EP0000515A1 - Verfahren zum Abtrennen von Schwefeldioxyd, aus einem Gasstrom und Anlage zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zum Abtrennen von Schwefeldioxyd, aus einem Gasstrom und Anlage zur Durchführung des Verfahrens Download PDF

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EP0000515A1
EP0000515A1 EP78100389A EP78100389A EP0000515A1 EP 0000515 A1 EP0000515 A1 EP 0000515A1 EP 78100389 A EP78100389 A EP 78100389A EP 78100389 A EP78100389 A EP 78100389A EP 0000515 A1 EP0000515 A1 EP 0000515A1
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EP
European Patent Office
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zone
acid
content
absorption
nitrogen
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EP78100389A
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EP0000515B1 (de
Inventor
Volker Dr. Fattinger
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Novartis AG
Original Assignee
Ciba Geigy AG
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Publication date
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/48—Sulfur compounds
    • B01D53/50—Sulfur oxides

Definitions

  • the invention relates to a method for separating SO 2 from a gas stream containing it at least temporarily in a concentration that is inadmissibly high for discharging into the ambient air with the production of sulfuric acid by the nitrogen oxide method, in which the latter contains the SO 2 -containing gas
  • H 2 SO 4 is brought into contact with thin acid circulated through the relevant area of this zone at concentrations below 70% by weight (55 ° Be),
  • the nitrogen oxides released in the denitrification zone are taken up by sulfuric acid and from the absorption zone nitrous acid containing 70 to 85% by weight (55 to 63.5 ° Be) H 2 SO 4 is removed and transferred to the denitrification zone becomes.
  • nitric acid or other nitrogen oxide-containing substances are added at any point in the denitrification zone just defined.
  • the regulation of the color of the exhaust gases of the system that is, the control of the ratio NO: N0 2 in the exhaust gases, is done in most cases in known nitrogen oxide-sulfuric acid plants by adding more or less water in the acid cycle through the denitrification zone and Nitric oxide absorption zone.
  • DE-PS 1,140,909 (Ruhr-Schwefelkla GmbH) describes an adjustment of the ratio of NO: NO 2 and the content of NO + NO 2 in the gas phase by means of opposite changes in the density of the acid. Such changes are said to be the most effective measure to influence the oxidation rate of the process.
  • the acid which circulates in the system according to this DE-PS is a strong acid with a content of 80% by weight H 2 SO 4 and no thin acid of less than 70% by weight H 2 SO 4 , such as it circulates in the S0 2 processing zone of DE-OS 26 09 505.
  • This problem did not occur in previous processes.
  • the invention further aims to achieve an improved, very rapid adaptation of the NO: NO 2 ratio in the exhaust gas emitted from the system, so that this exhaust gas virtually eliminates the yellow flag caused by the presence of NO 2 in the exhaust gas leaves while avoiding inadmissible losses of colorless NO from the system.
  • Another object of the invention is to achieve an improved emission of gases from the system mentioned, in which the nitrogen oxide content is below a legally prescribed maximum limit (e.g. 400 ppm).
  • the invention described below also primarily solves the problem of correcting the composition of the exhaust gases of a nitrogen oxide-sulfuric acid system within a few minutes and also enabling automation of the overall system.
  • the invention is preferably applied to the method described in the introduction, which is described in particular in DE-OS 25 10 294 and 26 09 505.
  • the specific amount of the NO limit or the steepness limit cannot be specified in general, but depends on the system and in particular on the size of the various reaction apparatuses (towers). In the production of sulfuric acid using the nitrogen oxide process and in particular in Petersen's intensive tower process, it is always necessary to determine the conditions under which the operation of a system is carried out optimally and the measuring devices for checking the limit values mentioned above that they correspond to this optimal operation.
  • the inventive measures do not represent a "make-up" as an answer. indicates an increase in the NO content due to an insufficient NO content in the system. Rather, the increase in the NO content as it is poured in accordance with the invention shows above all one in the present system Decrease in the activity of the thin acid circulating in one of the sectors or in both sectors of the SO 2 processing zone.
  • the activity of the thin acid in the SO 2 processing zone is just sufficiently stimulated, to continue the conversion of SO 2 into SO 3 or sulfuric acid, surprisingly even if there is a lack of nitrogen oxides in the overall balance of the system.
  • the measures defined under (a) and (b) above are therefore not primarily intended to increase the NO x content of the system in such a way that a deficiency in the overall balance of NO x in the system is compensated for (make-up) , but as I said, to stimulate the activity of the thin acid circulating in the SO 2 processing zone each time a decrease in this activity is indicated by the measure (a) mentioned.
  • the nitric acid or the nitrogen oxides are brought into the liquid phase (the thin acid).
  • the liquid containing nitrogen-oxygen compound eg nitric acid
  • the liquid containing nitrogen-oxygen compound can either be mixed directly with the thin acid or mixed with the packing material. are introduced, in such a way that the reaction is preferably filled with packing apparatus diesor Zone sine mixing between added liquid and thin acid takes place.
  • Nitrous-oxygen compounds are those compounds which normally occur or are used in the nitrogen oxide process, that is to say NO, NO 2 , N 2 O 3 , nitrose or nitric acid and possibly also solid "chamber crystals". Nitrous acid is immediately oxidized to nitric acid in the nitrogen oxide process, or releases N 2 O 3 or forms nitric acid with nitric acid.
  • Gaseous contain substances which bound to oxygen, nitrogen, are thus NO- or NO 2 - and N 2 O 3 - containing gases, fliasige substances are in particular nitric acid itself or nitrous acid.
  • the amount of metered substance containing nitrogen-oxygen compound is preferably increased, to the extent that the NO content of the gas stream increases in or after the absorption zone.
  • the inflow rate of substance containing nitrogen-oxygen compound can also be kept constant as long as the NO content of the gas stream in or downstream of the absorption zone exceeds the limit content of NO.
  • the amount of nitrogen-oxygen compound added to the pretreatment part or the main part of the SO 2 processing zone in each corrective measure is only very small compared to the total amount of nitrous oxide circulating in the system.
  • the amount of substance added containing nitrogen-oxygen compound is increased to the extent that a steepness limit of the increase per unit time of the NO content in the gas stream in or downstream of the absorption zone is exceeded.
  • nitric acid as the nitrogen-oxygen compound.
  • the nitrogen-oxygen compound preferably consists of nitrogen oxides generated by ammonia combustion.
  • the substance mentioned can be formed in particular by absorption of nitrogen oxides in sulfuric acid.
  • the metering of the substance mentioned is preferably interrupted when the NO content of the gas stream downstream of the absorption zone drops below a predetermined value. d is lower than the aforementioned limit of NO; or the addition of said substance is reduced if the slope falls below a predetermined steepness limit value per unit of time of the NO content in the gas stream downstream of the absorption zone, the latter steepness limit value roughly corresponding to the steepness limit value according to (b).
  • At least a part of the substance introduced into the S0 2 processing zone can consist of nitrous sulfuric acid removed from the absorption zone, in particular the content of the nitroseha sulfuric acid removed from the absorption zone and metered into the SO 2 processing zone by the addition of nitrogen-oxygen compound Nitric acid can be increased.
  • a pretreatment zone through which the gas stream is passed before being introduced into the denitrification zone is connected upstream of the denitration zone and a part or the total amount of nitrogen-oxygen compound containing substance is added initiated this pre-treatment zone.
  • the portion of the stated amount of substance introduced into the pretreatment zone can be branched off from a nitrous sulfuric acid flowing from the absorption zone into the SO 2 processing zone.
  • At least part of the amount of substance to be introduced into the pretreatment zone can consist of gaseous nitrogen oxides produced by ammonia combustion, which are introduced into the gas stream before it enters the pretreatment zone.
  • the nitrogen-oxygen compound content of the nitrogen-oxygen compounds removed from the absorption zone and partly into the main area of the SO 2 processing zone and partly into the pretreatment zone can be increased by adding nitric acid.
  • the density of the acid emerging from the denitrification zone can be kept constant by adding thin acid or water, while the density of the thin acid flowing through the main area of the SO 2 processing zone in the circuit can be kept constant by adding acid from the pretreatment zone or water .
  • the feed line for taking up the nitrogen-oxygen compounds in the form of nitrous sulfuric acid can be connected to the bottom of a reaction apparatus of the nitrogen oxide absorption zone.
  • An introduction device for nitric acid can be provided in the last-mentioned feed line.
  • Such a preferred system according to the invention include a pretreatment zone upstream of the denitrification zone with a reactor and a sump, the line for Gas flow first into this pretreatment zone, preferably at its lower end and from the other end thereof, to one, preferably lower end of the denitrification zone and with a separate circuit line for thin acid leading from top to bottom through the pretreatment zone and a compensation line between the sumps of the pretreatment zone and the denitration zone is provided, and a branch line from said feed line to the upper end of the pretreatment zone can be provided.
  • An ammonia incineration plant can also be used with at least partial absorption of those developed therein Oxide in sulfuric acid serving column, and a transfer line can the bottom of the column with the upper end of a first in the gas flow direction the SO 2 processing zone for feeding Combine sulfuric acid in the latter zone.
  • Such a system can further comprise a pretreatment zone of the type described above upstream of the denitration zone, a feed line for nitrogen oxide-containing gases the upper end of the column of the ammonia combustion system with the part of the line introducing the gas stream into the preferably lower end of the pretreatment zone
  • the feed line mentioned under (g) can be connected to the nitrogen sump of the nitrogen oxide absorption zone between the uptake of the nitrogen-oxygen compound in the form of nitrogenous sulfuric acid and the bottom of a reaction apparatus, and a branch line can lead from the latter to the upper end of the column of the ammonia combustion plant.
  • This branch line from the supply line according to (g) with another sub-branch to the top of the zone.
  • the S0 2 processing zone follows the denitriding tower 2 in the gas flow direction with a first one and subsequent second tower 4 and on this the one and subsequent second tower 4 and on this the united in a single tower packed layers 5 and 6 ver nitrogen oxide absorption zone.
  • the SO 2 -containing exhaust gas to be treated is introduced via the inlet line 102 into the bottom end of the denitrification tower 2 and passes through Line 32 from the upper end of the tower 2 into the upper end of the tower 3 of the S0 2 processing zone, from the lower end of the tower 3 through the gas line 42 into the lower end of the tower 4 of the same zone and from the upper end of the tower 4 through the gas line 52 into the lower end of the tower with the filler layer 5 and then into the lower end of the filler layer 6 of the same tower and from the upper end of the latter filler layer via the exhaust line 72 with the aid of the blower (fan) 167 outside.
  • thin acid is circulated through the thin acid line 33 by means of a pump 35 via a heat exchanger 34 to the upper end of the packing layer of the tower 3 and collects at the bottom of this tower in the sump 31, from which the thin acid is pumped 45 through line 43 and exchanges heat to the upper end of the packed layer of tower 4 is pumped.
  • the thin acid cycle through the SO 2 processing zone is closed by pumping the thin acid out of the bottom of the tower 4 via line 33.
  • the density of the circulating acid in the SO 2 processing zone is measured by the density measuring device 233 at the outlet of the thin acid from the sump 41.
  • the density measuring device 233 can be used in a manner known per se. However, the corresponding valves and lines have been omitted from FIG. 1 for better clarity.
  • the vapor 51 of the common tower of the nitrogen oxide absorption zone is passed via line 54 with the aid of the pump 25, using the pump 25, into the heat exchanger 24 and after heating in the latter through the acid line 23 sprayed onto the upper end of the packing layer of the denitrification tower 2.
  • the denitrified acid collects in the sump 21 of this tower and is pumped through line 121 to heat exchanger 64 and from the latter through line 63 to the upper end of packed layer 6 of the tower of nitrogen oxide. Pumped up absorption zone.
  • the acid from the filler layer 6 flows directly onto the filler layer 5, while the gas to be treated from the filler layer 5 directly into the filler layer 6. In this case, therefore, no gas seal is required between the two filler layers.
  • Denitrated sulfuric acid with a content of 70-85% by weight of H 2 SO 4 can be branched off from line 63 via line 95 and valve 96 into the acid container 90 and can be removed from the system via P through line P.
  • the denitrification step is thus carried out in known catfish in the packed layer of the tower 2.
  • the process step of SO 2 processing takes place in the packed layers of towers 3 and 4 and the nitrogen oxide absorption step in the packed layers of the towers oxide absorption zone (towers 5 and 6), an acid between 70 and 85% by weight H 2 SO 4 (absorption acid) is used.
  • the concentration of the absorption acid is preferably 72 to 80% by weight of H 2 SO 4 .
  • nitrogen oxide is also released from the supplied acid in the denite zone in the method of the invention and reaches the absorption zone via the gas path, where the gas-form nitrogen oxide is absorbed by sulfuric acid. According to FIG.
  • this process takes place as follows: the nitrous-free absorption acid, which flows from the packed layer of the tower into the sump 21, is cooled in the cooler 64 and can be pumped through the pump 65 and the line 63 onto the packed ski 6 and then flows into. the packing layer 5 and from there i the sump 51 and then via line 54 to the pump 25 ur. Via the acid heater 24 and the line 23 back to the filling layer of the tower 2, where the nitrogen oxides which have been taken up in the layers of the towers 5 and 6 are released again.
  • the sumps of the towers are additionally pumped acid to the top of the same tower.
  • the corresponding devices are not shown to simplify the diagram; only those acid pipelines are given which bring about an acid exchange between different packing layers.
  • a container 80 is provided in which there is nitric acid a sulfuric acid with a high content of nitrose Nitric acid located.
  • the nitric acid is by the 83 passed into the container 80.
  • a line 82 provided with a valve 56 is connected to the sump 51 of the nitrogen oxide absorption zone and opens into the container 80. Nitrous acid-containing sulfuric acid can be discharged into the container 80 through the line 82.
  • the latter container is now according to the invention via the line 37, in which the pump 85 and the valve 46 are provided, connected to the upper end of the first tower 3 of the SO 2 processing zone.
  • An analyzer 285 continuously measures the NO Ge from the packed layer 6 of the tower, the zone outflowing gases. As soon as the NO content rises above a permissible value, or if the rise in the If NO occurs beyond a defined speed, the pump 85 is started, and sulfuric acid containing high nitric acid flows via the valve 46 and the line 37 into the packed layer of the tower 3.
