DD283791A5

DD283791A5 - Verfahren zur kondensation von schwefelsaeuredaempfen und vorrichtung

Info

Publication number: DD283791A5
Application number: DD89329109A
Authority: DD
Inventors: Schoubye
Original assignee: ��@��@�a�k��
Priority date: 1988-06-02
Filing date: 1989-05-31
Publication date: 1990-10-24
Also published as: IE62709B1; WO1989012024A1; HU893998D0; JP2758470B2; TR26606A; FI92576C; CZ284481B6; NO307652B1; ES2012727A6; DK298988A; HU208290B; KR960016697B1; DK168702B1; JPH03504714A; PL163844B1; KR900701652A; FI92576B; CN1022311C; NO905183L; CN1038796A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kondensation von Schwefelsaeuredaempfen und eine Vorrichtung zu dessen Durchfuehrung. Anwendungsgebiet ist die Rauchgasentschwefelung und die Schwefelsaeureproduktion. SO2 wird zu SO3 oxidiert und mit Wasserdampf zu H2SO4-Daempfen in vertikalen Glasrohren, die von auszen her gekuehlt werden, kondensiert. Beim Kuehlprozesz wird ein Nebel aus sehr kleinenH2SO4-Troepfchen gebildet, dessen Entweichen in die Atmosphaere durch das erfindungsgemaesze Verfahren verringert wird. Dabei wird zur Reduzierung des Austritts von Saeurenebel das Gas, das ein jedes Rohr verlaeszt, durch einen Aerosolfilter geleitet, der eine gasdichte Verbindung mit dem Rohroberteil aufweist. Ein derartiger Filter kann aus saeurebestaendigen Fasern oder Elementarfaeden bestehen, die eine Dicke von 0,04 bis 0,7 mm aufweisen und in einer spezifischen Weise angeordnet sein koennen, um einen Druckabfall von unterhalb 20 mbar hindurch zu sichern. Auszerdem wird bewirkt, dasz die Schwefelsaeure, die im Filter aufgefangen wird, nach unten zu durch das Rohr im Gegenstrom zum Zufuehrungsgas flieszt. Verschiedene Ausfuehrungen der Filter und Filtermedien fuer diesen Zweck werden aufgezeigt. Die zurueckgewonnene Schwefelsaeure ist sehr rein und in hohem Masze konzentriert.{Kondensation Schwefelsaeuredaempfe; Rauchgasentschwefelung; Schwefelsaeureproduktion; Aerosolfilter; Entweichen Saeurenebel verringert; Schwefelsaeure rein hochkonzentriert}

Description

1 -

Verfahren zur Kondensation von Schwefelsäuredämpfen und Vorrichtung

Anwendungegebiet der Erfindung

Die Erfindung wird zur Entfernung von Schwefeldioxid aus den bei Röstprozessen entstehenden Gasen und aus den Rauchgasen der Kraftwerke« vorallem der mittelgroßen und großen Kraftwerke verwendet. Es kann daher erwartet werden« daß die Erfindung in starkem Maße die Luftverschmutzung in Industriegebieten vermindert. Es ist auch für die Herstellung von Schwefelsäure aus Gasen geeignet« die bis zu IO % Schwefeloxide enthalten.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Anlagen« die im Prinzip zum vorliegenden allgemeinen Typ für eine Entschwefelung und ein gleichzeitiges Entfernen von NO aus Rauchgasen gehören, wurden von P. Schoubye in Dansk Kemi (Danish Chemistry) 11, 1985, 327 - 330, und von P. Schoubya und Mitarbeitern in "Verarbeitung und Nutzung von Kohle mit hohem Schwefelgehalt II*, von Chugh und Mitarbeitern (Herausgeber) „ Elsevier 1987 und in der U.S-Patentanmeldung Nr. 924621 beschrieben.

Typi8cherweise weisen die Rohre einen Innendurchmesser von 25 bis 60 mm und eine wirksame Kühllänge von 120-150 mal dem Innendurchmesser des Rohres auf. Die Anzahl solcher Rohre hängt von der Größ-> der betreffender. Vilage ab. In einer Kraftwerksanlage, die eine Wirksamkeit vor. 300 MW aufweist.

liegt die Anzahl in der Größenordnung von 60000«

Es ist seit langer Zeit bekannt» daß durch Abkühlung und Kondensation von Schwefelsäuredämpfen in Luft und in Luft, die Wasserdampf enthält, ein Schwefelsäurenebel gebildet wirdf.d.h·, ein Aerosol aus winzigen Tröpfchen von Schwefelsäure. In der U.S-Patentspezifikation Nr. 2017676 wurde vor·

geschlagen, der Bildung des Säurenebels durch Abkühlung eines Gases entgegenzuwirken, das SO-j, H₂SO,-Dampf und HgO enthält, und zwar in vertikalen, schmalen Keramikrohren, die von einer Sandsohioht umgeben sind, deren Zweok es ist, die Abkühlung des Gases zu verzögern, und die von einem äußeren Metallrohr umgeben sind} das Kühlmittel, vorzugsweise Wasser, befindet sich mit der äußeren Oberfläche der Metallrohre in Kontakt. Auf diese Weise kann nur Schwefelsäure von niedriger Konzentration erhalten werden, und das Gas, das oben aus den Rohren austritt, enthält mehr Säurenebel als unter den gegenwärtigen Umweltsohutzforderungen zulässig ist.

In der DK-Patentspezifikation Nr. 145457 (entspricht der US-Nr. 4348373) wird ein Verfahren für die Herstellung von konzentrierter Schwefelsäure aus Gasen aufgezeigt, die SOo und einen Überschuß an HpO enthalten. Das Gas wird abgekühlt, und die Schwefelsäure wird in zwei Stufen im Absorp-r tionsturra, der die Füllkörper enthält, kondensiert und konzentriert. In der untersten Stufe wird das Zuführungsgas nach oben zu im Gegenatrom zur kondensierten Säure.geführt, wodurch die Konzentration dieser erhöht wird. In der folgenden Stufe wird der Schwefelsäuredampf in der Schwefelsäure absorbiert, die durch die Schicht rezirkuliert wird, die die .Füllkörper enthält. Der Gehalt an Schwefelsäurenebel wird infolge einer vorgeschriebenen Regulierung der Temperatur, mit der die Umlaufsäure aus dem Turm entfernt wird, niedrig gehalten. Gemäß dieser Patentspezifikation wird der verbleibende Säurenebel in einem Aerosolfilter entfernt, der nach der Absorptionszone angeordnet ist. Der Filter ist ein "langsamer" Filter, der mit einer linearen

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Geschwindigkeit unterhalb 1 m/a und mit einem Druckabfall von über 2o bis 3o mbar arbeitet.

In der DK-Patentanmeldung Nr. 1361/82 (entsprioht der GB-Patentspeziiikation Nr. 2117368) wird ein Verfahren für die Herstellung von Schwefelsäure in einem Schwefelsäureturm aufgezeigt, der in der Spezifikation beschrieben wird. Der Turm 1st als Rohrwärmeiauscher konstruiert, der zwei horizontale Rohrböden und ein Bündel von vertikalen, säurebeständigen Rohren aufweist, die sich in eine Eintrittskammer unterhalb des unteren Rohrbodens hinein erstrecken.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Dieses bekannte Verfahren wird wie die vorliegende Erfindung am einfachsten mit Bezugnahme auf die Zeichnungen be-, schrieben, von denen die Abbildung 1 den gegenwärtigen Zustand auf diesem technischen Gebiet verkörpert, d.h., den gegenwärtigen Entwicklungsstand.

In den Zeichnungen

stellt die Abbildung 1 sohematisch eine Vorrichtung für die Durchführung des Verfahrens dar, das in der GB-Patentspezifikation Nr. 2117368 offenbart und beansprucht wird.

