DE969656C

DE969656C - Verfahren zur Gasentschweflung

Info

Publication number: DE969656C
Application number: DEP13020D
Authority: DE
Inventors: Dr Alfred Adelsberger; Dr Otto Grosskinsky; Dr Walter Klempt
Original assignee: Bergwerksverband GmbH
Current assignee: Bergwerksverband GmbH
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1958-07-03

Description

Verfahren zur Gasentschweflung Die Entschweflung der Destillationsgase bituminöser Brennstoffe hat sich im letzten Jahrzehnt immer mehr in der Richtung entwickelt, daß man das betriebseigene Ammoniak zur Auswaschung des Schwefelwasserstoffs herangezogen hat. Bekanntlich nimmt Ammoniakwasser nicht unerhebliche Mengen Schwefelwasserstoff und Kohlensäure auf.
Durch besondere Einrichtungen im Waschverfahren hat man die Auswaschung des Schwefelwasserstoffs vor der Kohlensäure zu bevorzugen gewußt.
Um die vom Schwefelwasserstoffwascher ablaufende, mit Schwefelwasserstoff angereicherte Waschflüssigkeit wieder benutzen zu können und um andererseits den darin enthaltenen Schwefelwasserstoff einer geeigneten Verwendung zuführen zu können, führt man die Waschflüssigkeit über einen Entsäurer, in welchem man den Schwefelwasserstoff so weitgehend wie möglich abtreibt. Da es nicht ohne weiteres gelingt, den Entsäurer bei gutem Abtrieb des Schwefelwasserstoffs so zu betreiben, daß keine Ammoniakverluste entstehen, hat man auch bereits vorgeschlagen, die Entsäuerung unter Druck vorzunehmen. Hierdurch wird tatsächlich ein guter Abtrieb des Schwefelwasserstoffs und der Kohlensäure erreicht, ohne daß gleichzeitig Ammoniak mit entweicht.
Die Wirtschaftlichkeit des Gasentschweflungsverfahrens, welches sich des im Kreislauf über einen Entsäurer geführten Ammoniaks bedient, bleibt jedoch insofern ungenügend, als es nicht gelingt, die täglich über den Entsäurer zu führenden Flüssigkeitsmengen fühlbar zu senken, denn die gesamte Waschflüssigkeit muß im Entsäurer zwecks Abtrieb des Schwefelwasserstoffs erhitzt und anschließend wieder gekühlt werden, bevor sie im Schwefelwascher wieder eingesetzt werden kann. Zwar sind durch Einschaltung der Druckentsäuerung die Verhältnisse etwas günstiger geworden, da der Abtrieb weitgehender erfolgt und die Flüssigkeit bei einmaligem Umlauf zur höheren Aufnahme von Schwefelwasserstoff befähigt. Indessen reicht diese Anordnung auch in Verbindung mit einer Erhöhung der Selektivität bei der Abwaschung noch nicht aus, um die Wirtschaftlichkeit entscheidend zu heben, denn man kommt auch auf diese Weise nicht auf Ammoniakkonzentrationen in der Waschflüssigkeit, die höher als I,5 bis 20/0 NH3 liegen.
Um diesem Mangel zu begegnen, hat man das Gas vor dem Waschvorgang verdichtet und mit konzentriertem Ammoniakwasser - unter dem man schon immer ein 20- bis 250/oiges Ammoniakwasser verstanden hat - unter Einhaltung geringer Beriihrungsdauer zwischen Gas und Waschflüssigkeit gewaschen. Die verbrauchte Waschflüssigkeit wollte man durch Entsäuern und Abtreiben regenerieren oder sogar das konzentrierte Ammoniakwasser im Kreisstrom zwischen Schwefelwasserstoffwascher, einem Entsäurer und einem Kühler umlaufen lassen.
