DE736975C - Verfahren zur Gewinnung von elementarem Schwefel aus Gasen, die Schwefelwasserstoff, Kohlenoxysulfid und Schwefelkohlenstoff enthalten - Google Patents
Verfahren zur Gewinnung von elementarem Schwefel aus Gasen, die Schwefelwasserstoff, Kohlenoxysulfid und Schwefelkohlenstoff enthaltenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schwefel aus Gasen, die eine
oder mehrere der Verbindungen Schwefelwasserstoff, Kohlenoxysulfid und Schwefelkohlenstoff
enthalten, und besteht darin, daß diese Gase mit Schwefeldioxyd oder Schwefeldioxyd
enthaltenden Gasen vermischt und bei einer Temperatur unter 3500 über einen
wasserlösliche, alkalisch reagierende Alkali-
to Verbindungen enthaltenden Katalysator geleitet werden.
Beim Rösten, Verschmelzen oder anderer metallurgischer Behandlung von schwefelhaltige
Mineralien enthaltenden Erzen ent-
!S stehen Gase, die große Mengen Schwefeldioxyd
enthalten. Es gibt mehrere Methoden, um Schwefel in irgendwelcher Form aus solchen Gasen zu gewinnen. Um Schwefel in
elementarer Form zu gewinnen, muß man im allgemeinen das Schwefeldioxyd bei hoher
Temperatur mit Kohle oder mit kohlenstoffhaltigen Gasen oder Stoffen reduzieren und
die Reaktion in der gebildeten Gasmischung in geeigneten Katalysatorkammern zu Ende
führen. Bei diesem Reduktionsprozeß bildet sich aber in der Regel infolge anwesenden
Wasserdampfs und Wasserstoffs auch Schwefelwasserstoff. Auch sind gewöhnlich geringere
Mengen an Kohlenoxysulfid und Schwefehlkohlenstoff in den Abgasen vorhanden. Diese schwefelhaltigen Verbindungen in den
Abgasen bedingen beim Reduktionsprozeß niedrige Ausbeuten an elementarem Schwefel
und können zu Schädigungen in der Umge-
bung führen. Es ist deshalb von allergrößter Bedeutung bei derartigen Prozessen, auch den
Schwefel aus dem gebildeten Schwefelwasserstoff oder anderen schwefelhaltigen Verbin-5'
düngen zu gewinnen. Dies kann in der Weise geschehen, daß man die Gasgeschwindigkeit
bei dem Kohlenstoffreduktionsprozeß so reguliert, daß noch eine hinreichende Menge
Schwefeldioxyd im abgehenden Gas vornan-ίο
den ist zwecks Reaktion mit gebildetem Schwefelwasserstoff, Kohlenoxysulfid und Schwefelkohlenstoff in einem nachfolgenden
Prozeß.
Man muß, besonders wenn die Abgase große Mengen von Wasserdampf und elementarem
Schwefel enthalten, die genannten sekundären Reaktionen zwischen noch vorhandenem
Schwefeldioxyd und gebildetem Schwefelwasserstoff, Kohlenoxysulfid und Schwefelkohlenstoff bei einer Temperatur
unter 350° durchführen, damit insbesondere die Gleichgewichtslage der Schwefelwasserstoffreaktion
günstig liegt. Bei einer solchen Temperatur ist aber die Reaktionsgeschwindigkeit
sehr niedrig, weshalb Katalysatoren verwendet werden müssen, wenn man einen
technisch verwendbaren Prozeß ausführen will. Mehrere Katalysatoren für die betreffenden
Reaktionen sind bekannt, u. a. Bauxit. Die bisher geprüften Katalysatoren sind aber
technisch weniger geeignet, im allgemeinen weil die Reaktionsgeschwindigkeit trotz ihrer
Hilfe ungenügend ist und mitunter durch die Umwandlung der wirksamen Stoffe der Katalysatoreffekt
allmählich zerstört wird.
Es ist bekannt, Alkaliverbindungen als Katalysatoren bei der Reaktion zwischen S O3
und Kohlenstoff anzuwenden und die Reaktion zwischen den gasförmigen Reaktionsprodukten
bei Temperaturen über 3500 mit Katalysatorenkörpern durchzuführen, auf
denen vergastes Alkali kondensiert worden ist. Hierdurch wird die Reaktion zwischen
Schwefeldioxyd, Kohlenoxyd und Kohlenoxysulfid beschleunigt, aber auch die Reaktionen
zwischen Schwefel, Schwefeldioxyd und Kohlenoxysulfid einerseits und Wasserdampf
andererseits, die Schwefelwasserstoff ergeben. Infolge der Gegenwart von Sauerstoff
wird das Alkali allmählich in Alkalisulfat umgewandelt, das indessen nur geringe
katalytisch^ Wirksamkeit besitzt. Bei der nachherigen Abkühlung des Gases würden die
Gleichgewichtsverhältnisse eine Bildung von Schwefel aus dem vorhandenen Schwefelwasserstoff
mit Schwefeldioxyd begünstigen, aber dann ist im Gas kein Alkalikatalysator mehr
vorhanden.
