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Verfahren zur Gewinnung von Schwefelwasserstoff aus Gasen Es ist bekannt,
aus Gasen, die neben Schwefelwasserstoff gleichzeitig Kohlensäure enthalten, mittels
Absorptionsflüssigkeiten, die als wirksame Substanz alkalisch reagierende Verbindungen
enthalten, wie wäBrigen Lösungen von Soda oder Pottasche, Salzen starker anorganischer
oder organischer Basen mit schwachen organischen Säuren, Aminen, insbesondere Alkylolaminen
usw., Schwefelwasserstoff und Kohlensäure aus diese enthaltenden Gasen auszuwaschen.
Diese schwachen gasförmigen Säuren werden von den Absorptionsflüssigkeiten in der
Kälte gelöst und können beim Erhitzen der Flüssigkeiten wieder gewonnen werden.
Das hierbei ausgetriebene Gas besteht aus einem Gemisch von Kohlensäure und Schwefelwasserstoff,
deren Mengenverhältnis je nach der Zusammensetzung des Ausgangsgases wechselt. Für
viele Zwecke, insbesondere für die Verwertung des anfallenden Schwefelwasserstoffs,
ist. es aber erwünscht, einen möglichst hochprozentigen Schwefelwasserstoff zu gewinnen;
dies ist aber nach den bekannten .Verfahren in der Regel nicht möglich.
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Man hat zwar schon festgestellt, daB man durch die Auswahl bestimmter
Abmessungen der Wäscher, der Flüssigkeitsmenge und der Gasmenge es erreichen kann,
daß die Absorption des Schwefelwasserstoffs quantitativ vor sich geht, während nur
ein kleiner Teil der im Gas vorhandenen Kohlensäure absorbiert wird. Für ein wirtschaftliches
Arbeiten genügt es aber nicht, eine fast selektive Auswaschung des Schwefelwasserstoffs
aus Gasen, die auch Kohlensäure enthalten, zu erreichen, sondern . es kommt auch
darauf an, daß die Aufnahmefähigkeit der Waschflüssigkeit möglichst vollständig
ausgenutzt wird, da,anderenfalls so hohe Kosten für Pumpenarbeit und für das Erhitzen
der Waschflüssigkeit zwecks Regenerierung aufgewendet werden müBten, daB das Verfahren
unwirtschaftlich wird. Behandelt man nun beispielsweise ein Gas, das gleiche Teile
Schwefelwasserstoff und Kohlensäure enthält, in einem mit Raschigringen gefüllten
Waschturm, wie er für die Behandlung von Gasen mit Flüssigkeiten üblicherweise verwendet
wird, mit einer alkalischen Reinigungsflüssigkeit unter gleichen Bedingungen, nur
mit verschiedenen Berührungszeiten, so ergibt sich folgende Bild:
| Berührungzeit |
| in Sekunden |
| 2 20 80 |
| Gasbeladung der Flüssig- io 16 22 |
| keit in Volumen Gas/ |
| Volumen Flüssigkeit |
| H., S-Beladung der Flüs- 8,o x=,2 13,2 |
| sigkeit in Volumen |
| H, S/Volumen Flüssig- |
| keit |
| H, S- Gehalt des absör- 80% 70% 60% |
| bierten Gases |
Es zeigt sich also, daß durch die Verkürzung der Berührungszeit
zwar ein an Schwefelwasserstoff reicheres Gas abgeschieden wird, gleichzeitig aber
die Ausnutzung der Waschflüssigkeit außerordentlich stark zurückgeht. Eine wirtschaftliche
Entfernung nur des Schwefelwasserstoffs ist also in die= . ser Weise nicht möglich.
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Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß hochprozentiger Schwefelwasserstoff
aus Gasen, die neben Schwefelwasserstoff auch Kohlensäure enthalten, unter Verwendung
von Absorptionsflüssigkeiten erhalten- wird, die in der Kälte Schwefelwasserstoff
und Kohlensäure aufnehmen und in der Wärme wieder abgeben, wenn die Absorptionsflüssigkeit
in fein verteilter, z. B. zerstäubter Form mit dem Gas in' Berührung gebracht und
die Berührungsdauer zwischen der Absorptionsflüss*gkeit und dem Gas unterhalb 5
Sekunden, zweckmäßig um i Sekunde oder darunter, gehalten wird. Erst durch die gleichzeitige
Anwendung dieser kurzen Berührungsdauer zwischen Flüssigkeit und Gas und einer feinen
Verteilung der Absorptionsflüssigkeit gelingt es, praktisch nur den Schwefelwasserstoff
aus den Gasen auszuwaschen und dabei doch die Aufnahmefähigkeit der Absorptionsflüssigkeit
schon bei einmaligem Durchgang durch den Wäscher weitgehend auszunutzen. Da das
Aufnahmevermögen der Absorptionsflüssigkeit für. gasförmige schwache Säuren praktisch
lediglich zur Aufnahme von Schwefelwasserstoff ausgenutzt wird, kann eine gegebene
Menge Waschflüssigkeit mehr Schwefelwasserstoff aufnehmen als bei den bisher bekannten
Arbeitsweisen, bei denen auch erhebliche Mengen Kohlensäure absorbiert werden.
