EP0000707B1 - Verfahren und Anlage zum Abtrennen von Schwefeldioxyd aus Gasströmen unter Gewinnung von Schwefelsäure nach dem Stickoxyd-Verfahren - Google Patents

Verfahren und Anlage zum Abtrennen von Schwefeldioxyd aus Gasströmen unter Gewinnung von Schwefelsäure nach dem Stickoxyd-Verfahren Download PDF

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EP0000707B1
EP0000707B1 EP78100388A EP78100388A EP0000707B1 EP 0000707 B1 EP0000707 B1 EP 0000707B1 EP 78100388 A EP78100388 A EP 78100388A EP 78100388 A EP78100388 A EP 78100388A EP 0000707 B1 EP0000707 B1 EP 0000707B1
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EP
European Patent Office
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zone
acid
nitrogen
gas
pretreatment
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EP78100388A
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EP0000707A1 (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 further relates to an improved system for carrying out the method according to the invention, which is based on that described in the above-mentioned DT-OS 26 09 505.
  • the process according to the invention also works in the denitration and in the absorption zone with sulfuric acid of 70-85% by weight H 2 SO 4 , preferably with an acid between 72 and 80% by weight H 2 SO 4 (absorption acid).
  • thermal energy must be introduced into the system at very low SO z contents of the gases to be processed.
  • Sulfuric acid which is produced by this type of process, should therefore be a "strong" acid with a content of over 70% by weight, but preferably over 72% by weight H 2 SO 4 .
  • the known nitrogen oxide-sulfuric acid processes deliver only limited amounts of sufficiently concentrated sulfuric acid per m 3 of reaction space when processing moist gases with an SO 2 content of less than 6 vol% and at temperatures below 60 ° C.
  • Modern Petersen tower systems produce less than 150 kg of sulfuric acid with 78% by weight H 2 S0 4 content (glover acid) per m 3 filling space per day when processing gases with 4 to 6 vol% SO 2 .
  • Higher space-time yields can only be achieved with more concentrated gases.
  • a "relatively high” water content is to be regarded as one which exceeds 50% of the weight of the SO 2 contained in the gas per m 3 , ie, for example in the presence of 100 g SO 2 / m 3, over 50 g H 2 O / m 3 is.
  • Exhaust gases with a relatively low SO 2 content are also produced when waste sulfuric acid is split, because a considerable proportion of the oxygen is consumed by the fuel in the cracking furnace.
  • the invention now solves the problem of ensuring a concentration of nitrogen oxides in the cleaned exhaust gases which is below the maximum permissible concentration at which it is permitted to discharge the exhaust gases into the ambient air.
  • Another object of the invention is to improve the initially described method so in the processing of SO 2 -containing gases, in particular also such low S0 2 concentration, less than 6% by volume of SO 2, the space-time yield of 78 % sulfuric acid substantially, preferably to be increased to more than double that previously achievable, preferably further reducing the volume of the reaction spaces still required in the process according to DE-OS 26 09 505, and these improvements largely independent of the water content of the inlet gases to reach.
  • Another object of the invention is to keep the sum of the volumes of the filling spaces of the reaction apparatus serving as treatment zones as low as possible.
  • the invention further aims to reduce the heat requirement of the system mentioned.
  • the moisture content of the gases when they enter the system consisting of the reaction zones mentioned at the outset, as described in DE-OS 26 09 505, is at least 5 g H 2 0 per m 3 gas.
  • the gas entering the inventive system may only contain traces of S0 2 at times, but then again from time to time some, for example 2 to 5,% by volume of SO 2 .
  • the improved system of reaction zones in which the method according to the invention is carried out, can be charged with a SO 2 -containing gas, which can be a known type of exhaust gas, for example chimney gas or a roasting gas, as used in combusting fuels never third sulfur content or when roasting sulfur-containing ores, for example in the production of copper, or in other industrial processes, in particular also a gas which is produced in the pre-concentration of exhaust gases to increase their sulfur content.
  • gases usually contain between 0.4 and 5% by volume of sulfur in the form of SO 2 , i.e. insufficient amounts of SO 2 for the contact process.
  • Exhaust gases which are processed in the system according to the invention should preferably have an SO 2 content of at least 0.2% by volume.
  • the gas flow is conveyed through the entire system of the reaction zones in the process according to the invention by a fan which is located either at the inlet end of the system or, preferably, after the outlet end thereof, which produces a slight excess pressure or a slight suction pressure in the gas lines of the system.
  • a fan which is located either at the inlet end of the system or, preferably, after the outlet end thereof, which produces a slight excess pressure or a slight suction pressure in the gas lines of the system.
  • About 0.01 to 0.1 atm are sufficient for the transport of the gas to be treated through the system.
  • the pressure used in practice is not sufficient to carry out a pressure synthesis of the type described in US Pat. No. 2,184,707 by E. Beri, which requires an excess pressure of at least 3, but in practice 10 to 50 atm.
  • Nitrous-oxygen compounds are those compounds which normally occur or are used in the nitrogen oxide process, ie 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 0 3 or forms nitrose with sulfuric acid.
  • Gaseous substances which contain nitrogen-bound nitrogen are thus NO- or N0 2 - or N 2 O 3 -containing gases, liquid substances are in particular nitric acid itself or nitrous sulfuric acid.
  • the nitrogen-oxygen compound is preferably introduced in the form of thin nitrous acid flowing to the pretreatment zone, which originates from the SO 2 processing zone.
  • Nitric acid can also be introduced into the thin acid flowing to the pre-treatment zone in order to generate or increase the nitrogen-oxygen compound content therein.
  • concentration of nitrogen which is brought into the pretreatment zone in the form of an oxygen bond should not be higher per mole of SO 2 of the gas stream than an amount of nitrogen-oxygen compound corresponding to 11.2 g of nitrogen.
  • the acid dewatering zone and the pretreatment zone are preferably connected in series in a thin acid circuit.
  • the thin acid from the acid dewatering zone advantageously flows directly into the pretreatment zone via a gas-liquid seal.
  • Thin acid emerging from the pretreatment zone can be brought into contact with the exhaust gases from the nitrogen oxide absorption zone in the acid dewatering zone, and the resulting sulfuric acid with nitrogen oxide it has taken up from the exhaust gases and a slightly increased H 2 SO 4 content can be introduced directly into the pretreatment zone.
  • the H 2 S0 4 concentration of the acid which comes into contact with the SO z -containing gas stream in the pretreatment zone is preferably kept lower than the H 2 SO 4 concentration of the acid in the SO z processing zone .
  • the method according to the invention makes it possible to manage with less than 100 m 3 of filling space per Nm 3 / sec of SO z gas to be cleaned and also to reduce the heat requirement of the system.
  • the presence of nitrogen-oxygen compounds in the pretreatment zone causes an unexpectedly strong chemical reaction in this zone, e.g. is recognized by an increase in the acid outlet temperature, which occurs as soon as the addition of the nitrogen-oxygen compound is started.
  • the nitrogen-oxygen compounds can e.g. be brought into the pretreatment zone in the form of sulfuric acid containing nitroses.
  • nitric acid or gases containing nitrogen oxide which originate from a catalytic ammonia combustion
  • the gas stream After the pretreatment, the gas stream enters the denitrification zone. It has been found that the preloading of the gas with nitrogen oxides does not noticeably hinder the denitrification as long as the amount of nitrogen-oxygen compound present in the pretreatment zone does not exceed the above-mentioned amount corresponding to 11.2 g nitrogen per mole SO 2 of the gas stream .
  • nitrogen-oxygen compounds according to the invention significantly intensifies the overall system and it is not necessary to maintain temperatures above 65 ° C. at any point in the system when processing gases containing approximately 1% by weight of SO 2 .
  • the highest acid temperature is required for the irrigation of the denitrification zone. However, it is sufficient to heat the acid used for this in a heat exchanger to a temperature of 65 ° C to ensure sufficient denitrification and complete SO z processing in the overall system.
  • Working at relatively low temperatures means saving heat energy and also has the main advantage that comparatively cheap materials can be used.
  • Sulfuric acid plants according to the invention can e.g. be made of PVC or PVC-coated material. It is possible to create a system made entirely of plastic, which can produce a very pure acid.
  • the process according to the invention offers particular advantages in the processing of gases which contain relatively little SO 2 , in particular those whose SO 2 concentration is between 0.2 and 8% by volume, preferably between 0.5 and 6% by volume . If the SO 2 content in the gas flow is above 8%, further processing using the sulfuric acid contact process is worthwhile, which works cheaper than the nitrogen oxide process at such high SO 2 content.
  • the pretreatment zone is used to intensify the S0 2 processing.
  • the pre-treatment zone also takes on the function of gas drying.
  • the use of the pretreatment zone as a gas drying device makes the process particularly suitable for processing very moist gases containing SO z . Balancing the water balance of the system according to the invention is particularly important in the case of weak SO 2 contents in the gases to be processed.
  • Weakly SO 2 -containing gases are understood to be those with a content of 5% by volume of SO 2 . Thanks to the invention, it is also possible to work up SO z- containing gases whose moisture content is above a molar ratio of H 2 O: SO 2 of 2: 1. This is a major advantage of the process because the removal of moisture from large exhaust gas flows is only possible with considerable energy and cost.
  • the moisture content of the gases which can be processed in the system according to the invention can be up to 20 to 60 or even more g H 2 O.
  • the sulfuric acid in the pretreatment zone absorbs water from the gas stream.
  • the sulfuric acid diluted in this way is fed to a gas-liquid contact apparatus which is located on the gas side at the end of the system.
  • the exit gases from the nitrogen oxide absorption zone are dry and therefore suitable for removing water from the thin acid.
  • the nitrogen oxide content in the acid leaving the pretreatment zone is so low that in the acid dewatering zone, the dry exhaust gases leaving the system can be safely used as water removal agents. They can then be loaded with steam through the chimney, as they are practically free of nitrogen oxides.
  • Gas-liquid reactors connected in series are used in the system according to the invention, each of which is traversed by a gas stream and an acid stream.
  • reaction apparatuses known in process engineering such as bubble columns, jelly layers and in particular packed towers, are suitable for this purpose.
  • the concentration of gaseous nitrogen oxides is worked out is over 1% by volume; in the case of entry gases with a higher SO z content, the nitrogen oxide concentration in the gas phase should be above 2% by volume.
  • any free space that is not filled with packing bodies is therefore avoided as far as possible according to the invention between denitration and nitrogen oxide absorption.
  • Only the combination of the measures of the invention makes it possible to intensify a tower system to the extent described, ie to increase its yield even when processing gases with less than 6% by volume SO 2 content to such an extent that a daily production of 300 kg 78% sulfuric acid per m 3 filling space and more can be achieved.
  • the system for carrying out the process according to the invention is preferably designed or steered in such a way that the reaction space for nitrogen oxide absorption is at least the same or, preferably, larger than the sum of the reaction spaces for denitration and SO 2 processing. Otherwise nitrogen oxides will be lost for the implementation of the process. Because nitrogen oxide absorption primarily depends on the gas volume and not on the concentration of nitrogen oxides in the gas. Due to the above design of the reaction spaces, the overall system can be kept significantly smaller than the known systems for processes of the type described in the introduction.
  • the residence time of the gas containing SO 2 and nitrogen oxides between the exit from the denitrification zone and the entry into the first tower of the nitrogen oxide absorption zone is in at concentrations of at least 5% by volume of SO 2 and at least 10% by volume of O 2 in the entry gas the denitrification zone is kept shorter than 30 seconds, while with lower SO 2 contents or smaller O 2 contents in the entry gas mentioned, the upper limit of the residence time according to the formula calculated, whereby in the formula Z max the dwell time in seconds, [SO 2 ] the content of SO 2 in the entry gas into the denitrification zone in% by volume and [O 2 ] mean the oxygen content in the same inlet gas, also in% by volume.
  • the SO 2 content in the exhaust gas to be processed or the entry gas into the denitrification zone should preferably not be less than 0.2% by volume.
  • the upper limit of the residence time of the gas between the exit from the denitrification zone and the entry into the first nitrogen oxide absorption tower can be less than 30 seconds .
