DE69309125T2

DE69309125T2 - Verfahren zur Herstellung von Schwefelsorbentmitteln

Info

Publication number: DE69309125T2
Application number: DE69309125T
Authority: DE
Inventors: Ralph E Bonnell; Gyanesh P Khare
Original assignee: Phillips Petroleum Co
Current assignee: Phillips Petroleum Co
Priority date: 1992-01-27
Filing date: 1993-01-27
Publication date: 1997-07-10
Anticipated expiration: 2013-01-28
Also published as: AU3196993A; DE69309125D1; EP0553796A1; SG76448A1; JP3445296B2; KR930016143A; US5780001A; DK0553796T3; AU646191B2; ATE150666T1; CA2087926C; ES2099300T3; JPH0691164A; US20030042646A1; KR100299613B1; EP0553796B1; ZA93401B; US6432873B1; CA2087926A1; MX9300396A

Description

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Schwefel-Absorptionsmitteln.
Die Entfernung von Schwefel aus Fluidströmen kann aus verschiedenen Gründen wünschenswert oder erforderlich sein. Wenn der Fluidstrom als Abfallstrom abgelassen werden soll, kann die Entfernung von Schwefel aus dem Fluidstrom erforderlich sein, um die von verschiedenen Umweltschutzbehörden festgelegten Anforderungen für die Schwefelemission zu erfüllen. Diese Anforderungen liegen im allgemeinen im Bereich von etwa 10 bis 500 ppm Schwefel im Fluidstrom. Wenn der Fluidstrom als Brennstoff verbrannt werden soll, kann die Entfernung von Schwefel aus dem Fluidstrom erforderlich sein, um eine Umweltverschmutzung zu verhindern. Soll der Fluidstrom verarbeitet werden, ist häufig eine Entfernung von Schwefel erforderlich, um eine Vergiftung der gegenüber Schwefel empfindlichen Katalysatoren zu verhindern oder um andere Verfahrensbedingungen zu erfüllen.
Zur Entfernung von Schwefel aus Fluidströmen, in denen der Schwefel in Form von Schwefelwasserstoff vorliegt, werden verschiedene Absorptionszusammensetzungen verwendet. Diese Absorptionszusammensetzungen lassen sich nach verschiedenen Verfahren herstellen, wozu beispielsweise Extrusionstechniken gehären. Eine Schwierigkeit, die häufig bei der Herstellung von diesen Absorptionszusammensetzungen auftritt, ist der an der Ausrüstung verursachte Abrieb aufgrund der Abriebwirkung der herzustellenden Absorptionsmaterialien. Bei bestimmten Versuchen zur Herstellung von gewerblichen Mengen an absorbierenden Zusammensetzungen haben ein übermäßiger Abrieb der Ausrüstung und übermäßige Stillstandszeiten aufgrund der Abriebwirkung der Komponenten des Absorptionsmaterials tatsächlich die Herstellung für gewerbliche Zwecke ungeeignet gemacht.
Für eine absorbierende Zusammensetzung ist nicht nur ein hohes Schwefelabsorptionsvermögen wünschenswert, sondern sie soll auch eine ausreichende mechanische Festigkeit aufweisen, um ihren Einsatz als Kontaktmaterial, das als absorbierendes Bett innerhalb eines Kontaktgefäßes angeordnet wird, zu ermöglichen. Eine geringe mechanische Festigkeit oder eine geringe Bruchfestigkeit eines absorbierenden Agglomerats kann zu einem übermäßigen Abrieb führen, wodurch unerwünschte Betriebsschwierigkeiten bei handelsüblichen Verfahren, die sich derartiger absorbierender Agglomerate bedienen, entstehen können.
Eine weitere Eigenschaft, die bei Absorptionszusammensetzungen erwünscht ist, ist ihre Fähigkeit zur Absorption von großen Mengen an Schwefel. Diese Fähigkeit zur Absorption von großen Schwefelmengen und zur Aufrechterhaltung von hohen Schwefelkonzentrationen wird gelegentlich als "Schwefelbeladung" bezeichnet und wird im allgemeinen als prozentuale Schwefelbeladung wiedergegeben. Der Ausdruck "prozentuale Schwefelbeladung" ist allgemein als Schwefel in Gewichtsteilen, der auf der Oberfläche oder innerhalb der Poren einer absorbierenden Zusammensetzung absorbiert ist, pro Gewichtsteile der gesamten absorbierenden Zusammensetzung, multipliziert mit dem Faktor 100, definiert. Es ist wünschenswert, daß eine Absorptionszusammensetzung ein möglichst großes Schwefelbeladungsvermögen aufweist.
Eine weitere Eigenschaft, die für eine Absorptionszusammensetzung erwünscht ist, ist die Fähigkeit zur Regeneration in den ursprünglichen Zustand der absorbierenden Zusammensetzung, nachdem die absorbierende Zusammensetzung verbraucht ist. Eine absorbierende Zusammensetzung ist im allgemeinen verbraucht, wenn die Schwefelbeladungskapazität in wesentlichem Umfang erschöpft ist. Für die absorbierende Zusammensetzung ist es wünschenswert, daß sie zahlreiche Regenerationszyklen aushält, ohne ihre Schwefelbeladungskapazität und andere erwünschte Eigenschaften zu verlieren.
Obgleich zahlreiche absorbierende Zusammensetzungen in wirksamer Weise Schwefelwasserstoff aus Fluidströmen mit einem Gehalt an Schwefelwasserstoff absorbieren können, ist es bei zahlreichen dieser absorbierenden Zusammensetzungen nicht ungewöhnlich, daß sie in wirksamer Weise erhebliche Mengen an Schwefelwasserstoff zu Schwefeldioxid oxidieren, wenn ein Kontakt mit derartigen Fluidströmen erfolgt. Das gebildete Schwefeldioxid wird durch die absorbierende Zusammensetzung nicht aus dem Fluidstrom entfernt und gelangt somit durch das absorbierende Material zusammen mit dem kontaktierten Fluidstrom. Diese Erscheinung wird gelegentlich als "Durchrutschen von Schwefel" bezeichnet. Es ist wünschenswert, daß ein Absorptionsmaterial eine hohe Kapazität zur Absorption von Schwefel aus einem Fluidstrom aufweist, wobei aber die Menge an durchrutschendem Schwefel auf einem Minimum gehalten wird.
EP-A-0 401 789 ist auf ein Verfahren zur Herstellung einer Absorptionszusammensetzung abgestellt, die Zinkoxid, Siliciumdioxid und gegebenenfalls ein Bindemittel, wie Aluminiumoxid, enthält. US-A 5 077 261 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer Absorptionszusammensetzung, die Zinkoxid, Siliciumdioxid, eine fluorhaltige Säure als Bindemittel und gegebenenfalls Aluminiumoxid enthält. Keine dieser Druckschriften beschreibt das Versprühen einer kolloidalen Oxidlösung.
In einigen Absorptionszusammensetzungen kann die Zugabe einer Promotorverbindung erfolgen, um eine leichtere Regeneration des absorbierenden Materials zu ermöglichen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer Absorptionszusammensetzung bereitzustellen, bei dem der Abrieb der Ausrüstung auf einem Minimum gehalten wird und das eine Absorptionszusammensetzung von hoher mechanischer Festigkeit liefert.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung einer Absorptionszusammensetzung mit hoher Bruchfestigkeit gemäß der Definition in Anspruch 1 bereitgestellt.
Weitere Aufgaben, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich beim Studium der Beschreibung, der beigefügten Ansprüche und der Zeichnung. Es zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Fließdiagramm zur Erläuterung des Verfahrens zur Entfernung von Schwefelverbindungen aus kontaminierten Fluidströmen; und
Fig. 2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Absorptionszusammensetzung, wobei bestimmte Merkmale der Erfindung erläutert werden.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Absorptionszusammensetzung kann in geeigneter Weise folgende Bestandteile enthalten, aus diesen bestehen oder im wesentlichen aus diesen bestehen: Zinkoxid, Siliciumdioxid und eine kolloidale Oxidlösung. Es wurde festgestellt, daß eine Absorptionszusammensetzung mit bestimmten herausragenden physikalischen Eigenschaften gebildet werden kann, wenn eine kolloidale Oxidlösung bei der Herstellung der Absorptionszusammensetzung oder des Absorptionsmaterials verwendet wird. Insbesondere kann die Absorptionszusammensetzung eine verbesserte mechanische Festigkeit oder Bruchfestigkeit aufweisen, wenn eine kolloidale Oxidlösung bei der Herstellung des Materials verwendet wird. Ein weiterer Vorteil, der sich aus der Verwendung einer kolloidalen Oxidlösung als Bestandteil der erfindungsgemäß hergestellten Zusammensetzung ergibt, besteht darin, daß Taumel-Agglomerationstechniken bei der Herstellung eines Agglomerats anstelle von Extrusionstechniken angewandt werden, um die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Materialkomponenten zu agglomerieren. Die Erfahrung hat gezeigt, daß die Verwendung von Siliciumdioxidverbindungen als Komponente von absorbierenden Zusammensetzungen einen übermäßigen Abrieb der Ausrüstung hervorruft, wenn Agglomerate unter Verwendung einer Extrusionsausrüstung hergestellt werden. Der übermäßige Abrieb der Ausrüstung, der sich aus der Abriebwirkung von Siliciumdioxid-Komponenten der Agglomeratmaterialien ergibt, hat die Herstellung von derartigen absorbierenden Agglomeraten im gewerblichen Maßstab verhindert. Die Verwendung einer kolloidalen Oxidlösung als Bindemittelmaterial bei der Herstellung der absorbierenden Zusammensetzung ermöglicht die Herstellung von Agglomeraten unter Anwendung von Taumel-Agglomerationstechniken, während sie gleichzeitig zu dem überraschenden Ergebnis führt, daß ein Agglomeratmaterial entsteht, das eine höhere Bruchfestigkeit aufweist, als ein durch Extrusions-Agglomerationstechniken hergestelltes Agglomerat.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Zusammensetzung bereitgestellt, das in geeigneter Weise folgende Bestandteile umfaßt, aus diesen besteht oder im wesentlichen aus diesen besteht: Zinkoxid, Siliciumdioxid und eine kolloidale Oxidlösung, wobei das Verhältnis von Zinkoxid zu Siliciumdioxid in der Zusammensetzung im Bereich von 0,25 zu 1 (0,25:1) bis 4 zu 1 (4:1) liegt. Vorzugsweise kann das Verhältnis von Zinkoxid zu Siliciumdioxid in der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Zusammensetzung im Bereich von 0,5 zu 1 (0,5:1) bis 1,5 zu 1 (1,5:1) liegen. Insbesondere soll das Verhältnis von Zinkoxid zu Siliciumdioxid im Bereich von 0,75 zu 1 (0,75:1) bis 1,25 zu 1 (1,25:1) liegen.
