DE634427C - Verfahren zur Oxydation von Schwefelwasserstoff in Brenngasen zu Schwefeldioxyd bzw.-trioxyd - Google Patents

Verfahren zur Oxydation von Schwefelwasserstoff in Brenngasen zu Schwefeldioxyd bzw.-trioxyd

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DE634427C
DE634427C DEI51576D DEI0051576D DE634427C DE 634427 C DE634427 C DE 634427C DE I51576 D DEI51576 D DE I51576D DE I0051576 D DEI0051576 D DE I0051576D DE 634427 C DE634427 C DE 634427C
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C10K1/34Purifying combustible gases containing carbon monoxide by catalytic conversion of impurities to more readily removable materials

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Description

  • Verfahren zur Oxydation von Schwefelwasserstoff in Brenngasen zu Schwefeldioxyd bzw. -trioxyd Eine ganze Reihe von katalytischen Gasreaktionen hat den Nachteil, daß infolge des stark exothermen Verlaufes eine große Temperaturerhöhung des Katalysatormaterials eintritt, die eine Umkehrung der einmal erzielten Reaktionen hervorruft: Derartige unerwünschte Veränderungen lassen sich vermeiden, wenn man den zu heftigen Verlauf der Reaktion durch Verdünnung der Ausgangsstoffe, Kühlung usw., verhindert. Wie sich gezeigt hat, treten die erwähnten unerwünschten Veränderungen auch bei der katalytischen Oxydation des Schwefelwasserstoffs in Brenngasen auf, indem sich ein Teil des einmal gebildeten Schwefeldioxyds wieder in Schwefelwasserstoff zurückverwandelt. Da die Bildung des Schwefeldioxyds nach der Gleichung a HZ S -+- 3 02->- a S OZ -+- z H20 vor sich geht, kann es sich aber nicht um eine Umkehrung der Reaktion handeln. Es ist daher anzunehmen, daß die Neubildung des Schwefelwasserstoffs aus dem entstandenen Schwefeldioxyd durch die in den Brenngasen enthaltenen reduzierendwirkendenBestandteile bzw. Wasserstoff, Kohlenoxyd usw. erfolgt.
  • Es hat sich nun gezeigt, daß das Auftreten von Schwefelwasserstoff im Endgas praktisch vollständig vermieden wird, wenn die verwendeten Katalysatoren durch indifferente Stoffe so stark verdünnt werden, daß auf xoo Teile der letzteren bis zu 1,5 Teile wirksame Katalysatorsubstanz, bei gleichzeitiger Abführung des entstehenden Überschusses an Reaktionswärme durch zuströmende, katalytisch zu behandelnde Gase bis zu 5 Teile Katalysatorsubstanz kommen. Zweckmäßig arbeitet man derart; daß der entstehende Wärmeüberschuß durch die zu behandelnden Gase aufgenommen wird, wobei diese gleichzeitig vorgewärmt werden. Sollte die durch Aufnahme der überschußwärme erzielte Temperatur des zu behandelnden Gases für die Reaktion noch nicht ausreichen, so ist dieses durch zusätzliche Heizeinrichtungen, insbesondere zur erstmaligen Einleitung der Reaktion, vorzuwärmen, und zwar entweder unmittelbar vor der Katalysatormasse oder bereits am Eintritt in die Apparatur.
  • Es ist bekannt, daß für eine bestimmte Reaktion eine bestimmte Weglänge des Gases in der Katalysatorschicht erforderlich ist. Je stärker die Schicht ist, um so schwieriger ist eine einwandfreie Durchführung derartiger Reaktionen, vor allem da leicht lokale Überhitzungen in der Masse -eintreten und da außerdem die Abführung der . Überschußwärme Schwierigkeiten bereitet. Um diese zu umgehen, kann man den verwendeten Katalysator in einzelne, zweckmäßig schmale Schichten unterteilen. Die Anordnung wird dabei zweckmäßig so getroffen, daß die einzelnen Schichten hintereinandergeschaltet sind und mit katalysatorfreien oder -armen Zwischenräumen abwechseln.. Hierbei können in den Zwischenräumen Mittel zur Kühlung vorgesehen werden, z. B. Temperaturregelungseinrichtungen, wie Kühlschlangen usw. Man kann auch Rohgas von tieferer Temperatur in die Zwischenräume einführen.
  • Man kann die Anordnung der Katalysatoren auch so treffen, daß die beispielsweise hintereinanderliegenden . . Katalysatorschichten verschiedene spezifische Wirkung besitzen. Es ist leicht einzusehen, da13_dieTemperatursteigerung, die sich aus dem exothermen Verlauf der Reaktion ergibt, um so höher sein wird, je größer die auf die Einheit der Katalysatormenge oder Schicht entfallende Menge der umzusetzenden Gasbestandteile ist. Diese ist naturgemäß am größten beim Eintritt des Frischgases in den Kontaktraum. Es würde also in der ersten Stufe die höchste Temperatur auftreten und hierdurch die bereits erwähnte Gefahr entstehen, daß Schwefelwasserstoff im Endgas auftritt. Um dies zu vermeiden, wird die Katalysatorzusammensetzung innerhalb der beanspruchten Grenzen so gewählt, daß die katalytische Wirkung in der ersten Stufe am geringsten ist und mit der abnehmenden Menge der umzusetzenden Gasbestandteile wächst. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, daß man für den Katalysator die Zusammensetzung so wählt, daß das Verhältnis der Trägermasse zu den katalytisch wirksamen Bestandteilen in den aufeinanderfolgenden Schichten abnimmt, daß also die spezifische Menge der katalytisch wirksamen Bestandteile zunimmt.