Das Verfahren konnte sich nicht durchsetzen, da die Verluste an Ammoniak im Schwefelwasserstoffwascher auch bei dem beispielsweise genannten Druck von I5 bis 20 atü so groß sind, daß praktisch über die Hälfte des gesamten, im Kreislaufwasser enthaltenen Ammoniaks vom Gasstrom ausgelüftet wird. Diese Verluste sind insbesondere auch deshalb so hoch, weil bei diesem Verfahren eine hohe Selektivität des Waschprozesses erreicht werden sollte.
Hierzu ist die Einhaltung einer geringen Berührungsdauer zwischen Gas und Waschflüssigkeit notwendig, die eine sehr starke Auslüftung des Ammoniakwassers zur Folge hat.
Es wurde nun gefunden, daß man zu einem äußerst dampfsparenden, aber auch technisch durchführbaren Entschweflungsverfahren gelangt, indem man bei der Auswaschung des Schwefelwasserstoffs aus komprimierten Koksofengasen mittels im Kreislauf über einen Druckentsäurer geführten Ammoniakwassers, gegebenenfalls unter gleichzeitiger Verarbeitung mitausgewaschenen Ammoniaks, zwischen Druckwascher und Druckentsäurer ein Ammoniakwasser im Kreislauf führt, welches wenigstens 20 g, vorzugsweise etwa 60 bis 90 g, Ammoniak im Liter enthält.
Man komprimiert also das Gas bereits vor dem Schwefelwascher auf 8 atü und kann dadurch vorteilhafterweise im Schwefelwascher die Konzentration der Waschflüssigkeit auf 7 bis 8 0/o Ammoniak halten, notfalls nachdem man zusätzlich Ammoniakschwaden dem Rohgas vor dem Schwefelwasserstoffwascher zugeführt hat. Der besondere Vorteil dieser Maßnahme leuchtet ohne weiteres ein. Man braucht nämlich nur noch ein Fünftel der bei einer drucklosen Wäsche aufzuwendenden Flüssigkeitsmenge in Umlauf zu halten und über den gleichfalls unter Druck arbeitenden Entsäurer zu schicken. Das Verfahren erlangt infolge der erheblichen Dampfersparnis auf dem Entsäurer einen hohen Grad an Wirtschaftlichkeit. Auch ist der Wascheffekt ein wesentlich besserer, da der Entsäurerabtrieb bei einer Ammoniakkonzentration von 6 bis S°/o und bei einem Druck von 6 bis 8 Atm. besonders günstig verläuft.
Indessen ist das Verfahren kein selektives Waschverfahren, von denen bekannt ist, daß beim Waschprozeß die Berührungszeiten von Gas und Waschflüssigkeit so kurz gehalten werden, daß neben Schwefelwasserstoff praktisch überhaupt kein Kohlendioxyd aus dem Gas ausgewaschen wird. Eine regelrechte Selektivwäsche würde bei Drücken z. B. zwischen 3 und 30 atü so kurze Berührungszeiten zwischen Gas und Waschflüssigkeit erfordern, daß starke Ammoniakverluste im Schwefelwasserstoffwascher unvermeidlich wären und dadurch der Vorteil der Anwendung der erfindungsgemäßen Ammoniakkonzentration durch Ammoniakverluste im Schwefelwasserstoffdruckwascher wieder zunichte gemacht würde. Das Verfahren unterscheidet sich daher in grundsätzlicher Weise von den bekannten Selektivverfahren und nimmt eine gleichzeitigeAuswaschung von Kohlendioxyd zugunsten einer praktischen Durchführbarkeit des Kreislaufdruckverfahrens in Kauf. Da im Schwefelwasserstoffwascher genügend Ammoniak angeboten werden kann, fällt die gleichzeitige Aufnahme von Kohlendioxyd -etwa in der Menge des aufgenommenen Schwefelwasserstoffs - praktisch kaum ins Gewicht. Sie erweist sich sogar als Vorteil für die nachfolgende Entsäuerung, da ein hoher Kohlendioxydgehalt im Entsäurer einen vollständigen Abtrieb des absorbierten Schwefelwasserstoffs zur Folge hat.