  • the pump 85 is deactivated. Instead of switching the pump 85 on or off, a technically improved increase or decrease in the flow of strongly nitric acid-containing sulfuric acid can of course also be brought about.
  • the dead times in the control system are only a few minutes. Nevertheless, it is advisable to take appropriate control measures to prevent the concentrations from swinging back and forth. Such control measures are well known.
  • the analysis device 285 is located at the outlet of the packing layer of the absorption tower 6. It is also possible to adjust the nitrogen oxide content on the gases in the packing layer 5 of the between the packing layers 5 and 6 of the to eat. At these points, the nitrogen oxide content is of course correspondingly higher than at the outlet of the Zone. However, a measurement within the zone can be used as a controlled variable. It follows a reduction in dead time. It is also possible and, in special cases, expedient to have an NO measurement at the same time perform various points in the nitrogen oxide absorption zone.
  • liquid or gaseous St according to the invention which contain nitrogen-bound nitrogen as far as possible in the system.
  • This measure allows relatively small amounts of added nitrogenous subs to have a major influence on the NO content of the exhaust gases from the system.
  • the invention thus makes it possible to automate a nitrogen oxide-sulfuric acid system.
  • FIG. 2 realized form of the system according to the invention.
  • moist SO 2 -containing gases are brought into contact with thin acid in a pretreatment tower 1 connected to the denitration zone, the gases being drawn part of their water vapor content.
  • this function takes place in the packing layer 1.
  • the thin acid flowing out of the packing layer of tower 1 into the sump 71 of this tower is now pump 75 via line 73 the acid heating heat exchanger 74 and further the line 73 in the upper end of the tower 7, the layer represents an acid drainage zone
  • tower 1 of the pretreatment zone represents a pre-area of the SO 2 processing zone.
  • the amount of water absorbed by this acid during its circulation in the packed layer of the tower 1 is thus passed directly to the end of the system, i.e. led into the packed layer of the tower 7 and released there to the exhaust gas of the system supplied via line 72.
  • This dewatering measure by means of which the gas stream is dried in the pretreatment zone, means that less or no water vapor is transported further in the gas stream, thereby making it possible to maintain a sufficient acid concentration in the packing layer of the denitrification tower 2 and in the packing layers 5 and 6 of the nitrogen oxide absorption zone (e.g. 75% by weight H 2 SO 4 ). ;
  • the amount of water released can be controlled, whereby a desired concentration of the acid in the circuit via the packed layers of the towers 7 and 1
  • nitric acid or sulfuric acid or nitrous or nitric nitric acid-containing sulfuric acid is now conveyed from the container SO via the pump 85 through the line 37 to the valve 86 and further via the line 78 to the upper end of the packed layer of the tower and sprayed into the packed layer of the tower 1.
  • NO analyzer 285 opens the valve 86 and starts the pump 85.
  • This tower 1 which is provided with a packing layer, or a corresponding gas-liquid reaction apparatus of another type, which is sprinkled with thin acid and is located on the gas side at the beginning of the system, is thus charged with the total amount of the liquid or gaseous substances which contain nitrogen-bound nitrogen .
  • the packing layer of the tower 7 is connected at its lower end to the fan 167 via the conduit 72 and receives 6 dry exhaust gases from the absorption zone from the packing layer of the absorption tower. These exhaust gases remove water from the acid in the packed layer of the tower 7 and, together with the water vapor, reach the atmosphere via line 705.
  • the concentration of acids in certain circuits in order to regulate the NO: NO 2 ratio in the exhaust gas of the system or within the absorption zone of the nitrogen oxide-sulfuric acid system. This happened through Add water or add dilute acid to more concentrated acid.
  • changes in the acid concentrations for the purpose of regulating the system can be dispensed with. It is sufficient to keep the density of the acids at the outlet of the denitrification zone and in the circuit of the SO 2 processing zone constant. This known keeping constant is possible through automatic density control devices. As can be seen from FIG. 2, the density measuring device 221 is located on the drain line 121 from the sump 21.
  • This measuring device controls the valve 36 /, which causes some thin acid to flow into the packing layer of the denitrification tower via the pump 25 and the line 23 2 arrives.
  • the density meter controls the addition of thin acid in such a way that a constant acid concentration is maintained at the exit of the denitration zone, ie at the exit of the packing layer of the denitrification tower 2.
  • a compensation line 133 connects the sumps 71 and 31 and thus ensures a compensation of the acid level in both sumps.
  • the total amount of nitrogen-oxygen compound or of the substance containing it is not passed into the pre-area of the SO 2 processing zone, that is to say the pretreatment tower 1, but only part of the compound mentioned or substance, while the remaining part of the latter, as in the plant according to FIG. 1, is introduced into the upper end of the tower 3, that is to say into the main area, of the SO 2 processing zone.
  • the ratio of the partial quantities which on the one hand reach the preliminary area and on the other hand reach the main area of the SO 2 processing zone can be controlled by actuating the valves 46 and 86 accordingly.
  • the NO 2 content of the gases inside or after the absorption zone is also measured.
  • This measuring device is coupled to a control device of a known type (not shown) which is superior to the control described above, which is based on the measurement of the NO content.
  • the addition of substances which contain nitrogen-bound nitrogen is continuously reduced or reduced.
  • nitrous acid-containing sulfuric acid is removed from the absorption zone with the valve 56 open, and a corresponding amount of nitrous-free or low-nitrous acid is passed into the absorption zone.
  • the analyzer 255 continually measures the NO 2 concentration of the gases at the outlet of the packing layer 6. As soon as the NO 2 content rises above a predetermined level, or if the NO 2 concentration rises too rapidly, the pump 85 is shut down. As a result, the addition of strongly nitric acid-containing sulfuric acid from the container 80 into the packing layer of the tower 3 is interrupted. From lyser 255 also controls the pump 55.
  • the supply of / bound nitrogen is not in the form of nitric acid but in the form of gaseous nitrogen oxides, it is advantageous not to introduce the gaseous nitrogen oxides directly into the packed layers of towers 3 and 4 of the S0 2 processing zone. Rather, a quicker and more powerful effect is achieved if the nitrogen oxides are first dissolved in sulfuric acid and the nitrogen-containing sulfuric acid thus obtained is introduced into the SO2 processing zone.
  • 108 denotes a device for the catalytic oxidation of ammonia.
  • the nitrogen oxides formed are cooled in a heat exchanger 104 and then flow through a column 10 from bottom to top. That part of the nitrogen oxides which is not absorbed in the column 10 passes via a line 12 into the line 102 and thus into the main gas stream of the system.
  • Acid can be passed from line 78 via valve 106 into column 10, in which it is saturated with nitrogen oxides. This acid now passes through the sump 101 and the line 115 to the pump 116 and via line 117 and the valve 118 into the packed layer of the tower 3,
  • FIG. 5 an overall system is shown in FIG. 5, which combines all the features of the embodiments of the systems and permits them according to FIGS. 1 to 4 /, depending on the type and SO 2 content of the gases to be processed and depending on whether temporarily more Ammonia or more nitric acid is to be consumed, to perform optimally.
  • the following exemplary embodiment illustrates that of the method according to the invention in the system shown in FIGS. 3 and 5.
  • a controllable volume flow of this gas is introduced into the packing layer of the tower 1 of a plant according to FIG. 3.
  • the volume of the packed layers of towers 1 and 7 is 1 m 3 each.
  • the layers of towers 2 to 6 each contain 2.6 m 3 packing.
  • the total of all filling volumes is therefore 14 m 3 .
  • Polyethylene bodies according to DT-OS 24 16 955 are used as filling material.
  • the filling has a surface area of 2 3 c a. 300 m 2 / m 3 .
  • the acid circulation in the packed layers of towers 1 and 7 takes place as shown in FIG. 3 and amounts to 2 liters / Nm 3 of gas.
  • the layer of the tower 2 is sprinkled with 1 liter / Nm 3 of gas in the manner shown in FIG. 3.
  • the layers of towers 3 and 4 each have a sprinkling of 3 liters / Nm 3 of gas.
  • the sprinkling of layer 5 of the absorption tower is reinforced by a pump and a line, which are not shown in FIG. 3.
  • This pump conveys acid from the sump 51 onto the layer 5, so that together with the acid flow shown in FIG. 3, the filling results in a trickle of 4 liters / Nm 3 of gas.
  • the acid temperature at the outlet of heat exchange 74 and 24 is 63 ° C.
  • the acid temperature after the heat exchangers 34, 44, and 64 is between 30 and 40 ° C. Relative to a temperature of 15 ° C, the pumped acids have the following liter weight:
  • the nitrogen oxides absorbed in layers 5 and 6 of the absorption tower are passed with the acid via the sump 51 through the pump 25 via line 23 to the layer of the tower 2, in which these nitrogen oxides are reacted with the SO 2 as NO in the Gas flow arrive, which leaves the layer of the tower 2 through line 32.
  • the SO. Processing in the layers of towers 3 and 4 is all the better the more nitrogen oxides are contained in the gas stream.
  • nitrous acid per Nm 3 of gas is passed into the layer of tower 2 via line 23.
  • nitric acid which was fed to the container via line 83, is passed from the container 80 by means of the pump 85 via the valve 46 through the line 37 to the layer of the tower 3.
  • the nitrogen oxides released in the layer of this tower 3 and the subsequent tower 4 pass through the gas line 42, 52 into the layer 5 of the absorption tower and are taken up there by the sulfuric acid and trickle into the sump 51.
  • an exhaust gas from the overall system in line 705 is obtained, which contains 50 to 100 ppm NO and 200 to Contains 300 ppm N0 2 . If instead of 400 Nm 3 / h a gas quantity of 500 Nm 3 / h is fed into the system, or if the SO 2 content in the inlet gas increases while the gas quantity remains the same, the system can no longer process the S0 2 completely and SOA can be used 2 into the absorption zone, which increases the NO content of the system's exhaust gases.
  • the invention In order to be able to process the increased amount of SO 2 without a large loss of nitrogen oxide, the invention must - provided that were not used - the nitrous content of the acid which is passed into the layer of the tower 2 increased and / or the amount of acid which is in the layer of the 2 is increased.
  • the nitrous content in the sump 51 With the normal sprinkling of the layer of tower 2 of 1 liter / Nm 3 of gas, the nitrous content in the sump 51 must be increased to approximately 3% by weight of HNO 3 , 500 Nm 3 / h of gas must be processed.
  • both an increase and a decrease in the SO 2 concentration of the inlet gases and also a change in the volume flow of the SO 2 -containing gases can be compensated for without a greater loss of nitrogen oxide via the exhaust gases.
  • An increase in the S0 2 content in the gas to be treated causes the NO content of the gases measured continuously in the analyzer 285 after the absorption zone to exceed the normal value of 100 ppm to, for example, 150 ppm.
  • An automatic control device then starts the pump 85, whereby a sulfuric acid, which contains 20% by weight of nitric acid, is passed from the container 80 through the lines 78 and 37, respectively, into the packed layers of the towers 1 and 3.
  • the valves 86 and 46 are regulated so that 0.4 liters per minute flows to the layer of tower 1 and 0.6 liters per minute to the layer of tower 3. After only two minutes, the NO content at the exit of the absorption zone drops below 100 ppm and the pump 85 is deactivated.
  • the nitric acid added to the thin acid in the two circuits through towers 1 and 3 consumes after about 15 minutes and is released in the form of gaseous nitrogen oxides. These nitrogen oxides are taken up by the acid in the absorption zone, as a result of which the nitrous content of the acid in the sump 51 increases.
  • the increase in nitrose is not yet sufficient to bring about a reaction in the layer of the denitrification tower which is adapted to the increased quantity of SO 2 in the gas stream.
  • the NO content of the exhaust gases rises again above 150 ppm, while the NO 2 content drops from a maximum of 250 ppm below 150 ppm.
  • the analyzer 285 switches the pump 85 on again and again the NO content of the gases after the absorption zone drops below 100 ppm after only two minutes, as a result of which the pump 85 is switched off.
  • This process of switching the pump 85 on and off is repeated until the nitrous content in the sump 51 has adapted to the increased amount of SO 2 in the gas stream entering through line 102, which must be processed in the system.
  • the distance between two switching periods becomes longer the closer the nitrous content in the sump 51 approaches the value necessary for SO 2 processing.
  • the amount of gas that has to be processed in the system becomes smaller or the concentration of S0 2 in the gas to be treated drops, then the NO 2 content of the gases increases downstream of the absorption zone and the NO content falls far below 100 ppm from.
  • the N0 2 content of the exhaust gases in the absorption zone is continuously measured by the analyzer 255. If the N0 2 content per minute increases by more than 30 ppm per minute, and / or if the NO 2 content reaches over 200 ppm, an automatic control means. device (not shown) the pump 85 stopped, provided that it was in operation at that time.
  • an automatic control device opens the valve 56 and switches on the pump 55.
  • nitrous sulfuric acid flows into the container 80, while from the container 90 nitrous-free sulfuric acid reaches the packing layer 5 by means of the pump 55 via the line 53.
  • the amount of acid added and drawn off is 0.3 liters per / Nm 3 of gas.
  • the automatic control device closes the valve 56 and puts the pump 55 out of operation.
  • sulfuric acid is produced, which flows out of the container 90 as production via the drain line (P).
  • the control devices described make it possible to keep the N x O y content (sum of the NO and NO 2 content) of the exhaust gases of the system constantly below 400 ppm, even if the amount of gas to be processed or the SO 2 concentration is subject to frequent fluctuations in the range of ⁇ 70% of the daily average.
  • the liter weight (or density) of the acid circuits is regulated as follows:
  • the liter weight of the circuit over the packing layers of the towers 1 and 7 is kept at 1.5 kg / liter by regulating the heat supply in the heat exchanger 14. Increased heat supply increases the water release in the packing layer of the tower 7 and therefore increases the liter weight.
  • the liter weight in the acid cycle of the packed layers of the towers and 4 of the SO 2 processing zone is kept at 1.56 kg / liter by the controlled addition of acid from the sump 71.
  • the corresponding lines and valves are not shown in Fig. 3.
  • the liter weight at the outlet of the denitrification tower 2 is kept at 1.67 kg / liter by controlled addition of thin acid from the sump 31 onto the packed layer of the tower 2.
