DE2101901C2 - Process for reducing the total sulfur content of exhaust gases containing sulfur dioxide - Google Patents
Process for reducing the total sulfur content of exhaust gases containing sulfur dioxideInfo
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Description
Das Verfahren zur Herstellung von elementarem Schwefel aus Schwefelwasserstoff durch partielle Oxydation desselben mittels Sauerstoff oder eines sauerstoffhaltlgen Gases, beispielsweise Luft, und nachfolgende Umsetzung des aus dem Schwefelwasserstoff gebildeten Schwefeldioxyds mit dem restlichen Teil des Schwefelwasserstoffes In Gegenwart eines Katalysators Ist als derThe process for the production of elemental sulfur from hydrogen sulfide by partial oxidation of the same by means of oxygen or an oxygen-containing gas, for example air, and the following Reaction of the sulfur dioxide formed from the hydrogen sulfide with the remaining part of the hydrogen sulfide in the presence of a catalyst Is as the »Claus-Prozeß« bekannt. Diesen; Verfahren, das häufig sowohl In Raffinerien und zum Aufarbeiten von aus Erdgasen gewonnenem Schwefelwasserstoff eingesetzt wird, wird In einer Claus-Anlage durchgeführt, die eine Ver"Claus Trial" known. This; Process that is often used both in refineries and for processing hydrogen sulfide obtained from natural gases, is carried out in a Claus plant that has a ver brennungskammer und im Anschluß daran ein oder mehrere Katalysatorbetten umfaßt sowie einen oder mehrere Kondensatoren, die dazwischen angeordnet sind und in denen die Reaktionsprodukte gekühlt werden, aufweist und wobei der abgetrennte flüssige Schwefelcombustion chamber and then an or comprises a plurality of catalyst beds and one or more condensers arranged therebetween and in which the reaction products are cooled, and wherein the separated liquid sulfur
ίο gewonnen wird. Die verschiedenen Verfahrensstufen können durch die folgenden Reaktionsgleichungen dargestellt werden:ίο is won. The different stages of the process can be represented by the following reaction equations:
2H2S + SO2 — 2HjO + 2SO2 (D2H 2 S + SO 2 - 2HjO + 2SO 2 (D.
4 HjS+ 2 SO3 =4 H3+ 6/^ (2),4 HjS + 2 SO 3 = 4 H 3 + 6 / ^ (2),
während die Gesamtreaktion gemäß der Gleichung (3)while the overall reaction according to equation (3)
verläuft: 6 H2S + 3 O2 ·=> runs: 6 H 2 S + 3 O 2 · =>
Bei Temperaturen unter 500° C hat das Symbol χ In der obigen Gleichung den Wert von 8.At temperatures below 500 ° C, the symbol χ in the above equation has the value 8.
Da die Ausbeute an gewonnenem elementarem Schwefel, bezogen auf eingesetzten Schwefelwasserstoff, nichl völlig quantitativ Ist, wird ein bestimmter Anteil anSince the yield of elemental sulfur obtained, based on the hydrogen sulfide used, nichl Is completely quantitative, there will be a certain proportion of nichtumgesetztem Schwefelwasserstoff sowie an Schwefeldioxyd aus dem Claus-Prozeß entfernt. Diese Gase werden üblicherweise In einem Ofen verbrannt - bei diesem Vorgang wir der gesamte Schwefelwasserstoff In Schwefeldloxyd übergeführt - und anschließend überunreacted hydrogen sulfide and sulfur dioxide removed from the Claus process. These gases are usually burned in a furnace - in this process all of the hydrogen sulfide is In Sulfur oxide transferred - and then via einen hohen Schlot in die Atmosphäre abgeleitet. Die gewonnene Schwefelmenge hängt In einem gewissen Ausmaße von der Im Claus-Prozeß verwendeten Gesamtanzahl von Katalysatorbetten ab. Im Prinzip können 98% Schwefel zurückgewonnen werden, wenn dreia tall chimney vented into the atmosphere. The amount of sulfur obtained depends in a certain amount The dimensions depend on the total number of catalyst beds used in the Claus process. In principle, 98% sulfur can be recovered if three
Im Hinblick auf die zunehmend strengeren Anforderungen bezüglich der Verringerung der Luftverunreinigung Ist ein Aufarbeiten von Claus-Abgasen nach der vorerwähnten Art weniger wünschenswert. Darüber hlnIn view of the increasingly stricter requirements regarding the reduction of air pollution, a processing of Claus exhaust gases according to the the aforementioned type less desirable. About it hln aus ist die bekannte Methode mit einem bestimmten Verlust an Schwefelausbeute verbunden.off is the well-known method with a certain Associated loss of sulfur yield.