Wenn es erwünscht ist, die Ammoniakkonzentration noch weiter zu steigern, um die über denEntsäurer zu führende Flüssigkeitsmenge, die erhitzt und gekühlt werden muß, zu senken, so wird man zweckmäßig alle Möglichkeiten ausschöpfen, die auch beim Arbeiten ohne Druck dazu führen, die Ammoniakkonzentration zu heben. Beispielsweise kann man die Ammoniakkonzentration im Rohgas dadurch steigern, daß man das Kühlerkondensat wieder auf die Vorlage pumpt, wodurch es gelingt, den Ammoniakgehalt des Rohgases auf 7 bis 8 g pro cbm zu steigern, und bei der Auswaschung des Schwefelwasserstoffs unter dem Druck des Ferngases stellt sich dann eine Konzentration von g bis IO°/o Ammoniak im Wasser ein, was insofern zu einer weiteren Entlastung des Entsäurers führt, als nur noch ein Sechstel bis ein Achtel der bei normalem Druck aufzuwendenden Flüssigkeitsmenge im Umlauf zu halten ist und über den Entsäurer geht. Es erweist sich ferner zur Erzielung hoherAmmoni akkonzentration in der Waschflüssigkeit als vorteilhaft, das bei der Kompression ausfallende Ammoniakwasser auf einem unter Druck arbeitenden Ammoniakabtreiber abzutreiben und die ammoniakreichen Dämpfe ins Gas vor dem Schwefelwascher einzubringen. Auch kann man alle Mittel, die zur Erzielung bevorzugter Auswaschung des Schwefelwasserstoffs gegenüber der Kohlensäure empfohlen wurden, anwenden.
Die Einstellung des Ferngasdruckes schon an der Stelle, an welcher das Gas gekühlt und von Naphthalin und Teer befreit ist, im übrigen aber noch alle Bestandteile enthält, fällt wirtschaftlich nicht der Gasentschweflung zur Last, da an sich für das Verfahren nur der Druckverlust der Apparate aufzuwenden ist. Durch die Vorverlegung der Kompression vor die Schwefelwäscher ergeben sich die folgenden Vorteile: I. Hohe Ammoniakkonzentration der Waschflüssigkeit für die Gasentschweflung; 2. geringe Flüssigkeitsmenge für die Gasentschweflung; 3. geringer Dampfaufwand im Entsäurer; 4. höhere Ammoniakkonzentration in den nachgeschalteten Ammoniakwäschern; 5. Ersparnis an Dampf bei der Gewinnung des Ammoniaks.
Aus dem entsäuerten Wasser zieht man das im Schwefelwascher überschüssig aufgenommene Ammoniak in Form eines 6- bis g0/oigen Ammoniakwassers, welches nunmehr von Schwefelwasserstoff und Kohlensäure weitgehend befreit ist, ab. Man kann es für sich abtreiben und auf eine hohe Ammoniakkonzentration, z. B. 25 0/o NH3, erhitzen, da die Gefahr einer Salzabscheidung bei der Lagerung bei tiefer Temperatur durch die gute Entsäuerung völlig beseitigt ist.
Beispiel I Kokereigas, welches durch Rückführung der Kühlerkondensate von der Teervorlage auf einen Gehalt von 8 g NHS und gg H2S pro cbm gebracht wurde, wird nach der Kühlung, Teer- und Naphthalinabscheidung auf 8 atü verdichtet und mit stündlich 0,22 cbm entsäuertem Ammoniakwasser pro I000 cbm Rohgas (gemessen bei I Atm.) gewaschen.
