DE622042C - Verfahren zur Entfernung von Schwefelwasserstoff und anderen sauren Verunreinigungenaus ammoniakhaltigen Gasen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Entfernung von Schwefelwasserstoff und anderen sauren Verunreinigungen aus ammoniakhaltigen Gasen Die Erfindung bezieht sich auf die Entfernung von Schwefelwasserstoff und anderen Verunreinigungen, insbesondere sauren Verunreinigungen aus ammoniakhaltigen Gasen, Beispielsweise Kohlendestillationsgasen, wobei das Gas mit einer alkalischen Waschflüssigkeit gewaschen wird, die Verbindungen solcher Metalle, insbesondere solcher der Zinngruppe der qualitativen Analyse, enthält, welche mit Schwefelwasserstoff unter Bildung von Schwefelverbindungen reagieren, aus denen unter Abspaltung von elementarem Schwefel oder Schwefelwasserstoff die wirksame Metallverbindung durch eine Behandlung mit oxydierenden Gasen (Luft) zurückgebildet werden kann, und wobei die für den Absorptionsvorgang erforderliche Alkalität durch Ammoniakzusatz aufrechterhalten wird.
• Von den Gasreinigungsverfahren der oben hierüber definierten Gattung hat neuerdings insbesondere das unter dem Namen Thylox bekanntgewordene Verfahren Bedeutung gewonnen. Bei diesem Thyloxverfahren wird das Gas mit einer alkalischen Lösung von Schwefel-Arsen-Sauerstoff-Verbindungen gewaschen, die Schwefelwasserstoff unter Bildung höherer Schwefelverbindungen absorbieren, aus denen durch eine Behandlung mit oxydierenden Gasen (Luft) die niedriger geschwefelte Schwefel.-Arsien-Sauerstofft-Verbindung unter Abspaltung von elementarem Schwefel zurückgebildet werden kann. Dieses Thyloxverfahren ist technisch gesehen deshalb sehr vorteilhaft, weil die zu seiner Durchführung benutzte Waschflüssigkeit nur einen Festkörper, nämlich den elementaren Schwefel, enthält, der infolgedessen in großer Reinheit gewonnen werden kann. In dieser Beziehung hat das Thyloxverfahren erhebliche Vorzüge vor solchen Gasreinigungsverfahren, bei denen als Waschflüssigkeit eine wäßrige alkalische Aufschwemmung unlöslicher Stoffe, beispielsweise von Eisenhydroxyden, benutzt wird.
• Die Durchführung der eingangs erwähnten Gasreinigungsverfahren macht eine genaue Einstellung des pH-Wertes der Waschflüssigkeit erforderlich. Diese wird meist in leicht alkalischem oder neutralem Zustand gehalten. Zu diesem Zweck erhält die Waschflüssigkeit laufend oder absatzweise einen Zusatz von geeigneten alkalischen Substanzen, wie beispielsweise Soda, Kalk, Magnesia, Ammoniak o. dgl. Diese Zusätze von Alkali sind bedingt durch die mechanischen Verluste an Flüssigkeit, die durch Zusatz von Wasser ausgeglichen-werden müssen und durch die Umwandlung der in der Flüssigkeit enthaltenen Verbindungen in solche Salze, die durch die Behandlung der Flüssigkeit mit oxydierenden Gasen nicht zersetzt werden.
• Im allgemeinen ist die beim Thyloxverfahren benutzte Waschflüssigkeit wirksamer, wenn sie aul einer niedrigeren Alkalität gehalten wird als die Waschflüssigkeiten, die bei den anderen obenerwähnten Gasreinigungsverfahren benutzt werden. Charakteristisch für die hier behandelten alkalischen Gasreinigungsverfahren ist der Umstand, daß das Alkali als solches an den Reaktionen des Waschvorganges nicht teilnimmt. In dieser Beziehung unterscheiden sich die alkalischen Gasreinigungsverfahren grundsätzlich von anderen Gasreinigungsverfahren, beispielsweise dem bekannten Polythionatverfahren von Walter Feld; auch bei diesem Polythionatverfahren wird der Waschflüssigkeit Alkali in Form von Ammoniak zugeführt, aber das Ammoniak wird in der Waschflüssigkeit fortlaufend verbraucht, um die aus denn Gase ausgewaschenen Schwefelverbindungen in Ammonsulfat u. dgl. überzuführen.