  • the temperature of the nitrous acid to be introduced into the denitrification zone is preferably kept constant by appropriate regulation of the additional indirect preheating of this acid.
  • the content of nitrose in the thin acid in the above-mentioned cycle due to the dissolution of nitrogen oxides in this acid in the SO Z processing zone should not exceed 0.03% by weight calculated as HNO 3 .
  • the concentration of the acid flowing out of the denitrification zone can be added of dunn acid or water in this zone is kept constant, keeping the supply of water to the system as low as possible.
  • the amount of nitrous acid which is passed into the denitrification zone in a given time is varied.
  • the process according to the invention makes it possible to process entry gases into the denitrification zone, the temperature of which is below 60 ° C. Even entry gases with a temperature of less than 45 ° C can still be processed to sulfuric acid despite an SO 2 content of only 1 to 1.5%.
  • Solid bodies according to US Pat. No. 2,867,425 or US Pat. No. 3,752,453 and especially those of the type of simplified production described below have proven to be suitable for the thin acid production towers of the SO Z processing zone, because they have a very low gas resistance with a large surface area .
  • the variation of the nitrous acid quantity, which is fed to the denitrification zone serves in the tower system as a regulating means for the NO: NO 2 ratio in the gas before the latter enters the nitrogen oxide absorption zone, and not the addition, which is usually common in tower systems Water.
  • This control system according to the invention makes it possible to automate a tower system.
  • the denitrification zone comprises a product denitrification tower and an actual denitrator.
  • dry gas from a sulfuric acid contact system is introduced into the Merrian product denitrification tower together with nitrous acid-containing sulfuric acid, water in the tower being taken up in the dry gas stream from the acid, which at the same time also contains nitrogen oxides absorbed from the acid.
  • moisture from the gas stream entering this zone is absorbed by the thin acid flowing through it.
  • FIG. 1 The embodiment of the system according to the invention shown in FIG. 1 comprises seven reactors connected in series and serving as treatment zones, which are shown in the drawing as packing layers sprinkled with acid. For the sake of brevity, they are referred to below as "towers".
  • a gas stream to be treated in the system according to the method according to the invention which, in addition to nitrogen, also contains about 10% by volume of oxygen, a content of SO 2 which is at least temporarily too high for discharging into the ambient air and a considerable content of water vapor, for example 4% by volume , is introduced via the line 102 at the lower end of the packing layer contained in the tower 1 and is fed from the top end thereof from the tower 1 via the gas line 22 to the lower end of the packing layer in a denitrification tower 2.
  • the gas stream passes via line 32 to the upper end of a first S0 2 processing tower 3 of the S0 2 processing zone and flows downward through the packed layer of the tower 3 via the gas line 42 to the lower end of the packing layer of a second SO Z processing tower 4 and in the latter.
  • the gas stream flows upwards through this packing layer and is passed from the upper end of the tower 4 of the SO 2 processing zone via the gas line 52 to the upper end of a first tower 5 of the nitrogen oxide absorption zone, the packing layer of which it flows through from top to bottom.
  • the gas stream is sucked off by the fan 67 from the lower end of this packing layer and is pressed via line 62 into the packing layer located in the second absorption tower 6 from the bottom up.
  • the tower 7 is arranged directly above the tower 1 and its interior is separated from that of the tower 1 by a gas-liquid closure 77, which prevents gas from line 72 entering the tower 7 below its packing layer into the space of the tower 1 above it Packing layer and thus can get into the gas line 22.
  • each packing layer can be equipped with an additional acid cycle. However, these circuits are not shown in the drawing to simplify the illustration.
  • the pumps 25, 35, 45, 55, 65 and 75 are used to transport the sprinkling acid onto the packed layers of the towers 2, 3, 4, 5, 6 and 7.
  • the acid flowing out of the packed layer of the tower 7 passes through the gas-liquid seal 77 onto the packing layer of the tower 1.
  • the heat exchangers 24 and 74 serve to heat the acids which flow through the lines 23 and 73 into the corresponding packing layers of the towers 2 and 7, respectively.
  • the heat exchangers 34, 44 and 64 serve to cool the acids which flow through the lines 33, 43 and 63 onto the corresponding packing layers of the towers 3, 4 and 6, respectively.
  • the towers 3 and 4 belong to the SO z processing zone, which is sprinkled with a thin acid of less than 70% by weight H 2 S00 4 , which is circulated through the packed layers of these two towers 1, the concentration in towers 3 and 4 is approximately 65% by weight H 2 SO 4 .
  • Tower 4 is at the end of the SO 4 processing zone. It has been found that the acid already takes up appreciable amounts of nitrogen oxides at the end of this zone.
  • the thin acid flowing out of the packing layer of the tower 1 into the sump 71 of this tower is now pumped over the line 73 is conveyed through the heat exchanger 74 heating the acid and further through the line 73 into the upper end of the tower 7, the packing layer of which represents the acid dewatering zone.
  • the thin acid circuit for the pretreatment zone via line 73 which is separate from the thin acid circuit of the SO Z processing zone, is now closed by the fact that the thin acid, which is trickled onto the top of the tower 7 on the packing layer, passes through the latter layer and through the bottom end of the tower 7 located tower 1 located filler layer flows back.
  • 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.
  • the amount of water released can be controlled, whereby a desired concentration of the acid in the circuit can be set via the packed layers of the towers 7 and 1.
  • the acid flowing out of the packing layer of the tower 7 passes directly to the packing layer of the tower 1 via the gas seal 77.
  • the supply of acid via line 30 into the circuit of the packed layers of the towers 7 and 1 causes an increase in the acid level in the sump 71 common to both towers, as a result of which acid. is returned via line 133 to the SO 2 processing zone. It is advantageous to keep the concentration of the acid in the pretreatment zone as low as possible, because then the acid does not absorb nitrogen oxides, but releases them to the gas stream. However, an excessive lowering of the concentration is not permissible if relatively moist SO z- containing gases have to be processed, because then the acid is too weak to absorb water, and the water then reaches the denitrification zone (tower 2), which causes there would cause an excessive drop in concentration. In the plant shown in FIG.
  • the concentration of the acid in the circuit over the packed layers of the towers 7 and 1 is approximately 60% by weight H 2 SO 4 .
  • the concentration of the acid in the SO Z processing zone (packing layers 3 and 4) is, as mentioned, 65% by weight HzSO 4 .
  • the gas stream to be treated preferably has a temperature of approximately 40 ° C.
  • the level of sumps 31 and 41 slowly rises.
  • some acid is continuously passed via the lines 30 and 36 through the valve 26 into the packed layer of the denitrification tower 2.
  • the denitrified acid with about 75% by weight H 2 SO 4 from the sump 21 of the tower 2 is conveyed via line 29 by means of the pump 65 to the cooler 64 and from there via line 63 to the upper end of the packed layer of the tower 6 , which forms the end of the absorption zone.
  • Some acid is continuously withdrawn from the system via the VentiJ 66.
  • This is the sulfuric acid produced with a content of preferably 75-85% by weight of H2SO 4 .
  • the nitrogen oxide losses of the entire system are compensated for in the system according to FIG. 1 by adding nitric acid, which is stored in the container 91 and is fed into the line 30 by the pump 27 and the valve 28.
  • no thin acid is introduced from the circuit of the same through the SO 2 processing zone into the packed layer of the tower 1.
  • the nitrogen-bound nitrogen is not supplied 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 SO Z processing zone (packing layers 3 and 4). It has been found that a faster and more powerful effect is achieved if the nitrogen oxides are first dissolved in sulfuric acid and then the nitrogen-containing sulfuric acid is passed into the SO 2 processing zone.
  • 108 denotes a device for the catalytic oxidation of ammonia.
  • the nitrogen oxides formed are cooled in the heat exchanger 104 and then flow through the column 110 from bottom to top. That part of the nitrogen oxides which is not absorbed in the column 110 reaches the main gas stream of the installation via line 112 and line 102.
  • thin acid can be passed from the sump 71 of the tower 1 into the column 110 via the valve 106.
  • the thin acid saturated with nitrogen oxides passes through the sump 101 and line 115 to the pump 116 and via line 117 and valve 118 into the upper end of the packing layer of the tower 3.
  • the tower 1 - tower 7 - heat exchanger 74 through lines 115 and 117 As already mentioned, thin acid withdrawn via line 73 is replaced by thin acid flowing in via compensating line 133.
  • the nitrogen-oxygen connection of the pretreatment zone is carried out by additional sprinkling of the packing layer of the tower 1 with nitrous sulfuric acid, which is transferred from the transfer line 54 for the latter from the sump 51 of the first nitrogen oxide absorption tower 5 via the Line 123 is branched off and fed to the upper end of the packed layer of tower 1.
  • a liquid which contains nitrogen-bound nitrogen especially also in the form of nitric acid and is taken from a special container 80, into the packed layer of the tower 3 sprinkled with thin acid from tower 4 via line 33 the SO Z processing zone at the top of the latter.
  • the low-nitrosic acid from the denitrification tower 2 flows through the absorption zone (towers 6 and 5), and the nitrous acid formed there flows from the packed layer of the tower 5 into the sump 51, in part also via the line 82 and the valve 56 into the container 80.
  • nitric acid can be fed through line 83 into container 80 to compensate for the normal nitrogen oxide losses of the system.
  • the pump 85 is started and becomes strongly nitrous and / or sulfuric acid containing nitric acid flows via the valve 46 and the line 37 into the packed layer of the tower 3.
  • the pretreatment tower 1 is now charged with part of the liquid which contains oxygen-bound nitrogen by completely or partially closing valve 46 in the system according to FIG. 4 while valve 86 is opened.
  • the strongly nitrous and / or nitric acid-containing sulfuric acid conveyed by the pump 85 is conducted from the container 80 via the line 78 to the packed layer of the tower 1.
  • valve 46 can be closed completely.
  • the overall system is significantly intensified and it is not necessary, for example, in the plant according to FIG. 1 when processing approximately 1% by volume S0 2- containing gases warm up anywhere in the system to temperatures above 65 ° C to ensure sufficient denitrification and complete SO z processing in the overall system.
  • Working at relatively low temperatures means saving heat energy and also has the major advantage that comparatively cheap materials can be used.
  • nitrogen oxide-containing acid is introduced into the layer of the tower 1, significantly more SO 2 gas can be processed without increasing the nitrous content of the acid in the sump 51 and without increasing the nitrogen oxide content of the system exhaust gases.
  • the performance of the system can be increased to 460 Nm3 / h.
  • the nitrous content of the acid in the sump 51 is 2% by weight, calculated as HN0 3 (100% nitric acid).
  • the acid in the sump 41 contains 0.3% by weight of oxygen-bound nitrogen, calculated as HN 0 3 .
  • the addition of nitrogen-bound nitrogen via line 30 and valve 76 into the layer of tower 1 causes an exothermic reaction in the layer. With the addition of 0.3 mol of oxygen-bound nitrogen per Nm 3 of gas, an increase in the acid outlet temperature from the layer of tower 1 by 4 degrees Celsius is observed.
  • the heated acid enters the sump 71 as described above and is passed through the heat exchanger 74. Thanks to the supply of nitrogen-bound nitrogen in the layer of the tower 1, the acid already has a temperature of 60 ° C. before entering the heat exchanger 74. With the heating medium for the heat exchanger 74, only half the amount of heat now needs to be supplied by the measures according to the invention in order to reach a temperature of 63 ° C. at the outlet of the heat exchanger.
  • the heated acid reaches the layer of the tower 7 via line 73 and releases water vapor to the dry exhaust gases from the nitrogen oxide absorption zone there, as also described above.
  • the acid cools down to approx. 50 ° C and returns to the layer of tower 1.
  • the level in the sump 71 rises and a corresponding amount of acid flows via line 133 into the sump 31 and thus into the SO z cycle. Processing zone (towers 3 and 4) back.
  • the rest is nitrogen.
  • a controllable volume flow of this gas is introduced into the packed layer of the tower 1 of a plant according to FIG. 1.
  • 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 as described in DT-OS 24 16 955 are used as filling material.
  • the filling has a surface area of approx. 300 m 2 / m 3 .
  • the acid circulation in the packed layers of towers 1 and 7 takes place, as shown in FIG. 1, and is 2 liters / Nm 3 of gas.
