NO120239B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til gjenvinning av svovel og svovelkullstoff og rensing av avluft fra viskosefabrikker.

Ved de hittil kjente fremgangsmåter til

rensing av svovelvannstoffholdige gasser ved hjelp av myrmalm, kommer det i det vesentlige an på å nedsette gassens prosent-vise innhold av svovelvannstoff til et mini-mum uten samtidig å innføre alt for meget luft resp. surstoff i gassen. Da svovelvann-stoffmengden i disse gasser er relativt stor, er det ikke nødvendig å arbeide med en stor

strømningshastighet, det vil si man kan rette seg etter de hastigheter som er gitt ved reaksjonshastigheten av omsetnings-reaksjonene. Annerledes ligger forholdene ah ved rensing av avluft fra viskosefabrikker i hvilke svovelvannstoffinnholdet som regel er meget lite, mens surstoffandelen deri-mot en meget stor. Hvis en slik fremgangsmåte skal bli noenlunde økonomisk er man tvunget til å arbeide med en stor gassgjennomgangsmengde.

Man har allerede forsøkt å nytte de i

gassindustrien kjente fremgangsmåter på dette område. Avluften ble da ledet gjennom en løst opplagt jernhydroksydkontakt-masse og man arbeidet med en strømnings-hastighet på minst 1,5 cm pr. sekund. Det foreligger imidlertid en øvre grense for den strømningshastighet som kan anvendes ved denne fremgangsmåte, for ved for stor gassgjennomgangsmengde kan den løst opplagte kontaktmasse bli blåst ut av ren-setårnene.

De likeledes til fjernelse av H^S ved

gassrensing kjente våte oksydasjonsmeto-der, spesielt de hvor det anvendes alkaliske suspensjoner av jernhydroksyd, gjør det i et hvert tilfelle nødvendig å anvende to

arbeidstrinn. I det første trinn foregår omsetningen av svovelvannstoff et med jernhydroksyd til jernsulfid og i det annet dannelse av svovel ved oksydasjon av jernsulfidet. Det er forståelig at en slik fremgangsmåte ikke kan benyttes når det gjel-der de store mengder avluft som skal renses i viskoseindustrien. De forskjellige innretninger som man har utviklet for anvendelse av fremgangsmåten har ikke kun-net forandre noe ved dette forhold.

Problemet med å rense avluften kunne således ikke løses ved hjelp av de kjente våte gassrensemetoder under anvendelse av akaliske suspensjoner av jernhydroksyd, for bestrebelsen ved rensing av avluft må — i motsetning til gassrensing — ligge deri at svovelvannstoff et bindes til jernet og jernsulfidet oksyderes i et eneste arbeidstrinn under anvendelse av det i avluften inneholdte surstoff.

Man har også allerede forsøkt å gjen-nomføre en kontinuerlig rensing av avluft ved modifisering av en av disse våtrense-metoder, hvor det anvendes alkaliske suspensjoner av jernhydroksyd. Til kontakt-suspensjonen ble det satt en skumfrem-bringer for at man ved sterk skumdannelse skulle oppnå en forøkning av overflaten og derved omsetning av svovelvannstoffet med jernhydroksydet og regenerering av ad-sorbsjonsmidlet under utnyttelse av sur-stoffet. Ved de nåværende dimensjoner av viskosefabrikkene er imidlertid denne fremgangsmåte ikke anvendbar for rensing av avluften. Bortsett fra at driftsmessig arbeide med store mengder skum er meget om-stendelig er det også fare for at rensestoff-ene rives med av avluften, da det for frem-bringelse av skummet må anvendes flyk-tige forbindelser. Denne omstendighet er særlig ubehagelig av den grunn at avluften anriker seg med disse stoffer slik at de må holdes tilbake igjen i et etterkoplet anlegg som inneholder aktive kull, og at det i dette anlegg utvunne svovelkullstoff blir foru-renset og ubrukbart.

Da imidlertid fjernelsen av avluften fra viskosefabrikker fremfor alt også må sees under hensynsvinkélen gjenvinning av svovelkullstoff — som bare er mulig når svovelvannstoff et er blitt fjernet på for-hånd, kan det her bare anvendes fremgangsmåter hvor rensingen for svovelvannstoff ikke har uheldig innflytelse på den etterfølgende utvinning på svovelkullstoff.

Et visst fremskritt betegner i denne henseende en fremgangsmåte ved hviken man arbeider med alkaliske suspensjoner av jernhydroksyd som er blitt tilsatt små mengder manganoksyd eller -hydroksyd som katalysatorer. Disse suspensjoner opp-fyller også kravene til rensing av avluft fra viskosefabrikker, men det ekstra be-hov for manganforbindelser må ansees som meget uheldig. 1 henhold til den foreliggende oppfinnelse er en fremgangsmåte til gjenvinning av svovel og svovelkullstoff og rensing av avluft fra viskosefabrikker ved hjelp av alkaliske jernhydroksydsuspensjoner, karakterisert ved at rensingen foregår i et trinn og at det pr. mol H2S anvendes minst 10 mol Fe(OH):s og at avluften ledes gjennom jernhydroksydsuspensjonen med en hastighet av minst 30 cm pr. sekund, hvoretter man fra den for H2S befridde avluft gjen-vinner svovelkullstoff på i og for seg kjent måte.