• Man hat bereits vorgeschlagen, bei diesen Polythionatgasreinigungsverfahren das zur Umsetzung mit dem Schwefelwasserstoff und den anderen Schwefelverbindungen benötigte Ammoniak dadurch der Waschflüssigkeit zuzuführen, daß man aus dem Gase nur so viel Ammoniak entfernt, daß der Restgehalt des Gases zur Umsetzung mit dem im Gase enthaltenen Schwefelwasserstoff ausreicht. Eine derartige Betriebsweise ist jedoch praktisch kaum anwendbar, da es sehr schwierig ist, aus einem Gase beliebiger Zusammensetzung eine genau. bemessene Menge Ammoniak zu entfernen. y Die Erfindung folgt dem Leitgedanken, auch. bei den eingangs definierten alkalischen Gasreinigungsverfahren die Aufrechterhaltung der erforderlichen Alkalität der Waschflüssigkeit durch Einführung der entsprechenden Menge Ammoniak aus dem zu reinigenden Gas in die Füssigkeit zu bewirken, d. h. also, das Gasreinigungsverfahren unabhängig von dem Verbrauch eines aus anderer Quelle stammenden Alkalis zu machen. Es liegt auf der Hand, daß dadurch die Anwendungsfähigkeit der alkalischen Gasreinigungsverfahren bedeutend verbessert wird, insbesondere im Hinblick auf die Tatsache, daß für die Durchführung eines alkalischen Gasreinigungsverfahrens nur eine sehr geringe Menge Ammoniak benötigt wird, die praktisch unabhängig von dem Gehalt des Gases an Schwefelwasserstoff ist. Infolgedessen ist es möglich, mittels alkalischer Gasreinigungsverfahren Schwefelwasserstoff auch aus solchen Gasen zu entfernen, in denen im Verhältnis zum Schwefelwasserstoff nur sehr wenig Ammoniak enthalten ist. Mittels der bekannten sauren Gasreinigungsverfahren können solche Gase nur dann gereinigt werden, wenn in das Verfahren Ammoniak aus anderen .Ouellen in solcher Menge eingeführt wird, daß das Verhältnis Ammoniak 'zu Schwefelwasserstoff größer als 2 : z ist.
• Das erfindungsgemäße Verfahren besteht nun darin, daß das zu reinigende, Ammoniak enthaltende Gas in zwei Ströme derart aufgeteilt wird, daß der Ammoniakgehalt des einen Gasstromes zur Aufrechterhaltung der erforderlichen Alkalität in der Waschflüssigkeit ausreicht, und aus dem anderen Gasstrom das Ammoniak vollständig entfernt wird, worauf die beiden Gasströme miteinander vereinigt mit der alkalischen Waschflüssigkeit behandelt werden. Der Vorteil dieser Arbeitsweise liegt darin, daß eine genaue Einstellung des der Waschflüssigkeit zuzuführenden Ammoniaks durch Teilung eines Stromes ammoniakhaltiger Gase wesentlich einfacher durchzuführen ist als die Auswaschung oder sonstige Abscheidung von Ammoniak aus einem Gase unter Belassung einer genau bemessenen Menge Ammoniak in demselben.
• Die Ausführung der Erfindung gestaltet sich beispielsweise bei der Behandlung von Kohlendestillationsgas so, daß das rohe Kohlendestillationsgas zunächst in üblicher Weise gekühlt wird, wobei Teer, Wasser, gebundenes Ammoniak u. dgl. kondensiert. Nach der Kühlung wird das Gas in zwei Ströme derart geteilt, daß der Ammoniakgehalt des einen Teilstromes zur Aufrechterhaltung der gewünschten Alkalität in der alkalischen Waschflüssigkeit ausreicht, die zur Entfernung von Schwefelwasserstoff und anderen Verunreinigungen aus dem gekühlten Gase dient. Aus dem anderen Teilstrom des Gases wird das Ammoniak vollständig entfernt, beispielsweise durch Durchlassen des Gases durch einen mit Schwefelsäure beschickten Sättigen oder eine Einrichtung, in der das Ammoniak mit Wasser ausgewaschen wird. Die beiden Gasströme werden nunmehr vereinigt und zweckmäßig auf Zimmertemperatur gekühlt, da sich bei dieser Temperatur die Auswaschung der Schwefelverbindungen günstig gestaltet.
