DE1467148C3 - Verfahren zur Abtrennung von Schwefel aus Gasen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entschwefelung von H₂S, SO₂ und nebeiförmigen Ab- oder Rauchgasen durch Adsorption und katalytische Oxydation zu SO₃ über einen Vanadinpentoxid-Mischkontakt.

Die Verwendung von Aluminiumoxid als Adsorptionsmittel als Katalysator oder als Träger für Katalysatoren ist bereits bekannt. Ferner wird Vanadinpentoxid seit langem im Schwefelsäurekontaktverfahren als Katalysator für die Oxydation von Schwefeldioxid zu Schwefeltrioxid benutzt.

Außerdem wurde schon ein Verfahren zur Oxydation von SO₂ empfohlen, bei dem Kalium-Tonerde-V₂0₅-Katalysatoren zur Anwendung gelangten.

Schließlich wurde auch schon vorgeschlagen, Kalium als aktivierenden Stoff für V₂O₅-Katalysatoren zu verwenden und die katalytische Oxydation von SO₂ unter Anwendung eines Temperaturbereiches von 400 bis 500° C durchzuführen.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zu entwickeln, das die Abtrennung und Gewinnung von H₂S, SO₂ und nebeiförmigem Schwefel gestattet, welche in geringen Konzentrationen, insbesondere in industriellen Ab- und Rauchgasen enthalten sind. Die Abtrennung soll dabei in verfahrenstechnisch möglichst einfacher Form durchgeführt werden können und zu einer Anreicherung des Schwefels in Form von Schwefeltrioxid führen, so daß die Weiterverarbeitung zu Schwefelsäure möglich ist.

Ein derartiges Verfahren stand bisher nicht zur Verfügung.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einer ersten Stufe die gasförmigen Schwefelverbindungen bei einer Temperatur zwischen 0 und etwa 15O⁰C an dem Katalysator, der aus einer mit etwa 0,5 bis 8 Gewichtsprozent V₂O₅ und bis zu etwa 10 Gewichtsprozent K₂O getränkten oder vermischten Tonerde besteht, adsorbiert werden, und in einer zweiten Stufe die am Katalysator adsorbierten Schwefelverbindungen mit einem Sauerstoff enthaltenden Gas bei den Temperaturen zwischen 400 und 500⁰C, vorzugsweise etwa 430⁰C, desorbiert und katalytisch zu SO₃ oxydiert werden.

Die katalytische Oxydation des SO₂ zu SO₃ wird zweckmäßigerweise bei etwa 430⁰C durchgeführt.
Die erfindungsgemäß verwendete aktive Masse aus Tonerde, Vanadinpentoxid und Kaliumoxid wirkt zum einen als regenerierbares Adsorbens und zum anderen als Oxydationskatalysator.
Sie kann auf verschiedene, an sich bekannte Arten

ίο hergestellt werden. Man kann z. B. zunächst eine Mischung ihrer Bestandteile im pulverförmigen Zustand herstellen und die Mischung dann in die gewünschte Form bringen. Noch einfacher ist es, die Tonerde mit einer Auflösung von Vanadinsalzen und von Kaliumsalzen zu imprägnieren, und die so imprägnierte Tonerde zu brennen. Vorzugsweise wird die Imprägnierung und Calcinierung der Tonerde mehrmals wiederholt, bis die gewünschte Konzentration an Vanadinpentoxid und an Kaliumoxid erreicht ist.

Die Konzentration hängt von dem Gehalt an Oxydationsmittel in der aktiven Masse ab.

Die Adsorption und die Desorption-Oxydation können diskontinuierlich in einem Festbett oder kontinuierlich mit suspendiertem Kontakt durchgeführt werden.

Beispielsweise erfordert eine Tonerde, die etwa 6% Vanadinpentoxid und etwa 7 bis 8 % Kaliumoxid enthält, eine Kontaktzeit von 0,25 bis 0,35 Sekunden und eine Temperatur von etwa 430⁰C, um das Gas mit einem Umwandlungsgräd von mehr als 94% von SO₂ in SO₃ überzuführen.