  • Analyzers as used in plants according to the invention are well known. For example, we manufacture them from Thermo Electron Corporation, Waltham, Mass., USA and sell them as "NO x chemiluminescent source analyzer for automative emission” or as “NO-NO x chemiluminescent analyzer", eg "Model 44".
  • a circuit to be used for control is, for example, in the article "Automation Control Technology” in Meyer. Handbook on technology, Biographical Institute Mannheim General Publishing House 1971, pages 729 - 736. If, for example in Fig. 1 of this article, a NO or N0 2 analyzer of the type described above is used instead of the thermocouple, the valve shown is controlled via the electrical transmitter MU and controller R. A more detailed representation of the switching part from the electrical transmitter MU to a valve or a pump is illustrated in the left half of Fig. 8 of the same article.

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Abstract

Verfahren zum Abtrennen von SO2 aus einem Gasstrom unter Gewinnung von Schwefelsäure nach dem Stickoxidverfahren, bei welch letzterem das SO2-haltige Gas zunächst eine Vorbehandlungszone und alsdann eine Denitrierungszone, hierauf eine SO2-verarbeitungszone, und anschliessend eine Stickoxid-Absorptionszone durchströmt, wobei es in der SO2-Verarbeitungszone mit im Kreislauf geführter Dünnsäure in Kontakt gebracht wird, während in der Absorptionszone die in der Denitrierungszone freiwerdenden Stickoxide von Schwefelsäure aufgenommen werden und aus der Absorptionszone nitrosehaltige Säure mit einem Gehalt an 70 bis 85 Gew. % H2SO4 entnommen und in die Denitrierungszone überführt wird. Zur Automatisierung des Verfahrens ist eine Messund Regeleinrichtung (285) vorgesehen, womit a) der Gehalt an NO im Gasstrom in der Absorptionszone oder stromab der Absorptionszone oder gleichzeitig sowohl in der Absorptionszone als auch stromab derselben gemessen wird, und b) beim Ueberschreiten eines bestimmten NO-Grenzgehalts oder bei Ueberschreiten eines Steilheitsgrenzwertes des Anstiegs je Zeiteinheit des NO-Gehalts im Gasstrom an der oder den NO-Messstellen in den Dünnsäurekreislauf der SO2-Verarbeitungszone eine Stickstoff-Sauerstoff- Verbindung in einer bestimmten Menge eindosiert, so dass eine Aenderung der Säurekonzentration in der Absorptionszone praktisch vermieden wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtrennen von SO2 aus einem dieses mindestens zeitweilig in zum Ablassen in die Umgebungsluft unzulässig hoher Konzentration enthaltenden Gasstrom unter Gewinnung von Schwefelsäure nach dem Stickoxidverfahren, bei welch letzterem das SO2-haltige Gas
  • zunächst eine Denitrierungszone oder eine einen Vorbereich einer SO2-Verarbeitungszone bildende Vorbehandlungs zone und als dann die Denitrierungszone, hierauf den Hauptbereich der SO2-Verarbeitungszone und anschließend eine Stickoxid-Absorptionszone durchströmt, wobei es
  • in mindestens einem der beiden Bereiche der SO2-Verarbeitungszone mit durch den betreffenden Bereich dieser Zone im Kreislauf geführter Dünnsäure von Konzentrationen unterhalb 70 Gew.-% (55° Be) H2SO4 in Kontakt gebracht wird,
  • während in der Absorptionszone die in der Denitrierungszone freiwerdenden Stickoxide von Schwefelsäure aufgenommen werden und aus der Absorptionszone nitrosehaltige Säure mit einem Gehalt an 70 bis 85 Gew.-% (55 bis 63,5° Be) H2SO4 entnommen und in die Denitrierungszone überführt wird.
  • Das Stickoxid-Verfahren zur Herstellung von Schwefel säure ist über 100 Jahre alt. Das Verfahren wird z.B. in den folgenden Büchern beschrieben:
    • - Winnacker-Küchler, Chemische Technologie, Bd. II Carl Hauser-Verlag, München, 1970, Seite 38 ff.
    • - Ullmann's Enzyklopaedie der Technischen.Chemie, 1964 Bd. 15, Seite 432 ff.
  • In der zweiten Literaturstelle wird der Begriff "Nitrose-Verfahren" verwendet.
  • Aus Gründen der Reinhaltung der Luft müssen in neuerer Zeit in vermehrtem Umfang relativ niedrig konzentrierte SO2-Gase verarbeitet werden. Obwohl das Stickoxid-Schwefelsäure-Verfahren bei SO2-Gasen niederer Konzentration bezüglich der Investitions- und Betriebskosten dem Kontaktverfahren überlegen ist, hat sich das Verfahren auch für Zwecke des Umweltschutzes bisher nicht durchsetzen können. Ein Grund dürfte darin liegen, daß es bisher relativ schwierig ist, Stickoxid-Schwefelsäure-Anlagen mit Abgasen nur sehr niedriger Konzentrationen an Stickoxiden zu betreiben, und vor allem so, daß keine gelbe Abgasfahne am Ablaßkamin in die Umgebungsluft sichtbar wird.
  • Stickoxid-Schwefelsäure-Anlagen bestehen meistens. aus mehreren hintereinandergeschalteten Füllkörpertürmen mit verschiedenen Säurekreisläufen. Hohe Stickoxidverluste entstehen sowohl bei einem NO-Ueberschuß als auch einem NO2-Ueberschuß in den Abgasen. Eine optimale Absorption der Stickoxide setzt ein richtiges Verhältnis NO:NO2 voraus. NO ist ein unsichtbares Gas. Man kann daher bei falscher Regelung eines Stickoxid-Schwefelsäure-Systems in kurzer Zeit grosse Mengen an Stickoxiden mit dem Abgas verlieren, ohne daß eine gelbe Fahne sichtbar wird. Es ist bekannt, daß es vc teilhaft ist, eine Stickoxid-Schwefelsäure-System so zu betreiben daß die Abgase eine kaum merkliche, aber doch erkennbare Gelbfärbung aufweisen. Es sind mehrere Maßnahmen bekannt,um in einem Stickoxid-Schwefelsäure-System den NO2-Gehalt der Abgase zu erhöhen und den NO-Gehalt zu senken:
    • - vermehrte Zugabe von Salpetersäure,
    • - Verminderung der Kühlung in.den Produktionstürmen ,
    • - vermehrte Zufuhr von Wasser in die Produktionstürme.
  • Eine in einem Füllkörperturm des Systems vorgenommene Korrekturmaßnahme hat immer Rückwirkungen auf and re Füllkörpertürme und es ist relativ schwierig, das Gesamtsystem im Gleichgewicht zu halten. Aus diesem Grund bedürfer bekannte Stickoxid-Schwefelsäure-Systeme im allgemeinen eines erfahrenen Betriebspersonals um die Anlage mit geringen Stickoxid-Verlusten betreiben zu können,
  • So ist es bekannt, daß ein Verlust an Stickoxiden aus dem System durch Zugabe von Salpetersäure oder von kenzentrierten nitrosen Gasen, wie sie z.B. aus der katslytischen Verbrennung von Ammoniak entstehen, ausgaglfchen werden muβ (Make-up), In bekannten Stickoxid-Schwefelsäure-Anlagen wird der Zusatz von Salpetersäure oder der Zusatz von star- ken nitrosen Gasen entweder am Kopf des Denitriertourmes (DE-OS 26 09 505) oder vor einem Produktionsturm, welcher mit Säure von mehr als 70 Gew.-% H2SO4 berieselt ist, durchgeführt. Die Notwendigkeit des Zusatzes von Salpetersäure oder starken nitrosen Gasen erkennt man in bekannten Stickoxid-Schwefelsäuresystemen vor allem am Nitrosegehalt der aus der Äbsorptionszone in den Sumpf dieser Zone abfließenden Säure. Sie hat den höchsten Nitrosegehalt aller im System vorhandenen Säure
  • In der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung werden alle Türme eines Systems, welche mit einer Säure über 70 Gew.-% H2SO4 (Absorptionssäure) berieselt werden und Gas mit mehr gasförmigen Stickstoffverbindungen abgeben als im Eintrittsgas des Turmes enthalten sind, zur Denitriersone ge rechnet. Sogenannte" Produktionstürme" einer PETERSEN-Turmanla welche dieser Bedingung entsprechen, werden also definitions gemäß als der Denitrierzone zugehörig betrachtet. Ob die. Säure im Ablauf eines Turmes nitrosehaltig oder frei von Ni. trose ist, wird nicht als Kriterium für die Bezeichnung "Der trierturm" oder "Denitrierapparat" herangezogen. Der weiter erläuterte vorgeschaltete Gas-Trockenturm wird·mit Säure unter 70 Gew.-% H2SO4 berieselt und daher nicht zur Denitrie zone gerechnet, auch dann nicht, wenn er gasförmige Stickoxide abgibt.
  • In bekannten Stickoxid-Schwefelsäure-Ahlagen findet ein Zusatz von Salpetersäure oder anderen stickoxidhaltigen Substanzen an irgendeiner Stelle der soeben definierten Denitrierzone statt. Die Regelung der Farbe der Abgase des System das heißt, die Steuerung des Verhältnisses NO:N02 in den Abgasen,erfolgt in den meisten Fällen bei bekannten Stickoxid-Schwefelsäure-Anlagen durch Zusatz von mehr oder weniger Wasser in den Säurekreislauf durch die Denitrierzone und die Stickoxid-Absorptionszone.
  • Es ist daher eine laufende Ueberwachung der Anlage mit vielen Analysen der Dichte und des Nitrosegehaltes der umlaufenden Säuren erforderlich, und es ist kaum möglich, eine Automatisierung der Regelung des bekannten Systems herbeizuführen. Ein weiterer Nachteil bekannter Stickoxid-Schwef säure-Systeme besteht in ihrer großen Trägheit gegenüber Kor rekturmaßnahmen. Wenn z.B. durch einen Abfall des SO2-Gehalte der Eintrittsgase eine gelb gefärbte Abgasfahne nach dem Syst entsteht, verlangt dies Korrekturmaßnahmen, die erst nach mehreren Stunden wirksam werden und diese gelbe Abgasfahne wieder zum Verschwinden bringen.
  • Wie in der GB-PS 759 056 (Saint-Gobain) schon 1956 festgestellt wurde, liefert die Differenz zwischen den Temperaturen-der Gase am Eingang und am Ausgang der Serie von Reaktionskammern der SO2-Verarbeitungszone, welche Differenz laut der US-PS 1,486,757 (Jensen) aus dem Jahre 1924 gemesser werden sollte, um Verluste an Stickoxiden festzustellen und durch Einleiten von Salpetersäure z.B. in die erste SO2-Ver- arbeitungskammer auszugleichen, kein zuverlässiges Kriterium da diese Temperaturdifferenz nicht nur vom mehr oder weniger richtigen Funktionieren der Anlage sondern auch von den täglichen Schwankungen der Aussentemperatur abhärig ist. im übrigen würde diese Methode auch bei Intensiv-Verfahren zur Schwefelsäureherstellung, wi.e z.B. demjenigen der DE-OS 26 09 505 und dem Verfahren der vorliegenden
    Figure imgb0001
    anwendbar sein, da die hierbei auftretender Temperaturdifferenzen zur Steueurng des Systems viel zu geing waren.
  • Darum wird in der genannten GB-PS empfohien
    • (a) den NO -Gehalt in der Mitte und am Eingang der S02-Verarbeitungszone zu messen und
    • (ß) Aenderungen im NOx-Gehalt durch Aenderungen in der Dichte der umlaufenden Säure auszugleichen, wozu Salpetersäure in die Denitrierungszone eingeführt werden soll. Jedoch würde eine solche Massnahme, welche auch in der DE-OS 26 09 505 empfohlen wird, keineswegs die Reaktivität der Dünnsäure in der SO2-Verarbeitungszone in einem System nach der DE-OS 26 05 909 beeinflussen.
  • Die DE-PS 1,140,909 (Ruhr-Schwefelsäure GmbH) -beschreibt eine Anpassung des Verhältnisses von NO:NO2 und des Gehaltes an NO+NO2 in der Gasphase durch entgegengesetzte Aenderung in der Dichte der Säure. Solche Aenderungen sollen die wirkungsvollste Massnahme zur Beeinflussung der Oxidationsgeschwindigkeit des Verfahrens darstellen.
  • Aenderungen im Nitrosegehalt würden dabei laut dieser DE-PS mit der nötigen Schnelligkeit während des Betriebes der Anlage erfolgen. Jedoch ist die Säure, welche im System nach dieser DE-PS zirkuliert,, eine starke Säure mit einem Gehalt von 80 Gew.-% H2SO4, und keine Dünnsäure von weniger als 70 Gew.-% H2SO4, wie sie in der S02-Verarbeitungszone der DE-OS 26 09 505 zirkuliert.
  • Es ist ein Hauptziel der Erfindung, ein Problem zu lösen, welches insbesondere bei der Schwefelsäureherstellung nach dem in der DE-OS 26 09 505 beschriebenen Intensiv-Verfahren auftritt und in einer Abnahme der Reaktivität der durch die SO2-Verarbeitungszone des Systems zirkulierenden Dünnsäure besteht. Dies Problem trat in früheren Prozessen nicht auf. Weiter hat die Erfindung .das Ziel, ein verbessertes, sehr rasches Anpassen des NO:NO2-Verhältnisses im aus dem System abgegebenen Abgas zu erreichen, sodass dieses Abgas das System praktisch ohne Bildung einer durch die Anwesenheit von NO2 im Abgas verursachten gelben Fahne verlässt, während gleichzeitig auch unzulässige Verluste an farblosem NO aus dem System vermieden werden.
  • Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Emission von Gasen aus dem genannten System zu erreichen, in welchen der Gehalt an Stickoxiden unterhalb einer gesetzlich vorgeschriebenen Höchstgrenze (z.B. 400 ppm) liegt.
  • Durch die im folgenden erläuterte Erfindung wird auch vor allem die Aufgabe gelöst, die Zusammensetzung der Abgase eines Stickoxid-Schwefelsäure-Systems innerhalb weniger Minuten zu korrigieren und ausserdem eine Automatisierung des Gesamtsystems zu ermögichen.
  • Die Erfindung wird vorzugsweise bei dem eingangs beschriebenen Verfahren angewandt, das insbesondere in den DE-OS 25 10 294 und 26 09 505 beschrieben ist.