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Als Absorptionsflüssigkeiten kommen z. B. die wäßrigen Lösungen von
anorganischen, alkalisch reagierenden Salzen, wie Soda, Pottasche, Boraten, Phosphaten,
Metaboraten oder Arseniten, oder von organischen Basen; wie den Äthanolaminen, Äthylendiamin,.
Äthanoldiaminen, Äthylenpolyaminen, wie Diäthylentriaminen, den alkylierten oder
oxalkylierten Derivaten dieser Basen, oder von Salzen schwacher organischer Säuren,
wie Aminocarbonsäuren und Aminosulfosäuren, z. B. Taurin, Alanin und deren Derivate,
mit starken anorganischen oder orga=" nischen Basen in Betracht.
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Zur feinen Verteilung der Waschflüssigkeit können die bekannten Zerstäuberdüsen,
Desintegratoren, Theisenwäscher, Feldwäscher, Ströderwäscher usw. Anwendung finden.
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Die Auswaschtemperatur wird zweckmäßig möglichst niedrig und die Konzentration
der Waschflüssigkeit möglichst hoch gehalten, damit die Lösung eine möglichst hohe
Äuf-Ladung mit Schwefelwasserstoff erfahren kann. Die Konzentration der Lösung kann
bei dieser Arbeitsweise ohne Bedenken höher gehalten werden, als dies bei der bisher
üblichen Gaswaschung in Türmen möglich ist, da'die Flüssigkeit wenig oder keine
Kohlensäure aufnimmt und infolgedessen die durch die Carbonatbildung hervorgerufene
Gefahr der Ausfällung und Verdickung der Absorptionsflüssigkeit vermieden wird.
Sollen in-besonderen Fällen auch die geringen Mengen von Kohlensäure, die gegebenenfalls
bei an Kohlensäure sehr reichen Gasen von den Absorptionsflüssigkeiten aufgenommen
werden, beim Austreiben der absorbierten Gase nicht in den Schwefelwasserstoff gelangen,
so wird man zweckmäßig die Flüssigkeit in zwei Stufen regenerieren, und zwar dadurch,
daß man sie zunächst auf eine etwas unter dem Siedepunkt .liegende Temperatur erhitzt
und das hierbei entweichende Gas, das aus praktisch reinem Schwefelwasserstoff-
besteht, für sich abzieht. Beispiel i Ein Gasgemisch, das 85 g Schwefelwasserstoff
je Kubikmeter und 5°/a Kohlensäure enthält,-wird in einem - Walther-Feldschen-Fliehkraftwäscher
zwecks Entfernung des Schwefelwasserstoffs mit 25°/Qiger Alaninnatriumlösung gewaschen.
Die regenerierte Waschlösung wird hierbei auf den obersten Schleudertrichter aufgegeben
und gelangt von oben -nach' unten über die Reihe der Schleudertrichter in den Wäschersumpf,
der als Beruhigungsgefäß .ausgebildet ist, von wo dann die Waschlösung zur Wiederbelebung
.auf eine Regenerierkolonne gepumpt wird. Das zu reinigende Gas wird im Gegenstrom
zur Waschflüssigkeit von unten nach oben durch den Wäscher geführt. Die BelastVng
des Wäschers wird so eingestellt, daß die Verweilzeit der Gase in dem wirksamen
Waschraum, das ist in demjenigen Raum des Wäschers, der von. der geschleuderten,
zerteilten Flüssigkeit bestrichen wird, zwischen o,8 und 1,2 Sekunden beträgt. Es
wird also ein Wäscher vbn. solchen Abmessungen benutzt, daß auf rooo cbm pro Stunde
zu reinigendes Gas 220 bis 2301 wirksamer Waschr aum kommen.
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Man erzielt eine Reinigung der Gase von Schwefelwasserstoff bis auf
3 g H=S pro Kubikmeter Gas und - eine Beladung der Waschflüssigkeit mit i8 bis 1g
cbm Schwefelwasserstoffgas. -je Kubikmeter Flüssigkeit. Kohlensäure, deren Entfernung
nicht . verlangt wird, wird dabei nur wenig ausgewaschen; die von Schwefelwasserstoff
gereinigten Gase enthalten noch 4,.3 a/p C 02. Dementsprechend. _bestehen-die bei
der Wiederbelebung
der Waschflüssigkeit ausgetriebenen Gase zu
8o bis g00/0 aus Schwefelwasserstoff.
