-
Verfahren zur Gewinnung von konzentriertem Schwefelwasserstoffgas
Ein. insbesondere heutzutage sehr wichtiger Weg zur Erzeugung von elementarem Schwefel
geht von Sch-,vefelwasserstoff aus, der nach dem von P. C. C 1 a u s angegebenen
Verfahren mit einer beschränkten Menge Luft umgesetzt wird. Dieses Schwefelgewinnungsverfahren
ist aber -nur möglich,, wenn ein konzentriertes Schwefelwasserstoffgas zur Verfügung
steht.
-
Die in der Industrie anfallenden Schwefelwasserstoffgase enthalten
meist nur sehr wenig Schwefelwasserstoff, etwa r °/o, wie z. B. Kokerei- und Schwelgas.
Aus diesen Gasen l.'äßt sich daher Schwefel nicht unmittelbar gewinnen, sondern
es ist notwendig, als. ,Zwischenprodukt ein konzentriertes Schwefelwasserstoffgas
herzustellen, in dem mindestens etwa 300/0, möglichst über 8o% Schwefelwasserstoffgas
enthalten ist.
-
Zur Gewinnung von konzentriertem Schwefelwasserstoffgas aus Gasen,
die wenig Schwefelwasserstoff und daneben auch Kohlensäure enth@al'ten, ist vorgeschlagen
worden, das Gas mit einer Alkalicarbonat-Bicarbonatlösung zu. behandeln. Die Lösuing
nimmt Schwefelwasserstoff und Kohlensäure aus dem Gase auf. Sie gibt den aufgenommenen
Schwefelwasserstoff nach Erhitzen, vorzugsweise unter vermindertem Druck,. wieder
ab, und zwar in Form eines Gemisches von Schwefelwasserstoff, Kohlensäure und Wasserdampf,
aus dem sich der Was@ser,datnp.f leicht durch Kühlen niederschlagen läßt. Es ist
möglich, auf diese Weise ein Gas mit einer Schwefelwasserstoffkonzentration bis
etwa 95 % zu gewinnen. Derartige hochkonzentrierte Schwefelwassers.toffgase eignen
sich, vor-7 Üglich zur Gewinnung von elementarem Schwefel oder zur Erzeugung von
Schwefelsäure.
-
Ein wesentlicher Mangel der bisher bekannten Verfahren zur Erzeugung
von konzentriertem Schwefelwasiserstoffgas mittels A'lkaficarbonat-
Bicarbonat1ösungen
ist der dafür erforderliche hohe Energieaufwand. Die bisher benutzten Lösungen von
Alkalisalzen können nur eine vergfeichs.weise geringe Menge Schwefelwasserstoff
aufnehmen und wieder abgeben (Absorptionswert). Man mußte bisher mit einem Absorptionswert
von nur etwa 7 bis 8 g H2 Sfl Lösung rechnen. Der Kraftbedarf für das Umwälzen ider
großen Lösungsmittelmengen ist hoch. Ferner ist auch der Wärmebedarf zum Austreiben
des. Schwefefwasserstoffs beträchtlich.
-
Um den Absorptionswert der Alkalic.arbonat-Bdcarbonatlösung für Schwefelwasserstoff
zu erhöhen;, ist vorgeschlagen worden, in dieLö.sung nach der Aufnahme des Schwefelwasserstoffs
Kohlensäure einzuleiten. Wenn man iie mit Schwefelwa-ssferstoff beladene Alkalicarbonat-Biic.arbonatlösung
unter vermindertemDeuck erhitzt, :entweicht zunächst in der Hauptsache nur Schwefelwasserstoff.
Der in der Lösung in gebundener Form enthaltene Schwefelwasserstoff wird jedoch
nur dann weitgehend ausgetrieben, wenn dieLösung genügend Bicarbonat enthält. Hierzu
muß nebend'er Schwefelwass.erstoffaufnahme auch. noch Kohlensäure von der Lösung
aufgenommen werden. Dies ist jedoch nicht öhneweiteres zu erreichen, was wahrscheinlich
damit zusammenhängt, daß die Kohlensäure vor ihrer Umwandlung in kohlensaure 5fglze
zunächst hydratisiert werden muß, während Schwefelwassergtoff unmittelbar in Sulfhydrat
übergehen kann. Es ist .daher bisher notwendig gmvesen, entweder Kohlensäure, die
aus einer fremden Quelle stammt, in die Wasichlöswng vor dem Austreiben des Schwefrelwaaserstoffs
einzuleiten oder nach dem Austreiben des Schwefelwasserstoffs, durch Erhitzen unt.er
normalem oder erhöhtem mDruck Kohlfensäure für sich, zu, gewinnen und,diese im Kreislauf
wieder in die Absorptionslösung einzuführen. {Keine dieser beiden Möälichkeiten
ist indessen befriedigend.
