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Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von elementarem Schwefel aus Sous-haltigen
Gasen
Es ist bekannt, SO-haltige Gase durch Reduktion mit Hilfe von kohlenstoff- und/oder wasserstoffhaltigen Reduktionsmitteln zu Elementarschwefel umzusetzen. Es sind eine grosse Anzahl von Ausgestaltungen dieses Verfahrens bekannt geworden, denen allen gemeinsam ist, dass nur S02-haltige Gase eines bestimmten Konzentrationsbereiches zur Anwendung kommen. Zu
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viel Reduktionsmittel und haben relativ grosse Abgasverluste, während Gase mit zu geringem Sauerstoffgehalt nicht mehr zünden.
Je nach dem Gehalt an inerten Ballastgasen,-vor allem Stickstoff oder CO2, liegt die obere Grenze des
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Zumischung reinen Sauerstoffs zu 100% ig reinem S02 kann diese obere Grenze noch bis auf etwa
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S02Elementarschwefel aufgearbeitet werden sollen, werden diese daher vorher im allgemeinen zu reinem S02 aufgearbeitet. Für diesen Zweck stehen verschiedene Verfahren zur Verfügung. Die modernsten und bisher wirtschaftlichsten beruhen auf rein physikalischer Anreicherung durch Kompression und Abkühlung.
Da diese Anreicherungsverfahren die bisher weitaus wirtschaftlichsten sind, werden ältere Anreicherungsverfahren nicht mehr angewendet, die im Prinzip auf einer Anreicherung durch Auswaschen und Austreiben des absorbierten S02 durch sauerstofffreie Gase in der Wärme beruhen, so dass man direkt ein SO,-hältiges Gas mit dem für die Umsetzung zu Elementarschwefel erforderlichen SOyGehalt erhält. Nach diesem älteren Verfahren
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Sagas durch Wärmeaustausch allein auf die Zündtemperatur bringen zu können. Vor allem bei der Verwendung von Koks als Reduktionsmittel ist dies aber praktisch nicht möglich. Daher
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SO2802 erfolgt, sondern ein erheblicher Rest-S02- Gehalt verbleibt.
Zweckmässig wird dieser gleich hoch gehalten, wie der des über 1 eintretenden Rohgases. Dieses Endgas wird über die Leitungen 25 und 26 wieder in den Regenerator 5 zurückgeführt. Sobald der Regenerator 5 kein weiteres S02 mehr aufnehmen kann, das im Regenerator 6 abgeschiedene S02 ausgetrieben und der Regenerator 7 abgekühlt ist, wird umgeschaltet. In der zweiten bzw. dritten Schaltperiode wird der Regenerator 7 bzw. 6 durch die Leitung 4 bzw. 3 mit Rohgas beschickt, welches dann durch die Leitungen 10 und 9 bzw. 9 und 8 in den Regenerator 6 bzw. 5 eingeleitet wird. Ein Teil des Gases strömt durch die Leitung 12 bzw. 11 ins Freie, der Rest wird durch die Leitungen 15 bzw. 14 über die Turbine 17 und die Leitung 18 bzw. 19 a in den Regenerator 5 bzw. 7 eingeführt.
Das mit S02 beladene Gas wird dann über die Leitung 20 bzw. 22 durch die Turbine 23 in die Kälteanlage24befördert. Ein Gasstrom mit etwa der gleichen Zusammensetzung wie das Rohgas wird von dort über die Leitungen 25 und 28 bzw.
27 in den Regenerator 7 bzw. 6 zurückgeführt.
Dem Ventil 50 entsprechen dabei die Ventile 57 und 63, dem Ventil 56 entsprechen die Ventile 62 und 67 und dem Ventil 53 entsprechen die Ventile 59 und 64. Weiterhin entsprechen einander die Ventile 51, 52 und 58. Die Funktion des Ventils 54 übernimmt Ventil 60 bzw. 65 und die des Rückschlagsventils 55 übernimmt Ventil
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verbraucht.
Die Erfindung betrifft eine Verbesserung dieses Verfahrens. Da es für den Zweck der Aufarbeitung S02-hältiger Rohgase zu Elementarschwefel nicht notwendig ist, in der vorherigen Anreicherung 100 oiges S02 herzustellen, wird erfindungsgemäss die Austreibung des fest abgeschiedenen S02 nicht durch einen Teilgasstrom des von S02 befreiten Gases bewirkt, sondern durch Luft oder andere sauerstoffhaltige Gase.