Die Abbildung 2 zeigt schematiach eine experimentelle Vorrichtung, in der Versuche zum Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurden.

Die Abbildungen 3 und 4 zeigen zwei verschiedene Ausführungen von Aerosolfiltern für eine Verwendung bei dem Verfahren entsprechend der Erfindung, und

die Abbildung 5 sind Kurven, die den Schwefeleauretaupunkt für Gase darstellen, die 1 und bzw. 2 T./Mio. an Schwefelsäuredampf enthalten, und zwar als Funktion des Gehaltes an Wasserdampf im Gas.

Bei dem Verfahren, das aus der GB-Patentspezifikation Nr. 2117368 bekannt ist (sieht Abbildung 1), wird ein heißer Gasstrom, der eine Temperatur von 240 bis 330 ⁰C aufweist und bis zu'10 Vol.-% SO₃ und 50 % HgO (Vol.-%) enthält, und bei dem das Verhältnis (Vol.-% H₂O/Vol.-% SO₃) y 1 iet, aus einer Kammer 2 nach oben zu durch die säurebeständigen Rohr* bündel 7 geführt, die extern mit Luft in einer Weise abgekühlt werden, so daß bewirkt wird, daß die Schwefelsäure als Flüssigkeitsfilm kondensiert, der an der Innenwand der Rohre nach unten fließt. Die Kühlluft wird durch die Vorrichtung im Prinzip im Gegenstrom zum schwefelsäurehaltigen Gas in den Rohren geführt, d.h., indem die Kühlluft-, die bei Eintritt 12 eingeführt wird, abschnittsweise nach unten zu von oben im Gegenstrom an den Rohren vorbei durch eine Anzahl von Abschnitten geführt wird, die durch horizontale Führungsplatten 9 getrennt sind« Um die Bildung großer Mengen von Säurenebel in dem Gas zu vermeiden, das die Rohre verläßtr wird vorgeschrieben, daß die Temperatur (TA₂) der Kühlluft, die den Turm verläßt, die Bestimmung ·

(4) TA₂ y 125 + 6 oC + β + 0,2 (T₁ - T_d)°C

erfüllen muß, worin oC die Konzentration in Vol.-% an SO₃ + HgSO^-Dampr in dem Gas ist, das dem Turm zugeführt wird; /3 ist die Konzentration des Wasserdampfes in vol.-%

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im gleichen Zuführungsgrad« T₁ let die Temperatur des gleichen Zuführungegradee« auegedrückt in ⁰C* Tj ist der Taupunkt des Schwefelsäuredampfes im gleichen Zurührungsgas, auegedrückt in ⁰C.

In der Abbildung 1 verkörpert die Bezugszahl 1 den Gaseintritt - ein Eintritterohr mit einer säurebeständigen Auskleidung· Der Abschnitt der Rohrbündel 7 zwischen dem unteren und dem oberen Rohrboden 5 und 10 iet die Kondensationszone, und der Innendurchmesser der Rohre beträgt typischerweise 25 bie 50 mm; sie bestehen aus einem Material« das eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 0,5 kcal/(m.h. ⁰C) aufweist« in der Praxis aus Glas« das eine Leitfähigkeit von etwa 1,1 kcal/(m.h. ⁰C) aufweist. Die Kühlluft tritt über einen Eintritt 12 ein, das Austrittsgas aus den Rohren verläßt die Vorrichtung über eine Sammelkammer 16 durch ein Rohr - den Gasaustritt 15. Die Kühlluft wird durch Führungsplatten 9 abwechselnd in einer quer und einer nach unten zu verlaufenden Strömungsrichtung zu den Austrittsöffnungen 13« 14 geführt« die je nach Bedarf geöffnet und geschlossen werden können» T₂ ist die Austrittstemperatur des Gases aus den Rohren.

Das Verfahren, das aus der GB-Patentspezifi¹!tion Nr. 2117368 (DK-Anmeldung Nr. 1361/82) bekannt ist, schließt mehrere Vorteile im Vergleich zu dem Verfahren aus dem U.S.-Patent 4348373 ein, die diskutiert werden; der wichtigste ist, daß die Wärme, die durch die Abkühlung des Gases und die Kondensation der Schwefelsäure entwickelt wird.

für die Vorerwärmung der Luft oder des Gaaes genutzt wird, wohingegen diese beträchtliche Wärmemenge im Kühlwasser beim Verfahren entsprechend dem US.Patent 4348373 verlorengeht. Es gibt jedoch ebenfalls 6inige Mangel.

Erstens, wenn das besagte Verfahren genutzt wird, kann man nicht Konzentrationen des Säurenebels (Schwefelsäuretröpfohen) unterhalb^ etwa 25 T./Mio. an H₂SO. (1o9 mg HgSO./Nnr) mit Rohren erhalten, die einen Innendurchmesser (im folgenden Text mit i.d. abgekürzt) von etwa 3o mm oder mehr aufweisen, wohingegen man aus Gründen der Konstruktion und der Ökonomie den Einsatz von Rohren bevorzugt, die einen Innendurchmesser von 35 bis 4o mm aufweisen'und einen Außendurchmesser (im folgenden Text mit o.d. abgekürzt) von 4o bis 45 ma, vorallem in großen Anlagen. Durch eine Wiederholung der Messungen, über die in der Tabelle der besagten Spezifikation berichtet wird, ermittelte man außerdem, daß der Gehalt an Säurenebel nach den Glasrohren manchmal mehr als doppelt so hoch sein kann wie der, der in der Tabelle unter ansonsten den gleichen experimentellen Bedingungen gezeigt wird.

Zweitens nimmt der Gehalt an Schwefelsäuretröpfohen im Austrittsgas zu, wenn die lineare Gasgeschwindigkeit in den Rohren von 5 m/sec, wie in der Spezifikation dargelegt wird, auf beispielsweise 8 m/sec.· erhöht wird, gleichzeitig wie die Länge der Rohre auf 6 m für Rohre mit einem Innendurchmesser von 36 mm erhöht wird, um eine Wärmeaustauschfläche zu erhalten, die benötigt wird, um die geforderten Werte von Tp und TAp zu erreichen. Eine derartige Zunahme des Durchsatzes bei einem jeder Itohr mit einem In-

nendurohmesser von 36 mm von etwa 9 Nm /h Zuführungsgas auf beispielsweise 17 NWr/h ist sehr wünschenswert, well der Preis eines Turmes, wie in der Abbildung 1 gezeigt wird, in hohem Maße nur von der Anzahl der Rohre im Turm und daher der gesamten Quersohnlttsfläohe des Turmes abhängt, wohingegen der zusätzliche Aufwand, der bei der Verlängerung der Rohre und der Erhöhung der Gasfüllung eines jeden Rohres·eingeschlossen ist, πehr klein ist.

Drittens wurde ermittelt, daß der Gehalt an Säurenebel im Austrittsgas aus den Rohren erhöht wird, wenn der Gehalt an Sohwefelsäuredampf im Zuführungsgas auf unterhalb 1 Vol.-% K^SO, verringert wird. Bei o,1 Vol'.-% an HgSO. und daruntt. wird der Hauptteil des Gehaltes an Schwefelsäure im Gas dementsprechend mit dem Austrittsgas in der Form von Tröpfchen abgelassen, selbst wenn die Temperaturbestimmungen gemäß der Formel (4) beachtet werden. Da das Verfahren entsprechend der GB-PatentSpezifikation Nr. 21117368 insbesondere für die Entschwefelung von Rauchgasen sehr wichtig ist (siehe U.S.Patentanmeldung Nr. 924621), 1st es wichtig, es in einer Weise so zu verbessern, daß das Austrittsgas Tröpfchen von Schwefelsäure in Mengen von unterhalb etwa 4o mg an HgSO^/Nm (entspricht etwa 9 T./Mio. HgSCK) enthält, was aus Umweltgründen meistens als Maximum festgelegt wird.

