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Einrichtung zur Gewinnung von Schwefel Das Patent 868 893 betrifft
ein Verfahren zur Gewinnung von praktisch reinem Schwefel aus verdünntem Schwefelwasserstoffgas,
das durch Stickstoffverbindungen verunreinigt ist und Kohlensäure enthält, wobei
die störenden Stickstoffverbindungen durch Erhitzen auf hohe Temperaturen zersetzt
werden. -Die wesentliche neue Maßnahme besteht nach dem früheren Patent darin, daß
das Ausgangsgas zunächst für sich in einem Wärmeaustauscher auf etwa 750° oder höher
vorerhitzt und alsdann mit einer beschränkten Menge .Sauerstoff unter weiterer Erhöhung
derTemperatur umgesetzt wird. Die fühlbare Wärme der entstehenden heißen Reaktionsgase
wird zur Vorerhitzung des Ausgangsgases ausgenutzt.
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Die Umwandlung des Schwefelwasserstoffes in elementaren Schwefel erfolgt
bei dem Verfahren nach dem Patent 868 893 teils durch Umsetzen des Schwefelwasserstoffes
mit Kohlensäure gemäß der Gleichung H2S+C02=S+CO+H20 und teils mit Sauerstoff nach
der Gleichung H,S+0=S+H20. Die Reaktion mit Kohlensäure findet bei der Erhitzung
des Ausgangsgases bis auf Temperaturen von 75o° oder höher statt. Bei der Umsetzung
entsteht
eine stark reduzierende, auch-rnethanhaltige Gasatmosphäre. Es ist deshalb möglich,
die Umwandlung des restlichen .Schwefelwasserstoffes mit Sauerstoff durchzuführen,
ohne daß merkliche Mengen von Schwefeltrioxyd oder Schwefeldioxyd entstehen. Durch
die starke Wärmeentwicklung, die mit der Umsetzung des Schwefelwasserstoffes mit
,Sauerstoff verbunden ist, wird die Temperatur des Reaktionsgemisches in jenem Bereich
erhöht, in dem sich Ammoniak praktisch vollständig in die Elemente zerlegt. Infolgedessen
wird eine Verunreinigung des entstandenen elementaren -Schwefels durch Ammoniaksalze
verhindert.
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Für den Wärmeaustausch ist im Hauptpatent als Beispiel der Regenerativbetrieb
angegeben worden. Die vorliegende Erfindung zeigt demgegenüber einen Weg, um auch
bei rekuperativer Vorerhitzung der Medien einen einwandfreien Verlauf der Reaktion
zu erreichen. Die Rekuperativrnethode kann namentlich zur Behandlung kleinerer Gasmengen
von Vorteil sein.
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Erfindungsgemäß wird zur Gewinnung von praktisch reinem Schwefel nach
dem Verfahren düs Patents 868 893 ein Wärmeaustauscher benutzt, der zur Vorerhitzung
des Ausgangsgases ein Bündel paralleler feuerfester Rohre enthält, die ebenso wie
die zwischen den Rohren vorhandenen, zum Durchleiten von Gasen dienenden freien
Räume- an einem Ende in eine Kammer münden und denen eine Reihe von vorzugsweise
gleich- oder parallelachsig zu -den Rohren verlaufenden Lufteintritten zugeordnet
ist.
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Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal werden die Wärmeaustauschrohre
stehend angeordnet und die Lufteintritte in Form von unter Umständen engeren Rohren
vorgesehen, welche die Wärmeaustauschrohre vorteilhaft gleichachsig durchsetzen.
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Die Erfindung kann jedoch auch mit hängender Anordnung .der Erhitzerrohre
verwirklicht werden, indem dann unterhalb des Rohrbündels zur Verteilung der Luft
auf den Querschnitt des Rohrbündels eine Reihe von Lufteintritten -vorgesehen wird,
etwa eine Reihe von gleich- oder parallelachsig zu den Erhitzerrohren stehenden
Rohrstücken.
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Die Erhitzerrohre werden erfindungsgemäß mit innen und/oder außen
angebrachten Abstandsstücken versehen. Sie können aus mehreren z. B. durch Muffen
miteinander verbundenen Teilen bestehen, wobei die muffenartigen Teile auch mit
zur Abstandsbegrenzung dienenden Vorsprüngen versehen werden können.
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Ein weiteres wichtiges Merkmal der Erfindung besteht darin, daß dem
mit keramischem Material ausgestatteten Wärmeaustaüscher ein mit metallischen Erhitzerrohren
versehener Vorwärmer vorgeschaltet wird, dessen Vorwärmtemperatur regelbar ist.
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In der Zeichnung ist in Abb. i ein senkrechter Schnitt durch eine
Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes dargestellt; A.bb. a zeigt in größerem
Maßstabe einen waagerechten ,Schnitt durch das keramische Rohrbündel; L@1bb. 3 gibt
einen senkrechten Schnitt durch eine andere Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
wieder.