Es sind zwar noch andere Verfahren zur Entfernung von Schwefelverbindungen aus Gasen bekannt, welche jedoch nicht dazu geeignet sind, das vorgehend erläuAlthough there are still other methods of removing sulfur compounds from gases known which however, they are not suitable for explaining this beforehand terte technische Problem der Entgiftung von Claus- Abgasen zu lösen. So beschreibt die DE-PS 11 11614 und die DE-PS 9 77 734 die hydrierende Umwandlung von organischen Schwefelverbindungen, wie Mercaptane oder Disulfide, die z. B. In Koksgas oder Oleflngasen vorliegentert technical problem of the detoxification of Claus- Dissolve exhaust gases. So describes the DE-PS 11 11614 and DE-PS 9 77 734 the hydrogenating conversion of organic sulfur compounds such as mercaptans or Disulfides, e.g. B. Present in coke gas or olefin gases
so können. Claus-Abgase enthalten jedoch keine organischen Schwefelverbindungen.so can. However, Claus exhaust gases do not contain any organic sulfur compounds.
Gemäß der AT-PS 2 77 283 kann man Schwefeldioxid aus heißen Abgasen dadurch abtrennen, daß man es bei Temperaturen von 300 bis 600° C über einen Vanadlum-According to AT-PS 2 77 283, sulfur dioxide can be separated from hot exhaust gases by it at Temperatures from 300 to 600 ° C via a vanadium lumen Katalysator leitet und es dadurch In elementaren Schwe fel umwandelt.Catalyst conducts and it thereby In elemental Schwe fel converts.
Claus-Abgase enthalten jedoch außer Schwefeldioxid noch andere Schwefelbestandteile, wie mitgerissene Schwefeltröpfchen, und können daher nicht nach der inIn addition to sulfur dioxide, Claus exhaust gases also contain other sulfur components, such as entrained ones Sulfur droplets, and therefore cannot after the in der AT-PS 2 77 283 angegebenen Arbeltswelse entgiftet werden.of AT-PS 2 77 283 specified Arbeltswelse detoxified will.
Außerdem Ist der erforderliche Temperaturbereich bei dem bekannten Verfahren relativ hoch und daher energietechnisch ungünstig.In addition, the required temperature range is at the known method is relatively high and therefore unfavorable in terms of energy technology.
Die vorliegende Erfindung schafft nun ein Verfahren, das es ermöglicht, den Gesamtschwefelgehalt von Schwefeldioxid enthaltenden Abgasen aus Prozessen vom Claus-Typ drastisch zu verringern. Als Ergebnis desThe present invention now provides a method which makes it possible to measure the total sulfur content of exhaust gases containing sulfur dioxide from processes of the Claus type to decrease drastically. As a result of the
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erflndunEsgemfißen Verfahrens wird u. a. die Ausbeute an rückgewonnenem Schwefel betrachtlich verbessert.According to the method according to the invention, inter alia. the yield significantly improved in recovered sulfur.
Das erflndungsgemäBe Verfahren zur Verringerung des Gesamtschwefelgehaltes von Schwefeldioxid enthaltenden Abgasen durch Umwandlung In Schwefelwasserstoff und Abtrennen des Schwefelwasserstoffs aus den Abgasen, bei dem die Abgase zusammen mit einem reduzierenden Gas über einen Katalysator auf Basis eines oder mehrerer Metalle aus der VI. und/oder VIII. Gruppe des Periodischen Systems der Elemente auf einem anorganischen oxidischen Träger (Katalysator I) geleitet werden. Ist dadurch gekennzeichnet, daß Claus-Abgase bei 180 bis 350° C zusammen mit einem Wasserstoff und/oder Kohlenmonoxid enthaltenden Gas Ober den Katalysator I geleitet werden und daß sie gleichzeitig oder anschließend bei 200 bis 3500C mit einem Kohlenoxlsulfld und/oder Schwefelkohlenstoff im Schwefelwasserstoff umwandelnden Katalysator (Katalysator H) In Berührung gebracht werden.The method according to the invention for reducing the total sulfur content of exhaust gases containing sulfur dioxide by converting them into hydrogen sulfide and separating the hydrogen sulfide from the exhaust gases, in which the exhaust gases are passed over a catalyst based on one or more metals from VI. and / or VIII. Group of the Periodic Table of the Elements on an inorganic oxidic support (catalyst I). Is characterized in that the Claus exhaust gases at 180 to 350 ° C together with a hydrogen and / or carbon monoxide-containing gas Upper are directed to catalyst I, and to simultaneously or subsequently at 200 to 350 0 C with a Kohlenoxlsulfld and / or carbon disulfide in the Hydrogen sulfide converting catalyst (Catalyst H) can be contacted.