DE743088C

DE743088C - Verfahren zur selektiven Auswaschung von Schwefelwasserstoff aus kohlensaeurehaltigen Gasen, insbesondere Destillationsgasen mittels saeurefreien Ammoniakwassers

Info

Publication number: DE743088C
Application number: DEC55787D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hugo Lohrmann; Dr Paul Stoller
Original assignee: FJ Collin AG
Current assignee: FJ Collin AG
Priority date: 1940-05-04
Filing date: 1940-05-04
Publication date: 1944-01-11

Description

Verfahren zur selektiven Auswaschung von Schwefelwasserstoff aus kohlensäurehaltigen Gasen, insbesondere Destillationsgasen mittels säurefreien Ammoniakwassers Es sind Verfahren zur Auswaschung von Schwefelwasserstoff aus kohlensäurehaltigen Destillationsgasen bekannt, bei welchen die selektive Abtrennung von Schwefelwasserstoff mittels säurefreiem Ammoniakwasser unter Verwendung üblicher Horden- oder Schleuderwascher durch Verwendung besonders kurzer Berührungszeiten, z. B. Bruchteile von Sekunden, erreicht werden soll, Diese bekannten Verfahren haben den Nachteil, daß man bezüglich der einzuhaltenden Berührungszeiten zwischen Gas und Ammoniakwasser an enge Grenzen gebunden ist und daß eine quantitative Auswaschung des H2S eine vergleichsweise hohe Konzentration des Ammoniaks in Wasser (z. B. Anwendung von Ammoniakwasser mit 20 bis 40 g NH je Liter) erfordert. Die Benutzung von Ammoniakwasser höherer Konzentration hat aber den Nachteil, daß größere Mengen Ammoniak vom Gas mit fortgeführt werden und für die Zurückgewinnung wieder aufgearbeitet werden müssen.
Erfindungsgemäß wurde festgestellt, daß die vorstehend behandelten Nachteile dadurch vermieden werden können, daß die Waschflüssigkeit in zerstäubter Form, insbesondere durch mit hohem Druck beaufschlagte Zerstäuberdüsen einem frei von Horden oder sonstigen Füllkörpern gehaltenem Wascher zugeführt wird, welche vom Gas mit so großen Geschwindigkeiten durchströmt wird, daß eine hohe Schwefelwasslerstoffauswaschung bei nur geringer Auswaschung an Kohlensäure stattfindet.
Die Anwendung der Kombination der angegebenen Merkmale beruht auf folgender neuen Erkenntnis: Die Absorption zwischen Nil1 einerseits und CO bzw. H2S andererseits hängt im wesentlichen von zwei verschiedenen Umständen ab, a) der »tTandergeschwindigkeit« der zu absorbierenden Säuren in den Flüssigkeitsteilchen, b) der Geschwindigkeit der chemischen Reaktion dieser Säuren mit dem Ammoniak.
Bezüglich der zweiten Bedingung verhalten sich die beiden Säuren praktisch in gleicher Weise. Bezüglich der erstgenannten Bedingung verhalten sich die Säuren aber unterschiedlich, indem hier die Wandergeschwindigkeit von H2S wesentlich größer ist als diejenige der-Isohlensäure, was dadurch zu erklären ist, daß es sich bei H2S um eine ausgesprochene Ionenwanderung handelt, während bei der Kohlensäure das Kohlensäuremolekül wandert.
Wird nun die Waschflüssigkeit in den Wascher bei dem Verfahren nach der Erfindung eingestäubt, so bilden sich zahlreiche winzigste Wassertröpfchen (Nebel), an denen nun Isohlensäure und HqS angreifen, wobei auf Grund der vorstehend geschilderten unterschiedlichen Wandergeschwindigkeiten die-Kohlensäure nur an der Außenhaut angreift und hier nur in einer dünnen äußeren Schale mit dem Ammoniak reagiert, während das H2S schnell in den Kern des Tröpfchens wandert. Die Reaktion mit H2S wird im wesentlichen sofort bei der Berührung mit diesem Flüssigkeitsnebel erfolgen. Anschließend findet eine Kondensation der Flüssigkeit aus diesem Flüssigkeitsnebel statt, d. h. es bilden sich größere Tröpfchen, an denen dann die Kohlensäure (und etwa noch vorhandenes freies H2S) in der vorstehend beschriebenen Weise angreift. Wichtig ist, daß auf Grund der vorstehend behandelten Erkenntnisse vermieden wird, daß sowohl die erstgebildeten kleinen Tröpfchen als auch die später kondensierten großen Tröpfchen sich an irgendwelchen mechanischen Widerständen reiben oder auf diese aufprallen und zerplatzen. Im ersteren Fall wird die Außenschale zerstört, und die Kohlensäure trifft wieder auf neues unverbrauchtes Ammoniak; im letzteren Fall tritt grundsätzlich das gleiche ein, indem aus einem Tropfen zahlreiche neue kleinere Tröpfchen mit frischer Außenhaut entstehen und gleichzeitig dadurch die gesamte Oberfläche. an der die Kohlensäure angreifen kann, vergrößert wird. Diese Reibung der Flüssigkeitströpfchen an mechanischen Widerständen durch das Zerplatzen der Tröpfchen wird durch die erfindungsgemäß vorgesehene Verwendung eines von Einbauten freigehaltenen Waschers vermieden und auf diese Weise in Ausnutzung der unterschiedlichen Wandergeschwindigkeiten der zu absorbierenden Säuren die Wirkung erreicht, daß die Kohlensäureaufnahme weitgehend beschränkt wird, so daß das zur Verfügung stehende Nil1 im wesentlichen nur für die H2S-Auswaschung nutzbar gemacht wird.
