-
Verfahren zur Verarbeitung von Schwefelwasserstoff oder schwefelwasserstoffhaltigen
Gasen auf Schwefel bzw. Schwefelsäure Es ist bekannt, Schwefelwasserstoff oder schwefelwasserstoffhaltige
Gase mit Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasen, insbesondere Luft, zu Schwefeldioxyd
zu verbrennen, die entstehende Wärme in einem Kessel abzuführen und das Schwefeldioxyd
durch Umsetzung mit Schwefelwasserstoff in Schwefel oder mit sauerstoffhaltigen
Gasen, insbesondere Luft, in Schwefeltrioxyd und Schwefelsäure überzuführen. Man
kann auch den Schwefelwasserstoff mit einer beschränkten Menge Sauerstoff oder Luft
in freier Flamme unmittelbar zu Schwefel umsetzen und auch hierbei die Wärme in
einem Kessel abführen. Im ersten Fall besteht die Möglichkeit, daß bei der Verbrennung
gewisse Mengen Schwefeltrioxyd gebildet werden, die dann zu Korrosionen des Kessels
führen; im zweiten Fall wird diese Art der Korrosion zwar vermieden, jedbch kann
hier der elementare Schwefel auf den Kessel oder die weiteren Vorrichtungen korrodierend
wirken.
-
Es wurde nun gefunden, daB man die Verbrennungswärme des Schwefelwasserstoffs
sehr vorteilhaft ausnutzen kann, wenn man Schwefelwasserstoff
oder
schwefelwasserstoffhaltigeGase mit- mindestens der für die Verbrennung zu Schwefeldioxyd
notwendigen Menge Sauerstoff oder sauerstoffhaltiger Gase, insbesondere Luft, in
einem -Verbrennungsmotor verbrennt, wobei ein großer Teil der- Verbrennungswärme
zur Energieerzeugung ausgenutzt wird, und die schwefeldioxydhaltigen Abgase, die
praktisch frei von Schwefel und Schwefeltrioxyd sind, nach Zusatz von weiteren Mengen
Schwefelwasserstoff oder schwefelwasserstoffhaltiger Gase oder von Sauerstoff oder
Luft katalytisch zu Schwefel bzw. Schwefeltrioxyd und Schwefelsäure umsetzt.
-
Das Verfahren kann mit reinem Schwefelwasserstoff oder auch mit genügend
schwefelwasserstoffhaltigen Gasen beliebiger Art durchgeführt werden. Die schwefelwasserstoffhaltigen
Gase können neben dem Schwefelwasserstoff andere brennbare Gase und bzw. oder inerte
Bestandteile, insbesondere Kohlendioxyd oder Wasserdampf, enthalten. Sehr geeignet
sind beispielsweise Gemische von Schwefelwasser-, Stoff und Kohlendioxyd, wie sie
bei manchen nassen Gasreinigungsverfahren erhalten . .werd@eh.@.: :bei Schwefelwasserstoffgehalt
in solchen Gemischen kann beispielsweise 5o oder nur 2o % oder noch weniger betragen,
muß aber hoch genug sein, daß sich die Verarbeitung der Abgase noch lohnt. Falls
dlie Gase infolge ihres hohen Gehalts an inerten Bestandteilen, wie Kohlendioxyd,
schlecht zünden, kann man geringe Mengen anderer brennbarer Gase zusetzen, z. B.
Kohlenoxyd, Wasserstoff, Wassergas, Kraftgas, Kokereigas oder Abgase der Druckhydrierung
kohlenstoffhaltiger Stoffe.
-
Die genannten Gase werden dem Verbrennungsmotor mit mindestens so
viel Sauerstoff oder Luft oder deren Gemischen zugeführt, daß die brennbaren Gase
möglichst vollständig verbrannt werden. Man kann die schwefelwasserstoffhaltigen
und die sauerstoffhaltigen Gase als Gemisch dem Motor zuführen oder sie getrennt
dem Motor zuleiten und erst im Zylinder miteinander mischen. Für die Verbrennung
eignen sich sowohl Motoren mit Fremdzündung als auch solche mit Eigenzündung, also
solche, die nach dem Otto- oder Dieselprinzip arbeiten.