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Der Wäscher wird bei Verweilzeiten A2r Gase im Waschraum von o,8 bis
1,2 Seku4,-" den hart an der Grenze seiner .Belastbarl@eit betrieben; denn bereits
-bei Verweilzeiten von etwa o,6 Sekunden tritt infolge Stauungen der Flüssigkeit
ein unregelmäßiger Gang des Wäschers ein.
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Wird aber der Wäscher mit dem üblichen Durchsatz gefahren, nämlich
mit etwa 50o cbm Gas pro Kubikmeter Waschrgum, wobei die Berührungszeit zwischen
Gas und Waschflüssigkeit rund 7 Sekunden beträgt, so. wird neben dem Schwefelwasserstoff
auch sehr viel Kohlensäure ausgewaschen. Man "::kann dann bei der Reinigung der
Gase bis ;,auf 3g H.S pro Kubikmeter nur eine Beladung der Flüssigkeit mit i i cbm
Schwefelwasserstoffgas je Kubikmeter erreichen.
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Erst wenn man den Feldwäscher sehr stark belastet und Berührungszeiten
zwischen Gas und Lösung unter 5 Sekunden, zweckmäßig um i Sekunde, einhält, werden,
wie die folgende Gegenüberstellung zeigt, höhere Schwefelwasserstoffbeladungen der
Waschlösungen erzielt.
| Berührungszeit in Sekunden |
| 7 2,50 1,68 1,26 0,84Gasbeladung der Flüssigkeit
in Volumen Gas/. 18 ig 20 23 20 |
| Volumen Flüssigkeit |
| H, S-Beladung der Flüssigkeit in Volumen Hz S/ ii 1q. 16 ig
18 |
| Volumen Flüssigkeit |
| H. ,S-Gehalt des absorbierten Gases . . . . . : . . . . . 6i
% 74 % 80% 83)/o 90 0/0 |
Beispiel 2 Ein Abgas aus der Köhlehydrierung - mit 6% Kohlensäure und 7% Schwefelwasserstoff
soll von Schwefelwasserstoff bis auf o,50/0 gereinigt werden. Hierfür wird eine
wäßrige etwa 3o%ige Lösung von Alaninnatrium angewandt.
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Die Reinigung erfolgt durch Einspritzen der Absorptionsflüssigkeit
in zwei hintereinandergeschaltete Desintegratoren, durch die das Gas im Gegenstrom
zur Lösung hindurchgeleitet wird. Die Desintegratoren sind sq bemessen, daß der.wirksame
Waschraum-in beiden Desintegratoren zusammen 22o bis 230 1/iooo cbm zu reinigendes
Gas pro Stunde ausmacht. Für j e i ooo cbm Gas werden 3,6cbm-Lösung- benutzt. Diese
nimmt je Kubikmeter 18 cbm Schwefelwasserstoff auf; von der Kohlensäure werden nur
etwa i,5 cbm je Kubikmeter Lösung aufgenommen,. Das aus der Flüssigkeit abgetriebene
Gas enthält etwa 920% Schwefelwasserstoff. ' Würde die Reinigung ' in einem mit
Raschigringen versehenen Waschturm 'vorgenommen, so würden für iooo cbm Gas zur
Erzielung des gleichen Reinheitsgrades 5,9 cbm fVaschflüssigkeit benötigt. Diese
enthält nach der Absorption j e Kubikmeter i i cbm Schwefelwasserstoff und . 7,3
-cbm Kohlensäure; das beim Austreiben entweichende Gas setzt sich aus 6o0% Schwefelwasserstoff
und 4.o 0% Kohlensäure zusammen. Werden Desintegratoren mit größerem Waschraum benutzt
oder wird die Gasbelastung wesentlich unter iooo cbm pro Zoo 1 Waschraum herabgesetzt,
so werden außer dem Schwefelwasserstoff auch größere Mengen Kohlensäure ausgewaschen.
Die Schwefelwasserstoffaufladung ist dann nicht größer als in einem einfachen Waschturm.
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Es werden somit nach dem vorliegenden Verfahren zur Erzielung des
gleichen Reinheitsgrades für je iooo cbm Gas 2;3 cbm Lösung weniger benötigt als
bei der Anwendung von Waschtürmen. Hierdurch erreicht man auch eine erhebliche Ersparnis
an Dampf für die Regeneration, denn bei einem - Dampfverbrauch von ioo kg je Kubikmeter
Lösung werden zur Reinigung von je iooo cbm Gas-23o kg Dampf weniger verbraucht.