  • Nach der Erfindung werden die vorangehend beschriebenen Aufgaben gelöst und die angegebenen Ziele erreicht durch ein Ver fahren der eingangs beschriebenen Art, das dadurch gekennzeichne ist, dass
    • (a) der Gehalt an NO im Gasstrom in der Absorptions- zone oder stromab der Absorptionszone oder gleichzeitig sowohl in der Absorptionszone als auch stromab derselben gemessen wird, und dass
    • (b) beim Ueberschreiten eines bestimmten NO-Grenz- . gehalts oder bei Ueberschreiten eines Steilheitsgrenzwertes, des Anstiegs je Zeiteinheit der NO-Gehalts im Gasstrom an der oder den NO-Messstellen in den Dünnsäurekreislauf mindestens eines der beiden Bereiche der SO2-Verarbeitungszone eine weiter unten näher definierte Stickstoff-Sauerstoff-Verbindung in einer bestimmten Menge eindosiert wird, die einerseits aus- reicht um die Ueberschreitung das genannten NO-Grenzgehalts oder Steilheitsgrenzwertes zu beseitigen, aber andererseits nahe an den genannten Grenzwerten verbleibt, wobei eine Aenderung der Säurekonzentration in der Absorptionszone praktisch vermiedea wird.
  • Der spezifische Betrag des NO-Grenzgehalts bzw, des Steilheitsgrenzwertes kann nicht generell angegeben werden, sondern längt von der Anlage und insbesondere von der Grösse der vers hiedenen Reaktionsapparate (Türme) ab. Es ist bei der Produktion von Schwefelsäure nach dem Stickoxidverfahren und insbesondere bei Petersens Intensiv-Turmverfahren in jedem Fall erforderlich, die Bedingungen festzustellen, unter welchen sich der Betrieb einer Anlage optimal abspielt, und dabei die Messgeräte für die Kontrolle der genannten Grenzwerte so
    Figure imgb0002
    dass sie diesem optimalen Betrieb entsprechen.
  • Es wurde gefunden, dass innerhalb weniger Minuten ein opumales NO:NO2-Verhältnis in der Absorptionszone bzw. in den Aogasen der Absorptionszone herbeigeführt werden kann, und dasses ausserdem möglich ist, das gesamte System zu automatisiern, wenn die Salpetersäure oder andere flüssige oder gasförmige Substanzen, welche an Sauerstoff gebundenen Stickstoff ethalten, in Abhängigkeit vom NO-Gehalt der Gase, welche die Absyptionszone verlassen, in die Dünnsäure oder die mit Dünnsäue berieselte SO2-Verarbeitungszone dosiert werden. Die Dünnsäue verliert zugesetzte Salpetersäure oder andere stickoxidhalige. Verbindungen relativ rasch. Dabei wird während des Verbrauhes des Stickstoffgehaltes der Dünnsäure eine überraschen starke Reaktion ausgelöst, wodurch eine·Beschleunigung. der SO2 erarbeitung herbeigeführt wird.
  • Die erfinderischen Massnahmen stellen nicht etwa, einen renen "Make-up" als Antwort. auf einen Anstieg des NO-Gehalts nfolge eines zu geringen NO -Gehalts im System dar. Vielmehrzeigt der Anstieg des NO-Gehalts, wie er erfindungs- gemäss gaessen wird, beim vorliegenden System vor allem eine Abnahine der Aktivität der in einem der Sektoren oder in beiden Sektoren der SO2-Verarbeitungszone zirkulierenden Dünnsäure an Durch Zugabe verhältnismässig kleiner Mengen von Salpetersäure oder dergl. Stickstoff-Sauerstoff-Verbindung wird di Aktivität der Dünusäure in der SO2-Verarbeitungszone gerade hinreichend stimuliert, um die Umwandlung von SO2 in SO3 bzw. Schwefelsäure weiterzuführen, und zwar überraschenderweise auch dann, wenn in der Gesa mtbilanz des Systems ein Mangel an Stickoxiden auftritt. Dies erlaubt es, das Systam praktisch bei einem Mindestniveau des NOx-Gehalts, also unter Vermeidung jedes Usberschusses an NO zu betreiben. Die genannte Stimulierung ist weit grösser, als aus der geringfügigen Erhöhung des NOx-Gehalts im System, wie sie infolge der Massnahmen (a) und (b) eintritt, zu erwarten war.
  • Veränderungen wie sie im System auftreten, insbesondere auch solche, die durch Schwankungen im SO2-Gehalt des Eintrittsgases eintreten werden innerhalb weniger Sekunden ausgeglichen, und der stimulierende Effekt jeder kleinen Zugabe an Stickstoff-Sauerstoff-Verbindung dauert etwa 10 bis 15 Minuten je nach zirkulierender Dünnsäuremenge.
  • Die oben unter (a) und (b) definierten Massnahmen sind daher nicht in erster Linie dazu bestimmt, den NOx-Gehalt des Systems so zu erhöhen, dass ein Mangel in der Gesamtbilanz an NOx im System ausgeglichen wird (Make-up), sondern wie gesagt, die Aktivität der in der SO2-Verarbeitungszone zirkulierenden Dünnsäure zu stimulieren, jedesmal wenn ein Absinken dieser Aktivität durch die genannte Massnahme (a) angezeigt wird.
  • Für die Erfindung ist es wesentlich, dass die Salpeter säure oder die Stickoxide in die flüssige Phase (der Dünnsäure) gebracht werdsd. Die Stickstoff-Sauerstoff-Verbindung enthaltende Vlussigkeit (z.B. Salpetersäure) kann entweder direkt mit der Dünnsäure vermischt oder in die mit Füllkörpern ver-
    Figure imgb0003
    eingeführt werden, und zwar so, dass auf den vorzugsweise mit Füllkörpern gefüllten Reaktionsapparaten diesor Zone sine Vermischung zwischen zugesetztem Flüssigkeit und Dünnsäure stattfindet.
  • "Stickstoff-Sauerstoff-Verbindungen" sind diejenigen Verbindungen, welche im Stickoxidverfahren normalerweise auftreten oder verwendet werden, also NO, NO2, N2O3, Nitrose oder Salpetersäure und gegebenenfalls auch feste "Kammerkristalle". Salpetrige Säure wird im Stickoxidverfahren sofort zu Salpetersäure oxidiert, oder gibt N2O3 ab oder bildet mit Salpetersäure Nitrose.
  • Gasförmige Substanzen, die an Sauerstoff gebundenen Stickstoff enthalten, sind also NO- oder NO2- bzw. N2O3- haltige Gase, fliasige Substanzen sind insbesondere Salpetersäure selbst oder nitrosehaltige Schwefelsäure.
  • Vorzugsweise wird die Menge an dosierter, Stickstoff-Sauerstoff-Verbindung enthaltender Substanz erhöht, in dem Masse wie der NO-Gehalt des Gasstromes in oder nach der Absorptionszone ansteigt.
  • In einfacheren Anlagen kann aber auch die Zuflussrate an Stickstoff-Sauerstoff-Verbindung enthaltender Substanz konstant gehalten werden, solange der NO-Gehalt des Gasstroms in oder stromab der Absorptionszone den Grenzgehalt an NO übersteigt.
  • Die bei jeder Korrekturmassnahme dem Vorbehandlungsteil oder dem Hauptteil der SO2-Verarbeitungszone zugesetzte Menge an Stickstoff-Sauerstoff-Verbindung ist im Vergleich zum Gesamtbetrag der im System umlaufenden Nitrose nur sehr klein.
  • Bei einem System, in welchem 100 Tonnen Säure zirkulieren und bei welchem der Gehalt an Nitrose in der Säurephase 3 Gewichts-% beträgt, laufen demnach etwa 3 Tonnen Nitrose im System um. Die erfindungsgemäss vorgenommene Korrekturmassnahme bei Ansprechen auf einen an den unter (a) angegebenen Punkten gemessenen Anstieg des NO-Gehalts bedingt die Zugabe von etwa 100 bis 1000 ml Salpetersäure oder dergl. Stickstoff-Sauerstoff-Verbindung zur durch die SO2-Verarbeitungszone zirkulierenden "Dünnsäure". Solche geringfügigen Mengen bewirken den gewünschten Korrektureffekt in weniger als einer Minute, und stellen keineswegs einen "Make-up" von in der Gesamtbilanz an NO im System auftretenden Verlusten dar. Das letztere würde den Zusatz wesentlich grösserer Menge an nitrosehaltiger Säure oder Salpetersäure verlangen, wobei ein solcher Zusatz wie bei den bekannten Intensiv-Verfahren üblich vorzugsweise in der Denitrierungszone erfolgt.
  • Bei einer anderen Arbeitsweise wird die Menge an zudosierter Stickstoff-Saüerstoff-Verbindung enthaltender Substanz in dem Masse erhöht, wie ein Steilheitsgrenzwert des Anstiegs je Zeiteinheit des NO-Gehalts im Gasstrom in oder stromab der Absorptionszone überschritten wird. Bevorzugt wir als Stickstoff-Sauerstoff-Verbindung Salpetersäure verwendet.
  • Daneben besteht die Stickstoff-Sauerstoff-Verbindung vorzugsweise aus durch Ammoniakverbrennung erzeugten Stickoxiden.
  • Die genannte Substanz kann insbesondere durch Absorption von Stickoxiden in Schwefelsäure gebildet werden.
  • Die Zudosierung der genannten Substanz wird vorzugs weise unterbrochen, wenn der NO-Gehalt des Gasstroms stromab der Absorptionszone unter einen festgelegten Wert absinkt. d tiefer liegt als der vorgenannte Grenzgehalt an NO; oder die Zudosierung der genannten Substanz wird vermindert, wenn ein vorbestimmter Steilheitsgrenzwert des Abfalls je Zeiteinhei des NO-Gehalts im Gasstrom stromab der Absorptionszone unter schritten wird, wobei der letztgenannte Steilheitsgrenzwert etwa dem Steilheitsgrenzwert nach (b) entspricht.
  • Bei besonders vorteilhaftem Betrieb kann:
    • (a) zusätzlich die NO2-Konzentration des Gasstroms stromab der Absorptionszone gemessen werden und
    • (b) bei Ueberschreiten eines bestimmten NO2-Gehalt oder bei Ueberschreiten einer Steilheitsgrenze des Anstiegs des N02-Gehalts im Gasstrom an der NO2-Meßstelle die Eindosierung der genannten Substanz in den Dünnsäurekreislauf der SO2-Verarbeitungszone unterbrochen.werden.
    Auch kann hierbei:
    • (c) bei Ueberschreiten eines zweiten, höhereri Grer wertes des N02-Gehalts im Gasstrom stromab der Absorptionszc oder bis Ueberschreiten einer zweiten, höheren Steilheitsgre des Anstieges des NO2-Gehalts im Gasstrom stromab der Absorp tionszone die Menge der aus der letzteren Zone ausfließender nitrosehaltigen Säure gesteigert und entsprechend aus der Denitrierzone stammende nitrosearme oder nitrosefreie Säure in die Absorptionszone eingeführt werden.
  • Mindestens ein Teil der in die S02-Verarbeitungszone eingeführten Substanz kann aus aus der Absorptionszone entnommener nitrosehaltiger Schwefelsäure bestehen, wobei insbesondere der Gehalt der aus der Absorptionszone entnomm und in die SO2-Verarbeitungszone einzudosierenden nitroseha Schwefelsäure an Stickstoff-Sauerstoff-Verbindung durch Zug von Salpetersäure erhöht werden kann.
  • Bei einer besonders bevorzugten Durchführungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vor die Denitrierzone eine von einem separaten Dünnsäurekreislauf durchströmte Vorbehandlungszone vorgeschaltet, durch welche der Gasstrom vor Einleitung in die Denitrierungszone hindurch geleitet wird, und ein Teil oder die Gesamtmenge an Stickstoff-Sauerstoff-Verbindung enthaltender Substanz wird in diese Vorbehandlungszone eingeleitet. Der in die Vorbehandlungszone eingeleitete Anteil der genannten Substanzmenge kann aus einer aus der Absorptions- zone in die S02-Verarbeitungszone fließenden nitrosehaltigen Schwefelsäure abgezweigt werden. Mindestens ein Teil der in die Vorbehandlungszone einzuleitenden Substanzmenge kann aus durch Ammoniakverbrennung erzeugten gasförmigen Stickoxiden bestehen, die in den Gasstrom vor dessen Eintritt in die Vorbehandlungszone eingeleitet werden.
  • Der Gehalt der aus der Absorptionszone entommenen und teils in den Hauptbereich der SO2-Verarbeitungszone und teils in die Vorbehandlungszone einzuleitenden nitrosehaltigen Schwefelsäure an Stickstoff-Sauerstoff-Verbindungen kann auch in diesem Fall durch Zugabe von Salpetersäure erhöht werden.
  • Weiter kann die Dichte der aus der Denitrierungszone austretenden Säure durch Zusatz von Dünnsäure-oder Wasser konstant gehalten werden, während die Dichte der den Hauptbereich der S02-Verarbeitungszone im Kreislauf durchströmenden Dünnsäure durch Zusatz von Säure aus der Vorbehandlungszone oder von Wasser konstant gehalten werden kann.