Auf diese Weise kann man direkt am Austritt des Regenrators 6 ein gegebenenfalls mittels Silicagel getrocknetes sauerstoffhaltiges Gas in der für die weitere Umsetzung zu Elementarschwefel notwendigen Zusammensetzung von etwa 30 bis 80% S02'vorzugs- weise etwa 50% S02, erhalten. Die weitere Anreicherung auf etwa 100% mit Hilfe der Kälteanlage 24 und die Rückführung des Endgases der Kälteanlage in die Regeneratoranlage ist dann nicht notwendig, weil der nicht aus S02 bestehende Rest des Gases nicht unnützer Ballast, sondern sauerstoffhaltiges Gas ist.
Dadurch entfallen sowohl die Investitions-als auch die Betriebskosten für die Kälteanlage 24 und die Rückführung des Endgases aus dieser.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Gewinnung von elementarem Schwefel aus S02-hältigen Gasen mit weniger als 30%, vorzugsweise 6 bis 7% S02 unter vorheriger Anreicherung des 802, durch Kompression und Abkühlung, Ver- dampfen des abgeschiedenen S02 und nachheriger Umsetzung des angereicherten S02 mit kohlenstoff- und/oder wasserstoffhältigen Reduktionsmitteln ist dadurch gekennzeichnet, dass das auskondensierte oder ausgefrorene S02 durch einen sauerstoffhältigen Gasstrom in der Weise abgetrieben wird, dass ein SO-hältiges Gasgemisch mit 3080No, vorzugsweise 500"SO2, und dem zur Aufrechterhaltung der Reduktionstemperatur notwendigen Sauerstoffgehalt anfällt,
welches anschliessend in an sich bekannter Weise mittels Reduktionsmitteln zu Elen1entarschwefel umgesetzt wird.
Die Erfindung ist an Hand der Fig. 2 schematisch und beispielsweise näher erläutert.
Die Führung des S02-hältigen Gases und des Endgases sind bis zur Leitung 13 identisch mit Fig. 1. Die Regenerierung erfolgt durch ein über die Leitung 31 angesaugtes sauelstoffhaltiges Gas, vorzugsweise Luft, die durch den Wärmeaustauscher 35 und über die Leitung 70, die Ventile 44, die Leitung 32, die Tulhire 77 und die Leitung 19 in den Regeneiator 6 geführt wird. Die Pumpe 23 sorgt für die Aufrechterhaltung eines ausreichenden Unterdruckes, beispielsweise von 0, 5 bis 0, 15 at im Regenerator 6. Zweckmässig wird in die Leitung 32 vor den Leitungen 18, 19, 19a eine Turbine 17 geschaltet, die gegebenenfalls auch durch ein Drosselventil ersetzt werden kann.
Da das :. auerston'hältige Gas mittels dem erfindungsgemäss das im Regenerator 6 niedergeschlagene feste S02 ausgetrieben wird, im allgemeinen wärmer ist als der gemäss Fig. l aus dem Regenerator 7 abgezweigte Teilgasstrom des von S02 befreiten Gases, ist es gemäss einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung zweckmässig, das sauerstoffhältigc Gas vor Eintritt in den Regenerator 6 durch Wärmeaustausch gegen das verhältnismässig kalte Gas des Regenerators 7 etwas vorzukühlen. Diese Vorkühlung geschieht zunächst mit Hilfe des Wärmeaustauschers 35, : in den das 02-hältige Gas durch die Leitung 31 eintritt und den es durch die Leitung 70 verlässt.
Die Kühlung des Wärmeaustauschers 35 erfolgt durch den den Regenerator 7 durch die Leitung 13 verlassenden kalten Gasstrom. Für den Fall, dass die hiedurch bewirkte Kühlung des eintreten- den 02-hältigen Gasstromes noch nicht genügt, ist ein zweiter Wärmeaustauscher 38 innerhalb des Regenerators 7 angeordnet. Dieser Wärme- austauscher wird durch den bei 10 in den Rege- nerator 7 eintretenden Gasstrom, welcher natur- gemäss an dieser Stelle noch kälter ist als beim
Eintritt in den Wärmeaustauscher 35 gekühlt. Ein
Teil oder auch die gesamte Menge des durch die
Leitung 70 aus dem Wärmeaustauscher 35 kom- menden Gases kann dann mit Hilfe der Ventile
41 und 44 durch den Wärmeaustauscher 38 geführt und dort noch weiter abgekühlt werden.