  • Bei, sehr dünnen -Gasen wird das Verhältnis; Menge Trägersubstanz zu wirksamer Katalysatorsubstanz entsprechend kleiner gewählt werden müssen als bei reichen Gasen; die obengenannte Grenze- der- Konzentration des Katalysators darf aber nicht überschritten werden. Es empfiehlt sich, aus der Kontaktmasse sperrige Körper; z. B. Raschigringe oder Lochsteine, herzustellen, die dann in bekannter Weise verhältnismäßig große mit Gas gefüllte Zwischenräume ergeben.
  • Bei katalytischen Reaktionen, bei denen wie bei der vorliegenden eine Oxydation stattfindet, hängt die Temperatursteigerung auch von dem Sauerstoffgehalt des Gemisches ab. Je größer dieser ist, um so intensiver ist auch der Temperaturanstieg. Um einen Temperaturausgleich auch bei Oxydationsvorgängen zu erreichen, kann man gemäß der Erfindung den Sauerstoff, insbesondere in Form von Luft, nach und nach einführen, und zwar in verschiedene Stufen der Kätalysatoranordnung. Die Verbrennung des H2 S in S 02 wird auf diese Weise künstlich verzögert und dadurch eint zu starker Temperaturanstieg verhütet: -Eine- Beirriischung von Gas in den einzelnen Katalysatorstufen kann auch zum Zwecke der unmittelbaren Temperaturregelung in Frage kommen, wenn man nämlich dem bereits behandelten Gas Frischgas von entsprechend gewählter Temperatur beimischt. Insbesondere wird man zur Temperaturerniedrigung kaltes Frischgas wobei naturgemäß auch Betriebsfälle vorliegen können, bei denen die Einführung heißen Frischgases zweckmäßig ist. Der Zusatz des Frischgases kann in einer oder mehreren Stufen erfolgen. Das vorliegende Verfahren gestattet, die Entschwefelung von Brenngasen durch katalytische Oxydation in techniscbemAusmaße ohne Betriebsstörungen durchzuführen, was bei den bekannten Verfahren dieser Art nicht der Fall ist.
  • Es ist bereits vorgeschlagen worden, Schwefelwasserstoff oder solchen in hoher Konzentration enthaltende Kohlensäuregemische mit Luft unter Verwendung von Katalysatoren zu Schwefel oder Schwefeldioxyd umzusetzen, wobei zur Vermeidung des Zusammenschmelzens der Katalysatoren diesen nicht schmelzbare Stoffe zugemischt werden sollen. Die durch die genannten Zusätze erzielte Erhöhung des Schmelz- bzw. Sinterungspunktes der Katalysatoren verleihen diesen aber allein nicht die an die Katalysatoren zu stellenden Forderungen, falls die Katalysatoren zur Umsetzung von Schwefelwasserstoff in brennbaren Gasen benutzt werden sollen; denn neben der notwendigen Bedingung der Nichtschmelzbarkeit des Katalysators bei der -gewünschten Arbeitstemperatur muß zur Umsetzung des Schwefelwasserstoffes -in reduzierenden Gasen bei diesen bekannten Verfahren noch eine starke Verdünnung der wirksamen Katalysatorsubstanz hinzutreten, ohne die die Reaktion in Brenngasen nicht durchführbar ist.
  • Ebenso eignen sich die früher vorgescblagenen $atalysatorgemische zur vollkommenen Umsetzung von Schwefelwasserstoff nur im kleinsten Maßstabe, d. h. in kleinen Schichten; bei Übergang vom Laboratoriumsversuch auf technischen Maßstab stellte es sich -heraus, daß kein schwefelwasserstofffreies Endgas zu erzielen, war. Dies wurde auch bei diesen Katalysatoren erst durch die hier vorgeschlagene weitgehende Vermischung mit inerten Trägern möglich.
  • Beispiel x ioo cbm Leuchtgas mit einem Gehalt von 7 g Schwefelwasserstoff per cbm, werden auf 3-,o' erhitzt und hierauf mit q. bis 5 Volumteilen , Luft vermischt. Dieses Gemisch wird nun über eine Köntaktmasse geleitet, die aus ioo Teilen Nickel besteht. Bei der Herstellung der Kontaktmasse wurde von Nickelnitrat ausgegangen, das in gelöster Form auf Bimsstein als Träger- i masse im Verhältnis von ioo Teilen Bimsstein zu 0,5 Teilen Metall aufgetragen wurde; der so mit der Salzlösung präparierte Bimsstein wurde hierauf geglüht.
