PROCESS FOR ELIMINATING HYDROGEN SULPHIDE FROM EXHAUST GASES

Abstract: 1. Process for removing hydrogen sulphide from an exhaust gas by reacting with SO2 involving the formation of sulphur, the exhaust gas being passed over a regenerable catalyst and the resulting sulphur being adsorbed by the catalyst, characterised in that titanium dioxid with a BET surface area of at least 50 m**2 /g is used as the catalyst, the catalyst containing as an impregnation 0.3 to 5% weight of at least one of the metals nickel, iron or cobalt and the exhaust gas being passed over the catalyst at temperatures in the range of 30 to 150 degrees C.

Description: Verfahren zum Entfernen von Schwefelwasserstoff aus Abgasen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von Schwefelwasserstoff aus einem Abgas durch Umsetzen mit 802 unter Bildung von Schwefel, wobei das Abgas über einen regenerierbaren Katalysator geleitet und der gebildete Schwefel vom Katalysator adsorbiert wird. Im deutschen Patent 2 617 649 und dem dazu korrespondierenden britischen Patent 1 529 537 wird ein solches Verfahren beschrieben, wobei der Katalysator im wesentlichen aus Alu miniurnoxid besteht, das mit Eisen, Nickel und/oder Kobalt in einer Beladung von 2 bis 10 Gew.% imprägniert ist. Die vorliegende Erfindung stellt eine Weiterentwicklung dieses bekannten Verfahrens dar, wobei die Aufgabe gestellt ist, einen Katalysator zu schaffen, der wesentlich langsamer deaktiviert als der bekannte Katalysator. Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass man als Katalysator Titandioxid mit einer oberfläche nach BET von mindestens 50 m2/g verwendet, wobei der Katalysator als Imprägnierung 0,3 bis 5 Gew.% an mindestens einem der Metalle Nickel, Eisen oder Kobalt enthält und das Abgas bei Temperaturen im Bereich von 30 bis 150 0C über den Katalysator geleitet wird. Das Verfahren arbeitet adiabatisch, wobei der Katalysator in einer Schüttung angeordnet ist. Sowohl beim erfindungsgemässen wie beim bekannten A1203-Katalysator erfolgt die Umsetzung des Schwefelwasserstoffs nach der bekannten Gleichung 2H2S + SO2-- > 3S+ 2H2O, wobei H2 5 vollständig in Elementarschwefel umgewandelt wird, der als Beladung auf dem Katalysator verbleibt. Üb- licherweise wird der bekannte und auch der erfindungsgemässe Katalysator im Festbett angewandt, durch welches man das zu behandelnde Abgas leitet. Dabei zeigt es sich, dass der bekannte A1203-Katalysator bei Anwesenheit von Sauerstoff-Spuren im Gas mit wachsender Schwefelbeladung relativ rasch deaktiviert, so dass die Umsetzung von H2S mit SO2 zu Elementarschwefel immer weniger vollständig verläuft und das abströmende Abgas einen wachsenden H2S- und SO2-Gehalt behält. Der erfindungsgemässe TlO2-Katalysator deaktiviert viel langsamer, wie Messungen zeigen, die nachfolgend beschrieben werden. Die Ursache dieser Verbesserung dürfte darin liegen, dass beim bekannten A12O3-Katalysa- tor Sauerstoff mit den Schwefelverbindungen teilweise auch zu Sulfat reagiert, welches den Katalysator deaktiviert. Demgegenüber neigt der erfindungsgemässe Katalysator nicht oder kaum zur Sulfatbildung. Beim erfindungsgemässen Katalysator kann das Abgas neben H2S und SO2 auch COS mit einem Anteil von 0,01 bis 0,5 Vol.% enthalten, welches am Katalysator durch Hydrolyse zu CO2 und H2S umgewandelt wird. Hierbei reagiert COS + H2O zu H2S + CO2 weitgehend unbehindert, weil am Katalysator kein Sulfat gebildet wird. Das bei der Hydrolyse entstehende CO2 stört die weiteren Umsetzungen nicht und geht in das behandelte Abgas über. Das zu behandelnde Abgas kann H2S und SO2 in breitem Konzentrationsbereich enthalten, wobei die Begrenzung für das Verfahren in der bei der katalytischen Umsetzung entstehenden Reaktionswärme liegt. Vorzugsweise weist das Abgas H2S-Konzentrationen im Bereich von 0,1 bis 3 Vol.% und SO2-Konzentrationen im Bereich von 0,05 bis 1,5 Vol.% auf. Es wurde gefunden, dass der vorzugsweise Bereich für die Imprägnierung des TiO2-Katalysators mit Nickel, Eisen oder Kobalt bei 1 bis 3 Gew.% liegt. Als wirksamstes Imprägnierungsmetall hat sich Nickel erwiesen. Für die Herstellung des imprägnierten Katalysators kann folgendes Verfahren angewandt werden: Formkörper aus TiO2 werden mit einer wassrigen Lösung eines oder mehrerer geeigneter Salze, z.B. Sulfate, der Imprägnierungsmetalle, z.B. Nickelsulfat, getränkt, bei etwa 150 0C getrocknet und bei etwa 350 0C im Luftstrom kalziniert. Beim Gebrauch des Katalysators wandelt sich die auf dem Träger in Form von Oxid oder Metallsalz befindliche Imprägnierung sofort in Metallsulfid um, wodurch die Wirksamkeit des Katalysators jedoch nicht beeinträchtigt wird. Für die Behandlung des Abgases wird der TiO2-Katalysator in bekannter, bereits im deutschen Patent 2 617 649 beschriebener Weise in mindestens zwei Betten bereitgestellt, wobei ein Bett der Abgasbehandlung dient, während das zweite, mit Schwefel beladene Katalysatorbett zum Regenerieren mit einem Inertgas mit Temperaturen im Bereich von 250 bis 400 0C behandelt wird. Als heisses Inertgas kann vorzugsweise behandeltes Abgas verwendet werden. Ist die Regenerierung beendet, wird das Katalysatorbett nach Kühlung wieder zur Abgasbehandlung eingesetzt, während das andere, inzwischen beladene Bett regeneriert wird. Die Abgasbehandlung wird bei Temperaturen im Bereich von 30 bis 150 0C und vorzugsweise 100 bis 150 0C durchgeführt. Dabei liegen die Eintrittstemperaturen bei 30 bis 130 0C und vorzugsweise 80 bis 120 OC. Der erfindungsgemässe Katalysator hat eine spezifische Oberfläche nach BET im Bereich von 50 bis 250 m2/g. Das TiO2 wird üblicherweise zunächst als Granulat oder Pellets, die z.B. stranggepresst sein können, bereitgestellt und dann in der bereits beschriebenen Weise imprägniert. Der Sauerstoffgehalt, der im zu behandelnden Abgas an sich stört, kann bis zu 0,3 Vol.% betragen, ohne dass ein merkbarer Umsatzrückgang eintritt. Vergleichsversuche: Vergleichsversuche wurden einerseits mit einem bekannten A1203-Katalysator (Katalysator A) und andererseits mit einem erfindungsgemässen TiO2-Katalysator (Katalysator B) durchgeführt. Beide Katalysatoren waren mit 1 Gew.% Nickel imprägniert, die BET-Oberfläche des Katalysators A betrug 320 m2/g, die das Katalysators B 120 m2/g. Die Versuche wurden mit einem Gas der Zusammensetzung H2S 1,5 Vol.% SO, 0,75 Vol.% Cm2 97,65 Vol.% 0 0,1 Vol.% durchgeführt, das Katalysatorbett hatte eine Schütthöhe von 100 cm, die Temperatur im Eintrittsbereich des Bettes lag bei 115 0C und die im Austrittsbereich bei 130 OC, die Verweilzeit des Gases im Katalysatorbett betrug 3 Sekunden. Festgestellt wurde der Umsetzungsgrad U in Abhängigkeit von der Schwefelbeladung S in Gewichtsprozent des jeweiligen Katalysators. U berechnet sich aus dem Gehalt an H2S plus 502 im den Katalysator verlassenden Abgas gegenüber dem in den Katalysator eintretenden Abgas. Aus der nachfolgenden Tabelle der Messwerte ist klar zu sehen, dass der TiO2-Katalysator (Kat. B) auch bei beträchtlicher Schwefel-Beladung für einen gegenüber dem A1203-Katalysator (Kat. A) viel höheren Umsetzungsgrad sorgt. Demgemäss bleibt der TiO2- Katalysator viel länger einsatzfähig als der bekannte A12O3-Katalysator. Messwerte: S-Beladung(Gew.%) U(%) U(%) für Kat.A für Kat.B 5 98,7 99,8 10 98,5 99,8 15 98,2 99,8 20 97,2 99,8 25 96,5 99,8 30 93,3 99,5 35 90,5 99,2 40 86,1 99,0 43 82,2 98,8

