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Verfahren zum- Entfernen von Schwefelwasserstoff und anderen Verunreinigungen
aus Gasen, insbesondere Kohlendestillationsgasen Die Erfindung bezieht sich auf
das Entfernen von Schwefelwasserstoff und anderen sauren Verunreinigungen aus Kohlendestillationsgasen
oder ähnlichen Gasen, die einen vergleichsweise niedrigen Gehalt an Kohlensäure
haben, mittels Alkalicarbonat-Bicarbonat-Lösungen, aus denen die aufgenommenen Stoffe
durch Vakuum und Erhitzen abgetrieben werden, worauf die Lösung von neuem zum Waschen
des Gases benutzt werden kann.
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Die zur Wäsche des Gases benutzte Lösung muß, damit aus ihr der aufgenommene
Schwefelwasserstoff ausgetrieben werden kann, Bicarbonat enthalten, welches sich
nach der Gleichung Alc # HS + Alc # HCO3 = Alc # CO3 + @ H,S umsetzt. Beim Abtreiben
des Schwefelwasserstoffes zersetzt sich auch ein Teil des Bicarbonats unter Abgabe
von Kohlendi oxyd, das zusammen mit Schwefelwasserstoff entweicht. Das entweichende
Kohlendioxyd wirkt zwar als Trägergas für den Schwefelwasserstoff und unterstützt
so das Entweichen des Schwefelwasserstoffes und der anderen sauren Verunreinigungen
aus der Lösung. Zugleich aber sinkt durch die Aufspaltung des Bicarbonats die Menge
des zur Zersetzung des Sulfhydrats verfügbaren Bicarbonats, so daß der Schwefelwasserstoff
nur unvollständig abgetrieben wird.
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Normales Kohlendestillationsgas enthält im Vergleich zu Schwefelwasserstoff
nur wenig Kohlensäure. Bei dem üblichen Waschen solcher kohlensäurearmer Gase mit
Alkalicarbenatlösungen wird nicht genügend Kohlensäure aufgenommen, um den Schwefelwasserstoff
in ausreichendem Maße abzutreiben. Man muß daher je Volumeneinheit Gas bei den bekannten
Verfahren eine sehr große Menge Waschflüssigkeit anwenden, wodurch das Verfahren
beträchtlich erschwert wird.
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Die Erfindung, welche dem Leitgedanken folgt, die Austreibung des
Schwefelwasserstoffes aus der mit dem Gase in Berührung genommenen Waschlösung dadurch
zu verstärken, daß aus der Lösung außer Schwefelwasserstoff größere Mengen Kohlensäure
abgetrieben werden, löst die Aufgabe, aus kohlensäurearmen Gasen (wie Kohlendestillationsgas)
Schwefelwasserstoff sowie genügende Mengen Kohlensäure mittels Alkalicarbonat-Bicarbonat-Lösungen
auszuwaschen, in der Weise, daß die Waschlösung mit dem zu reinigenden Gase unter
erhöhtem Druck, vorzugsweise dem Druck der Ferngasleitung,
behandelt
wird und daß aus der ausgebrauchten Waschflüssigkeit nach deren Entlastung vom Ferngasdruck
Schwefelwasserstoff und Kohlensäure durch Vakuum und Erhitzen entfernt werden unter
Bildung einer fast schwefelwasserstoffreien, bicarbonatarmen Lösung.
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Die Alkalicarbonat - Ricarbonat - Lösung nimmt beim Waschen des Kohlendestillationsgases
o. dgl. unter erhöhtem Druck Kohlendioxyd im Vergleich zu Schwefelwasserstoff in
erheblich größerer Menge auf als beim Waschen unter normalem Druck. Dies dürfte
darauf zurückzuführen sein, daß das Kohlendioxyd vom Alkalicarbonat unter Bildung
von Bicarbonat erst gebunden wird, nachdem sich das Kohlendioxyd in der wäßrigen
Lösung zur Säure hydratisiert hat, ein Vorgang, der durch Erhöhung des Druckes stärker
be schleunigt wird als die Umsetzung des Schwefelwasserstoffes zu Alkalisulfhydrat.
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Es ist zwar bekannt, Kohlensäure oder eine andere gasförmige Säure
aus Gasen durch eine Druckwäsche mit Sodalösung zu entfernen und die ausgebrauchte
ÄVaschflüssigkeit durch Erhitzen im Vakuum wiederzubeleben. Auch ist es bekannt,
aus Gasen Schwefelwasserstoff unter erhöhtem Druck mit einer Alkalicarbonat- bzw.
Bicarbonatlösung auszuwaschen, wobei allerdings zur Wiederbelebung der Waschlösung
kohlensäurehaltige Rauchgase verwendet werden sollen. Schließlich ist es auch nicht
mehr neu, eine Soda-Bicarbonat-Lösung, die zur Entfernung von Kohlensäure und Schwefelwasserstoff
aus Gasen durch eine Wäsche bei normalem Druck diente, durch Erhitzen im Vakuum
zu regenerieren.