Die kolloidale Oxidlösung, die eine Komponente der hier beschriebenen Zusammensetzung bildet, soll in einer Menge vorliegen, die ausreichende Bindeeigenschaften zur Erzielung eines fertigen Agglomerats der Komponenten der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Zusammensetzung ergibt, so daß die Zusammensetzung nach der Trocknung und/oder Calcinierung eine Bruchfestigkeit von mindestens 13,3 N (3 lbs force (lbf)) aufweist. Das fertige Agglomerat kann vorzugsweise eine Bruchfestigkeit im Bereich von 13,3 bis 26,7 N (3 lbf bis 6 lbf) aufweisen, weist aber insbesondere eine Bruchfestigkeit im Bereich von 14,7 bis 24,5 N (3,5 lbf bis 5,5 lbf) auf. Der hier in bezug auf die mechanischen Eigenschaften der absorbierenden Agglomerate verwendete Ausdruck "Bruchfestigkeit" bezieht sich auf das ASTM-Verfahren D 4179-88A mit der Bezeichnung "Standard Test Method For Single Pellet Crush Strength of Formed Catalyst Spheres".
Alternativ ist es erwünscht, daß die Menge der kolloidalen Oxidlösung, die als Komponente der im erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Zusammensetzung verwendet wird, so beschaffen ist, daß der Anteil der Metalloxidverbindung der Zusammensetzung im Bereich von einer Menge, die eine Agglomeration der Zusammensetzung unter Erzielung einer Bruchfestigkeit von mindestens 13,3 N (3 lbf) ergibt, bis 30 Gew.-% des Gesamtgewichts der Zusammensetzung liegt. Vorzugsweise ist jedoch die Menge der kolloidalen Oxidlösung als Komponente der erfindungsgemäßen Zusammensetzung so beschaffen, daß der Anteil der Metalloxidverbindung im Bereich von 5 bis 20 Gew.-% liegt. Insbesondere soll aber der Anteil des Metalloxids im Bereich von 5 bis 15 Gew.-% liegen.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird beim erfindungsgemäßen Verfahren gewährleistet, daß die Zusammensetzung folgende Bestandteile enthält, aus diesen besteht oder im wesentlichen aus diesen besteht: Zinkoxid, Siliciumdioxid und eine kolloidale Oxidlösung, die zusätzlich unter Bildung eines trockenen Agglomerats getrocknet oder calciniert werden können, wodurch ein calciniertes Agglomerat oder alternativ ein sowohl getrocknetes als auch calciniertes Agglomerat gebildet wird. Die Trocknungsstufe dient üblicherweise zur Entfernung des flüssigen Mediums der kolloidalen Oxidlösung aus der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Zusammensetzung. Die Trocknung der Zusammensetzung kann bei einer beliebigen geeigneten Temperatur zur Entfernung des flüssigen Mediums der kolloidalen Oxidlösung durchgeführt werden. Vorzugsweise soll jedoch die Trocknungsstufe bei einer Temperatur im Bereich von 66 bis 288ºC (150 bis 550ºF) durchgeführt werden. Insbesondere soll die Trocknungsstufe bei einer Temperatur im Bereich von 88 bis 249ºC (190 bis 480ºF) durchgeführt werden. Im allgemeinen liegt die Zeitspanne für eine derartige Trocknungsstufe im Bereich von 0,5 bis 4 Stunden und insbesondere soll die Trocknungszeit 1 bis 3 Stunden betragen.
Die Zusammensetzung, die Zinkoxid, Siliciumdioxid und eine kolloidale Oxidlösung enthält, aus diesen Bestandteilen besteht oder im wesentlichen aus diesen Bestandteilen besteht, kann nach der Trocknungsstufe calciniert werden, um ein calciniertes Agglomerat zu bilden. Die calcinierung der Zusammensetzung oder der Agglomerationsvorgang können unter beliebigen geeigneten Calcinierungsbedingungen durchgeführt werden. Vorzugsweise wird die Zusammensetzung jedoch in Gegenwart von Sauerstoff oder eines sauerstoffhaltigen Fluids bei einer Temperatur, die sich zur Erzielung des gewünschten calcinierungsgrads eignet, calciniert. Im allgemeinen soll die Temperatur im Bereich von 371 bis 760ºC (700 bis 1400ºF) liegen. Insbesondere soll die calcinierungstemperatur im Bereich von 482 bis 704ºC (900 bis 1300ºF) liegen. Die Calcinierungsstufe kann für eine Zeitspanne durchgeführt werden, die zur Erzielung des gewünschten calcinierungsgrads ausreicht. Im allgemeinen soll die Calcinierungszeit im Bereich von 0,5 bis 4 Stunden liegen. Insbesondere soll die Calcinierungszeit zur Bildung einer calcinierten Absorptionszusammensetzung im Bereich von 1 bis 3 Stunden liegen.
Ferner kann es erwünscht sein, einen Metalloxid-Promotor der Gruppe VIII zu der Zusammensetzung zu geben, die Zinkoxid, Siliciumdioxid und eine kolloidale Oxidlösung enthält, aus diesen Bestandteilen besteht oder im wesentlichen aus diesen Bestandteilen besteht und die vorher getrocknet und/oder calciniert worden ist, um das vorerwähnte getrocknete Agglomerat oder calcinierte Agglomerat zu bilden. Es wurde festgestellt, daß die Zugabe von bestimmten Metallpromotoren zur Erzielung bestimmter verbesserter physikalischer und chemischer Eigenschaften der absorbierenden Zusammensetzung führen kann. Zu diesen verbesserten Eigenschaften gehören beispielsweise die Fähigkeit der Zusammensetzung, Schwefeloxidverbindungen zu Schwefelwasserstoff zu hydrieren sowie eine verbesserte Fähigkeit, die absorbierende Zusammensetzung nach der Erschöpfung auf einfache Weise zu regenerieren. Eine weitere Verbesserung der Zusammensetzung, die sich durch die Zugabe von Metallpromotoren ergibt, besteht in der mechanischen Festigkeit der Zusammensetzung, nachdem sie mit einem Promotor versetzt und anschließend getrocknet und/oder calciniert worden ist. Durch Einverleibung eines Metalloxid-Promotors in die hier beschriebene Zusammensetzung unter anschließender Trocknung und/oder Calcinierung des Materials ergibt sich ein Agglomerat mit verbesserter mechanischer Festigkeit oder Bruchfestigkeit von mindestens 22,3 N (5 lbf). Vorzugsweise soll jedoch die Bruchfestigkeit der mit einem Promotor versetzten Zusammensetzung im Bereich von 26,7 bis 62,3 N (6 lbf bis 14 lbf) liegen. Insbesondere soll die Bruchfestigkeit im Bereich von 31,2 bis S7,9 N (7 lbf bis 13 lbf) liegen.
Eine nach einem alternativen Verfahren der Erfindung hergestellte Zusammensetzung umfaßt eine Zusammensetzung, die ein Gemisch aus folgenden Bestandteilen enthält, daraus besteht oder im wesentlichen daraus besteht: Zinkoxid, Siliciumdioxid und eine kolloidale Oxidlösung, wobei das Gemisch einer Trocknungsstufe und/oder einer Calcinierungsstufe unterworfen worden ist. Die Trocknung des Gemisches führt zur Entfernung des flüssigen Mediums der kolloidalen Oxidlösung aus der Zusammensetzung oder aus dem Gemisch, wodurch ein getrocknetes Gemisch gebildet wird. In dem Fall, in dem die Zusammensetzung entweder getrocknet und calciniert oder nur calciniert wird, führt die calcinierung der Zusammensetzung oder des Gemisches in geeigneter Weise zur Bildung eines calcinierten Agglomerats. Das getrocknete Gemisch oder das calcinierte Agglomerat können gegebenenfalls mit einem Metalloxid-Promotor imprägniert werden, um die Leistungsmerkmale der Zusammensetzung als Absorptionsmittel sowie die Bruchfestigkeit der Zusammensetzung unter Bildung eines mit einem Promotor versehenen calcinierten Gemisches zu verbessern. Die mit einem Metalloxid als Promotor versetzte Zusammensetzung, die ferner einer Calcinierungsstufe unterworfen worden ist, kann eine Bruchfestigkeit von mindestens 22,3 N (5 lbf) aufweisen. Vorzugsweise kann die Bruchfestigkeit der mit dem Metalloxid als Promotor versetzten absorbierenden Zusammensetzung nach dem Calcinieren im Bereich von 26,7 bis 62,3 N (6 lbf bis 14 lbf) liegen. Insbesondere liegt die Bruchfestigkeit im Bereich von 31,2 bis 57,9 N (7 lbf bis 13 lbf).
