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Gewinnung von Schwefel und Schwefeldioxyd aus schwefelwasserstoffhaltigen
Gasen Das Patent 752 821 betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von. Schwefel und
Schwefeldioxyd aus schwefelwasserstoffhaltigen Gasen, namentlich solchen, die bei
der nassen Entschwefelung von Kokereigas od. dgl. anfallen. Das Wesen des den Gegenstand
des Patents 752821 bildenden Verfahrens besteht darin, daß das schwefelwasserstoffhaltige
Ausgangsgas in zwei Teilströme aufgeteilt wird, von denen der eine nach Zusatz einer
zur Bildung von elementarem Schwefel ausreichenden; beschränkten. Menge Sauerstoff
(Luft) bei hoher Temperatur zu elementarem Schwefel umgesetzt und Restgas aus der
Schwefelgewinnung zugemischt wird und daß danach das Gemisch mit der zur Umwandlung
der Schwefelverbindungen des Gemisches in Schwefeldioxyd erforderlichen Menge Sauerstoff
(Luft) bei erhöhter Temperatur umgesetzt wird.
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In den für das Verfahren des Patents 752 821 in ersterLinie,inBetracht
kommenden schwefelwasserstoffhaltigen Gasen der Kokereigasreinigung ist eine nicht
unbeträchtliche Menge reaktionsfähiger Stickstoffverbindungen, wie Blausäure, Ammoniak
und andere Verunreinigungen, enthalten. Diese Beimengungen
stören,
wie gefunden wurde, die Bildung eines leicht flüssigen elementaren Schwefels dadurch,
.daß sich dem abscheidenden Schwefel Salze beimengen, die seine Zähigkeit heraufsetzen
und das Ablaufen bzw. Zusammenlaufen des Schwefels verhindern. Insbesondere ist
es das Ammoniak, welches sich leicht mit Schwefeldioxyd und Schwefeltrioxyd zu Ammonsulfit
bzw. -sulfat verbindet, d'. h. Salzen, die unter den Arbeitsbedingungen, die bisher
für die Gewinnung von elementarem. Schwefel aus schwefel.ivasserstoffhaltigenGasen
in Betracht kamen, beständig sind und sich leicht bei der Niederschlagung des Schwefels
in den Kühlern mit abscheiden.
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Es ist schon früher von der Amelderin vorgeschlagen worden, durch
reaktionsfähige Stickstoffverbindungen und andere .Verunreinigungen hervorgerufene
Störungen dadurch zu beseitigen, daß die Umsetzung des schwefelwasserstoffhaltigen
Gases mit dem Sauerstoff bei hohen, über 90o bis iooo° liegenden Temperaturen in
einer Reaktionskammer beschränkter Größe durchgeführt wird: Bei diesen hohen Temperaturen
werden die Stickstoffverbindungen praktisch restlos bis auf elementaren Stickstoff
abgebaut, der unter den hier in Betracht kommenden Reaktionsbedingungen inert ist
und .daher die weitere Aufarbeitung des Reaktionsgases bzw. .des Schwefeldampfes
nicht behindert.
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Die Durchführung des Verfahrens nach dem Patent 752 82,1 ist nun in.
solchen Fällen schwierig, in denen Gase mit vergleichsweise geringer Schwefelwasserstoffkonzentration
zu verarbeiten sind. Um auch für diesen Fall die Erfindung des Patents 752 821 anwendbar
zu machen, sieht die Erfindung vor, das sauerstoffhaltige Gas (Luft), welches mitdemSchwefelwasserstoff
umgesetztwird und gegebenenfalls auch das schwefelwasserstoffhaltige Gas: selbst
vor der Reaktion getrennt voneinander auf solche Temperaturen vorzuerhitzen, daß
in der zur Bildung des elementaren Schwefels dienenden ersten Verfahrensstufe ungeachtet
der für die Bildung, von Schwefel notwendigen Beschränkung des Sauerstoffzusatzes
eine Anfangstemperatur der Reaktion von etwa 130o° oder mehr erreicht wird, so daß
die reaktionsfähigen Stickstoffverbindungen, wie Ammoniak, Blausäure und die anderen
Verunreinigungen, umgesetzt bzw. in Inerte uringewandelt werden und @daß ferner
sich in der zweiten Verfahrensstufe eine Anfangstemperatur der Reaktion von etwa
iioo° bei Sauerstoffüberschuß einstellt.
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Weiber sieht die Erfindung vor, zur Vorwärmung des Sauerstoffs (Luft)
und gegebenenfalls des schwefelwasserstoffhaltigen Gases Wärmeaustauscher in den
Abgasstrom der einen oder beider Verfahrensstufen. einzuschalten.