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sollen unter dem Begriff »Claus-AIigase« jene restlichen Gase verstanden werden, wie sie nach dem letzten Katalysatorbett einer Claus-Anlage erhalten werden. Es Ist üblich, Claus-Verfahren unter Verwendung von zwei Katalysatorbetten durchzuführen, doch wird öfters auch ein drittes Katalysatorbett verwendet. Neben Schwefelwasserstoff und Schwefeldioxyd mit einem Verhältnis von annähernd 2: 1 enthalten die Abgase dieser Art auch Schwefel, Sauerstoff, Stickstoff und kleine Anteile an Inertgasen, Tails die Claus-Anlage mit Luft betrieben wird, sowie Wasser in Form von Wasserdampf, Kohlendloxyd und geringe Anteile an Kchlenmonoxyd. In Abhängigkeit von der Verfahrenstflhrung des Claus-Prozesses und/oder der Gegenwart von Kohlenwasserstoffen Im Einsatzmaterial für den Claus-Proze3 können die Abgase aus der Claus-Anlage auch Kohlenoxysui id und/oder Schwefelkohlenstoff zusätzlich zu den vorerwähnten Verbindungen aufweisen. Die Mengen können von 0,05 bis 0,5 Vol.-96 Im Falle von Kohlenoxysulfid und von 0,05 bis 0,4 Vol.-% im Falle von Schwefelkohlenstoff betragen.In the context of the present invention, the term “Claus-AIigase” is to be understood as meaning those remaining gases as they are after the last catalyst bed a Claus plant can be obtained. It is common for Claus processes to use two catalyst beds to be carried out, but a third catalyst bed is also often used. In addition to hydrogen sulfide and Sulfur dioxide with a ratio of approximately 2: 1, the exhaust gases of this type also contain sulfur, Oxygen, nitrogen and small amounts of inert gases, the Claus plant tails operated with air, as well Water in the form of steam, carbon dioxide and small amounts of calcium monoxide. Dependent on of the process management of the Claus process and / or the presence of hydrocarbons in the The exhaust gases from the Claus plant can also be used as feedstock for the Claus process and / or Contain carbon disulfide in addition to the aforementioned compounds. The amounts can range from 0.05 to 0.5 vol -96 In the case of carbon oxysulphide and of 0.05 to 0.4% by volume in the case of carbon disulfide.
Das Verfahren gemäß der Erfindung kann auch sehr gut auf Abgase aus einem Claus-Prozeß angewendet werden, welcher mit einem Unterschuß an Sauerstoff, bezogen auf die stöchlometrisch benötigte Menge, betrieben wird.The method according to the invention can also be applied very well to exhaust gases from a Claus process which is operated with a deficit of oxygen, based on the stoichlometrically required amount will.
Nach Passleren des letzten Katalysatorbettes und des zugehörigen Kondensators zur Gewinnung von elementarem Schwefel weisen die Claus-Abgase normalerweise eine Temperatur von 130 bis 170° C auf. Für die Reduktionsstufe über dem Katalysator I müssen die Abgase jedoch eine höhere Temperatur besitzen, so daß diese Abgase zunächst auf eine Temperatur von über 175° C, etwa dem Taupunkt von Schwefel, erhitzt werden müssen. Daher werden die Claus-Abgase im erfindungsgemäßen Verfahren auf eine Temperatur im Bereich von 180 bis 350° C gebracht, vorzugsweise auf eine Temperatur zwischen 200 und 300° C.After passing through the last catalyst bed and the The Claus exhaust gases normally have associated condenser for the production of elemental sulfur a temperature of 130 to 170 ° C. For the reduction stage above the catalytic converter I, the exhaust gases but have a higher temperature, so that these exhaust gases initially to a temperature of over 175 ° C, about the dew point of sulfur. Therefore, in the method according to the invention, the Claus exhaust gases are brought to a temperature in the region of 180 brought to 350 ° C, preferably to a temperature between 200 and 300 ° C.
Die Temperatursteigerung Im erfindungsgemäßen Verfahren auf mindestens 180° C Ist auch von Bedeutung Im Hinblick auf die Gegenwart von kleinen Anteilen elementaren Schwefels, In Form eines Nebels In den Abgasen. Dieser unerwünschte Schwefelnebel verschwindet durch eine Temperaturerhöhung über den Taupunkt von Schwefel. Es wurde auch gefunden, daß als Ergebnis der Temperaturerhöhung auf mindestens 180° C, da.·? Vorliegen von elementarem Schwefel In der Gasphase keinen nachteiligen Einfluß auf die katalytlsche Aktivität desThe temperature increase in the process according to the invention to at least 180 ° C. is also of importance Considering the presence of small amounts of elemental sulfur, In the form of a mist In the exhaust gases. This unwanted sulfur mist disappears by an increase in temperature above the dew point of sulfur. It was also found that as a result of the Temperature increase to at least 180 ° C, because ·? Elemental sulfur is not present in the gas phase detrimental effect on the catalytic activity of the zur Verwendung gelangenden Reduktionskatalysators ausübt.used reducing catalyst exercises.
