DE2755327A1 - Absorption of sulphur tri:oxide and water vapour - using central vertical venturi into which acid is sprayed surrounded by packed bed up which gases then pass with acid collection at base - Google Patents
Absorption of sulphur tri:oxide and water vapour - using central vertical venturi into which acid is sprayed surrounded by packed bed up which gases then pass with acid collection at baseInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Absorption vonThe invention relates to a device for the absorption of
Schwefeltrioxid oder Wasserdampf aus einem Gas mittels konzentrierter Schwefelsäure bzw. Oleum, bestehend aus einem Turm mit einem axial darin angeordneten, oberhalb des Turmbodens endenden Venturirohr, einer Einspritzvorrichtung für die Säure am oberen Ende des Venturirohrs, einer gasdurchlässigen Platte im Ringraum zwischen dem unteren Ende des Venturirohres und der Turmwandung und Gaszuführungs- und Gasableitungsstutzen am oberen Ende des Venturirohres bzw. des Turms.Sulfur trioxide or water vapor from a gas by means of concentrated Sulfuric acid or oleum, consisting of a tower with an axially arranged Venturi tube ending above the tower floor, an injection device for the Acid at the top of the venturi, a gas-permeable plate in the annulus between the lower end of the venturi tube and the tower wall and gas supply and gas discharge nozzle at the upper end of the venturi tube or the tower.
Es ist bekannt, zur Absorption von Schwefeltrioxid oder Wasserdampf mittels konzentrierter Schwefelsäure dienende Venturiabsorber senkrecht in einem Behälter unterzubringen und den nach der Berührung mit Säure im Venturi verbliebenen Gasstrom nach Abtrennung der Säure in dem Ringraum zwischen Venturi und Behälterwandung erneut mit Schwefelsäure in Kontakt zu bringen, um eine weitere Absorption von Schwefeltrioxid bzw. Wasserdampf zu erreichen. Für diese Berührung zwischen Gasstrom und Säure ist in dem Ringraum zwischen Venturi und Behälterwandung eine gasdurchlässige Platte mit einer darüber befindlichen wallenden Schwefelsäureschicht vorgesehen. Diese Absorptionsvorrichtung hat eine Reihe von Nachteilen: Aus der wallenden Säureschicht werden von dem hindurchtretenden Gas Sprühtröpfchen mitgerissen, so daß eine besonders wirksame und daher aufwendige Tröpfchenabscheidung aus dem Gas erforderlich ist.It is known to absorb sulfur trioxide or water vapor by means of concentrated sulfuric acid serving Venturi absorbers vertically in one To accommodate containers and those left in the venturi after contact with acid Gas flow after separation of the acid in the annular space between the venturi and the container wall to bring again into contact with sulfuric acid to further absorption of sulfur trioxide or to achieve water vapor. For this contact between gas flow and acid is a gas-permeable plate in the annular space between the venturi and the container wall provided with a flowing sulfuric acid layer above it. These Absorption device has a number of disadvantages: From the flowing acid layer spray droplets are entrained by the gas passing through, so that a special effective and therefore expensive droplet separation from the gas is required.
Der Druckverlust des Gases beim Durchgang durch die wallende Schicht ist erheblich; ist die Schicht dagegen nur flach, ist auch die Absorptionswirkung gering.The pressure loss of the gas when passing through the flowing layer is substantial; on the other hand, if the layer is only flat, there is also the absorption effect small amount.