Das Verfahren für die Beseitigung des Säurenebels (der Schwefelsäuretröpfchen) nach den Rohren, das im Prinzip aus der DK-Patentspezifikation Nr. 145457 (U.S.Patent 4348373) bekannt ist, umfaßt die Filtration des Austrittsgases in einem Aerosolfilter, der allen Glasrohren im Turm

gemein ist, wie in der Abbildung 1 gezeigt wird. Der Restgehalt an Säurenebel naoh der Kondensation der Sohwefelsäuredärapfe in einem Füllturra wird in einem "langsamen" Aürosolfilter entfernt. Derartige Aerosolfilter werden typisoherweise in normalen Schwefelsäurefabriken genutzt, und sie werden benötigt, um Tropfohen zu entfernen, die kleiner sind als I₇^m. Ein langsamer Filter besteht typisoherweise aus Fäden, die aus Fasern oder Elementarfäden hergestellt wurden, die einen Durchmesser von unterhalb o,o5 mm aufweisen, wird mit einer linearen Gasgeschwindigkeit von unterhalb 1 m/s betätigt und bewirkt Druckabfälle über 2o bis 3o mbar. Der Einsatz eines derartigen Aerosolfilters für das Reinigen des Gases von den Rohren würde wegen der Größe des Filters und ebenfalls wegen des zusätzlichen Druckabfalls, der bewirkt wird, Unannehmlichkeiten einschließen. Außerdem könnte die Säure, die im Filter abgeschieden wird, und die eine Konzentration von etwa 75 % HoSO. aufweist, in der Praxis nicht zu den Rohren zurückgeführt und in diesen verteilt werden. Das würde zwei weitere ernsthafte Nachteile hervorrufen, nämlich erstens, daß die Säure, die im Filter abgeschieden wird (die, wenn Schwachgase (Rauchgase) behandelt werden, den Hauptteil der Säureproduktion bilden könnte), bis zu 93-96 % H₂SO. mit Hilfe einer separaten Anlage konzentriert werden müßte, und zweitens, daß es schwierig wäre, die Rohre vom Schmutz sauber zu halten, der anderenfalls mit der Schwefelsäure, die durch die Rohre zurückfließt, ausgespült wird.

Ziel der Erfindung

Mit der Erfindung wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kondensation von Schwefelsäuredämpfen bereitgestellt, wobei eine den Umwelterforderniseen entsprechende Verringerung der Menge des entweichenden Säurenebels erreicht wird«

Das erfindungsgemäße Verfahren ist zur Herstellung von Schwefelsäure aus Gasen» die bis zu 10 % Schwefeloxide enthalten» geeignet« Schwefeldioxid wird als stark konzentrierte Schwefelsäure hoher Reinheit zurückgewonnen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kondensation von Schwefel· säuredär.ipfen bereitzustellen, wobei die Vorrichtung so zu konstruieren ist, daß die Menge des entweichenden Säurenebels verringert wird und die Schwefelsäure hochrein und konzentriert zurückgewonnen wird.

Es wurde überraschenderweise ermittelt., daß der Säurenebel, d.h., die Säuretröpfchen im Gas, im Ausgang der Rohre« bis auf einen Gehalt an H₂SO. von unterhalb 40 mg pro Nm in einem vergleichsweise kleinen "schnellen" Aerosolfilter aus Elementarfäden oder Fasern, die einen Durchmesser von 0,05 bis 0,5 mm aufweisen, angeordnet in einem Jeden Rohr, herabgesetzt werden kann, und zwar bei Gasgeschwindigkeiten von 2 bis 6 m/sec» (berechnet mit dem tatsächlichen Druck und ohne Korrektur für das Volumen, das vom Filter absorbiert

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wurde) und einem Druckabfall durch den Filter zwischen 2 und 20 Millibar (mbar), häufig zwischen 4 und 10 mbar, unter der Bedingung» daß die folgenden Temperaturgleichungen erfüllt werden:

(1) TA₂ > TA₂ ⁺ β T_d - 30 - 10 OC ⁰C(2)· T₂ < T₂ ⁺

(3) T₂ - TA₁ < 90 ⁰C (vorzugsweise < 85 ⁰C)

worin T^, T₂ und oC die Bedeutungen haben« die hierin vorangehend definiert wurden; TA* und TA₂ sind die Eintrittstemperatur und bzw. die Auetrittstemperatur der Kühlluft« TAp* ist eine berechnete Temperatur, die mittels der Gleichung (1) bestimmt wird, und T₂ ist die Temperatur, bei der der HgSO^-Dampfdruck 2 T./Mio. HgSO.-Dampf in dem Gas

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entspricht, das die Rohre verläßt. Alle Temperaturen werden in ⁰O ausgedrückt, und T₂ ⁺ liegt normalerweise zwisohen 1oo und 125 ⁰O in Abhängigkeit vom Partialdruokdes HmO im Gas, wie in der Abbildung 5 gezeigt wird. Die abgeschiedene Schwefelsäure fließt in das Rohr zurück und verläßt es in der Nähe des Bodens in Form von konzentrierter Schwefelsäure.

Wenn diese Bedingungen mit Bezugnahme auf die Eintrittsund die Austrittstemperatur nicht erfüllt werden, kann der Säurenebel nicht mittels der besagten einfachen schnellen Aerosolfilter entfernt werden.

Dementsprechend betrifft die Erfindung ein Verfahren für das Kondensieren der Schwefelsäuredämpfe und das Auffangen der Schwefelsäuretröpfchen in im wasentliehen vertikalen, säurebeständigen Rohren aus Gasen, die o,o1 bis 1o Vol.-% an HgSO^-Dampf und 0 bis 5o Vol.-% an HgO-Dampf enthalten, wobei das Gas, das die Schwefelsäure enthält, den Rohren von unten mit einer Temperatur von 0 bis 1oo ⁰C über dem Taupunkt der Schwefelsäure des Gases zugeführt wird, und wobei es während des Flusses nach oben zu durch die Rohre auf eine Austrittsteraperatur T₂ abgekühlt wird, die niedriger ist als die Temperatur, bei der der HgSO^-Dampfdruck etwa 2 χ 1o" bar im Gleichgewicht mit dem Partialdruck des Wasserdampfes, der am Ausgang der Rohre oben vorherrscht, ist, wobei die Rohre von außen her mittels eines gasförmigen Mediums abgekühlt werden, das im wesentlichen im Gegenstrom mit dem schwefelsäurehaltigen Gas fließt, wobei das gasförmige Medium dabei von einer Eintrittstempera-

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tür TA₁ von 0-5o C auf eine Austrittstemperatur TA₂ ⁰O erwärmt wird, die die Beatimmungen der Gleichung (1) erfüllt, wohingegen der Temperaturunterachied Tp - TA- oben in den Rohren die Gleichung (3) erfüllt, wodurch T_d der Schwefelaäuretaupunkt, ausgedrückt in ⁰C, des sohwefelaäurehaltlgen Gasea iat, daa zu den Rohren geführt wird, und ooist der Vol.-%-Wert von HgSCh, unter der Annahme berechnet, daß SOo vollständig hydratisiertej..ifcondensierte Schwefelsäure ist, die während der Abkühlung nach unten zu durch die Rohre fließt.

Das Verfahren entsprechend der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Gas, das ein jedes Rohr verläßt, durch einen Aerosolfilter geführt wird, der im Oberteil des Rohres montiert ist oder in einer gasdichten Verbindung damit, wobei das Filtermedium im Aerosolfilter aus säurebeständigen Fasern oder Elementarfäden besteht, die einen Durchmesser von o,o4 bis o,7 mm (vorzugsweise o,o4 bis o,5 mm) aufweisen, wobei die Elementarfäden oder Fasern in einer Menge, Schichtdicke und Konfiguration so vorhanden sind, uaß der Druckabfall durch den Aerosolfilter unterhalb 2o mbar liegt, und wobei die Schwefelsäuretröpfchen, die im Aerosolfilter aufgefangen werden, zum Rohr zurückgeführt werden' und durch das Rohr im Gegenstrom mit dem Zuführungsgas nach unten zu fließen.

Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Vorrichtung für die Durchführung des beschriebenen Verfahrens. Die Vorrichtung umfaßt ein oder mehrere Bündel von im wesentlichen vertikalen Rohren aus einem säurebeständigen Material, wobei ein jedes Rohr mit einem Gaseintritt am Boden, einem Gas-

auetritt oben und einem Säureauetritt in der Nähe dee unteren Endes versehen ist« wobei sich die besagten Rohre durch eine Kühlzone erstrecken« die oben und unten mit einem Eintritt und bzw. Austritt für ein gasförmiges Kühlmittel versehen ist« das dadurch im Gegenstrom geführt wird und mit Hilfe von Führungeplatten optional teilweise im Querstrom relativ zum Gas in den Rohren) gemäß der Erfindung weist ein Jedes Rohr einen Innendurchmesser von 25 bis 60 mm und eine Länge der abgekühlten Zone von 120-250 mal dem Innenrohrdurchmesser auf«

Im Inneren der Rohre für die Vorrichtung entsprechend der Erfindung kann« um den Wärmeübergangewert zu verbessern« ein Strang aus einem säurebeständigen Material angeordnet werden« das eine Dicke von 2 bis 7 mm aufweist, und das gewunden ist, um eine Windung zu bilden, die einen Außendurchroeeeer von 90 bis 100 % des Innendurchmessers des Rohres und eine Steigung von 20 bis 200 mm pro Drehung aufweist.

Eine Reihe von Versuchen zur Veranschaulichung der Erfindung wurde in der Versuchsanlage durchgeführt« die in der Abbildung 2 gezeigt wird. Sie enthält nur ein Rohr und hat ein Fassungsvermögen, um bis zu 20 Nm /h Gas zu behandeln« das Schwefelsäure enthält, das durch Luftaufnahme aus dem Raum mit Hilfe eines Lüfters 20, Erwärmen der Luft in einem elektrischen Heizkörper 22 und Mischen dieser mit Wasserdampf und gasförmigem SO» angefertigt wird, um eine gewünschte Gaszusammensetzung zu erhalten. Die Gasmischung wird weiter auf etwa 420 ⁰C in einem elektrischen Heizkörper 24 erwärmt« nachdem sie durch einen katalytischer» Reaktions-

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apparat 26 geführt wird, in dem etwa 96 % des Gehaltes an SO₂ im Gas oxidiert werden, um SO, mit Hilfe eines Sohwefelsäurekatalysators der bekannten Art, der Vanadium und Kalium als aktive Komponenten enthält, zu bilden· Anschließend wird das Gas in einem Wärmetauscher 28 auf etwa 25o ⁰C (T..) abgekühlt, bevor ein Sohwefelsäurekühler betreten wird, der aus einem einzelnen Glasrohr 3o besteht, das eine Länge von 6 m, einen Innendurchmesser von 36 mm und einen Außendurchmesser von 4o mm aufweist. In den oberen 5|4 m Länge des Glasrohres ist eine Ummantelung durch ein größeres Rohr 32 zu verzeiohnen, durch das Kühlluft von einem Gebläse 34 geführt wird, was bewirkt, daß der Gasstrom im Rohr 3o im Gegenstrom mit dem Luftstrom im äußeren Rohr abgekühlt wird. Das äußere Rohr ist mit 1oo nun Mineralwolle isoliert. Die Kühlluft kann über eines einer Vielzahl von Ventilen 36, 38, 4o und 42 eingeführt werden; " hierbei kann die abgekühlte Zone auf 5,4, 4,95» 4₉55 oder bzw. 4,o5 m eingestellt werden. Die Bedingungen der Strömung der Kühlluft werden so angepaßt, daß der Wärmeübergangswert (hv) an der äußeren Seite des Rohres der gleiche ist wie beim entsprechenden Rohr in einer industriellen Anlage, bei der die Kühlluft das Rohrbündel im Querstrom mit typischerweise sechs Abschnitten und im Gegenstrom passiert, wie in der Abbildung 1 gezeigt wird. Der Übergangswert liegt typischerweise bei 7o W/m / C an der äußeren Seite des Rohres und bei 3o W/m / C an der inneren Seite, wohingegen der Widerstand££gen den Wärmeübergang in der Glaswand unbedeutend ist.

Wie erwähnt wurde, wird der Wärmeübergangswert im Rohr verbessert, wenn es über seine gesamte Länge hinweg eine V/in-

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dung enthält, die durch einen Strang gebildet wird, der eine Dicke von 2 bis 7 mm aufweist, wobei der Außendurchmesser der Windung der gleiche ist wie oder etwas kleiner ist als der Innendurchmesser des Rohres und eine geeignete Steigung aufweist. Das ist auf die Tatsaohe zurückzuführen, daß die. Windung die Turbulenz des Gases verstärkt, das durch das Rohr fließt, ohne daß die Menge des Säurenebels erhöht wird, ohne daß der Rückfluß der Säure nach unten zu durch das Rohr verhindert wird. Polglich eröffnet die Windung die Möglichkeit der Erhöhung des Gasdurchsatzes im Rohr,ohne daß die Länge des letzteren vergrößert wird. Bei den Versuohen wurde eine Windung verwendet,.die einen Außejindurchmesser von 35 mm und eine Steigung von 12o mm pro Drehung aufweist.

Bei anderen Versuchen ermittelte man, daß der Einsatz anderer Mittel, um die Turbulenz im Rohr zu bewerkstelligen, beispielsweise einer Kette, einer Schraube oder einer Spirale, die eine im wesentlichen kleinere Querabmesaung aufweist als der Innendurchmesser des Rohres, zu einem verstärkten Austritt des Säurenebels durch den Filter .44 oben auf dem Rohr 3o führt; derartige Mittel sind daher nicht für die Verbesserung des Wärmeübergangswertes in den Rohren geeignet.

Die Versuche werden mit zwei verschiedenen Ausführungen des Filters 44 durchgeführt, die vollständiger in den Patentansprüchen 2 bis 4 dargestellt werden. Der zuerst erwähnte filter wird in der Abbildung 3 gezeigt, und er wird im folgenden Text als der Filter vom Typ A bezeichnet, wohingegen der andere in der Abbildung 4 gezeigt und als Filter vom Typ B bezeichnet wird»

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Der Filter vom Typ A besteht aus einem zylindrischen Glasrohr« das hierin nachfolgend als Filterpatrone 50 gekennzeichnet wird, und das einen Innendurchmesser von 46 mm und eine Longe von 200 mm aufweist. Die Filterpatrone 50 im Boden weist einen Halsabschnitt 52 auf« dessen Außendurchmesser 40 mm beträgt; mit Hilfe einer größeren festsitzenden Polytetrafluoräthylenbuchse 54 ist sie mit dem Glasrohr 30 verbunden, das den gleichen Außendurchmesser aufweist. Der Druckabfall über die Filterpatrone wird mit Hilfe eines Abzweigrohres 56 gemessen, das durch die Buchse geführt wird. Ein Filtermedium 58 wird in der Filterpatrone angeordnet; es besteht aus Elementarfäden eines Fluorkohlenwasserstoff polymeren, die eine Dicke von 0,3 mm aufweisen und verwirkt sind, um ein Vlies zu bilden, das eine Breite von etwa 160 mm aufweist, wobei das Vlies gerollt wird, damit es in die Patrone paßt* Diese Rolle hat den gleichen Durchmesser wie der Innendurchmesser der Filterpatrone. Das Fadenmaterial bildet etwa 7 % des Volumens der Rolle. Wenn die Tröpfchen der Schwefelsäure, die im Gas vorhanden sind, sich nach oben zu durch die Rolle bewegen, werden die Tröpfchen aufgefangen und agglomerieren, um große Tropfen zu bilden, die nach unten zu im Gegenstrom zum Gas fließen und weiter nach unten zu in da.s Glasrohr gelangen.