  • Beim Überleiten .des Gases über diese Kon- i taktmässe wird entsprechend der zugesetzten Luftmenge ein Teil des Schwefelwasserstoffs unter Erhöhung der Temperatur um etwa 70' zu Schwefeldioxyd bzw. -trioxyd oxydiert. Dem Gas werden nun zur Umsetzung der restlichen Mengen Schwefelwasserstoff von neuem 3 bis q. Volumteile Luft zugegeben; das Gemisch gelangt alsdann über eine Kontaktmasse, die dasselbe Metall auf Bimsstein wie zuvor, jedoch in einer Konzentration von 1,5 Teilen Metall auf ioo Teile Bimsstein, enthält. Das aus dem Kontaktapparat austretende Gas gibt keine Schwefelwasserstoffreaktxon mehr. Das entstandene Schwefeldioxyd bzw. -trioxyd kann durch Absorption aus dem Gasgemisch entfernt werden. Beispiel 2 Braunkohlengeneratorgas mit io g Schwefel pro cbm Gas wird unter weitgehender Wärmeausnutzung. der aus dem Kontaktapparat entweichenden Gase auf etwa? 5o 'erhitzt. Hierauf wird das Gas in einem Kontaktapparat, in welchem die Kontaktmasse in einzelnen Röhren, die zu einem Röhrenbündel zusammengefaßt sind, untergebracht ist, außen um die Röhren herumgeführt, wobei die Röhren selbst gekühlt werden und das Gas weiter auf 300' vorgewärmt wird. Hierauf werden io Vol.°/o Luft zugesetzt, und die Mischung tritt alsdann in den Kontaktapparat ein. Die Kontaktmasse besteht aus 40°/o Nickel, 40°/o Eisen und 2o0/0 Chrom, die in Form ihrer Oxyde in, einer Konzentration von 50/0 mit Chamotte gemischt, angeteigt und gebrannt wurden. Die bei der Schwefelwasserstoffoxydation entstehende Reaktionswärme wird zum Teil durch die Außenkühlung der Kontakte durch das zuströmende Gas dauernd weggenommen.
  • Beim Austritt aus dem Kontaktapparat enthält das Gas den Schwefel in Gestalt von Schwefeldiokyd bzw. Schwefeltrioxyd, die in bekannter Weise aus dem Gasgemisch leicht abgeschieden werden können.
  • Beispiel 3 Ein aus Brennstoffen erzeugtes Destillationsgas, das o,6 V01.°/° Schwefelwasserstoff und 2,o g Teer im cbm Gas enthält, wird auf etwa 300' erhitzt und nach Vermischen mit 7 bis 8 V01.°/° Luft über eine Kontaktmasse geleitet, die aus 9o Teilen Nickel und io Teilen Eisen besteht. Die Kontaktmasse wurde in der Weise hergestellt, daß man die genannten Metalle in Form ihrer Nitrate auf Bimsstein auftrug, und zwar im Verhältnis von einem Teil Metall auf ioo Teile Bimsstein, und die Masse hierauf zum Glühen erhitzte, wobei sich die Nitrate zersetzten und die Oxyde auf der Trägermasse zurückblieben. Die Temperatur der Kontaktmasse beträgt bei Beginn des Prozesses 3i0 °. Nach 3 Tagen wird die Temperatur auf 312' erhöht, nach 6 Tagen auf 315' und jedesmal nach 3 Tagen um 2 bis 3 ° weiter gesteigert. Auf diese Weise ist es möglich, den Kontaktprozeß auch bei Verarbeitung stark verunreinigter Gase mehrere Monate lang ungestört durchführen zu können. Ist die Reaktionstemperatur auf 380 bis 400' gestiegen, so wird die im Ofen befindliche Kontaktmasse durch frische ersetzt. Die verbrauchte Masse wird durch Abblasen mittels eines kräftigen Luftstromes von dem anhängenden Kohlenstoff befreit und kann alsdann von neuem für den Kontaktprozeß benutzt werden. Beispiel 4 Braunkohlengeneratorgas mit 5 g Teer und i,o Vol.°/o Schwefelwasserstoff pro cbm Gas wird nach Vermischen mit etwa io Vol.°/o Luft auf 300' erhitzt und darauf über eine Kontaktmasse geleitet, die aus 95°/o Nickel und 5°/° Molybdän besteht. Die Kontaktmasse war analog der in dem vorgehenden Beispiel beschriebenen Weise hergestellt, indem die Schwermetalle in Form ihrer Nitrate auf stückiger Grude aufgetragen und die mit den Nitraten versehene Grude nach dem Trocknen im Wasserstoffstrom auf 400' erhitzt wurde. Die Kontaktmasse ist in einem oben mit Füllansatz und unten mit- Entleerungsstutzen versehenen Schacht untergebracht, den das zu reinigende Gas von unten nach oben durchströmt. Die Reaktionstemperatur liegt anfangs bei 310'. Nach 2 Tagen wird die Anfangstemperatur auf 318 und nach 2 weiteren Tagen auf 39,5' gesteigert. Von Zeit zu Zeit, beispielsweise nach je 2 Tagen, wird jeweils der zehnte Teil der Kontaktmasse aus dem unteren Teil des Schachtes zwecks Reinigung abgezogen. Die verunreinigte Kontaktmasse wird einige Zeit unter Luftzutritt geglüht, wobei die Verunreinigungen, wie z. B. abgeschiedene Kohle, auf der Oberfläche abbrennen. Der gereinigte Kontakt wird durch die Fülleinrichtung dem Reaktionsschacht oben wieder zugeführt. Auf diese Weise kann der Prozeß ohne jegliche Unterbrechung längere Zeit aufrechterhalten werden.

