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Procédé de fabrication d'acide sulfurique.
La présente invention concerne un procédé pour la pro- duction d'acide sulfurique à partir d'anhydride sulfureux, d'oxygène et d'eau à l'aide d'acide sulfurique fortement concentrée contenant des oxydes d'azote, libres ou combinés, par exemple l'acide dit sulfurique nitreux.
Il est connu de fabriquer l'acide sulfurique à partir d'anhydride sulfureux, d'oxygène (air) et d'eau à l'aide d'oxydes d'azote, qui cèdent l'oxygène à l'anhydride sulfureux pour former le tri oxyde de soufre. Ce procédé est connu sous le nom du procédé des chambres de plomb. Il est caractérisé en ce que les Gaz quittant la chambre de réaction contiennent pratiquement la quantité totale d'oxydes d'azote qui ont dé- termine le processus d'oxydation.
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Il est donc nécessaire de récupérer ces oxydes d'azote par absorption dansl'acide sulfurique de concentration appropri- ée dans des tours de récupération dites tours de Gay-Lussac (ou gay lussac) .
L'acide sulfurique nitreux produit dans ces tours est renvoyé au point de départ du système où il est dénitrifié dans des tours de dénitrification dites tours de Glover (ou glover) au moyen des gaz chauds qui y pénètrent et qui contiennent de l'anhydride sulfureux.
L'amélioration apportée par l'ancienne méthode des chambres de plomb ne pouvait pas modifier la caractéristique précitée. Il est vrai que le"système des tours" a permis une production sensiblement accrue d'acide sulfurique en faisant circuler une certaine quantité d'acide sulfurique nitreux dans la tour de réaction pour assurer des meilleures conditions d'équilibre.
Cependant, on n'a pu éviter la nécessité d'un volume considérable pour la réaction principale, c'est-à-dire la production d'acide sulfurique, ainsi que pour l'absorption des gaz: nitreux quittant la tour de réaction.
Un autre inconvénient du procédé des chambres de plomb réside en ce que, d'une part, la vitesse de réaction dépend du temps nécessaire pour la ré-oxydation (de la mpitié) de l'oxyde azotique (NO) formé au cours du procédé (en péroxyde d'azote, NO2) et, d'autre part, cette oxydation est très lente. Donc, toute la vitesse de réaction dans le système des chambres et, par conséquent, le volume de la réaction, dépendent de cette réoxydation .
Ces inconvénients du procédé employé à ce jour pour la production d'acide sulfurique selon la méthode des chambres de plomb sont éliminés grâce à la méthode intensive et efficace de fabrication d'acide sulfurique qui fait l'objet de la présente invention. Cette invention permet de réduire considérablement
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le volume réactionnel nécessaire à la production d'acide sulfurique et d'éviter dans une grande mesure l'absorption d'oxydes d'azote au bout du système.
Les inventeurs ont découvert qu'en contrôlant convenablement la température dans la chambre de réaction en utilisant une quantité appropriée d'acide sulfurique dont la concentration et la teneur en oxyde d'azote sont suffisamment élevées, on peut obtenir une réaction très rapide et complète essentiellement dans la phase liquide, de sorte que les gaz de queue ne contiennent pas de quantités appréciables danhydride sulfureux ou d'oxydes d'azote. De cette façon, le volume nécessaire pour la formation de l'acide sulfurique est considérablement réduit comparativement aux autres procédés, tandis que l'appareillage encombrant (gay-lussac) pour la récupération des gaz nitreux est supprimé ou fortement réduit.
Selon l'invention, l'acide sulfurique nitreux circulant dans les chambres de réaction aura une teneur en H2 SO4 supérieure à 75%, de préférence au moins de 78%, par exemple, une teneur en H2 SO4 de 80%. L'invention est premièrement caract-érisée en ce que, par unité de volume de la chambre de réaction, le rapport moléculaire entre S02 comme tel et les oxydes d'azote, calculés comme N2 O3, n'est pas supérieur à 1 : 1,5, de préférence non supérieur à 1:2,5 ou moindre, par exemple d'environ 1 :3 ou 1 :5. teneur en oxydes d'azote dans cet acide, calculés comme N2 O3, doit être au moins de 3 à 4%, de préférence entre 5 et 6%, les pour-cent signifiant dans ce cas, comme c'est l'habitude dans la fabrication de l'acide sulfurique, des grammes par cent centimètres cubes.
La proportion moléculaire entre 1-lanhydride sulfureux entrant dans la chambre de réaction et les oxydes d'azote présents en même temps comme acide sulfurique nitreux ou sous une forme gazeuse, calculés comme N2 O3, ne doit pas être supérieure à 1:1,5, de préférence non supérieure à 1 : 2,5, ou moins élevée.