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Aus dem Stande der Technik war jedoch nicht zu entnehmen, daß bei
der Druckwäsche von vergleichsweise kohlensäurearmen Kohlendestillationsgasen mit
Soda-Bicarbont-Lösungen, abgesehen von der auf Grund der Druckerhöhung an sich zu
erwartenden Steigerung der Kohlensäureaufnahme, eine so starke relative Anreicherung
von Kohlensäure gegenüber Schwefelwasserstoff in der Waschflüssigkeit stattfindet
- ohne dabei die Entschwefelung des Gases durch Wiederaustreiben des gelösten Schwefelwasserstoffes
zu beeinträchtigen -, daß die gebundene Kohlensäure genügt, um in der Regenerierstufe
den Schwefelwasserstoff praktisch ganz auszutreiben.
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Durch Anwendung der Erfindung läßt sich die zur Reinigung des Gases
erforderliche Menge Waschflüssigkeit erheblich weiter herabsetzen, als der Druckerhöhung
an sich bzw. dem durch die Druckerhöhung bewirkten höheren Gehalt des Gases an Schwefelwasserstoff
und anderen Verunreinigungen in der Volumeneinheit entspricht. Während nämlich bei
der bekannten Arbeitsweise 1 l der Waschflüssigkit bei einem gegebenen Gehalt an
Alkaliverbindungen beisl)ielsweise nur etwa l.j bis2g H2S aufnimmt und wieder abgibt,
steigt dieser ÄVert beim Waschen unter Ferngasdruck, d. h. etwa 5 bis 6 atü. infolge
der vergleichsweise stärkeren gleichzeitigen Aufnahme von Kohlensäure auf etwa 15
g. Entsprechend dieser verbesserten Ausnutzung der Waschflüssigkeit können der Flüssigkeitsumlauf
und damit auch die Anlage- und Betrie!)skosten gesenkt werden.
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Die Erfindung wird vorzugsweise so verwirklicht, däß als Waschflüssigkeit
eine wäßrige Kaliumcarbonat-Bicarbonat-Lösung benutzt wird. Diese Ausführungsform
ist deshalb von Vorteil, weil das bei der Behandlung des Gases bzw. beim Einführen
der Kohlensäure sich bildende Kaliumbicarbonat wesentlich besser als Natriumbicarbonat
löslich ist.
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Bei Anwendung von Kaliumcarbonat kann man daher mit höheren Konzentrationen
und kleineren Waschvorrichtungen arbeiten als bei Anwendung von Natriumcarbonat,
was die Wirtschaftlichkeit des Nerfahrens trotz des höheren Preises von@Kaliumcarbonat
erheblich verbessert. Zweckmäßig wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine wäßrige
Lösung mit etwa 25% Kaliumcarbonat benutzt.
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Die in der Wiederbelebungsstufe des Verfahrens aus der Flüssigkeit
ausgetriebenen Gase köiinen in beliebiger Weise verarbeitet werden. Zweckmäßig leitet
man d.ls Wiederbeleben der Waschflüssigkeit so, daß zunächst überwiegend Schwefelwasserstoff
abgetrieben wird. I)ies kann beispielsweise dadurch geschuhen, daß man zu Beginn
des Wiederbelebens bei vergleichsweise niedriger Temperatur (etwa bis zu 60°) evakuiert.
Auf diese Weise erhält man ein schwefelwasserstoffreiches Gas, das ohne Schwierigkeit
in einem Claus-Ofen auf elementaren Schwefel oder in einem Kontaktofen auf Schwefelsäure
verarbeitet werden kann. Zur Abtreibung der angereicherten Waschlösung bedient man
sich vorteilhaft einer üblichen Abtreibekolonne.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung wird zweckmäßig im Kreislauf ausgeführt,
indem die Waschflüssigkeit dauernd zwischen der Waschstufe und der Äviederbelebungsstufe
im Umlauf gehalten wird. Dadurch, dalJ jede schädliche Veränderung der Waschlösung,
insbesondere die Bildung von Thiosulfat. unterdrückt wird, bleibt die Waschlösung
mibegrenzt haltbar und wirksam, Der Druck in der Waschstufe wird bei dem erfindungsgemäßen.
Verfahren vorzugsweise auf dem üblichen Ferngasdruck (etwa 5 bis 6 atü) gehalten.
Wird der Druck in der Wiederbelebungsstufe vermindert auf etwa 130 bis
I50
mm Quecksilbersäule, so wird die Flüssigkeit in der Wiederbelebungsstufe auf etwa
45 bis 600 C erwärmt. Bei anderen Drucken ist die Temperatur entsprechend einzustellen.
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Beispiel Zur Reinigung eines Kohlendestillationsgases, welches unter
einem Druck von etwa 6 Atmosphären stcht und etwa 10 bis 12 g H2S/ncbm enthält,
wird das Gas mit einer wäßrigen Lösung gewaschen, die I60 g K2CO3/l und 110 g KHCO3/l
enthält. Die vom Gaswascher ablaufende Lösung enthält etwa -60 g K3CO3/l und I80
bis 190 g KHCO3/l. Der Schwefelwasserstoffgehalt der auf den Wascher aufgegebenen
Lösung beträgt 0,5 g H2S/l, während in der vom Wascher ablaufenden Lösung 14 bis
15 g H2S/l enthalten ist. Die vom Wascher ablaufende Lösung. wird entSpannt und
danach bei einem Druck von 130 bis 140 mm Quecksilbersäule auf etwa 50 bis 600 C
erwärmt.
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Hierbei entweicht ein Gas, das zu 75 bis 80% aus H2S, 5 bis 10% aus
HCN und zu 10 bis 200 aus CO besteht. Dieses Gas wird unmittelbar in einen Claus-Ofen
eingeleitet.