• Wenn in Sonderfällen das im Gase nach der Kühlung noch enthaltene freie Ammoniak nicht ausreicht; um die erforderliche Alkalität der Flüssigkeit -aufrechtzuerhalten, beispielsweise bei der Inbetriebnahme einer Gasreinigungsanlage, wird ein Teil des gebundenen Ammoniaks dazu benutzt, das in einer üblichen Ammoniak wasserdestillationsanlage durch Behandlung der fixen Ammoniakverbindungen mit Kalk o. dgl. frei gemacht ist.
• Auf der Zeichnung ist eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Anlage schematisch dargestellt.
• Kohlendestillationsgas, das vorzugsweise frei von Teer ist, aber noch Ammoniak und saure Verunreinigungen wie H2 S enthält, strömt durch ein Rohr i zu der Abzweigstelle der Rohre 2 und 3. Ein Teil des Gases, gewöhnlich der größere Teil, setzt seinen Gang durch das Rohr :2 in einen Sättiger 4 fort, in welchem Ammoniak aus dem Gas durch Hindurchleiten durch ein Bad von Schwefelsäure unter Bildung von Ammoniumsulfat entfernt wird.
• Das im wesentlichen ammoniakfreie Gas verläßt dann den Sättiger 4 und geht durch ein Rohr 5, einen Säureabscheider 6 und ein Rohr 7 zu dem Schlußkühler io. In diesem Kühler io wird das Gas auf etwa Außentemperatur mittels einer Kühlflüssigkeit gekühlt, die in den Kühler durch ein Rohr i i -und Verteilerdüsen i2 oder andere geeignete Verteilungsvorrichtungen eingeführt wird, welche die Kühlflüssigkeit auf ein Füllmaterial, wie z. B. hölzerne Horden 13, verteilen, mit denen das Innere des Kühlers ausgesetzt ist. Die Flüssigkeit fließt abwärts über die Horden in Berührung mit dem im Gegenstrom aufwärts ziehenden Gas und sammelt sich in der Nähe des Bodens des Kühlers, von wo sie durch ein Rohr 15 zum Wiederumlaufen oder für andere Zwecke abgezogen wird.
• Das gekühlte Gas geht von dem oberen Teil des Kühlers durch ein Rohr 17 zu einer Stelle, wo sich dieses Rohr mit dem Rohr 3 trifft. Das Gas in dem Rohr 3, das noch Ammoniak enthält, geht mit dem ammoniakfreien Gas aus dem Rohr 17 durch ein Rohr ig in einen HZ S-Absorber 2o. In diesem Absorber werden Schwefelwasserstoff und andere saure Verunreinigungen aus dem aufwärts strömenden Gas durch eine frische oder regenerierte Absorptionslösung oder -suspension entfernt, welche in das Absorptionsgefäß durch ein Rohr 22 und Rieseler 23 eintritt. Die Flüssigkeit geht abwärts über die hölzernen Horden 25, mit denen der Absorber ausgesetzt ist, wobei saure Verunreinigungen aus dem im Gegenstrom zur Flüssigkeit ziehenden Gas entfernt werden.
• Das gereinigte Gas strömt aus dem Absorber durch ein Rohr 27 und ist fertig zu weiterer Verwendung. Die verbrauchte Waschflüssigkeit wird von dem Boden des Absorbers 2o durch ein Rohr 29 mittels einer Pumpe 3o abgezogen und durch ein Rohr 3 i in die Regenerierungsstufe eingebracht, und zwar z. B. in eine Überlaufvorrichtung, einen Belüfter mit Netzen, eine turmartige Entschwefelungseinrichtung (Thionisator) oder irgendeine andere Einrichtung. In dem vorliegenden Beispiel ist ein Thionisator 33 verwendet. Die Einrichtung bildet aber keinen Teil der vorliegenden Erfindung.
