DE2247334B2 - Verfahren zur Herstellung von flüssigem SO2 durch direkte Gesamtkondensation - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von flüssigem SO₂ durch direkte Gesamtkondensation von SO₂ enthaltendem Gas unter Überdruck. Flüssiges SO₂ wird für Bleich- und Sulfonierungsprozesse u. a. in der Cellulose- und Zuckerindustrie verwendet.

Flüssiges SO2 wird bislang nach folgendem Verfahren hergestellt. SO₂-GaS wird durch Verbrennung von Schwefel oder Schwefel enthaltendem Material in einem Ofen erzeugt; danach wird das SO₂-GaS aus dem Verbrennungsgas absorbiert, dessen Gehalt an SO₂ sehr gering ist. Aus dem Absorptionsmedium, welches in der Regel Wasser ist, wird dann das SO₂-GaS durch Erhitzen ausgetrieben. Dieses Gas wird gekühlt, getrocknet und zu flüssigem SO₂ kondensiert. Dieses Verfahren ist indessen kompliziert, da die Menge von SO₂, welches durch Wasser absorbiert wird, mit der Erhöhung der Temperatur des Wassers absinkt. So ist eine Wassertemperatur unter 18° am besten geeignet, um eine ausreichende Konzentration von SO₂ in dem Wasser zu erhalten. Bei bestimmten klimatischen Bedingungen kann es unmöglich sein, große Wassermengen mit einer solchen geringen Temperatur zu erhalten. Es ist daher notwendig, die Wassermenge zu erhöhen, so daß auch die Dampfmenge erhöht wird. Wenn das SO₂-GaS ausgetrieben ist, erhält das Wasser noch eine geringe Menge von SO₂ und hat eine Temperatur von etwa 45°C. Zum Durchführen dieses Verfahrens sind relativ umfangreiche Apparate erforderlich.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe

besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen von flüssigem SO₂ durch direkte Gesamtkcndensation vorzuschlagen, bei welchem die Absorptionsstufe und das folgende Austreiben des Gases völlig entfallen kann. so daß Apparate und Platz eingespart werden.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst daß SO₂ enthaltendes Verbrennungsgas mit einem Überdruck von 7—lOatü in einer ersten Kühlanordnung mit zwei Kühlstufen gekühlt wird, wo das Gas zuerst durch direkte Berührung mit einer gesättigten Lösung von SO₂ in Wasser und darauf indirekt gekühlt wird, das Gas getrocknet und in einer zweiten Kühlanordnung durch Kühlung auf niedrige Temperatur kondensiert und als flüssiges SO₂ abgezo gen wird.

Zweckmäßige Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen. Mit dem Verfahren gemäß Erfindung wird SO₂ enthaltendes Gas durch Verbrennung von Schwefel oder Schwefel enthaltendem Material in einem Ofen erhalten, welches nach der ersten Kühlung mit Schwefelsäure getrocknet wird. Das nichtkondensierbare verbleibende Gas aus der zweiten Kühlanordnung kann durch einen Wärmetauscher geleitet werden, in welchem es erwärmt wird. Der Anteil der Wärmeenergie des SOrGases, welcher von dem Kühlmedium absorbiert ist, wird für das Erhitzen des Restgases aus dem Wärmetauscher verwendet. Nach Verlassen des Wärmetauschers wird das Restgas zu einem Absorp-

jo tionsturm geleitet, in welchem mögliche Reste von SO₂ durch Wasser absorbiert werden. Dieses Wasser wird vorteilhaft für das Kühlen des SO₂ enthaltenden Gases in der ersten Kühlstufe verwendet.

Das SO₂ enthaltende Gas, welches als Ausgangsmate-

rial verwendet wird, wird zweckmäßig durch Verbrennung eines schwefelhaltigen Materials in einem Ofen gemäß der schwedischen Patentschrift 2 14 043 erzeugt. In diesem Ofen wird die Verbrennung mit einem Überdruck von 7—lOatü durchgeführt, wobei das Gas mit einer Temperatur von etwa 1200⁰C anfällt. Durch direkte Kühlung mit bereits gesättigter Lösung von SO₂ in Was&er, welche mittels Brausen in das SO₂ enthaltende Gas eingeführt wird, wird die Temperatur des Gases auf etwa 90 bis 95°C gesenkt. Durch Verwendung einer bereits gesättigten Lösung von SO₂ in Wasser für die direkte Kühlung kann die aus dem Gas an die Kühllösung in Verlust gehende Menge von SO₂ sehr gering gehalten werden. Darauf wird das Gas indirekt auf eine Temperatur von etwa 30° C gekühlt.

Dabei wird das während der direkten Kühlung verdampfte Wasser kondensiert. Darauf wird das Gas zweckmäßig mit Schwefelsäure getrocknet. Weil das Trocknen relativ früh erfolgt, können die Apparate für die folgenden Produktionsstufen aus gewöhnlichem Kohlenstoffstahl hergestellt werden, weil das Risiko einer Korrosion außerordentlich gering ist.

Die Kühlung auf eine solche Temperatur, bei welcher das SO₂-GaS »ondensiert wird, erfolgt in einem Freon-Kühler in zwei Stufen. Um eine möglichst vollständige Kondensation zu erhalten, wird das Gas auf eine Temperatur von —65°C gekühlt. Das dabei entstehende flüssige SO₂ hat einen sehr geringen Wassergehalt von nur einigen ppm und hat die Bezeichnung 100%.