Außerdem muß die Säure aus dem Bad am Boden des Behälters und aus der wallenden Schicht abgezogen werden oder aber es müssen Steig- oder Fallrohre aus dem Bad am Behälterboden durch die gasdurchlässige Platte zur wallenden Schicht geführt sein. Dies ist einerseits apparativ aufwendig, andererseits stößt die dauerhafte Anbringung der Fall- bzw. Steigrohre an der porösen Platte auf Schwierigkeiten.In addition, the acid must be in and out of the bath at the bottom of the container the flowing layer must be withdrawn or there must be risers or downpipes from the bath at the bottom of the tank through the gas-permeable plate to the flowing layer be led. On the one hand, this is expensive in terms of equipment, and on the other hand, it is permanent Attachment of the downpipes or risers to the porous plate on difficulties.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Absorption von Schwefeltrioxid oder Wasserdampf aus einem Gasstrom zu schaffen, bei der die aufgezeigten Mängel vermieden werden, insbesondere das Mitreißen von Sprühtröpfchen und der Druckverlust in der zweiten Absorptionsstufe ohne großen apparativen Aufwand erheblich vermindert sind.The invention is based on the object of a device for absorption of sulfur trioxide or water vapor from a gas stream in which the identified deficiencies are avoided, in particular the entrainment of spray droplets and the pressure loss in the second absorption stage without great equipment expense are significantly reduced.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei der eingangs definierten Absorptionsvorrichtung durch die Kombination folgender Merkmale gelöst: a) in dem sich nach unten verengenden Ringraum zwischen dem Venturirohr und der Turmwandung ist oberhalb der gasdurchlässigen Platte eine Füllkörperschicht angeordnet; b) in der Turmwandung befindet sich in an sich bekannter Weise unterhalb der gasdurchlässigen Platte ein Abzugsstutzen für die Säure; c) in der Turmwandung befindet sich oberhalb der Füllkörperschich wenigstens ein Säurezuführungsstutzen, an den nach innen ein über die Füllkörperschicht reichendes, das Diffusorteil des Venturirohrs umgebendes Verteilerrohrsystem angeschlossen ist, und d) in dem Ringraum ist zwischen dem Verteilerrohrsystem und dem Gasableitungsstutzen ein über den gesamten Strömungsquerschnitt reichendes Filter angeordnet.According to the invention, this object is achieved in the absorption device defined at the outset solved by the combination of the following features: a) in which downwardly narrowing annular space between the Venturi tube and the tower wall a packing layer arranged above the gas-permeable plate; b) in the Tower wall is located in a known manner below the gas-permeable Plate an outlet for the acid; c) in the tower wall is located above the packing layer has at least one acid feed nozzle connected to the inside Reaching over the packing layer, surrounding the diffuser part of the Venturi tube Manifold system is connected, and d) in the annulus is between the manifold system and the gas discharge stub a reaching over the entire flow cross-section Filter arranged.
Durch diese Kombination ergibt sich ein Absorptionsapparat, der bei geringem Gewicht, Volumen und apparativem Aufwand eine über 99,99 %ige Absorption erlaubt. Bei gleichem Absorptionsgrad ist der Druckabfall in der Füllkörperschicht geringer als in einer wallenden Säureschicht. Das Venturirohr und die Füllkörperschicht können durch die gleiche Pumpe beaufschlagt werden, so daß sich insgesamt geringe Betriebskosten ergeben. Kühlelemente innerhalb der Absorptionsvorrichtung sind auch beim Einsatz als Gastrockner nicht erforderlich; es genügt, die zirkulierte Säure außerhalb des Absorptionsturms zu kühlen. This combination results in an absorption apparatus that can with low weight, volume and equipment expenditure, an absorption of over 99.99% permitted. With the same degree of absorption, the pressure drop is in the packing layer less than in a flowing acid layer. The venturi and the packing layer can be acted upon by the same pump, so that overall low Operating costs result. Cooling elements within the absorption device are also not required when used as a gas dryer; it is enough the circulated acid to cool outside the absorption tower.
Die Mitnahme von Säuresprüh ist gering, so daß übliche Filter, wie Brink Mist-Filter oder Wire Mesh-Filter zur Abscheidung von Säuretröpfchen dienen können.The entrainment of acid spray is low, so common filters like Brink mist filters or wire mesh filters are used to separate acid droplets can.
Zweckmäßigerweise ist der Abzugsstutzen für die Säure über eine Pumpe mit dem Säurezuführungsstutzen für das Verteilerrohrsystem verbunden. Die gleiche Pumpe kann auch die Einspritzdüse am Kopf des Venturirohres über einen Kühler mit Säure beaufschlagen. Aus der Zirkulation wird eine dem Volumenzuwachs im Absorber entsprechende Säuremenge als Produkt abgezogen.The discharge nozzle for the acid is expediently via a pump connected to the acid supply nozzle for the distribution pipe system. The same Pump can also use the injection nozzle at the head of the venturi via a cooler Apply acid. The circulation becomes an increase in volume in the absorber corresponding amount of acid deducted as product.
Bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Absorbers als Zwischenabsorber in einer Doppelabsorptionsanlage besteht das Filter zur Abscheidung von Säuretröpfchen aus einer Mehrzahl von vertikalen ringförmig um das Venturirohr im Bereiche seiner engsten Stelle angeordneten Filterplatten. Zweckmäßigerweise sind diese ringförmig angeordneten Filterplatten in Höhe des Gasableitungsstutzens vorgesehen. Bei Einsatz des erfindungsgemäßen Absorbers zur Lufttrocknung oder als Endabsorber in einer Doppelabsorptionsanlage ist das Filter zweckmäßigerweise horizontal als Wire Mesh-Filter ausgebildet.When using the absorber according to the invention as an intermediate absorber In a double absorption system, the filter is used to separate acid droplets from a plurality of vertical annular around the venturi in the area of its filter plates arranged in the narrowest point. Appropriately, these are ring-shaped arranged filter plates provided at the level of the gas discharge nozzle. When used of the absorber according to the invention for air drying or as an end absorber in one With a double absorption system, the filter is expediently horizontal as a wire mesh filter educated.
Vorzugsweise ist das Venturirohr durch mehrere Säulen auf dem Turmboden abgestützt. Es ist somit nicht nötig, das Venturirohr am Kopf des Turmes aufzuhängen oder auf der gasdurchlässigen Platte abzufangen.Preferably the venturi is through several columns on the tower floor supported. It is therefore not necessary to hang up the venturi at the top of the tower or intercept on the gas-permeable plate.
Zweckmäßigerweise beträgt die Höhe der Füllkörperschicht das 0,5- bis 0,8-fache, vorzugsweise das 0,6- bis 0,7-fache der Länge des Diffusorteils des Venturirohres.Appropriately, the height of the packing layer is the 0.5- to 0.8 times, preferably 0.6 to 0.7 times the length of the diffuser part of the Venturi tube.
Zum Vergleich zu üblichen Füllkörperkolonnen als Absorber oder Trockner ergeben sich folgende Einsparungen: Stahlgewicht: 25 % Gußgewicht 50 3 Steingewicht: 50 % Füllkörpervolumen: 70 % Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt Figur 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung.In comparison to conventional packed columns as absorbers or dryers the following savings result: Steel weight: 25% cast weight 50 3 stone weight: 50% packing volume: 70% The invention is explained below with reference to the drawing described in more detail. It shows Figure 1 a longitudinal section through the invention Contraption.
Nach Figur 1 ist in einem Turm 1 ein abwärts gerichtetes Venturirohr 2 achsial angeordnet. Der Diffusorteil 2a des Venturirohrs 2 endet ein erhebliches Stück über dem Turmboden, so daß sich unterhalb des Venturirohres ein Säurebad 3 sammeln kann und darüber ein Gasraum verbleibt. Das Venturirohr 2 ruht auf mehreren Säulen 4, von denen zwei dargestellt sind.According to FIG. 1, a downwardly directed Venturi tube is in a tower 1 2 axially arranged. The diffuser part 2a of the Venturi tube 2 ends considerably Piece above the tower floor, so that an acid bath 3 can collect and a gas space remains above it. The Venturi tube 2 rests on several Pillars 4, two of which are shown.
Vom unteren Rande des Diffusorteils 2a erstreckt sich in radialer Richtung nach außen zur Turmwandung eine gas- und flüssigkeitsdurchlässige Platte 5, die eine Füllkörperschicht 6 trägt. Die Platte 5 ist mit ausreichend großen öffnungen versehen, so daß Gas in Aufwärtsrichtung und Säure in Abwärtsrichtung hindurchtreten können. Am Kopf des Venturirohres 2 befindet sich ein Gaszuführungsstutzen 7, und oberhalb der engsten Stelle des Venturirohres eine Einspritzdüse 8 für die Säure.From the lower edge of the diffuser part 2a extends in a radial direction Towards the outside of the tower wall, a gas and liquid permeable plate 5, which carries a packing layer 6. The plate 5 has sufficiently large openings so that gas passes upwards and acid passes downwards can. At the head of the Venturi tube 2 there is a gas supply nozzle 7, and an injection nozzle 8 for the acid above the narrowest point of the Venturi tube.
Am Kopf des Turmes 1 ist seitlich ein Gasableitungsstutzen 9 und am Boden ein Säureabzugstutzen 10 vorgesehen.At the head of the tower 1 is a gas discharge nozzle 9 and on the side An acid drainage port 10 is provided at the bottom.
Oberhalb der Füllkörperschicht 6 befindet sich in der Turmwandung ein Säurezuführungsstutzen 11, an den nach innen ein über die Füllkörperschicht reichendes Verteilerrohrsystem 12 angeschlossen ist. Oberhalb des Verteilerrohrsystems ist im Gasweg ein im wesentlichen ringförmiges, von dem Gasstrom radial nach außen durchströmtes Filter 13 vorgesehen. Das 503 oder wasserdampfhaltige Gas wird durch Stutzen 7 zugeführt und im Venturirohr mit durch Düse 8 eingespritzter Säure in Kontakt gebracht, wobei bereits der größte Teil des zu absorbierenden Bestandteils von der Säure aufgenommen wird. Nach Verlassen des Venturis 2 trennt sich im Unterteil des Turms 1 die eingespritzte Säure von dem Gasstrom.Above the packing layer 6 is located in the tower wall an acid supply nozzle 11, to which an inwardly via the packing layer reaching manifold system 12 is connected. Above the distribution pipe system is a substantially annular in the gas path, from the gas flow radially outward through-flow filter 13 is provided. The 503 or water vapor containing gas is through Nozzle 7 supplied and in the venturi with acid injected through nozzle 8 in Brought into contact with most of the component to be absorbed is absorbed by the acid. After leaving the Venturi 2 it separates in the lower part of the tower 1, the injected acid from the gas stream.