Der Filter vom Typ B ist ein Radialfilter, wie er in der Abbildung 4 gezeigt wird, und er besteht aus einem perforierten Zylinder 60 aus einem säurebeständigen Material mit einem Außendurchmesser von etwa 24 mm'und einer Länge der perforierten Zone von 40 mm. Zehn Schichten des Filterstoffes 62, 7?., der aus Fasern oder Elementarfäden gewebt wurde, die einen Durchmesser von 0,1 mm aufweisen, werden

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um den Zylinder herum gewickelt. Die Durohflußfläohe im

ρ Filter kann von einer maximalen Fläche von etwa 3o cm (berechnet für die äußere Oberfläche des Zylinders) mit Hilfe eines Stöpsels 64, der fest in das Innere des Zylinders paßt, herabgesetzt werden, und die Regulierung kann bis zu einem Niveau erfolgen, bei dem einige der Perforierungen des Zylinders blockiert werden und die gewünschte Durchilußfläche freigelegt wird. Im folgenden Text gelten die Bezeichnungen B1 und E2 für eine Durchflußfläche von 26 und bzw. 23 cm², die im Radialfilter freigelegt ist. Der perforierte Zylinder wird in einem Gehäuse 66 montiert, das einen Innendurchmesser von etwa 52 mm aufweist, und das im unteren Abschnitt mit dem Zylinder 6o durch einen dicht eingepaßten Boden 68 verbunden ist, durch den eine Leitung-, oder €.i\i Rohr 7o hindurchgeht, um die abfiltrierte Säure abzulassen, die durch das Glasrohr hindurchgeht, wobei die Säure zur äußeren Fläche des Filters mittels des Gasstromes gebracht wird«

Der Druckabfall ^p über den Filter kann entsprechend den gut bekannten Formeln, die hierin nachfolgend aufgezeigt werden, berechnet werden, vorausgesetzt, daß die linear3 Gasgeschwindigkeit ν duroh den Filter, die Faser- oder ISlementarfadendicke d und die länge 1 in der Strömungsrichtung der Filterschicht (Typ A) oder die Anzahl η der Schichten de3 Filtertuches (Typ B) bekannt sind:

(5) Typ A: Ap η 3 χ 1ο""³ χ ν¹'² χ 1/d mbar

(6) Typ B: ΔΡ = 3,5 x 1ο"⁵ χ ν¹»² χ n/d mbar

Im folgenden Text wird das Verfahren entsprechend der Erfindung mit Hilfe einiger Beispiele veranschaulicht.

Au8fUhrungsbeispiele Beispiel 1

Die typischen Versuchsergebnisse mit den zwei Filterarten werden in den Tabellen 1, 2 und 3 zusammengefaßt; das ZüfOhrungsgas zu den Rohren enthielt O₁I % H₃SO₄ + 7 % H₃O (oder 25 %), 1 % H₂SO₄ + 8 % H₂O und bzw» 6 % H₃SO₄ + 7 % H₃O. Die Konzentrationen sind die NennzusammerSatzung bei der vollständigen Hydratisierung von SO,, um H₃SO₄ zu bilden. Die Hydratieierungereaktion

SO₃ + H₃O β H₂SO₄ (Dampf)

ist immer unter den Versuchsbedingungen im Gleichgewicht, und sie wird praktisch vollständig auf die rechte Seite bei Temperaturen von unterhalb 250 ⁰C verschoben.

Die Versuchsergebnisse 1-1 bis 1-6 in der Tabelle 1 (0,1 % H₃SO₄ plus 7 % H₃O im Zuführungsgas) zeigen, daß der Gehalt an Schwefelsäuretröpfchen in der Gasphase vor dem Filterfast immer konstant 1st und 60 bis 80 % des Gehaltes an SO₇

ο im Zuführungsgas entspricht, wenn TA₃ von 194 auf 124 Cbei konstanten Werten von T₁, T₃ und TA,, herabgesetzt wird, und wenn die Länge der Kühlzone von 5,4 m auf 4,05 m verringert und gleichzeitig der Strom der Kühlluft erhöht wird, um T₂ bei 100 ⁰C konstant zu halten. Der Filter A fängt 98 bis 99 % dieser Tröpfchen bis zu einem Wort von TA₃ von etwa 160 ⁰C herab auf, während der Gehalt an H₃SO₄ im Austrittsgas aus dem Filter /. drastisch zunimmt, und zwar von 8-10 T/Mio, bei Werten von TA₃ bis zu 170 ⁰C herunter, bis etwa 40 T/Mio, bei TA₃ = 151 °C, 200 T/Mio, bei 138 ⁰C und 400 T/Mio, bei TA₃ = 124 ⁰C, bei die-

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sem Wert von TA₂ scheint der Filter praktisch nicht in der Lage zu sein, die Säuretröpfchen aus der Gasphase zu entfernen. Die Versuche 1-7 und 1-8 zeigen, daß der Wert von TA₂ der kritische Wert ist, der bestimmt, ob der Säurenebel im Filter abgeschieden werden kann. Mittels dieser Versuche wird TAp auf unterhalb 155 ⁰C durch ein Anheben beim Versuch 1-8 abgesenkt und durch Verringern von T- bei 23o ⁰C im Versuch 1-7} dieser Strom der Abkühlung bewirkt ebenfalls, daß der Säurenebel durch den Filter dringt. Der Versuoh 1-1 ο zeigt, daß die Zunahme des Gasstromes durch das Rohr auf 18 Nm /h bewirkt, daß der Gehalt des Säurenebels im Gas vor dem Filter auf 9o % der Menge der Schwefelsäure ansteigt, aber daß der Filter dennoch die Tröpfchen wirksam entfernt. Es muß beachtet werden, daß die Versuche einer weiteren Verstärkung des Gasstromes auf 22 Nnr/h versagten, weil die Säure in jenem Fall nicht durch das Glasrohr im Gegenstrom zum Gas nach unten zu zurückfließen konnte. Eine Herabsetz Jig des Gasstromes auf 9 Nnr³/h bei den Versuchen 1-11, 1-12 und 1-13 führte zu einem verminderten Gehalt an Säurenebel vor dem Filter, aber zu einem etwas höheren Gehalt nach dem Filter. Der Versuch 1-13 ist eine Wiederholung des Versuchs 1-12 nur mit der Ausnahme, daß die Länge der Filterzone bei A verdoppelt wurde, was eine Verdopplung des Druckabfalls und mehr als eine Halbierung des Gehaltes an Säurenebel nach dem Filter hervorrief. Bei den Versuchen 1-14 und 1-15 wurde T₂ auf 112 ⁰G durch Erhöhung von TA₁ auf 5o ⁰C bei 1-14 und Verminderung des Kühlluf^stromes bei 1-15 angehoben. In beiden Fällen folgte eine deutliche Zunahme des Säurenebelgehaltes nach dem Filter, und das zeigt, daß eine maximale Austrittstemperatur des Gases ein weiteres

- 2ο -

Kriterium ist, das zu erfüllen ist, um zu sichern, daß der Filter die Säuretröpfchen wirksam entfernen k.ann. Es wird beobachtet, daß der Austritt von HgSO, in der Form von Dampf nur 3 T./Mio. bei 112 ⁰G beträgt, d.h., daß mehr als 8o % des Säureaustritts hierbei in der Form von Säuretröpfohen erfolgen. Die Abbildung 5 zeigt die Sohwefelsäuretautemperatur für Gase, die 1 oder 2 T./Mio. an Schwefelsäuredampf enthalten, als eine Funktion des Gehaltes an H₂O im Gas.

Soweit wie die Druckabfälle über den Filter betroffen sind, beobachtet man, daß die Filter A und B1 innerhalb der angeführten Temperaturen den Säurenebel bis zu 8-1ο Τ,/Mio. H0SO4 bei Druckabfällen von etwa 8 mbar entfernen, wohingegen der Filter B2 - bei dem die lineare Gasgeschwindigkeit 4 m/sec. im Gegensatz zu den 2 m/sec. bei B1 beträgt bis zu 1 T./Mio. H₂SO, herab bei einem Druckabfall von 18 mbar und anderweitig unter den gleichen Betriebsbedingungen reinigt. (Wenn unter den aufgezeigten Temperaturbedingungen gearbeitet wird, wobei nur eine geringe Menge an Flüssigkeit im Filter gestaut wird,- liegen die Druckabfälle 1 ο bis 2o % über den Druckabfällen, die gemessen werden, wenn der Filter unter trockenen Bedingungen mit der gleichen Gasgeschwindigkeit und Temperatur arbeitet, aber ohne H₂S(K im Gas.)

Bei den Versuchen 1-17 und 1-18 wurde die Eintrittstemperatur TA₁ der Luft auf 1o ⁰O und 0 ⁰C gleichzeitig bei Beibehaltung der Austrittstemperatur Τ* auf loo ⁰C herabgesetzt, wodurch der Temperaturunterschied T₂ - TA- von 80 ⁰G auf 9o ⁰C und loo ⁰C erhöht wurde; der Gehalt an Säurenebel

- 21 -

20379t

naoh den Aerosolfiltern nahm deutlich zu und überstieg Ίο T./Mio. H₂SO₄tei' T₂ - TA₁ = loo ⁰C. Beim Versuch 1-19 wurde T₂ auf 80 ⁰C herabgesetzt, während TA₂ » 0 ⁰C beibehalten wurde (indem der Kühlluftstrom vergrößert wurde), wodurch der Säurenebel nach den Filtern A und B1 auf 1o T./Mio. H₂SO₄ abnahm} das zeigt, daß nicht der absolute Wert von TA., sondern der Temperaturunterschied gemäß der Ledingung (3) für die Fähigkeit des Filters, den Säurenebel zu entfernen, wichtig ist.

Die Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse der Versuche mit einem Zuführungsgas, das 1 % H₃SO₄ plus 7 % HgO enthält. Bei allen Messungen am Zuführungsgas in einer Menge von 14 Nm /h betrug der Gehalt an Säurenebel im Gas vor dem Filter 5oo bis I000 T./Mio. H₂SO₄. Die Filter A, B1 und B2 entfernten die Säuretröpfchen in der gleichen Weise wie bei den Versuchen, über die in der Tabelle 1 berichtet wird, nur mit dem Unterschied, daß der kritische Wert von TA₂ bei etwa 17o ⁰C entsprechend der Tatsache, daß TAc gemäß der Formel (1) zu 172 ⁰C berechnet wird, zu liegen scheint.

Die Tabelle 3 zeigt die Ergebnisse der Versuche mit einem Zuführungsgas, das 6 % SOo plus 13 % HgO enthält. Aus den Versuchen 3-1 bis 3-6 sieht man, daß TA₂ oberhalb etwa 175 ⁰C liegen muß, um die Filter A und B1 in die Lage zu versetzen, den Gehalt an Säurenebel, 5oo bis I000 T./Mio., vor dem Filter auf unterhalb 1o T./Mio. H₂SO₄ zu entfernen. Es scheint ebenfalls, daß der Säurenebel wirksam bei einer niedrigeren linearen Geschwindigkeit und einem niedrigeren Druckabfall entfernt werden könnte als das der Fall für ein Zuführungsgas ist, das o,1 % H₃SO₄ enthält.

Eine Zunahme des Wasserdampfes im Gas gestattet den Betrieb bei einer höheren Temperatur Tp am Ausgang des Glasrohres. Das sieht man aus den Versuchen 1-21 und 1-22 in der Tabelle 1. Es ist eine Zunahme des Gehaltes an HgO im Zuführungsgas auf 25 %_t die die Möglichkeit des Anhebens der Austrittstemperatur auf 12o bis 125 ⁰C einschließt, ohne daß riskiert wird, daß der Gehalt an HgSCK im Abgas etwa 1o T./Mio. übersteigt (in Übereinstimmung mit der Bedingung (2) und dem Schwefelsäuretaupunkt T,- für ein Gas, das 2 T./Mio. H₂SO₄-Dampf enthält, wie in der Abbildung 5 abgelesen wird, ebenso wie dem HgO-Partialdruck im Abgas). Dementsprechend, sieht man aus den Versuchen 3-11 und 3-12 in der Tabelle 3, daß eine Zunahme des Gehaltes an HgO im Zuführungsgas auf 25 %, wodurch 19 % HgO im Abgas vorhanden sind, einschließt, daß To auf etwa 12o ⁰C in Übereinstimmung mit der Bedingung (2) erhöht werden kann, Wie die Versuche 1-17 und Ί-18 zeigt der Versuch 3-8, daß der Gehalt an HgSO. im Gas naoh den Filtern mit zunehmender Temperaturdifferenz Tg - TA^ ansteigt, obgleich die Wirkung hier bei den Versuchen mit einem starken Gas schwächer zu sein scheint als bei Schwachgasen, die Mengen an HgSO* im Eintrittsgas in der Größenordnung von o,1% enthalten.

Beispiel 2

Die Versuche mit Elementarfadendicken'von o,o5, o,1, o,2 und o,5 mm in dem Filtertyp, der in der Abbildung 3 gezeigt wird, d.h. Typ A, in einer gewundenen Strumpfwirkware brachten die folgenden Ergebnisse: mit einem Elementarfaden, der eine Dicke von o,o5 mm aufweist, kann die abfiltrierte Säure nicht aus dem Filter zurück und in das

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Glasrohr herab mit Gasgeaohwindigkeiten über etwa 1,5 m/aeo, fließen, sondern wird im Filter gestaut, und das bedeutet, daß sie nicht verwendet werden kann. Mit einem Elementarfaden, der eine Dicke von o,1 mm aufweist, erfolgt das gleiohe bei Gasgeschwindigkeit en von 2 bis 3 m/sec, und mit einer Elementarfadendicke von o,2 mm kann die Säure nioht bei Gasgesohwindigkeiten über etwa 5 m/sec. zurückfließen. Bei niedrigeren Gasgesohwindigkeiten werden die Säuretröpfohen bis zu einer Konzentration von unterhalb 5 bis 1o T./Mio. HgSO^ bei Druckabfällen unterhalb 1o bis 2o mbar und einer Breite des gewundenen Flächengebildes aus dem gewirkten Elementarfadenmaterial von I6o mm abfiltriert, vorausgesetzt, daß die Temperatur^ edingungen, die durch (1), (2) und (3) definiert werden, erfüllt werden} mit dem Elementarfaden von o,5 mm besteht keine Gefahr des Stauens der Flüssigkeit im Filter, aber es war erforderlich, zwei 12o mm breite Windungen (Wendeln) in die Filterpatrone einzusetzen, um eine Menge unterhalb T./Mio. Säure im Abgas zu erreichen; außerdem scheint der Gehalt an Säurenebel nach dem Filter einige T./Mio. bei o,1 % SOo und den gleichen Betriebsbedingungen und Druckabfällen wie bei den Messungen in der Tabelle 1 höher zu sein. Aus den Versuchen wird gefolgert, daß Elementarfadendicken von o,2 bis o,4 mm die geeignetsten für.den Zweck der vorliegenden Erfindung sind.