Was die Menge der kolloidalen Oxidlösung betrifft, die in dem Gemisch, das Zinkoxid, Siliciumdioxid und eine kolloidale Lösung enthält, aus diesen Bestandteilen besteht oder im wesentlichen aus diesen Bestandteilen besteht, vorliegt, so liegt die Menge der im getrockneten Gemisch vorliegenden Metalloxidverbindung vorzugsweise im Bereich von 1 bis 30 Gew.-% des Gesamtgewichts des getrockneten Gemisches. Vorzugsweise ist jedoch die Menge der kolloidalen Oxidlösung, die im Gemisch verwendet wird, so beschaffen, daß der Metalloxidgehalt des getrockneten Gemisches 5 bis 20 Gew.-% beträgt. Insbesondere ist die Menge der im Gemisch enthaltenen kolloidalen Oxidlösung so beschaffen, daß der Metalloxidanteil im fertigen getrockneten Gemisch im Bereich von 5 bis 15 Gew.-% liegt.
Das Verhältnis von Zinkoxid zu Siliciumdioxid im Gemisch der Absorptionszusammensetzung kann im Bereich von 0,25 zu 1 (0,25:1) bis 4 zu 1 (4:1) liegen. Vorzugsweise liegt das Verhältnis von Zinkoxid zu Siliciumdioxid im Gemisch der Absorptionszusammensetzung im Bereich von 0,5 zu 1 (0,5:1) bis 1,5 zu 1 (1,5:1). Insbesondere liegt das Verhältnis von Zinkoxid zu Siliciumdioxid im Gemisch der Absorptionszusammensetzung im Bereich von 0,75 zu 1 (0,75:1) bis etwa 1,25 zu 1 (1,25:1).
Die Siliciumdioxidkomponente der hier beschriebenen Zusammensetzungen kann in einer beliebigen geeigneten Form von Siliciumdioxid vorliegen, wozu (ohne Beschränkung hierauf) natürlich vorkommende Siliciumdioxidarten, wie Diatomeenerde, die auch als Kieselgur, Diatomit oder Celite bezeichnet wird, sowie synthetisches Siliciumdioxid, wie Zeolithe, Zeolithe mit hohem Siliciumdioxidgehalt, gefälltes oder sprühgetrocknetes Siliciumdioxid oder Ton und plasmabehandeltes Siliciumdioxid oder Ton gehören. Ferner kann das Siliciumdioxid in Form von einer oder mehreren Siliciumdioxidverbindungen vorliegen, die unter den hier beschriebenen Herstellungsbedingungen für die Absorptionszusammensetzung in Siliciumdioxid überführbar sind. Zu Beispielen für weitere geeignete Typen von Siliciumdioxid, die verwendet werden können, gehören Diatomit, Silicat, kolloidales Siliciumdioxid, durch Hydrolyse in der Flamme hergestelltes Siliciumdioxid, hydrolysiertes Siliciumdioxid und gefälltes Siliciumdioxid. Beispiele für Siliciumverbindungen, die unter den hier beschriebenen Herstellungsbedingungen für die Absorptionszusammensetzung in Siliciumdioxid überführbar sind, sind Kieselsäure, Natriumsilicat und Ammoniumsilicat.
Allgemein stellt Zinkoxid die hauptsächliche aktive Komponente der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Zusammensetzungen dar. Das Zinkoxid ist in den Zusammensetzungen in einer Menge vorhanden, die zur Gewährleistung der gewünschten Absorptionskapazität geeignet ist. Die Zinkoxidkomponente der Absorptionszusammensetzung kann entweder in Form von Zinkoxid oder in Form von einer oder mehreren Zinkverbindungen, die unter den hier beschriebenen Herstellungsbedingungen in Zinkoxid überführbar sind, vorliegen. Zu Beispielen für derartige Zinkverbindungen gehören Zinksulfid, Zinksulfat, Zinkhydroxid, Zinkcarbonat, Zinkacetat und Zinknitrat. Vorzugsweise liegt das Zinkoxid in Form von pulverisiertem Zinkoxid vor.
Bei der als Komponente der hier beschriebenen Zusammensetzungen verwendeten kolloidalen Oxidlösung handelt es sich im allgemeinen um ein chemisches Sol, das eine Metalloxidverbindung oder ein Metalloxidmaterial in einer Lösung oder einem flüssigen Medium enthält. Vorzugsweise enthält die kolloidale Oxidlösung fein verteilte Teilchen in kolloidaler Größe einer Metalloxidverbindung, die gleichmäßig in einem flüssigen Medium dispergiert sind. Die fein verteilten Teilchen müssen nicht notwendigerweise im molekularen Zustand vorliegen, es kann sich vielmehr um allgemein polymolekulare Teilchen mit solchen Größen handeln, daß 99% dieser Teilchen im Größenbereich von 1 bis 1000 nm (10 bis 10 000 Å) vorliegen.
Im allgemeinen ist es jedoch bevorzugt, daß 99% der Teilchen eine Größe im Bereich von 5 bis 1000 nm (50 bis 10 000 Å) aufweisen. Insbesondere sollen 99% der Teilchen eine Größe im Bereich von 5 bis 500 nm (50 bis 5000 Å) aufweisen. Was die durchschnittliche Teilchengröße der kolloidalen Oxidverbindungen betrifft, ist es wünschenswert, daß die durchschnittliche Größe im Bereich von 5 bis 1000 nm (50 bis 10 000 Å) liegt Vorzugsweise soll die durchschnittliche Teilchengröße im Bereich von 1 bis 100 nm (10 bis 1000 Å) und insbesondere im Bereich von 1 bis 5 nm (100 bis 500 Å) liegen.
Typische Feststoffkonzentrationen in einer kolloidalen Oxidlösung können im Bereich von 1 bis 30 Gew.-% Feststoffe liegen, wobei der gewichtsprozentuale Anteil der Feststoffe definiert ist als Gewichtsanteil der Feststoffe des Gesamtgewichts der kolloidalen Oxidlösung, multipliziert mit dem Faktor 100. Der pH-Wert der Lösung kann je nach dem Verfahren zur Herstellung der kolloidalen Oxidlösung im Bereich von 2 bis 11 liegen. Erfindungsgemäß ist die Verwendung einer kolloidalen Oxidlösung bevorzugt, die folgende Bestandteile enthält: Ein Metalloxid aus der Gruppe Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Titanoxid, Zirkoniumoxid, Zinnoxid, Antimonoxid, Ceroxid, Yttriumoxid, Kupferoxid, Eisenoxid, Manganoxid, Molybdänoxid, Wolframoxid, Chromoxid und Gemische aus beliebigen zwei oder mehr dieser Bestandteile. Derzeit ist es bevorzugt, daß es sich bei der kolloidalen Oxidlösung um eine kolloidale Aluminiumoxidlösung oder um eine kolloidale Siliciumdioxidlösung oder um ein Gemisch davon handelt. Beim Lösungsmittel oder flüssigen Medium handelt es sich vorzugsweise um Wasser, das als wäßriges Lösungsmittel dient.
Die hier beschriebenen Zusammensetzungen können gegebenenfalls mit einem beliebigen geeigneten Metalloxid als Promotor versetzt werden. Zu Beispielen für geeignete Metalloxid-Promotoren gehören die Oxide von Mangan, Rhenium, Kupfer, Molybdän, Wolfram, Metallen der Gruppe VIII des Periodensystems und beliebige andere Metalloxide, von denen bekannt ist, daß sie ein Hydriervermögen des Typs besitzen, das zur Reduktion von Schwefeloxidverbindungen zu Schwefelwasserstoff erforderlich ist. Vorzugsweise handelt es sich beim Metalloxid-Promotor um einen Promotor eines Metalloxids der Gruppe VIII, wobei es sich beim Metall der Gruppe VIII um Eisen, Kobalt, Nickel, Ruthenium, Rhodium, Palladium, Osmium, Iridium oder Platin handelt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die absorbierende Zusammensetzung mit Nickeloxid als Promotor versetzt.
Der Metalloxid-Promotor kann der absorbierenden Zusammensetzung in Form von elementarem Metall, Metalloxid und/oder metallhaltigen Verbindungen, die unter den hier beschriebenen Calcinierungsbedingungen in Metalloxide überführbar sind, zugesetzt werden. Einige Beispiele für derartige metallhaltige Verbindungen sind Metallacetate, Metallcarbonate, Metalinitrate, Metallsulfate, Metallthiocyanate und Gemische aus zwei oder mehr dieser Bestandteile.
Das elementare Metall, das Metalloxid und/oder die metallhaltigen Verbindungen können der absorbierenden Zusammensetzung nach beliebigen bekannten Verfahren zugesetzt werden. Ein derartiges Verfahren ist die Imprägnierung der absorbierenden Zusammensetzung mit einer Lösung (wäßrig oder in einem organischen Lösungsmittel), die das elementare Metall, das Metalloxid und/oder die metallhaltigen Verbindungen enthält. Nach der Zugabe des elementaren Metalls, des Metalloxids und/oder der metallhaltigen Verbindungen zu der absorbierenden Zusammensetzung wird die mit dem Promotor versetzte Zusammensetzung getrocknet und calciniert, wie nachstehend beschrieben wird.
Das elementare Metall, das Metalloxid und/oder die metallhaltigen Verbindungen können der absorbierenden Zusammensetzung als Komponenten des ursprünglichen Gemisches zugesetzt werden oder sie können zugegeben werden, nachdem die Zusammensetzung getrocknet und calciniert worden ist. Wird der Metalloxid-Promotor der absorbierenden Zusammensetzung nach dem Trocknen und Calcinieren zugesetzt, so wird die nunmehr mit dem Promotor versetzte Zusammensetzung ein zweites Mal getrocknet und calciniert, um die mit dem Promotor versetzte absorbierende Zusammensetzung zu bilden. Die nunmehr mit dem Promotor versetzte Zusammensetzung wird vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von 66 bis 299ºC (150 bis 570ºF) getrocknet. Vorzugsweise liegt die Trocknungstemperatur im Bereich von 88 bis 249ºC (190 bis 480ºF) . Die Trocknungszeit liegt im allgemeinen im Bereich von 0,5 bis 8 Stunden und insbesondere im Bereich von 1 bis 5 Stunden. Die getrocknete, mit dem Promotor versetzte Zusammensetzung wird sodann in Gegenwart von Sauerstoff oder einem sauerstoffhaltigen Inertgas im allgemeinen bei einer Temperatur im Bereich von 371 bis 760ºC (700 bis 1400ºF) und insbesondere im Bereich von 499 bis 721ºC (930 bis 1330ºF) calciniert, bis die flüchtigen Bestandteile entfernt sind und das elementare Metall und/oder die metallhaltigen Verbindungen im wesentlichen in Metalloxide übergeführt sind. Die für diese Calcinierungsstufe erforderliche Zeitspanne liegt im allgemeinen im Bereich von 0,5 bis 4 Stunden und insbesondere im Bereich von 1 bis 3 Stunden.
