DE2050580C3 - Vorrichtung zur Absorption von gasförmigen Bestandteilen - Google Patents
Vorrichtung zur Absorption von gasförmigen BestandteilenInfo
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Description
befindliche wallende Schicht durchströmt (FR-PS 15 22 360, IT-PS 8 54 671).
Aus der FR-OS 20 01 277 ist es bekannt, die Absorption in einer ersten Stufe in einem vertikalen
Venturiabsorber durchzuführen, wobei Gas und Schwefelsäure im oberen Teil eingedöst werden, direkt unter
dem Venturi ein Sumpf angeordnet ist, in den Schwefelsäure abgeschieden wird, und eine horizontale
normale Verbindungsleitung oberhalb des Sumpfes und unterhalb des Venturiabsorbers angeordnet ist und zu
einer in einem Turm angeordneten zweiten Absorptionsstufe führt In der zweiten Absorptionsstufe sind
eine oder mehrere wallende Schichten von Schwefelsäure auf gasdurchlässigen Platten angeordnet, die von
dem aufsteigenden Gas durchströmt werden. Entweder ist jede Platte mit einem Zu- und Ablauf versehen, oder
die Schwefelsäure rieselt von Platte zu Platte, wobei sie im freien Fall durch die freien Zwischenräume zwischen
den Platten fällt
Diese Verfahren vermeiden die Nachteile der vorher geschilderten Verfahren, haben jedoch noch einen
beträchtlichen Druckabfall.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Absorption mit geringem Druckverlust geringerer
Säurebeaufschlagung, geringeren Investitions- und Betriebskosten sowie hohem Durchsatz auf kleiner
Räche durchzuführen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß die horizontale Verbindung der ersten Absorptionsstufe zur zweiten Absorptionsstufe venturiartig ausgebildet
ist in dem Turm der zweiten Absorptionsstufe eine Füllkörperschicht von 0,8 bis 2,5 m Höhe
angeordnet ist oberhalb der Füllkörperschicht Vorrichtungen zum Aufsprühen von Schwefelsäure angeordnet
sind und am Boden des Turmes ein Sumpf aus abgeschiedener Schwefelsäure angeordnet ist. Die
Höhe der Füllkörperschicht ist bezogen auf sattelförmige, keramische 3-Zoll-Füllkörper oder auf andere
Füllkörper mit entsprechender Oberfläche.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß eine Eindüsungsvorrichtung für Schwefelsäure in das
Einlaßende der venturiartig ausgebildeten Verbindung angeordnet ist Die separate Eindüsung der Absorptionsflüssigkeit
in den horizontal angeordneten Venturiabsorber erfolgt wenn das erfindungs-jemäße Verfahren
bei einer Normalkatalyse von SO2-haltigen Gasen angewendet wird, da dann die Gase sehr viel SO3
enthalten, wenn bei einer Katalyse mit Zwischenabsorption sehr hohe Absorptionsgrade gefordert werden
oder wenn in dem senkrecht angeordneten Venturiabsorber Oleum erzeugt wird.
Ein vorzugsweises Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung besteht darin, daß in der ersten Absorptionsstufe
90—98% eier gasförmigen Bestandteile aus dem gasförmigen Medium absorbiert werden.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die Schwefelsäure mit einem Druck von 8 bis 20 m
Flüssigkeitssäule in den Venturiabsorber der ersten Absorptionsstufe eingedost wird. Dabei ist als Flüssigkeitssäule
eine Säule derselben Absorptionsflüssigkeit zu verstehen. In diesem Druckbereich wird eine
besonders gute Absorptionsleistung erzielt.