  • the layer of the denitrification tower 2 is sprinkled with 1 liter / Nm 3 of gas in the manner shown in FIG. 1.
  • the layers of the SO z processing towers 3 and 4 each have a sprinkling of 3 liters / Nm 3 gas.
  • the sprinkling of the layers of the absorption towers 5 and 6 is increased by pumps and lines, which are not shown in FIG. 1. These pumps, not shown, convey acid from the sumps 51 and 61 back to the upper end of the fillings of the towers 5 and 6, so that, together with the acid flows shown in FIG. 1, a sprinkling of 4 liters / Nm 3 of gas results in the fillings .
  • the acid temperature at the outlet of heat exchangers 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 the layers of the absorption towers 5 and 6 are passed with the acid via the sump 51 through the pump 25 via the lines 54 and 23 to the layer of the denitrification tower 2, in which these nitrogen oxides are reacted with SO 2 as NO in get the gas stream, which leaves the tower 2 through line 32.
  • nitrous acid is passed into the layer of the denitrification tower 2 per Nm 3 of gas.
  • the higher the nitrous content of the acid the more SO z- containing gas can be processed in the system. If the acid's nitrous content is too high, however, the nitrogen oxide content of the system's exhaust gases increases.
  • nitric acid is passed from the container 91 via the pump 27 and the valve 28 via the line 36 and via the valve 26 to the layer of the denitrification tower 2.
  • the nitrogen oxide-containing acid which circulates from the sump 41 of the tower via lines 33 and 43 in the SO Z processing zone, is branched off after heating in the heat exchanger 34 to approximately 30 to 40 ° C. and via line 30 and the valve 76 at the upper end of the tower 1 is introduced into it and its packing layer is sprinkled with this branched acid in addition to the thin acid flowing down from the tower 7.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtrennen von S02 aus einem mindestens 5 g Wasser/m3 enthaltenden Gasstrom, der das SO2 mindestens zeitweilig in zum Ablassen in die Umgebungsluft unzulässig hoher Konzentration enthält, unter Gewinnung von Schwefelsäure nach dem Stickoxid- verfahren in einem zur Erzeugung einer starken Schwefelsäure von über 70 Gewichts-% H2S04 geeigneten System von Reaktionszonen, wobei das SO2-haltige Gas (mit einem zur Durchführung des Stickoxidverfahrens geeigneten Sauerstoffgehalt) unter einem zum Durchleiten des Gases durch das System ausreichenden Ueberdruck nacheinander
    • (a) durch eine Vorbehandlungszone;
    • (b) durch eine Denitrierungszone;
    • (c) durch eine S02-Verarbeitungszone,

    in welcher es im intimen Kontakt mit im Kreislauf durch diese Zone geführter verdünnter Schwefelsäure mit einem Gehalt von weniger als 70 Gew.-% H2S04 (Dünnsäure) gebracht wird, wobei die Verweilzeit des S02 und Stickoxide enthaltenden Gases zwischen dem Austritt aus der Denitrierungszone und dem Eintritt in den ersten Turm der Stickoxid-Absorptionszone bei Konzentrationen von mindestens 5 Vol.-% S02 und mindestens 10 Vol.-% O2 im Eintrittsgas in die Denitrierungszone kürzer als 30 Sekunden gehalten wird, während bei kleineren SOz-Gehalten oder kleineren O2-Gehalten im genannten Eintrittsgas die obere Grenze der Verweilzeit sich nach der Formel
    Figure imgb0001
    errechnet, worin Zmax die Verweilzeit in Sekunden, [SO2] den Gehalt an SO2 im Eintrittsgas in die Denitrierungszone in Vol.-% und [O2] den Gehalt an O2 im gleichen Eintrittsgas, ebenfalls in Vol-%, bedeuten; und
  • (d) durch eine Stickoxid-Absorptionszone geleitet wird, wobei mindestens ein Teil der nitrosehaltigen, aus der Absorptionszone abfliessenden Schwefelsäure indirekt auf eine Temperatur über 60°C erhitzt und unter Umgebung der SOz-Verarbeitungszone direkt in die Denitrationszone eingeleitet wird, in welcher Stickoxide aus dieser Säure in den Gasstrom überführt werden, wodurch aus der Denitrierzone abfliessende, von Nitrose praktisch freie Säure mit einem Gehalt von über 70 Gewichts-% H2SO4 aus dem System entnommen werden kann; und ein Teil der letztgennanten Säure wieder durch die Absorptionszone zirkuliert und dort Stickoxide aus dem Gasstrom absorbiert; wobei
    weiter
    • (a) ein Teil der genannten Dünnsäure aus dem Kreislauf durch die SOz-Verarbeitungszone entnommen und in der Vorbehandlungszone in Kontakt mit dem feuchten SO2-haltigen Gasstrom gebracht wird,
    • (ß) ein erster Teil der aus der Vorbehandlungszone abfliessenden, durch Feuchtigkeit aus dem Gas stärker verdünnten von in den Gasstrom abgebarren Stickoxiden praktisch freien Dünnsäure unter Umgehung der Denitrierungszone direkt in den Kreislauf der SO2-Verarbeitungszone zurückgeführt wird; und
    • (y) ein anderer Teil der aus der genannten Vorbehandlungszone abfliessenden Dünnsäure in eine Säureentwässerungszone geleitet wird, in welcher Wasser aus der Dünnsäure verdampft wird, worauf die entstehende höher konzentrierte Dünnsäure wieder in den Dünnsäurekreislauf zurückgeführt wird.
  • Ein solches Verfahren ist bereits aus der DT-OS 26 09 505, offengelegt am 30.9.76 bekannt.
  • Die Erfindung betrifft weiter eine verbesserte Anlage zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, die von der in der oben genannten DT-OS 26 09 505 beschriebenen ausgeht.
  • Im Zuge der Bemühungen zur Reinhaltung der Luft ist das Abtrennen von S02 aus Abgasströmen ein dringendes Problem. Es sind vielseitige Bemühungen im Gange, um das aus den Abgasen abgetrennte SO2 in verwertbarer Form zu gewinnen. z.B. als Schwefel oder Schwefelsäure. Die Kosten der Schwefelsäure-Gewinnung liegen bei niedrigen SO2-Konzentrationen jedoch sehr hoch. Das Schwefelsäure-Kontaktverfahren erfordert zur Vermeidung einer zu raschen Vergiftung des Katalysators eine weitgehende Gasreinigung, die ein Abkühlen der Gase notwendig macht. Das Anwärmen der Gase auf die Anspringtemperatur des Katalysators und die Gastrocknung vor dem Katalysator verursachen hohe Kosten. Aus diesem Grunde wurde versucht, die Schwefelsäure-Bildung bei tieferer Temperatur durch Anwendung von Aktivkohle oder durch katalytisch wirksame, gelöste Metallsalze (z.B. Mangan) herbeizuführen. Es resultieren aber relativ teure, komplizierte Verfahren, wenn man reine Säure von mehr als 40% H2SO4 erzeugt.
  • Wie viele andere, bekannte Stickoxid-Schwefelsäure-Verfahren arbeitet auch das erfindungsgemässe Verfahren in der Denitrier- und in der Absorptionszone mit Schwefelsäure von 70-85 Gew.-% H2SO4, vorzugsweise mit einer Säure zwischen 72 und 80 Gew.-% H2SO4 (Absorptionssäure).
  • Bei dem eingangs beschriebenen bekannten Verfahren der DE-OS 26 09 505 muss bei sehr niedrigen SOz-Gehalten der zu verarbeitenden Gase Wärmeenergie in das System eingebracht werden.
  • Die Grenzen der besten bekannten Stickoxid-Verfahren ergeben sich in erster Linie aus der Wasserbilanz der Anlage, weil bei der Schwefelsäure-Gewinnung zwangsläufig auch Wasser aus dem Gas absorbiert wird. Damit die gewonnene Schwefelsäure in eisernen Tanks gelagert werden kann, soll nämlich ihr Gehalt möglichst über 65 Gew.-% H2SO4 liegen, sie darf also nicht zur stark verdünnt werden.
  • Schwefelsäure, die nach dieser Art von Verfahren hergestellt wird, soll daher eine "starke" Säure mit einem Gehalt von über 70 Gewichts-%, vorzugsweise aber über 72 Gewichtsprozent H2SO4 sein.
  • Wenn ein Gas mehr Wasserdampf enthält, als zur Bildung einer Säure mit zur Stickoxidabsorption genügender Konzentration verbraucht wird, so behindert dies den Betrieb eines Stickoxid- Schwefelsäure Verfahrens; die Volumen der Reaktionsräume müssen gross sein.
  • Die bekannten Stickoxid-Schwefelsäure-Verfahren lieferen bei der Verarbeitung von feuchten Gasen mit einem SO2-Gehalt von weniger als 6 vol-% und bei Temperaturen unter 60°C täglich je m3 Reaktionsraum nur begrenzte Mengen an hinreichend konzentrierter Schwefelsäure. Moderne Petersen-Turmanlagen produzieren bei der Verarbeitung von Gasen mit 4 bis 6 Vol-% SO2 weniger als 150 kg einer Schwefelsäure mit 78 Gew.-% H2S04-Gehalt (Gloversäure) je m3 Füllraum pro Tag. Nur bei konzentrierteren Gasen werden höhere Raum-Zeit-Ausbeuten erreicht.
  • Abgase mit der obengenannten geringen Konzentration an S02 entstehen z.B. in Anlagen der metallurgischen Industrie. Rauchgase von Kraftwerken, die Oel oder Kohle verbrennen, enthalten einige Gramm, z.B. 2 bis 4 g SO2/Nm3 (1 Nm3 = 1 m3 bei 1 at und 0° C). Bei der Anwendung bekannter Anreicherungsverfahren. z.B. demjenigen nach US-PS 3 721 066, auf Gase mit derart niedrigem SO2-Gehalt entstehen beim Regenerieren der festen oder flüssigen Sorptionsmittel Gase, die S02 in wechselnden Mengen mit Konzentrationen von oft nur wenigen Volumenprozenten enthalten und relativ hohen Wassergehalt aufweisen.
  • Als "relativ hoher" Wassergehalt ist dabei ein solcher zu betrachten, der 50% des Gewichts des je m3 im Gas enthaltenen SO2 überschreitet, also z.B. bei Anwesenheit von 100 g SO2/m3 über 50 g H2O/m3 beträgt.
  • Auch beim Spalten von Abfallschwefelsäure entstehen Abgase mit relativ niedrigem SO2-Gehalt (z.B. von 50 bis 150 g/m3), weil ein beträchtlicher Anteil des Sauerstoffs durch den Brennstoff im Spaltofen verbraucht wird.
  • Die Erfindung löst nun das Problem, eine Konzentration von Stickoxiden in den gereinigten Abgasen sicherzustellen, die unterhalb der noch zulässigen Hochstkonzentration liegt, bei welcher ein Ablassen der Abgase in die Umgebungsluft gestattet ist. Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt darin, das eingangs beschriebene Verfahren so zu verbessern, bei der Verarbeitung von SO2-haltigen Gasen insbesondere auch solchen niedriger S02-Konzentration, unter 6 Vol-% SO2, die Raum-Zeit-Ausbeute an 78%-iger Schwefelsäure wesentlich, vorzugsweise auf über das doppelte der bisher erreichbaren zu steigern, dabei vorzugsweise das bisher bei dem Verfahren nach der DE-OS 26 09 505 noch erforderliche Volumen der Reaktionsräume weiter zu verkleinern, und diese Verbesserungen weitgehend unabhängig vom Wassergehalt der Eintrittsgase zu erreichen.
  • Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, die Summe der Volumina der Füllräume der als Behandlungszonen dienenden Reaktionsapparate so niedrig wie möglich zu halten. Weiter setzt sich die Erfindung zum Ziel, den Wärmebedarf des genannten Systems zu senken.
