DE1922012B2

DE1922012B2 - Verfahren zum kuehlen des waschlaeurekreislaufes fuer die zur kontaktanlage gehenden so tief 2 haltigen gase

Info

Publication number: DE1922012B2
Application number: DE19691922012
Authority: DE
Inventors: Adolf Dipl Chem 5024 Pulheim Stauffer
Original assignee: Chemiebau Dr A Zieren GmbH & Co KG, 5000KoIn
Priority date: 1969-04-30
Filing date: 1969-04-30
Publication date: 1971-06-16
Also published as: GB1298612A; US3684440A; FR2042818A5; DE1922012A1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen der anschließenden Absorption des Schwefeltrioxyds des Waschsäurekreislaufes für die zur Kontaktanlage in konzentrierter Schwefelsäure oder Oleum begehenden SO₂-haltigen Gase bei hohen Lufttempe- zeichnet. Das aus dem Absorber austretende Abgas raturen und/oder -feuchtigkeiten mit einem wärme- hat noch etwa eine Temperatur von 40 bis 70° C abführenden Medium. Bei Schwefelsäure-Kontakt- 5 und enthält noch etwa 0,15 Volumprozent SO.,, anlagen benutzt man zum Kühlen und Waschen jedoch durch die Trocknungswirkung der Schwefef-Wasser- und Schwefelsäurekreisläufe, die zur Auf- säure keinen Wasserdampf. Durch die Absorption ist rechterhaltung der Wasch- und Kühlwirkung ihrer- auch das in dem Reaktionsgas enthaltene SO₃ prakseits gekühlt werden müssen. So wird bei der Reini- tisch vollständig aus dem Gas entfernt worden. Dieses gung schwefeldioxydhaltiger Gase, die einer Kontakt- io Abgas des Absorbers, das normalerweise in die anlage für die SO₂-Oxydation zu SO₃ zugeführt wer- Atmosphäre abgeblasen wird, ist daher trotz seiner den, im allgemeinen auch eine gute Kühlung der etwas erhöhten Temperatur zur Kühlung von Flüssig-Gase angestrebt, um ihren Wasserdampf gehalt her- keitskreisläufen geeignet, da aus der Flüssigkeit abzusetzen. Ein hoher Wasserdampf gehalt dieser maximale Mengen Wasserdampf in dieses Gas ver-Gase beeinträchtigt die Arbeitsweise der Elektro- 15 dampfen können und durch die Abführung der Verfilter und führt zu einer unerwünschten Verdünnung dampfungswärme eine erhebliche Temperaturerniedrider Schwefelsäure in dem nachgeschalteten Trocken- gung der im Kreislauf geführten Flüssigkeit erreicht turm für die Gase. werden kann. Nach dem erfindungsgemäßen Ver-

Es ist bekannt, die beispielsweise durch Röstung fahren ist es möglich, Flüssigkeitskreisläufe auch

sulfidischer Erze gewonnenen SO₂-haltigen Gase 20 unter ungünstigen örtlichen Bedingungen, wie hoher

durch Berieselung mit verdünnter Schwefelsäure zu Kühlwassertemperatur und hoher Luftfeuchtigkeit,

waschen und die im Kreislauf geführte Waschsäure wirksam zu kühlen.

zu kühlen. Die Kühlung geschieht in der Praxis fast Die direkte Kühlung der Waschsäure mit Luft hat

ausnahmslos in Kühlern, die mit Kühlwasser beauf- den Nachteil, daß das in der Waschsäure absorbierte

schlagt werden. Für eine ausreichende Kühlung der 25 Schwefeldioxyd teilweise desorbiert und damit ein

Waschsäure darf das Kühlwasser eine gewisse SO₂-Verlust verursacht wird. Bei der erfindungs-

Höchsttemperatur nicht überschreiten, wenn der gemäßen direkten Kühlung mit dem Endgas werden