Zweckmäßigerweise wird das gasförmige Medium vor Verlassen der zweiten Absorptionsstufe durch einen
Tropfenabscheider geleitet. Dieser Tropfenabscheider kann ein- oder mehrstufig risgebildet sein und besteht
vorzugsweise aus Wiremesh-Filtern. Bei mehrstufiger Ausbildung ist zweckmäßig die erste Stufe aus
Füllkörpern oder Lochböden zur Tropfenverdichtung zu bilden.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß bei der Absorption von SO3 aus dem gasförmigen
Medium die Menge und Konzentration der in die erste Absorptionsstufe zugegebenen Schwefelsäure so eingestellt
wird, daß die Temperatur der Schwefelsäure am Ende des ersten Venturiabsorbers 100—1800C beträgt
Dadurch ergibt sich die Möglichkeit die von der
Absorptionssäure aufgenommene Wärmemenge bei guter Vorabsorption wirtschaftlich zu verwerten, z. B.
zur Speisewasservorwärmung.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die Konzentration der zugegebenen Schwefelsäure
94—98 Gew.-% beträgt
Vorzugsweise beträgt bei der Absorption von SOj aus dem gasförmigen Medium die Konzentration der in die
zweite Absorptionsstufe zugegebenen Schwefelsäure 98,5-99,1 Gew.-%.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung begeht darin, daß
die Berieselungsdichte der in die zweite Abs^rptionsstufe zugegebenen Schwefelsäure 3 — 1 OmVm2 ■ h, bezogen
auf den freien Querschnitt der zweiten Absorptionsstufe, beträgt
Eine weitere vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die Gasgeschwindigkeit in der zweiten
Absorptionsstufe auf 1,8—3,5m/sec, bezogen auf den
freien Querschnitt der zweiten Absorptionsstufe, eingestellt wird.
-JO Mit diesen Maßnahmen ergeben sich gute Absorptionswerte
bei maximalen Betriebsbedingungen.
Wenn die Erzeugung einer schwachen Schwefelsäure mit einer Konzentration von z.B. 76—80Gew.-%
erfolgen soll, dann kann diese in der ersten Absorptionsstufe eines Trockners erzeugt werden.
Vorteilhafterweise wird die Absorptionssäure der ersten und zweiten Absorptionsstufe eines Trockners
und der ersten Absorptionsstufe eines SO3-Absorbei s in
einen gemeinsamen Säurekreislauf geleitet, da dann nur
·*" ein Pumpensystem erforderlich ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird an Hand der Figuren und Ausführungsbeispiele näher erläutert
Ausführungsbeispiel 1 (Fig. I):
■»■> Das Beispiel wurde für die Absorption von Feuchtigkeit
und SO3 mittels Schwefelsäure unter Erzeugung von Schwefelsäure entsprechend 100 t Monohydrat/Tag
aus SO2-haItigen Schwefelverbrennungsgasen berechnet.
>° Über Filter 1 und Leitung 2 werden mit dem Gebläse
3 12 630 NmVh Luft mit 20°C und 80% wasserdampfgesättigt angesaugt und über Leitung 4 in einen Trockner
gedrück. und dort mittels Schwefelsäure die Feuchtigkeit
absorbiert. Die erste Absorptionsstufe (Vortrock-
y> nungsstufe) besteht aus einem senkrechten Ve;iiuriabsorber
5 und einem horizontalen Venturiabsorber 6. Die zweite Absorptionsstufe (Nachtrocknungsstufe) besteht
aus einem senkrechten Turm 7, in dem Füllkörper 8 in einer Schichtdicke von 1,5 m und ein Wiremesh-Trop-
■ fenabseheider 9 angeordnet sind. In den Venturiabsor=
ber 5 wird über Leitung 10 Schwefelsäure mit einer Konzentration von 97,6Gew.-% in einer Menge von
15 mVh und mit einem Druck von 16 m Flüssigkeitssäule im Gleichstrom einfedüst. Ein großer Teil der
Schwefelsäure wird im Sumpf 11 unter dem Venturiabsorber
5 mit einer Temperatur von 660C abgeschieden. Die Luft und die rest'iche Schwefelsäure treten durch
den als Nachwirbler arbeitenden Venturiabsorber 6 in
den Turm 7. Etwa 97% des in der Luft vorhandenen Wasserdampfes werden in der Vortrocknungsstufe von
der Schwefelsäure absorbiert. Über Leitung 12 wird Schwefelsäure von 97,6 Gew.-% in einer Menge von
7 mVh auf der Füllkörperschicht 8 verteilt und rieselt der aufsteigenden Luft entgegen. Die Bcrieselungsdichte
beträgt dabei 6 mVm2 ■ h, bezogen auf den freien
Querschnitt des Turmes 7. Die Schwefelsäure fällt mit einer Temperatur von 51°C in den Sumpf 13 am Boden
des Turmes 7. Die Luft strömt durch den Tropfenabscheider 9 und verläßt über Leitung 14 den Trockner mit
einer Temperatur von 50" C und einem Wasserdampfgehalt
von 40 mg/Nm1.