  • Diese Probleme werden gelöst und die genannten Ziele werden erfindungsgemäss erreicht durch das eingangs beschriebene Verfahren zum Abtrennen von S02 aus einem Gasstrom, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass
    • (8) in die Vorbehandlungszone eine Stickstoff-Sauerstoff-Verbindung (wie weiter unten näher definiert) in solcher Menge eingeführt wird, dass beim Kontakt des S02-haltigen Gasstromes mit Dünnsäure in dieser Zone der Gehalt der Stickstoff-Sauerstoff-Verbindung in derselben stets mindestens 0,8 g Stickstoff (in Gestalt der besagten Verbindung) je Mol im zu behandelnden Gasstrom enthaltenen SO2 entspricht, wobei jedoch der Gehalt an Stickstoff-Sauerstoff-Verbindung, der in die Vorbehandlungszone eingeführt wird, höchstens 11,2 g Stickstoff je Mol SO2 des Gasstroms entspricht.
  • Der Feuchtigkeitsgehalt der Gase bei ihrem Eintritt in das aus den eingangs genannten Reaktionszonen bestehende System, wie es in der DE-OS 26 09 505 beschrieben ist, beträgt mindestens 5 g H20 je m3 Gas. S02-haltige Gase mit geringerem Feuchtigkeitsgehalt, insbesondere trockene Gase, wie sie aus der Produktion von Schwefelsäure nach dem Kontaktverfahren anfallen, benötigen keine Behandlung nach dem Verfahren nach der Erfindung, insbesondere, wenn aus ihnen nur verdünnte Schwefelsäure hergestellt werden soll, wie z.B. bei dem in der US-PS 1.822.447 (H.R. Merriam) im Jahre 1931 beschriebenen Verfahren.
  • Das in das erfinderische System eintretende Gas kann zeitweise nur Spuren von S02, dann aber wieder von Zeit zu Zeit einige, z.B. 2 bis 5, Volumen-% an SO2 enthalten.
  • Enthält hingegen ein S02-haltiger Gasstrom 8 Gewichts-% oder mehr an S02, so ist es wirtschaftlicher, seiner SO2-Gehalt durch katalytische Oxidation zu S03 mittels des Kontaktverfahrens zu entfernen.
  • Das verbesserte System von Reaktionszonen, in welchem das Verfahren nach der Erfindung durchgeführt wird, kann mit einem SO2-haltigen Gas beschickt werden, welches ein Abgas bekannter Art, z.B. Kamingas oder ein Röstgas, sein kann, wie sie bei der Verbrennung von Brennstoffen mit niedrigem Schwefelgehalt oder beim Abrösten von schwefelhaltigen Erzen, z.B. bei der Gewinnung von Kupfer, oder bei anderen industriellen Prozessen anfallen, insbesondere auch ein Gas, welches bei der Vorkonzentrierung von Abgasen zur Erhöhung ihres Schwefelgehaltes anfällt. Solche Gase enthalten gewöhnlich zwischen 0,4 und 5 Volumen-% an Schwefel in Form von SO2, also für das Kontaktverfahren ungenügende Mengen an SO2.
  • Abgase, welche im System nach der Erfindung verarbeitet werden, sollten vorzugsweise einen SO2-Gehait von mindestens 0,2 Volumen-% aufweisen.
  • Der Gasstrom wird durch das gesamte System der Reaktionszonen im erfindungsgemässen Verfahren durch einen von einem entweder am Eintrittsende des Systems oder, vorzugsweise, nach dem Austrittsende desselben zu gelegenen Gebläse befördert, welches einen geringen Ueberdruck bzw. einen leichten Ansaugdruck in den Gasleitungen des Systems erzeugt. Etwa 0.01 bis 0.1 atü genügen für den Transport des zu behandelden Gases durch das System. Jedenfalls ist der praktisch angewandte Druck nicht genügend, um eine Drucksynthese von der Art der in der US-PS 2 184 707 von E. Beri beschriebenen durchzufuhren, welche eine Ueberdruck von mindestens 3, praktisch aber 10 bis 50 atü verlangt.
  • "Stickstoff-Sauerstoff-Verbindungen" sind diejenigen Verbindungen, weiche im Stickoxid- verfahren 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 N203 ab oder bildet mit Schwefelsäure Nitrose.
  • Gasförmige Substanzen, die an Sauerstoff gebundenen Stickstoff enthalten, sind also NO- oder N02- bzw. N2O3-haltige Gase, flüssige Substanzen sind insbesondere Salpetersäure selbst oder nitrosehaltige Schwefelsäure.
  • Die Stickstoff-Sauerstoff-Verbindung wird vorzugsweise in Form von zur Vorbehandlungszone fliessender nitrosehaitiger Dünnsäure, die aus der SO2-Verarbeitungszone stammt, eingeführt. Auch kann in die zur Vorpehandlungszone fliessende Dünnsäure Salpetersäure eingeleitet werden, um den Gehalt an Stickstoff-Sauerstoff-Verbindung darin zu erzeugen oder zu erhöhen. Die Konzentration des Stickstoffs, welcher in an Sauerstoff gebundener Form in die Vorbehandlungszone gebracht wird, sollte pro Mol SO2 des Gasstromes nicht höher liegen als eine 11,2 g Stickstoff entsprechende Menge an Stickstoff-Sauerstoff-Verbindung.
  • Vorzugsweise sind die Säureentwässerungszone und die Vorbehandlungszone in einem Dünnsäurekreislauf hintereinander geschaltet. Dabei fließt die Dünnsäure aus der Säureentwässerungszone vorteilhaft über einen Gas-Flüssigkeitsverschluss direkt in die Vorbehandlungszone.
  • Aus der Vorbehandlungszone austretende Dünnsäure kann in der Säureentwasserungszone mit den Abgasen aus der Stickoxid-Absorptionszone in Kontakt gebracht und die resultierende Schwefelsäure mit von ihr aus den Abgasen aufgenommenem Stickoxid und etwas erhöhtem H2SO4-Gehalt direkt in die Vorbehandlungszone wieder eingeleitet werden.
  • Die H2S04-Konzentration der in der Vorbehandlungszone mit dem SOz-haltigen Gasstrom in Kontakt tretenden Säure wird vorzugsweise niedriger gehalten als die H2SO4-Konzentration der Säure in der SOz-Verarbeitungszone.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet es, mit weniger als 100 m3 Füllraum je Nm3/sec zu reinigendem SOz- Gas auszukommen und dabei außerdem den Wärmebedarf des Systems zu senken.
  • Die Anwesenheit von Stickstoff-Sauerstoff-Verbindungen in der Vorbehandlungszone bewirkt in dieser Zone eine unerwartet starke chemische Reaktion, was z.B. an einem Anstieg der Säure-Austrittstemperatur erkannt wird, der erfolgt, sobald mit dem Zusatz der Stickstoff-Sauerstoff-Verbindung begonnen wird. Die Stickstoff-Sauerstoff-Verbindungen können z.B. in Form von nitrosehaltiger Schwefelsäure in die Vorbehandlungszone gebracht werden.
  • Andererseits ist es auch möglich Salpetersäure oder stickoxidhaltige Gase, welche aus einer katalytischen Ammoniak-Verbrennung stammen, in die Vorbehandlungszone einzubringen. Dank der niedrigen Konzentration der Schwefelsäure in der Vorbehandlungszone und wegen der Anwesenheit von SO2 in derselben wird von der Schwefelsäure keine Nitrose in der Vorbehandlungszone aufgenommen; im Gegenteil, nitrosehaltige Schwefelsäure, weiche in die Vorbehandlungszone gegeben wird, verliert ihren Stickoxidgehalt rasch durch Abgabe von gasförmigen Stickoxiden.
  • Im Anschluss an die Vorbehandlung gelangt der Gasstrom in die Denitrierungszone. Es wurde gefunden, daß die Vorbelastung des Gases mit Stickoxiden die Denitrierung nicht merklich behindert, solange die in der Vorbehandlungszone vorhandene Menge an Stickstoff-Sauerstoff-Verbindung den weiter oben erwähnten, 11,2 g Stickstoff entsprechenden Betrag je Mol SO2 des Gasstromes nicht überschreitet.
  • Durch den erfindungsgemäßen Einsatz von Stickstoff-Sauerstoff-Verbindungen in der Vorbehandlungszone wird das Gesamtsystem wesentlich intensiviert und es ist bei der Verarbeitung von ca. 1 Gew.-% SO2 enthaltenden Gasen nicht notwendig, an irgendeiner Stelle des Systems Temperaturen über 65°C einzuhalten. Die höchste Säuretemperatur wird für die Berieselung der Denitrierungszone benötigt. Es genügt jedoch, die hierfür verwendete Säure in einem Wärmeaustauscher auf eine Temperatur von 65°C anzuwärmen, um eine genügende Denitrierung und eine restlose SOz-Verarbeitung im Gesamtsystem sicherzustellen. Das Arbeiten bei relativ tiefen Temperaturen bedeutet ein Einsparen an Wärmeenergie und hat außerdem den wesentlichen Vorteil, daß vergleichsweise billige Werkstoffe Verwendung finden können.
  • Schwefelsäure-Anlagen nach der Erfindung können z.B. aus PVC oder aus PVC-beschichtetem Material gefertigt werden. Es ist möglich, ein System, welches vollständig aus Kunststoff besteht, zu erstellen, wodurch eine sehr reine Säure produziert werden kann.
  • Besondere Vorteile bietet das erfindungsgemäße Verfahren bei der Verarbeitung von relativ schwach SO2-haltigen Gasen, insbesondere bei solchen, deren SO2-Konzentration zwischen 0,2 und 8 Vol.-%, vorzugsweise zwischen 0,5 und 6 Vol.-% liegt. Bei SO2-Gehalten im Gasstrom, die über 8% liegen, lohnt sich die Weiterverarbeitung nach dem Schwefelsäure-Kontaktverfahren, welches bei solch hohen SO2-Gehalten billiger arbeitet als das Stickoxid-Verfahren.
  • Gemäß der Erfindung wird die Vorbehandlungszone zu einer Intensivierung der S02-Verarbeitung herangezogen. Bei feuchten SO2-haltigen Gasen übernimmt die Vorbehandlungszone auch die Funktion der Gastrocknung.
  • Der Einsatz der Vorbehandlungszone als Gastrocknungseinrichtung macht das Verfahren besonders zum Verarbeiten von sehr feuchten SOz-haltigen Gasen geeignet. Ein Ausgleich der Wasserbilanz des Systems gemäß der Erfindung ist besonders bei schwachen SO2-Gehalten der zu verarbeitenden Gase wichtig. Unter schwach SO2-haltigen Gasen werden solche unter einem Gehalt von 5 Vol.-% SO2 verstanden. Dank der Erfindung ist es möglich, auch SOz-haltige Gase aufzuarbeiten, deren Feuchtigkeitsgehalt oberhalb eines Molverhältnisses von H2O:SO2 von 2:1 liegt. Dies ist ein wesentlicher Vorteil des Verfahrens, weil die Entfernung von Feuchtigkeit aus großen Abgasströmen nur mit erheblichem Energie- und Kostenaufwand möglich ist.
  • Der Feuchtigkeitsgehalt der Gase, die in dem System nach der Erfindung verarbeitet werden können, kann bis zu 20 bis 60, oder noch mehr g H2O betragen.
  • Bei der Verarbeitung von feuchten SOz-haltigen Gasen nimmt die Schwefelsäure in der Vorbehandlungszone Wasser aus dem Gasstrom auf. Gemäss einer Ausgestaltung der Erfindung wird die hierdurch verdünnte Schwefelsäure einem Gas-Flüssigkeits-Kontaktapparat zugeführt, welcher sich gasseitig am Ende des Systems befindet. Die Austrittsgase der Stickoxid-Absorptionszone sind trocken und daher dazu geeignet, der Dünnsäure Wasser zu entziehen.
  • Tatsächlich ist der Gehalt an Stickoxiden in der die Vorbehandlungszone verlassenden Säure so niedrig, dass in der Säureentwässerungszone unbedenklich die das System verlassenden trocknenen Abgase als Wasserentzugsmittel verwendet werden können. Sie können dann mit Wasserdampf beladen über den Kamin ins Freie abgegeben werden, da sie praktisch stickoxidfrei sind.