Claims: Patentansprüche 1. Verfahren zum Entfernen von Schwefelwasserstoff aus einem Abgas durch Umsetzen mit SO2 unter Bildung von Schwefel, wobei das Abgas über einen regenerierbaren Katalysator geleitet und der gebildete Schwefel vom Ka talysator adsorbiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass man als Katalysator Titandioxid mit einer Oberfläche nach BET von mindestens 50 m2/g verwendet, wobei der Katalysator als Imprägnierung 0,3 bis 5 Gew.% an min destens einem der Metalle Nickel, Eisen oder Kobalt ent hält und das Abgas bei Temperaturen im Bereich von 30 bis 150 0C über den Katalysator geleitet wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgas neben H25 und SO2 auch COS mit einem An teil von 0,01 bis 0,5 Vol.% enthält, welches am Kataly sator durch Hydrolyse zu CO2 und H2S umgewandelt wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, dass der Katalysator als Imprägnierung Nickel ent hält. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, da durch gekennzeichnet, dass der mit Schwefel beladene Katalysator zum Regenerieren mit Inertgas mit Tempera turen im Bereich von 250 bis 400 0C behandelt wird. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als heisses Inertgas gereinigtes Abgas verwendet wird. 6. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, da durch gekennzeichnet, dass ein Katalysator verwendet wird, dessen Imprägnierung mit einer wässrigen Metall salzlösung erzeugt wurde.

Inventors: RUHL, EMIL, DR., STETZER, KLAUS
Applicants: METALLGESELLSCHAFT AG
Application year: 1986
Main classification: C01B17
IPC codes: B01D53, B01J23, C01B17