Kühler nicht unwirtschaftlich groß werden soll. Be- diese bei Kühlung mit Luft üblicherweise auftreten-

sonders in heißen Ländern macht es oft Schwierig- den SO₂-GaS-Verluste erheblich vermindert, weil

keiten, Kühlwasser mit einer genügend tiefen Tem- 30 das Endgas in Abhängigkeit von der EffektiYität der

peratur, z. B. unterhalb 25° C, zur Verfügung zu katalytischen Oxydation noch geringe Mengen SO₂

haben. Besonders in Anlagen mit Kreislaufführung enthält, die etwa bei 0,15 Volumprozent liegen. Ins-

und Rückkühlung des Kühlwassers ist es nicht ein- besondere dann, wenn man für eine hohe Tempe-

fach, unterhalb der maximal zulässigen Temperatur ratur und dadurch bedingt für einen niedrigen SO₂-

zu bleiben. 35 Gehalt der aus dem Wäscher ablaufenden Wasch-

Aus der deutschen Patentschrift 643 878 und der säure sorgt, ist bei der direkten Kühlung der Waschdeutschen Patentanmeldung Z 1841 IVb/12i ist es säure mit dem Endgas nur ein geringer SO₂-Uberbekannt, Waschsäure durch Selbstverdampfung im gang aus der Säure in das Endgas zu beob-Vakuum oder unmittelbar durch Rückkühlwerke mit achten.

Luft zu kühlen. Beide Verfahren haben jedoch 40 Bei der Kühlung der Waschsäure durch einen mit keinen Eingang in die Praxis gefunden. Bei der un- dem Endgas gekühlten Wasserkreislauf wird zwischen mittelbaren Rückkühlung mit atmosphärischer Luft das Endgas und die Waschsäure noch ein Kühlkann die Waschsäure nur auf die Temperatur abge- Wasserkreislauf geschaltet, auf den in einem Wärmekühlt werden, die man bei der psychrometrischen austauscher die Wärme von der Waschsäure über-Feuchtigkeitsbestimmung der atmosphärischen Luft 45 tragen wird. Der Kühlwasserkreislauf wird durch das als Temperatur des feuchten Thermometers erhält Endgas vorzugsweise direkt gekühlt. Auf diese Weise (vgl. D'Ans, Lax, Taschenbuch für Chemiker und werden SO₂-Verluste durch Übergang von der Physiker [1967], S. 57). Eine weitgehend trockene Waschsäure auf das Kühlmedium vermieden. Ande-Luft gestattet durch Wasserverdampfung eine starke rerseits liegt die Temperatur des feuchten Thermo-Kühlung der Waschsäure, während der Kühleffekt 50 meters des Absorberendgases, d. h. die bei der Kühbei Verwendung einer Luft mit hohem Feuchtigkeits- lung mit dem Endgas erreichbare minimale Tempegehalt nur gering und für die Kühlung der Wasch- ratur der gekühlten Flüssigkeit so niedrig, daß ein säure nicht ausreichend ist. genügendes Temperaturgefälle an den beiden Über-

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der gangsstellen Endgas/Wasser und Wasser/Waschsäure

Schaffung eines Verfahrens zum Kühlen des Wasch- 55 vorhanden ist.

säurekreislaufes bei Schwefelsäure-Kontaktanlagen, Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfin-

wenn kein genügend kaltes Kühlwaser zur Verfügung dung wird bei mehreren hintereinandergeschalteten

steht und eine direkte Kühlung mit atmosphärischer Gaswaschstufen die Waschsäure aus wenigstens einer

Luft wegen ihres hohen Feuchtigkeitsgehaltes und Stufe mit dem Endgas direkt gekühlt. Das zu reini-

gegebenenfalls ihrer hohen Temperatur nur einen 60 gende Röstgas durchströmt meistens zwei hinterein-

unzureichenden Kühleffekt ergeben würde. andergeschaltete Waschstufen, die mit verdünnter

