DD292635A5 - Vorrichtung zur entfernung von gasresten aus fluessigschwefel - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entgasung von Fluessigschwefel, wie er in Schwefelerzeugungsanlagen nach dem Clausprozesz in der chemischen Industrie, aber auch bei der Kohleverarbeitung elementar anfallen kann. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den in Schwefelgewinnungsanlagen ohnehin vorhandenen Fluessigkeitsschwefeltank durch Kombination geeigneter Einbauten die mechanische mit der thermochemischen Behandlung des Fluessigschwefels zu ermoeglichen. Erfindungsgemaesz wird die Aufgabe dadurch geloest, dasz in einem Schwefellager- der Puffertank ein zylindrisches Mantelrohr definierter Hoehe "h * mit bodennahen OEffnungen als Misch- und Gasaustauschersaeule angeordnet ist, dessen Begasungsring nach unten gerichtete Gasaustrittsduesen traegt. Zentrisch ueber dem Duesentraeger ist ein Ruehrer positioniert und unter Ruehrerblatt und Duesentraeger endet die Rohschwefelleitung. Der Spiegel "h * des die Misch- und Gasaustauschsaeule umgebenden Fluessigschwefels wird unter dem Spiegel "h * der Gasaustauschsaeule, also unterhalb der Oberkante des zylindrischen Mantels fixiert.{Fluessigschwefel, elementar; Entgasung; Clausprozesz; Chemie; Kohleverarbeitung; Schwefelwasserstoff; Gasaustausch; Gasaustauschsaeule; Nachentgasung; Begasungskopf}

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entgasung von Flüssigschwefel, wie er in Schwefelerzeugungsanlagen nach dem Claus-Prozeß in der chemischen Industrie, aber auch bei der Kohleverarbeitung elementar anfallen kann.

Charakteristik der bekannten techniscchen Lösungen

In Claus-Anlagen, die etwa bis 1980 errichtet worden sind, wurde der anfallende Flüssigschwefel in Behältern gestapelt, die an die Atmosphäre atmen und von dort zur Festschwefelproduktion oder zu anderen Anlagen gefördert. Die Entgasung des Flüssigschwefels erfolgt hier in relativ geringerem Umfang und zu Lasten der unmittelbaren Umgebung entweder direkt am Stapelbehälter oder an den Wannen der Kühltrommeln zur Festschwefelproduktion. i

Neuere Bestimmungen zur Vermeidung der Vergiftungsgefahr und Minderung der Umweltbelastung, insbesondere durch austretende H₂S-Gase, führten zur Entwicklung von Entgasungsverfahren und -einrichtungen. Als sehr problematisch für eine effektive und einfache Lösung hat sich dabei die weitgespannte Zerfallskonstanto der im flüssigen Elementarschwefel gebundenen bzw. gelösten Polysulfide erwiesen.

Zur Lösung des Problems haben sich zwei Entwicklungsrichtungen herausgebildet, und zwar zum einen die katalytische Brechung der Polysulfide mit anschließender Austreibung der schwefelhaltigen Gase, und zum anderen die Beschleunigung des Zerfalls der Polysulfide und deren Austreibung durch mechanische Behandlung unter Zusatz von Spülgas. Die Entsorgung der schwefelhaltigen Gase erfolgt zweckmäßig durch Rückführung in den Prozeß oder Nachverbrennung. Repräsentativ hierfür seien die DE-AS 1567791 und DE-OS 2254375 genannt.

Beachtlich in dem Zusammenhang sind auch die Untersuchungen von E. A. Watson und D.Martley in Hydrocarbon Prozessing, Mai 1981.

Nachteilig bei den genannten Lösungen sind die hohen Energiekosten für die Druckerzeugung und der Katalysatorbestandteile.

Es wurde auch schon vorgeschlagen, den Zerfallsprozeß der Polysulfide durch schockartigen Temperaturausgleich zwischen Frischschwefel und begaster Kreislaufmenge in Kombination mit starker Bewegung zu beschleunigen. Diese Verfahrensweise ist aber durch die notwendige Rühr- und Pumpleistung immer noch sehr energieaufwendig.