• Die verbrauchte Reinigungsflüssigkeit tritt in dem Thionisator nahe am Boden ein und strömt durch den Thionisator nach oben in gleicher Richtung mit Luft, die unter Druck von einem Hauptrohr 35 durch ein Rohr 36 eingeführt wird. Letzteres ist mit Durchbrechungen versehen oder hat eine sonstige Ausbildung, um die Luft innerhalb des Thionisators zu verteilen. Die Luft, mit welcher die verbrauchte Lösung während ihrer Aufwärtsströmung durch den Thionisator in Berührung ist, dient zur Regenerierung der Lösung und zum Freimachen des Schwefels in Form eines Schaumes. Letzterer steigt an die Oberfläche der Flüssigkeit innerhalb einer Überlaufkammer 38, die den Oberteil des Thionisators bildet. Der Schaum geht über ein Wehr in einer Wandplatte 39, welche die Kammer 38 in zwei Teile unterteilt, und fließt durch ein Rohr 4o in einen Behälter 41 für den Schwefelschaum ab.
• Die regenerierte Lösung strömt unten aus der Kammer 38 durch einen Flüssigkeitsstandregler 43-' in ein Rohr 2a und kehrt durch dieses zu dem Absorber zurück, um saure Verunreinigungen aus weiteren Gasmengen zu absorbieren. Das Ammoniak, welches in dem an dem Sättiger 4 und dem Schlußkühler fo durch das Rohr 3 vorbeigeführten Gas enthalten ist, genügt, um den gewünschten pH-Wert in der umlaufenden Lösung aufrechtzuerhalten und auf diese Weise eine wirksame Entfernung von Verunreinigungen zu gewährleisten.
• Wenn z. B. eine Thioarsenverbindung als Reinigungsmittel verwendet wird, dann wird lediglich genügend viel ammoniakalisches Gas durch eine Umleitung dem Absorber zugeführt, um die Lösung schwach alkalisch zu halten, jedoch im wesentlichen ohne Ammoniakdampfdruck, während andere Absorbentien eine höhere Alkalität erfordern und folglich eine größere Gasmenge umzuleiten ist. Ebenso wechseln,die Ammoniakzugaben zu dem Absorber nach Maßgabe der Schwefelwasserstoffmengen in dem Gas und der Menge an anderen Bestandteilen, wie H C N, die feste Salze bilden und Alkalinität verbrauchen.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Entfernung von Schwefelwasserstoff und anderen sauren Verunreinigungen aus ammoniakhaltigen Gasen, beispielsymise_°e-Cohlendestillationsgasen, durch eine Wäsche mit alkalischen Waschflüssigkeiten, die Verbindungen solcher Metalle, insbesondere solcher der Zinngruppe der qualitativen Analyse, enthalten, welche mit Schwefelwasserstoff unter Bildung von Schwefelverbindungen reagieren, aus denen unter Abspaltung von elementarem Schwefel oder Schwefelwasserstoff die wirksame Metallverbindung durch eine Behandlung mit oxydierenden .Gasen (Luft) zurückgebildet wer-_den kann, wobei die für den Absorptionsvorgang erforderliche Alkalität durch Animoniakzusatz aufrechterhalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß das zu reinigende Gas in zwei Ströme derart aufgeteilt wird, daß der Ammoniakgehalt des einen Gasstromes zur Aufrechterhaltung der erforderlichen Alkalität in der Waschflüssigkeit ausreicht, und aus dem anderen Gasstrom das Ammoniak entfernt wird, worauf die beiden Gasströme miteinander vereinigt mit der alkalischen Waschflüssigkeit behandelt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere bei Inbetriebnahme einer keinigeranlage der Waschflüssigkeit außer dem Ammoniak, das durch das Gas direkt in die Gasreinigungsanlage gelangt, weiteres Ammoniak zugesetzt wird, das aus den vorher abgeschiedenen fixen Ammoniakverbindungen gewonnen wird.