Der Metalloxid-Promotor liegt in der absorbierenden Zusammensetzung im allgemeinen in einer Menge im Bereich von 0,1 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 2,0 bis 7,5 Gew.-% und insbesondere im Bereich von 5 bis 7 Gew.-% vor.
Nachdem die Komponenten der absorbierenden Zusammensetzung in geeigneter Weise vermischt und agglomeriert worden sind, kann man das Gemisch in vorteilhafter Weise einer Trocknungsstufe unterziehen, um bestimmte Mengen des flüssigen Mediums der Komponente der kolloidalen Oxidlösung der beschriebenen Zusammensetzungen zu entfernen. Die Trocknung der Agglomerate kann bei einer beliebigen geeigneten Temperatur zur Entfernung von überschüssigen Flüssigkeitsmengen durchgeführt werden. Vorzugsweise liegt die Trocknungstemperatur im Bereich von 66 bis 288ºC (150 bis 550ºF) . Insbesondere liegt die Trocknungstemperatur im Bereich von 88 bis 249ºC (190 bis 460ºF) . Im allgemeinen soll die Trocknungszeit für einen derartigen Trocknungsvorgang im Bereich von 0,5 bis 8 Stunden und insbesondere im Bereich von 1 bis 5 Stunden liegen. Das Verfahren und die Vorrichtung zur Durchführung der fakultativen Trocknungsstufe stellen keine kritischen Aspekte der Erfindung dar. Beliebige geeignete Verfahren und Vorrichtungen, die aus dem Stand der Technik bekannt sind, können eingesetzt werden. Beispiele für die zahlreichen Verfahren und Vorrichtungen, die erfindungsgemäß zur Trocknung eines Agglomerats verwendet werden können, sind ausführlich in Perry's Chemical Engineers' Handbook, S. 20-3 bis 20-75 (6. Auflage, 1984) beschrieben.
Beispiele für Molybdänverbindungen, die sich zur Verwendung als Quelle für ein Promotormetall eignen, sind Ammoniummolybdat, Kaliummolybdat, Molybdänoxide, wie Molybdän(IV)-oxid und Molybdän(VI)-oxid, und dergl., sowie Gemische aus zwei oder mehr dieser Bestandteile.
Beispiele für Wolframverbindungen, die sich als Quelle für ein Promotormetall eignen, sind Ammoniumwolframat, Kaliumwolframat, Wolframoxide, wie Wolfram(IV)-oxid und Wolfram(VI)-oxid, und dergl. sowie Gemische aus zwei oder mehr dieser Bestandteile.
Die Erfindung umfaßt ein Verfahren zur Herstellung einer Absorptionszusammensetzung von hoher Bruchfestigkeit, bei dem die Schwierigkeiten mit einem übermäßigen Abrieb der Ausrüstung aufgrund der Abriebwirkung bestimmter Absorptionskomponenten, wie Siliciumdioxid, vermieden werden. Dieses neue Verfahren beseitigt die Schwierigkeiten mit einem starken Abrieb der Ausrüstung, indem es die Anwendung von Taumel-Agglomerationsverfahren zur Bildung von Agglomeraten der hier beschriebenen Zusammensetzungen zuläßt. Die Verwendung von Taumeltyp- oder Scheibentyp-Agglomeratoren zur Bildung von Agglomeraten ist aus dem Stand der Technik bekannt. Die Beschreibung von Verfahren und Vorrichtungen zur Durchführung von derartigen Agglomerationsverfahren vom Taumeltyp finden sich in verschiedenen Druckschriften, z. B. in Perry's Chemical Engineers' Handbook, (6. Auflage, 1984), worin auf den Seiten 8-65 bis 8-68 derartige Verfahren und Vorrichtungen ausführlich beschrieben sind. Unter dem hier verwendeten Ausdruck "Agglomeration" ist ein Verfahren zu verstehen, bei dem kleine Teilchen zu größeren Teilchen von relativ dauerhaften Massen vereinigt werden. Diese dauerhaften Massen können eine beliebige geeignete Form, beispielsweise die Form von unregelmäßigen Pellets oder Kugeln, aufweisen, jedoch liefern Taumel-Agglomerationsverfahren im allgemeinen im wesentlichen kugelförmige Agglomerate. Obgleich die Verwendung von Agglomeratoren vom Taumeltyp aus dem Stand der Technik bekannt ist, sind die Verwendung von bestimmten Bindemitteln zur Unterstützung der Bildung von Agglomeraten sowie die Einflüsse von derartigen Bindemitteln auf die mechanischen Eigenschaften der fertigen Agglomerate dem Fachmann nicht immer allgemein geläufig. Insbesondere besteht ein neuer Aspekt des Verfahrens zur Herstellung von Absorptionszusammensetzungen mit hoher Bruchfestigkeit in der Verwendung einer kolloidalen Oxidlösung als Bindemittel während des Taumel-Agglomerationsvorgangs der absorbierenden Komponenten der hier beschriebenen Zusammensetzungen. Der Stand der Technik lehrt nicht die Verwendung einer kolloidalen Oxidlösung als geeignetes Mittel zum Binden der absorbierenden Verbindungen von Zinkoxid und Siliciumdioxid. Ferner kommt es neben den unerwarteten Bindeeigenschaften von kolloidalen Oxidlösungen auch zu dem Ergebnis, daß die fertigen Agglomerate überraschend gute mechanische Eigenschaften aufweisen.
In einer Ausführungsform der Verfahren zur Herstellung einer Absorptionszusammensetzung von hoher Bruchfestigkeit wird eine kolloidale Oxidlösung in einer Sprühstufe auf ein homogenes Gemisch, das Zinkoxid und Siliciumdioxid enthält, aus diesen Bestandteilen besteht oder im wesentlichen aus diesen Bestandteilen besteht, während der Taumel-Agglomeration des homogenen Gemisches unter Bildung eines Agglomerats gesprüht. Beliebige geeignete Verfahren zur Bildung eines Sprühstrahls der kolloidalen Oxidlösung können erfindungsgemäß herangezogen werden. Der Sprühstrahl kann im allgemeinen in Form von kleinen Tröpfchen oder dispergierten Tröpfchen vorliegen, die dazu dienen, das homogene Gemisch während der Taumel-Agglomeration zu benetzen, um die Bildung von Kugeln zu ermöglichen.
Das Verhältnis von Zinkoxid zu Siliciumdioxid im homogenen Gemisch kann im Bereich von 0,25:1 bis 4:1 liegen. Vorzugsweise liegt das Verhältnis von Zinkoxid zu Siliciumdioxid im homogenen Gemisch im Bereich von 0,5:1 bis 1,5:1 und insbesondere im Bereich von 0,75:1 bis 1,25:1. Ferner kann es sich beim homogenen Gemisch um ein Gemisch handeln, das Zinkoxid und Siliciumdioxid in Form eines feinen Pulvers enthält, daraus besteht oder im wesentlichen daraus besteht. Dieses homogene Pulvergemisch kann in geeigneter Weise agglomeriert werden, indem man die kolloidale Oxidlösung auf das homogene Pulvergemisch sprüht, während das homogene Pulvergemisch innerhalb eines geneigten, rotierenden Scheibenagglomerators, der mit einer Einfassung versehen ist, einer Taumelbewegung unterzogen wird. Wie bereits erwähnt, führt diese Taumel-Agglomeration zur Bildung eines Agglomerats, das im wesentlichen in Form von Kugeln vorliegt.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Absorptionszusammensetzung von hoher Festigkeit verwendete kolloidale Oxidlösung weist die gleichen Eigenschaften wie die vorstehend beschriebenen kolloidalen Lösungen oder Sole auf. Die Menge der bei der Agglomeration des homogenen Gemisches oder des homogenen Pulvergemisches verwendeten kolloidalen Oxidlösung ist so beschaffen, daß sich ein Agglomerat, entweder in trockener Form oder in calcinierter Form, ergibt, das einen Anteil der Metalloxidverbindung enthält, die von einer Menge, die zur Bereitstellung eines Agglomerats mit einer Bruchfestigkeit von mindestens 13,3 N (3 lbf) bis 30 Gew.-% des Gesamtgewichts des Agglomerats reicht. Vorzugsweise soll jedoch die Menge der kolloidalen Oxidlösung, die in der Agglomerationsstufe verwendet wird, so beschaffen sein, daß der Metalloxidanteil entweder des getrockneten Agglomerats oder des calcinierten Agglomerats im Bereich von 5 bis 20 Gew.-% liegt. Insbesondere ist die Menge der kolloidalen Oxidlösung, die bei der Agglomeration der Zusammensetzung verwendet wird, so beschaffen, daß der Metalloxidanteil entweder im getrockneten Agglomerat oder im calcinierten Agglomerat im Bereich von 5 bis 15 Gew.-% liegt.
Wie bereits erwähnt, ergibt das hier beschriebene neue Verfahren zur Herstellung einer Absorptionszusammensetzung von hoher Bruchfestigkeit ein fertiges Agglomerat, das getrocknet und/oder calciniert worden ist und eine herausragend hohe Bruchfestigkeit von mindestens 13,3 N (3 lbf) aufweist. Das fertige Agglomerat kann vorzugsweise eine Bruchfestigkeit von 13,3 bis 26,7 N (3 bis 6 lbf) aufweisen. Vorzugsweise liegt die Bruchfestigkeit im Bereich von 15,6 bis 25,5 N (3,5 bis 5,5 lbf).