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch Schwefelsäure beaufschlagt werden. Die Waschsäuregelöst, daß der Waschsäurekreislauf oder ein zu des- kreisläufe beider Stufen müssen gekühlt werden, wosen Kühlung benutzter Kühlwasserkreislauf mit dem bei die Temperatur in der zweiten Stufe so niedrig Endgas der Schwefelsäure-Kontaktanlage gekühlt 65 Hegen muß, daß der Wasserdampfgehalt des Abgases wird. Als Endgas der Schwefelsäure-Kontaktanlage der zweiten Stufe die für die Säureproduktion erwird das Reaktionsgas nach der katalytischen Oxy- forderliche Menge nicht übersteigt. Mit dem Endgas dation des Schwefeldioxyds zu Schwefeltrioxyd und der Kontaktanlage kann einer der beiden Wasch-

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säurekreisläufe oder, falls die Endgasmenge ausreicht, beide Kreisläufe gekühlt werden.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das Endgas der Schwefelsäure-Kontaktanlage zunächst gekühlt und dann zur Kühlung des Flüssigkeitskreislaufes, insbesondere der Waschsäurekreisläufe, eingesetzt. Die Temperatur des Endgases beträgt, je nach Fahrweise der SO₃-Absorption, 40 bis 70° C. Obwohl die Flüssigkeitskreisläufe mit diesem Gas unmittelbar gekühlt werden können, kann man das Endgas auch zunächst vorkühlen, beispielsweise auf 25 bis 35° C. Mit dem so indirekt vorgekühlten Endgas lassen sich mühelos Waschsäuretemperaturen von 14 bis 15° C erreichen. Auf diese Weise ist es möglich, die Kühlung der Waschsäure mit dem Endgas ohne Kombination mit einem anderen Kühlmittel vorzunehmen.

Vorzugsweise wird das Gewichtsverhältnis des Endgases zu der zu kühlenden Flüssigkeit zwischen 0,6 und 1,0 gewählt.

Die Erfindung wird nachfolgend an dem beiliegenden Fließschema beschrieben, in dem eine Schwefelsäure-Kontaktanlage mit der erfindungsgemäßen Kühlung eines Waschsäurekreislaufes dargestellt ist. Das in einem elektrostatischen Heißgasfilter entstaubte Röstgas tritt bei 1 in einen Kühlturm 2 ein, in dem es mit verdünnter Schwefelsäure berieselt wird. Es gelangt dann durch Leitung 3 in einen Waschturm 4, in dem es ebenfalls mit im Kreislauf geführter Schwefelsäure gewaschen und so weit abgekühlt wird, daß der Wasserdampfdruck der für die Säureproduktion erforderlichen Wassermenge entspricht. Das Röstgas, das außer Schwefeldioxyd und etwas Wasserdampf geringe Mengen Schwefelsäurenebel enthält, gelangt dann durch Leitung S in ein zweistufiges elektrostatisches Naßgasfilter 6, in dem die Schwefelsäurenebel abgeschieden werden. Das Gas ist nach Verlassen des Filters völlig klar und strömt durch Leitung 7 zu dem Gastrockenturm 8, in dem das Gas mit etwa 95- bis 97°/oiger Schwefelsäure bis auf einen Gehalt von weniger als 0,1 g/Nm³ Wasser getrocknet wird. Dieses Gas gelangt nach Passieren der beiden Wärmeaustauscher 9 und 10 in den Kontaktofen 11, in dem das SO₂ in vier Stufen mit Zwischenkühlung nach der zweiten Stufe zu etwa 98,5% umgesetzt wird. Ein Ausgangsgas mit etwa 10 Volumprozent SO₂ enthält nach Verlassen des Kontaktofens nur noch 0,15 Volumprozent SO₂. Das umgesetzte Gas wird durch Leitung 12 und Wärmeaustauscher 9 sowie Leitung 13 dem Absorber 14 zugeführt, in dem das SO₃ aus dem Gas mit konzentrierter Schwefelsäure absorbiert wird. Das Abgas verläßt den Absorber 14 durch Leitung 15 mit einer Temperatur von 60° C.