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Schließlich besteht die, Erfindung noch darin, daß durch Änderung
der Vorwärmetemperaturen des Sauerstoffs (Luft) gegebenenfalls auch des schwefelwasserstoffhaltigen
Gases für die zweite Verfahrensstufe das Verhältnis der erzeugten Menge Schwefel
zu der erzeugten Menge Schwefeldioxyd geregelt wird. Durch die Erfindungergibt sich
die Möglichkeit, die zur einwandfreiem Durchführung der Reaktion in den beiden Verfahrensstufen
erforderlichen hohen Anfangstemperaturen einwandfrei einzuhalten.
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Der Wärmeaustausch zwischen dem heißen Reaktionsgas und den kalten
umzusetzenden Medien -sichert dabei einen guten thermischen Effekt des Gesamtverfahrens,
d. h-. das Verfahren ist, obwohl es auf einer sehr hohen Temperaturstufe durchgeführt
wird, nicht wesentlich gegenüber dem bei niedriger Temperatur arbeitenden Schwefelgewinnungsverfahren,
z. B. dem von C. F. C l a u s. angegebenen, wärmewirtschaftlich im Nachteil. Dafür
ergibt sich aber beim Verfahren gemäß der Erfindung,der entscheidende Vorteil, daß
der erzeugte Schwefel eine einwandfreie Qualität aufweist, d. h. sowohl rein als
auch leichtflüssig isst. Aus:führungsbeis-p-iel Es wird ausgegangen von einem Gas
mit 400/0 H2 S und 2 0/a H C N.
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Das umzusetzende Schwefelwasserstoff:gas wird in einem Teilstrom A-
einer Verbrennungskammer I (Schwefelgewinnungsanlage) und 'in einem Teilstrom B
mit den Abgasen der Schwefelgewinnungsanlage der Verbrennungskammer II (Schwefe:ldioxydanlage)
zugeleitet. Die Verbrennungsluft und das Schwefelwasserstoffgas werden im Austausch
mit den heißen Reaktionsgasen vorgewärmt.
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Um in der Verbrennungskammer I eine Verbrennungstemperatur von 1300°
zu erzielen, müssen die beschränkte Luftmenge auf 60o° und das Schwefelwasserstoffgas
auf 40o° vorgewärmt werden. Schickt man in diesem Falle 6o % des zur Verfügung stehenden
Schwefelwasserstoffgases zur Verbrennungskammer I, also zur Schwefelgewinnungsanlage,
und 40"/o zur Verbrennungskammer II, also zur Schwefeldioxydanlage, so muß die Verbrennungsluft
für iäie Verbrennungskammer II auf 25o° vorgewärmt werden, wenn die Abgase aus der
Schwefelgewinnungsanlage mit 15o° zur Verfügung stehen, um mit den 400/0 Schwefelwasserstoffgas,
die Raumtemperatur (2o bis 3o°) besitzen, in der Verbrennungskammer II eine Verbrennungstemperatur
von i ioo° zu erzielen. Beträgt die Schwefelausbringung in der Schwefelgewinnungsanlage
75'/0, so wird aus dem indem gesamten Schwefelwasserstoff enthaltenen Schwefel 6o
X 0,75 = 4590 an Schwefel gewonnen, während die restlichen 55 % als Schwefeldioxyd
in Erscheinung treten.
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Entsteht ein größerer Bedarf an Schwefel auf Kosten der Erzeugung
von Schwefeldioxyd, so ist es ohne weiteres möglich, größere Mengen Schwefelwasserstoff
in die Schwefelgewinnungsanlage zu schicken und dort umzusetzen, ohne an den Vorwärmtemperaturen
der Luft und' des Gases für die Verbrennungskammer I etwas zu ändern. Es steht dann
für die Verbrennungskammer II eine kleinere Menge des heizkräftigen Schwefelwasserstoffgases
zur Verfügung und eine verhältnismäßig große Menge der Abgase aus der Schwefelgewinnungsanlage
mit geringem Heizwert. Um dann noch die Temperatur von iioo° in- ider Verbrennungskammer
II
zu sichern, müssen die Temperaturen für die Verbrennungsluft und für die Abgase
der Schwefelgewinnungsanlage erhöht werden. Werden die Temperaturen für diese beiden
Mittel mit 6oo° angenommen; so können zur Schwefelge-,vinnungsanlage 86,8% des Schwefelwasserstoffga,ses
geschickt werden, die: restlichen 13,2 °/a gehen dann zur Verbrennungskammer 1I.
Bei einem Schwefelausbringen in der Schwefelgewinnungsanlage von 750/0- kann dann
aus dem Gesamtgas 0,75 X 86,8 = 65 °/o des Schwefels erzeugt werden, der
im Schwefelwasserstoffgas enthalten ist.
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Es ist also möglich, durch Änderung der Luft-und Gasvorwärmung, für
die Verbrennungskammer II die Schwefelgewinnung von 45 auf 65 %. zu steigern, natürlich
auf Kosten der Schwefeldioxyderzeugung.