des Gases führt, dag das bei der OXy dation entstandene Schwefeldioxyd durch die reduzierenden Gasbestandteile, wie Wasserstoff, Kohlenoxyd usw., wieder in Schwefelwasserstoff zurückverwandelt wird, direkt von den Reaktionsrohren abgeführt wird, so daß die Rückbildung von Schwefelwasserstoff vermieden wird.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Apparat zur Ausübung des Verfahrens zur Oxydation von Schwefelwasserstoff in Brenngasen mittels Sauerstoffs oder sauerstoffhaltiger Gase durch Überleiten über Katalysatoren, wobei unter milden Reaktionsbedingungen gearbeitet wird, bestehend aus verschiedenen Kontaktröhren, dadurch gekennzeichnet, daß die von außen heizbaren oder kühlbaren neben- oder hintereinandergeschalteten Kontaktrohre durch Mischräume für das Gas miteinander verbunden sind, in denen Brausen für einen stufenweisen Zusatz an Kühl-, Heiz--öder Reäktiönegasen oder -dämpfen münden;-und W die Kontaktrohre mit Köritaktmassen verschiedener Konzentration gefüllt sind.
2. 2: Apparat nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß stetig oder absatzweise verjüngte Kontaktrohre angeordnet sind oder daß die Kontaktrohre mit Massen verschiedener Sperrigkeit bzw. verschiedener Körnung beschickt sind.
3. 3. Apparat nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktrohre mit Drosselstellen zur Gasregulierung versehen sind.