Um einen ungefährlichen SO₂-Gehalt in dem nicht kondensierbaren Restgas zu erhalten, wird letzteres durch einen Absorptionsturm geleitet. Wenn das Restgas eine Temperatur von —65°C hat, muß es vor

dem Einleiten in den Endabsorptionsturm erwärmt werden, da sonst das Absorptionsmittel, das üblicherweise Wasser ist, gefrieren kann. Die Restgase werden entsprechend durch einen Wärmetauscher geleitet, bevor sie in den Endabsorptionsturm gelangen. Das *= wärmeabgebende Medium in diesem Wärmetauscher ist vorteilhaft das Medium, welches in der indirekten Kühlstufe das SO₂ enthaltende Gas gekühlt und dabei Wärme aufgenommen hat. In dem Endabsorptionsturm werden φζ geringen nicht kondensierten SO₂-Mengen absorbiert. Aus dem Turm wird ein Gas abgegeben, welches einen so niedrigen SO₂-Gehalt hat, daß er für die Umgebung ungefährlich ist.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung näher erläutert, in ι"» welcher ein Strangschema für die Herstellung von flüssigem SO₂ gezeigt ist.

Geschmolzener Schwefel wird in einen Ofen 1 durch ein Rohr 2 geleitet In diesem Ofen wird er mit Luft zu SO₂ verbrannt, die mittels eines Kompressors 3 auf einem Überdruck von 8—9 atü gehalten wird. Das Verbrennungsgas, welches einen SOrGehalt von etwa 19% und eine Temperatur von etwa 120O⁰C aufweist, verläßt den Ofen durch eine Leitung 4. Durch diese Leitung 4 wird das Gas in einen Kühlturm 5 geleitet, welcher eine direkte Kühlanordnung 6 und eine indirekte Kühlanordnung 7 enthält. Wenn das Verbrennungsgas in den Turm gelangt, wird es direkt durch Brausen mit einer zirkulierenden, bereits gesättigten Lösung von SO₂ in Wasser gekühlt. Dabei wird das » Verbrennungsgas auf eine Temperatur von 90 bis 95° C abgekühlt. Die gesättigte Lösung wird dann in einem Wärmetauscher 8 mit einem Kühlmedium abgekühlt, welches durch eine Leitung 9 zugeführt und durch eine Leitung 10 abgeführt wird. Im oberen Teil des Kühlturms wird das Verbrennungsgas mittels eines Gaskühlers gekühlt. Von der Oberseite des Kühlturmes wird das Verbrennungsgas, welches auf eine Temperatur von etwa 30° C abgekühlt ist. durch eine Leitung 11 zu einem Trockenturm 12 geleitet, in welchem es mit Schwefelsäure getrocknet wird. Das Verbrennungsgas, welches noch einen Oberdruck von 8 bis 9 atü hat, wird in eine Kühlanordnung 13 in Form eines Freon-Kühlers geleitet, der zweistufig arbeitet. In diesem Kühler wird das Gas auf eine Temperatur von etwa —65°C gekühlt. Infolge des hohen Druckes von 8 bis 9 atü und dem SO₂-Gehalt des Gases von 19% wird das Gas fast völllig kondensiert und durch eine Leitung 14 abgeleitet. Das Restgas wird durch eine Leitung 15 in einen Wärmetauscher 16 geleitet, in welchem es von der niedrigen Temperatur im Kühler 13 erwärmt wird. Ober eine Leitung 17 wird das Restgas zu einem Endabsorptionsturm 18 geleitet, in welchem möglicherweise verbleibendes SO₂ absorbiert ist Als Absorptionsmittel in dem Turm wird Wasser verwendet. Dieses Wasser wird für die direkte Kühlanordnung 6 verwendet und durch eine Leitung 19 abgeführt Das Gas, welches durch die Leitung 20 in die Atmosphäre abströmt, weist einen sehr niederen SO₂-Gehalt auf. In dem Wärmetauscher 16 ist das Medium, welches das verbleibende Gas erwärmt und gleichzeitig durch dieses Gas gekühlt wird, ein Medium, welches das Verbrennungsgas in der indirekten Kühlanordnung 7 im Kühlturm 5 kühlt Dieses Medium zirkuliert durch die Leitungen 21 und 22.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von flüssigem SO2 durch direkte Gesamtkondensation von SO₂ enthaltendem Gas unter Überdruck, dadurch gekennzeichnet, daß SO₂ enthaltendes Verbrennungsgas mit einem Oberdruck von 7—lOatü in einer ersten Kühlanordnung mit zwei Kühlstufen gekfihlt wird, wo das Gas zuerst durch direkte Berührung mit einer gesättigten Lösung von SO2 in Wasser und darauf indirekt gekühlt wird, das Gas getrocknet und in einer zweiten Kühlanordnung durch Kühlung auf niedere Temperatur kondensiert und als flüssiges SO₂ abgezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das SO₂ enthaltende Gas mit Schwefelsäure getrocknet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Restgas, welches nicht in der zweiten Kühlanordnung kondensiert ist, in einem Wärmetauscher erwärmt wird, wobei der Teil der Wärmeenergie aus dem SO₂-GaS, welcher durch das Medium der indirekten Kühlung in der ersten Kühlanordnung absorbiert ist, für die Erwärmung verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Restgas aus dem Wärmetauscher in einen Endabsorptionsturm geleitet wird, in welchem noch enthaltenes SO₂ in Wasser absorbiert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser, welches das in dem Endabsorptionsturm absorbierte SO₂ enthält, für die direkte Kühlung des SO₂ enthaltenden Gases in der ersten Kühlstufe verwendet wird.