BR112019003994B1 - Sistema e método para produzir ácido sulfúrico aquoso, e, unidade de pré-resfriamento - Google Patents

Abstract

Um sistema (100) para produzir ácido sulfúrico aquoso. O sistema (100) compreende um primeiro trocador de calor (410) configurado para resfriar água e/ou sulfúrico aquoso para produzir água resfriada e/ou ácido sulfúrico aquoso resfriado; uma unidade de pré-resfriamento (200) configurada para pré-resfriar algum gás contendo trióxido de enxofre, a unidade de pré- resfriamento (200) compreendendo uma entrada ou entradas (212, 214) para receber [i] o gás contendo trióxido de enxofre e [ii] a água resfriada e/ou o ácido sulfúrico aquoso resfriado, uma saída (216) para liberar ácido sulfúrico aquoso e o gás contendo trióxido de enxofre, e um primeiro bocal (220) para pulverização da água resfriada e/ou do ácido sulfúrico aquoso resfriado sobre o gás contendo trióxido de enxofre para resfriar o gás contendo trióxido de enxofre. O sistema compreende adicionalmente uma torre de condensação (300) compreendendo uma primeira entrada (302) para receber o gás resfriado contendo trióxido de enxofre e ácido sulfúrico aquoso da unidade de pré-resfriamento (200) e um meio (320) para circular o ácido sulfúrico aquoso dentro da torre de condensação (300) pulverizando para fortalecer o ácido sulfúrico aquoso. Além disso, um método para produzir ácido sulfúrico aquoso. Além disso, uma unidade de pré-resfriamento (200) adequada para resfriar gás compreendendo trióxido de enxofre a (...).

Description

Campo técnico

[001] A invenção se refere a métodos e sistemas para produzir ácido sulfúrico. A invenção se refere a métodos e sistemas para produzir ácido sulfúrico aquoso. A invenção se refere a métodos e sistemas para produzir ácido sulfúrico a partir de trióxido de enxofre e água. A invenção se refere a uma fábrica de celulose, que em uso e como produto secundário produz dióxido de enxofre, e um sistema para produzir ácido sulfúrico a partir do dióxido de enxofre.

Fundamentos

[002] Um método para produzir ácido sulfúrico (H2SO4) a partir de gás compreendendo dióxido de enxofre (SO2) é conhecido da patente SE 510 171. No método, o SO2 é cataliticamente oxidado para trióxido de enxofre (SO3). Ao contactar o SO3 com água (H2O) ou ácido sulfúrico aquoso, o líquido pode ser fortalecido, isto é, a sua concentração de ácido sulfúrico pode ser aumentada. No entanto, no processo de oxidação catalítica, a temperatura do SO3 é alta, tipicamente acima de 450°C. Além disso, SO3 e H2SO4 são quimicamente extremamente ativos. Portanto, os materiais usados no equipamento precisam ser resistentes ao calor e à corrosão. Esses materiais são muito caros. Como os recursos são tipicamente limitados, isso limita o tamanho do equipamento, pelo que, para determinados recursos, a capacidade de produção de H2SO4 pode permanecer abaixo da desejada.

[003] Além disso, a natureza corrosiva do ácido sulfúrico depende da sua força. O ácido sulfúrico é extremamente corrosivo na faixa de força de cerca de 20% a 85% em peso. No entanto, quando a força é ainda maior, como 93% ou mais, a natureza corrosiva do H2SO4 é menos severa. Essa é uma razão pela qual as usinas de produção convencionais incluem uma torre de fortalecimento de ácido configurada para fortalecer o ácido sulfúrico a uma força de pelo menos 93% em peso. No entanto, se os materiais forem selecionados para suportar apenas H2SO4 substancialmente puro, o processo deve ser executado de tal forma que não seja produzido ácido sulfúrico mais fraco. Caso contrário, ocorreriam problemas de corrosão, o que poderia levar ao vazamento de H2SO4 forte, causando problemas de saúde e ambientais. Um processo pode ser difícil de executar de tal maneira, pelo que tal processo é consideravelmente arriscado. Além disso, em muitos processos químicos que envolvem ácido sulfúrico, é necessário apenas ácido sulfúrico mais fraco (isto é, ácido sulfúrico aquoso), pelo que não é necessária tal torre de fortalecimento, desde que o sistema esteja configurado para manipular ácido sulfúrico aquoso. Devido à natureza corrosiva do ácido sulfúrico aquoso, os materiais adequados para os sistemas conhecidos são caros.