  • In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Anlage zum Abtrennen von S02 aus einem dieses mindestens zeitweilig in zum Ablassen in die Umgebungsluft unzulässig hoher Konzentration enthaltenden Gasstrom unter Gewinnung von Schwef säure nach dem Stickoxidverfahren, welche Anlage mindestens nacheinander umfaßt:
    • (a) eine Denitrierungszone
    • (b) eine SO2-Verarbeitungszone und
    • (c) eine Stickoxid-Absorptionszone

    mit je Zone mindestens einem Gas-Flüssigkeits-Reaktionsapparat, der mit einem für die Aufnahme von aus dem unteren Ende des betroffenen Apparates austretender Flüssigkeit dienenden Sumpf versehen ist,
    • (d) eine Leitung für den Gasstrom, welche nacheinan einen, vorzugsweise am einen, vorzugsweise unteren Ende der Denitrierungszone in diese eintritt und vom/oberen Ende der letzteren zur SO2-Verarbeitungszone und von der letzteren zur Stickoxid-Absorptionszone und schließl: vom einen, vorzugsweise oberen Ende der letzteren Zone ins Freie führt,
    • (e) eine Kreislaufleitung für Dünnsäure durch die SO2-Verarbeitungszone, und schließlich
    • (f) eine Kreislaufleitung für Säure vom in
      Figure imgb0004
      flußrichtung ersten Sumpf der Stickoxid-Absorptionszone zum oberen Ende der Denitrierungszone und vom Sumpf der letztere zurück zum/oberen Ende eines Reaktionsapparats der Stickoxid Absorptionszone, wobei die erfindungsgemäße Anlage dadurch gekennzeichnet ist, daß
    • (g) an die Dünnsäure-Kreislaufleitung durch die SO Verarbeitungszone eine Zuleitung für Stickstoff-Sauerstoff-Verbindung in flüssiger oder gasförmiger Phase angeschlossen daβ
    • (h) eine Meßeinrichtung zum Messen des Gehalts an NO im Gasstrom, die an die Absorptionszone oder an die Leitu (d) für den Gasstrom stromab der Absorptionszone oder gleich zeitig an die Absorptionszone und an die Leitung stromab der Absorptionszone angeschlossen ist, und daß
    • (i) eine Regeleinrichtung, welche die Zugabe von S stoff-Sauerstoff-Verbindung durch die Zuleitung in Abhängigk von den durch die Meßeinrichtung ermittelten NO-Gehalten dos Eine weiter verfeinerte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage ist dadurch gekennzeichnet, daß eine NO2-Meβeinrichtung zum Messen des NO2-Gehalts im Gasstrom, die an die Absorptionszone oder an die Leitung für den Gasstrom stromab der Absorptionszone angeschlossen ist, vorgesehen ist, und daß die Regeleinrichtung
    • (k) eine übergeordnete Regelvorrichtung umfaβt, welche die Zufuhr von Stickstoff-Sauerstoff-Verbindung über die Zuleitung gemäß (g) in Abhängigkeit vom durch die NO2- einrichtung gemessenen NO2-Gehalt im Gasstrom unterbricht oder vermindert.
  • In bevorzugten Ausführungsformen der obigen Anlage kann die Zuleitung zur Aufnahme der Stickstoff-Sauerstoff-Verbindungen Form von nitrosehaltiger Schwefelsäure an den Sumpf eines Reaktionsapparats der Stickoxid-Absorptionszone angeschlossen sein.
  • In der letztgenannten Zuleitung kann eine Einleitungseinrichtung für Salpetersäure vorgesehen sein.
  • Eine solche bevorzugte Anlage nach der Erfindung
    Figure imgb0005
    eine der Denitrierzone vorgeschaltete Vorbehandlungszone mit Reaktionsapparat und Sumpf umfassen, wobei die Leitung für
    Figure imgb0006
    Gasstrom zuerst in diese Vorbehandlungszone vorzugsweise an deren unterem und vom anderen Ende derselben zu einen, vorzugsweise unteren Ende der Denitrierzone führt und wobei eine separate, durch die Vorbehandlungszone von oben nach unten führende Kreislaufleitung für Dünnsäure sowie eine Ausgleichsleitung zwischen den Sümpfen der Vorbehandlungszone und der Denitrierzone vorgesehen ist, und wobei eine Zweigleitung aus der genannten Zuleitung zum oberen Ende der Vorbehandlungszone vorgesehen sein kann.
  • Auch kann eine Ammoniakverbrennungsanlage mit einer zur mindestens teilweisen Aufnahme der darin entwickelten
    Figure imgb0007
    oxide in Schwefelsäure dienenden Kolonne vorgesehen sein,und eine Ueberführungsleitung kann den Fuß der Kolonne mit dem
    Figure imgb0008
    Figure imgb0009
    oberen Ende eines in Gasstromrichtung ersten
    Figure imgb0010
    der SO2-Verarbeitungszone zwecks Zuführen
    Figure imgb0011
    Schwefelsäure in die letztere Zone verbinden.
  • Weiter kann eine solche Anlage eine der denitrierzone vorgeschaltete Vorbehandlungszone der oben beschriebenen Art umfassen,wobei eine Zuleitung für stickoxidhaltige Gase das obere Ende der Kolonne der Ammoniakverbrennungsanlage mit dem den Gasstrom in das vorzugsweise untere Ende der Vorbehandlungszone einführenden Teil der Leitung
    Figure imgb0012
  • Die unter (g) erwähnte Zuleitung kann zw Aufnahme der Stickstoff-Sauerstoff-Verbindung in Form von nitrosehaltiger Schwefelsäure-an dew Sumpf eines Reaktionsapparates der Stickoxid-Absorptionszone angeschlossen sein, und eine Zweigleitung kann aus der letztgenannten zum oberer Ende der Kolonne der Ammoniakverbrennungsanlage führen.
  • Diese Zweigleitung aus der Zuleitung gemäß (g)
    Figure imgb0013
    mit einem weiteren Unterzweig an das obere Ende der
    Figure imgb0014
    lungszone angeschlossen sein.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, in welchen
    • Fig. 1 eine erste, besonders einfache Ausführungsform einer erfiudungsgemäβen Anlage,
    • Fig. 2 eine zweite, der in Fig. 1 geaeigten ähnli- che Ausführungsform, aber mit Vorbehandlungszone, wobei Stickstoff-Sauerstoff-Verbindung aus der Stickoxid-Absorptions-zone nur in die genannte Vorbehandlungszone eingeführt wird;
    • Fig. 3 eine dritte Ausführungsform mit Vorbehandlung zone, wobei Stickstoff-Sauerstoff-Verbindung sowohl in die Voi behandlungszone als auch in den Hauptbereich der SO2-Verarbeitungszone eingeführt wird, und außerdem eine Meßeinrichtung für NO2 vorgesehen ist;
    • Fig. 4 eine weitere, der in Fig. 3 gezeigten ähnlich Ausführungsform mit Vorbehandlungszone sowie mit einer Ammonia verbrennungsanlage zur zusätzlichen Stickoxiderzeugung; und schließlich
    • Fig. 5 eine Ausführungsform ähnlich derjenigen nach Fig. 4, in welcher aber, ähnlich wie bei den Anlagen nach Figuren 2 und 3, Stickstoff-Sauerstoff-Verbindung enthaltende Säure aus der Absorptionszone sowohl in die Vorbehandlungszone als auch in den Hauptteil der SO2-Verarbeitungszone eingeführt werden kann.
  • In der in Fig. 1 beschriebenen einfachsten Ausführur form der erfindungsgemäßen Anlage eines Stickoxid-Schwefelsäur Systems umfaβt diese die üblichen mit Füllkörperschichten versehenen Gas-Flüssigkeits-Kontaktapparate, die im folgenden der Einfachheit halber als "Türme" bezeichnet sind.
  • Auf den Denitrierturm 2 folgt in Gasströmungsrichtung die S02-Verarbeitungszone mit einem erster
    Figure imgb0015
    und nachfolgendem zweiten Turm 4 und auf diesen die in eine und nachfolgendem zweiten Turm 4 und auf diesen die in eine einzigen Turm vereinigten Füllkörperschichten 5 und 6 ver Stickoxid-Absorptionszone. Aehnlich wie bei der in der DT-OS 26 09 505 beschriebenen Anlage wird das zu behand SO2-haltige Abgas über die Einlaßleitung 102 in das unter Ende des Denitrierturmes 2 eingeleitet und gelangt über
    Figure imgb0016
    Leitung 32 vom oberen Ende des Turmes 2 in das obere Ende des Turmes 3 der S02-Verarbeitungszone, vom unteren Ende Turmes 3 durch die Gasleitung 42 in das untere Ende des Turmes 4 derselben Zone und vom oberen Ende des Turmes 4 durch die Gasleitung 52 in das untere Ende des Turmes mit der Füllkörperschicht 5 und anschliessend in das untere Ende der Füllkörperschicht 6 des gleichen Turmes und vom oberen Ende der letztgenannten Füllkörperschicht über die Abgasleitung 72 mit Hilfe des Gebläses (Ventilators) 167 ins Freie.
  • Wie in der vorgenannten bekannten Anlage wird a bei der in Fig. 1 gezeigten Anlage Dünnsäure im Kreislauf durch die Dünnsäureleitung 33 mittels einer Pumpe 35 über einen Wärmeaustauscher 34 auf das obere Ende der Füllkörp schicht des Turmes 3 gepumpt und sammelt sich am unteren
    Figure imgb0017
    dieses Turmes im Sumpf 31 von welchem die Dünnsäure mitte der Pumpe 45 durch die Leitung 43 und den Wärmeaustausche auf das obere Ende der Füllkörperschicht des Turmes 4
    Figure imgb0018
    gepumpt wird. Der Dünnsäurekreislauf durch die SO2-Verarb tungszone wird durch Abpumpen der Dünnsäure aus dem Sumpf des Turmes 4 über die Leitung 33 geschlossen. Bevorzugt
    Figure imgb0019
    als Dünnsäure in diesem Kreislauf Schwefelsäure von etwa 65 Gew. -% H2SO4 verwendet.
  • Die Dichte der Kreislaufsäure in der SO2-Verarbeitungszone wird durch das Dichte-Meßgerät 233 am Austritt der Dünnsäure aus dem Sumpf 41 gemessen. Zur Regelung der Dichte
    Figure imgb0020
    entweder Wasser oder auch Säure in an sich bekannter Weise herangezogen werden. Die entsprechenden Ventile und Leitungen sind jedoch aus der Figur 1 der besseren Uebersichr halbar weggelassen.
  • Aehnlich wie in der bekannten Anlage wird aus dem Sampf 51 des gemeinsamen Turmes der Stickoxid-Absorptionszone, der unterhalb der Füllkorperschicht 5 vorgesehen ist, über die Leitung 54 mit Hilfe der Pumpe 25 nitrosehaltige Schwefelsäure in den Wärmeaustauscher 24 und nach Aufheizen in letzterem durch die Säureleitung 23 auf das obere Ende der Füllkörperschicht des Denitrierturmes 2 aufgesprüht. Nach Durchlaufen der Füllkörperschicht des Turmes 2 sammelt sich die denitrierte Säure im Sumpf 21 dieses Turmes und wird mit Hilfe der Pumpe 65 durch die Leitung 121 zum Wärmeaustauscher 64 und von dem letzteren durch die Leitung 63 zum oberen Ende der Füllkörperschicht 6 des Turmes der Stickoxid-Absorptionszone hinaufgepumpt.
  • Die Säure aus der Füllkörperschicht 6 fließt direkt auf die Füllkörperschicht 5, während das zu behandelnde Gas aus der Füllkörperschicht 5 direkt in die Füllkörperschicht 6 ge1 In diesem Fall ist also zwischen den beiden Füllkörperschichten kein Gasverschluss erforderlich.
  • Aus der Leitung 63 kann denitrierte Schwefelsäure mit einem Gehalt von 70 - 85 Gew.-% H2SO4 über die Leitung 95 und das Ventil 96 in den Säurebehälter 90 abgezweigt und über die Entnahmeleitung bei P aus der Anlage entnommen werden.
  • Der Verfahrensschritt der Denitrierung erfolgt also in bekannter Welse in der Füllkörperschicht des Turmes 2. Der Verfahrtasschritt der SO2-Verarbeitung erfolgt in den Füll köpperschichten der Türme 3 und 4 und der Verfahrensschritt der Stickoxid-Absorption in den Füllkörperschichten der Türme
    Figure imgb0021
    oxid-Absorptionszone (Türme 5 und 6) wird eine Säure zwisch 70 und 85 Gew.-% H2SO4 (Absorptionssäure) verwendet. Vorzug weise beträgt die Konzentration der Absorptionssäure 72 bis 80 Gew.-% H2SO4. Wie beim bekannten Stickoxid-Schwefelsäure Verfahren wird auch im Verfahren der Erfindung in der Denit zone Stickoxid aus der zugeführten Säure freigesetzt und ge langt über den Gasweg in die Absorptionszone, wo das gasför Stickoxid von Schwefelsäure absorbiert wird. Gemäß Figur 1 findet dieser Vorgang wie folgt statt: die nitrosefreie Absorptionssäure, welche aus der Füllkörperschicht des Turmes in den Sumpf 21 fließt, wird im Kühler 64 gekühlt und gelan über die Pumpe 65 und die Leitung 63 auf die Füllkörperschi 6 und fließt dann in.die Füllkorperschicht 5 und von dort i den Sumpf 51 und danach über die Leitung 54 zur Pumpe 25 ur. über den Säureerhitzer 24 und die Leitung 23 zurück zur Fül perschicht des Turmes 2, wo die Stickoxide, welche in den Schichten der Türme 5 und 6 aufgenommen.worden sind, wieden das Gas abgegeben werden.
  • In bekannter Weise wird außerdem zur Verstärkung Stoffaustausches zwischen dem Gas und der Säure zusätzlich den Sümpfen der Türme Säure zum Kopf desselben Turmes gepum Die entsprechenden Vorrichtungen sind jedoch nicht gezeigt das Schema zu vereinfachen; es sind nur jene Säureleitungen Schema angegeben, welche einen Säureaustausch zwischen verschiedenen Füllkörperschichten herbeiführen.
  • Erfindungsgemäß ist nun in der Anlage nach Fig.
    Figure imgb0022
    ein Behälter 80 vorgesehen, in welchem sich Salpetersäure
    Figure imgb0023
    eine Schwefelsäure mit einem hohen Gehalt an Nitrose
    Figure imgb0024
    Salpetersäure befindet. Die Salpetersäure wird durch die
    Figure imgb0025
    83 in den Behälter 80 geleitet.
  • Eine mit einem Ventil 56 versehene Leitung 82 ist an den Sumpf 51 der Stickoxid-Absorptionszone angeschlossen und mündet in den Behälter 80. Nitrosehaltige Schwefelsäure kann durch die Leitung 82 in den Behälter 80 abgelassen werden.Der letztere Behälter ist nun erfindungsgemäß über die Leitung 37, in der die Pumpe 85 und das Ventil 46 vorgesehen sind, mit dem oberen Ende des ersten Turmes 3 der SO2-Verarbeitungs zone verbunden.
  • Ein Analysengerät 285 mißt kontinuierlich den NO-Ge halt der aus der Füllkörperschicht 6 des Turmes, der
    Figure imgb0026
    zone abströmenden Gase. Sobald der NO-Gehalt über einen zulässigen Wert ansteigt, oder falls der Anstieg der
    Figure imgb0027
    an NO über eine festgelegte Geschwindigkeit hinaus erfolgt, wird die Pumpe 85 in Betrieb gesetzt,'und stark Salpetersäurehaltige Schwefelsäure fließt über das/Ventil 46 und die Leitung 37 in die Füllkörperschicht des Turmes 3.
  • Sobald das Analysengerät 285 anzeigt, daβ der NO-Gehalt der Gase, welche die Absorptionszone verlassen, unter einen festgelegten Wert abgesunken ist, oder wenn die.Geschwindigkeit der NO-Abnahme einen fixierten Wert überschreit wird die Pumpe 85 außer Betrieb gesetzt. Anstelle eines Ein-oder Ausschaltens der Pumpe 85 kann natürlich auch eine regel technisch verbesserte Zu- oder Abnahme des Flusses an stark salpetersäurehaltiger Schwefelsäure herbeigeführt werden. Die Totzeiten im Regelsystem betragen nur einige Minuten. Trotzdem empfiehlt es sich, entspxechende regeltechnische Maßnahmen zu treffen, um ein Hin- und Herpendeln der Konzentrationen zu vermeiden. Derartige regeltechnische Maβnahmen sind wohlbekannt.
  • In der Anlage nach Fig. 1 befindet sich das Analyse gerät 285 am Austritt der Füllkörperschicht des Absörptions- turmes 6. Es ist auch möglich, den Stickoxidgehalt am
    Figure imgb0028
    der Gase in die Füllkörperschicht 5 des
    Figure imgb0029
    zwischen den Füllkörperschichten 5 und 6 der
    Figure imgb0030
    zu messen. An diesen Stellen ist der Stickoxidgehalt selbst verständlich entsprechend höher als am Austritt der
    Figure imgb0031
    zone. Jedoch kann auch eine Messung innerhalb der
    Figure imgb0032
    zone als Regelgröße herangezogen werden. Es ergibt sich
    Figure imgb0033
    eine Verkürzung der Totzeit. Es ist auch möglich, und in sonderen Fällen zweckmäßig, eine NO-Messung gleichzeitig
    Figure imgb0034
    verschiedenen Stellen der Stickoxid-Absorptionszone durchz führen.
  • Es wurde weiter gefunden, daß es von Vorteil ist erfindungsgemäßen Zusatz von flüssigen oder gasförmigen St welche an Sauerstoff gebundenen Stickstoff enthalten, möglichst weit vor im System durchzuführen. Durch diese Maßnahme gelingt es m relativ kleinen Mengen zugesetzter stickstoffhaltiger Subs einen' großen Einfluss auf den NO-Gehalt der Abgase der Anl auszuüben. Die Erfindung ermöglicht also, ein Stickoxid-Schwefelsäure-System zu automatisieren.
  • Diese Maßnahme wird in der in Fig. 2 gezeigten
    Figure imgb0035
    form der erfindungsgemäßen Anlage verwirklicht. In der
    Figure imgb0036
    nach Fig. 2 werden in an sich aus der DT-OS 26 09 505 beka Weise feuchte SO2-haltige Gase in einem der Denitrierzone geschalteten Vorbehandlungsturm 1 mit Dünnsäure in Kontaktbracht, wobei den Gasen ein Teil ihres Wasserdampfgehalte zogen wird. In der in Fig. 2 dargestellten Anlage übernim Füllkörperschicht 1 diese Funktion. Die aus der Füllkörpe schicht des Turmes 1 in den Sumpf 71 dieses Turmes abflie Dünnsäure wird nun von der Pumpe 75 über.die Leitung 73
    Figure imgb0037
    den die Säure erwärmenden Wärmeaustauscher 74 und weiter die Leitung 73 in das obere Ende des Turmes 7, dessen
    Figure imgb0038
    perschicht eine Säureentwässerungszone darstellt, geförde
  • Im Wärmeaustauscher 74 kann die Säure. zusätzlich wärmt werden, damit die Wasserabgabe der.Säure in der
    Figure imgb0039
    Turm 1 der Vorbehandlungszone stellt erfindungsgemäß einen Vorbereich der SO2-Verarbeitungszone dar.
  • Der vom Dünnsäurekreislauf des Hauptbereichs der SO2-Verarbeitungszone getrennte Dünnsäurekreislauf für die Vorbehandlungszone über die Leitung 73 wird nun dadurch geschlossen, daß die Dünnsäure, die am obern Ende des Turmes 7 auf dessen Füllkörperschicht gerieselt wird, durch die letztere Schicht hindurch und durch den am unteren Ende des Turmes 7 befindlichen Gas-Flüssigkeitsverschluß 77 in die im darunter befindlichen Turm 1 befindliche Füllkörperschicht wieder einfließt.
  • Die von dieser Säure bei ihrem Kreislauf in der Füllkörperschicht des Turmes 1 aufgenommene Wassermenge wird so direkt an das Ende des Systems, d.h. in die Füllkörperschicht des Turmes 7 geführt und dort an das über Leitung 72 zugeführte Abgas des Systems abgegeben.
  • Beim Durchlaufen der Vorbehandlungszone im Turm 1 hat sich die Dünnsäure bereits erwärmt: durch die zusätzliche Erwärmung im Wärmeaustauscher 74 wird/die Abgabe von Wasser in der Füllkörperschicht des Turmes 7 verstärkt. Das verdunste te Wasser verläßt als Wasserdampf zusammen mit den SO2-freien Abgasen das System über die Leitung 705.
  • Durch diese Entwässerungsmaßnahme, durch die der Gasstrom in der Vorbehandlungszone getrocknet wird, wird weniger oder kein Wasserdampf im Gasstrom weitertransportiert und hierdurch ermöglicht, in der Füllkörperschicht des Denitrierturmes 2 sowie in den Füllkörperschichten 5 und 6 der Stickoxid-Absorptionszone stets eine genügende Säurekonzentration aufrechtzuerhalten (z.B. 75 Gew.-% H2SO4). ;
  • Durch Regelung der Heizmittelzufuhr zum Wärmeauscauscher 74 kann die Menge des abgegebenen Wassers gesteuert werden, wodurch eine gewünschte Konzentration der Säure im Kreislauf über die Füllkörperschichten der Türme 7 und 1 ein-
    Figure imgb0040
  • Erfindungsgemäß wird nun aus dem Behälter SO über die Pumpe 85 durch die Leitung 37 zum Ventil 86 und weiter über die Leitung 78 zum oberen Ende der Füllkörperschicht des Turmes 1 Salpetersäure oder nitrosehaltige oder nitrose-salpetersäurehaltige Schwefelsäure gefördert und in die Füllkörperschicht des Turmes 1 eingesprüht, wenn das NO-Analyserät 285 das Ventil 86 aufsteuert und die Pumpe 85 in Tätigkeit setzt. Hierdurch werden die bereits beschriebenen Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens auf vollautomatische Weise verwirklicht. Diese bevorzugte Ausführungsform der Erfindung , wie sie in der Anlage nach Fig. 2 dargestellt ist, benutzt also den mit Dünnsäure berieselten Turm 1, welcher gasseitig
    Figure imgb0041
    die Denitrierzone geschaltet ist, zum Regeln des gesamten Systems. Dieser mit Füllkörperschicht versehene Turm 1 oder ein entsprechender Gas-Flüssigkeits-Reaktionsapparat anderen Typs, welcher mit Dünnsäure berieselt wird und sich gasseitig am Anfang des Systems befindet, wird also mit der Gesamtmenge der flüssigen oder gasförmigen Stoffe, welche an Sauerstoff gebundenen Stickstoff enthalten, beschickt. Die Füllkorperschicht des Turmes 7 ist an ihrem unteren Ende über die Leitun 72 mit dem Ventilator 167 verbunden und erhält aus der Füllkörperschicht des Absorptionsturmes 6 trockene Abgase aus der Absorptionszone. Diese Abgase entziehen der Säure in der Füllkörperschicht des Turmes 7 Wasser und gelangen zusammen mit dem Wasserdampf über die Leitung 705 in die Atmosphäre.
  • Bisher war es üblich,zur Regelung des NO:NO2-Verhältnisses im Abgas der Anlage bzw. innerhalb der Absorptions- zone der Stickoxid-Schwefelsäure-Anlage die Konzentration der Säuren in bestimmten Kreisläufen'zu ändern. Dies geschah durch Zufügen von Wasser oder durch Zugabe von verdünnter Säure zu konzentrierterer Säure. Im Gegensatz hierzu kann gemäß der Erfindung auf Aenderungen der Säurekonzentrationen zum Zwecke der Regelung des Systems verzichtet werden. Es genügt, die Dichte der Säuren am Austritt der Denitrierzone und im Kreislauf der SO2-Verarbeitungszone konstant zu halten. Dieses bekannte Konstanthalten ist durch automatische Dichte-Regelgeräte möglich. Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, befindet sich an der Ablaufleitung 121 aus dem Sumpf 21 das Dichte-Meßgerät 221. Dieses Meßgerät steuert das Ventil 36/, wodurch über die Pumpe 25 und die Leitung 23 etwas Dünnsäure in die Füllkörper schicht des Denitrierturms 2 gelangt. Das Dichte-Meßgerät steuert den Dünnsäurezusatz in solcher Weise, daß am Austritt der Denitrierzone, d.h. am Austritt der Füllkörperschicht des Denitrierturmes 2 eine konstante Säurekonzentration gehalten wird.
  • Eine Ausgleichsleitung 133 verbindet die Sümpfe 71 und 31 und sorgt so für einen Ausgleich des Säureniveaus in beiden Sümpfen.
  • In der in Fig. 3 gezeigten weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anlage wird nun nicht die Gesamtmenge an Stickstoff-Sauerstoff-Verbindung oder an diese enthaltende Substanz in den Vorbereich der SO2-Verarbeitungszone, also de Vorbehandlungsturm 1 geleitet, sondern nur ein Teil der genannten Verbindung bzw. Substanz, während der übrige Teil der letzteren wie in der Anlage nach Fig. 1 in das,obere Ende des Turmes 3, also in den Hauptberei,ch der S02-Verarbeitungszone eingeleitet wird. Dabei kann das Verhältnis der Teilmengen, welche einerseits in den Vorbereich und andererseits in den Hauptbereich der SO2-Verarbeitungszone gelangen, dureh entsprechepde Betätigung der Ventile 46 und 86 gesteuert werden.
  • Die vorteilhafte Beschleunigung der bei der SO2-Verarbeitung auftretenden Reaktionen ist umso gröβer, je größer die Kontaktfläche zwischen Gas und Flüssigkeit in den Reaktionsapparaten der SO2-Verarbeitungszone
  • Durch gleichzeitiges Einleiten von
    Figure imgb0042
    Sauerstoff-Verbindung in den Vorbereich und iin den Hauptbereich der SO2-Verargbeitungszone, also die Füllkörperschichten der Türme 1 und 3 wird nun eine viel größere Oberfläche entsprechend der Summe der Füllkörpervolumen der Türme 1 und 3 berieselt und eine entsprechend höhere Beschleunigung des ganzen Verfahrens der SO2-Verarbeitung erzielt.
  • In der in Fig. 3 gezeigten Anlage wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung wie bereits erwähnt, neben dem NO-Gehalt in einem Analysengerät 255'auch der NO2-Gehalt der Gase innerhalb oder nach der Absorptionszone gemessen. Diese Meßeinrichtung ist mit einer Regelvorrichtung bekannter Art (nicht dargestellt) gekoppelt, welche der vorangehend beschr benen'Regelung übergeordnet ist, die auf der Messung des NO-Gehaltes aufbaut. Sobald der NO2-Gehalt einen festgesetzten Wert überschreitet, wird der Zusatz von Stoffen, die an Sauerstoff gebundenen Stickstoff enthalten, uneterbrochen ode vermindert. Darüberhinaus wird bei einem zu hohen NO2-Gehalt oder einem zu raschen Anstieg der NO2-Konzentration nitrosehaltige Schwefelsäure aus der Absorptionszone unter Aufsteue des Ventils 56 über das normale Maß hinaus entnommen und ein entsprechende Menge nitrosefreie oder nitrosearme Säure in c Absorptionszone geleitet. Das Analysengerät 255 mißt kontint lich die NO2-Konzentration der Gase am Austritt der Füllkörp schicht 6. Sobald der NO2-Gehalt über einen festgesetzten We ansteigt, oder bei zu raschem Anstieg der NO2-Konzentration wird die Pumpe 85 stillgelegt. Dadurch wird der Zusatz von stark salpetersäurehaltiger Schwefelsäure aus dem Beehälter 80 in die Füllkörperschicht des Turmes 3 unterbrochen. Vom lysengerät 255 wird außerdem die Pumpe 55 gesteuert. Bei einem zu starken Anstieg des NO2-Gehaltes am Austritt der Füllkörperschicht 6 wird diese Pumpe in Betrieb gesetzt und außerdem das Ventil 56 geöffnet, worauf nitrosehaltige Säure in den Behälter 80 fließt und aus dem Behälter 90 nitrosefreie Säure über die Leitung 53 auf die Füllkörperschicht 5 des Absorptionsturmes geleitet wird. Die nitrosefreie Absorptionssäure spült die nitrosehaltige Säure aus der Füllkörperschicht 5 in den Sumpf 51 und über die Leitung 82 in den Behälter 80. an Sauerstoff
  • .Wenn die Zufuhr von/gebundenem Stickstoff nicht in Form von Salpetersäure, sondern in Form von gasförmigen Stickoxiden erfolgt, ist es vorteilhaft, die gasförmigen Stickoxide nicht direkt in die Füllkörperschichten der Türme 3 und 4 der S02-Verarbeitungszone einzuleiten. Vielmehr wird eine raschere und kräftigere Wirkung erzielt, wenn die Stickoxide zuerst in Schwefelsäure aufgelöst und hierdurch erhaltene stickstoffhaltige Schwefelsäure in die S02-Verarbeitungszone eingeleitet wird.
  • In der Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anlage nach Fig. 4 ist mit 108 eine Vorrichtung zur katalytische Oxidation von Ammoniak bezeichnet. Die gebildeten Stickoxide werden in einem Wärmeaustauscher 104 gekühlt und durchströmen anschließend eine Kolonne 10 von unten nach oben. Jener Teil der Stickoxide welcher in der Kolonne 10 nicht absorbiert wird gelangt über eine Leitung 12 in die Leitung 102 und damit in den Hauptgasstrom der Anlage. Aus der Leitung 78 kann über das Ventil 106 Säure in die Kolonne 10 geleitet werden, in der sie mit Stickoxiden gesättigt wird. Diese Säure gelangt nun über den Sumpf 101 und die Leitung.115 zur Pumpe 116 und über Leitu 117 und das Ventil 118 in die Füllkörperschicht des Turmes 3,
  • Schließlich ist in Fig. 5 eine Gesamtanlage gezeigt, welche sämtliche Merkmale der Ausführungsformen der Anlagen vereint und nach Fig. l bis 4/gestattet, je nach Art und SO2-Gehalt der zu verarbeitenden Gase und je nach dem, ob zeitweilig mehr Ammoniak oder mehr Salpetersäure verbraucht werden soll,
    Figure imgb0043
    optimaler Weise durchzuführen.
  • Das folgende Ausführungsbeispiel illustriert die des erfindungsgemäßen Verfahrens in der in figuren 3 bzw. 5 gezeigten Anlage.
    • Beispilel
  • Ein SO2-haltiger Gasstrom enthält pro Nm3 (1 Normalkubikmeter = 1 m3 bei 0°C und 1.013 Bar folgende Molmengen:
    Figure imgb0044
    Der Rest besteht aus Stickstoff.
  • Ein regelbarer Volumenstrom dieses Gases wird in die Füllkörperschicht des Turmes 1 einer Anlage gemäß Fig. 3 eingeleitet. Das Volumen der Füllkörperschichten der Türme 1 und 7 beträgt je 1 m3. Die Schichten der Türme 2 bis 6 -enthalten je 2,6 m3 Füllkörper. Die Summe aller Füllvolumina beträgt demnach 14 m3. Als Füllmaterial werden Polyäthylenkörper gemäß DT-OS 24 16 955 verwendet. Die Füllung hat eine Oberfläche von 2 3 ca. 300 m2/m3. Die Säureumwälzung in den Füllkörperschichten der Türme 1 und 7 erfolgt wie in Fig. 3 dargestellt und beträgt 2 liter/Nm3 Gas. Die Schicht des Turmes 2 wird in der in Fig. 3 dargestellten Art mit 1 liter/Nm3 Gas berieselt. Die Schichten der Türme 3 und 4 haben eine Berieselung von je 3 liter/Nm3 Gas Die Berieselung der Schicht 5 des Absorptionsturmes wird durch eine Pumpe und eine Leitung, welche in Fig 3 nicht dargestellt sind, verstärkt. Diese nicht dargestellte Pumpe fördert aus dem Sumpf 51 Säure auf die Schicht 5, so daß sich zusammen mf dem in Fig. 3 dargestelltem Säurefluß in der Füllung eine Be rieselung von 4 liter/Nm3 Gas ergibt.
  • Die Säuretemperatur am Austritt der Wärmeaustausch 74 und 24 beträgt 63°C. Die Säuretemperatur nach den Wärmeau tauschern 34, 44, und 64 liegt zwischen 30 und 40°C. Bezogen auf eine Temperatur von 15°C haben die umgepumpten Säuren folgendes Litergewicht:
    Figure imgb0045
  • Die in den Schichten 5 und 6 des Absorptionsturmes absorbierten Stickoxide werden mit der Säure über den Sumpf 51 durch die Pumpe 25 über die Leitung 23 auf die Schicht des Turmes 2 geleitet, in welcher diese Stickoxide durch die Reaktion mit dem S02 als NO in den Gasstrom gelangen, welcher die Schicht des Turmes 2 durch die Leitung 32 verläßt. Die SO. Verarbeitung in den Schichten der Türme 3 und 4 ist umso besse je mehr Stickoxide im Gasstrom enthalten sind.
  • Ueber die Leitung.23 werden pro Nm3 Gas ein Liter nitrosehaltige Säure in die Schicht des Turmes 2 geleitet. Je höher der Nitrosegehalt der Säure ist, umsomehr SO2-haltige kann im System verarbeitet werden. Bei zu hohem Nitrosegehalt der Säure steigt jedoch der Stickoxid-Gehalt der Abgase des Systems an. Zur Regelung des Nitrosegehaltes der Säure im Sumpi 51 wird aus dem Behälter 80 Salpetersäure, die dem Behälter über Leitung 83 zugeführt wurde, mittels der Pumpe 85 über das Ventil 46 durch die Leitung 37 auf die Schicht des Turmes 3 geleitet.
  • Die in der Schicht dieses Turmes 3 und des nachfolgenden Turmes 4 freigesetzten Stickoxide gelangen durch die Gasleitung 42, 52 in die Schicht 5 des Absorptionsturmes und werden dort von der Schwefelsäure aufgenommen und rieseln in den Sumpf 51.
  • Bei einer Gasmenge von 400 Nm3/h wird bei einem Nitrosegehalt der Säure im Sumpf 51 von -2 Gew.-%, berechnet als HN03, ein Abgas aus dem Gesamtsystem in Leitung 705 erzielt, welches 50 bis 100 ppm NO und 200 bis 300 ppm N02 enthält. Wenn anstelle von 400 Nm3/h eine Gasmenge von 500 Nm3/h in das System geleitet wird, oder wenn bei gleichbleibender Gasmenge der SO2-Gehalt im Eintrittsgas ansteigt, kann das System das S02 nicht mehr vollständig verarbeiten und es gela SO2 in die Absorptionszone, wodurch der NO-Gehalt der Abgase des Systems ansteigt.
  • Um die erhöhte SO2-Menge ohne große Stickoxidverlus verarbeiten zu können, muß - sofern die erfindungsgemäßen
    Figure imgb0046
    nahmen nicht angewendet werden - der Nitrosegehalt der Säure welche in die Schicht des Turmes 2 geleitet wird, gesteigert und/oder die Menge der Säure, welche indie Schicht des
    Figure imgb0047
    2 geleitet wird, erhöht werden. Bei der normalen Berieselung der Schicht des Turmes 2 von 1 liter/Nm3 Gas muß der Nitrose gehalt im Sumpf 51 auf ca. 3 Gew.-% HN03 angehoben werden,
    Figure imgb0048
    500 Nm3/h Gas verarbeitet werden müssen.
  • Beim an sich möglichen Zusetzen von Salpetersäure in die Schicht des Denitrierturmes 2 muß schrittweise vorgegangen werden, weil es viele Minuten Zeit benötigt, bis eine Änderung des Stickoxidgehaltes der Gase stromab der Absorptionzone eintritt. Ein zu hoher Salpetersäurezusatz oder ein Rüc gang des SO2-Gehaltes der Eintrittsgase führt zu einem N02-Anstieg und damit zu einer Gelbfärbung der Abgase des Systen Zur Beseitigung dieser Gelbfärbung müßte dann die Konzentrat der Säure in der Denitrierungszone und der Absorptionszone
    Figure imgb0049
    hoben werden. Hierzu würde der Zusatz von Wasser oder
    Figure imgb0050
    vermindert oder abgestellt. Es würde aber mehrere Stunden
    Figure imgb0051
    dauern, bevor die NO2-Konzentration im Abgas wieder unter
    Figure imgb0052
    absinkt.
  • Wird hingegen im Sinne der Erfindung verfahren, so kann sowohl ein Anstieg als auch ein Abfall der SO2-Konzentration der Eintrittsgase und auch eine Aenderung des Volumenstromes der SO2-haltigen Gase kompensiert werden, ohne daß ein größerer Stickoxidverlust über die Abgase eintritt. Ein Ansteigen des S02-Gehaltes im zu behandelnden Gas bewirkt eine Erhöhung des im Analysengerät 285 kontinuierlich gemessenen NO-Gehaltes der Gase nach der Absorptions- zone über den Normalwert von 100 ppm hinaus auf z.B. 150 ppm. Eine automatische Regelvorrichtung setzt dann die Pumpe 85 in Betrieb, wodurch eine Schwefelsäure, die 20 Gew.-% Salpeters enthält, aus dem Behälter 80 durch die Leitungen 78 bzw. 37 in die Füllkörperschichten der Türme 1 und 3 geleitet,wird. Die Ventile 86 und 46 sind so reguliert, daß 0,4 Liter pro Minute zur Schicht des Turmes 1 und 0,6 Liter pro Minute zur Schicht des Turmes 3 fließt. Bereits nach zwei Minuten fällt der NO-Gehalt am Austritt der Absorptionszone unter 100 ppm ab und die Pumpe 85 wird außer Betrieb gesetzt. Die in die Dünnsäure der beiden Kreisläufe durch die Türme 1 bzw. 3 zugesetzte Salpetersäure verbraucht sich nach ca. 15 Minuten und wird in Form gasförmiger Stickoxide abgegeben. Diese Stickoxide werden in der Absorptionszone von der Säure aufgenommen, wodurch der Nitrosegehalt der Säure im Sumpf 51 ansteigt.
  • Jedoch reicht der Nitrose-Anstieg noch nicht aus, um in der Schicht des Denitrierturmes eine der erhöhten S02-Menge im Gasstrom angepaßte Reaktion herbeizuführen. Nach ca. 12 Minuten steigt der NO-Gehalt der Abgase wieder über 150 ppm an, während der NO2-Gehalt von einem Maximum von 250 ppm unter 150 ppm abfällt. Das Analysengerät 285 schaltet erneut die Pumpe 85 ein und wiederum fällt bereits nach zwei Minuten der NO-Gehalt der Gase nach der Absorptions- zone unter 100 ppm, wodurch die Pumpe 85 ausgeschaltet wird.
  • Dieser Vorgang des Ein- und Ausschaltens der Pumpe 85 wiedrholt sich so lange, bis sich der Nitrosegehalt im Sumpf 51 an die erhöhte SO2-Menge im durch Leitung.102 eintretenden Gasstrom, welche im System verarbeitet werden muß, angepaßt hat. Der Abstand zwischen zwei Schaltperiodeh wird dabei umso länger, je näher der Nitrosegehalt im Sumpf 51 an den für eine SO2-Aufarbeitung nötigen Wert heranrückt.
  • Wenn hingegen die Gasmenge, welche im.System verarbeitet werden muß, geringer wird, oder die Konzentration an S02 im zu behandelnden Gas abfällt, dann steigt der NO2-Gehalt der Gase stromab der Absorptionszone an und der NO-Gehalt fällt weit unter 100 ppm ab. Der N02-Gehalt der Abgase der Absorptionszone wird vom Analysengerät 255 kontinuierlich gemessen. Wenn der N02-Gehalt pro Minute um mehr als 30 ppm je Minute ansteigt, und/oder wenn der NO2-Gehalt über 200 ppm erreicht, wird durch eine automatische Regel-. vorrichtung (nicht gezeigt) die Pumpe 85 stillgesetzt, sofer dieselbe zu diesem Zeitpunkt in Betrieb war. Bei einem Anstieg von mehr als 50 ppm pro Minute und/oder einem NOZ-Gehalt über 300 ppm pro Minute und/oder einem NO2-Gehalt, über 300 ppm öffnet eine automatische Regelvorrichtung das Ventil 56 und schaltet die Pumpe 55 ein. Dadurch fließt nitrosehaltige Schwefelsäure in den Behälter 80, während aus dem Behälter 90 nitrosefreie Schwefelsäure mittels der Pumpe 55 über die Leitung 53 auf die Füllkörperschicht 5 gelangt. Die Menge der zugesetzten und der abgezogenen Säure beträgt 0,3 Liter pro/Nm3 Gas. Nach ca. 3 Minuten fällt der N02-Gehalt der Gase nach der Absorptionszone unter 200 ppm ab und die automatische Regelvorrichtung schließt das Venti 56 und setzt die Pumpe 55 außer Betrieb. Durch Zusatz von Salpetersäure durch die Leitung 83 wird im Behälter 80 ein Salpetersäuregehalt von 20% hergestellt.
  • Figure imgb0053
  • Entsprechend der Menge des im System verarbeiteten SO2 entsteht Schwefelsäure, welche aus dem Behälter 90 als Produktion über die Ablaßleitung (P) abfließt.
  • Durch die geschilderten Regelvorrichtungen gelingt es, den NxOy-Gehalt (Summe des NO- und NO2-Gehaltes) der Abgase des Systems ständig unter 400 ppm zu halten, auch dann, wenn die zu verarbeitende Gasmenge oder die SO2-Konzentration häufigen Schwankungen im Bereich ± 70% des Tagesmittelwertes unterworfen ist. Das Litergewicht (bzw. die Dichte) der Säure kreisläufe wird dabei wie folgt geregelt:
  • Das Litergewicht des Kreislaufes über die Füllkörpe schichten der Türme 1 und 7 wird durch Regelung der Wärmezufu im Wärmeaustauscher 14 bei 1,5 kg/Liter gehalten. Vermehrte Wärmezufuhr verstärkt die Wasserabgabe in der Füllkörperschic des Turmes 7 und erhöht daher das Litergewicht. - Das Litergewicht im Säurekreislauf der Füllkörperschichten der Türme und 4 der SO2-Verarbeitungszone wird durch geregelten Zusatz von Säure aus dem Sumpf 71 bei 1,56 kg/Liter gehalten. Die entsprechenden Leitungen und Ventile sind in Fig. 3 nicht dar gestellt. Das Litergewicht am Austritt des Denitrierturmes 2 wird durch geregelten Zusatz von Dünnsäure aus dem Sumpf 31 auf die Füllkörperschicht des Turmes 2 bei 1,67 kg/Liter gehalten.
  • Analysatoren, wie sie in Anlagen nach der Erfindung Verwendung finden, sind wohlbekannt. Wie werden z.B. von Thermo Electron Corporation, Waltham, Mass., USA herdestellt und als "NOx chemoluminescent source analyzer for automative emission" oder als "NO-NOx chemoluminescent analyzer" z.B "Model 44" vertrieben.