Ferner wurde festgestellt, daß durch Zugabe einer Verbindung eines Metalls der Gruppe VIII als Promotor zum trockenen Agglomerat, das nach den hier beschriebenen Verfahren hergestellt worden ist, und durch anschließende Calcinierung des auf diese Weise mit einem Promotor versetzten Agglomerats eine Verbesserung der Bruchfestigkeit des nicht mit einem Promotor versetzten calcinierten Agglomerats erreicht werden kann. Dieses mit einem Metalloxid als Promotor versetzte Agglomerat weist erheblich verbesserte mechanische Eigenschaften im Vergleich zum nicht mit dem Promotor versetzten Agglomerat insofern auf, als das mit einem Metalloxid als Promotor versetzte Agglomerat nach Durchlaufen einer weiteren Calcinierungsstufe eine Bruchfestigkeit von mindestens 22,3 N (5 lbf) aufweisen kann. Vorzugsweise beträgt die Bruchfestigkeit einer derartigen, mit einem Metalloxid als Promotor versetzten absorbierenden Zusammensetzung, die anschließend calciniert worden ist, 26,7 bis 62,3 N (6 bis 14 lbf). Insbesondere kann die Bruchfestigkeit im Bereich von 31,2 bis 57,9 N (7 bis 13 lbf) liegen.
Die Metalloxid-Promotoren können den nach den hier beschriebenen Verfahren gebildeten Agglomeraten nach beliebigen bekannten Verfahren zugesetzt werden. Ein bevorzugtes Verfahren zur Zugabe eines Promotors zu den hier beschriebenen Agglomeraten besteht in der Imprägnierung der Agglomerate durch standardmäßige Verfahren unter beginnender Benetzung, wobei die Agglomerate entweder mit einer wäßrigen oder einer organischen Lösung mit einem Gehalt an der erwünschten Menge eines Promotormetalls, die mit einem wäßrigen oder organischen Lösungsmittel auf ein Volumen, das dem Gesamtporenvolumen des zu imprägnierenden absorbierenden Materials oder Agglomeratmaterials entspricht, verdünnt worden ist, imprägniert werden. Geeignete Metalloxid-Promotoren sind vorstehend beschrieben worden. Die Menge des Metalloxid-Promotors, die dem Agglomerat zugesetzt werden kann, soll so beschaffen sein, daß die Menge im fertigen calcinierten oder getrockneten Agglomerat im Bereich von 0,1 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 2 bis 7,5 Gew.-% und insbesondere im Bereich von 5 bis 7 Gew.-% liegt. Die Betriebsbedingungen für die Trocknung und Calcinierung der Agglomerate sind vorstehend ausführlich beschrieben worden.
Als eine weitere Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens zur Herstellung einer Absorptionszusammensetzung von hoher Bruchfestigkeit wird ein homogenes Pulvergemisch, das durch Vermischen von Zinkoxid und Siliciumdioxid mit Wasser unter Bildung eines Gemisches hergestellt worden ist, einer Trocknungsstufe zur Bildung eines getrockneten Gemisches unterzogen, das dann anschließend unter Bildung eines homogenen Gemisches gemahlen wird. Das gemahlene homogene Gemisch kann in den vorstehend beschriebenen Verfahren eingesetzt werden. Beliebige geeignete Verfahren zum Vermischen der Zinkoxid- und Siliciumdioxid-Komponenten mit Wasser können herangezogen werden. Dieser Vorgang kann absatzweise oder kontinuierlich erfolgen, vorausgesetzt, daß die Komponenten vor der weiteren Verarbeitung gründlich und innig vermischt werden. Zu geeigneten Typen von absatzweise arbeitenden Mischern gehören (ohne Beschränkung hierauf) Wechselgefäßmischer, stationäre Tankmischer, doppelarmige Knetmischer mit beliebigen geeigneten Rührern oder Schaufeln, wie Sigma-Schaufeln, Dispergierschaufeln, überlappende Mehrfachabstreif-Schaufeln, Schaufeln mit einfacher Krümmung, Fischschwanz-Schaufeln und dergl. Zu geeigneten Typen von kontinuierlichen Mischern gehören (ohne Beschränkung hierauf) Einfachschnecken- oder Doppelschenckenextruder, Trog- und Schneckenmischer und schwere Trogmischer. Um die gewünschte Dispersion der Materialien zu erreichen, werden sie bis zur Bildung eines homogenen Gemisches vermischt. Die Mischzeit soll ausreichen, um ein einheitliches Gemisch zu erreichen. Im allgemeinen beträgt sie weniger als 45 Minuten. Vorzugsweise liegt die Mischzeit im Bereich von 2 bis 15 Minuten.
Im Anschluß an das Vermischen von Wasser mit den absorbierenden Komponenten, die Zinkoxid und Siliciumdioxid enthalten, im wesentlichen daraus bestehen oder daraus bestehen, wird das auf diese Weise gebildete Gemisch getrocknet, um das in der Mischstufe verwendete Wasser zu entfernen. Beliebige geeignete Verfahren zum Trocknen können herangezogen werden und sollen so beschaffen sein, daß ein im wesentlichen trockenes Gemisch gebildet wird. Die Betriebsbedingungen für die Trocknungsstufe sind vorstehend beschrieben worden.
Das getrocknete Gemisch aus Zinkoxid und Siliciumdioxid kann einer weiteren Größenverminderung, vorzugsweise unter Bildung eines homogenen Pulvergemisches, durch beliebige geeignete Verfahren oder bekannte Verfahren der Größenverminderung unterzogen werden. Es gibt zahlreiche bekannte Verfahren und Vorrichtungen zur Größenverminderung. Verwiesen wird hier auf die dargelegten und ausführlich beschriebenen Beispiele in Perry's Chemical Engineers' Handbook, S. 8-20 bis 8-48 (6. Auflage, 1984). Beliebige dieser Verfahren und Vorrichtungen zur Größenverminderung können für Mahlzwecke und für die Zwecke der Bildung eines Pulvers zur anschließenden Verwendung bei der Taumel-Agglomeration unter Bildung eines Agglomerats gemäß den vorerwähnten Verfahren zum Aufsprühen einer kolloidalen Oxidlösung auf ein derartiges Pulver herangezogen werden.
Ein Verfahren zur Entfernung von Schwefel kann mittels einer beliebigen Vorrichtung durchgeführt werden, bei der abwechselnd ein Kontakt der absorbierenden Zusammensetzung mit einem schwefelhaltigen gasförmigen Einsatzmaterialstrom und anschließend der absorbierenden Zusammensetzung mit Sauerstoff oder einem sauerstoffhaltigen Gas, das zur Regeneration der absorbierenden Zusammensetzung verwendet wird, erreicht wird. Das Verfahren zur Entfernung von Schwefel ist in keiner Weise auf die Verwendung einer speziellen Vorrichtung beschränkt. Das Verfahren zur Entfernung von Schwefel kann durchgeführt werden, indem man ein Festbett einer absorbierenden Zusammensetzung, ein Wirbelschichtbett einer absorbierenden Zusammensetzung oder ein Bewegtbett einer absorbierenden Zusammensetzung verwendet. Die derzeit bevorzugte Ausführungsform besteht in der Verwendung eines Festbetts einer absorbierenden Zusammensetzung.
Um ein ungewolltes Vermischen des Schwefelverbindungen enthaltenden, gasförmigen Einsatzmaterialstroms mit dem Sauerstoffgas oder dem sauerstoffhaltigen Gas, das in der Regenerationsstufe verwendet wird, zu vermeiden, wird vorzugsweise dafür Sorge getragen, den gasförmigen Einsatzmaterialstrom in den Reaktor zu beenden und anschließend ein inertes Spülfluid, wie Stickstoff, Kohlendioxid oder Wasserdampf, einzuleiten. Es können beliebige geeignete Spülzeiten herangezogen werden, jedoch soll der Spülvorgang so lange fortgesetzt werden, bis Kohlenwasserstoff und/oder Schwefelwasserstoff vollständig entfernt worden sind. Beliebige geeignete Strömungsgeschwindigkeiten des Spülfluids können herangezogen werden. Eine derzeit bevorzugte Strömungsgeschwindigkeit des Spülfluids ist so beschaffen, daß sich eine Raumgeschwindigkeit des Gases pro Stunde (GHSV) im Bereich von 800 bis 1200 GHSV ergibt. Der hier verwendete Ausdruck "Raumgeschwindigkeit des Gases pro Stunde" ist als das Verhältnis der gasförmigen volumetrischen Strömungsgeschwindigkeit unter Standardbedingungen von 16ºC (60ºF) und einem Druck von 0,1 MPa (1 Atmosphäre) zum Reaktorvolumen definiert.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Zusammensetzung kann zur Entfernung von Spurenmengen an Schwefelverbindungen aus beliebigen geeigneten Typen von gasförmigen Einsatzmaterialströmen, die verunreinigende Mengen an Schwefelverbindungen enthalten, verwendet werden. Derartige Gasströme können Schwefelverbindungen im Konzentrationsbereich bis zu 2 Mol-% enthalten. Die Schwefelverbindungen gehören im allgemeinen zu Typen aus der Gruppe Schwefelwasserstoff, Schwefeldioxid, Carbonylsulfid, Kohlenstoffdisulfid und Gemische aus zwei oder mehr dieser Bestandteile.
Es ist bevorzugt, die Zusammensetzungen für die Verarbeitung von Nachlauf-Gasströmen von Claus-Anlagen zu verwenden. Unter diesen Nachlauf-Gasströmen von Claus-Anlagen können sie entweder aus einem Claus- Verfahren, das unter Minimierung von Schwefeldioxid betrieben wird, stammen oder der Nachlauf-Gasstrom kann einer vorherigen Hydrierungsstufe unterzogen werden, wobei die Schwefelverbindungen innerhalb des Nachlauf- Gasstroms zu Schwefelwasserstoff reduziert werden. Die Betriebsweise des Claus-Verfahrens unter Minimierung des Schwefeldioxids wird durchgeführt, indem man die Reaktionszone mit einem geringfügigen überschuß von Schwefelwasserstoff gegenüber der für die Claus-Reaktion erforderlichen stöchiometrischen Menge versorgt. Dieser geringfügige stöchiometrische Überschuß an Schwefelwasserstoff führt zu einer Minimierung der Menge an Schwefeldioxid, die in einem Claus-Nachlaufgas enthalten ist. Wenn das Verhältnis von Schwefelwasserstoff zu Schwefeldioxid in der Reaktionszone einer Claus-Anlage etwa 2:1 beträgt, so beträgt das Verhältnis von Schwefelwasserstoff zu Schwefeldioxid im Claus-Nachlaufgas etwa 2:1. Im allgemeinen beträgt die Konzentration an Schwefelverbindungen in einem Claus- Nachlauf-Gasstrom weniger als 2 Mol-%, wobei das Kohlendioxid im Nachlauf-Gasstrom in einer Konzentration im Bereich von 5 bis 60 Mol-% vorhanden ist. Wasser ist normalerweise in einer Menge von 10 bis 40 Mol-%, Stickstoff in einer Menge von 20 bis 50 Mol-% und Wasserstoff in einer Menge bis zu 2 Mol-% vorhanden.