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La température doit être contrôlée de telle manière que la température de l'acide sulfurique nitreux contenu dans les tours de réaction ne soit pas supérieure à 60 c., et soit par exemple de 55 C. au maximum. La température est de préférence contrôlée à l'aide de dispositifs de réfrigération appropriés en vue de la circulation de l'acide sulfurique nitreux.
Vu la composition de cet acide, on peut employer des tuyaux en fer odinaires en fonte ou en plomb.,
On réalise des conditions de travail particulièrement favorables en divisant la chambre de réaction en plusieurs compartiments tous alimentés en acide sulfurique nitreux en circulation de même composition. Cette division peut être réalisée par exemple, par l'emploi de tours séparées ou en utilisant un tour de réaction (unique) comportant plusieurs sections verticales.
Une caractéristique du procédé selon l'invention réside en ce que l'acide sulfurique nitreux à dénitrifier (dans le glo-
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v(/<v#ty), c'est-à-dire l'acide produit dans les chambres denéactio;il est dilué avant d'être dénitrifié, cette dilution pouvant avoir lieu dans la tour de dénitrification même. Ainsi, la dénitrification est considérablement facilitée et peut être effectuée même par des gaz à température peu élevée, contenant l'anhydride sulfureux. Les gaz nitreux formés pendant la dénitrification sont envoyés à la chambre de réaction ensemble avec les gaz contenant l'anhydride sulfureux.
Grâce à la possibilité de dénitrifier l'acide avec des gaz relativement froids, la chaleur de ces gaz peut être utilisée pour concentrer l'acide sulfurique obtenu. A cette fin, l'acide dénitrifié peut être conduit à travers une tour, de concentration à contre-courant avec les gaz chauds contenant l'anhydride sulfureux et appelés à être employés ultérieurement dans la tour de dénitrification. De cetze façon, une partie donsidérable de l'acide sulfurique produit peut être obtenue sous une concen-
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tration de 66 Bé c'est-à-dire H2 SO4 à 95% et plus.
La tour de concentration peut de préférence être conçue de la même manière que la tour de dénitrification (glover) et, lorsque l'on ne désire pas effectuer la dénitrification jusqu'au bout dans cette dernière tour, la tour de concentration peut-notre utilisée pour la dénitrification résiduelle de l'acide sulfurique et fonctionne alors aussi comme tour de dénitrification ( glover). Dans ce cas, les deux tours travaillent en série en ce qui concerne tant l'acide que le gaz.
Alors que dans les anciennes installations de fabrication d'acide sulfurique fonctionaant d'après la méthode des chambres de plomb (système à tours) la production maximum s'élevait environ à 30 kg de H2 S04 par mètre cube par jour, la présente invention permetde produire plus de 100 kg de H2 SO4 par mètre cube par jour. Lorsqu'on n'emploie pas une tour de concentration, toute la production d'acide sulfurique..est obtenue sous la forme d'un acide sulfurique d'au moins 60 Bé = h2 SO4 à 78%. Lorsqu'on emploie une tour de concentration, on peut obtenir 40 à 50% à une concentration de 66 Bé = H2 S04 à 95% et plus.
Dans la description ci-dessus et les revendications qui suivent le rapport entre SO2 et les oxydes d'azote calculés comme N2 03 est donnée avec 1:1,5 et 1:2,5. Si les oxydes d'azote sont calculés comme acide nitrosyde-sulfurique, ce rapport se- ra respectivement de 1 :3 1:5.
REVENDICATIONS.
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Process for manufacturing sulfuric acid.
The present invention relates to a process for the production of sulfuric acid from sulfur dioxide, oxygen and water using highly concentrated sulfuric acid containing nitrogen oxides, free or combined, for example the so-called nitrous sulfuric acid.
It is known to make sulfuric acid from sulfur dioxide, oxygen (air) and water using nitrogen oxides, which give up oxygen to sulfur dioxide to form the tri oxide of sulfur. This process is known as the lead chamber process. It is characterized in that the gases leaving the reaction chamber contain substantially the total amount of nitrogen oxides which determined the oxidation process.
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It is therefore necessary to recover these nitrogen oxides by absorption in sulfuric acid of appropriate concentration in recovery towers known as Gay-Lussac (or Gay Lussac) towers.
The nitrous sulfuric acid produced in these towers is returned to the starting point of the system where it is denitrified in denitrification towers called Glover towers (or glover) by means of the hot gases which enter them and which contain sulfur dioxide. .
The improvement made by the old lead chamber method could not change the above characteristic. It is true that the "tower system" allowed a significantly increased production of sulfuric acid by circulating a certain quantity of nitrous sulfuric acid in the reaction tower to ensure better conditions of equilibrium.
However, the need for a considerable volume for the main reaction, i.e. the production of sulfuric acid, as well as for the absorption of the nitrous gases leaving the reaction tower, could not be avoided.