[004] Além disso, mesmo se materiais resistentes à corrosão forem usados, o material desgasta ou corrói até certo ponto durante o uso. Assim, tais sistemas podem levar a vazamentos e/ou pode haver uma necessidade constante de manutenção. A manutenção aumenta os custos operacionais e os vazamentos representam riscos ambientais e de segurança.

Sumário

[005] É descrito um método para produzir ácido sulfúrico aquoso. O método permite usar materiais menos caros, que ainda são duráveis em uso. Um sistema correspondente também é descrito. Dessa forma, os riscos de segurança e ambientais podem ser reduzidos, mantendo baixos os custos de investimento. Além disso, o equipamento é configurado de tal forma que peças corroídas podem ser facilmente substituídas. Além disso, uma certa parte do sistema pode ser configurada para absorver a maior parte da corrosão, e essas partes protetoras também podem ser facilmente substituíveis.

[006] No método e no sistema, o gás contendo SO3 é pré-resfriado em uma unidade de pré-resfriamento antes de ser introduzido em uma torre de condensação, em que é produzido ácido sulfúrico H2SO4 (e/ou HSO4 e/ou SO42-). Devido ao pré-resfriamento, a temperatura da torre de condensação pode ser retida a um nível baixo, pelo que materiais mais baratos podem ser usados na mesma. Além disso, a unidade de pré-resfriamento, que ainda requer materiais resistentes ao calor e à corrosão, pode ser feita muito menor que a torre de condensação, mantendo baixos os custos totais do material. Além disso, quando aplicado em conexão com uma fábrica de celulose que libera parte de um gás contendo SO2, o SO2 restante pode ser recuperado em um purificador como produto de reação utilizável na fábrica de celulose. A invenção é mais especificamente descrita nas reivindicações.

Breve descrição dos desenhos

[007] A Fig. 1a mostra esquematicamente um sistema e um método para produzir ácido sulfúrico, o sistema sendo mostrado em uma vista lateral, a Fig. 1b mostra esquematicamente em uma vista de topo um sistema para produzir ácido sulfúrico, a Fig. 2 mostra esquematicamente um sistema e um método para produzir ácido sulfúrico, a Fig. 3 mostra uma unidade de pré-resfriamento em mais detalhes, a Fig. 4 mostra a estrutura interna da parte IV da Fig. 3 em uma vista lateral detalhada, e a Fig. 5 mostra um sistema configurado para recuperar o SO2 restante do gás de combustão em um purificador como produto de reação utilizável em uma fábrica de celulose.

Descrição Detalhada

[008] A Figura 1a mostra uma modalidade de um sistema 100 para produzir ácido sulfúrico aquoso. Nas figuras, Sz denota uma direção vertical. Ambas as direções Sx e Sy são perpendiculares entre si e horizontais. O sistema 100 é conectado a uma fonte configurada para produzir algum gás compreendendo trióxido de enxofre SO3. Uma entrada 212 para este gás é mostrada na figura. O sistema 100 é configurado para receber [i] água H2O e [ii] o gás compreendendo trióxido de enxofre SO3. A água que é recebida pode estar na forma de água substancialmente pura ou na forma de ácido sulfúrico aquoso compreendendo água. Além disso, o sistema 100 é configurado para reagir a água H2O com o trióxido de enxofre SO3 para produzir ácido sulfúrico H2SO4. Em particular, o sistema está configurado para produzir ácido sulfúrico aquoso.

