DE2919516C2

DE2919516C2 - Verfahren zur Reinigung industrieller Abgase, die geringe Mengen Schwefelverbindungen enthalten

Info

Publication number: DE2919516C2
Application number: DE2919516A
Authority: DE
Inventors: Jacques Serres Morlaas Batteux; Claude Blanc; Pierre Pau Grancher
Original assignee: Societe Nationale Elf Aquitaine Production SA
Current assignee: Societe Nationale Elf Aquitaine Production SA
Priority date: 1978-05-16
Filing date: 1979-05-15
Publication date: 1987-01-29
Also published as: CA1124036A; DE2919516A1; US4343778A; US4291003A; JPS54151564A; FR2425886B1; FR2425886A1

Description

Die Erfindung betrifft die Reinigung von Schwefelverbindungen enthaltenden Gasen, insbesondere die Reinigung von Industrieabgasen, die geringe Mengen an Schwefelwasserstoff, Schwefeldioxid, sowie gegebenenfalls Kohlenoxisulfid, Schwefelkohlenstoff oder Schwefeldämpfe enthalten.
Die Industrieabgase, insbesondere die Abgase der Erdölraffinerien, der Pyrit-Röstöfen oder der Fabrikationsanlagen zur Herstellung von Schwefel nach dem Claus-Verfahren, besitzen einen gewissen, nicht vernachlässigbaren Gehalt an Schwefelverbindungen und müssen deshalb in Ihrem Schwefelgehalt erheblich herabgesetzt werden bevor sie an die Atmosphäre abgegeben werden können.
Hierzu beschreibt die DE-OS 21 35 522 ein Verfahren zur Reinigung von Industrieabgasen, die geringe Konzentrationen an H₂S, SO₂, CS₂, COS und gegebenenfalls an Schwefeldämpfen, sowie erhebliche Mengen an H₂O, CO₂ und N₂ enthalten, wobei die Abgase zunächst einer katalytischen Reduktion und dann einer Wäsche mit einer wässrigen Aminlösung unterworfen werden, und anschließend die Verbrennung und Abgabe an die Atmosphäre erfolgt, und wobei das Amin durch Erhitzen regeneriert und die freigesetzten, aus H₂S und CO₂ bestehenden Gase einer Wiederverwendung zugeführt werden. Dieses Verfahren ist als SCOT-Verfahren (Shell Claus-off-Gas Treating) bekannt.
Bei der Durchführung dieses bekannten Verfahrens erfolgt die Absorption des Schwefelwasserstoffs bei relativ niedrigen Temperaturen unterhalb von 40°C, um eine bessere Selektivität der Trennung Schwefelwasserstoff/Kohlendioxid zu erreichen.
Die Erniedrigung der Temperatur der zu behandelnden Gase bewirkt die Kondensation praktisch des gesamten enthaltenen Wassers. Man könnte zwar dieses Wasser aus dem Gasstrom vor der Durchführung der Aminabsorption entfernen; dieses Wasser ist jedoch offensichtlich mit Schwefelwasserstoff gesättigt und bedarf einer besonderen Behandlung bevor es ins Abwasser gelassen oder wiederverwendet werden kann. Man könnte das Wasser auch in die Amin-Absorptionskolonne eintreten lassen; es gelangt aber dann mit den Aminen in die Regenerationskolonne und findet sich schließlich in Dampfform und mitgerissen vom Schwefelwasserstoffstrom, der in die Schwefelfabrikation zurückgeführt wird. Eine Entfernung ist somit erforderlich, und es ist hier außerdem eine Behandlung des mit H₂S gesättigten Wassers erforderlich, bevor dieses in das Abwasser gelassen oder wiederverwendet werden kann.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das eine Behandlung der schwefelwasserstoffhaltigen Wässer entbehrlich macht und gleichzeitig einfach durchzuführen ist. Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Reinigung von Industrieabgasen, die geringe Konzentrationen an H₂, SO₂, CS₂, COS und gegebenenfalls an Schwefeldämpfen, sowie erhebliche Mengen an H₂O, CO₂ und N₂ enthalten, wobei die Abgase zunächst einer katalytischen Reduktion und dann einer Wäsche mit einer wässrigen Aminlösung unterworfen werden, und anschließend die Verbrennung und Abgabe an die Atmosphäre erfolgt, und wobei das Amin durch Erhitzen regeneriert und die freigesetzten, aus H₂S und CO₂ bestehenden Gase einer Wiederverwendung zugeführt werden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Temperatur der zu behandelnden Gase ständig und an jedem Ort des Verfahrens auf einem Wert oberhalb des Taupunktes des in diesen Gasen enthaltenen Wassers hält.
Durch Anwendung des Verfahrens der Erfindung vermeidet man jegliche Wasseranreicherung der Aminlösung, und die Wassermengen, so wichtig sie in der Praxis sein mögen, die durch die zu behandelnden Industrieabgase eingeführt sind, werden bei der Durchführung des Verfahrens der Erfindung über den Kopf der Absorptionskolonne vollständig aus der Verfahrensanlage entfernt. Von der Absorptionskolonne werden die Gase der Verbrennung zugeführt, wobei der Wasserdampf keinerlei Funktion hat, worauf Abgabe an die Atmosphäre erfolgt. Vorzugsweise wird das bei der Durchführung des Verfahrens der Erfindung erhaltene, aus H₂S und CO₂ bestehende Gas der Wiederverwendung in der Schwefelfabrikation zugeführt.
Nach Maßgabe der Wassermengen, die in den zu behandelnden Abgasen enthalten sind, kann man die Absorption mit der Aminlösung bei mehr oder weniger erhöhten Temperaturen durchführen. In der Praxis wird die Temperatur in der Absorptionskolonne bei 65 bis 85°C, vorzugsweise 70 bis 80°C gehalten.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird als Amin das Methyldiäthanolamin (MDEA) in wässriger Lösung in Konzentrationen von 2 bis 4 Mol/Liter verwendet.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Die einzige Figur zeigt die Durchführung des Verfahrens der Erfindung in Form eines Fließschemas.
Das zu behandelnde Gasgemisch stammt aus einer Fabrikationsanlage zur Herstellung von Schwefel nach dem Claus-Verfahren. Dieses Gasgemisch wird der katalytischen Hydrierung unterworfen, bevor es über eine Leitung 2 am Boden einer Absorptionskolonne 1 eintritt und nach dem Austritt über eine Leitung 3 einem Kamin oder einer Verbrennungseinrichtung (nicht dargestellt) zugeführt wird.
In der Absorptionskolonne 1, die von üblicher Bauart mit Lochböden sein kann, zirkuliert im Gegenstrom zum Gas eine Aminlösung, die am Kopf der Absorptionskolonne 1 über eine Leitung 4 eingespeist und am Boden der Absorptionskolonne 1 über eine Leitung 5 ausgetragen wird.
Die Aminlösung wird mittels einer Pumpe 6 einem Wärmeaus -tauscher 7 zugeführt, wo sie wieder-erhitzt wird, und dann über eine Leitung 8 am Kopf einer Regenerierkolonne 9 eingespeist. Der Austritt erfolgt am Boden der Kolonne 9 über eine Leitung 10. Die Kolonne 9 kann ebenfalls von üblicher Bauart sein und besitzt im unteren Teil einen Erhitzer 11 für das Erhitzen der Aminlösung, wodurch ihre Regenerierung durch Freisetzung der enthaltenen sauren Gase erfolgt. Diese Gase treten am Kopf der Kolonne 9 über eine Leitung 12 aus und durchlaufen dann einen Kondensator 13 , bevor sie über eine Leitung 14 einer Claus-Anlage zugeführt werden. Das Kondensationswasser aus dem Kondensator 13 wird über eine Leitung 15 in die Regenerierkolonne 9 zurückgespeist. Die regenerierte Aminlösung wird am Boden der Kolonne 9über eine Leitung 10 ausgetragen und dem Wärmeaustauscher 7 zugeführt, wo sie die zu regenerierende Aminlösung erhitzt. Sie wird dann, wie vorstehend beschrieben, über die Leitung 4 in die Absorptionskolonne 1 eingespeist.
Die Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1