Claims (1)

  1. PATENT ANSPltIJC:JJ: Verfahren zur Oxydation von Schwefelwasserstoff in Brenngasen, insbesondere Kohledestillationsgasen, zu Schwefeldioxyd bzw. -trioxyd mittels Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasen durch Überleiten der bis auf Reaktionstemperaturaufgeheiztenbrennbaren Gase über Katalysatoren, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendeten Katalysatoren durch indifferente Stoffe so stark verdünnt sind, daß auf ioo Teile der letzteren bis zu 1,5 Teile wirksame Katalysatorsubstanz, bei gleichzeitiger Abführung des entstehenden Überschusses an Reaktionswärme durch zuströmende, katalytisch zu behandelnde Gase bis zu 5 Teile Katalysatorsubstanz kommen.
DEI51576D 1928-04-05 1928-04-05 Verfahren zur Oxydation von Schwefelwasserstoff in Brenngasen zu Schwefeldioxyd bzw.-trioxyd Expired DE634427C (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1102335B (de) * 1954-07-24 1961-03-16 Ruhrchemie Ag Verfahren zur Herstellung von Gasreinigungskatalysatoren
DE2159400A1 (de) * 1970-12-02 1972-06-15 Shell Int Research Verfahren zur Herstellung von Kataly satoren und/oder Akzeptoren auf der Basis von aluminiumoxidhaltigen Tragern

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1102335B (de) * 1954-07-24 1961-03-16 Ruhrchemie Ag Verfahren zur Herstellung von Gasreinigungskatalysatoren
DE2159400A1 (de) * 1970-12-02 1972-06-15 Shell Int Research Verfahren zur Herstellung von Kataly satoren und/oder Akzeptoren auf der Basis von aluminiumoxidhaltigen Tragern

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