Der Gasstrom wird umgelenkt und tritt dann durch die Lochplatte 5 in die Füllkörperschicht 6 ein, in der er erneut mit Säure in Berührung gebracht wird, die durch das Verteilerrohrsystem 12 auf die Schicht aufgegeben wird. Hierbei wird eine weitere Absorption erreicht.The gas flow is deflected and then passes through the perforated plate 5 into the packing layer 6, in which it is again brought into contact with acid which is applied to the layer through the manifold system 12. Here further absorption is achieved.
Der Gasstrom tritt anschließend durch das Filter 13 in die Ringkammer 16 ein und verläßt den Apparat durch Stutzen 9. Aus dem Bad 3 wird durch Pumpe 14 Säure abgezogen und über 11, 12 erneut auf die Füllkörperschicht aufgegeben. Ein Teil wird ständig bei 17 als Produkt abgezogen. Ein weiterer Teil wird der Einspritzdüse 8 über den Kühler 15 zugeführt.The gas flow then passes through the filter 13 into the annular chamber 16 and leaves the apparatus through connection 9. From bath 3 is pump 14 Acid is drawn off and applied again to the packing layer via 11, 12. A Part is continuously withdrawn as product at 17. Another part becomes the injector 8 supplied via the cooler 15.
Beispiel 1 Dem Venturi des erfindungsgemäßen Absorbers werden 84741 Nm3/h Kontaktgas mit 10,5 Vol.-% S03 und 1400 t/h 98,4 %ige Schwefelsäure zugeführt. Vom Trockenturm kommen 91 t/h Schwefelsäure 96 % H2SO4, und ca. 5,5 t/h Prozesswasser werden zugegeben. Aus dem Sumpf des Turms werden 1530 t/h Säure mit 1 100C abgezogen. 460 t/h werden davon ungekühlt auf die Füllkörperschicht aufgegeben, 940 t/h der Einspritzdüse des Venturis (gekühlt auf 68 0C) zugeführt und der Rest abgezogen. Den Absorber verlassen 75808 Nm3/h Gas mit einem Gehalt von 0,01 Vol.-% SO3. Example 1 The venturi of the absorber according to the invention is 84741 Nm3 / h contact gas with 10.5% by volume SO3 and 1400 t / h 98.4% sulfuric acid are supplied. 91 t / h of sulfuric acid, 96% H2SO4, and approx. 5.5 t / h of process water come from the drying tower are admitted. From the bottom of the tower, 1530 t / h of acid are withdrawn at 110.degree. 460 t / h of this are fed onto the packing layer without cooling, 940 t / h the Injection nozzle of the Venturi (cooled to 68 ° C) fed and the rest withdrawn. 75808 Nm3 / h of gas with a content of 0.01% by volume SO3 leave the absorber.
Beispiel 2 92050 Nm3/h Luft mit 25 g/Nm3 Wasserdampf und 1000 t/h 96 %ige Schwefelsäure werden dem Venturi des erfindungsgemäßen Absorbers zugeführt. Vom Absorber kommen 89 t/h Schwefelsäure 98,4 % H2SO4. Aus dem Sumpf des Absorbers werden 1091 t/h Säure mit 700C abgezogen. Example 2 92050 Nm3 / h air with 25 g / Nm3 water vapor and 1000 t / h 96% sulfuric acid are fed to the venturi of the absorber according to the invention. 89 t / h sulfuric acid 98.4% H2SO4 come from the absorber. From the sump of the absorber 1091 t / h of acid are drawn off at 700C.
Hiervon werden 260 t/h auf die Füllkörperschicht aufgegeben, 740 t/h im Venturi eingedüst und der Rest abgezogen. Den Absorber verlassen 89148 Nm3/h Luft mit einem Wasserdampfgehalt unter 0,06 g/Nm3.Of this, 260 t / h are applied to the packing layer, 740 t / h injected in the venturi and the rest removed. 89148 Nm3 / h leave the absorber Air with a water vapor content below 0.06 g / Nm3.
L e e r s e i t eL e r s e i t e
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