[009] Nessa descrição, o termo “ácido sulfúrico aquoso” refere-se a uma solução aquosa de ácido sulfúrico, na qual o teor de ácido sulfúrico é no máximo 80% em peso. Como discutido abaixo, em um processo típico, a força do ácido sulfúrico aquoso é no máximo 70% em peso. A uma determinada temperatura, a força do ácido sulfúrico aquoso correlaciona-se com sua densidade e pH, o que pode ser usado como evidência da força do ácido sulfúrico aquoso. Em termos alternativos, o termo “ácido sulfúrico aquoso” refere-se a um líquido que pode ser produzido misturando apenas água H2O e ácido sulfúrico H2SO4, em que a porcentagem em peso de H2SO4 é no máximo 80 ou no máximo 70. Como é do conhecimento de um versado, a solução aquosa de H2SO4 resultará nas seguintes reações:

[0010] Em ambas as reações, o equilíbrio é fortemente para o lado direito. Ao longo desta descrição, os termos “ácido sulfúrico aquoso” e “H2SO4 aquoso” referem-se a uma solução aquosa compreendendo pelo menos H2O, H3O+, e HSO4 ou SO42-. O ácido sulfúrico aquoso pode ser livre de H2SO4 ou HSO4 ou SO42-conforme indicado pelas reações anteriores.

[0011] Os propósitos de produzir apenas ácido sulfúrico aquoso são duplos. Primeiro, quando o ácido sulfúrico é necessário apenas em um processo que necessita apenas de ácido sulfúrico aquoso, o ácido sulfúrico aquoso pode ser produzido de uma maneira eficiente em termos de recursos em comparação com a produção de H2SO4 substancialmente puro e sua diluição no processo. Em segundo lugar, quando o ácido sulfúrico forte não é necessário, também não é necessária uma torre de fortalecimento. Isso ajuda a manter baixos os custos de investimento.

[0012] No método e sistema, o ácido sulfúrico é produzido em uma reação exotérmica de SO3 com água. A água pode estar contida em ácido sulfúrico aquoso. A reação pode ser formalmente escrita como

[0013] Com referência à Fig. 1a, o sistema 100 compreende uma unidade de pré-resfriamento 200 configurada para pré-resfriar o gás contendo trióxido de enxofre SO3. A unidade de pré-resfriamento 200 compreende uma primeira entrada 212 para receber o gás contendo trióxido de enxofre, uma segunda entrada 214 para receber ácido sulfúrico aquoso resfriado ou água resfriada (isto é, água livre de HSO4 ou SO42-). A unidade de pré-resfriamento 200 compreende um primeiro bocal 220 configurado para pulverizar o ácido sulfúrico aquoso resfriado e/ou a água resfriada no gás contendo trióxido de enxofre para resfriar o gás contendo trióxido de enxofre. Simultaneamente, a água reage com SO3 como indicado acima. Quando a água reage com o trióxido de enxofre, parte do trióxido de enxofre forma ácido sulfúrico. Desse modo, o ácido sulfúrico aquoso se fortalece, até certo ponto, na unidade de pré-resfriamento 200; ou parte da água é convertida em ácido sulfúrico aquoso na unidade de pré-resfriamento 200. A unidade de pré-resfriamento 200 compreende também uma saída 216 para liberar o ácido sulfúrico aquoso e o gás compreendendo trióxido de enxofre.

[0014] Com referência à Fig. 1a em um método correspondente, o gás contendo trióxido de enxofre é recebido de tal modo que na primeira entrada 212, a temperatura do gás contendo trióxido de enxofre é de pelo menos 300°C. Tipicamente, o SO3 é produzido em um processo de oxidação catalítica, em que a temperatura pode subir acima de 450°C, tal como de 460°C a 480°C. No entanto, o gás pode resfriar enquanto é transportado para a unidade de pré-resfriamento 200. Tipicamente, o gás compreendendo trióxido de enxofre, quando recebido na unidade de pré-resfriamento 200 (isto é, na entrada 212), compreende de 0,1% em volume a 3% em volume, como de 0,2% em volume a 2% em volume de trióxido de enxofre. Como é evidente, quando o SO3 reage com a água, o teor de SO3 diminui. Assim, o gás processado, denotado por “combustão” na Fig. 1a, pode ser essencialmente livre de SO3. No caso do gás contendo trióxido de enxofre conter ainda dióxido de enxofre, o gás processado (“combustão”) pode compreender dióxido de enxofre.