Ved en slik arbeidsmåte oppnåes det en videre forenkling i forhold til de hittil kjente fremgangsmåter derved at det ikke kreves noen ekstra lufting av adsorbsjons-midlet for dannelse av svovel. Nødvendig-heten av en slik ekstra lufting av et av de vesentlige punkter som hindret en videre utbredelse av metoden med alkalisk suspensjon av jernhydroksyd til rensing av avluft da den krevet omfangsrike ekstra innretninger som kompressorer og liknen-de.

Som det ble funnet eksperimentelt er det nødvendig at de to reaksjoner

4Fe (OH):i + 6 H2S —2 Fe2S3 + 12

H,.0

2 Fe2S:1 + 3 O2 + 6 H2O 4 Fe (OH);s + 3 S2

som i og for seg har forskjellige reaksjons-

hastigheter, foregår i løpet av samme tid i renseaggregatet slik at omsetningen av H2S til S foregår fullstendig. Dette oppnår man ved å arbeide med et mol-forhold på minst 10 mol Fe(OH)3 pr. mol H2S, for-trinnsvis over 20 mol Fe (OH)3 pr. mol H2S.

Den meget store fordel som muliggjø-res ved at man kan arbeide med store strømningshastigheter er åpenbar og betegner et betydelig teknisk fremskritt sam-menliknet med alle hittil kjente fremgangsmåter. Den øvre grense for avluftens strømningshastighet er ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen gitt ved at det må sørges for at gassens oppholdstid i reak-sjonsrommet holdes over en viss minste-verdi. Denne siste er igjen avhengig av konsentrasjonen av H2S i avluften. Som regel utgjør H2S innholdet av avluften i viskosefabrikker 0,8—1 gr. HaS/m<3>. Ved rensing av en slik avluft må oppholdstiden ikke underskride 5 sekunder og av denne betingelse kan man for de normale rense-aggregater for ca. 75 til 150 m<3>'s innhold regne seg til en strømningshastighet på ca. 170 cm pr. sekund. Ved spesielle oppar-beidelsesmetoder hvor det oppnåes en an-rikning av H2S og CS2, får man også i vis-kosefabrikasjonen konsentrasjoner på 15 gr. H2S pr. m<3>. Denne avluft kan uten fare renses ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen hvis man sørger for at forholdet CS2/O2 forblir under eksplosjonsgrensen. Man kan da tillate en opphodstid på 32 sekunder og en strømningshastighet på 30 cm pr. sekund i de ovenfor nevnte aggre-gater.

Ved å overholde de ovenfor nevnte arbeidsbetingelser, nemlig å benytte minst 10 mol Fe(OH)a pr. mol H2S og strømnings-hastigheter av avluften på mindre enn 30 cm pr. sekund oppnår man en optimal ren-sevirkning. Reaksjonene blir da styrt slik at man i vidtgående grad unngår tap av svovel ved bireaksjoner — som fører til dannelse av Na2S20.i — som var meget uheldig ved de tidligere fremgangsmåter. Mens man ved de eldre fremgangsmåter til rensing av avluft ved hjelp av alkaliske suspensjoner av jernhydroksyd måtte regne med et tap på ca. 22 % av det som H2S inn-kommende svovel og det dessuten pr. gram H2S var nødvendig å anvende ca. 0,8 gr. Na2.C03, kan tapene ved den foreliggende fremgangsmåte senkes til 12 % og forbruket av Na2C03 minskes til 0,25 gr. pr. gram H2S.

Til utførelsen av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen kan det benyttes innretninger av den art som anvendes ved andre våte gassrensemetoder. Ved siden av disse såkalte vaskere behøver man ytterligere bare mindre innretninger for å kunne føre suspensjonen i kretsløp. Fjernelsen av svovelet fra suspensjonen skjer ved flo-tasjon. Det utskilte svovel kan avvannes ved hjelp av et sugecellefilter og deretter forarbeides videre.

Suspensjonen fremstilles hensiktsmessig av et jernhydroksyd som er fått ved å felle FeSOi 7 H20 med kalk. Suspensjonens konsentrasjon skal ligge mellom 2 og 5 % Fe(OH);!. Suspensjonens temperatur må være minst 15°; hensiktsmessig arbeider man ved 30—40°.

Jernhydroksydsuspensj onens alkalitet innstilles hensiktsmessig på over 0,2 % Na2C03. Ved lavere alkaliteter blir utvask-ingshastigheten nedsatt så meget at strøm-ningshastigheten måtte reduseres for sterkt.

Den rensede avlufts renhetsgrad ligger ved 2 mg H2S pr. m<3> når de optimale arbeidsbetingelser overholdes.