Die getrocknete Luft wird in die nicht dargestellte Schwefelvcrbrennungsanlage geleitet. Aus der Schwefelverbrennungsanlagc
tritt ein Gas mit 7.5 Vol.-% SO2 in ciie Kontaktaniage i5. wo es in bekannter Weise
katalytisch zu 98% SOi umgesetzt wird. Das umgesetzte
Gas wird in einer Menge von 12 168 NmVh mit einer Temperatur von 200°C über Leitung 16 in einen
SOi-Absorber geleitet.
Die erste Absorptionsstufe (Vorabsorptionsstufe) besieht aus einem senkrechten Venturiabsorber 5a und
einem horizontalen Venturiabsorber 6a. Die zweite Stufe besteht aus einem senkrechten Turm 7a, in dem
Füllkörper 8a in einer Schichtdicke von ' ">
τ und ein Wiremesh-Tropfenabscheider 9a angeordnet sind. In den Venturiabsorber 5a wird über Leitung 10a
Schwefelsäure mit einer Konzentration von 97,6 Gew.-% in einer Menge von 32 mVh und mit einem
Druck von 16 m Flüssigkeitssäule im Gleichstrom eingedüst. Ein großer Teil der Schwefelsäure wird mit
einer Temperatur von 130°C und einer Konzentration von 99 Gew.-% im Sumpf 11 a unter dem Venturiabsorber
5.1 abgeschieden. Der Absorptionsgrad im Venturiabsorbcr 5a beträgt etwa 95% des Ausgangsgehaltes
an SO). Das Gas und die restliche Schwefelsaure treten in den horizontalen Venturiabsorber 6a, in den über
Leitung 27 Schwefelsäure mit einer Konzentration von 98,9 Gew.-% und einer Temperatur von 700C in einer
Menge von 32 mVh und mit einem Druck von 16 m Flüssigkeitssäule im Gleichstrom eingedüst wird. Der
Absorptionsgrad im Venturiabsorber 6a beträgt 4,7% des Ausgangsgehaltes an SOj. Die eingedüste Schwefelsäure
erwärmt sich auf 82°C. Über Leitung 12a wird Schwefelsäure mit einer Konzentration von
98,9 Gew.-%, einer Temperatur von 700C und in einer
Menge von 11 mVh auf der Füllkörperschicht 8a verteilt und rieselt dei.i aufsteigenden Gas entgegen. Die
Berieselungsdichte beträgt dabei 10 mVm2 ■ h, bezogen auf den freien Querschnitt des Turmes 7a. Die
Schwefelsäure fällt mit einer Temperatur von 75°C in den Sumpf 13a am Boden des Turmes 7a. Das Gas
strömt durch den Tropfenabscheider 9a und verläßt über Leitung 14a den Absorber mit einer Temperatur
von 700C und einem SOj-Gehalt von 70 mg/Nm3.
Die Säure aus dem Sumpf 11 fließt über Leitung 17 in
den als Pumpenvorlage ausgebildeten Sumpf 13. Über Leitung 18. Pumpe 19 und Leitung 20 wird die Säure in
den Säurckühler 21 gedruckt und dort auf 50° C gekühlt.