Ziel der Erfindung

Die vorliegende Erfindung ist auf die Verringerung des energetischen Aufwandes bei zumindest nicht höheren apparativen Kosten für die Entgasung des Flüssigschwefels gerichtet.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ^l

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, durch oine geeignete Vorrichtung die chemischen, thermo-chemischen und physikalischen Eigenschaften des Flüssigschwefels zu kombinieren, daß sie den Zerfall der Polysulfide und deren Austreibung beschleunigt.

Wesen der Erfindung

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in einem Schwefellager- oder Puffertank ein zylindrisches Mantelrohr definierter Höhe „h_G" mit bodennahen Öffnungen als Misch- und Gasaustauschersäule angeordnet ist, dessen Begasungsring nach unten gerichtete Gasaustrittsdüsen trägt.

Zentrisch über dem Düsenträger ist ein Rührer positioniert und unter Rührerblatt und Düsenträger endet die

Rohrschwefelleitung. Der Spiegel „h_s" des die Misch- und Gasaustauschsäule umgebenden Flüssigschwefels wird unter dem

Spiegel „h₃" der Gasaustauschsäule, also unterhalb der Oberkante des zylindrischen Mantels fixiert.

Es entspricht auch dem Wesen der Erfindung, wenn durch ein die Gasaustauschsäule umgebendes zylindrisches Wehr mit bodennahen Überströmöffnungen, die unter den Überströmöffnungen der Misch- und Gasaustauschsäule liegen, ein Entgasungsraum gebildet wird und durch ein weiteres Überlaufwehr, das ebenfalls zylindrisch sein kann, eine Nachbegasungskammer mit darin angeordnetem Begasungskopf geschaffen wir.d. Der Spiegel „h_E" des Entgasungsraumes liegt dabei unter dem Spiegel „h_G" der Misch- und Gasaustauschsäule und der Spiegel „h_N" der Nachbegasungskammer liegt mit dem Spiegel „he" der Entgasungskammer etwa auf gleicher Höhe (Dichteunterschied), aber über dem Spiegel „hs" des Lagerbehälters.

Die Wirkungsweise der Erfindung besteht darin, daß der aus der Rohschwefelleitung zufließende Flüssigschwefel durch den Rührer intensiv bewegt und mit dem aus dem Düsenträger austretenden Austreibergas vermischt wird. Durch die

Dichteverringerung infolge des hinzutretenden Austreibergases und die Pumpwirkung des Rühmrs strömt ständig Schwefel aus

der schwereren Flüssigschwefelsäule des Lagerraumes über die Überströmöffnung der Misch- und Gasaustauschsäule zu und drückt die leichtere Gasaustauschsäule kontinuierlich nach oben, wobei dieser Schwefel ebenfalls ständig begast und vermischt sowie ein Schwefelkreislauf erzeugt wird. Das an der Oberfläche austretende H₂S- und Austreibergas wird zweckmäßig über einen Demister abgesaugt.

Ist die Entgasungseinrichtung mit Entgasungs- und Nachbegasungskammer ausgerüstet, wird zwischen Gasaustauschersäule und Entgasungskammer ein Kreislauf erzeugt, aus dem über die bodennahen Öffnungen des zylindrischen Wehren Schwefel in der Menge des Zuflusses entweicht und nach einer Nachbegasung über das Überlaufwehr in die Sammelkammer fließt. Die besonderen Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß durch Ausnutzung des Temperatur- und Konzentrationsgefälles zwischen Rohschwefel und Kreislaufschwefel bei starker Bewegung und unter Anwesenheit von Austreibergas mit relativ geringem energetischen Aufwand der Zerfall der Polysulfide und die Austreibung der giftigen Gase beschleunigt wird.

Ausführungsbelspfel

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Beispiel näher erläutert werden.

Fig. 1: zeigt ein Schema der erfindungsgemäßen Lösung ohne Wahr

Fig. 2: zeigt ein Schema der erfindungsgemäßen Lösung mit Wehren.