Eksempel 1:

Den ved 30° C med fuktighet mettede avluft som har et innhold av ca. 8 gr. H2S pr. m3 behandles i en gassvasker med en suspensjon som inneholder 4,1 % Fe(OH)3 og 0,5 % NaCO:i. Det anvendes så meget suspensjon at det pr. mol H2S står til for-føyning ca. 39 mol Fe(OH)3. Avluften føres gjennom vaskeren med en strømningshas-tighet på 40 cm pr. sekund, hvilket svarer til en oppholdstid på ca. 25 sekunder. Rensingen skjer under disse betingelser til et innhold av 2 mg. H2S pr. m<3>. Det dannede svovel fjernes fra suspensjonskretsløpet ved f Iotas jon og har etter en enkel omar-beidelse beste kvalitet. Tapet av svovel ved bireaksjoner ved denne arbeidsmåte er 12 %. Av soda kreves det 0,25 gr. pr. gr. H2S.

Eksempel 2:

Den ved ca. 30° C med fuktighet mettede avluft som inneholder ca. 2 gr. H2S pr. m3 behandles i en gassvasker med en suspensjon som innholder 2% Fe(OH)3 og 0,4 % Na2CO:(. Det anvendes så meget suspensjon at det pr. mol H2S står til forføy-ning ca. 29 mol Fe(OH):t. Strømningshas-tigheten er 70 cm pr. sekund. Oppholdstiden ca. 13 sek. Under disse betingelser renses avluften til et innhold av 2 mg. pr. m<3>.

Tapet av svovel ved bireaksjoner ut-gjør i dette eksempel 10 % og forbruket av Na2CO« er 0,1 gr. pr. gr. H2S.

Det nedenstående eksempel 3 viser tydelig at renseytelsen avtar i en meget sterk

grad og at svoveltapene stiger sterkt hvis arbeidsbetingelsene i henhold til oppfinnelsen ikke overholdes strengt.

Eksempel 3:

Den ved ca. 30° C med fuktighet mettede avluft som inneholder ca. 8 gr. H2S pr. m3 behandles i en gassvasker med en suspensjon som inneholder 3,5% Fe(OH)3 og 0,4 % Na2C03. Det anvendes så meget suspensjon at det pr. mol H2S står til forføy-ning ca. 5,5 mol Fe(OH)3. Strømningshas-tighet 40 cm pr. sekund. Oppholdstid ca. 25 sekunder. Avluften renses under disse betingelser til et innhold av 195 mg. H2S pr. m3.

Tapet av svovel ved bireaksjoner ut-gjør i dette eksempel 42 % og forbruket av Na2C03 er 0,58 gr. pr. H2S.

At det oppnås en uventet effekt ved oppfinnelsen fremgår tydelig av de oven-stående eksempler, av hvilke eksempel 3 som nevnt er oppstillet som moteksempel i hvilket jernhydroksydmengden er for liten. Smlgn. følgende oppstilling:

Det er klart at for enhver reaksjon må det være «tilstrekkelig» reagens til stede, men det er nettopp et nytt trekk ved den foreliggende oppfinnelse, at man ved å anvende et særlig stort overskudd av Fe(OH)3 oppnår ikke bare en god rensing av avluften men også en god gjenvinning av svovelet. Dette er overraskende, for en fagmann som ikke kjenner den foreliggende oppfinnelse måtte ana at et molforhold Fe(OH)3/ H2S på 5,5 skulle være fullstendig tilstrekkelig. Som oppstillingen viser er imidlertid dette ikke tilfellet, og først et stort overskudd styrer de forskjellige delr eaks joner slik at det ønskede, gode resultat oppnås. Dette overskudd betyr imidlertid ikke et stort forbruk av kjemikalier, for overskud-det skaffes ved ompumping av en tilsvar-ende mengde jernhydroksydsuspensj on.

En ytterligere forsøksrekke som an-søkerne har utført ea følgende resultat:

I alle tilfeller var avluftens begynnel-sesinnhold 2 g/m<3>.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte til gjenvinning av

svovel og svovelkullstoff og rensing av avluft fra viskosefabrikker ved hjelp av alkaliske jernhydroksydsuspensj oner, karakterisert ved at rensingen foregår i et trinn og at det pr. mol H2S anvendes minst 10 mol Fe(OH)s og at avluften ledes gjennom jernhydroksydsuspensjonen med en hastighet av minst 30 cm pr. sekund, hvoretter man fra den for H>S befridde avluft gjen- vinner svovelkullstoff på i og for seg kjent måte.

2. Fremgangsmåte ifølge påstand 1, karakterisert ved at det anvendes en alkalisk jernhydroksydsuspensj on som har en slik konsentrasjon at det pr. mol H2S står til forføyning 30 mol Fe(OH)3.

3. Fremgangsmåte ifølge påstand 1 og 2, karakterisert ved at avluft med et innhold av 0,8 gr. Hl>S pr. m<3> ledes gjennom suspensjonen med en hastighet på 150 cm pr. sekund.