-
Es wurde nun gefunden, daß man. mit einer Absorptionslösung, die mehr
als 2@i;% kohlensaure Kalisalze, bezogen. auf Carbonat, enthält, rieben Schwefelwasserstoff
auch die erforderliche Menge Kohlensäure aus,Gasen, die wenig Schwefel@vasserstoff
und- daneben Kohlensäure enthalten; unter Erzielung eines hohen Absorptionswertes
von etwa 14 bis 15 g H2 S/1 Lösung aufnehmen kann.
-
Überraschenderweise zeigt sich, daß bei Erhöhung des Gesamtalkaligehaltes.
der Lösung nicht nur .die Aufnahmefähigkeit :der Flüssigkeit für Schwefelwasserstoff
undKoh.lensäure.an sich steigt, sondern daß dabei, &r Absorptionswert der Lösung
fier Schwefe,hvass,erstoff sich weit stärker erhöht als die Absorption des Schwefelwaseerstoffs.
Wenn man beispielsweise eine Lösung, die etwa igiz! g kohlensaure Kalisalze (bezogen
auf Carbo.nat) je 1 1 Lösung enthält, eine bestimmte Zeit (etwa 25 Sek.)
mit dem zu verarbeitenden Gas in Berührung brachte, stieg der ,Schwefelwasserstoffgehalt
der Lösung von 343, gfl auf etwa i0,8 g/1, während- der CarbonatgehaJt von 189 g/1
auf iqng/1 wank. Durch Erhöhung .des Gesamtalkaligehalt.es auf etwa -gi@o g/1 stieg
die Schwefel-wasserstoffaufnahme auf i3,13 9/l; der Carbonatgehall fiel dabei während
der Gasbehandlung auf 146 g/1. Beim Austreiben des Schwefelwasserstoffs sank der
Schwefelwasserstoffgehalt auf 2,1 g je n1. Der Absorptionswert der 2io g Gesamtal'lcali/1
enthaltenden Lösung war somit 11,03 g, gegenüber nur 7,57 g bei der Lösung, die
i92,g Gesamtallali/1 enthielt.
-
Die Erhöhung des Gesamtalkali auf etwa 240 gil ergab eine Schwefelwasserstoffanreicherung
bis i7,2 g/1 Und einte Abtreibung bis etwa 1,3g/1, so d'aß der Absorptionswert hier
sogar bis, auf i.5;67 g, d. h. fast Idas ;Doppelte des Absorptionswertes der P92
g Gesamtalkali/1 enthaltenden Lösung stieg. Im Falle der 24.o g Gesamtalkali/1 entihaltenden
Lösung fiel der Carbonatgehalt während der Gasbehandlung auf 153 g/1.
-
Aus den vorstehenden Zahlen ist ersichtlich, daß eine beträchtliche
Erhöhung des Absorptionswertes für Schwefelwasserstoff bei Behandlung eines bestimmten
Gases eintritt, wenn ohne Änderung der übrigen Reaktionsbedingungen der Gehalt der
Lösung an kohlensauren Kalisalzen erhöht wird-.
-
Mit der Erhöhung des Absorptionswertes auf mehr als das. Doppelte
des mit den bisher Üblichen verdünnten Lösungen erreichbaren Wertes. wurde eine
erhebliche Verminderung des En,ergiieauiwandes für die Erzeugung des konzentrierten
Schw-efelwassers;toffgases erreicht.
-
Falls. es die Umstände nützlich erscheinen lassen, .kann man, wie
es, an sich bekannt ist, auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Schwefelwasserstoff
und Kohlensäure getrennt voneinander gewinnen, indem man zunächst den Schwefelwasserstoff
zusammen mit einer relativ geringen Menge Kohlensäure durch Erhitzen unter vermindertem
Druck austreibt und :danach unter erhöhtem Druck und weiterem Erhitzen den Rest
der Kohlensäure entfernt. Jedoch ist die Erreichung eines hohen Absorptionswertes
an die letztere Arbeitsweise keineswegs gebunden. Bei richtiger Einstellung des
Abtreibevorganges erhält man ein Schwefelwasserstoffgas mit bis zu 95 % H2 S.