[0015] Se necessário, o gás processado (isto é, “combustão”) pode ser adicionalmente lavado em um purificador 700, por exemplo, com solução de purificação incluindo álcali, tal como NaOH, para remover essencialmente todo o enxofre do gás de combustão (Fig. 5). Isso pode acontecer, por exemplo, quando o gás de combustão é liberado para a atmosfera em locais onde as restrições ambientais são altas. Isso pode acontecer em particular quando o gás contendo trióxido de enxofre contém adicionalmente dióxido de enxofre, como será discutido em detalhe abaixo.

[0016] Na unidade de pré-resfriamento 200, o gás contendo trióxido de enxofre é resfriado a uma temperatura máxima de 120°C, preferivelmente no máximo 100°C, por pulverização de líquido resfriado (por exemplo, ácido sulfúrico aquoso e/ou água) sobre o gás contendo trióxido de enxofre. A temperatura refere-se à temperatura do gás na saída 216 da unidade de pré- resfriamento 200. Como indicado acima, pelo menos parte do trióxido de enxofre forma ácido sulfúrico por reação com água, opcionalmente com a água do ácido sulfúrico aquoso, produzindo assim ácido sulfúrico aquoso ou ácido sulfúrico aquoso mais forte.

[0017] O sistema 100 compreende adicionalmente um primeiro trocador de calor 410. O primeiro trocador de calor 410 compreende uma primeira entrada 412 para ácido sulfúrico aquoso quente e/ou água, uma primeira saída 414 para ácido sulfúrico aquoso resfriado e/ou água resfriada, uma segunda entrada 416 para refrigerante (isto é, meio de resfriamento) e uma segunda saída 418 para o refrigerante. O sistema compreende adicionalmente uma tubulação 450 configurada para transportar o ácido sulfúrico aquoso resfriado e/ou a água resfriada da primeira saída 414 do primeiro trocador de calor 410 para a segunda entrada 214 da unidade de pré- resfriamento 200. Como é evidente, a partir da segunda entrada 214 da unidade de pré-resfriamento 200, o ácido sulfúrico aquoso e/ou água é transportado para o primeiro bocal 220 em uma tubulação.

[0018] Quando o processo começa e, opcionalmente, também mais tarde, a água H2O é alimentada no processo para produzir o ácido sulfúrico aquoso. Na Fig. 2 a água líquida é designada como H2O(l) para distinguir do vapor, isto é, água gasosa, H2O(g). Assim, no início do processo, o líquido que é transportado do primeiro trocador de calor 210 para a unidade de pré- resfriamento 200 pode estar livre de ácido sulfúrico ou essencialmente livre de ácido sulfúrico. No entanto, como o processo é conduzido por algum tempo, a água é reagida para formar o ácido sulfúrico aquoso. Além disso, no método, o ácido sulfúrico aquoso da torre de condensação 300 e opcionalmente alguma água de reposição (H2O(l), por exemplo, através da válvula 465) é alimentado através do trocador de calor 410 para a unidade de pré-resfriamento 200. Essa água de reposição não é necessária após o início do processo, desde que o gás contendo SO3 contenha ainda vapor (H2O(g)) em quantidade suficiente.

[0019] De modo correspondente, o método compreende resfriar água e/ou ácido sulfúrico aquoso, produzindo assim água resfriada e/ou ácido sulfúrico aquoso resfriado. O resfriamento é feito no primeiro trocador de calor 410 como indicado acima. Preferivelmente, a água e/ou o ácido sulfúrico aquoso é resfriado de tal modo que a temperatura da água e/ou ácido sulfúrico aquoso na primeira saída 414 do trocador de calor 410 é no máximo 80°C.

[0020] O sistema 100 compreende uma torre de condensação 300. A torre de condensação 300 compreende uma parede 310 ou paredes 310 que limitam uma câmara de reação 312 para fortalecer o ácido sulfúrico aquoso. A parede 310 pode ser uma parede externa da torre de condensação 300. A torre de condensação 300 compreende uma entrada 302 para receber o ácido sulfúrico aquoso e o gás compreendendo trióxido de enxofre da saída 216 da unidade de pré-resfriamento 200. Como mostrado na figura 1a, o sistema 100 compreende uma tubulação configurada para transportar o ácido sulfúrico aquoso e o gás compreendendo trióxido de enxofre da saída 216 da unidade de pré-resfriamento 200 para a torre de condensação 300. A torre de condensação 300 compreende um meio 320 para circular o ácido sulfúrico aquoso dentro da câmara de reação 312 por pulverização a fim de fortalecer o ácido sulfúrico aquoso. O meio 320 pode compreender um segundo bocal 326, uma tubulação 324 configurada para transportar ácido sulfúrico aquoso para o segundo bocal 326 e uma bomba 322 configurada para bombear o ácido sulfúrico aquoso para a tubulação 324. O ácido sulfúrico aquoso pode ser bombeado, por exemplo, do fundo da câmara de reação 312.

[0021] O sistema 100 compreende um arranjo de bomba (322, 402) configurado [i] para bombear ácido sulfúrico aquoso da torre de condensação 300 para os primeiros bocais 220 através do primeiro trocador de calor 410 e [ii] para bombear ácido sulfúrico aquoso da torre de condensação 300 aos segundos bocais 326. Nas Figs. 1 e 5, uma bomba 322 é configurada para bombear ácido sulfúrico aquoso a partir da torre de condensação 300 para os segundos bocais 326 através da tubulação 324. Além disso, a mesma bomba 322 é, na modalidade das Figuras 1 e 5, configurada para bombear ácido sulfúrico aquoso da torre de condensação 300 para os primeiros bocais 220 através do primeiro trocador de calor 410. No entanto, como indicado na Fig. 2, o sistema pode compreender outra bomba 402 configurada para bombear ácido sulfúrico aquoso da torre de condensação 300 para os primeiros bocais 220 através do primeiro trocador de calor 410. Qualquer um dos arranjos de bomba pode ser usado em conexão com qualquer modalidade da invenção. O sistema compreende adicionalmente uma tubulação 405 configurada para transportar ácido sulfúrico aquoso da torre de condensação 300 para o primeiro trocador de calor 410. De modo correspondente, uma modalidade do método compreende transportar ácido sulfúrico aquoso da torre de condensação 300 para os primeiros bocais 220 através do primeiro trocador de calor 410.

[0022] De modo correspondente, o método compreende transportar [i] o gás resfriado contendo trióxido de enxofre e [ii] a água resfriada e/ou o ácido sulfúrico aquoso da unidade de pré-resfriamento 200 para uma torre de condensação 300. O método compreende adicionalmente fortalecer, na torre de condensação 300, o ácido sulfúrico aquoso circulando o ácido sulfúrico aquoso na torre de condensação 300 e pulverizando o ácido sulfúrico aquoso sobre o gás contendo trióxido de enxofre. Desse modo, o ácido sulfúrico é produzido no ácido sulfúrico aquoso. Em particular, ao selecionar as velocidades de fluxo dentro do dispositivo de pré-resfriamento 200 e a torre de condensação 300 apropriadamente, por exemplo, ao selecionar as áreas de seção transversal do dispositivo de pré-resfriamento 200 e a torre de condensação 300 apropriadamente, uma grande parte das reações de SO3 com H2O pode ocorrer na torre de condensação 300.

[0023] O método tem o efeito benéfico de que, uma vez que a temperatura do gás contendo trióxido de enxofre é resfriada antes da torre de condensação 300, o material da torre de condensação 300 não necessita ser muito resistente ao calor. Em particular, alguns plásticos podem ser adequados para o material da(s) parede(s) 310 da torre de condensação 300. Em uma modalidade do sistema, a parede 310 ou as paredes 310 da torre de condensação 300 compreendem material plástico. Preferivelmente, a parede 310 compreende uma parte que se estende através da parede 310 na direção da espessura da mesma, e essa parte consiste em material plástico e, opcionalmente, material de reforço fibroso. De modo correspondente, em uma modalidade do método, gás ou gases são apenas transportados para a torre de condensação 300 de tal maneira que a temperatura do gás ou gases é no máximo 120°C em uma entrada da torre de condensação 300.

[0024] Ao longo desta descrição, o termo plástico refere-se a compostos orgânicos sintéticos ou semissintéticos que são maleáveis e podem ser moldados em objetos sólidos. O termo pode se referir a um material compreendendo um polímero orgânico (ou compreendendo polímeros orgânicos), que pode compreender também outras substâncias. O termo pode se referir a um material sintético compreendendo um polímero orgânico.

[0025] Quanto ao material plástico, preferivelmente a parede 310 compreende material plástico soldável. Materiais soldáveis podem ser facilmente unidos a outros materiais soldáveis por soldagem. Assim, com tais materiais, a fabricação da torre de condensação 300 torna-se mais fácil. No entanto, o material plástico deve ser razoavelmente resistente ao calor e à corrosão. O material plástico pode ser resistente ao calor a pelo menos 130°C. Portanto, preferivelmente, o material plástico compreende material plástico fluorado, mesmo que alguns outros materiais plásticos sejam também resistentes ao calor em um grau suficiente. Em uma modalidade, a parede 310 ou as paredes 310 da torre de condensação 300 compreende(m) material plástico. Em uma modalidade, a parede 310 ou as paredes 310 da torre de condensação 300 compreende(m) material plástico fluorado. Em uma modalidade, a parede 310 ou as paredes 310 da torre de condensação 300 compreende(m) adicionalmente material de reforço. Em uma modalidade, o material de reforço é um material de reforço fibroso sintético. Exemplos de material de reforço fibroso sintético incluem fibras de vidro, fibras de carbono, fibras sintéticas de para-aramida (Kevlar®) e/ou fibras de aramida. Preferivelmente, o material fibroso sintético é resistente ao calor a pelo menos 130°C. Em uma modalidade, a parede 310 ou as paredes 310 da torre de condensação 300 compreende(m) pelo menos 10% em peso de material plástico soldável em adição ao material de reforço fibroso. O material plástico soldável pode ser resistente ao calor a pelo menos 130°C. O material plástico pode ser um material plástico fluorado.

[0026] Como indicado nas Figs. 1a e 1b, o sistema 100 compreende uma tubulação 290 configurada para transportar o gás compreendendo SO3 e o H2SO4 aquoso da unidade de pré-resfriamento 200 para a torre de condensação 300. Uma vez que o gás compreendendo SO3 e o H2SO4 aquoso já foram resfriados antes da tubulação 290, em uma modalidade, a tubulação 290 compreende também material plástico. O que foi dito acima sobre os materiais da(s) parede(s) 310 da torre de condensação 300 aplica-se, em uma modalidade, também ao material da tubulação 290.

[0027] Em relação à temperatura do gás compreendendo SO3 que entra na torre de condensação 300, salienta-se que tipicamente o gás compreendendo SO3 compreende adicionalmente vapor. Portanto, quando a temperatura do gás compreendendo SO3 é tão baixa como discutido acima, o ácido sulfúrico forte não pode ser produzido, uma vez que o vapor do gás compreendendo SO3 se torna condensado. Se fosse necessário um ácido mais forte, não seria possível usar um dispositivo de pré-resfriamento e os requisitos de material para uma torre de fortalecimento seriam significativamente mais rigorosos, pois a torre de fortalecimento precisa receber SO3 a uma alta temperatura para evitar a condensação de água e/ou diluir H2SO4.

[0028] Em uma modalidade do método, o ácido sulfúrico aquoso é produzido de tal maneira que a concentração de ácido sulfúrico do ácido sulfúrico aquoso não excede 80% em peso. Isso permite a seleção de materiais simples para a torre de condensação 300. Como indicado abaixo, a produção de H2SO4 mais forte a partir do SO3 requer tipicamente uma temperatura mais alta do que a indicada acima.

[0029] De modo correspondente, um sistema é livre de tal torre de fortalecimento que seria configurada para fortalecer o ácido sulfúrico aquoso para uma força maior que 80% em peso. Como indicado acima, uma vez que a presente invenção resolve problemas relacionados à corrosão, tipicamente não há necessidade de uma torre de fortalecimento. Omitir tal torre diminui os custos de investimento, porque, como indicado acima, os materiais plásticos não podem ser usados em uma torre de fortalecimento devido às altas temperaturas envolvidas no fortalecimento.