Die Säure aus dem Sumpf 11a läuft über Leitungen 22 und 2Ϊ ebenfalls in den Sumpf 13. Der Sumpf 13a ist
ebenfalls als Pumpenvorlage ausgebildet. Die Säure aus diesem Sumpf wird über Leitung 18a, Pumpe 19a und
Leitung 20a in den Säurekühler 21a gedruckt und dort auf 70"C abgekühlt. Über Leitungen 24 und 25 wird das
für die Erzeugung der gewünschten Konzentration der Produktionssäure fehlenden Verdünnungswasser in den
Sumpf 13a und 11 eingeleitet. Über Leitung 26 wird aus
dem Sumpf 13a eine Menge Schwefelsäure abgeleitet, die der im Sumpf 13a anfallenden Teilproduktion an
Schwefelsäure entspricht. Diese Menge wird über Leitung 23 in den Sumpf 13 geleitet. Die gesamte
Schwefelsäureproduktion wird über Leitung 27 mit einer Konzentration von 97,6 Gew.-% und einer
Temperatur von 50"C entnommen.
Ausführungsbeispiel 2 (F i g. 2):
Das Beispiel wurde für die Absorption von Feuchtigkeit und SOi mittels Schwefelsäure unter Erzeugung
von Schwefelsäure entsprechend 100 t Monohydrat/Tag aus SOi-haltigen Röstgasen berechnet.
Übereinstimmende Verfahrensschritte wurden entsprechend der Fig. 1 positioniert. Es werden nart/ ·ί-gCIIU IfUI UtC T Cl ICtII! CII3l/CUIlij
rensschritte angegeben.
11 050 Nm3Zh Röstgas mit 8,5 Vol.-% SO2, 40°C und
2(i 100% wasserdampfgesättigt in Leitung 4. Schwefelsäure
mit einer Konzentration von 97,1 Gew.-% in einer Menge von 33 m3/h in Lciiung 10. Temperatur der Säure
ii,, 6umpf 11 75"C. Absorptionsgrad in der Vortrocknerstufe
97% des im Gas enthaltenen Wassers. lOmVh
2i Schwefelsäure in Leitung 12. Temperatur der aus der
FüllkC. perschicht 8 austretenden Schwefelsäure 67°C.
Das getrocknete Gas mit 70 mg/Nm3 Wassergehalt wird über Leitung 14 von dem Gebläse 28 aus dem
Trockner abgesaugt und über Le'fi:r!? 29 in die erste
in Stufe 30 einer Kontaktanlage gedruckt, dort zu 85% der
SO2-Gehalt zu SOj umgesetzt und dann über Leitung 31
in den Zwischenabsorber 32 geleitet, wo eine weitgehende Zwischenabsorption des SOj-Gehaltes mittels
Schwefelsäure erfolgt. Anschließend wird das Gas über
1Ί Leitung 33 in die zweite Stufe 34 der Kontaktanlage
geleitet, in welcher ein Endumsatz von SO2 zu SOj von
99,5% des ursprünglichen SO2-Gehaltes erfolgt. Über Leitung 35 werden 20,5 m3/h Schwefelsäure mit einer
Konzentration von 97,1 Gew.-% und einer Temperatur
J" von 500C in den Zwischenabsorber 32 geleitet und über
Leitung 36 mit einer Temperatur von 1500C wieder in
den Sumpf 13 des Trockners zuriickgeleitet.
9 830 Nm3/h Gas mit einer Temperatur von 180°C in
Leitung 16.15 mVh Schwefelsäure mit einer Konzentra-
•r> tion von 97,1 Gew.-% in Leitung 10a Temperatur der
Säure im Sumpf Ma 100°C. Venturiabsorber 6a wird
ohne Säureeindüsung betrieben Absorptionsgrad im Vorabsorber 97% des SOj-Gehaltes. 12,5mVh Schwefelsäure
mit einer Konzentration von 99 Gew.- -7b und
>i> einer Temperatur von 700C in Leitung 12a. Temperatur
der aus der Füllkörperschicht 8a austretenden Säure 86°C.Gastemperaturin Leitung 14a700C.Schwefelsäure
mit einer Konzentration von 97,1 Gew.-% und Temperatur von 500C in Leitung 27.