  • Würde hingegen als Säure in der Vorbehandlungszone eine solche mit einem Gehalt von 73% H2SO4 verwendet, wie dies in der US-PS 1 810 253 von Petersen vorgeschlagen wird, aus dessen Turm D diese Säure austritt, so würde sie in der Vorbehandlungszone so stark mit Nitrose beladen, dass beim Trocknen dieser Säure mit Abgas aus dem System die Abgase einen viel zu hohen umweltfeindlichen Stickoxidgehalt aufnehmen.
  • In der erfindungsgemässen Anlage werden hintereinandergeschaltete Gas-Flüssigkeits-Reaktionsapparate benutzt, von denen jeder einzelne von einem Gasstrom und von einem Säurestrom durchflossen wird. Zur Verwendung hierfür sind die verschiedensten, in der Verfahrenstechnik bekannten Reaktionsapparate wie Blasensäulen, Sprudeischichten und insbesondere auch Füllkörpertürme geeignet.
  • Für die SO2-Verarbeitung wird im erfindungsgemässen Verfahren eine Säure von weniger als 70 Gew.-% verwendet; sie wird Dünnsäure genannt. In der alten Literatur entspricht diesem Begriff die Bezeichnung "Kammersäure". Die alte Bezeichnung "Glover-Turm" entspricht dem Begriff "Denitrierturm" und die alte Bezeichnung "Gay-Lussac-Turm" ist durch "Absorptionsturm" ersetzt. Bei der Denitrierung erfolgt zwangsweise bereits eine S02-Aufarbeitung unter Bildung von Schwefelsäure.
  • Bei der Beschreibung der Erfindung wurde im übrigen in der vorliegenden Anmeldung dieselbe Terminologie beibehalten, die schon bei der Beschreibung des Systems und der Verfahrenseinzelheiten in der DE-OS 26 09 505 verwendet wurde.
  • So wird im erfindungsgemässen Verfahren wie in demjenigen nach der DE-OS 26 09 505 in den Fülltürmen der SO2- Verarbeitungszone bei einem Gehalt von weniger als 2 Vol-% S02 im Eintrittsgas in diese Zone mit einer Konzentration an gasförmigen Stickoxiden gearbeitet, die über 1 Vol-% liegt, bei Eintrittsgasen mit höherem SOz-Gehalt sollte die Stickoxidkonzentration in der Gasphase über 2-Vol-.% liegen.
  • Auch bei dem Verfahren nach der Erfindung gelingt es, Gase mit einem SO2-Gehalt im Bereich von weniger als 2 Vol-%, vorzugsweise von 1 bis 2 Vol-%, welche einen Wasserdampf-Gehalt entsprechend einer Sättigungstemperatur von mehr als 35°C aufweisen (36 g/m3 H2O), bei Verwendung einer Stickoxidkonzentration von weniger als 0,2 Vol-% zu Schwefelsäure von über 75-Gew.-% aufzuarbeiten, indem man die feuchten S02-Gase im Trockenturm der der Denitrierzone vorgeschalteten Verarbeitungszone mit Dünnsäure in Kontakt bringt, wobei den Gasen ein Teil ihres Wasserdampf-Gehaltes entzogen wird und durch Austausch zwischen Säure aus dem Trockenturm und dem Dünnsäure-Producktionsturm Wasser der Eintrittsgase zur Schwefelsäurebildung ausgenutzt wird, ohne dass dieser Wasseranteil über den Gasweg in die Denitrierungszone gelangt.
  • Während bisher, wie weiter oben bereits erwähnt, die Verweilzeit der Gase zwischen SOZ-Verarbeitungszone und Stickoxidabsorptionszone z.B. durch Zwischenschaltung eines Regenierungsturmes verlängert wurde, wurde beim Verfahren nach der Erfindung ein anderer Weg als richtig erkannt, nämlich eine möglichst kurze Verweilzeit zwischen der Denitrierung und der Stickoxidabsorption, dafür aber der Einsatz von Füllkörpern mit genügender Oberfläche, sodass ein sehr intensiver Stoffaustausch zwischen Gas und Flüssigkeit herbeigeführt wird. Demnach wird erfindungsgemäss bei vermindertem Sauerstoffgehalt die Erhöhung der NO2-Konzentration nicht durch Einsatz eines leeren Raumes herbeigeführt wie bei Petersen, sondern durch Vergrößern des mit Füllkörpen versehenen und mit Dünnsäure berieselten Reaktionsraumes. Im Gegensatz zu bekannten Systemen wird daher nach der Erfindung zwischen Denitrierung und Stickoxidabsorption jeder freie Raum, welcher nicht mit Füllkörpem gefüllt ist, soweit wie irgend möglich vermieden. Erst die Kombination der Maßnahmen der Erfindung macht es möglich, ein Turmsystem im geschilderten Umfang zu intensivieren, d.h. seine Ausbeute auch bei Verarbeitung von Gasen mit weniger als 6 Vol-% S02-Gehalt in solchem Maße zu steigern, daß eine tägliche Produktion von 300 kg 78%-iger Schwefelsäure je m3 Füllraum und mehr erreicht werden kann. Bevorzugt wird dabei die Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens so ausgelegt, bzw. dieses so gelenkt, daß der Reaktionsraum für die Stickoxid-Absorption mindestens gleich oder am besten größer ist als die Summe der Reaktionsräume für Denitrierung und SO2-Verarbeitung. Andernfalls gehen Stickoxide für die Durchführung des Verfahrens verloren. Denn die Stickoxid-Absorption hängt in erster Linie vom Gasvolumen und nicht von der Konzentration der Stickoxide im Gas ab. Durch die obige Auslegung der Reaktionsräume kann die Gesamtanlage wesentlich kleiner gehalten werden, als die bekannten Anlagen für Verfahren der eingangs beschriebenen Art.
  • Die Verweilzeit des S02 und Stickoxide enthaltenden Gases zwischen dem Austritt aus der Denitrierungszone und dem Eintritt in den ersten Turm der Stickoxid-Absorptionszone wird bei Konzentrationen von mindestens 5 Vol.-% SO2 und mindestens 10 Vol.-% O2 im Eintrittsgas in die Denitrierungszone kürzer als 30 Sekunden gehalten, während sich bei kleineren SO2-Gehalten oder kleineren O2-Gehalten im genannten Eintrittsgas die obere Grenze der Verweilzeit nach der Formel
    Figure imgb0002
    errechnet, wobei in der Formel Zmax die Verweilzeit in Sekunden,
    [SO2] den Gehalt an SO2 im Eintrittsgas in die Denitrierungszone in Vol-% und
    [O2] den Gehalt an Sauerstoff im gleichen Eintrittsgas, ebenfalls in Vol-% bedeuten.
  • lm nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu verarbeitenden Abgas bzw. dem Eintrittsgas in die Denitrierungszone sollte der Gehalt an SO2 vorzugsweise nicht unter 0,2 Vol-% betragen.
  • Auch bei Gasen mit einem SO2-Gehalt von mehr als 2 Vol-% ergibt ein Trockenturm Vorteile für den Betrieb des Systems, ist jedoch nicht unbedingt notwendig. Das Anwärmen der Nitrose-haltigen Säure, welche in den Denitrierturm geleitet wird, der gasseitig vor den ersten, mit Dünnsäure berieselten Turm geschaltet is, auf über 60°C erlaubt eine drastische Verminderung des Reaktionsraumes zur SO2-Verarbeitung durch eine Kombination der folgenden Massnahmen zu erreichen:
    • Bei einem Sauerstoffgehalt von unter 10 Vol.-%, einem Stickoxidgehalt von mindestens 2 Vol.-% und einem SO2-Gehalt von mindestens 1 Vol.-% und vorzugsweise über 2 Vol.-% im zu behandelnden Gasstrom sollten:
      • a) im Dünnsäure-Produktionsturm (oder in den Dünnsäure-Produktionstürmen) Fullkörper mit einer Oberfläche von mehr als 90 m2/m3 zur Anwendung kommen, und
      • b) die obere Grenze der Verweilzeit des Gases zwischen dem Austritt aus der Denitrierungszone und dem Eintritt in den ersten Stickoxid-Absorptionsturm nach der Formel
        Figure imgb0003
        worin Z max dieselbe Bedeutung wie in der vorangehenden Gleichung hat und [O2]' den Sauerstoffgehalt in Vol-% im Gas am Austritt der Denitrierungszone bedeutet, errechnet werden.
  • Bei einem Sauerstoffgehalt von mindestens 10 Vol.-%, einem Stickoxidgehalt von mindestens 2 Vol.-% und einem SO2-Gehalt von mindestens 1 Vol.-% im in die SO2-Verbindungszone eintretenden Gasstrom und falls im Dünnsäure-Produktionsturm (oder in den Dünnsäure-Produktionstürmen) Füllkörper mit einer Oberfläche von mehr als 90 m2/m3 zur Anwendung kommen, kann die obere Grenze der Verweilzeit des Gases zwischen dem Austritt aus der Denitrierungszone und dem Eintritt in den ersten Stickoxid-Absorptionsturm unter 30 Sekunden liegen.
  • Die Temperatur der nitrosehaltigen Säure, die in die Denitrierungszone eingeführt werden soll, wird vorzugsweise durch entsprechende Regelung der zusätzlichen indirekten Vorwärmung dieser Säure konstant gehalten. Der Gehalt an Nitrose in der Dünnsäure in dem oben genannten Kreislauf in Folge von Auflösung von Stickoxiden in dieser Säure in der SOZ-Verarbeitungszone sollte höchstens 0,03 Gewichts-% berechnet als HNO3 betragen.
  • Die Konzentration der aus der Denitrierungszone abfliessenden Säure kann dabei durch Zusatz von Dunnsäure oder Wasser in diese Zone konstant gehalten werden, wodurch die Zufuhr von Wasser zum System so niedrig wie möglich gehalten wird. Zur Regelung des NO:NO2-Verhältnisses im Gasturm vor dessen Eintritt in die Stickoxid-Absorptionstürme wird die Menge an Nitrose-haltiger Säure variiert, welche in einer gegebenen Zeit in die Denitrierungszone geleitet wird.
  • Es ist besonders vorteilhaft, das Erwärmen der der Denitrierungszone zugeführten Säure durch Wärmeaustausch mit der aus dieser Zone ablaufenden Säure durchzuführen. Die Regelung der Temperatur kann durch teilweise Umgehung des Wärmeaustauschers herbeigeführt werden. Bei SOz-Gasen mit weniger als 2 Vol.-% SOz ist es notwendig. Wärme einzusetzen, die nicht aus dem System stammt. Die benötigte zusätzliche Wärmemenge ist erstaunlich gering, und man kann für die indirekte Erwärmung der Säure Dampf oder andere Heizmittel von relativ niedrigem Temperaturniveau verwerten. Derartige Wärmeenergie ist in Industriebetrieben oft aus Kühlprozessen im Ueberfluss vorhanden.
  • Das erfindungsgemässe Verfahren erlaubt es, Eintrittsgase in die Denitrierungszone, deren Temperatur unter 60°C liegt, zu verarbeiten. Auch Eintrittsgase, deren Temperatur weniger als 45°C beträgt, können trotz eines SO 2-Gehaltes von nur 1 bis 1,5% noch zu Schwefelsäure verarbeitet werden.
  • Eine Erhöhung der Säuretemperatur vor Eintritt in die Denitrierungszone auf Temperaturen oberhalb 80°C ermöglicht eine weitere Verminderung des erforderlichen Reaktionsraumes zur S02-Verarbeitung.
  • Als geeignet für die Dünnsäure-Produktionstürme der SOZ-Verarbeitungszone erwiesen sich Fullkörper nach US-PS 2 867 425 oder US-PS 3 752 453 und besonders solche des weiter unten beschriebenen Typs vereinfachter Herstellung, weil dieselben bei grosser Oberfläche einen sehr geringen Gaswiderstand aufweisen.
  • Erfindungsgemäss dient im Turmsystem die Variation der nitrosehaltigen Säuremenge, welche der Denitrierungszone zugeführt wird, als Regel-Mittel für das Verhältnis NO:NO2 im Gas, bevor das letztere in die Stickoxid-Absortionszone eintritt, und nicht der sonst in Turmsystemen meist übliche Zusatz von Wasser. Dieses Regelsystem nach der Erfindung erlaubt es, ein Turmsystem zu automatisieren.