Nach der vorliegenden Erfindung wird nun das Abgas in einem nachgeschalteten Wärmeaustauscher 16 mit Luft auf 30° C abgekühlt und dann einem Kühlturm 18 zugeführt. In dem Kühlturm 18 wird die Waschsäure aus dem Kühlturm 4 durch Verdunstungskühlung von 60 auf etwa 23° C rückgekühlt und dann wieder auf den Kühlturm 4 zurückgepumpt. Das mit Wasserdampf weitgehend gesättigte Endgas verläßt den Kühlturm 18 durch die Leitung 20. Es kann zur Rückgewinnung der darin enthaltenen geringen SO₂-Mengen einer Wasserwäsche unterzogen werden, wobei das Waschwasser zur Verdünnung der Waschsäure in den Waschtürmen 2, 4 verwendet werden kann. In dem dargestellten Kühlturm 18 wird die Waschsäure zur Kühlung in feiner Verteilung dem Endgas entgegengeführt. An Stelle der Verdüsung kann die Verteilung der Waschsäure auch in einem Turm erfolgen, der mit Füllkörpern ausgesetzt ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist in allen Fällen vorteilhaft, bei denen infolge zu hoher Kühlwassertemperatur in der Gaswaschstufe mit dem Gas zu viel

ίο Wasserdampf in die Säureproduktion getragen wird.

Die Erfindung eignet sich daher hauptsächlich zur

Benutzung in warmen Ländern. Aber auch dort, wo ausreichend kaltes Kühlwasser vorhanden ist, bietet sie den Vorteil einer direkten Kühlung ohne die Gefahr größerer SO₂-Verluste. Enthält die zu kühlende Waschsäure Verunreinigungen, die bei der Verdunstungskühlung Krusten bilden, so wird man das zuzusetzende Frischwasser unmittelbar vor der Kühlung zusetzen und die Wassermenge gegenüber der Arbeitsweise mit indirekter Kühlung um den Betrag des verdunstenden Wassers erhöhen. Auch bei der Verarbeitung von Gasen mit geringem SO₂-Gehalt von beispielsweise 3 Volumprozent ist es nach dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, den Wasserdampfgehalt der die Wäsche verlassende Gase durch Kühlung so weit zu reduzieren, daß eine Schwefelsäure genügend hoher Konzentration produziert werden kann.

Selbstverständlich kann die Kühlung mit Endgas auch im Anschluß an eine Vorkühlung mit atmosphärischer Luft erfolgen. '

Beispiel

Ein mit Pallringen (80 -80-8 mm) gefüllter 3 m hoher Turm von 0,2 m² Querschnitt wurde mit 0,9 m³/h Wasser von 40° beaufschlagt. In den Turm wurden von unten 648 Nm³/h Endgas einer Schwefelsäurekontaktanlage mit einer Temperatur von 60° C eingeleitet. Das Gewichtsverhältnis des Endgases zu dem zu kühlenden Wasser betrug 0,93. Das Wasser lief mit 24° C ab. Diese Temperatur reichte aus, um eine entsprechende Menge Waschsäure von 55° auf 33° C zu kühlen.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Kühlen des Waschsäurekreislaufes für die zur Schwefelsäure-Kontaktanlage gehenden SO₂-haltigen Gase bei hohen Lufttemperaturen und/oder -feuchtigkeiten mit einem wärmeabführenden Medium, dadurch gekennzeichnet, daß der Waschsäurekreislauf oder ein zu dessen Kühlung benutzter Kühlwasserkreislauf mit dem Endgas der Schwefelsäure-Kontaktanlage direkt gekühlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren hintereinandergeschalteten Gaswaschstufen die Waschsäure aus wenigstens einer Stufe mit dem Endgas direkt gekühlt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Endgas zunächst gekühlt und dann zur Kühlung des Flüssigkeitskreislaufes eingesetzt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis des Endgases zu der zu kühlenden Flüssigkeit zwischen 0,6 und 1,0 gewählt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen