DE969264C

DE969264C - Vorrichtung zur Herstellung schwefeldioxydhaltiger Gase

Info

Publication number: DE969264C
Application number: DEB1002A
Authority: DE
Inventors: Dr Willi Danz; Dr Adolf Johannsen; Dr Wilhelm Pfannmueller; Dr Herbert Wolf
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1949-12-07
Filing date: 1949-12-07
Publication date: 1958-05-14

Description

Vorrichtung zur Herstellung schwefeldioxydhaltiger Gase Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zwecks Verbesserung des Verfahrens zur Herstellung schwefeldioxydhaltiger Gase durch Rösten von Schwefelkies, bei dem man den zerkleinerten Schwefelkies in einer Schicht von Röstgutteilchen durch das zum Rösten erforderliche sauerstoffhaltige Gas und die in stark exothermer Umsetzung sich bildenden Röstgase in auf- und abwirbelnde Bewegung versetzt. Bei diesem Verfahren kann in manchen Fällen die starke Wärmeentwicklung zufolge des nahezu adiabatischenAblaufs der Reaktion innerhalb der wirbelnden Schicht zu einer so starken Temperaturerhöhung führen, daß das Gut in der Schicht erweicht und verschlackt und Störungen. auftreten, die eine kontinuierliche Durchführung des Verfahrens erschweren.
Es wurde gefunden, daß sich diese Schwierigkeiten in wirksamer Weise vermeiden und zusätzliche Vorteile erzielen lassen, wenn man die Röstung in einem Ofen vornimmt, in dem als Dampferzeuger oderDampfüberhitzer ausgebildete Organe oberhalb der Schicht angeordnet und gleichmäßig über die Oberfläche der Schicht verteilt sind und wärmeaufnehmende Organe zur Abführung der fühlbaren Wärme im Wege der austretenden Röstprodukte angeordnet sind. Auf diese Weise wird die Gefahr der Erweichung und Verschlackung des Röstgutes vermieden und eine geregelte kontinuierliche Abführung des Abbrandes aus der Schicht gewährleistet und außerdem, infolge des Wärmeentzugs an der strahlenden Oberfläche der Schicht, eine verstärkte Ausbildung der Wärmekonvektionsbewegung innerhalb der Schicht bewirkt. Die die Wärmestrahlung aufnehmenden, zur Erzeugung oder überhitzung von hochgespanntem Dampf eingerichteten Organe werden vorzugsweise parallel zur. strahlenden Oberfläche oder schräg mit einem solchen Neigungswinkel zur strahlenden Oberfläche, daß sich keine Staubablagerungen ausbilden können, also im wesentlichen quer zur Strömungsrichtung der heißen Reaktionsgase angeordnet.
Die wärmeaufnehmenden Organe zur Abführung der konvektiv von den langsam strömenden Röstgasen mitgeführten fühlbaren Wärme ordnet man zweckmäßig in Form von Wärmeübergangsrohren parallel zur Strömungsrichtung der Röstgase an, wobei vorteilhaft an diesen letzteren Rohren durch Einengen des Strömungsquerschnittes eine Erhöhung der Gasgeschwindigkeit herbeigeführt wird. Die Organe für den konvektiven Wärmeentzug aus denReaktionsgasen können auch außerhalb des Reaktionssystems angeordnet werden. Es empfiehlt sich, die Strömungsgeschwindigkeit der Gase an den wärmeaufnehmenden Organen nicht wesentlich größer als etwa 8 m/sec (bezogen auf die mittlere Temperatur) zu wählen, um zu starke Erosionen an den Organen durch den von den Gasen mitgeführten Staub zu vermeiden.
Da der Abb=and von Schwefelkies etwa 70 Gewichtsprozent des Ausgangsstoffes ausmacht, also einen erheblichen Teil der entwickelten Wärme aus der Schicht abführt, wird auch die fühlbare Wärme des Abbrandes nutzbar gemacht, indem man ihn durch eine Wärmeaustauschvorrichtung leitet, die als Dampfüberhitzer, Dampferzeuger oder Vorwärme= für Kesselspeisewasser ausgebildet ist. Auf diese Weise wird der therinische Wirkungsgrad des Verfahrens für die Dampfgewinnung noch wesentlich erhöht. Zweckmäßig werden die verschiedenen Dampferzeugungs- und Dampfüberhitzungsrohre zu einer einheitlichen Anlage zusammengefaßt.
In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung veranschaulicht. Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Ringraum i mit Wänden aus feuerfestem Material für die Aufnahme des feinkörnigen Röstgutes, w=elchem grobkörniger Abb=and 2 untergeschichtet ist, einem entsprechenden gewölbearti.g ausgeführten Ringrost 3, durch den aus dem Windkanal. die aus der tangentialen Zuleitung 5 kommende, zum Rösten erforderliche Luft eingeführt wird, dem zentralen Schacht 12, in den das abgerösteteGut aus dem Ringraum i über das Wehr i i übertritt, und den wärmeableitenden Organen 18 und i9. Der zerkleinerte Schwefelkies wird in den Behälter 6 und von dort über den Zwischenbunker 7 mittels der Förderschnecke 8, die mit Getriebe 9 und Motor io versehen ist, in den Ringraum eingeführt. Der Abb=and wird mittels der Förderschnecke 13 (mit Getriebe 1.4 und Motor 15) entnommen. Die Röstgase sammeln sich in dem Ringkanal 16 und ziehen durch den Stutzen 17 ab. Bei dieser Anordnung ist der Weg für den Durchtritt der Röstprodukte durch die Zone der Wärmeausnutzung im Verhältnis zum Ouerschnitt des Röstraumes wesentlich verengt. Die Organe i8 sind als Dampfüberhitzungsrohre, vorzugsweise nach dein Fieldsystem, ausgebildet. Sie sind in radialer Richtung gleichmäßig über die Fläche des Ringraumes verteilt und dienen dazu, die Strahlungswärme der Röstschicht und die von der Gewölbedecke zurückgestrahlte Wärme aufzunehmen.
Die Organe i9 sind als Dampferze.ugungsrohre, z. B. ebenfalls nach dem Fieldsystem, ausgebildet. Sie dienen im unteren Teil des zentralen Schachtes als Kühler für den Abb=and und im oberen Teil als Kühler für die Röstgase.
Das zur Dampferzeugung dienende Wasser wird mittels der Trommel 2o auf die Rohre i9 verteilt. Der erzeugte Dampf sammelt sich in dem Ringkanal 21, strömt über den Ringkanal 21 a in die Rohre i8 und wird aus dem Ringkanal 22 in überhitztem Zustand entnommen. Im Falle einer Beschädigung der unter Druck stehenden Dampfrohre wird das System von Druck entlastet durch Selbstsprengung der Scheiben 23. Durch die Stutzen 24. kann ein schwacher Luftstrom eingeleitet werden, um ein Entweichen von Röstgasen zu verhindern.
In der belgischen Patentschrift 48-.209 ist ein Verfahren zur Röstung von Zinkblenden in einer Wirbelschicht beschrieben, wobei die Temperatur in der Wirbelschicht durch Anwendung eines Luftüberschusses, durch Verwendung verhältnismäßig feuchten Erzes oder durch Einspritzen von Wasser oder anderen nicht brennbaren Flüssigkeiten, die bei ihrer Verdampfung Wärme absorbieren, geregelt wird. Nachteilig bei diesem Verfahren ist die Verdünnung der erhaltenen Röstgase durch die überschüssige Luft bzw. die Notwendigkeit, die Dämpfe der als Kühlmittel verwendeten Flüssigkeiten vor der weiteren Behandlung der Röstgase von diesen zu trennen.
In der USA.-Patentschrift 2 444 99t7 ist ein Verfahren zur Umsetzung von Feststoffen mit diese Feststoffe in auf- und abwirbelnder Bewegung haltenden Gasen . vorgeschlagen, das darin besteht, daß Gas und Feststoff im Gegenstrom und unter Aufrechterhaltung eines Konzentrationsgradienten aneinander vorbeigeführt werden. Zur Durchführung dieses Verfahrens, bei dem die Temperaturregelung zum Teil auch durch oberhalb einer Schicht angeordnete Wärmeaustauschrohre erfolgt, bedarf es einer Vielzahl von Wirbelschichten, die übereinander angeordnet sind und die von dem umzusetzenden Feststoff, beispielsweise einem zu regenerierenden Katalysator, nacheinander unter allmählichem Fortschreiten der Umsetzung und dementsprechend auf die verschiedenenSchichten verteilter Wärmezufuhr bzw. -abfuhr passiert werden.
Aus der USA.-Patentschrift 2 373 008 ist es bekannt, bei der Oxydation von Naphthalinkohlenwasserstoffen zu Phthalsäureanhydrid an in auf-und abwirbelnder Bewegung gehaltenen und im Kreislauf geführten Katalysatoren die Temperatur in der Reaktionsschicht durch in der Schicht angeordnete Kühlrohre zu regeln und den aus der Wirbelschicht abgezogenen Katalysator an in seinen Austrittsweg eingebauten Rohren, die von Wasser durchströmt werden, vorbeizuführen.
Die genannten Verfahren geben keinen Hinweis darauf, daß es erfindungsgemäß gelingt, die stark exotherm verlaufende Abröstung von. Schwefelkies in einer einzigen Wirbelschicht und ohne Herabsetzung der Konzentration der gebildeten Röstgase durchzuführen, indem der gesamte zur Unterhaltung der Reaktion nicht erforderliche Wärmeüberschuß mittels wärmeabführender Organe oberhalb der Schicht und im Weg der austretenden Röstprodukte abgeführt wird.
In der deutschen Patentschrift 6:24720 ist die Durchführung exothermer Reaktionen in einem Drehrohrofen mit im Inneren desselben angeordneten Kühlrohren beschrieben, die nur vorübergehend im Strahlungsaustausch mit dem sich langsam bewegenden Festgut stehen und durch die die Wärme schonend entzogen werden soll, um eine Unterkühlung des Festgutes zu vermeiden. Würde die Oberfläche des Festgutes durch Entzug von Strahlungswärme mittels stark unterkühlter, gleichmäßig über die Oberfläche verteilter wärmeaufnehmender Organe intensiv gekühlt, so käme eine Röstreaktion in einem solchen Ofen zum Erliegen. Demgegenüber ist erfindungsgemäß bei der Röstung von Schwefelkies in einer Wirbelschicht, die unter praktisch adiabatischen Bedingungen arbeitet, eine wirksame Temperaturkontrolle durch Entzug der Strahlungswärme allein unter Erzeugung oder Überhitzung von Dampf möglich, wobei die Ausnutzung der Röstwärme durch die zusätzliche, an sich bekannte Abführung der fährbaren Wärme der Röstprodukte an wärmeaufnehmende, von Wasser oder Dampf durchströmte Organe verstärkt wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Vorrichtung zur Herstellung schwefeldioxydhaltiger Gase durch Rösten von zerkleinertem Schwefelkies in einer Schicht von durch das zum Rösten erforderliche sauerstoffhaltige Gas und die in stark exothermer Umsetzung sich bildenden Röstgase in auf- und abwirbelnde Bewegung versetzten Teilchen des Röstgutes, gekennzeichnet durch oberhalb der Schicht angeordnete und gleichmäßig über die Oberfläche der Schicht verteilte, als Dampferzeuger ausgebildete Organe zur Aufnahme der Strahlungswärme und wärmeaufnehmende Organe zur Abführung der fühlbaren Wärme im Weg der austretenden Röstprodukte.
2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Weg für den Durchtritt der Röstprodukte durch die Zone der Ausnutzung der fühlbaren Wärme im Verhältnis zum Querschnitt des Röstraumes verengt ist. 3. Vorrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Organe (i8) für die Aufnahme der Strahlungswärme in einem ringförmigen Wirbelschichtraum (i) mit Wänden aus feuerfestem Material angeordnet sind, der mit einem entsprechenden Ringrost (3) für die Einführung des sauerstoffhaltigen Gases von unten in das Röstgut, Einrichtungen (8, 9, io) für die Einführung des zu röstenden Schwefelkieses in den Ringraum (i) und Einrichtungen (13, 14, 15) für die Abführung des abgerösteten Gutes aus dem Ringraum in einen zentralen Schacht (12) versehen ist, und daß Organe (i9) für die Abführung der fühlbaren Wärme der austretenden Röstprodukte in dem zentralen Schacht angeordnet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 419308, 549821, 624 72o, 69o 676; britische Patentschriften Nr.374486, 59o882; USA.-Patentschriften Nr. 2367281, 2373008, 444 990 belgische Patentschrift Nr.484209; Sulfuric Acid Manufacture, A. M. F a i r , Reinhold Publishing Corp., 1936, S. 115 bis ii9; Chemie-Ingenieur-Technik, E. B e r 1 , Bd. z, S. 753; Handbuch der Schwefelsäureindustrie, B. W a e -ser, 4. Auflage, Bd.
3, S. 1614, 1615; » Chemical Engineering«, K i t e und R o b e r t s , Dez. 1947, S. 112 bis 115; " »The Chemical Age«, 1940, S. 155, 156; »The Canadian Mining and Metallurgical Bulletin«, 1949, S. 181.