Beispiel 3

Neben den Versuchen, über die in den Tabellen 1, 2 und 3 berichtet wird, durchgeführt mit Gewebe, bei den die Fasern eine Dicke von o,1 mm aufweisen, und zwar in dem Gewebe, das im Radialflußfilter B eingesetzt wird, wurden Versuche mit einer Fadendicke von o,o5, o,2 und o,3 mm

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durchgeführt. Die Versuche zeigten, daß der Druckabfall über den Filtern mit dem Drahtgewebe bei einer Faserstärke von 0,05 mm instabil war· Insbesondere in Verbindung mit den Veränderungen der Betriebsbedingungen konnte der Druckabfall in Perioden mit einem Faktor 2 bis 3 zunehmen. Filtergewebe aus Fäden über 0,2 mm erforderte, um einen ausreichenden Grad der Beseitigung des Säurenebels innerhalb der Parameter, die bei (1), (2) und (3) definiert wurden, zu erhalten« entweder lineare Gasgeschwindigkeiten im Filter, die so hoch sind, daß der Druckabfall bedeutend größer wurde als der, der in den Tabellen 1, 2 und 3 gezeigt wird, oder daß es erforderlich war, mehr als 10 Schichten des Filtergewebes im Radialfilter einzusetzen, und aus praktischer» Gründen ist kein Platz dafür vorhanden, und zwar bei dem festgelegten (optimalen) Abstand zwischen den Rohren im Rohrbündel im Glasrohrturm.

-•AS- -

26379t

Tabelle 1 - Versuche mit Zuführungsgas, das 1ooo T»/Mio. H₂SO₄ + 7 % H₂O enthält} T_d = 185 ⁰Oj

155 ⁰O

(siehe Gleichung (1))} und 7 % H₂O)

1o9 ⁰O

(Taupunkt für 2 T./Mio. H₂SO^

Ver- such- Nr.	Zufüh- rungs- strora,	abge kühl te Zo	^T1	^T2	TA₁	TA₂	T./Mio.HpSO₄ vor d.Filter
	Nm³/h	ne, m
1-1:	14	5,4	25o	I00	2o	194	600
1-2	14	4,95	25o	I00	2o	184	600
1-3	14	4,5	25o	I00	2o	17o	7oo
1-4	14	4,o5	25o	I00	2o	151	7oo
1-5	14	4,o5	25o	95	2o'	138	7oo
1-6	14	4,o5	25o	9o	2o	124	800
1-7	14	5,4	23o	7o	2o	15o	600
1-8	14	4,5	25o	7o	2o	145	7oo
I-I0	18	5,4	25o	I00	2o	173	9oo
1-11	9	4,5	25o	I00	2o	198	15o
1-12	9	4,o5	25o	I00	2o	193	2oo
1-13	9	4,o5	25o	I00	2o	193	2oo
1-14	14	5,4	25o	112	5o	188	600
1-15	14	5,4	25o	112	2o	2o5	7 00
1-16	14	5,4	28o	I00	2o	2oo	7oo
1-17	14	5,4	25o	I00	1o	2o1	7oo
1-18	14	5,4	25o	I00	0	2o5	800
1-19	14	5,4	25o	80	0	• 177	7oo

Versuche mit I000 T./Mio. H₃SO₄ + 25 % H₃O im Zuführungsgas; T, = 192 ⁰C; T₀ ⁺ = 124 ⁰C

1-21	14	5i4	25o	112	5o	19o	600
1-22	14	5,4	27o	125	5o	2oo	600
1-23	14	5,4	27o	112	2o	22o

263791

Fortsetzung Tabelle 1

T./Mio.H₂SO₄ nach d.PiIter	B1	B2	Gasgeschwindigkeit m/s	B1	B2	^p, mbar, duroh Filter	B1	den
A	1o	1	A	2,o	4,o	A	8	B2
8	1 ο	1	3,2	2,o	4,o	8	8	18
8	ίο	1	3,2	2,o	4,o	8	8	18
1o	5o	5	3,2	2,o	4,o	8	8	19
4o	2oo	1o	3,2	2,o	4,o	8	9	2o
2oo	4oo	5o	3,2	2,o	3,9	8	9	2o
4oo	3o	5	3,1	1,8	3,7	8	7	2o
3o	5o	15	2,9		3,7	7	* 7	16
I00	fa	1	2,9	2,6.	5,2	7	12	18
6	15	2	4,1	1,3	2,6	12	5	26
1o	15	2	2,o5	1,3	2,6	4	5	1o
12			2,o5			4		1o
5	2o	5	2,o5	2,1	4,2	8	9
2o	2o	1o	3,3	2,o	4,2	9	8	19
15	1o	2	3,3	2,o	4,o	9	8	19
8	1o	3	3,2	2,o	4,o	8	8	10
1o	2o	5	3,2	2,o	4,o	8	8	18
2o	1o	1	3,2	1,9	3,8	8	7	19
1o	5	1	3,o	2,o	4,1	7	9	18
VJl	2o	5	3,3	2,1	4,3	9	9	2o
15	1o	2	3,4	2,o	4₅1	9	9	24
1o	3,3	9	2o

7 % ">5 T₂ ⁺ = 1o9	T_d β 22ο ⁰O	⁰O₅ TA₂ ⁺ =	172 ⁰G	(Gleichung (1)!	TA₁	4
Versuoh- Nr.	Zufüh- rungs- st rom,	abgekühlte Zone, m		^T2		jjn A XAq * *
	Nm³/h				2o
2-1	14	5,4	26o	1oo	2o	196
2-2	14	4,95	26o	1oo	2o	184
2-3	14	4,55	26o	1oo	2o	168
2-4	14	4,o5	26o	1oo	2o	148
2-5	14	4,55	3oo	1oo	2o	175
2-6	9	4,o5	26o	1oo	0	18o
2-7	14	5,4	26o	1oo	2o6

Portsetzung Tabelle 2

T./Mio. HpSCL· ΔΡ, rabar, durch den Filter

vor dem nach dem Filter

Filter _{A ß1 B2 A B1 B2}

5 5 1 8 8 2o

5 8 1 8 . 8 2o

25 4o 8 9 22

1oo 1oo 5o 9 1o 24

2ooo 1o 1o 2 8 8 2o

1ooo 8 8.4 4 4 14

12 14 4 8 " 8 2o

H₂O;	T_d = 265	17o ⁰Cj T	⁰Oj TAp⁺	= 175 ⁰Cj	T-	T s	1o9 ⁰C	T./Mio.H₂S0₄	8oo
Ver-	Zufüh	11	abge	^T1		TA₁	TAp		9oo
auoh-	rungs-	11	kühl	1		I	C	vor u8in jJXXüer
Nr.	strom,	te Zo
	Nm³ /h	ne, m		loo			5oo
3-1	11	5,4	3oo	1oo	2o	23o	7oo
3-2	11	4,55	3oo	loo	2o	198	7oo
3-3	11	4,o5	3oo	1oo	2o	176	1ooo
3-4	11	4,o5	3oo	1oo	3o	162	1ooo
3-5	11	4,o5	3oo	1oo	4o	153	7oo
3-6	11	4,o5	28o	115	2o	162	8oo
3-7	11	5,4	3oo	1oo	35	222 .	5oo
3-8	11	5,4	3oo	25 %	O	24o	Zuführungsgaa;
Versuche mit 6	% H₂SO₄	und		H₂O im
Φ a	₂ ⁺ = 124	⁰C	115		225
3-11	5,4	3oo	12o	35	225
3-12	5,4	3oo	4o