Der Umwandlungsgrad von SO₂ in SO₃ ist bei einer Konzentration von etwa 0,5 bis 8 % Vanadinpentoxid und einer Konzentration von einigen Prozent bis etwa 10% Kaliumoxid interessant. Man beobachtet ein Optimum bei einer Konzentration von 6,5 % Vanadinpentoxid, unterhalb 5% wachsen die erforderlichen Kontaktzeiten stark an; die Änderung der Kontaktzeit jenseits von 0,25 Sekunden ist bei einer aktiven Masse mit einer mittleren Korngröße von 2 bis 5 mm bedeutungslos.

In der folgenden Tabelle sind die Ergebnisse zusammengefaßt, die mit verschiedenen Konzentrationen von Vanadinpentoxid und Kaliumoxid in der Tonerde erhalten wurde.

Tabelle:

Ver such	Konzentrationen der Oxide in %	K2O	Tempe ratur	Kontakt zeit (Sekun	Um- wand- lungs-
	V2O5	0	CQ	den)	grad
1	6,2	0	430	2,5	80%
2	8,2	8,4	430	3	86%
3	6,2		430	0,25 bis	94%
		10,6		2,5
4	6		430	0,25 bis	94%
		7,3		2,5
5	7,1		430	0,25 bis	94%
		6		2,5
6	3,6	430	2,8	91%

Bei den Versuchen 3 bis 5 wurde das Maximum der Umwandlung (94%) bei einer Kontaktzeit von 0,25 Sekunden erhalten.

Bei dem Versuch 6 wurde die Ausbeute von 91 % erst bei einer Kontaktzeit von 2,8 Sekunden erzielt.

Bei den Versuchen 1 und 2 ohne Kaliumoxid, das als Oxydationsbeschleuniger wirkt, wurde der maximale Umwandlungsgrad erst bei relativ längen Kontaktzeiten erhalten.

Andere Versuche betrafen den Einfluß der Reaktionstemperatur. Der Umwandlungsgrad von SO₂ zu SO₃ ist gleich Null bis 35O°C. Er steigt zwischen 390 und 400° C an, erreicht sein Maximum bei 430° C und fällt bei 500° C auf 84% ab.

Ein Versuch mit einer Tonerde, die nicht mit Vanadinpentoxid und Kaliumoxid imprägniert war, führte nur zur Bildung von SO₂ ohne Umwandlung von SO₂ zu SO₃.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann z. B. zur Behandlung von industriellen Rauch- oder Abgasen mit einem geringen Schwefelgehalt angewendet werden, um eine Verunreinigung der Luft zu verhüten. Man erhält dabei ein Gas, dessen Gehalt an SO₃ leicht mehr ίο als 5 % erreicht, also für die Herstellung von Schwefelsäure genügt.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Entschwefelung von H₂S, SO₂ und nebeiförmigen Schwefel enthaltenden Ab- oder Rauchgasen durch Adsorption und katalytische Oxydation zu SO₃ über einen Kalium-V₂O₅-Tonerde Mischkatalysator, der die Oxydation von SO₂ zu SO₃ bei Temperaturen von 400 und 500⁰C beschleunigt, dadurch gekennzeichnet, daß in einer ersten Stufe die Schwefelverbindungen bei einer Temperatur zwischen 0 und etwa 150° C an dem Katalysator, der aus einer mit etwa 0,5 bis 8 Gewichtsprozent V₂O₅ und bis zu etwa 10 Gewichtsprozent K₂O getränkten oder vermischten Tonerde besteht, adsorbiert werden, und in einer zweiten Stufe die am Katalysator adsorbierten Schwefelverbindungen mit einem Sauerstoff enthaltenden Gas bei den Temperaturen zwischen 400 und 500° C, vorzugsweise etwa 430⁰C, desorbiert und katalytisch zu SO₃ oxydiert werden.