Nach dem Erhitzen auf eine Temperatur Im Bereich von 180 bis 350° C Im erflndungegemSßen VerfahrenAfter heating to a temperature in the range of 180 to 350 ° C in the process of the invention werden die Claus-Abgase zusammen mit Wasserstoff oder einem wasserstoffhaltigen Gas über den Katalysator I geleitet, um Schwefeldioxyd zu Schwefelwasserstoff zu reduzieren. Gleichzeitig wird elementarer Schwefel in Schwefelwasserstoff umgewandelt. Die verwendetenthe Claus exhaust gases are passed over the catalyst I together with hydrogen or a hydrogen-containing gas to convert sulfur dioxide into hydrogen sulfide to reduce. At the same time, elemental sulfur is converted into hydrogen sulfide. The used Reduktionskatalysatoren I können Molybdän, Wolfram und/oder Chrom als Metall aus der Gruppe VI und/oder vorzugsweise ein Metall aus der Elsengruppe, beispielsweise Kobalt, Nickel und/oder Elsen als Metall aus der Gruppe VIII enthalten.Reduction catalysts I can be molybdenum, tungsten and / or chromium as a metal from group VI and / or preferably a metal from the Elsen group, for example cobalt, nickel and / or Elsen as the metal from the Group VIII included.
Der eingesetzte Reduktionskaialysator I kann auch ein rheniumhaltlger Katalysator sein, und zwar unabhängig davon, ob Rhenium mit einem Metall aus der Gruppe VI und/oder Gruppe VIII kombiniert Ist. Das Rhenium kann als metallisches Element oder In Form eines OxyThe Reduktionskaialysator I used can also be a Be a rhenium-containing catalyst, independently whether rhenium is combined with a Group VI and / or Group VIII metal. The rhenium can be used as a metallic element or in the form of an oxy des oder Sulfides vorliegen.des or sulfides are present.
Als anorganische oxydische Träger können AIumlnlumoxyd, Siliziumoxyd, Magnesiumoxyd, Boroxyd, Thoriumoxyd, Zlrkonoxyd oder ein Gemisch von zwei oder mehreren dieser Verbindungen verwendet werden.Inorganic oxide carriers can be aluminum oxide, silicon oxide, magnesium oxide, boron oxide, Thorium oxide, zinc oxide or a mixture of two or more of these compounds can be used.
Geeignete Katalysatoren I für das erfindungsgemäße Verfahren sind beispielsweise ein Nl/Mo/AI2O3-Katalysator oder ein Co/Mo/AI2O3-Katalysator.Suitable catalysts I for the process according to the invention are, for example, a Nl / Mo / Al 2 O 3 catalyst or a Co / Mo / Al 2 O 3 catalyst.
Dieser Katalysator I wlrtf im erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise In sulfldlerter Form verwendet. DasThis catalyst I was preferably used in sulphured form in the process according to the invention. That Sulfidleren kann zuvor mittels eines geeigneten SuIfIdIerungsmlttels, beispielsweise mittels eines Gemisches aus Wasserstoff und Schwefelwasserstoff mit 10 bis 15 Vol.-% Schwefelwasserstoffgehalt, bewirkt werden. Es ist jedoch auch möglich, den verwendeten Katalysator inSulphidene can be prepared beforehand by means of a suitable suIfIdIerungsmittels, for example by means of a mixture of Hydrogen and hydrogen sulfide with 10 to 15 vol .-% hydrogen sulfide content. It is however, it is also possible to use the catalyst in situ durch die Claus-Abgabe selbst zu sulfidleren.to sulfidleren in situ by the Claus release itself.
Obwohl hauptsächlich Atmosphärendruck angewendet wird, können im erfindungsgemäßen Verfahren gewünschtenfalls auch leicht erhöhte Drücke vorgesehen werden. Während der Reduktion wird die RaumgeAlthough atmospheric pressure is mainly used, in the method according to the invention if desired, slightly increased pressures can also be provided. During the reduction, the space becomes schwlndlgkelt vorteilhart auf 500 bis 10000 Nl an Claus- Abgaben/l Katalysator I und Stunde gehalten.Schwlndlgkelt advantageous hard to 500 to 10,000 Nl to Claus- Deliveries / l of catalyst I and hour held.
Als WasserstolT und/oder Kohlenmonoxyd enthaltendes Gas kann vorteilhaft ein Gas verwendet werden, das beide Verbindungen enthält, beispielsweise Stadtgas,A gas can advantageously be used as the gas containing water and / or carbon monoxide which contains both compounds, e.g. town gas, Wassergas, Synthesegas u. dgl. Es kann auch reiner Wasserstoff bzw. reines Kohlemonoxyd verwendet werden. Geeignete wasserstoffreiche Gase oder Gasgemische stellen die Abgase einer katalytlschen Refomieranlage, das In einer Wasserstoffanlage hergestellte Gas oder das ausWater gas, synthesis gas and the like. Pure hydrogen or pure carbon monoxide can also be used. Suitable hydrogen-rich gases or gas mixtures are the exhaust gases of a catalytic reforming plant, the Gas produced in or from a hydrogen plant einer Behandlungsanlage rar gesättigte Rohgase aus Petroleum (Erdöl) erhaltene Gas dar.a treatment plant represents rare saturated raw gases obtained from petroleum (petroleum).
Das wasserstoffhaltlge Gas enthält vorzugsweise zumindest 20 Vol.-% Wasserstoff oder eine äquivalente Menge von Wasserstoff und/oder Kohlenmonoxyd. DerThe hydrogen-containing gas preferably contains at least 20% by volume of hydrogen or an equivalent Amount of hydrogen and / or carbon monoxide. Of the Wasserstorf oder das wasserstoffhaltige Gas wird In einer solchen Menge verwendet, daß das Verhältnis von Wasserstoff zu Schwefeldloxyd 3 : 1 bis 15 : 1 beträgt. Dieses Verhältnis liegt vorzugsweise bei 3,5 : I bis 8 : 1. Die genannten Bereiche bleiben die gleichen, wennHydrogen or the hydrogen-containing gas is in a used in such an amount that the ratio of hydrogen to sulfur oxide is 3: 1 to 15: 1. This The ratio is preferably from 3.5: 1 to 8: 1. The mentioned areas stay the same, though Gemische von reduzierenden Gasen verwendet werden, die sowohl Wasserstoff als auch Kohlenmonoxyd enthalten, oder wenn nur Kohlenmonoxyd verwendet wird, well das Kohlenmonoxyd dem Wasserstoff äquivalent Ist. Wenn elementarer Schwefel In den Claus-AbgasenMixtures of reducing gases are used, which contain both hydrogen and carbon monoxide, or if only carbon monoxide is used, because carbon monoxide is equivalent to hydrogen. When elemental sulfur is in the Claus exhaust ebenfalls vorhanden Ist, kann die benötigte Wasserstoff- und/oder Kohlenmonoxydmenge auch auf elementaren Schwefel als Prozentsatz von Schwefeldloxyd berechne! werden.is also available, the required hydrogen and / or calculate the amount of carbon monoxide on elemental sulfur as a percentage of sulfur oxide! will.
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Der Im erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Katalysator Ii, der wenigstens eine der folgenden Reaktionen katalysieren kann,The catalyst Ii used in the process according to the invention, the at least one of the following reactions can catalyze
besteht vorzugsweise aus Aluminiumoxyd, Bauxit, aktivierten Tonen, Alumintumphosphat, Thoriumoxyd und/oder Magnesiumchlorid. FOr praktische Zwecke werden Katalysatoren auf Oxydbasis bevorzugt, Insbesondere soiche, die aus Aluminiumoxyd bestehen oder dieses enthalten. Das Aluminiumoxyd kann gewünschtenfalls mit einer hochkonzentrierten wäßrigen Alkallmetallphosphatlösung imprägniert sein, beispielsweise mit einer Lösung mit einem Gehalt von 30 oder mehr Gew.-96 an Trikallumphosphat und/oder Dikallumorthophosphat. is preferably made of alumina, bauxite, activated clays, Alumintumphosphat, thorium oxide and / o r magnesium chloride. For practical purposes, oxide-based catalysts are preferred, especially those made of or containing aluminum oxide. If desired, the aluminum oxide can be impregnated with a highly concentrated aqueous alkali metal phosphate solution, for example with a solution containing 30 or more percent by weight of tricallum phosphate and / or dicallum orthophosphate.
Aluminiumoxyd wird wegen seiner sehr hohen Umwandlungsaktivität bevorzugt, die mit der spezifischen Oberflächengröße des Katalysators II zunimmt. Aluminiurnoxyd mit einer spezifischen Oberfläche von mehr als 50 mVg wird daher bevorzug: verwendet.Aluminum oxide is preferred because of its very high conversion activity, which is related to the specific Surface area of the catalyst II increases. Aluminum oxide with a specific surface area of more than 50 mVg is therefore preferred: used.
Die im Katalysator I behandelten Abgase werden anschließend oder gleichzeitig mit dem Katalysator II In Berührung gebracht. Die Raumgeschwindigkeit wird vorteilhaft auf einen Wert von 500 bis 30 000 Nl Gas/l Katalysator II und Stunde eingestellt.The exhaust gases treated in the catalytic converter I are then or simultaneously with the catalytic converter II In Brought in touch. The space velocity is advantageously from 500 to 30,000 standard l gas / l catalyst II and hour set.
Ein gleichzeitiges Inberührungbrlngen der Claus-Abgase mit den beiden Katalysatoren I und II Ist durch Verwendung eines Gemisches der beiden Katalysatoren in einem fixen Akzeptorbett möglich. Andererseits können die beiden Katalysatoren auch In einem einzigen Reaktionsgefäß in Form von zwei oder mehreren getrennten Katalysatorbetten angeordnet werden, wobei die Höhe jedes Katalysatorbettes In Abhängigkeit von der für die beiden Katalysatoren gewünschten Raumgeschwindigkeit des Gases variiert wird.Simultaneous contact of the Claus exhaust gases with the two catalysts I and II Is by using a mixture of the two catalysts possible in a fixed acceptor bed. On the other hand, the two catalysts can also be used in a single one Reaction vessels are arranged in the form of two or more separate catalyst beds, wherein the height of each catalyst bed as a function of the space velocity desired for the two catalysts of the gas is varied.
Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung bietet den großen Vorteil, daß eine Zwischenkühlung oder ein Zwischenerhitzen der Abgase nicht benötigt wird. Die Claus-Abgase und die erhaltenen behandelten Abgase können bei einer Im wesentlichen gleichen Temperatur über den Katalysator I geleitet und mit dem Katalysator II in Berührung gebracht werden.The method according to the present invention offers the great advantage that intermediate cooling or reheating of the exhaust gases is not required will. The Claus exhaust gases and the resulting treated exhaust gases can be at substantially the same temperature passed over the catalyst I and brought into contact with the catalyst II.
Unter dem Ausdruck »Im wesentlichen gleichen Temperatur« soll verstanden werdsn, daß, abgesehen von Temperaturschwankungen wie sie Üblicherwelse während eines normalen Betriebes auftreten, die Durchschnittstemperaturen der beiden Katalysatoren um nicht mehr als 30° C voneinander abweichen.The expression "essentially the same temperature" is intended to mean that, apart from Temperature fluctuations as they are common catfish during occur during normal operation, the average temperatures of the two catalysts are no longer than 30 ° C differ from each other.
Nach dem Inberührungbrlngung mit dem Katalysator II werden die behandelten Abgase anschließend mit einem Adsorptions- oder Absorptionsmittel zur Abtrennung von Schwefelwasserstoff In Kontakt gebracht. Zu diesem Zwecke können übliche Mittel Vensendung finden, die den Schwefelwasserstoff chemisch oder physikalisch binden. Diese Mittel können in feste und flüssige Mittel unterteilt werden. Ein sehr geeignetes festes Adsorptionsmittel Ist Aktivkohle, entweder als solche oder Imprägniert mit Lösungen von chemischen Verbindungen, die Ihrerseits mit Schwefelwasserstoff reagieren können. Andere geeignete feste Adsorptionsmittel sind die Oxyde von bestimmten Metallen, beispielsweise Elsenoxyd und Zinkoxyd. Häufiger werden jedoch flüssige Absorptionsmittel verwendet. Wohlbekannte Absorptionsmittel dieser Art sind wäßrige Lösunge.i von Alkanolamine^ Amins«, Ληΐίϊΐοηίύίι. AiWii ßiiten, die auch geringere Mengen von anderen Verbindungen wie Ar^.nirfpxyd, S-Isnsäure und/uder Teilursäure enthältst! Ucru;-.;·,, i<alfin:.-M ;jsnti»i ader Sulfolan.After coming into contact with the catalytic converter II, the treated exhaust gases are then with brought into contact with an adsorbent or absorbent for the separation of hydrogen sulfide. to the usual means can be used for this purpose, which bind the hydrogen sulfide chemically or physically. These funds can be in solid and liquid Funds are divided. A very suitable solid adsorbent is activated carbon, either as such or impregnated with solutions of chemical compounds which in turn react with hydrogen sulfide can. Other suitable solid adsorbents are the oxides of certain metals, for example Elsenic oxide and zinc oxide. However, liquid absorbents are more commonly used. Well known Absorbents of this type are aqueous solutions from Alkanolamines ^ amines «, Ληΐίϊΐοηίύίι. AiWii ßiiten that also contain lesser amounts of other compounds like Ar ^ .nirfpxyd, S-isic acid and / or parturic acid contain! Ucru; - .; · ,, i <alfin: .- M; jsnti »i ader sulfolane.
Es können auch Lösungen mit oxydiciend;-i Eigenschaften verwendet werden, so daß elementarer Schwefel gebildet wird.Solutions with oxydiciend; -i properties can also be used can be used so that elemental sulfur is formed.
Diese letztgenannten Lösungen besiehe; im allgemeinen aus einem Absorptionsmittel für Schwefelwasserstoff, in dem ein Oxydationsmittel oder Katalysator gelöst oder auch suspendiert Ist. Geeignete Oxydationsmittel und/oder Katalysatoren sind Polythionate, Eisenoxyd, Thloaromaten, Eisencyanidkornpiexe, Permanganate oder Dichromate.See these last-mentioned solutions; in general from an absorbent for hydrogen sulfide, in which an oxidizing agent or catalyst is dissolved or also suspended. Suitable oxidizing agents and / or catalysts are polythionates, iron oxide, thloaromatics, iron cyanide grains, permanganates or dichromates.
Wenn Aktivkohle als Adsorptionsmittel verwendet wird, so wird die Adsorption vorzugsweise bei einer Temperatur von 20 bis 150° C und einer Raumgeschwindigkeit von 750 bis 2000 Nl Gas/l Aktivkohle und Stunde durchgeführt.When activated carbon is used as the adsorbent, the adsorption is preferable to a Temperature of 20 to 150 ° C and a space velocity of 750 to 2000 Nl gas / l activated carbon and Hour carried out.
Die verwendeten Adsorptions- bzw. Absorptionsmittel sind vorzugsweise regenerierbar, so daß sie nach dem Beladen regeneriert werden k*-::nen, während das freigesetzte, Schwefelwasserstoff enthaltende Gas Im Kreislauf geführt und beispielsweise der Claus-Anlage wieder aufgegeben werden kann.The adsorbents or absorbents used are preferably regenerable so that they can after Loads can be regenerated, while the released, Gas containing hydrogen sulphide circulated and returned to the Claus plant, for example can be.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren von Schwefelverbindungen befreiten Abgase, die nun überwiegend aus Stickstoff und Kohlendloxyd bestehen und kleinere Anteile Wasserstoff sowie Spuren von Schwefelwasserstoff enthalten, können in die Atmosphäre abgeleitet werden. Gewünschtenfails können diese Abgase zunächst noch In üblicher Welse verbrannt werden, bevor sie dem Schlot zugeführt werden.The exhaust gases freed from sulfur compounds by the method according to the invention are now predominantly consist of nitrogen and carbon dioxide and smaller proportions of hydrogen and traces of hydrogen sulfide may be discharged into the atmosphere. Desired failures can be caused by these exhaust gases are burned in the usual catfish before they are fed to the chimney.
Die Erfindung wird in den folgenden Beispielen näher erläutert:The invention is further illustrated in the following examples explained:
Ein synthetisches Claus-Abgas wurde über einem sulfidierten Co/Mo/AIjOj-Katalysator (3,2 Gew.-Teile Co/13,4 Gew.-Telle Mo/100 Gew.-Telle Al2Oj) reduziert, wobei ein Gemisch von Wasserstoff und Kohlenmonoxyd verwendet wurde. Das synthetische Claus-Abgas, dessen Schwefeldioxydgehalt variierte und das ungefähr 0,1 Vo\.-% Kohlenoxysulfid enthielt, wurde zusammen mit dem reduzierenden Gas Ober den Katalysator geleitet, wobei eine Raumgeschwindigkeit von 1700 Nl Gas/l Katalysator und Stunde eingehalten wurde. Die Zusammensetzung des gesamten Gasgemisches war wir folgt:A synthetic Claus exhaust gas was reduced over a sulfided Co / Mo / AljOj catalyst (3.2 parts by weight Co / 13.4 parts by weight Mo / 100 parts by weight Al 2 Oj), a mixture of Hydrogen and carbon monoxide was used. The synthetic Claus exhaust gas, the sulfur dioxide content of which varied and which contained approximately 0.1 % by volume of carbon oxysulphide, was passed over the catalyst together with the reducing gas, maintaining a space velocity of 1700 standard l gas / l catalyst per hour. The composition of the entire gas mixture was as follows:
Der Katalysator wurde In Form von Teilchen mit einer Größe von 0,3 bis 0,6 mm (30 bis 5C Mesh) verwendet.The catalyst was in the form of particles with a 0.3 to 0.6 mm (30 to 5C mesh) size used.
Das Sulfidleren des Katalysators wurde b^i einer Höchsttemperatur von 375° C und einem Druck von 10 kg/cm2 unter Verwendung eines H^HjS-Gasgemlsches, das .2,5 Vol.-* Schwefelwasserstoff enthielt, vorgenommen. Die Temperatur wurde stufenweise während einer 4stündlgen Perlode von Raumtemperatur auf 375° C gesteigert. Nach dem Sulfidieren wurde der Katalysator auf "Ό° C abgekühlt, wobei das genannte Schwefelwasswi ;ioff enthaltende Gasgemisch ohne Unterbrechung -ygeführi wurde; anschließend ^urde HU1 H«sserstoffgas über den Katalysator geleite unaThe sulphidation of the catalyst was carried out at a maximum temperature of 375 ° C. and a pressure of 10 kg / cm 2 using a H ^ HjS gas mixture which contained .2.5% by volume of hydrogen sulphide. The temperature was gradually increased from room temperature to 375 ° C. during a 4 hour bead. After the sulfiding of the catalyst "Ό ° C was cooled, said Schwefelwasswi; ioff containing gas mixture without interruption -ygeführi was, followed ^ HU urde 1 H" sserstoffgas escort over the catalyst una
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wurde mit der Reduktion der Claus-Abgase begonnen. Der Versuch wurde bei verschiedenen Reduktionstemperaturen vorgenommen. Die Ergebnisse sind In der folgenden Tabelle wiedergegeben:the reduction of Claus exhaust gases began. The experiment was carried out at different reduction temperatures performed. The results are in the following Table reproduced:
222
250
250
280222
250
250
280
34 65 4534 65 45
27 100 5027 100 50
63 100 8063 100 80
89 100 9489 100 94
0,001
0,001
0.0.1
0.0010.001
0.001
0.0.1
0.001
Die Ges. aumwandlung. bezogen auf die Menge verbrauchten v.> ,tssersloff. beträgt 45%.The Ges. Aumwandlung. based on the amount of v .>, tssersloff. is 45%.
Ein Claus-Abgas, das etwa 0,1 Vol.-% Kohlenoxysulfid zusätzlich zu 0.17 Vol.-% Schwefeldloxyd und 12, Vol.-% Schwefelwasserstoff enthielt, wurde zusammen mit einem wasserstoffhaltlgen Gas über einen sulfidieren Co/Mo/AljOj-Katalysator, wie er In Beispiel 1 verwendet wurde, bei einer Temperatur von 222° C und mit einer Raumgeschwindigkeit von 1700 Nl Gas/l Katalysator und Stunde gelUhrt. Die Zusammensetzung clc>· Gases war nach der Reduktion wie folgt:A Claus exhaust gas containing about 0.1% by volume of carbon oxysulphide in addition to 0.17% by volume sulfur oxide and 12% by volume Containing hydrogen sulfide, was sulfidated together with a hydrogen-containing gas Co / Mo / AljOj catalyst as used in Example 1 was, at a temperature of 222 ° C and with a space velocity of 1700 Nl gas / l catalyst and hour is taught. The composition clc> · Gas after reduction was as follows:
das niiiicr Schwefeldloxyd und Schwefelwasserstoff auch einen kleinen Anteil Kohlenoxysulfid und gasförmigen elementaren Schwefel enthielt, wurde bei 220° C unter Verwendung des gleichen sulfidieren Co/Mo/AI,OrKatalysators, wie er für die Versuche In Beispiel 1 verwendet wurde, mit Wasserstoff reduziert. Das Abgas wurde zusammen mit Wasserstoff über den genannten Katalysator mit einer Raumgeschwindigkeit von 1400 Nl Gas/l Katalysator und Stunde geführt. Die Zusammensetzung des gesamten Gasgemisches vor und nach der Reduktion Ist In der folgenden Tabelle wiedergegeben:the niiiicr Schwefeldloxyd and hydrogen sulfide also contained a small proportion of carbonyl sulfide and gaseous elemental sulfur, was extruded at 220 ° C using the same sulfiding Co / Mo / AI, O r catalyst as was used for the experiments in Example 1, reduced with hydrogen . The exhaust gas was passed over the said catalyst together with hydrogen at a space velocity of 1400 standard l gas / l catalyst per hour. The composition of the entire gas mixture before and after the reduction is shown in the following table:
IUSIUS
(ÖS(ÖS
CO2 CO 2
H, '
H,OH, '
H, O
1.3 Vo\.-%
1,3 VoI.-%
1.5 VoI-1V,
1.0 VoI-1V,
36 Vol.-'*,
Rest1.3 Vo \ .-%
1.3% by volume
1.5 VoI- 1 V,
1.0 VoI- 1 V,
36 vol .- '*,
rest
Das Gas mit der vorstehenden Zusammensetzung wurde anschließend mit zwei verschiedenen Raumgeschwindlgkelten oel einer Temperatur von 223° C übet ein Bett aus aktiviertem Aluminiumoxyd (Teilchengröße 0.3 bis 0,6 mm) geführt, um das Kohlenoxysulfid zu hydrolysleren. Bei einer Kaumgeschwindigkeit von 20 000 Nl Gas/l Katalysator und Stunde betrug die Umwandlung des Kohlenoxysulfid* 80%, während bei einer Raumgeschwindigkeit von 10 000 Nl Gas/l Katalysator und Stunde eine Umwandlung von 95% erreicht wurde.The gas with the above composition was then flowed at two different space velocities A bed of activated aluminum oxide (particle size 0.3 to 0.6 mm) to add the carbon oxysulphide hydrolyze. At a bar speed of 20,000 standard l of gas / l of catalyst and hour, this was Conversion of carbon oxysulphide * 80%, while at A conversion of 95% is achieved at a space velocity of 10,000 Nl gas / l catalyst and hour became.
Nach der Hydrolyse des Kohlenoxysulfid wurde das Gas, das nun überwiegend Schwefelwasserstoff als Schwefelverbindung enthielt, mit Aktivkohle In Berührung gebracht, die eine Teilchengröße von 3 mm, eine spezifische Oberfläche von 1200 mVg, elirie Dichte von 0.42 und ein Porenvolumen von 0,60 ml/g aufwies. Die Temperatur betrug 1300C und die Raumgi?schwlndlgki:lt wurde auf 910 Nl Gas/l Katalysator und Stunde eingestellt. Der Schwefelwasserstoff wurde zu 98% adsorbiert.After hydrolysis of the carbon oxysulfide, the gas, which now mainly contained hydrogen sulfide as a sulfur compound, was brought into contact with activated carbon, which had a particle size of 3 mm, a specific surface area of 1200 mVg, an electrical density of 0.42 and a pore volume of 0.60 ml / g. The temperature was 130 0 C and the Raumgi schwlndlgki: gas / l of catalyst per hour was lt set to 910 Nl. 98% of the hydrogen sulfide was adsorbed.
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