  • Eine zur Regelung zu verwendende Schaltung ist z.B. im Artikel "Automatisierung-Regelungstechnik" in Meyer. Handbuch über die Technik, Biographisches Institut Mannheim Allgemeiner Verlag 1971, Seiten 729 - 736 beschrieben. Wird z.B. in Abb. 1 dieses Artikels ein NO- oder N02 Analysator der vorbeschriebenen Art an Stelle des Thermoelements eingesetzt, so wird über den elektrischen Meßumformer MU und Regler R das gezeigte Ventil gesteuert. Eine mehr ins einzel gehende Darstellung des Schaltteils vom elektrischen Meßumformer MU bis zu einem Ventil oder einer Pumpe ist in der linken Hälfte der Abb. 8 desselben Artikels illustriert.

Claims (28)

1. Verfahren zum Abtrennen von SO2 aus einem diese mindestens zeitweilig in zum Ablassen in die Umgebungsluft unzulässig hoher Konzentration enthaltenden Gasstrom unter Gewinnung von Schwefelsäure nach dem Stickoxidverfahre,] bei welch letzterem das SO2-haltige Gas zunächst eine Denitrierungszone oder eine einen Vorbereich einer SO2-Verarbeitungszone bildende Vorbehandlungszone und alsdann die Denitrierungszone, hierauf den Hauptbereich der SO2-Verarbeitungszone, und anschliessend eine Stickoxid-Absorptions- zone durchströmt, wobei es in mindestens einem der beiden Bereiche der SO2-Verarbeitungszone mit durch den betreffend Bereich dieser Zone im Kreislauf geführter Dünnsäure von Konzentrationen unterhalb 70 Gew.-% (55° Be) H2SO4 in Konta gebracht wird, während in der Absorptionszone die in der De nitrierungszone freiwerdenden Stickoxide von Schwefelsäure aufgenommen werden und aus der Absorptionszone nitrosehalti Säure mit einem Gehalt an 70 bis 85 Gew.-% (55 bis 63,5° Be H2SO4 entnommen und in die Denitrierungszone überführt wird dadurch gekennzeichnet, dass
(a) der Gehalt an NO im Gasstrom in der Absorption zone oder stromab der Absorptionszone oder gleichzeitig sowohl in der Absorptionszone als auch stromab derselben gerne: wird, und dass
(b) beim Ueberschreiten eines bestimmten NO-
Figure imgb0054
gehalts oder bei Ueberschreiten eines Steilheitsgrenzwertes des Anstiegs je Zeiteinheit des NO-Gehalts im Gasstrom an
Figure imgb0055
oder den NO-Messstellen in den Dünnsäurekreislauf mindestens eines der beiden Bereiche der SO2-Verarbeitungszone eine
Figure imgb0056
Stoff-Sauerstoff-Verbindung (wie definiert) in einer bestimm Menge eindosiert wird, die einerseits ausreicht, um die
Figure imgb0057
schreitung des genannten NO-Grenzgehaltes oder
Figure imgb0058
wertes zu beseitigen, aber andererseits nahe an den
Figure imgb0059
Grenzwerten verbleibt, wobei eine Aenderung der Säurekonzent in der Absorptionszone praktisch vermieden wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, d a ß die Menge an dosierter, St: stoff-Sauerstoff-Verbindung enthaltender Substanz erhöht w: in dem Maße wie der NO-Gehalt des Gasstromes in oder nach Absorptionszone ansteigt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuflußrate.an Stickst Sauerstoff-Verbindung enthaltender Substanz konstant gehal wird, solange der NO-Gehalt des Gasstroms in oder stromab Absorptionszone den Grenzgehalt an NO übersteigt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an zudosierter Stickstoff-Sauerstoff-Verbindung enthaltender Substanz erh wird, in dem Maße wie ein Steilheitsgrenzwert des Anstiegs je Zeiteinheit des NO-Gehalts im Gasstrom in oder stromab der Absorptionszone überschritten wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an zudosie: Stickstoff-Sauerstoff-Verbindung enthaltender Substanz kol gehalten wird, solange ein Steilheitsgrenzwert des Anstie; je Zeiteinheit des NO-Gehalts im Gasstrom in oder stromab Absorptionszone überschritten wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die .Stickstoff-Sauerstoff-Verbindung aus Salpetersäure oder a durch Ammoniakverbrennung erzeugten Stickoxiden besteht.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Substanz durch Absorption von Stickoxiden in Sch säure yebildet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 coder 3, dadurch gekennzeichhnet, daß die Zudosierung der genannten Substanz unterbrochen wird, wenn der NO-Gehalt des Gasstroms stromab der Absorptionszone unter einen festgelegten Wert absinkt, der tiefer liegt als der vorgenannte Grenzgehalt an NO.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zudosierung der genannten Substanz vermindert wird, wenn ein vorbestimmter Steilheitsgrenzwert des Abfalls je Zeiteinheit des NO-Gehalts im Gasstrom stromab der Absorptionszone unterschritten wird, wobei der letztgenannte Steilheitsgrenzwert etwa dem Steilheitsgrenzwert nach (b) entspricht.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß
(a) zusätzlich die NO2-Konzentration des Gasstroms stromab der Absorptionszone gemessen wird;
(b) bei Ueberschreiten eines bestimmten NO2-Gehalts oder bei Ueberschreiten einer Steilheitsgrenze des Anstiegs des NO2-Gehalts im Gasstrom an der NO2-MeßsteRle die Eindosierung der genannten Substanz in den Dünnsäurekreislauf der SO2-Verarbeitungszone unterbrochen wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
(c) bei Ueberschreiten eines zweiten, höheren Grenzwertes des NO2-Gehalts im Gasstrom stromab der Absorptions- zone oder bis Ueberschreiten einer zweiten, höheren Steilheitsgrenze des Anstieges des NO2-Gehalts im Gassstrom stromab der Absorptionszone die Menge der aus der letzteren Zone ausfließende nitrosehaltigen Säure gesteigert und entsprechend aus der Denitrierzone stammende nitrosearme oder nitrosefreie Säure in die Absorptionszone eingeführt Gürd.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der in die SO2-Verarbeitungszone eingeführtei Substanz aus aus der Absorptionszone entnommener nitrosehaltiger Schwefelsäure besteht.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt der aus der Absorptionszone entnommenen und in die SO2-Verartieitungszons einzudosierenden nitrosehaltigen Schwefelsäure an Stickstofl Sauerstoff-Verbindung durch Zugabe von Salpetersäure erhöht wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß vor die Denitrierzone eine von einem separaten Dünnsäurekreislauf durchströmte Vorbehandlungszone vorgeschaltet ist, dure welche der Gasstrom vor Einleitung in die Denitrierungszone hindurch geleitet wird und daß ein Teil oder die Gesamtmenge an Stickstoff-Sauerstoff-Verbindung enthaltender Substanz in diese Vorbehandlungszone eingeleitet wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der in die Vorbehandluw zone eingeleitete Anteil der Substanzgesamtmenge aus einer der Absorptionszone in die S02-Verarbeitungszone fließenden nitrosehaltigen Schwefelsäure abgezweigt wird.
\ 16. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, d a ß mindeste ein Teil der in die Vorbehandlungszone einzuleitenden Substa menge aus durch Ammoniakverbrennung erzeugten gäsförmigen Stickoxiden besteht, und daß diese Stickoxide in den Gasstrc vor dessen Eintritt in die Vorbehandlungszone eingeleitet we
17. Verfahren nach Ansprvch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt der aus der Absorptionszone antncmmener und teils in den Hauntberich der SO2-Verarbeitungszone und tails in die Vorbehandlungs- zone einzuleitenden nitrosehaltigen Schwefelsäure an Stickstoff-Sauerstoff-Verbindungen durch Zugabe von Salpetersäure erhöht wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, d a ß die Dichte der aus der Denitrierungszone austretnden Säure durch Zusatz von Dünnsäure oder Wasser konstant gehalten wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte der den Hauptbereich der SO2-Verarbeitungszone in-Kreislauf durchströmenden Dünnsäure durch Zusatz von Säure aus der Vorbehandlungszone oder von Wasser konstant gehalten wird.
20. Anlage zum Abtrennen von SO2 aus einem dieses mindestens zeitweilig in zum Ablassen in die Umgebungsluft unzulässig hoher Konzentration enthaltenden Gasstrom unter Gewinnung von Schwefelsäure nach dem Stickoxidverfahren, welche Anlage mindestens nacheinander umfaßt:
(a) eine Denitrierungszone (2)
(b) eine SO2-Verarbeitungs zone (3,4) und
(c) eine Stickoxid-Absorptionszone (5,6)

mit je Zone mindestens einem Gas-Flüssigkeits-Reaktionsapgarat, der mit einem für die Aufnahme von aus dem unteren Ende des betroffenen Apparates austretender Flüssigkeit dienenden Sumpf (21; 31; 41; 51;)versehen ist,
(d) eine Leitung für den Gasstrom (102,22,32,42, 52, 72, 705), welche nacheinander am unteren Ende der Denitrierungszone (2) in diese eintritt und vom oberen Ende der letzteren zur SO2-Verarbeitungszone (3,4) und von der letzteren zur Stickoxid-Absorptionszone (5,6,) und schließlich vom oberen Ende der letzteren Zone ins Freie führt,
(e) eine Kreislaufleitung (33,43) für Dünnsäure durch die SO2-Verarbeitungszone, und schließlich
(f) eine Kreislaufleitung für Säure(54, 23) vom in Gasstromflußrichtung ersten Sumpf (51) der Stickoxid-Absorptions zone (5,6) zum oberen Ende der Denitrierungszone (2) und vom Sumpf (21) der letzteren zurück (121, 63) zum oberen Ende eines Reaktionsapparats (6) der Stickoxid-Absorptionszone (5,6,), dadurch gekennzeichnet, daß
(g) an die Dünnsäure-Kreislaufleitung (33,43) durch die SO2-Verarbeitungszone eine Zuleitung (37, 117) für Stickstoff-Sauerstoff-Verbindung in flüssiger (37) oder gasförmiger (117) Phase angeschlossen ist, daß
(h) eine Meßeinrichtung (285) zum Messen des Gehalts an NO im Gasstrom, die an die Absorptionszone (5,6,) oder an die Leitung (d) für den Gasstrom stromab der Absorptionszone oder gleichzeitig an die Absorptionszone (5,6,) und an die Leitung (72) stromab der Absorptionszone (5,6,) angeschlossen ist und daß
(i) eine Regeleinrichtung (85), welche die Zugabe vot Stickstoff-Sauerstoff-Verbindung durch die Zuleitung (37) in Abhängigkeit von den durch die Meßeinrichtung (285) ermittelten NO-Gehalten dosiert, vorgesehen sind.
21. Anlage nach Anspruch 20, dadurch ge-kennzeichnet, daß eine NO2-Meßeinrichtung (255) zum Messen des NO2-Gehalts im Gasstrom, die an die Absorptions der Absorptionszone angeschlosse ist, vorgasehen ist, und daß die Regeleinrichtung
(k) eine übergeordnete Regelvorrichtung umfaßt, welche die Zufuhr von Stickstoff-Sauerstoff-Verbindung über die Zuleitung (37, 117) in Abhängigkeit vom durch die NO2-einrichtung gemessenen NO2-Gehalt im Gasstrom unterbricht oder vermindert.
22. Anlage nach einem der Ansprüche 20 und 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung(37,117) zur Aufnahme der Stickstoff-Sauerstoff-Verbindung in Form von nitrosehaltiger Schwefelsäure an den Sumpf (51) eines Reaktionsapparats (5) der Stickoxid-Absorptionszone (5, 6) angeschlossen ist.
23. Anlage nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuleitung (37) eine Einleitungseinrichtung (83) für Salpetersäure vorgesehen ist.
24. Anlage nach einem der Ansprüche.22 und 23, welche eine der Denitrierzone (2) vorgeschaltete Vorbehandlungszone (1) mit Reaktionsapparat und Sumpf (71) umfaßt, wobei die Leitung (102,22) für den Gasstrom zuerst in diese Vorbehandlungszone (1) an deren unterem Ende und von dem oberen Ende der letzteren zum unteren Ende der Denitrierzone (2) führt und wobei eine separate, durch die Vorbehandlungszone von oben nach unten führende Kreislaufleitung (73) für Dünnsäure sowie eine Ausgleichsleitung (133) zwischen den Sümpfen der Vorbehandlungszone (71) und der Denitrierzone (21) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zweigleitung (78) aus der Zuleitung (37) zum oberen Ende der Vorbehandlungszone (1) vorgesehen ist.
25. Anlage nach einem der Ansprüche 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ammoniakverbrennungsanlage (108) mit einer zur mindestens teilweisen Aufnahme der darin entwickelten Stickoxide in Schwefelsäure dienenden Kolonne (10) vorgesehen ist, und daß eine Ueberführungsleitung (115, 117) den Fuß der Kolonne (10) mit dem oberen Ende eines in Gasstromrichtung ersten Reaktionsapparates (3) der SO2-Verarbeitungszone. (3,4,) zweck Zuführen stickoxidhaltiger Schwefelsäure in die letztere Zone verbindet.
26. Anlage nach Anspruch 25, welche eine der Denitrierzone (2) vorgeschaltete Vorbehandlungszone (1) mit Reaktionsapparat und Sumpf (71), eine separate durch die Vor. behandlungszone (1) von oben nach unten führende Kreislaufleitung (73) für Dünnsäure sowie eine Ausgleichsleitung (133) zwischen den Sümpfen der Vorbehandlungszone (71) und der Denitrierzone (21) umfaßt, wobei die Leitung (102,22) des Gasstromes zuerst in die Vorbehandlungzone (1) an deren unterem Ende und von dem oberen Ende der letzteren zum unter Ende der Denitrierzone (2) führt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zuleitung (112) für stickoxidhaltige Gase das obere Ende der Kolonne (10) der Ammoniakverbrennungsanlage mit dem den Gasstrom in das untere Ende der Vorbehandlungszone einführenden Teil .(102) der Leitung (102, etc.) verbindet.
27. Anlage nach einem der Ansprüche 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung (37) zwecks Aufnahme der Stickstoff-Sauerstoff-Ver bindung in Form von nitrosehaltiger Schwefelsäure an den Sumpf (51) eines Reaktionsapparates. (5.) der Stickoxid-Absorptionszone (5,6) angeschlossen ist und daß eine Zweigleit
Figure imgb0060
28. Anlage nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweigleitung (78) aus der Zuleitung (37) mit einem weiteren Unterzweig an daß obere Ende der Vorbehanlungszone (1) angeschlossen ist.
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