In einem Schwefelbehälter 1 mit einem Fassungsvermögen von m³ ist eine Vorrichtung zur Entfernung von Gasresten installiert, deren räumliche Fixierung aus einem zylindrischen Stahlmantel 2 der Höhe von mm und einem Durchmesser von mm, einem Begasungsring 5, der mit Kapillarröhrchen als Düsen versehen ist und das Gas über die Gaszuführungsleitung 15 erhält, einem zylindrischen Wehr 9 von mm Durchmesser mit bodennahen Überströmöffnungen 10 sowie einem Überlaufwehr 12 besteht. Zentrisch, in geringem Abstand über dem Begasungsring 3 ist der Rührer 8 positioniert, der am Dach des Puffertanks gelagert ist. In der Nachbegasungskammer 13 ist ein ringartiger Begasungskopf 14 oberhalb der Überströmöffnungen 10 angeordnet. Der Gasverteilungsraum 6 und der ringartige Begasungskopf 14 werden aus einer Gasversorgungsleitung 15 mit Austreibergas versorgt.

Der Rohschwefel wird über zwei Rohschwefelzuführungsleitungen 7 unter Begasungsring 5 und Rührer 8 eingespeist und sofort mit Austreibergas, welches aus dem Begasungsring 5 austritt, kontaktiert und durch den Rührer 8 intensiv mit der aus den Überströmöffnungen 3 zufließenden Kreislaufmenge vermischt. Temperatur- und Konzentrationsgefälle zwischen Rohschwefel und Kreislaufmenge in Verbindung mit der intensiven Bewegung in Anwesenheit des Austreibergases bewirken, daß der Zerfall der Polysulfide beschleunigt wird und der Großteil der gasförmigen Zerfallsprodukte tritt bereits an der Oberfläche der Gasaustauschsäule 4 aus. _{s κ}

Durch den mittels Dichteunterschied zwischen Gasaustauschsäule 4 und Schwefelsäule der Entgasungskammer 11 sowie der Pumpwirkung des Rohrers erzeugten Schwefelkreislauf wird die Restkonzentration weiter abgemindert. Die über die bodennahen Überströmöffnungen 10 ausgeschleuste Menge kann in der Nachbegasungskammer 13 über den Begasungskopf 14 nochmals mit Austreibergas versorgt werden, so daß die Polysulfide bis -0 ausgetrieben werden. Der entgaste Schwefel wird dann aus der Sammelkammer über Pumpe und Flüssigschwefelleitung 6 in üblicherweise abgezogen. Das als Austreibergas verwendete Stickstoffgas kann wie auch der Lagerbehälter mittels Wärmeübertrager 16 beheizt werden. Die Abführung der Slopgase erfolgt zweckmäßig über Demister 18 und Abgasleitung 17. Der Schwefelbehälter 1 ist durch Heizeinrichtung 19 beheizt.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Entfernung von Gasresten aus Flüssigschwefel mit Gaseintragsvorrichtung, Zwangsumlauf, Beheizung und Slopgasabführung, gekennzeichnet dadurch, daß im Puffertank (1) oder separatem Behälter ein zylindrisches Mantelrohr (2) definierter Höhe ,,IV mit bodennahen Öffnungen (3) als Misch- und Gasaustauschsäule (4) angeordnet ist und der Boden des Mantelrohres (2) als kegeliger Düsenträger (5) mit Gasverteilerraum (6) ausgebildet ist und über den Düsenträger (5) zentrisch ein Rührer (8) positioniert ist und zwischen Rührer (8) und Düsenträger (5) die Rohschwefelleitung (7) endet und der Flüssigschwefelspiegel „h_s" unter der Oberkante des Mantelrohres (2) fixiert ist.

.2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Misch- und Gasaustauschsäule (4) von einem zylindrischen Wehr (9) umgeben ist, dessen obere Kante über dem Spiegel „he" der Misch- und Gasaustauschsäule (4) liegt und dessen Überströmöffnungen (10) unterhalb der Öffnungen (3) des Mantelrohres (2) liegen und der Flüssigschwefelspiegel „h_E" im gebildeten Entgasungsraum (11) unterhalb des Spiegels „hG'^positioneirtist uni in einem durch ein Überlaufwehr (12) gebildeten Nachbegasungsraum (13), dessen Flüssigschwefelsäule „h_N" nicht über der Flüssigschwefelsäule „h_E" liegt., ein oder mehrere Begasungsköpfe (14) angeordnet sein können.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß im Schwefelbehälter (1) und in der Gaszuführungsleitung (15) Heizeinrichtungen (16) vorgesehen sein können.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß der Slopgasentfernung (17) ein Demister (18) vorgeschaltet sein kann.