  • In der US-PS 1 882 447 von H. F. Merrian umfasst die Denitrierungszone einen Produktdenitrierungsturm und einen eigentlichen Denitrator. Im Gegensatz zum Verfahren nach der Erfindung und der hierfür verwendeten Anlage wird in den Produktdenitrierungsturm von Merrian trockenes Gas aus einer Schwefelsäure-Kontaktanlage gemeinsam mit nitrosehaltiger Schwefelsäure eingeleitet, wobei in diesem Turm Wasser aus der Säure in den trockenen Gasstrom aufgenommen wird, der gleichzeitig auch Stickoxide aus der Säure absorbiert. Umgekehrt wird in der Vorbehandlungszone nach der Erfindung und der DE-OS 26 09 505 Feuchtigkeit aus dem in diese Zone eintretenden Gasstrom durch die sie durchstömende Dünnsäure aufgenommen.
    • Kurzbeschreibung der Figuren
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele für Anlagen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben. In den Zeichnungen zeigt
    • Fig. 1 in schematischer Darstellung einer erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage mit Einleitung von Salpetersäure in eine zur Vorbehandlungszone fließende Dünnsäure,
    • Fig. 2 den linken Teil einer weiteren, ähnlichen Ausführungsform, in welcher aber Stickstoff-Sauerstoff-Verbindungen enthaltendes Abgas einer Ammoniakverbrennung in die Zufuhrleitung für SOz-haltiges Gas eingeleitet wird.
    • Fig. 3 eine Teilansicht einer dritten Ausführungsform, in welcher nitrosehaltige Schwefelsäure in die Vorbehandlungszone eingelassen wird, und schließlich
    • Fig. 4 eine schematische Ansicht einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage, in welcher stickoxidhaltige Säure aus der Stickoxid-Absorptionszone mit oder ohne Zusatz von Salpetersäure in die Vorbehandlungszone eingeführt wird.
    Einzelbeschreibung für die in den Zeichnungen dargestellten Ausfürungsformen
  • Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems umfaßt sieben hintereinander geschaltete, als Behandlungszonen dienende Reaktionsapparate, welche in der Zeichnung als mit Säure berieselte Füllkörperschichten dargestellt sind. Der Kürze halber werden sie im folgenden als "Türme" bezeichnet.
  • Ein im System nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu behandelnder Gasstrom, der neben Stickstoff noch etwa 10 Vol.-% Sauerstoff, einen zum Ablassen in die Umgebungsluft mindestens zeitweilig zu hohen Gehalt an SO2 und einen erheblichen Gehalt an Wasserdampf z.B. 4 Vol.-% aufweist, wird über die Leitung 102 am untern Ende der im Turm 1 enthaltenen Füllkörperschicht eingeführt und vom oberen Ende derselben aus dem Turm 1 über die Gasleitung 22 zum unteren Ende der Füllkörperschicht in einem Denitrierturm 2 zugeführt. Vom oberen Ende des Turmes 2 gelangt der Gasstrom über die Leitung 32 zum oberen Ende eines ersten S02-Verarbeitungsturmes 3 der S02-Verarbeitungszone und nach abwärts gerichtetem Durchströmen der Füllkörperschicht des Turmes 3 über die Gasleitung 42 zum unteren Ende der Füllkörperschicht eines zweiten SOZ-Verarbeitungs- turmes 4 und in den letzteren. Der Gasstrom durchfließt diese Füllkörperschicht aufwärts und wird vom oberen Ende des Turmes 4 der SO2-Verarbeitungszone über die Gasleitung 52 zum oberen Ende eines ersten Turmes 5 der Stickoxid-Absorptionszone geleitet, dessen Füllkörperschicht er von oben nach unten durchströmt. Vom unteren Ende dieser Füllkörperschicht wird der Gasstrom vom Ventilator 67 abgesaugt und über die Leitung 62 in die im zweiten Absorptionsturm 6 befindliche Füllkörperschicht von unten nach oben gedrückt. Der Gasstrom verläßt nun das obere Ende des Turmes 6 über die Abgasleitung 72 und gelangt in den Säureentwässerungsturm 7, dessen Füllkörperschicht er von unten nach oben durchströmt. Erfindungsgemäß ist der Turm 7 unmittelbar oberhalb des Turmes 1 angeordnet und sein Inneres von demjenigen des Turmes 1 durch einen Gasflüssigkeitsverschluss 77 getrennt, welcher verhindert, daß in den Turm 7 unterhalb von dessen Füllkörperschicht eintretendes Gasaus Leitung 72 in den Raum des Turmes 1 oberhalb von dessen Füllkörperschicht und damit in die Gasleitung 22 gelangen kann.
  • Schließlich verläßt das nun von S02 freie oder nur noch einen zum Ablassen in die Umgebungsluft zulässigen Gehalt an SO2 aufweisende Abgas das System über die Ablaßleitung 705.
  • In der Zeichnung sind nur die Säureflüsse zwischen den verschiedenen Türmen dargestellt. Jede Füllkörperschicht kann mit einem zusätzlichen Säure-Kreislauf ausgestattet werden. Diese Kreisläufe sind jedoch zur Vereinfachung der Darstellung nicht in der Zeichnung gezeigt. Unter den Füllkörperschichten befinden sich in den Türmen Flüssigkeitssümpfe, von welchen der den Türmen 1 und 7 gemeinsame Sumpf am Fußende des Turmes 1 mit 71, und diejenigen der Türme 2 bis 6 mit 21,31, 41, 51 und 61 bezeichnet sind. Zum Transport der Berieselungssäure auf die Füllkörperschichten der Türme 2, 3, 4, 5, 6 und 7 dienen die Pumpen 25, 35, 45, 55, 65 und 75. Die aus der Füllkörperschicht des Turmes 7 abfließende Säure gelangt über den Gas-Flüssigkeitsverschluß 77 auf die Füllkörperschicht des Turmes 1. Die Wärmeaustauscher 24 und 74 dienen zum Erwärmen der Säuren, welche durch die Leitungen 23 bzw. 73 in die entsprechenden Füllkörperschichten der Türme 2 bzw. 7 strömen. Die Wärmeaustauscher 34, 44, und 64 dienen zum Kühlen der Säuren, die durch die Leitungen 33, 43 und 63 auf die entsprechenden Füllkörperschichten der Türme 3, 4 bzw. 6 fließen.
  • In den Ausführungsformen der Figuren 1 bis 4 gehören die Türme 3 und 4 zur SOz-Verarbeitungszone, welche mit einer im Kreislauf durch die Füllkörperschichten dieser beiden Türme geführten Dünnsäure von weniger als 70 Gew.-% H2S004 berieselt wird, Bei dem in der Anlage nach Figur 1 durchgeführten Verfahren beträgt die Konzentration im Turm 3 und 4 ca. 65 Gew.-% H2SO4. Der Turm 4 befindet sich am Ende der SO4-Verarbeitungszone. Es wurde gefunden, daß die Säure am Ende dieser Zone bereits merkliche Mengen Stickoxide aufnimmt.
  • Es ist üblich, den Nitrosegehalt von Schwefelsäure dadurch zu messen, daß man in eine vorgelegte Menge einer sauren KMn04-Lösung die zu prüfende Säure einfließen läßt, bis die Rotfärbung des Mn04-Anions verschwindet. Diese Analysenmethode beruht auf der Oxidation der Nitrose zu Salpetersäure. Es wurde festgestellt, daß die nach dieser Method gefundenen Werte des Gehaltes an an Sauerstoff gebundenem Stickstoff bei der Anwendung auf Dünnsäure aus dem Ablauf am Ende der SOZ-Verarbeitungszone zu niedrig liegen. Ermittelt man den gesamten Stickstoffgehalt dieser Säure durch andere analytische Methoden - wie z.B. nach Kjeldahl - erhält man zwei- bis dreimal Höhere Werte an Gesamtstickstoffgehalt. Es wird angenommen, daß die Säure neben Nitrose auch einen Anteil an Salpetersäure enthält.
  • Beim Verfahren in der Anlage nach Fig. 1 wurde in der Säure, welche aus den zweiten SOz-Verarbeitungsturm 4 abfließt, ein Gehalt an Stickstoff-Sauerstoff-Verbindungen ausgedrückt als 1/2 N2 von über 1 g/Liter gefunden. Dies entspricht einem HNO3-Gehalt von 4,5 g/Liter. Wie aus Figur 1 zu entnehmen ist, gelangt die aus der Füllkörperschicht des Turmes 4 abfließende Säure über den Sumpf 41 dieses Turmes und die Pumpe 35 durch die Leitung 33 zum Wärmeaustauscher 34 und weiter über die Leitung 33 auf die Füllkörperschicht des Turmes 3 und vom Sumpf 31 am Fußende dieses Turmes über die Leitung 43 und den die Säure kühlenden Wärmeaustauscher 44 mittels der Pumpe 45 wieder zum oberen Ende des Turmes 4. Die aus der Füllkörperschicht des Turmes 1 in den Sumpf 71 dieses Turmes abfließende Dünnsäure wird nun von der Pumpe 75 über die Leitung 73 durch den die Säure erwärmenden Wärmeaustauscher 74 und weiter durch die Leitung 73 in das obere Ende des Turmes 7, dessen Füllkörperschicht die Säureentwässerungszone darstellt, gefördert. Der vom Dünnsäurekreislauf der SOZ-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 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 verdunstete Wasser verläßt als Wasserdampf zusammen mit den SOZ-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 der Stickoxidäbsorptionstürme 5 und 6 eine genügende Säurekonzentration aufrechtzuerhalten (z.B. 75% Gew.-% H2SO4).
  • Durch Regelung der Heizmittelzufuhr zum Wärmeaustauscher 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 eingestellt werden kann. Wie bereits vorangehend erläutert, gelangt die abfließende Säure aus der Füllkörperschicht des Turmes 7 über den Gasverschluß 77 direkt auf die Füllkörperschicht des Turmes 1.
  • In der in Fig. 1 dargestellten Auführungsform der erfindungsgemäßen Anlage wird nun aus dem Kreislauf der Dünnsäure in der S02-Verarbeitungszone ein Teil abgezweigt und über die Leitung 30 und das Ventil 76 auf die Füllkörperschicht des Vorbehandlungsturmes '1 und dadurch in den Säurekreislauf der Türme 1 und 7 geleitet, wodurch diese Füllkörperschicht mit den in der Füllkörperschicht des Turmes 4 von der Säure aufgenommenen Stickstoffverbindungen versorgt wird.
  • Die Zufuhr von Säure über die Leitung 30 in den Kreislauf der Füllkörperschichten der Türme 7 und 1 bewirkt ein Ansteigen des Säureniveaus im beiden Türmen gemeinsamen Sumpf 71, wodurch Säure. über die Leitung 133 in die SO2-Verärbeitungszone zurückgeleitet wird. Es ist von Vorteil, die Konzentration der Säure in der Vorbehandlungszone möglichst tief zu halten, weil dann die Säure keine Stickoxide aufnimmt, sondern diese an den Gasstrom abgibt. Ein übermäßiges Absenken der Konzentration ist jedoch nicht zulässig, wenn relativ feuchte SOz-haltige Gase verarbeitet werden müssen, weil dann die Säure zu schwach ist, um Wasser aufzunehmen, und das Wasser dann in die Denitrierungszone (Turm 2) gelangt, wodurch man dort einen zu starken Abfall der Konzentration herbeiführen würde. In der in der Figur 1 dargestellten Anlage liegt die Konzentration der Säure im Kreislauf über die Füllkörperschichten der Türme 7 und 1 bei ca. 60 Gew.-% H2S04. Die Konzentration der Säure in der SOZ-Verarbeitungszone (Füllkörperschichten 3 und 4) liegt wie gesagt bei 65 Gew.-% HzS04. Der zu behandelnde Gasstrom weist beim Eintritt in den Vorbehandlungsturm 1 über die Leitung 102 vorzugsweise eine Temperatur von ca. 40°C auf.