Man besitzt damit die Möglichkeit, durch Ver- änderungen der durch den Wärmeaustauscher 38 strömenden Gasmenge die Temperatur des in die
Leitung 32 gelangenden Gases auf den energetisch und wirtschaftlich günstigsten Wert einzustellen.
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Bei der zweiten bzw. dritten Umschaltperiode wird das sauerstoffhältige Gas durch die Leitung -30 bzw. 29 zugeführt. Die Wärmeaustauscher 34 und 37, bzw. 33 und 36 erfüllen die Funktion der Wärmeaustauscher 35 und 38, während die Ventile 40 und 43 bzw. 39 und 42 die Aufgabe der Ventile 41 und 44 übernehmen. Die Leitungen 71 und 72 entsprechen der Leitung 70. Die übrigen Bezugsziffern haben die gleiche Bedeutung wie in Fig. 1.
Zur Veranschaulichung der Erfindung soll folgendes Beispiel dienen: 21100 Nm3/h eines Gases mit 85% N2, 3% O2 und 12% S02 werden auf 1, 5 at komprimiert. Das Gas wird im Regenerator 5 auf -128 0 C abgekühlt, tritt mit einem Gehalt von weniger als 0, 2% SOg aus und geht über den Regenerator 7 ins Freie. Zum Spülen des Regenerators 6 werden 1700 Nm3/h Luft verwendet. Diese wird zunächst im Regenerator 7 auf die geschilderte Art abgekühlt und dann in der Turbine 17 auf etwa 0, 3 at entspannt. Das Ausblasegas gelangt mit einer Temperatur von ungefähr -132 0 C in den Regenerator 6, in dem ein Unterdruck von etwa 0, 1 at aufrechterhalten wird.
Man erhältetwa4200 Nm3/h eines Gemisches von ungefähr 60% SO 8% Os und 32% N2, welches den für die Aufrechterhaltung der erforderlichen Reduktionstemperatur nötigen Sauer- stoffgehalt besitzt.
Gemäss einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, auch feuchte S02-hältige
Gase ohne vorherige Trocknung aufzuarbeiten.
Eine Korrosion des Turbogebläses 1, das gemäss dieser besonderen Ausgestaltung zweckmässig durch einen Kompressor ersetzt wird, durch ab- geschiedenes Kondensat, wird durch das Arbeiten oberhalb des Taupunktes unter Ausnützung der
Kompressionswärme verhindert. Eine nachge- schaltete indirekte Kühlung auf etwa die ursprüngliche Eintrittstemperatur oder darunter scheidet schon den grössten Teil des eingeschleppten
Wassers aus. Das im RegenerÅator 5 abgeschie- dene restliche Wasser muss zusammen mit dem S02 sublimiert werden.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, das Austreiben nicht bei höherem Vakuum vorzunehmen. In diesem Fall genügt zum Ab- saugen der konzentrierten S02-Gase anstatt einer
Pumpe 23 ein Niederdruckgebläse, das durch Ver- wendung von Blei, Edelstählen, Gummierung oder
Kunststoffen korrosionsgeschützt werden kann.
PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zur Gewinnung von elementarem Schwefel aus S02-hätligen Gasen mit weniger als 30%, vorzugsweise 6-7% 802, unter vorheriger Anreicherung des 802 durch Kompression und Abkühlung, Verdampfen des abgeschiedenen 802 und nahheriger Umsetzung des angereicherten 802 mit kohlenstoff-und/oder wasserstoffhältigen Reduktionsmitteln, dadurch gekennzeichnet, dass das auskondensierte oder ausgefrorene 802 durch einen sauerstoffhaltigen Gasstrom in der Weise abgetrieben wird, dass ein S02-hältiges Gasgemisch mit 30-80%, vorzugsweise 50% S02' und dem zur Aufrechterhaltung der Reduktionstemperatur notwendigen Sauerstoffgehalt anfällt,
welches anschliessend in an sich bekannter Weise mittels Reduktionsmitteln zu Elementarschwefel umgesetzt wird.