[0030] Como evidenciado pela Fig. 1a, a concentração de H2SO4 pode ser controlada pela taxa de água H2O(l) alimentada ao processo e pela taxa de ácido sulfúrico aquoso (H2O+H2SO4) retirado do processo. A taxa na qual o trióxido de sódio SO3 é alimentado ao processo e a concentração de vapor do gás contendo SO3 afeta as taxas de água e ácido sulfúrico aquoso. Em uma modalidade do método, água H2O(l) é alimentada ao processo, e ácido sulfúrico aquoso H2SO4 é retirado do processo de tal maneira que a concentração de ácido sulfúrico do ácido sulfúrico aquoso não excede 80% em peso.

[0031] Para controlar a força do ácido sulfúrico aquoso H2SO4, o sistema 100 pode compreender um primeiro regulador 460, tal como uma válvula 460, configurado para regular o fluxo de ácido sulfúrico aquoso H2SO4 do processo. Com referência à Fig. 1a, o primeiro regulador 460 pode ser configurado para regular o fluxo de ácido sulfúrico aquoso H2SO4 para fora do sistema 100. Com referência à Fig. 2, o primeiro regulador 460 pode ser configurado para regular o fluxo de ácido sulfúrico aquoso H2SO4 dentro do sistema, por exemplo, para a fábrica de celulose 600 do sistema. Com referência à Fig. 1a, o primeiro regulador 460 pode ser configurado para regular o fluxo de tal ácido sulfúrico aquoso H2SO4 que é retirado da torre de condensação 300 sem o devolver diretamente à torre de condensação 300 ou à unidade de pré-aquecimento 200.

[0032] Para controlar a força do ácido sulfúrico aquoso H2SO4, o sistema 100 pode compreender um segundo regulador 465, tal como uma válvula 465, configurado para regular o fluxo de água no processo. Com referência à Fig. 1a, o segundo regulador 465 pode ser configurado para regular o fluxo de água adicional na unidade de pré-resfriamento 200. Alternativa ou adicionalmente, a água pode ser alimentada para a torre de condensação 300, pelo que o segundo regulador 465 pode ser configurado para regular o fluxo de água adicional para a torre de condensação 300, como indicado por uma linha pontilhada na Fig. 1a. Dependendo da temperatura da água adicionada, pode ser benéfico alimentar a água antes do primeiro trocador 410 (como indicado na Fig. 1a), pelo que também a água será resfriada; e/ou para alimentar água (ou seja, a água ou alguma outra água a alguma outra temperatura) após o primeiro trocador 410 (não mostrado na Fig. 1a), pelo que essa parte da água não seria resfriada no primeiro trocador de calor 410.

[0033] Além disso, o sistema 100 pode compreender um sensor 470 configurado para dar informações indicativas da força do ácido sulfúrico aquoso. O sensor 470 pode ser configurado para medir pelo menos um de condutividade elétrica, resistividade elétrica, densidade (isto é, massa específica) e molaridade (por exemplo, por titulação) do ácido sulfúrico aquoso. Como se sabe, a resistividade elétrica (e a condutividade) se correlaciona com o pH. O sistema pode compreender uma unidade de processamento 475 configurada para receber as informações indicativas da força do ácido sulfúrico aquoso do sensor 470, e ao usar esse controle de informações pelo menos um do primeiro regulador 460 e o segundo regulador 465.

[0034] Em um processo típico, o gás contendo SO3 contém adicionalmente vapor a uma quantidade tal que a água não precisa ser adicionada ao processo após o início do processo. Além disso, em tal caso, a quantidade molar de ácido sulfúrico aquoso que é removido do processo é substancialmente igual à quantidade molar de vapor condensado. Tipicamente, a razão de vapor para SO3 do gás contendo SO3 é tal que a força final do ácido sulfúrico aquoso está na faixa de 60% em peso a 75% em peso, quando nenhuma água adicional é alimentada ao processo, por exemplo, através da segunda válvula 465 após o início do processo. Como indicado acima, a força pode ser controlada (isto é, diminuída) alimentando um pouco de água ou vapor para o processo.