Der gasförmige Strom, der eine bestimmte Konzentration an Schwefelverbindungen enthält, wird mit den hier beschriebenen, neuen Absorptionszusammensetzungen kontaktiert, um einen behandelten ausströmenden Produktstrom mit einer im wesentlichen verringerten Konzentration an Schwefelverbindungen zu bilden. Vorzugsweise kann die wesentlich verringerte Konzentration an Schwefelverbindungen im behandelten austretenden Strom unter 0,5 Mol-% des behandelten austretenden Stroms liegen. Insbesondere kann die wesentlich verringerte Konzentration an Schwefelverbindungen im behandelten austretenden Strom unter 0,02 Mol-% des behandelten austretenden Stroms liegen.
Beliebige geeignete Temperaturen können für das erfindungsgemäße Schwefelentfernungsverfahren herangezogen werden, die den gewünschten Grad der Entfernung von Schwefel aus einem gasförmigen Einsatzmaterialstrom ergeben. Die Temperatur liegt im allgemeinen im Bereich von 149 bis 599ºC (300 bis 1110ºF) und insbesondere im Bereich von 199 bis 449ºC (390 bis 840ºF).
Beliebige geeignete Temperaturen, die eine Regeneration der absorbierenden Zusammensetzung aus ihrer Sulfidform unter Rückbildung der ursprünglichen Form der absorbierenden Zusammensetzung bewirken, können verwendet werden. Die Regenerationstemperatur liegt im allgemeinen im Bereich von 371 bis 816ºC (700 bis 1500ºF) . Die Regenerationstemperatur liegt vorzugsweise im Bereich von 427 bis 760ºC (800 bis 1400ºF) . Insbesondere soll die Regenerationstemperatur im Bereich von 427 bis 704ºC (800 bis 1300ºF) liegen.
Beliebige geeignete Drücke können für die erfindungsgemäßen Verfahren herangezogen werden. Es wird angenommen, daß der Druck des zu behandelnden gasförmigen Einsatzmaterialstroms keinen wichtigen Einfluß auf das erfindungsgemäße Absorptionsverfahren hat. Der Druck liegt während der Behandlung im allgemeinen im Bereich von atmosphärischem Druck (0,1 MPa bis 13,9 MPa) (2000 psig).
Beliebige geeignete Verweilzeiten können für den schwefelhaltigen, gasförmigen Einsatzmaterialstrom in Gegenwart der erfindungsgemäßen absorbierenden Zusammensetzung herangezogen werden. Die Verweilzeit, die als Volumenteile des Gases bei standardmäßigen Temperatur- und Druckbedingungen pro Volumen der absorbierenden Zusammensetzung pro Stunde angegeben wird, liegt im allgemeinen im Bereich von 10 bis 10 000 und insbesondere im Bereich von 250 bis 2500.
Der aus einer Claus-Anlage austretende Strom mit einer bestimmten Konzentration an Schwefelverbindungen kann in eine Absorptionszone, die beliebige der hier beschriebenen absorbierenden Zusammensetzungen enthält, eingeleitet werden, um mindestens einen Teil der Konzentration an Schwefelverbindungen zu entfernen, wodurch ein behandelter austretender Strom mit einer wesentlich verminderten Konzentration an Schwefelverbindungen und eine beladene absorbierende Zusammensetzung gebildet werden. In periodischen Abständen kann die beladene absorbierende Zusammensetzung regeneriert werden, indem man ein sauerstoffhaltiges Gas in Kontakt mit der beladenen absorbierenden Zusammensetzung bringt, wodurch ein regeneriertes Absorptionsmittel und ein Regenerationsabflußstrom gebildet werden. Claus-Verfahren sind aus dem Stand der Technik bekannt. Sämtliche Hinweise auf Claus-Verfahren oder Claus-Anlagen beziehen sich auf Konversionsverfahren zur Gewinnung von elementarem Schwefel aus Fluidströmen, die gelegentlich als Säuregasströme bezeichnet werden, die vorwiegend Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid enthalten. Bei diesen Säuregasströmen handelt es sich im allgemeinen um Fluidströme, die aus einem Hauptgas-Behandlungssystem stammen, das zur Entfernung von Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid aus Fluidströmen mit einem Gehalt an diesen Bestandteilen verwendet wird. Der Säuregasstrom wird in die thermische Zone einer Claus-Anlage geleitet, wo ein Teil des Schwefelwasserstoffs in Gegenwart von Luft verbrannt wird. In der thermischen Zone der Claus-Anlage reagiert der Schwefelwasserstoff im allgemeinen mit Sauerstoff unter Bildung von Schwefeldioxid und Wasser gemäß folgender Reaktionsgleichung:
2H&sub2;S + 3O&sub2; T 2SO&sub2; + 2H&sub2;O
Um die im Säuregasstrom enthaltenen Schwefelverbindungen in elementaren Schwefel überzuführen, wird der aus der thermischen Zone der Claus-Anlage austretende Strom in eine Schwefelgewinnungszone oder Reaktionszone einer Claus-Anlage geleitet, wo das Schwefeldioxid mit dem nicht-umgesetzten Schwefelwasserstoff unter Bildung von elementarem Schwefel und Wasser gemäß folgender Reaktionsgleichung umgesetzt wird:
2H&sub2;S + SO&sub2; T 3S + 2H&sub2;O
Für eine optimale Gewinnung des Schwefels aus dem Schwefelwasserstoff im Säuregasstrom ist es besonders wünschenswert, das Verhältnis von Schwefelwasserstoff zu Schwefeldioxid in dem der Claus-Reaktorzone zugeführten Fluidstrom von etwa 2:1 aufrechtzuerhalten. Um dieses optimale Verhältnis zu erreichen, wird die der thermischen Zone der Claus-Anlage zugeführte Luftmenge so gesteuert, daß eine ausreichende Menge an H&sub2;S mit Sauerstoff unter Bildung des erforderlichen Anteils an SO&sub2; umgesetzt wird. Der aus der Claus-Anlage austretende Strom oder das Nachlaufgas weisen im allgemeinen nur Spurenmengen an Schwefelverbindungen auf, zu denen Schwefelwasserstoff und Schwefeldioxid gehören. Zu weiteren möglichen Schwefelverbindungen im Nachlauf-Gasstrom gehören Kohlenstoffdisulfid und Carbonylsulfid. Wie bereits früher beschrieben, kann das Claus-Verfahren in einem Schwefeldioxid-Minimierungsmodus betrieben werden oder es kann alternativ das Nachlaufgas zusätzlich einer Hydrierungsstufe unterworfen werden, bei der Schwefelverbindungen vor der nachgeordneten Verarbeitung zu Schwefelwasserstoff reduziert werden. Vorzugsweise kann die Konzentration an Schwefelverbindungen weniger als 2 Mol-% des Gas-Nachlaufstroms betragen.
Der aus der Claus-Anlage austretende Strom oder Nachlauf-Gasstrom mit einer bestimmten Konzentration an Schwefelverbindungen wird in ein Gefäß eingeleitet, das eine Absorptionszone mit einem Gehalt an der hier beschriebenen absorbierenden Zusammensetzung definiert. Innerhalb der Absorptionszone wird mindestens ein Teil der im Nachlauf-Gasstrom enthaltenen Konzentration der Schwefelverbindung unter Bildung eines behandelten austretenden Stroms entfernt, der eine wesentlich verringerte Konzentration der Schwefelverbindungen aufweist. Vorzugsweise beträgt die Konzentration an Schwefelverbindungen weniger als 0,5 Mol-% und insbesondere weniger als 0,1 Mol-%. Die entfernten Schwefelverbindungen werden an den Oberflächen und innerhalb der Poren der absorbierenden Zusammensetzung absorbiert, wodurch eine beladene absorbierende Zusammensetzung entsteht. Die in der absorbierenden Zusammensetzung während der Absorptions- oder Entfernungsstufe vermutlich auftretenden chemischen Veränderungen lassen sich durch die folgende Gleichung zusammenfassen:
ZnO + H&sub2;S T ZnS + H&sub2;O
Nachdem die absorbierende Zusammensetzung im wesentlichen vollständig sulfidiert worden ist, muß das beladene Absorptionsmittel einer Regeneration unterzogen werden, um die Zusammensetzung wieder in ihre ursprüngliche Form zu bringen. Die Regeneration wird periodisch durchgeführt, wobei man den Fluidstrom zur Absorptionszone abstellt und anschließend ein sauerstoffhaltiges Gas in Kontakt mit dem beladenen Absorptionsmittel bringt, wodurch ein regeneriertes Absorptionsmittel in einem Regenerationsausflußstrom gebildet wird. Es wird angenommen, daß in der Regenerationsstufe eine Reaktion gemäß folgender Gleichung abläuft:
ZnS + O&sub2; T ZnO + SOx
Der Regenerationsausflußstrom, der Schwefeldioxidverbindungen enthält, kann gegebenenfalls unter Mischen mit dem Säuregasstrom, der der thermischen Zone der Claus-Anlage zugeführt wird, zurückgeleitet werden. Dieser Regenerationsausflußstrom wird mit dem Säuregasstrom vor der Einleitung des Säuregasstroms in die thermische Zone der Claus-Anlage vermischt. Der Vorteil der Rückführung des Regenerationsausflußstroms ergibt sich aus der Möglichkeit der Verwendung der Schwefeloxidverbindung zur Umsetzung als Reaktant mit dem nicht-umgesetzten H&sub2;S zur Bildung von elementarem Schwefel und Wasser gemäß den vorstehenden Gleichungen.