Das vom Wascher ablaufende Wasser enthält im Liter 70 g NH2, 40 g H2S und 45 g CO2. Es wird, ohne entspannt zu werden, auf einen unter gleichem Druck arbeitenden Entsäurer gegeben und in dessen Unterteil mit Dampf indirekt auf eine Temperatur von etwa I600 C gebracht. Es entweicht ein Schwaden, welcher 950/o des gebundenen Schwefelwasserstoffs und 85°/o der gebundenen Kohlensäure enthält. Um das Ammoniak praktisch vollständig zurückzuerhalten, wird im Oberteil des Entsäurers mit 501 verdünntem Ammoniakwasser gewaschen. Das auf den Wascher zurückkehrende Ammoniakwasser wird im Gegenstrom mit zum Entsäurer gehendem angereichertem Wasser vorgekühlt und dann durch indirekte Kühlung wieder auf die bei der Waschung übliche Temperatur von 20 bis 350 C gekühlt. Es gelangt mit einer Zusammensetzung von 60 g NH5, 3,4 g H2S und 6 g CO2 pro Liter auf den Wascher zurück, nachdem dem Kreislauf 0,05 cbm Waschflüssigkeit mit 3000 g NH3 entzogen wurden, die auf verdichtetes, entsäuertes Wasser verarbeitet werden.
Auf diese Weise wird ein Drittel der Ammoniakproduktion auf entsäuertes, verdichtetes Ammoniakwasser verarbeitet.
Beispiel 2 Ein auf gatü komprimiertes Koksofengas mit einem Gehalt an 3,0 g NH3, 9,5 g H2S und 48 g CO2/ Ncbm wird nach Kühlung auf 210 C stündlich mit 0,72 cbm/Iooo Ncbm entsäuertem Ammoniakwasser gewaschen. Die Waschlauge enthält vor Eintritt in den Wascher 2I,5 g Nu,/1, nach Ablauf vom Wascher 24,9 g NH3/l, überdies I2,8 g H2S und 17,6 g CO2.
Das Waschwasser wird über einen Wärmetauscher auf I250 C aufgeheizt und in einem unter dem gleichen Druck arbeitenden Entsäurer eingeleitet. Über Kopf entweicht aus dem Entsäurer ein Schwaden, der neben go bis 95 0/o der gebundenen sauren Gase etwa 2,9 g Ammoniak pro Liter entsäuerten Ammoniakwassers enthält. Der Schwaden wird einem Sulfatsättiger zugeleitet.
Das zum Wascher zurückkehrende entsäuerte Waschwasser dient im Wärmetauscher der Aufheizung der verbrauchten Waschlauge und kehrt schließlich in seiner ursprünglichen Zusammensetzung nach erneuter Kühlung zum Wascher zurück.
Der Schwefelwasserstoffgehalt des gewaschenen Gases beträgt noch o,85 g H2S pro Ncbm, der Ammoniakgehalt noch 0,57 g/Ncbm.
PATENTANSPRCHE: I. Verfahren zur Auswaschung von Schwefelwasserstoff aus komprimierten Koksofengasen mittels im Kreislauf über einen Druckentsäurer geführten Ammoniakwassers, gegebenenfalls unter gleichzeitiger Verarbeitung von mitausgewaschenem Ammoniak, dadurch gekennzeichnet, daß man zwischen Druckwascher und Druckentsäurer ein Ammoniakwasser im Kreislauf führt, welches wenigstens 20 g, vorzugsweise jedoch etwa 60 bis go g, Ammoniak im Liter enthält.

Claims

2. Verfahren nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß man die Kompression des Gases dem Ferngasdruck anpaßt und dieselbe nach der Kühlung, Teer- undNaphthalinabscheidung vornimmt.

3. Verfahren nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das bei der Gasentschweflung mitausgewaschene Ammoniak nach Verlassen des Entsäurers dem Kreislauf entzieht und auf verdichtetes, hochprozentiges Ammoniakwasser verarbeitet.

4. Verfahren nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man den Ammoniakgehalt der Waschlauge dadurch steigert, daß man die bei der Kompression des Gases anfallenden Kondensate auf einem Druckabtreiber gesondert abtreibt und die Schwaden dem Rohgas vor Eintritt in den Schwefelwäscher zuführt.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 892 968, 365 9es belgische Patentschriften Nr. 432 185, 432 186, 442530,451442; britische Patentschrift Nr. 520 327; französische Patentschriften Nr. 848 83 I, 848832.