Fortsetzung Tabelle 3

T./Mio.H₂SO₄	. d.Filter	Gasgeschwindigkeit	iu/b	B2	ΔΡ,	mbar, durch den	B2
nach	BI B2		B1	2,8		Filter	9
A .	5 <1	A	1,4	2,8	A	B1
5	Io · <1	2,2	1,4	2,8	4	4	1o
5	2o 1	2,2	1,4	2,8	5	4	15
1o	8o 1o	2,2	1,4	2,8	6	5
5b	2oo	2,2	1,4	2,B	1o	6
1oo	6o	2,2	1,4	3,Q	15	7	12
4o	3o	2,2	1,4	2,8	1o	6	9
2o	8 4	2,3	1,4	5	5
8	2,2		4	¹ 4

5 2,2 5

1o 2,2 5

Claims

Patentaneprüche

1. Verfah^ren zur Kondensation von Schwefelsäuredämpfen und das Auffangen von Schwefelsäuretröpfchen in im wesentlichen vertikalen« säurebeständigen Rohren aus Gasen ι die 0,01 bis 10 Vol.-% H₂S0₄-Dampf und O bis 50 Vol.-% H₀O-Dampf enthalten« wobei das Gas« das Schwefelsäure enthält« den Rohren von unten mit einer Temperatur von O bis 100 ⁰C Über dem Taupunkt der Schwefelsäure in jenem Gas zugeführt wird« und wobei es während des Strömens durch die Rohre in der Aufwärterichtung auf eine Austrittstemperatur T₀ abgekühlt wird« die niedriger ist als die Temperatur, bei der der HgSO^-Dampfdruck etwa 2 χ 10 bar im Gleichgewicht mit dem Partialdruck des Wasserdampfes am Ausgang der Rohre oben beträgt« wobei die'Rohre extern durch ein gasförmiges Medium abgekühlt werden« das im wesentlichen im Gegenstrom zum schwefelsäurehaltigen Gas strömt, wodurch das gasförmige Medium von einer Eintrittstemperatur TA₁ von 0-50 ⁰C auf eine Austrittstemperatur TA₂ ⁰C erwärmt wird und die Bestimmungen (1) TA₂ > Td - 30 - 10 oC ⁰C und

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Filter verwendet wird, der aus einem im wesentlichen vertikalen, zylindrischen Gehäuse besteht, in dem ein Filtermedium angeordnet ist, wobei das besagte Medium aus einem Gewirke aus säurebeständigen Monofilen besteht, die eine Dicke von 0,2 bis 0,7 mm aufweisen und eine Maschenbreite von 1 bis 10 mm, wobei das besagte gewirkte Material gewunden oder gefaltet wurde, um einen zylindrischen Stöpsel zu bilden· der eine Höhe von 20 bis 300 mm aufweist und eine Querschnittsfläche, die einer linearen Gasströmungegeschwindigkeit von 2 bis 5 m/sec. entspricht, wobei der besagte Querschnitt gleichzeitig mit dem Innenquerschnitt des Gehäuses identisch ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

i) ein Filter verwendet wird, der ein im wesentlichen zylindrisches, vertikales Gehäuse umfaßt, das ein Filtermedium enthält, das aus einem Gewebe aus textlien säure-

-32- 2 83 79 t

beständigen Fasern oder Elementarfäden besteht« die einen Durchmesser von 0,04 bis 0,3 mm aufweisen, wobei das besagte textile Gewebe um einen perforierten Zylinder herum koaxial mit dem Gehäuse in einer Weise gewickelt wird, daß dem Gas gestattet wird, radial durch die gewickelte Textilie und die Perforationen mit einer linearen Geschwindigkeit von 1 bis 7 m/ssc* zu strömen,

Ii) die'Schwefelsäure aufgefangen wird, die im Filtermedium kondensiert wird ebenso wie die, die mit dem Gas durch das Filtermedium gebracht und daher bereits vor dem Filter im Boden des Filtergehäuses kondensiert wurde, und

iii) die kondensierte Schwefelsäure von hier Ober einen Kanal nach unten zu in das Rohr geführt wird, in dem das Gas abgekühlt wurde.

(3) T₂ - TA₁ 4 90 ⁰C

erfüllt« worin Td der Schwefelsäuretaupunkt ist, ausgedrückt in °C« und zwar vom schwefeleöurehaltigen Gas, das zu den Rohren geführt wird« und oC sind die VoI»-% an H₂SO₄* unter der Annahme berechnet« daß SO, eine vollständig hydratisierte, kondensierte Schwefelsäure war« die während der Abkühlung nach unten zu durch die Rohre strömte« gekennzeichnet dadurch« daß

i) das Gas, das ein jedes Rohr verläßt« durch einen Aerosolfilter geführt wird, der in einer gasdichten Ver-

bindung am Oberteil des Rohres montiert ist, wobei das Filtermodium im Aerosolfilter aus säurebeständigen Fasern oder Elementarfäden besteht« die einen Durchmesser von 0,04 bis 0,7 mm aufweisen« wobei das Faser- oder Elementarfadenmaterial in einer Menge, einer Schichtdicke und einer Konfiguration vorliegt, die sichern, daß der Druckabfall durch den Aerosolfilter unterhalb 20 mbar gehalten wird, und

ii) die Rückführung der Schwefelsäure, die im Aerosolfilter aufgefangen wird, zum Rohr erfolgt, um nach unten zu durch das Rohr im Gegenstrom zum Zuführungsgas zu fließen.

4· Verfahren nach Anspruch 3 (i), dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Fasern oder Elementarfäden 0,05 bis 0,2 mm beträgt.

5. Verfahren nach Anspruch 3 (1), dadurch gekennzeichnet, daß die lineare strömungsgeschwindigkeit des Gases radial durch die gewickelte Textilie und die Perforationen2 bis 6 m/sec. beträgt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des schwefelsäurehaltigen Gases in den Rohren 2 bis 6 m/sec. beträgt, berechnet auf der Basis einer theoretischen Gastemperatur von O C*

7. Vorrichtung zum Eineatz im Verfahren zur Kondensation von Schwefelsäuredämpfen, bestehend aus einem oder mehreren Rohrbündeln (7) aus einem säurebeständigen Material« wobei ein jedes Rohr mit einem Oaseintritt (1) am Boden« einem Gasaustritt (15) oben und einem Säureaustritt (17) in der Nähe des unteren Endes versehen ist« und wobei sich die besagten Rohre durch eine Kühlzone erstrecken« die oben und unten mit dem Eintritt (12) und bzw. dem Auetritt (13« 14) für ein gasförmiges Kühlmedium« das im Gegenstrom zum Gas in den Rohren passiert« versehen ist» dadurch gekennzeichnet« daß ein jedes Rohrbündel (7) einen Innendurchmesser von 25 bis 60 mm und eine Länge der gekühlten Zone von 120- bis 250-mal dem Innendurchmesser des Rohres aufweist«

8. Vorrichtung nach Anepruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Kühlzone veränderlich let.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet« daß die Vorrichtung Führungsplatten (9) für das Lenken des gasförmigen Kühlmediums teilweise im Querstrom zum Gas in den Rohren einschließt.