In Fig. 1 ist ein Verfahren 10 zur Entfernung von Schwefelverbindungen aus verunreinigten Fluidströmen schematisch dargestellt. Ein Säuregasstrom mit einer bestimmten Konzentration an Schwefelwasserstoff wird über die Leitung 12 einem Ofen 14 zugeführt, der eine thermische Zone einer Claus-Anlage definiert, wo mindestens ein Teil des Schwefelwasserstoffs des Säuregasstroms mit Sauerstoff, der in der Luft, die der durch den Ofen 14 definierten thermischen Zone über die Leitung 16 zugeführt wird, enthalten ist, verbrannt wird. Das aus der thermischen Zone erhaltene Produkt wird in den Reaktor 18 eingeleitet, der eine Reaktorzone der Claus-Anlage definiert, wobei elementarer Schwefel durch die Leitung 20 gewonnen wird und ein Claus-Ausflußstrom gebildet wird und durch die Leitung 22 in die Heizeinrichtung oder den Wärmetauscher 24 gelangt. Der aus der Claus-Anlage austretende Strom wird gegebenenfalls auf eine gewünschte Temperatur erwärmt und gelangt dann durch die Leitung 26 in die Absorptionsgefäße 28a und 28b, die zwei getrennte Absorptionszonen definieren. Innerhalb der Absorptionszonen befinden sich beliebige der hier beschriebenen absorbierenden Zusammensetzungen. Innerhalb der Absorptionszonen wird mindestens ein Teil der im aus der Claus-Anlage austretenden Strom enthaltenen Schwefelverbindungen durch die absorbierende Zusammensetzung absorbiert oder aus dem austretenden Strom entfernt, wodurch ein behandelter austretender Strom gebildet wird, der durch die Leitung 30 aus den Absorptionsgefäßen 28a und/oder 28b abgeleitet wird. Der behandelte austretende Strom weist im allgemeinen eine erheblich verringerte Konzentration an Schwefelverbindungen auf. Vorzugsweise liegt die Menge der im behandelten austretenden Strom enthaltenen Schwefelverbindungen unter 0,5 Mol-% und vorzugsweise beträgt die Konzentration der Schwefelverbindungen im behandelten austretenden Strom weniger als 0,1 Mol-%.
Im allgemeinen ist es wünschenswert, über mindestens zwei getrennte Absorptionszonen zu verfügen, um die gleichzeitige Regeneration einer Absorptionszone zu ermöglichen, während die andere Absorptionszone zur Entfernung oder Absorption von Schwefelverbindungen aus dem Nachlauf-Gasstrom der Claus-Anlage verwendet wird. Die Bereitstellung von mindestens zwei absorbierenden Zonen ermöglicht die periodische Regeneration einer beladenen absorbierenden Zusammensetzung durch Einleiten von Sauerstoff oder sauerstoffhaltigem Gas, wie Luft, unter Kontakt mit dem beladenen Absorptionsmittel, wodurch ein regeneriertes Absorptionsmittel und ein Regenerationsausflußstrom gebildet werden. Das sauerstoffhaltige Gas wird über die Leitung 32 in die Absorptionsgefäße 28a und/oder 28b eingeleitet. Gegebenenfalls ist innerhalb der Leitung 32 eine Heizeinrichtung oder ein Wärmetauscher 34 angeordnet, die gegebenenfalls die Erwärmung des sauerstoffhaltigen Gases vor dem Einleiten des Gases in mindestens eine der Absorptionszonen ermöglichen. Der Regenerationsausflußstrom gelangt aus den Absorptionsgefäßen 28a und/oder 28b durch die Leitung 36 und wird mit dem ankommenden, durch die Leitung 12 zugeführten Säuregasstrom vermischt, bevor das auf diese Weise gebildete Gemisch in die thermische Zone geleitet wird.
Fig. 2 dient der Erläuterung des Einsatzes eines typischen geneigten Agglomerators vom Pfannen- oder Scheibentyp beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung der Zusammensetzungen. Wie in Fig. 1 gezeigt, wird eine Aufgabevorrichtung 110 so vorgesehen, daß Material einer Pfanne 112 des Agglomerators zugeführt werden kann. Es können beliebige geeignete Aufgabevorrichtungen zur Zufuhr von Material verwendet werden. In Fig. 2 ist jedoch ein Förderband dargestellt, auf dem das Agglomerat-Zufuhrmaterial 114 mit einem Gehalt an den absorbierenden Komponenten durch Bewegung eines Bands 116 transportiert und der Pfanne 112 zugeführt wird. Die Pfanne 112 umfaßt eine Scheibe 118, die mit einem am äußeren Umfang der Scheibe 118 vorgesehenen Rand 120 versehen ist, so daß eine im wesentlichen offene, zylindrische Vorrichtung entsteht. Um das Anheben und das kaskadenartige Fallen des Materials in der Pfanne 112 zu unterstützen, kann die Innenfläche der Scheibe 118 gegebenenfalls durch beliebige Maßnahmen mit einer rauhen Oberfläche versehen werden, wozu beispielsweise expandiertes Metall, Überzüge mit Abriebwirkung oder metallisierte Oberflächen gehören. Die Scheibe 118 kann einen beliebigen geeigneten Durchmesser aufweisen, der zur Bereitstellung der erforderlichen Kapazität notwendig ist. Der Durchmesser kann 1 Fuß bis mehr als 20 Fuß betragen. Die Tiefe der Pfanne 112 wird durch die Höhe des Rands 112 festgelegt. Es kann sich um eine beliebige geeignete Höhe handeln, die zur Unterstützung der gewünschten Agglomeration beiträgt. Im allgemeinen beträgt die Höhe des Rands 120 etwa 20% des Durchmessers der Scheibe 118.
An der Scheibe 118 ist eine Drehvorrichtung 122 vorgesehen, die eine Drehung der Pfanne 112 um ihre Achse ermöglicht. Die Drehvorrichtung 112 ist mit einer Verbindungsvorrichtung 124 verbunden, um eine Übertragung des Antriebs von einer Antriebsvorrichtung 126 auf die Drehvorrichtung 122 zu gewährleisten. Bei der Antriebsvorrichtung 126 kann es sich um eine beliebige Vorrichtung handeln, um den erforderlichen Antrieb zum Drehen der Pfanne 112 um ihre Achse zu gewährleisten. Hierzu gehören Elektromotoren beliebiger Typen, Antriebsmotoren beliebiger Typen oder Turbinen beliebiger Typen. Vorzugsweise handelt es sich bei der Antriebsvorrichtung 126 jedoch um einen Elektromotor, wobei es sich bei der Verbindungsvorrichtung 124 um eine beliebige geeignete Vorrichtung handelt, einschließlich Vorrichtungen, die eine variable Geschwindigkeitssteuerung der Pfanne 112 ermöglichen.
Die Pfanne 112 kann gegen die horizontale Ebene um einen Winkel geneigt sein, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Dieser Winkel ist in Fig. 2 mit dem griechischen Buchstaben Theta (θ) dargestellt. Er beträgt 15 bis 75ºC und vorzugsweise 30 bis 65ºC. Die Agglomerat- oder Pelletgröße wird vom Neigungswinkel der Pfanne 112 erheblich beeinflußt.
Um die Absorptionszusammensetzung zu behandeln und zu agglomerieren werden die Komponenten der absorbierenden Materialien oder die Agglomerationsbeschickung 114 der Pfanne 112 zugeführt. Eine Scheibe 118 wird um ihre Achse gedreht, wobei das Material auf der Scheibe 118 einer Taumelwirkung unterliegt. Eine kolloidale Oxidlösung wird durch eine Düse 128 auf die Materialien unter Rotation der Scheibe 118 aufgesprüht Während Fig. 2 eine Sprühdüse 128 als Einrichtung zum Kontaktieren der kolloidalen Oxidlösung mit dem Agglomeratmaterial zeigt, können beliebige geeignete Verfahren, die aus dem Stand der Technik bekannt sind, zum Besprühen oder Kontaktieren des trockenen Agglomeratpulvers mit einer Flüssigkeit verwendet werden. Die Agglomeratbeschickung wird durch die kolloidale Oxidlösung befeuchtet, was die Bildung von Pellets unterstützt. Die Taumelwirkung der Materialien innerhalb der sich drehenden Pfanne 112 verursacht eine Wirkung, die gelegentlich als "Schneeballeffekt" bezeichnet wird, wobei die befeuchteten Materialagglomerate als befeuchtete Teilchen in Kontakt mit anderen Teilchen kommen und dabei Sphäroide bilden. Die bei diesem Verfahren verwendete kolloidale Oxidlösung stellt nicht nur Feuchtigkeit bereit, die ein Aneinanderhaften der Teilchen durch kapillare Anziehungskräfte der Teilchenoberflächen verursacht, sondem führt auch zu dem überraschenden Ergebnis, daß ein fertiges Agglomerat der Absorptionszusammensetzung entsteht, das verbesserte mechanische Eigenschaften aufweist.
Es gibt verschiedene betriebsbedingte Faktoren der sich drehenden Pfanne 112, die die endgültige Größe der gebildeten Sphäroide beeinflussen. Zu diesen Betriebsfaktoren gehören (ohne Beschränkung hierauf) die Drehzahl der Pfanne 112, der Neigungswinkel (θ) der Pfanne 112, die Position und die Geschwindigkeit der Zufuhr sowohl des flüssigen als auch des festen Einsatzmaterials und das Verhältnis der Höhe des Rands 120 zum Durchmesser der Scheibe 118. Diese Faktoren werden unter anderem so eingestellt, daß sich die gewünschte Agglomerat- oder Pelletgröße ergibt.
Die folgenden Beispiele dienen der ausführlicheren Erläuterung und dem besseren Verständnis der Erfindung.