Es ist auch schon vorgeschlagen worden, bei der ^Reduktion von Schwefeldioxyd mit
kohlenoxydhaltigen Gasen, die aus Kohlenstoff oder kohlenstoffhaltigen Stoffen erhalten
werden, u. a. Verbindungen von Alkalimetallen zu verwenden. Hierbei wird die Reaktion
vorzugsweise bei Temperaturen zwischen 700 und iooo0 durchgeführt. Bei der Reduktion
von Schwefeldioxyd mit einem Schwefelwasserstoff, Kohlenoxysulfid und Schwefelkohlenstoff
enthaltenden Gas muß die Temperatur unter 350° gehalten werden, am besten
zwischen 200 und 2500, bei welcher Temperatur die Gleichgewichtslage für diese Reaktion
ihr Optimum hat. Wenn Schwefeldioxyd in industriellen Abgasen mit kohlenoxydhaltigen
Gasen zwischen 700 und 10000 in Gegenwart von Alkaliverbindungen, wie vorgeschlagen,
umgesetzt wird, muß die Alkaliverbindung wieder bei der Umsetzung von Restgasen (enthaltend Schwefeldioxyd, Schwefelwasserstoff,
Kohlenoxysulfid und Schwefelkohlenstoff) zugesetzt werden, und zwar nachdem gebildeter Schwefel abgeschieden
worden ist; denn bei dem vorhergehenden Prozeß ist bei der hohen Temperatur Alkalisulfat
von den Alkaliverbindungen gebildet worden, das keine katalytisch^ Funktion hat.
Umsetzung von Schwefelwasserstoff mit Schwefeldioxyd ist in Verbindung mit Verbrennung
von Schwefelwasserstoff bekannt. Wenn der Prozeß in Abwesenheit von Sauer- go stoffgas durchgeführt wird, ist die Temperatur
bei 150 bis 3000 zu halten. Als Katalysator ist Rasenerz oder Bauxit verwendet
worden. Diese Katalysatoren haben eine geringere Wirksamkeit als Alkaliverbindungen
nach vorliegender Erfindung und können nicht in einfacher Weise bei Erschöpfung, z. B.
infolge von Staubbelag, erneuert werden.
Der bekannte Claus-Prozeß ist in den letzten Jahren so abgeändert worden, daß zusammen
mit Sauerstoff bzw. Luft auch Schwefeldioxyd den schwefelwasserstoffhaltigen
Gasen zugeführt wird, um die Umsetzung zum elementaren Schwefel zu vervollständigen.
Als Katalysator werden Bauxit oder Raseneisenerz benutzt.
Es ist nun erfindungsgemäß gelungen, einige Katalysatorzusammensetzungen herzustellen,
die vielfach wirksamer sind als die bisher verwendeten, so daß ein technisches Verfahren auf sie gegründet werden kann.
Der wesentliche Bestandteil in diesen Zusammensetzungen ist immer eine wasserlösliche,
alkalisch reagierende Alkaliverbindung, wie z.B. Na2O, Na2S und Na2CO3.
Die Alkaliverbindungen werden bei der Behandlung mit dem schwefelhaltigen Gas bei
einer Temperatur unter 3500 teilweise in Alkalisulfid, -thiosulfat usw. umgewandelt
und bleiben in katalytisch hochaktiver Form, vorausgesetzt, daß das Gas keine größeren
Mengen Sauerstoff enthält. Diejenigen Gase,
die vom Kohlenstoffreduktionsprozeß herrühren, sind aber sauerstofffrei.