Ein aus der Schwefelfabrikation nach dem Claus-Verfahren stammendes Abgas wird zunächst der katalytischen Hydrierung unterworfen. In Tabelle I sind in kMol/Std. die Gasmengen sowie die Mengen der einzelnen Gasbestandteile an folgenden Orten der Anlage angegeben:

A: Eintritt des zu behandelnden Gases in die Absorptionskolonne.
B: Austrag des behandelten Gases zur Verbrennung oder zum Kamin.
C: Austrag des desorbierten Gases zur Schwefelfabrikation.

Tabelle I

Die Gase werden in die Kolonne 1 mit einem Druck von 1,2 bar und einer Mindesttemperatur von etwa 70°C eingespeist. Sie zirkulieren im Gegenstrom zu einer 3n-Aminlösung, die in die Kolonne in einer Menge von 450 m³/Std. eingespeist wird.
Die Menge an Schwefelwasserstoff, die in dem gereinigten Gas verbleibt, beträgt 250 vpm.

Beispiel 2

Das hier verwendete Abgas stammt aus der Schwefelfabrikation, jedoch nach einer Reinigungsstufe über Aluminiumoxid und anschließende katalytische Reduktion mit Hilfe der reduzierenden Gase, die beim Austritt aus der Schwefelfabrikationsanlage noch anwesend sind. In Tabelle II ist die Zusammensetzung der reduzierten Gase, die in die Anlage eintreten, sowie das Ergebnis der Behandlung nach dem Verfahren der Erfindung angegeben. Tabelle II &udf53;vz13&udf54;&udf53;vu10&udf54;
Die Abgase stammen hier ebenfalls aus der Schwefelfabrikation, wobei jedoch ein Gemisch anfällt, das vorab von einem wesentlichen Teil des Kohlendioxids befreit worden ist. In Tabelle III sind die Zusammensetzung des in die Anlage eintretenden reduzierten Gases sowie die Ergebnisse nach Durchführung des Verfahrens der Erfindung angegeben. Tabelle III &udf53;vz13&udf54;&udf53;vu10&udf54;

Claims

1. Verfahren zur Reinigung von Industrieabgasen, die geringe Konzentrationen an H₂S, SO₂, CS₂, COS und gegebenenfalls an Schwefeldämpfen, sowie erhebliche Mengen an H₂O, CO₂ und N₂ enthalten, wobei die Abgase zunächst einer katalytischen Reduktion und dann einer Wäsche mit einer wässrigen Aminlösung unterworfen werden, und anschließend die Verbrennung und Abgabe an die Atmosphäre erfolgt, und wobei das Amin durch Erhitzen regeneriert und die freigesetzten, aus H₂S und CO₂ bestehenden Gase einer Wiederverwendung zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß man die Temperatur der zu behandelnden Gase ständig und an jedem Ort des Verfahrens auf einem Wert oberhalb des Taupunktes des in diesen Gasen enthaltenen Wassers hält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man bei Temperaturen von 65 bis 85°C arbeitet.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2, dadurch gekennzeichnet, daß man bei Temperaturen von 70 bis 80°C arbeitet.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man 2 bis 4 Mol/Liter enthaltende Methyldiäthanolamin-Lösungen einsetzt.