DE818545C - Verfahren und Vorrichtung zur Entschwefelung von angereicherten Gasreinigungsmassen - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur Entschwefelung von angereicherten Gasreinigungsmassen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entschwefelung von angereicherten Gasreinigungsmassen, wie solche bei der Reinigung des Rohgases von Gaswerken und Kokereien in großen Mengen anfallen, und zwar ein Verfahren, das die Wiederverwendbarkeit ddeser Massen bewahrt. Es ist ein dringendes wirtschaftliches und technisches Bedürfnis, den in angereicherten Gasreinigungsmassen. enthaltenen Schwefel in irgendeiner Form zu gewinnen, jedoch so, daß die Wiederverwendbarkeit der hfasse zu Gasreinigungszwecken gewahrt bleibt. Die Lösung dieser Aufgabe ist mit Hilfe von Extraktion, Aus-schmelzung oder Destillation schon oft versucht worden, ohne ein voll befriedigendes Resultat zu ergeben. Gleichfalls bekannt ist das Abrösten von angereicherten Gasreinigu.ngsmassen mit Luft, wobei wohl eine praktisch vollständige Entschwefelung der Massen erreicht wird, diese jedoch infolge der angewendeten Temperaturen von etwa 8oo° C nicht mehr verwendbar sind.
• Durch Versuche wurde nachgewiesen, daß die Wiederverwendbarkeit einer entschwefelten Gasreinigungsnasse in bezug auf Schwefelaufnahme und Aktivität in erster Linie von der bei einem Entschwefelungsvorgang eingehaltenen: Temperatur abhängig ist, und zwar derart, daß einer niedrigen Temperatur eine höhere Schwefelaufnahme und Aktivität entspricht.
• Das erfindungsgemäße Verfahren besteht allgemein darin; daß der Entschwefelungsprozeß mit Luft durchgeführt wird, also ein Röstprozeß stattfindet, wobei der Luft zwecks Einhaltung einer niedrigen Temperatur in der Reaktionszone kaltes, inertes Gas, z. B. Rauchgas, zugesetzt wird. Derart ist es möglich, die Temperatur in der Reaktionszone je nach der Menge des zugegebenen inerten Gases auf jeder beliebigen Höhe oberhalb der Entzündurngstemperatur des Schwefels zu halten. Die durch Oxydation des Schwefels frei werdende Reaktionswärme wird auf die in der Luft enthaltenen und mit dem Rauchgas zugeführten inerten Gasanteile übertragen, wodurch deren fühlbare Wärme erhöht wird. Zweckmäßigerweise überschreitet man die Temperatur von 400° C in der Reaktionszone nicht. Während ein Teil des Schwefels verbrannt wird und S 02 liefert, nehmen die aus der Reaktionszone in die anschließende Masseschicht eintretenden Gase Schwefel in Dampfform, vorwiegend durch Sublimation, mit. Am Ausgang dier Röstretorte erhält man daher ein Gasgemisch, welches die inerten Bestandteile der Luft und des Rauchgases neben SO? und elementaren Schwefelteilchen und -dämpfen enthält.
• Die Verwertung des die Retorte verlassenden Gasgemisches kann auf verschiedene Art erfolgen. So kann man in dieses Gemisch wäßrigen Ammoniakdampf einleiten, der mit S 02 Aminonsulfit bildet, und zwar in Form eines fein verteilten, kristallinen Niederschlages. Dieser mischt sich innig mit den in dem Gasstrom enthaltenen suspendierten Schwefelteilchen. Die leichte Löslichkeit dies aus SO, und dem wasserdampfhaltigen Ammoniak im Gasstrom erzeugten Niederschlages in Wasser oder bereits konzentrierten wäßrigen Lösungen dieser Stoffe einerseits und die gleichmäßige Mischung mit den Schwefelteilchen andererseits bewirken zugleich m,it der Auflösung eine leichte Schwefelabscheidung aus dem Gasstrom. Dabei tritt neben der mechanischen Schwefelabscheidung auch eine Reaktion. des Ammon.sulfrts mit dem Schwefel zu Ammonthiosulfat ein, so daß schließlich eine etwa 7o- bis 8o'%igie Ammonth.iosulfatlösung mit einer Konzentration von etwa 400 g/1 als Waschflüssigkeit erhalten wird, die noch Ammonsulfit enthält und nach bekannten Verfahren zu elementarem Schwefel und Ammonsulfat verarbeitet werden kann.
• Ein weiterer Weg der Verwertung der Bestandteile des die Retorte verlassenden Gasstromes besteht in einer Nachverbrennung des im Gasstrom enthaltenen Schwefels unter Zufuhr von Sekundärluft und Zusatz geringer Mengen eines brennbaren Gases, um die Temperatur auf einer Höhe von 8oo bis goo° zu halten, da die Verbrennungswärme des elementaren Schwefels nicht ganz hinreichend ist. Es resultiert schließlich ein 5 bis 7 % S 02 haltiges Gas, das zu verschiedener weiterer Verwendung, z. B. Sulfitlaugebereitung in der Papierindustrie, Schwefelsäüreherstellung nach dem Kontaktverfahren u. dgl., verwendet werden kann.