Die Alkaliverbindungen können bei höherer Temperatur für sich allein als Katalysatoren
verwendet werden, aber dann sollen sie auf eine poröse Unterlage mit möglichst großer
Oberfläche, z. B. Ziegel oder Bimsstein, aufgebracht werden. Noch besser ist es, sie auf
eine poröse Masse aufzubringen, die kristallwasser- oder hydratwasserhaltige Verbindungen
solcher Art enthält, daß sie bei der Reaktionstemperatur eine gewisse Menge gebundenes
Wasser zurückhalten, z. B. Beton und Gips. Diese Stoffe haben eine kräftig absorbierende
Wirkung auf H2 S und andere Gase, so daß Mischungen von z. B. Beton oder Gips
und Alkaliverbindungen ausgezeichnete Katalysatoren geben. Die Wirkungsfähigkeit
wird noch weiter erhöht, wenn die hydrat-
ao wasserhaltigen Substanzen noch Hydrate enthalten, deren Anhydride selbst Katalysatoren
sind.
. Man kann auch durch Mischung von Alkaliverbindungen
mit anderen Verbindungen,
z. B. Eisen- und Zinkverbindungen, besonders gute Katalysatoren herstellen und diese gegebenenfalls
als Belag auf hydratwasserhaltige Substanzen aufbringen .oder in solche Substanzen
einmischen.
Die Katalysatoren werden für gewöhnlich allmählich mit einem unwirksamen Staub, der
von Verunreinigungen im Gase herrührt, belegt. Die Alkalikatalysatoren gemäß dieser
Erfindung besitzen den großen Vorteil, daß man die mit Staub belegte Oberfläche durch
Spülen mit wäßrigen Lösungen der Salze aktivieren kann.
Die Erfindung kann natürlich auch zur Unschädlichmachung von Schwefelwasserstoff
im Rahmen anderer Verfahren als dem oben beschriebenen verwendet werden. Industrielle
Abgase enthalten gewöhnlich beträchtliche Mengen an Schwefelwasserstoff, die beseitigt
werden müssen. Man verfährt dann zweckmäßig so, daß das schwefelwasserstoffhaltige
Gas mit schwefeldioxydhaltigem Gas gemischt und über Katalysatoren gemäß der Erfindung
geleitet wird. Das erforderliche Schwefeldioxyd kann man z. B. durch Verbrennung
So eines Teils des Schwefelwasserstoffgehaltes der Abgase erhalten. Die vorliegende Erfindung
ermöglicht es, auch sehr verdünnte Gase von Schwefelwasserstoff zu befreien.
Wenn beispielsweise ein Gas, das 0,6% S O2,
,1,3% H2 S, 40ZoHaO, ι bis 2% S8 und im
übrigen N2 und CO2 enthält, über einen'Katalysator,
bestehend aus Bauxitbeton und Soda, bei 250° geführt wird, so erreicht man
eine Umsetzung zu elementarem Schwefel in Höhe von Q2°/o in 1 Sekunde. Wenn dasselbe
Gas über einen Katalysator, der nur aus Bauxitbeton besteht, bei 2500 geführt wird,
so erreicht man nur eine Umsetzung von 40%· Der Umsetzungsgrad von α2ο/ο bedeutet
mit Rücksicht auf die niedrigen Temperatüren und die kurze Ofenzeit (Kontaktzeit)
ein sehr gutes Ergebnis im Vergleich mit den bisher in der Technik erreichbaren Ausbeuten.
Claims (4)
- Patentansprüche:i. Verfahren zur Herstellung von elementarem Schwefel aus Gasen, die eine oder mehrere der Verbindungen Schwefelwasserstoff, Kohlenoxysulfid und Schwefelkohlenstoff enthalten, durch Reaktion mit schwefeldioxydhaltigen Gasen bei Gegenwart von als Katalysator wirkenden Alkaliverbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion bei einer Temperatür unter 350° in Gegenwart von Katalysatoren aus wasserlöslichen, alkalisch reagierenden Alkaliverbindungen (wie z. B. Na2S oder Na2CO3) durchgeführt wird, die allein für sich verwendet oder als Belag auf andere Stoffe aufgebracht oder mit diesen gemischt werden können.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der katalytisch wirksame Stoff als Belag auf kristallwasser- oder hydratwasserhaltige Stoffe, die bei der Reaktionstemperatur einen Teil ihres Hydratwassergehaltes zurückhalten (z. B. Gips oder Beton), aufgebracht oder mit solchen Stoffen vermischt oder durch Imprägnierung in sie eingeführt wird.
- 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als hydratwasserhaltige Stoffe solche verwendet werden, deren Anhydrid selbst ein Katalysator ist, wie z.B. Fe(OH)3 oder Zn(OH)2.
- 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der katalytisch wirksame Stoff mit anderen katalytisch wirksamen Substanzen, wie z. B. Eisenoxyd oder Zinkoxyd, vermischt wird.
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