  • Entsprechend der Bildung von Schwefelsäure in den Füllkörperschichten der Türme 3 und 4 steigt das Niveau der Sümpfe 31 und 41 langsam an. Damit ein Gleichgewichtszustand herbeigeführt werden kann, wird über die Leitungen 30 und 36 kontinuierlich etwas Säure durch das Ventil 26 in die Füllkörperschicht des Denitrierturmes 2 geleitet. Die denitrierte Säure mit ca. 75 Gew.-% H2SO4 aus dem Sumpf 21 des Turmes 2 wird über die Leitung 29 mittels der Pumpe 65 zum Kühler 64 und von diesem über die Leitung 63 zum oberen Ende der Füllkörperschicht des Turmes 6 gefördert, welcher das Ende der Absorptionszone bildet. Ueber das VentiJ 66 wird kontinuierlich etwas Säure aus dem System entnommen. Dies ist die produzierte Schwefelsäure mit einem Gehalt von vorzugsweise 75 - 85 Gew.-% H2S04. Die Stickoxidverluste des gesamten Systems, werden in der Anlage nach Fig. 1 durch Zugabe von Salpetersäure ausgeglichen, die im Behälter 91 gespeichert ist und durch die Pumpe 27 und das Ventil 28 in die Leitung 30 zugespeist wird.
  • In der Ausführungsform einer erfindungs gemäßen Anlage nach Fig. 2 wird keine Dünnsäure aus dem Kreislauf derselben durch die SO2-Verarbeitungszone in die Füllkörperschicht des Turmes 1 eingeleitet. Vielmehr erfolgt in dieser Ausführungsform die Zufuhr von an Sauerstoff gebundenem Stickstoff nicht in Form von Salpetersäure, sondern in Form von gasförmigen Stickoxiden; dabei ist es vorteilhaft, die gasförmigen Stickoxide nicht direkt in die SOZ-Verarbeitungszone (Füllkörperschichten 3 und 4) einzuleiten. Es wurde gefunden, daß eine raschere und kräftigere Wirkung erzielt wird, wenn man die Stickoxide zuerst in Schwefelsäure auflöst und danach die stickstoffhaltige Schwefelsäure in die SO2-Verarbeitungszone leitet.
  • In Fig. 2 ist mit 108 eine Vorrichtung zur katalytischen Oxidation von Ammoniak bezeichnet. Die gebildeten Stickoxide werden im Wärmeaustauscher 104 gekühlt und durchströmen anschließend die Kolonne 110 von unten nach oben. Jener Teil der Stickoxide welcher in der Kolonne 110 nicht absorbiert wird, gelangt über die Leitung 112 und die Leitung 102 in den Hauptgasstrom der Anlage. Aus der Leitung 114 kann über das Ventil 106 Dünnsäure aus dem Sumpf 71 des Turmes 1 in die Kolonne 110 geleitet werden. Die mit Stickoxiden gesättigte Dünnsäure gelangt über den Sumpf 101 und die Leitung 115 zur Pumpe 116 und über Leitung 117 und Ventil 118 in das obere Ende der Füllkörperschicht des Turmes 3. Die durch Leitungen 115 und 117 dem Kreislauf Turm 1 - Turm 7 - Wärmeaustauscher 74 über die Leitung 73 entzogene Dünnsäure wird, wie bereits erwähnt, durch über die Ausgleichsleitung 133 zufließende Dünnsäure ersetzt.
  • In der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage wird die Stickstoff-Sauerstoff-Verbindung der Vorbehandlungszone durch zusätzliche Berieselung der Füllkörperschicht des Turmes 1 mit nitrosehaltiger Schwefelsäure vorgenommen, die aus der Ueberführungsleitung 54 für die letztere vom Sumpf 51 des ersten Stickoxidabsorptionsturmes 5 über die Leitung 123 abgezweigt und dem oberen Ende der Füllkörperschicht des Turmes 1 zugeführt wird.
  • In der Ausführungsform der Anlage nach Fig. 4 wird eine Flüssigkeit, welche an Sauerstoff gebundenen Stickstoff, vor allem auch in Form von Salpetersäure enthält und einem besonderen Behälter 80 entnommen wird, in die mit Dünnsäure aus Turm 4 über Leitung 33 berieselte Füllkörperschicht des Turmes 3 der SOZ-Verarbeitungszone am oberen Ende der letzteren eingeführt.
  • Hierbei wird während des Verbrauches des Stickstoffgehaltes der zugeführten Flüssigkeit im Turm 3 eine überraschend starke Reaktion ausgelöst, wodurch eine Beschleunigung der SOz-Verarbeitung herbeigeführt wird. Dabei ist es wesentlich, daß die Salpetersäure oder die Stickoxide in der flüssigen Phase auf den Füllkörpem des Turmes 3 mit der Dünnsäure intim vermischt werden.
  • Die nitrosearme Säure aus dem Denitrierturm 2 durchströmt die Absorptionszone (Türme 6 und 5), und die dort gebildete nitrosehaltige Säure fließt aus der Füllkörperschicht des Turmes 5 in den Sumpf 51 zum Teil auch über die Leitung 82 und das Ventil 56 in den Behälter 80.
  • Im Behälter 80 befindet sich Schwefelsäure mit einem hohen Gehalt an Nitrose und/oder Salpetersäure. Außerdem kann Salpetersäure durch die Leitung 83 in den Behälter 80 zugeleitet werden, um die normalen Verluste des Systems an Stickoxiden zu kompensieren. Sobald der NO-Gehalt des die Stickoxid-Absorptionszone durch Leitung 72 verlassenden Gasstromes über einen zulässigen Wert ansteigt, oder falls der Anstieg der Konzentration an NO in diesem Gasstrom über eine festgelegte Geschwindigkeit hinaus erfolgt, wird die Pumpe 85 in Betrieb gesetzt, und stark nitrose-und/oder salpetersäurehaltige Schwefelsäure fließt über das Ventil 46 und die Leitung 37 in die Füllkörperschicht des Turmes 3.
  • Erfindungsgemäß wird nun der Vorbehandlungsturm 1 mit einem Teil der Flüssigkeit, welche an Sauerstoff gebundenen Stickstoff enthält, beschickt, indem in der Anlage nach Fig. 4 das Ventil 46 ganz oder teilweise geschlossen wird, während das Ventil 86 geöffnet wird. Hierdurch wird die von der Pumpe 85 geförderte, stark nitrose- und/oder salpetersäurehaltige Schwefelsäure aus dem Behälter 80 über die Leitung 78 auf die Füllkörperschicht des Turmes 1 geleitet.
  • Sobald 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 überschreitet, kann das Ventil 46 vollständig geschlossen werden.
  • Durch den erfindungsgemäß Einsatz von Stickstoff-Sauerstoff-Verbindungen in der Vorbehandlungszone wird das Gesamtsystem wesentlich intensiviert und es ist z.B. in der Anlage nach Fig. 1 bei der Verarbeitung von ca. 1 Vol.-%igen S02-haltigen Gasen nicht notwendig, an irgendeiner Stelle des Systems auf Temperaturen über 65°C anzuwärmen, um eine genügende Denitrierung und eine restlose SOz-Verarbeitung im Gesamtsystem sicherzustellen. Das Arbeiten bei relativ tiefen Temperaturen bedeutet ein Einsparen an Wärmeenergie und hat außerdem den wesentlichen Vorteil, daß vergleichsweise billige Werkstoffe Verwendung finden können.
  • Wenn erfindungsgemäß stickoxidhaltige Säure in die Schicht des Turmes 1 eingeleitet wird, kann ohne Erhöhung des Nitrosegehaltes der Säure im Sumpf 51 und ohne Erhöhung des Stickoxidgehaltes der Abgase des Systems wesentlich mehr S02-Gas verarbeitet werden. Bei einem Zusatz von 0,05 Mol an Sauerstoff gebundenem Stickstoff pro Nm3 Gas in die schicht des Turmes 1 kann die Leistung des Systems auf 460 Nm3/h gesteigert werden.
  • Ein Zusatz von 0,3 Mol an an Sauerstoff gebundenem Stickstoff pro Nm3 Gas erlaubt eine Steigerung der Leistung auf 650 Nm3/h.
  • Ohne die Maßnahmender Erfindung gelingt es, wenn der Stickoxidgehalt im Abgas des Systems unter 400 ppm gehalten werden muß, auch bei optimaler Regelung nur, 400 Nm3/h Gas im System zu verarbeiten.
  • Der Nitrosegehalt der Säure im Sumpf 51 beträgt 2 Gew.-%, berechnet als HN03 (100%ige Salpetersäure).
  • Die Säure im Sumpf 41 enthält 0,3 Gew.-% an Sauerstoff gebundenem Stickstoff, berechnet als HN0 3.
  • Der Zusatz von an Sauerstoff gebundenem Stickstoff über die Leitung 30 und das Ventil 76 in die Schicht des Turmes 1 bewirkt in der Schicht eine exotherme Reaktion. Bei einem Zusatz von 0,3 Mol an Sauerstoff gebundenem Stickstoff pro Nm3 Gas wird eine Erhöhung der Säureablauftemperatur aus der Schicht des Turmes 1 um 4 Celsiusgrade beobachtet. Die erwärmte Säure gelangt wie oben beschrieben in den Sumpf 71 und wird durch den Wärmeaustauscher 74 geleitet. Dank der Zufuhr von an Sauerstoff gebundenem Stickstoff in die Schicht des Turmes 1 hat die Säure vor Eintritt in den Wärmeaustauscher 74 bereits eine Temperatur von 60°C. Mit dem Heizmedium für den Wärmeaustauscher 74 braucht durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen nun nur noch etwa die halbe Wärmemenge zugeführt zu werden, um am Austritt des Wärmeaustauschers eine Temperatur von 63°C zu erreichen. Die erwärmte Säure gelangt über die Leitung 73 in die Schicht des Turmes 7 und gibt dort wie ebenfalls oben beschriebenen Wasserdampf an die trockenen Abgase aus der Stickoxid- Absorptionszone ab. Dabei kühlt sich die Säure auf ca. 50°C ab und gelangt in die Schicht das Turmes 1 zurück. Durch den Zusatz von Säure, welche an Säure gebundenen Stickstoff enthält, über das Ventil 76 zur Schicht 1 steigt das Niveau im Sumpf 71 an und eine entsprechende Menge Säure fließt über die Leitung 133 in den Sumpf 31 und damit in den Kreislauf der SOz-Verarbeitungszone (Türme 3 und 4) zurück.
  • Die Arbeitsweise der Anlage nach Fig. 1 wird noch in dem folgenden Ausführungsbeispiel erläutert.
    • Beispiel
  • Ein SO2-Gasstrom enthält pro Nm3 (1 Normalkubikmeter= 1 m3 bei 0°C und 1 bar) folgende Gramm-Molmengen:
    Figure imgb0004
    • Der Rest besteht aus Stickstoff.
  • Ein regelbarer Volumenstrom dieses Gases wird in die Füllkörperschicht des Turmes 1 einer Anlage nach Fig. 1 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 wie in DT-OS 24 16 955 beschrieben verwendet. Die Füllung hat eine Oberfläche von ca. 300 m2/m3. Die Säureumwälzung in den Füllkörperschichten der Türme 1 und 7 erfolgt, wie in Fig. 1 dargestellt und beträgt 2 Liter/Nm3 Gas. Die Schicht des Denitrierturmes 2 wird in der in Fig. 1 dargestellten Art mit 1 Liter/Nm3 Gas berieselt. Die Schichten der SOz-Verarbeitungstürme 3 und 4 haben eine Berieselung von je 3 Liter/Nm3 Gas. Die Berieselung der Schichten der Absorptionstürme 5 und 6 wird durch Pumpen und Leitungen, welche in Fig. 1 nicht dargestellt sind, verstärkt. Diese nicht dargestellten Pumpen fördern Säure aus den Sümpfen 51 bzw. 61 wieder zum oberen Ende der Füllungen der Türme 5 und 6, so daß sich zusammen mit den in Fig. 1 dargestellten Säureflüssen in den Füllungen eine Berieselung von 4 Liter/Nm3 Gas ergibt. Die Säuretemperatur am Austritt der Wärmeaustauscher 74 und 24 beträgt 63°C. Die Säuretemperatur nach den Wärmeaustauschern 34, 44 und 64 liegt zwischen 30 und 40°C. Bezogen auf eine Temperatur von 15°C haben die umgepumpten Säuren folgendes Litergewicht:
    Figure imgb0005
  • Die in den Schichten der Absorptionstürme 5 und 6 absorbierten Stickoxide werden mit der Säure über den Sumpf 51 durch die Pumpe 25 über die Leitungen 54 und 23 auf die Schicht des Denitrierturms 2 geleitet, in welcher diese Stickoxide durch die Reaktion mit SO2 als NO in den Gasstrom gelangen, welcher den Turm 2 durch die Leitung 32 verlässt. Die SO2-Verarbeitung in den Schichtung der Türme 3 und 4 ist umso besser, je mehr Stickoxide im Gasstrom enthalten sind.
