Entschwefelung

Das Entfernen von Schwefel und Schwefelverbindungen aus Mineralölprodukten mittels Katalysatoren und Wasserstoff nennt man Entschwefelung.

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Gründe

• Bei der Verbrennung von Schwefel und seinen Verbindungen entstehen giftige Gase wie Schwefeldioxid. Die Reduzierung des Gehalts an Gesamtschwefel in Kraftstoffen wie Benzin, Kerosin und Diesel vermindert direkt und unmittelbar die Umweltbelastung, die Auto- und Flugverkehr verursachen. In der neuen EU Abgas-Norm ist eine "weitgehende" Versorgung mit schwefelarmem Dieseltreibstoff , d. h. max. 10 mg Schwefel pro kg Treibstoff, vorgeschrieben. Ab 2009 soll eine "flächendeckende" Versorgung mit "schwefelfreien" Diesel erfolgen. Derzeit sind noch 50 ppm Schwefel zugelassen. An deutschen Tankstellen wird jedoch fast nur noch schwefelarmer Diesel mit 10 ppm Anteil verkauft, da dieser Treibstoff seit Anfang 2003 steuerlich begünstigt wird.
• Schwefel korrodiert bei der Verbrennung Motorbestandteile.
• Weitgehend schwefelfreier Dieselkraftstoff vermindert die Rußbildung, insbesondere die kleinen Rußpartikel ohne Rußfilter erheblich.
• Schwefel schädigt den Abgaskatalysator in Fahrzeugen.

Methoden

Schwefel ist im Rohöl in sehr verschiedenen Formen enthalten, vom Schwefelwasserstoff bis hin zu sehr komplexen Molekülstrukturen. Besonders die aus Rohöl mit hohem Schwefelgehalt gewonnenen Produkte müssen entschwefelt werden. Dies geschieht in Anlagen zur Hydrodesulfurierung.

Entschwefelung der Eisenschmelze

Während des Schmelzprozesses wird die Eisenschmelze, insbesondere bei Schmelzen in der Kupolofen mit Schwefel aus dem Koks angereicht – Aufschwefelung. Für die Herstellung von Gusseisen mit Kugelgraphit bei Anwendung von Magnesiumbehandlung mit Vorlegierungen (FeSiMg) darf der Schwefelgehalt in der Basisschmelze nicht höher als max. 0,020 % sein. Um dieses zu erreichen, muss sehr oft zwischen dem Schmelzofen und Behandlungsgefäß noch eine Entschwefelungsstufe eingeschaltet werden.

Theoretisch könnte die Entschwefelung mit allen Stoffen, welche höhere Affinität zum Eisen haben als Eisen selbst durchgeführt werden (z. B. Magnesium, Cerium, Calcium, Natrium, etc.). Aus wirtschaftlichen und technischen Gründen werden in der Praxis Calcium Verbindungen wie Calciumcarbid (CaC₂) und Calciumoxid (CaO) angewendet. Das Calcium reagiert mit dem Eisensulfid (FeS) und der Schwefel wird als Calciumsulfid (CaS) in die Schlacke überführt. Die Schlacke wird dann entfernt. Das Problem ist, dass CaS wasserlöslich ist und damit eine Gefahr für Grundwasser darstellt. Aus diesen Grund muss die Entschwefelungsschlacke in abgedichteten Sonderdeponien entsorg werden.

Um die Reaktion zwischen dem Calciumträger (CaO, CaC₂) zu ermöglichen müssen diese Stoffe feinkörnig sein. Um die Bildung von Passivschicht über die Körner zu reduzieren, wird noch Flussmittel (z. B. Flussspat CaF₂) zu Verflüssigen der Schlacke zugegeben. Durch intensive Badmischung – entweder mechanisch oder durch Inertgas (meistens Stickstoff) wird der Kontakt zwischen dem Entschwefelungsmittel und der Eisenschmelze unterstützt. Es werden kontinuierliche oder diskontinuierliche Verfahren in der Gießereien angewendet. Am häufigsten verwendete Verfahren ist die kontinuierliche Entschwefelung in einer Zwischenpfanne (so genannte GASAL Methode) wo die Durchmischung mit Stickstoff, welchen durch einen porösen Stein in dem Boden der Pfanne zugeführt wird gewährleistet ist. Der Verweilzeit der Schmelze in der Pfanne liegt bei ca. 6 bis 10 Minuten. Die Temperaturverluste der Schmelze liegen zwischen 80 und 110 °C. Die Schmelze muss nach der Entschwefelung wieder auf die notwendige Behandlungstemperatur aufgeheizt werden.

Siehe auch

• Rauchgasentschwefelung bei Verbrennungsprozessen (z. B. in Wärmekraftwerken)