-
In den Auspuffgasen des Motors ist der Schwefelwasserstoff vollständig
in Schwefeldioxyd übergeführt. Die Gase haben eine Temperatur von etwa 4oo bis 5oo°.
Will man Schwefel herstellen, so werden die Gase mit so viel Schwefelwasserstoff
vermischt, wie zur Reduktion des Schwefeldioxyds zu Schwefel erforderlich ist, und
dann über die für diesen Zweck bekannten Katalysatoren, insbesondere Bauxitkatalysatoren,
geleitet. In der Regel ist eine besondere Einstellung der Gastemperatur nicht erforderlich,
doch kann man gewünschtenfalls entweder die schwefeldioxydhaltigen Gase oder den
zugesetzten Schwefelwasserstoff oder das diesen enthaltende Gemisch kühlen oder
erhitzen. Falls die Verbrennungsgase einen Ü'berschuß an Sauerstoff- enthalten,
muß man ihnen naturgemäß entsprechend mehr Schwefelwasserstoff oder diesen enthaltende.Gasgemische
zusetzen, um eine vollständige Umwandlung in Schwefel zu erzielen. Will man die
Abgase des Verbrennungsmotors auf Schwefeltrioxyd oder Schwefelsäure verarbeiten,
so wird ihnen erforderlichenfalls die nötige Menge Sauerstoff oder sauerstoffhaltiger
Gase, wie Luft; beigemischt; die Gase werden dann in bekannter Weise über zur Schwefeltrioxydbildung
geeignete Katalysatoren, insbesondere Vanadinpentoxydkatalysatoren, geleitet. Diese
Umsetzung erfolgt bekanntlich bei Temperaturen von etwa 35o bis 55o°, so daß auch
in diesem Fall meist eine besondere Regelung der Temperatur nicht erforderlich ist.
-
Die neue Arbeitsweise ermöglicht es, die Verhrennungswärme des Schwefelwasserstoffs
mit hoher Nutzwirkung im Motor zur Energieerzeugung zu verwerten. Dabei verbleibt
aber so viel Wärme in den Abgasen, daß diese in der Regel unmittelbar der katalytischen
Umsetzung zugeführt werden können.
-
Beispiel Einem Ottomotor mit einer Leistung von io PS führt man stündlich
io m3 eines aus gleichen Raumteilen-.Scliwefelwasserstoff und Kohlenoxyd bestehenden
Gasgemisches zusammen mit etwa 4o m3 Luft zu. Bei einem Kompressionsverhältnis i
zu 6 läuft der Motor völlig ruhig. An den aus Chromnickelstahl hergestellten Kolbenringen,
Ventilen und Ventilsitzen ist keine Korrosion zu beobachten. Die schwefeldioxydhaltigen
Abgase verlassen den Motor mit einer Temperatur von etwa 5oo°. Sie werden mit stündlich
2o m3 des obengenannten Gemisches von Schwefelwasserstoff und Kohlendioxyd vermischt
und dann von oben nach unten über einen aus zwei Schichten von je 5o 1 bestehenden
Bauxitkatalysator geleitet. Zwischen den beiden Katalysatorschichten werden stündlich
etwa 5 1 heißes Wasser in die Gase eingespritzt. In der oberen Katalysatorschicht
stellt sich eine Temperatur von etwa 4oo bis 450', in der unteren eine solche von
300 bis 35o° ein. Die den Katalysator verlassenden Gase werden durch Einspritzen
von Wasser auf etwa 18o° abgekühlt, wobei sich ein großer Teil des gebildeten Schwefels
unmittelbar abscheidet. Weitere Mengen Schwefel werden in einem nachgeschalteten
elektrischen Abscheider niedergeschlagen. Die Gesamtausbeute an Schwefel beträgt
etwa 93 °/o.
-
Die Abgase können vom Rest ihres Schwefelgehalts in bekannter Weise
befreit werden, z. B. durch Waschen oder durch Behandeln mit Adsorptionsmitteln,
wie aktiver Kohle. Man kann auch die Schwefelverbindungen nach Luftzugabe durch
weitere katalytische Umsetzung in Schwefeldioxyd überführen und dieses durch Oxydation
als Schwefelsäure gewinnen.