Beispiel I

Dieses berechnete Beispiel bringt Angaben über die berechneten Bereiche für die verschiedenen Betriebsbedingungen, Prozeßströme und Stromzusammensetzungen beim Betrieb einer Ausführungsform der hier beschriebenen Erfindung. Tabelle I Typische Betriebsbedingungen, Ströme und Zusammensetzungen (berechnet)

Beispiel II

Dieses Beispiel beschreibt das Verfahren zur Herstellung der absorbierenden Zusammensetzungen zusammen mit den Komponenten von derartigen Zusammensetzungen und den jeweiligen Daten für die physikalischen Eigenschaften der hergestellten Zusammensetzungen.
Kugeln mit einem Gehalt an etwa 38 Gew.-% Celite-Siliciumdioxid, etwa 50 Gew.-% Zinkoxid (ZnO) und etwa 12 Gew.-% Aluminiumoxid wurden auf folgende Weise hergestellt. Zunächst wurden ZnO- und Celite-Pulver für eine Zeitspanne von etwa 45 Minuten in einer zur Bildung eines Gemisches ausreichenden Wassermenge vermischt und sodann 6 bis 12 Stunden bei einer Temperatur von etwa 149ºC (300ºF) getrocknet. Das getrocknete Material wurde in einer Kugelmühle zu einem feinen Pulver zerkleinert. Das erhaltene Pulver wurde mit einer kolloidalen Lösung von DispalR18N4-20-Aluminiumoxid (Vista Chemicals) in einer ausreichenden Menge besprüht, daß dem erhaltenen Gemisch etwa 5,25 Gew.-% Aluminiumoxid einverleibt wurden. Anschließend wurde das Produkt unter Bildung eines trockenen Pulvers getrocknet. Ein Teil dieses getrockneten Pulvers wurde zur Bildung eines Agglomerats auf eine Pelletisierscheibe oder Pelletisiervorrichtung der Fa. Dravo Corporation gebracht. Unter Drehen der Pelletisierscheibe wurde eine zusätzliche Menge des feinen Pulvers kontinuierlich der Pelletisiervorrichtung unter Verwendung einer Pulverzufuhr zugeführt. Das Gemisch auf der Scheibe wurde kontinuierlich mit einer kolloidalen Lösung von DispalR-Aluminiumoxid in Wasser unter Ausbildung von Kugeln besprüht. Die Mengen der Pulverzufuhr und der auf das Pulver aufgesprühten kolloidalen Aluminiumoxidlösung wurden so eingestellt, daß sich Kugeln der vorstehend angegebenen Zusammensetzung ergaben. Der Scheibenwinkel und ihre Drehzahl wurden zur Bildung von Kugeln der gewünschten Größe eingestellt.
Die Kugeln wurden etwa 3 Stunden bei etwa 175ºC (250ºF) getrocknet und sodann etwa 2 Stunden bei etwa 635ºC (1175ºF) calciniert. Die getrockneten und calcinierten Kugeln wurden unter Anwendung des Verfahrens der beginnenden Feuchtigkeit mit einer ausreichenden Menge an in Wasser gelöstem Ni(NO&sub3;)&sub2; 6H&sub2;O imprägniert, so daß der Nickeloxidanteil im Produkt etwa 7,5 Gew.-% betrug. Sodann wurde eine weitere Trocknungs- und Calcinierungsstufe gemäß den vorstehenden Angaben durchgeführt. Die physikalischen Eigenschaften des Materials vor und nach der Imprägnierung mit Nickel sind in Tabelle II aufgeführt. In Tabelle II finden sich auch Vergleichsdaten für eine ähnliche Zusammensetzung wie die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Zusammensetzung, die aber anstelle eines Scheibenagglomerationsverfahrens durch ein Extrusionsverfahren hergestellt worden war. Für die Vergleichszusammensetzung wurde keine kolloidale Lösung als Bindemittel verwendet. Die in Tabelle II vorgelegten Daten zeigen, daß das kugelförmige Produkt eine hohe mechanische Festigkeit aufweist, wobei das Porenvolumen und die Schüttdichte ähnlich wie beim Vergleichsmaterial sind. Tabelle II Physikalische Eigenschaften von H&sub2;S-Absorptionsmitteln vor der Ni-Imprägnierung

Beispiel III

Das Beispiel III beschreibt die Verwendung des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Materials zur Entfernung von H&sub2;S aus einem mit H&sub2;S verunreinigten Fluidstrom und bietet einen Vergleich zwischen diesem Material und einem Kontrollmaterial, die beide in einem H&sub2;S-Absorptionsverfahren eingesetzt werden.
Das im vorstehenden Beispiel II beschriebene Absorptionsmaterial wurde einem Absorptionstest unterworfen, bei dem das Absorptionsmittel abwechselnd mit einem Gasstrom mit einem Gehalt an H&sub2;S im Gemisch mit einem Inertgas bis zum Erreichen der Kapazitätsgrenze des Absorptionsmittels in bezug auf die Schwefelbeladung kontaktiert wurde und anschließend eine Regeneration des mit Schwefel beladenen Absorptionsmittels in seine ursprüngliche ZnO-Form durch Kontaktieren des Absorptionsmittels mit Luft durchgeführt wurde. Die Reaktortemperatur für die Kontaktstufe wurde auf etwa 427ºC (800ºF) gehalten. Die Regenerationstemperatur wurde auf etwa 593ºC (1100ºF) gehalten. Die Kapazitätsgrenze des Absorptionsmittels für die Schwefelbeladung war erreicht, wenn Schwefelwasserstoff im austretenden Strom nachgewiesen wurde. Zu diesem Zeitpunkt wurde das sulfidierte Material in Luft regeneriert. Die SO&sub2;-Konzentration wurde 10 Minuten nach Beginn der Absorptionsstufe und beim Durchbruch (BT) gemessen. Die Testdaten für die Zusammensetzung sind in Tabelle III aufgeführt. Das erfindungsgemäße Absorptionsmittel wies ein ähnliches Schwefelentfernungsvermögen wie das Kontrollmaterial auf, zeigte aber eine erheblich verbesserte mechanische Festigkeit, wie aus dem vorstehenden Beispiel II hervorgeht. Selbst nach 100 Absorptions- und Regenerationszyklen wurde ein geringfügiger Verlust der Schwefelentfernungskapazität festgestellt. Die kugelförmige Gestalt dieses Produkts wird für einen großtechnischen Betrieb aus einer Anzahl von Gründen bevorzugt, wozu die verbesserten Druckabfalleigenschaften gehören, die sich bei der Verwendung von kugelförmigen absorbierenden Massen ergeben. Tabelle III Testergebnisse der Schwefelwasserstoffabsorption

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Absorptionszusammensetzung von hoher Bruchfestigkeit, umfassend das Vermischen von Zinkoxid und Siliciumdioxid unter Bildung eines homogenen Gemisches, dadurch gekennzeichnet, daß eine kolloidale Oxidlösung auf das homogene Gemisch während einer Taumel-Agglomeration unter Bildung eines Agglomerats gesprüht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Menge des in der Sprühstufe eingesetzten kolloidalen Oxidgemisches so beschaffen ist, daß die Metalloxidmenge in einer Menge bis zu 30 Gew. -% und in einer minimalen Menge, die eine Bruchfestigkeit von mindestens 13,3 N (3 lbf) ergibt, bereitgestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Taumelvorgang innerhalb einer geneigten rotierenden Scheibe mit einem Rand durchgeführt wird, um ein im wesentlichen kugelförmiges Agglomerat zu bilden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner umfassend das Trocknen oder Calcinieren des Agglomerats unter Bildung eines trockenen Agglomerats mit einer Bruchfestigkeit von mindestens 13,3 N (3 lbf).

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Menge des verwendeten kolloidalen Oxidgemisches so beschaffen ist, daß ein trockenes Agglomerat mit einem Gehalt an der Metalloxidverbindung im Bereich von 1 bis 30 Gew.-% des Gesamtgewichts der trockenen Zusammensetzung bereitgestellt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner umfassend die Zugabe eines Metalloxids der Gruppe VIII als Promotor zum trockenen Agglomerat in einer solchen Menge, daß sich ein Anteil der Metalloxidverbindung im trockenen Agglomerat im Bereich von 0,1 bis 15 Gew.-% unter Bildung eines mit einem Promotor versetzten Agglomerats ergibt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, umfassend die Zugabe von Nickeloxid als Metalloxid-Promotor der Gruppe VIII.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, ferner umfassend das Calcinieren des mit einem Promotor versetzten Agglomerats unter Bildung eines mit einem Promotor versetzten, calcinierten Agglomerats mit einer Bruchfestigkeit von mindestens 22,2 N (5 lbf).

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner umfassend vor der Sprühstufe folgende Stufen:

- Vermischen von Zinkoxid und Siliciumdioxid mit Wasser unter Bildung eines Gemisches;

- Trocknen des Gemisches unter Bildung eines getrockneten Gemisches; und

- Mahlen des getrockneten Gemisches unter Bildung des homogenen Gemisches.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Agglomerat und/oder das trockene Agglomerat im wesentlichen eine Kugelform aufweisen.