Another drawback of the lead chamber process is that, on the one hand, the reaction rate depends on the time required for the re-oxidation (of the mpiti) of the nitrogen oxide (NO) formed during the process. (in nitrogen peroxide, NO2) and, on the other hand, this oxidation is very slow. Therefore, the entire reaction rate in the chamber system, and hence the reaction volume, depends on this reoxidation.
These drawbacks of the process employed to date for the production of sulfuric acid according to the lead chamber method are eliminated by virtue of the intensive and efficient method of manufacturing sulfuric acid which is the subject of the present invention. This invention considerably reduces
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the reaction volume necessary for the production of sulfuric acid and to avoid to a great extent the absorption of nitrogen oxides at the end of the system.
The inventors have found that by properly controlling the temperature in the reaction chamber by using an appropriate amount of sulfuric acid of sufficiently high concentration and nitrogen oxide content, a very rapid and essentially complete reaction can be obtained. in the liquid phase, so that the tail gases do not contain appreciable amounts of sulfur dioxide or nitrogen oxides. In this way, the volume necessary for the formation of sulfuric acid is considerably reduced compared to other processes, while the bulky equipment (gay-lussac) for the recovery of nitrous gases is eliminated or greatly reduced.
According to the invention, the nitrous sulfuric acid circulating in the reaction chambers will have a H2 SO4 content greater than 75%, preferably at least 78%, for example, an H2 SO4 content of 80%. The invention is firstly characterized in that, per unit volume of the reaction chamber, the molecular ratio between SO2 as such and nitrogen oxides, calculated as N2 O3, is not greater than 1: 1 , 5, preferably no more than 1: 2.5 or less, for example about 1: 3 or 1: 5. content of nitrogen oxides in this acid, calculated as N2 O3, must be at least 3 to 4%, preferably between 5 and 6%, the percent meaning in this case, as is usual in the manufacture of sulfuric acid, grams per hundred cubic centimeters.
The molecular proportion between 1-sulfur dioxide entering the reaction chamber and nitrogen oxides present at the same time as nitrous sulfuric acid or in a gaseous form, calculated as N2 O3, should not be greater than 1: 1.5 , preferably no more than 1: 2.5, or less.
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The temperature must be controlled in such a way that the temperature of the nitrous sulfuric acid contained in the reaction towers does not exceed 60 ° C., and is for example 55 ° C. maximum. The temperature is preferably controlled with the aid of suitable refrigeration devices for the circulation of the nitrous sulfuric acid.
Considering the composition of this acid, one can use odinary iron pipes of cast iron or lead.
Particularly favorable working conditions are achieved by dividing the reaction chamber into several compartments all supplied with circulating nitrous sulfuric acid of the same composition. This division can be achieved, for example, by the use of separate towers or by using a (single) reaction tower with several vertical sections.
A characteristic of the process according to the invention resides in that the nitrous sulfuric acid to be denitrified (in the glo-
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v (/ <v # ty), that is to say the acid produced in the reactio chambers; it is diluted before being denitrified, this dilution being able to take place in the denitrification tower itself. Thus, the denitrification is considerably facilitated and can be carried out even by gases at low temperature, containing sulfur dioxide. Nitrous gases formed during denitrification are sent to the reaction chamber together with gases containing sulfur dioxide.
Thanks to the possibility of denitrifying the acid with relatively cold gases, the heat of these gases can be used to concentrate the sulfuric acid obtained. To this end, the denitrified acid can be conducted through a tower, concentrating countercurrently with the hot gases containing sulfur dioxide and called upon to be used subsequently in the denitrification tower. In this way, a considerable part of the sulfuric acid produced can be obtained in a concentrated
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tration of 66 Bé that is to say H2 SO4 at 95% and more.
The concentration tower can preferably be designed in the same way as the denitrification tower (glover) and, when it is not desired to carry out the denitrification to the end in this last tower, the concentration tower can be used. for residual denitrification of sulfuric acid and then also functions as a denitrification tower (glover). In this case, the two lathes work in series with regard to both acid and gas.
While in the old sulfuric acid manufacturing plants operating according to the lead chamber method (tower system) the maximum production amounted to about 30 kg of H2 S04 per cubic meter per day, the present invention allows produce more than 100 kg of H2 SO4 per cubic meter per day. When not using a concentration tower, all the sulfuric acid production ... is obtained in the form of a sulfuric acid of at least 60 Bé = h2 SO4 at 78%. When using a concentration tower, 40 to 50% can be obtained at a concentration of 66 Bé = H2 S04 at 95% and more.
In the above description and the following claims the ratio between SO2 and nitrogen oxides calculated as N203 is given with 1: 1.5 and 1: 2.5. If nitrogen oxides are calculated as nitroside-sulfuric acid, this ratio will be 1: 3 1: 5 respectively.
CLAIMS.
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