  • Ueber die Leitung 23 werden pro Nm3 Gas ein Liter nitrosehaltige Säure in die Schicht des Denitrierturmes 2 geleitet. Je höher der Nitrosegehalt der Säure ist, umsomehr SOz-haltiges Gas 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 Sumpf 51 wird aus dem Behälter 91 Salpetersäure über die Pumpe 27 und das Ventil 28 über die Leitung 36 und über das Ventil 26 auf die Schicht des Denitrierturmes 2 geleitet.
  • Erfindungsgemäß wird nun etwa ein Drittel der stickoxidhaltigen Säure, die aus dem Sumpf 41 des Turmes über die Leitungen 33 und 43 in der SOZ-Verarbeitungszone zirkuliert, nach dem Erwärmen im Wärmeaustauscher 34 auf etwa 30 bis 40°C abgezweigt und über die Leitung 30 und das Ventil 76 am oberen Ende des Turmes 1 in diesen eingeleitet und seine Füllkörperschicht mit dieser abgezweigten Säure zusätzlich zu der aus dem Turm 7 herabfließenden Dünnsäure berieselt.
  • Hierdurch kann ohne Erhöhung des Nitrosegehaltes der Säure im Sumpf 51 und ohne Erhöhung des Stickoxidgehaltes der Abgase des Systems wesentlich mehr SOz-Gas verarbeitet werden, wie bereits weiter oben erläutert wurde, als ohne diese erfinderischen Maßnahmen.

Claims (14)

1. Verfahren zum Abtrennen von SO2 aus einem mindestens 5 g Wasser/m3 enthaltenden Gasstrom, der das SO2 mindestens zeitweilig in zum Ablassen in die Umgebungsluft unzulässig hoher Konzentration enthält, unter Gewinnung von Schwefelsäure nach dem Stickoxidverfahren in einem zur Erzeugung einer starken Schwefelsäure von über 70 Gewichts-% H2SO4 geeigneten System von Reaktionszonen, wobei das SOz-haltige Gas (mit einem zur Durchführung des Stickoxidverfahrens geeigneten Sauerstoffgehalt) unter einem zum Durchleiten des Gases durch das System ausreichenden Ueberdruck nacheinander
(a)durch eine Vorbehandlungszone;
(b) durch eine Denitrierungszone;
(c) durch eine SO2-Verarbeitungszone,

in welcher es im intimen Kontakt mit im Kreislauf durch diese Zone geführter verdünnter Schwefelsäure mit einem Gehalt von weniger als 70 Gew.-% H2SO4 (Dünnsäure) gebracht wird, wobei die Verweilzeit des SO2 und Stickoxide enthaltenden Gases zwischen dem Austritt aus der Denitrierungszone und dem Eintritt in den ersten Turm der Stickoxid-Absorptionszone bei Konzentrationen von mindestens 5 Vol.-% SO2 und mindestens 10 Vol.-% O2 im Eintrittsgas in die Denitrierungszone kürzer als 30 Sekunden gehalten wird, während bei kleineren SO2-Gehalten oder kleineren O2-Gehalten im genannten Eintrittsgas die obere Grenze der Verweilzeit sich nach der Formel
Figure imgb0006
errechnet, worin Zmax die Verweilzeit in Sekunden [SOz] den Gehalt an SO2 im Eintrittsgas in die Denitrierungszone in Vol.-% und [O2] den Gehalt an O2 im gleichen Eintrittsgas, ebenfalls in Vol.-%, bedeuten; und
(d) durch eine Stickoxid-Absorptionszone geleitet wird, wobei mindestens ein Teil der nitrosehaltigen, aus der Absorptionszone abfliessenden Schwefelsäure indirekt auf eine Temperatur über 60°C erhitzt und unter Umgehung der SO2-Verarbeitungszone direkt in die Denitrierungszone eingeleitet wird, in welcher Stickoxide aus dieser Säure in den Gasstrom überführt werden, wodurch aus der Denitrierzone abfliessende, von Nitrose praktisch freie Säure mit einem Gehalt von über 70 Gewichts-% H2SO4 aus dem System entnommen werden kann; und ein Teil der letztgenannten Säure wieder durch die Absorptionszone zirkuliert und dort Stickoxide aus dem Gasstrom absorbiert; wobei weiter
(a) ein Teil der genannten Dünnsäure aus dem Kreislauf durch die SOz-Verarbeitungszone entnommen und in der Vorbehandlungszone in Kontakt mit dem feuchten SO2-haltigen Gasstrom gebracht wird,
(ß) ein erster Teil der aus der Vorbehandlungszone abfliessenden, durch Feuchtigkeit aus dem Gas stärker verdünnten, von in den Gasstrom abgebbaren Stickoxiden praktisch freien Dünnsäure unter Umgehung der Denitrierungszone direkt in den Kreislauf der S02-Verarbeitungszone zurückgeführt wird; und
(y) ein anderer Teil der aus der genannten Vorbehandlungszone abfliessenden Dünnsäure in eine Säureentwässerungszone geleitet wird, in welcher Wasser aus der Dünnsäure verdampft wird, worauf die entstehende höher konzentrierte Dünnsäure wieder in den Dünnsäurekreislauf zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass
(8) in die Vorbehandlungszone eine Stickstoff-Säuerstoff-Verbindung (wie in der Beschreibung definiert) in solcher Menge eingeführt wird, dass beim Kontakt des SO2-haltigem Gasstromes mit Dünnsäure in dieser Zone der Gehalt der Stickstoff-Sauerstoff-Verbindung in derselben stets mindestens 0,8 g Stickstoff je Mol im zu behandelnden Gasstrom enthaltenen SOz entspricht, wobei jedoch der Gehalt an Stickstoff-Sauerstoff-Verbindung, der in die Vorbehandlungszone eingeführt wird, höchstens 11,2 g Stickstoff je Mol S02 des Gasstroms entspricht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stickstoff-Sauerstoff-Verbindung in Form einer diese enthaltenden Schwefelsäure, deren H2SO4-Gehalt unter 70 Gew.-% liegt, zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwefelsäure aus der SOz-Verarbeitungszone entnommen wird und dass ihr vor ihrem Eintritt in die Vorbehandlungszone die Stickstoff-Sauerstoff-Verbindung zugefügt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in die zur Vorbehandlungszone fliessende Dünnsäure Salpetersäure eingeleitet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Vorbehandlungszone (1) austretende Dünnsäure in einer Säureentwässerungszone (7) mit den Abgasen aus der Stickoxid-Absorptionszone (5, 6) in Kontakt gebracht und die resultierende Schwefelsäure mit von ihr aus den Abgasen aufgenommenem Stickoxid und etwas erhöhtem H2SO4-Gehalt direkt in die Vorbehandlungszone (1) wieder eingeleitet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dünnsäure aus der Säureentwässerungszone (7) über einen Gas-Flüssigkeitsverschluss (77) direkt in die Vorbehandlungszone (1) fliesst.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die H2S04-Konzentration der in der Vorbehandlungszone (1) mit dem SOz-haltigen Gasstrom in Kontakt tretenden Säure niedriger gehalten wird als die H2SO4-Konzentration der Säure in der SOz-Verarbeitungszone (3, 4).
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stickstoff-Sauerstoff-Verbindung in Form von Absorptionssäure aus der Stickoxid-Absorptionszone (5, 6) entnommen und, gegebenenfalls unter Zusatz von Salpetersäure, in die Vorbehandlungszone (1) eingeführt wird.
9. Anlage zur Durchführung des in den Ansprüchen 1 bis 8 beschriebenen Verfahrens, welche nacheinander umfasst:
(a) eine Vorbehandlungszone
(b) eine Denitrierungszone
(c) eine SOz-Verarbeitungszone und
(d) eine Stickoxid-Absorptionszone

mit je Zone mindestens einem Gas-Flüssigkeits-Reaktionsapparat, der mit einem für die Aufnahme von aus dem unteren Ende des betreffenden Apparates austretender Flüssigkeit dienenden Sumpf versehen ist, sowie:
(e) eine Leitung für den Gasstrom, welche nacheinander am einen Ende der Vorbehandlungszone in diese eintritt und vom anderen Ende der letzteren zur Denitrierungszone, von dieser zur S02-Verarbeitungszone und von der letzteren zur Stickoxid-Absorptionszone und alsdann vom oberen Ende der letzteren zum unteren Ende der Säureentwässerungszone und schliesslich vom Ende der letzteren Zone ins Freie führt,
(f) eine Kreislaufleitung für Dünnsäure durch die SOz-Verarbeitungszone,
(g) eine Kreislaufleitung für Dünnsäure durch die Vorbehandlungs- und Entwässerungszone und schliesslich
(i) eine Kreislaufleitung für Säure vom in Gasstromflussrichtung ersten Sumpf der Stickoxid- Absorptionszone zum oberen Ende der Denitrierungszone und vom Sumpf der letzteren zurück zum oberen Ende des letzten Reaktionsapparates der Stickoxid-Absorptionszone, sowie
(j) eine Ausgleichsleitung, welche den letzten Sumpf der Vorbehandlungszone mit dem in Gasstromflussrichtung ersten Sumpf der SO2-Verarbeitungszone verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zufuhrleitung für Stickstoff-Sauerstoff-Verbindung enthaltende gasförmige oder flüssige Substanz vorgesehen ist, die in einem Reaktionsapparat der Vorbehandlungszone mündet und dieser die genannte Verbindung, zusätzlich zu dem zu behandelnden Gasstrom und der Dünnsäure aus der Kreislaufleitung (g) zuführt.
10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktionsapparat der Säureentwässerungszone über demjenigen der Vorbehandlungszone angeordnet und zwischen beiden ein Gas-Flüssigkeits-Verschluss vorgesehen ist, durch welchen Dünnsäure aus der Säureentwässerungszone direkt in die Vorbehandlungszöne herunterfliessen kann, ohne dass die Gasströme durch die beiden Zonen sich vermischen können.
11. Anlage nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abzweigungsleitung (30) aus der Dünnsäure-Kreislaufleitung (f) (33) der SOz-Verarbeitungszone (3, 4) vorgesehen ist, weiche Abzweigungsleitung (30) in Dünnsäureströmungsrichtung vor dem oberen Ende des in Gasstromrichtung ersten Reaktionsapparats (3) der S02-Verarbeitungszone in die Vorbehandlungszone (1) eingeführt wird und diese im gleichen Sinne wie die Dünnsäure des Kreislaufs nach (g) (73) entgegen dem die Vörbehandlungszone (1) von unten nach oben durchströmenden Gasstrom durchfliesst..
12. Anlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Säure aufheizender Wärmeaustauscher (34) in der Kreislaufleitung nach (f) (33) vorgesehen ist und dass die Abzweigleitung (30) in Dünnsäureflussrichtung stromab diesem Wärmeaustauscher (34) vor Eintritt in den ersten Reaktionsapparat (3) der SO2-Verarbeitungszone abzweigt.
13. Anlage nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ueberführungsleitung (82, 78) vom Sumpf (51) des in Gasströmungsrichtung ersten Reaktionsapparates der Stickoxidabsorptionszone (5) vorgesehen ist, welche zum oberen Ende des Reaktionsapparates der Vorbehandlungszone (1) führt und stickoxidhaltige Absorptionssäure in die letztere Zone einlässt.
14. Anlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet dass eine Vorrichtung (83, 80) zum Zusatz von Salpetersäure zur stickoxidhaltigen Absorptionssäure in der Ueberführungsleitung (82, 78) für die letztere Säure vorgesehen ist.
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