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Bei der Einrichtung der Abb. i ist in einem gasdichten, mit feuerfester
Ausmauerung i und äußerer Wärmeisolierung a versehenen Metallgehäuse 3 ein Bündel
von senkrechten keramischen Rohren 4 angeordnet, die auf einem Zwischenboden 5 stehen.
Die Rohre 4 sind mit Abstand voneinander angeordnet, so daß zwischen den Rohren
genügend freie Räume zum Durchleiten von Gasen vorhanden sind. Die Rohre 4 sind
mit Vorsprüngen 6 (Abb. z) versehen, welche sie in richtigem Abstand voneinander
halten und seitlich gegeneinander und gegen dieAusmauerung derReaktionsräume stützen.
Gleichachsig zu den Rohren 4. sind innen die Rohre 7 vorgesehen; die auf dem Zwischenboden
8 stehen.
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Die Rohre münden oben in einen freien Raum 9, von dem auch die Zwischenräume
zwischen den Rohren ausgehen. Diese Zwischenräume zwischen den Rohren stehen im
unteren Teil des Apparates mit einem Abzugskanal io in Verbindung.
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Das umzusetzende Gas wird durch den Rohrstutzen i i in den Raum zwischen
den Böden 8 und 5 eingeleitet und.strömt dann durch die Rohre aufwärts. Das Gas
erhitzt sich an der heißen Rohrwand und setzt sich dabei in dem angegebenen Sinne
um. Durch den Rohrstutzen 12 wird in den Raum zwischen den Böden 8 und 13 Luft in
regelbarer Menge zugeleitet. Diese kommt am oberen Ende oder im oberen Teil des
Rohres 4. mit dem vorerhitzten Gas in Berührung, wobei unter starker Wärmeentwicklung
die Oxydation -des Schwefelwasserstoffes zu Schwefel erfolgt.
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Die heißen Gase ziehen dann durch die äußeren Zwischenräume außerhalb
der Rohre 4 abwärts und verlassen den Apparat durch den Rohrstutzen io, etwa mit
einer Temperatur von 4o°.
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Der Zwischenboden 5 wird durch eine geeignete Schüttung aus feuerfestem,
vorteilhaft isolierendem Material von oben gegen unzulässige Wärme gesichert, wie
bei 14 angedeutet.
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In den freien Raum 9 oberhalb der Rohre mündet noch der Brenner 15,
der zum Erhitzen des Apparates auf Betriebstemperatur dient.
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Anstatt die Lufteintritte durch die Rohre .l zu führen, ist es auch
möglich, sie in der Decke 16 des Apparates anzuordnen. Dabei können die Lufteintritte
Rohrform haben, und diese Rohre können unter Umständen auch in die Zwischenräume
zwischen den Rohren 4 hineinragen.
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Nach Abb. 3 sind Erhitzerrohre 17, welche den Rohren .4 in Abb. i
entsprechen, hängend in einem Boden 18 angeordnet, der auf der Unterseite gegen
den Reaktionsraum in geeigneter Weise abgeschirmt ist. Die Lufteintritte haben hier
die Form von Rohren i9, welche stehend auf den Boden 2o führen.
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Das Schwefelwasserstoffgas wird durch das Rohr 2i,Luft durch dasRohrzz
zugeleitet, unddieheißen 12eaktionsgase ziehen durch den Rohrstuten 23 mit
der angegebenen Temperatur ab.
Die Rohre bestehen vorteilhaft aus
mehreren Stücken, die durch Muffen oder in sonst geeigneter Weise miteinander verbunden
werden.
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Bei stehender Anordnung können die Erhitzerrohre beispielsweise ausgeführt
werden mit einem lichten Durchmesser von 5o mm und einem äußeren Durchmesser von
6o bis 65 mm. Bei hängender Anordnung können die Erhitzerrohre leichter ausgeführt
«erden, z. B. mit einem lichten@Durchniesser voll 18 bis 20 mm.
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Es ist vorteilhaft, dem dargestellten Wärmeaustauscher einen metallischen
Vorwärmer für das Ausgangsgas vorzuschalten, dessen Vorwärmetemperatur regelbar
ist. Die Beheizung dieses metallischen Vorwärmers mag beispielsweise mit den teilweise
abgekühlten Restgasen erfolgen, die nach der Entfernung des Schwefels anfallen oder
mit der Warmluft, die bei der Kondensation des Schwefels in einem Luftkühler anfällt.
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Es ist natürlich auch möglich, die Lufteintritte bei hängender Anordnung
der Erhitzerrohre gleichachsig innerhalb der Rohre anzuordnen, entsprechend der
Ausführung nach Abb. i.
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Die gezeigte Einrichtung läßt sich übrigens auch noch zur Umsetzung
anderer Gase als verdünnten Schwefelwasserstoffgases benutzen.