Die Verwendung von Zerstäuberdüsen für die Einbringung des Ammoniakwassers (an Stelle der sonst üblichen einfachen Brausen) führt zur Bildung von Flüssigkeitströpfchen von sehr kleinem Durchmesser, die in eine sehr innige und in kurzer Folge wechselnde Berührung mit immer neuen Gasteilchen kommen. Es wird auf diese Weise also vermieden, daß die gebildeten Flüssigkeitsteilchen auf einem längeren Wege, d. h. während einer längeren Zeit, mit den gleichen Gasteilchen in Berührung bleiben, weil ein solcher Vorgang nicht nur nutzlos ist, sondern bei einer längeren Berührung von Flüssigkeitsteilchen und Gasteilchen eine unerwünschte Bindung von Kohlensäure erfolgen könnte.
An sich sind sowohl Zerstäuberdüsen als auch die Verwendung hordenfreier Wascher bekannt, so daß die Erfindung nur in der Vereinigung der angegebenen Merkmale besteht.
Das Verfahren nach der Erfindung hat den Vorteil, daß eine selektive Auswaschung von Schwefelwasserstoff möglich ist, ohne daß, wie bisher, sehr kurze Berührungszeiten eingehalten werden müssen, wie denn die Grenzen für die Berührungszeiten verhältnismäßig weit gezogen werden können, und daß hierbei die Verwendung von Ammoniakwasser mittlerer Konzentration (z. B. 15 g NH3 je Liter) möglich ist.
Die angegebenen Vorteile ergeben sich aus folgenden durchgeführten Versuchen, bei denen als Waschflüssigkeit Ammoniakwasser mit I5 g NH3 je Liter benutzt wurde: Bei einem Kokereigas mit 6 g H2S und 28,4 g CO2Jm3 wurden bei einer Waschlänge von I3 m und einer Verweilzeit von In, 3 Sekunden folgende Werte erreicht: Auswaschung anH2S.... 90,8 0,0, - - C09.... 3,50/0.
Bei einer Verlängerung des Waschweges von I3 auf 26 m und der Verweilzeit auf 22,6 Sekunden ergab sich bei den gleichen Verhältnissen Auswaschung anil.S.... 92,2 °/0, - -CO2.... 4,3010, d. h. die Ergebnisse sind annähernd gleich.
Bei einem anderen Gas mit ebenfalls 6,g H2S und höherem Kohlensäuregehalt, nämlich 3gJ4g/m3, wurde auch ein Versuch mit noch kürzerer Verweilzeit gemacht, und hier ergab sich bei 3,4 Sekunden Verweilzeit Auswaschung an H2S.... 8g,o °/0, - - 7,50/0.
Auch diese Werte zeigen keine wesentlichen Abweichungen, wobei sich die höhere Auswaschung an Kohlensäure dadurch erklärt, daß das Gas einen von vornherein höheren Gehalt an Kohlensäure besaß.
Mit dem erstgenannten Gas wurden Versuche unter Verwendung von Hordenwaschern durchgeführt. Hierbei ergab sich bei einer Verweilzeit von 5 Sekunden eine Auswaschung an H2S.... 62,6 °/0, - - CO2.... 26,6%.
Eine Verlängerung der Berührungsdauer auf I5 Sekunden ergab folgende Werte: Auswaschung an H2S-.... 37,9 O/ö, - - CO2.... 33,9%.
Man erkennt hieraus, daß bei Verwendung von Hordenwaschern bei einer Verweilzeit von 5 Sekunden keine brauchbaren Ergebnisse erzielt werden, sondern eine sehr viel kürzere Verweilzeit bzw. die Einhaltung einer engen Grenze für diese notwendig ist.
In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung an einem Ausführungsbeispiel dargestellt.
Das Gas wird über die Leitung s der Vorkühlanlage 4 und dann dem H2S-Wascher6 zugeführt. Dieser H2S-Wascher wird mit NHfi,-Wasser von erforderlicher Konzentration beaufschlagt, welches über die Leitung d in einem geschlossenen Kreisstrom zwischen dem Wascher 6 und einem Entsäurer 10 umläuft. In dem Entsäurer 10 wird das H2S 5 und die etwa gebundene Kohlensäure abgetrieben. In den Kreisstrom ist selbstverständlich eine nicht zur Darstellung gebrachte Pumpe einzuschalten. Diese soll die Waschflüssigkeit mit hohem Druck, z. B.
3 bis 4 atü, den Zerstäuberdüsen 14 zuführen.
Der Wascher 6 ist frei von Füllkörpern, Horden o. dgl. gehalten.
Die Gasgeschwindigkeit kann z. B. 3 mJSek. betragen.
Die Führung von Gas und Flüssigkeit kann im Gleichstrom oder Gegenstrom erfolgen. Das Gas tritt aus dem H2S-Wascher6 aus und wird dann über die Leitung dem NH3-Wascher 7 zugeführt. Dieser wird in bekannter Weise mit Waschflüssigkeit beaufschlagt, die aber eine von dem demWascher6 zugeordneten Kreistrom getrennte Führung besitzt.

Claims

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur selektiven Auswaschung von Schwefelwasserstoff aus kohlensäurehaltigen Gasen, insbesondere Destillationsgasen mittels säurefreiem Ammoniakwasser, dadurch gekennzeichnet, daß die Waschflüssigkeit in zerstäubter Form, insbesondere durch mit hohem Druck beaufschlagte Zerstäuberdüsen, einem frei von Horden oder sonstigen Füllkörpern gehaltenem Wascher zugeführt wird, welche vom Gas mit so großen GSeschwindigkeiten durchströmt wird, daß eine hohe Schwefelwasserstoffauswaschung bei nur geringer Auswaschung an Kohlensäure stattfindet.