'■>'■>
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens bestehen in folgenden Punkten:
Durch die Kombination von Gleich- und Gegenstromabsorption
ist es möglich, in der Gleichstrom-Stufe mit wenig Absorptionsflüssigkeit und geringer
Hl> Pumpenleistung den Hauptteil der Absorption und
damit auch der Abfuhr der entstehenden Wärme durchzuführen. Die entstehende Wärme kann ausgenutzt
werden. Infolge der geringen Menge an Absorptionsflüssigkeit kann die erste Absorptionsstufe
klein gehalten oder mit geringem Druckverlust betrieben werden. Die im Gegenstrom betriebene
zweite Absorptionsstufe ermöglicht anschließend eine Feinabsorption mit wenig Absorptionsflüssigkeit, da ein
optimaler Konzentrationsbereich in der ganzen Stufe
eingehalten werden kann. Diese Kombination ermöglicht eine Arbeitsweise mit geringem Druckverlust und
hohem Durchsatz. So kann die Gasgeschwindigkeit /. B. gegenüber der renicii Gegcnstromabsorption von
0,5— 1,2 m/sccauf 1,8 — 3,5 m/sec erhöhl werden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (9)
1. Vorrichtung zur Absorption von SO] oder Feuchtigkeit aus gasförmigen Medien mittels
Schwefelsäure als Absorptionsflüssigkeit, bestehend aus einer ersten Absorptionsstufe mit einem
vertikalen Venturiabsorber mit Zuführungsleitung für das Gas und Eindüsungsvorrichtung für die
Schwefelsäure im oberen Teil des Venturiabsorbers, einem direkt unter dem Venturi angeordneten
Sumpf aus abgeschiedener Schwefelsäure, einer unterhalb des vertikalen Venturiabsorbers und
oberhalb des Sumpfes aus Schwefelsäure angeordneten horizontalen Verbindung zu einer in einem
Turm angeordneten zweiten Absorptionsstufe, dadurch gekennzeichnet, daß die horizontals
Verbindung der ersten Absorptionsstufe zur zweiten Absorptionsstufe venturiartig ausgebildet ist, in dem
Turm der zweiten Absorptionsstufe eine Füllkörperschicht von 03 bis 2,5 m Höhe angeordnet ist,
oberhalb der Füllkörperschicht Vorrichtungen zum Aufsprühen von Schwefelsäure angeordnet sind, und
am Boden des Turmes ein Sumpf aus abgeschiedener Schwefelsäure angeordnet ist
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Eindüsungsvorrichtung für
Schwefelsäure in das Einlaßende der venturiartig ausgebildeten Verbindung angeordnet ist
3. Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in
der ersten AbsorpSionüstvJe 90 bis 98% der
gasförmigen Bestandteile aus dc n gasförmigen Medium absorbiert werden.
4. Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Schwefelsäure mit einem Druck von 8 bis 20 m Flüssigkeitssäule in den Venturiabsorber der ersten
Absorptionsstufe eingedüst wird.
5. Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Absorption von SO3 aus dem
gasförmigen Medium die Menge und Konzentration der in die erste Absorptionsstufe zugegebenen
Schwefelsäure so eingestellt wird, daß die Temperatur der Schwefelsäure am Ende des ersten
Venturiabsorbers 100 bis 180° C beträgt
6. Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich- M
net. daß die Konzentration der zugegebenen Schwefelsäure 94 bis 98 Gew.-% beträgt
7. Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Absorption von SO3 aus dem i'i
gasförmigen Medium die Konzentration der in die zweite Absorptionsstufe zugegebenen Schwefelsäure 98,5 bis 99,1 Gew.-% beträgt
8. Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 7, dadurch gekennzeich- mi
net, daß die Berieselungsdichte der in die zweite Absorptionsstufe zugegebenen Schwefelsäure
3— lOrnVm2 · h, bezogen auf den freien Querschnitt
der zweiten Absorptionsstufe, beträgt
9. Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung nach · · einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasgeschwindigkeit in der zweiten
Absorntionsstufe auf 1,8 bis 3,5 m/sec, bezogen auf
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Absorption von SO3 oder Feuchtigkeit aus gasförmigen Medien
mittels Schwefelsäure als Absorptionsflüssigkeit, bestehend aus einer ersten Absorptionsstufe mit einem
vertikalen Venturiabsorber mit Zuführungsleitung für das Gas und Eindüsungsvorrichtung für die Schwefelsäure im oberen Teil des Venturiabsorbers, einem direkt
unter dem Venturi angeordneten Sumpf aus abgeschiedener Schwefelsäure, einer unterhalb des vertikalen
Venturiabsorbers und oberhalb des Sumpfes aus Schwefelsäure angeordneten horizontalen Verbindung
zu einer in einem Turm angeordneten zweiten Absorptionsstufe.
Für die Absorption von SO3 oder Feuchtigkeit aus Gasen mittels Schwefelsäure sind verschiedene Verfahren bekannt
Es ist bekannt, die Absorption in Absorptions- und
Trockentürmen durchzuführen. Diese bestehen aus säurefest ausgekleideten und mit Schikanen oder
Füllkörpern versehenen Türmen, in denen das Gas aufsteigt und die Absorptionssäure von oben im
Gegenstrom herunterrieselt Diese Verfahren haben den Nachteil, daß sie eine beträchtliche Höhe benötigen,
große Investitionskosten erfordern und ein großes Gewicht haben. Außerdem muß die Absorbersäure
relativ hoch gepumpt werden und die maximale Gasgeschwindigkeit ist begrenzt da sonst Stauungen
der von oben nach unten rieselnden Säure verursacht werden.
Die Verfahren der Tauchabsorption. bei denen das Gas mittels eines Rohres oder einer Glocke in die
Absorptionssäure eingeleitet wird, durch die Säure aufsteigt und dann den Absorber wieder verläßt (DRP
1 33 247, DRP 1 33 933, DRP 2 11 999, DBP 8 82 539, USP 6 92 018, USP 7 22 981, USP 7 37 233), fanden
keinen Eingang in die Praxis, da sie sich nicht für große Durchsatzleistungen eignen.
Die Absorption in Schaumabsorbern erfordert zur Erzielung eines guten Absorptionsgrades mehrere
hintereinandergeschaltete Stufen, so daß ebenfalls eine größere Bauhöhe erforderlich ist (Chem. Technik, 16,
1964, Seite 35/).
Es ist auch bekannt, die Absorption in Venturiabsorbern durchzuführen. Bei diesen Verfahren ist bei
vergleichbaren Absorptionsgraden die für den Gastransport und Flüssigkeitszufuhr notwendige Energie
bei Verwendung eines Venturiabsorbers sehr hoch oder es müssen zur Herabsetzung der notwendigen Energie
mehrere Venturiabsorber hintereinandergeschaltet werden. Bei der Hintereinanderschaltung werden die
Venturiabsorber nacheinander mit dem Gas und Absorbersäure beaufschlagt, wobei die Absorbersäure
nach jedem Venturiabsorber abgetrennt wird (US-PS 34 32 264; »Khimia i khimicheskaya tekhnologia«,
Band 7, Nr. 5, l964,Seite 852-854).
Es ist ferner bekannt, die Absorption in einem Venturiabsorber mit einer nachgeschalteten Schicht der
Absorptionssäure auf einer gasdurchlässigen Platte durchzuführen, wobei das den Venturiabsorber verlassende Gas die gasdurchlässige Platte und die darauf
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