• Der im Reaktionsraum ablaufende kalte Verbrennungsprozeß kann konstruktiv durch möglichste Vergrößerung der wärmeabgebenden Oberfläche auf Kosten des Querschnittes des Reaktionsraumes unterstützt werden. Je mehr @Värme man aus der Reaktionszone nach außen abführt, um so geringer ist die zur Einhaltung einer bestimmten niedrigen Temperatur im Reaktionsrauen notwendige :Menge an kalten inerten Gasen. Diese Erkenntnis ist indes nur beschränkt auswertbar, da kleine Querschnitte Schwierigkeiten in der Masschewegung bedingen. Die nach außen abgegebene Reaktionswärme kann zur Dampferzeugung Verwendung finden.
• Zur Durchführung des Verfahrens sind je Tonne angerzicherte.r, trockener Eiste-noxydinasse, welche 5oo kg elementaren Schwefel enthält, etwa Zoo kg Schwefel zwecks Aufrechterhaltung des Prozesses zu verbrennen, während etwa 290 kg elementarer Schwefel anfallen. 2o kg Schwefel verbleiben in Form von Fe S 04 in der Masse, zufolge eines nebenbei ablaufenden Oxydationsprozesses, dein die in der Masse enthaltenen Eisensulfide unterworfen werden. Weiter sind theoretisch 6oo ms Luft und 3200 m3 inertes Gas notwendig. In der Praxis erhöht sich der Luftb,e-darf je nach der angewendeten Schichthöhe, während der Bedarf an inertem Gas durch Wärmeabgabe nach außen verringert wird. Praktische Versuche ergeben ein notwendiges Luft-Rauchgas-Verhältnis von i : i his i :2. Demgemäß beträgt .der S 02-Gehalt des vom Schwefel befreiten Endgases 5 bis 8 Voluinprozent und steht zu weiterer Verwendung zur Verfügung, sofern man nicht vorher eine Umsetzung der schwefligen Säure gemäß den vorherigen .lusführungen vornimmt. Die abgeröstete Reinigungsmasse ist praktisch frei von elementarem Schwefel und wird nach Austragung mit Ammoniakwasser beliebigerKonzentration berieselt, wobei sich die Umsetzung FeS04+2 NH40H = (N H4)2 S 04+Fe (O H) z ergibt.
• Durch Trocknen und Lagern an der Luft entsteht aus Fe (0H)2--> Fe (0H)3, und zwar in einer für die Gasreinigungaktiven Form. Derartig behandelte, aus Eisenoxyd bestehende Reinigungsmassen ergeben eine hohe Schwefelaufnahmefähigkeit und eine entsprechende Aktivität. Der in der ursprünglichen, angereicherten Masse vorhandene Teer und die enthaltenen Cyanverbindungen werden durch Oxydation vollständig zersetzt.
• Das vorliegende Verfahren ergibt gegenüber allen bisher bekanntgewordenen Verfahren folgende Vorteile: Unabhängigkeit von kostspieligen Betriebsmiitteln, wie Beheizungs,gas oder andererseits Lösungsmitteln, Einfachheit der konstruktiven Ausbildung, da nur ein aus Eisenblech herzustellender, allenfalls mit Dampfmantel zu versehender Reaktionsbehälter zu bauen ist. Er ist jederzeit von außen zugänglich, was bei einem Ofen nicht der Fall ist; schonende Behandlung des Baumaterials, da keine Temperaturen über der Reaktionstemperatur auftreten. Der Entschwefelungsvorgang wird zweckmäßigerweise im Gegenstrom vorgenommen und kann sowohl kontinuierlich als auch diskontinuierlich durchgeführt werden. Die für die Konstruktion ausschlaggebende Größe ist der Querschnitt des Reaktionsraumes bei Austritt der Gase aus der Masseschicht. Er muß so bemessen sein, daß eine wirkliche Gasgeschwindigkeit von iobis2omm/sec, bezogen auf freien Querschnitt, nicht überschritten wird, damit das Mitreißen von Masseteilchen, die zu einer Verunreinigung des Schwefels Anlaß gäbe, verhindert wird. Ein weiteres konstruktives Merkmal dieser Apparatur besteht in der Art der Einführutig des Luft-Rauchgas-Gemisches in die Retorte. Dieses wird unter einem kegeligen Schutzdach derart in die Masse eingeführt, daß die Eint:rittsiifftititig des Rohres nicht mit der Reinigermasse in Verbindung steht und die Höhe der Masseschicht oberhalb des Schutzdaches wesentlich kleiner ist als die Schicht, die unterhalb dieser Stelle liegt. Der Sinn dieser Anordnung ist, dem Gasstrom gegen die Austragsöffnung einen höheren Widerstand' zu bieten als gegen die Ma.sseoberfläche zu.
• Fig. i zeigt beispielsweise und schematisch die prinzipielle Anordnung der Einzelteile einer erfindungsgemäßen Entschwefelungsapparatur, wobei das erzeugte S02 zur Herstellung einer Ammonthiosulfatlösung verwendet wird. Über die Leitung i wird eine bestimmte Luft-Rauchgas-Mischung, die durch Zuleitung der einzelnen Bestandteile durch i' bzw. i" hergestellt wird, unter dem Schutzdach 2 in die Retorte eingeführt. Die Massezufu'hr erfolgt über den Füllkegel 3 und den Vorratsbehälter 4, während die Austragung der entschwefelten Masse aus dem Schacht 5 beispielsweise durch einen Schieber 5' o. dgl. in den Kippwagen 6 erfolgt. Die S O2-und schwefelhaltigen Gase verlassen die Retorte durch die Rohrverbindung 7, in welcher der Zusatz des «asserdampfhaltigen Ammoniakgases z. B. durch die Leitung 7' erfolgt, und treten in den Kühler 8, dessen Unterteil in eine Vorlage 9 taucht, ein. Diese Vorlage dient zur Aufnahme der abfließenden Lauge, die hauptsächlich Ammonsulfit, .\mmotil)isulfit und elementaren Schwefel neben einer Reihe anderer Stoffe enthält. Sie wird von der Pumpe 1o ständig auf den Kühler und die Wäscher 1 2 gepumpt, durch welche der aus dem Kühler tretende Gasstrom zur vollständigen Reinigung geleitet wird. Von der Laugenkreiislaufleitu.ng i i kann st1,indig ein Teil der Lauge zur Weiterverarbeitung zu Ammonsulfat und elementarem Schwefel abgezogen werden, während die Konzentration der lauge durch Frischwasserzusatz in der Vorlage, soweit als nötig ist, eingestellt wird. Schließlich treten die Gase durch das Rohr 13 ins Freie.
• Fig. 2 zeigt schematisch die beispielsweise Ausführung der Entschwefelungsapparatur, wobei das SO, für eine Kontaktanlage verwendet wird. An den laut Fig. i ausgeführten Röstofen schließt eine Nachverbrennung an. Die Rohrverbindung 14 führt in einen NachVerbrenner 15, der Zuleitungen 16 für Sekundärluft und eine Gasleitung 17 besitzt, aus der ein neben Bestandteilen wie C 02, N2, H2 O nur S 02 enthaltendes Gas austritt, das zu verschiedener weiterer Verwendung zur Verfügung steht.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Entschwefelung von angereicherten Gasreinigungsmassen unter Erhaltung ihrer Verwendbarkeit zur Gasreinigung, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse mit Luft abgeröstet wird, wobei dieser so viel an kalten, inerten Gasen beigemischt wird, daß jede beliebige Temperatur oberhalb der Entzündungstemperatur des Schwefels, zweckmäßigerweise 400° nicht übersteigend, gehalten werden kann. z. Verfahren nach Anspruch i, dadurch. gekennzeichnet, daß die Schwefelabscheidung aus den Abröstgasen durch Einleiten von,dampfförmigem, wasserdampfhaltigem Ammoniak in dien Gasstrom nach Austritt aus der Retorte und Lösen sowie Niederschlagen des im Gasstrom gebildeten Feststoffgemisches durch eine im Kreislauf geführte, wäßrige Lösung von Ammonium-Schwefel-Sauers-toff-Verbindungen vorgenommen wird. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das die Retorte verlassende Gasgemisch, das elementaren Schwefel enthält, in einem Nachverbrenner unter Zusatz von Sekundärluft und einer gewissen Menge eines brennbaren Gases in ein, nur S 02 neben inerten Gasbestandteilen enthaltendes Gasgemisch umgewandelt wird. 4. Verfahren: nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die entschwefelten Massen mit Alkalien, zweckmäßigerweise mit Ammoniaklösung beliebiger Konzentration, behandelt werden. 5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, 2 und 3, bestehend aus einem Behälter zur Aufnahme der angereicherten Reinigungsmassen mit Öffnungen für die Ein-und Austragung der Masse sowie für die Zufuhr der Luft und Rauchgase und die Abfuhr der Abgase, .dadurch gekennzeichnet, daß er den. Gasen einen Austrittsquerschnitt solcher Größe aus der Mas@seschicht bietet, daß die wirkliche Strömungsgeschwindigkeit von 20 mm/sec, bezogen auf freien Querschnitt, nicht überschritten wird. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch die Anordnung eines Schutzdaches über der Luft-Rauchgas-Zufuhr innerhalb der Reinigungsmassen, derart, daß die über demselben befindliche Masseschicht wesentlich niedriger ist als die unterhalb desselben befindliche. --