[0035] Em uma modalidade, o sistema compreende um sensor configurado para dar informações sobre o nível superficial do ácido sulfúrico aquoso dentro da torre de condensação 300. Desde que o nível da superfície suba acima de um limite, o ácido sulfúrico aquoso pode ser removido do processo. O ácido sulfúrico aquoso pode ser removido do processo até uma quantidade tal que o nível superficial do ácido sulfúrico aquoso dentro da torre de condensação 300 abaixe abaixo do limite ou de outro limite. Em uma modalidade correspondente do método, a água é alimentada à torre de condensação 300 apenas inicialmente, quando o processo é iniciado.

[0036] Como a reação de SO3 com H2O é exotérmica, se não se fizer mais resfriamento, o ácido sulfúrico aquoso dentro da torre de condensação 300 aqueceria. Isso pode causar problemas relacionados à segurança, quando materiais plásticos são usados na torre de condensação 300.

[0037] Portanto, uma modalidade do sistema 100 compreende um segundo trocador de calor 420. O segundo trocador de calor 420 compreende uma primeira entrada 422 para ácido sulfúrico aquoso quente, uma primeira saída 424 para ácido sulfúrico aquoso resfriado, uma segunda entrada 426 para refrigerante (isto é, meio de resfriamento) e uma segunda saída 428 para o refrigerante. Na modalidade, a bomba 322 é configurada por bomba para bombear ácido sulfúrico aquoso para a primeira entrada 422 do segundo trocador de calor 420. Além disso, a tubulação 324 está configurada para transportar ácido sulfúrico aquoso resfriado a partir da primeira saída 424 do segundo trocador de calor 420 para o segundo bocal 326; e uma tubulação 430 é configurada para transportar ácido sulfúrico aquoso da câmara de reação 312 da torre de condensação 300 para a primeira entrada 422 do segundo trocador de calor 420. Quando presente, o segundo trocador de calor 420 pode ser considerado como uma parte do meio 320 para circular o ácido sulfúrico aquoso dentro da câmara de reação 312 por pulverização a fim de fortalecer o ácido sulfúrico aquoso.

[0038] Uma modalidade correspondente do método compreende o resfriamento do ácido sulfúrico aquoso antes da pulverização no gás contendo trióxido de enxofre na torre de condensação 300. Em particular, uma modalidade correspondente do método compreende o resfriamento do ácido sulfúrico aquoso entre [i] retirar o ácido sulfúrico aquoso da torre de condensação 300 e [ii] pulverizá-lo no gás contendo trióxido de enxofre na torre de condensação 300. Como indicado acima, o ácido sulfúrico aquoso é resfriado no segundo trocador de calor 420 e transportado através das tubulações 430 e 324 da torre de condensação 300 para o segundo bocal 326.

[0039] Para evitar que gotículas de ácido sulfúrico aquoso escapem da torre de condensação 300, em uma modalidade, a torre de condensação 300 compreende um primeiro separador de gotículas 330. O primeiro separador de gotículas é arranjado acima da câmara de reação 312 ou na parte superior da câmara de reação 312 da torre de condensação 300. O separador de gotículas 330 é configurado para parar algumas gotículas do ácido sulfúrico aquoso pulverizado através dos segundos bocais 326, de modo a evitar que fluam com o gás de combustão para fora da torre de condensação 300.

[0040] Com referência à Fig. 2, em uma modalidade, o gás compreendendo trióxido de enxofre SO3 é produzido em um conversor 500 configurado [i] para receber parte de um gás contendo pelo menos um pouco de dióxido de enxofre SO2 e [ii] para converter (isto é, oxidar) pelo menos parte de SO2 a SO3, reagindo SO2 com oxigênio O2. Formalmente, a reação de oxidação pode ser escrita como

.

[0041] A reação de oxidação é preferivelmente catalisada usando um catalisador, tal como o pentóxido de vanádio V2O5 e/ou platina Pt.

[0042] O conversor 500 compreende um arranjo de entrada 502 para receber dióxido de enxofre SO2 e oxigênio O2. O arranjo de entrada 502 pode compreender uma primeira entrada para receber gás compreendendo SO2, mas livre de O2 e uma segunda entrada para receber outro gás compreendendo O2. O arranjo de entrada 502 pode compreender apenas uma primeira entrada para receber gás compreendendo SO2 e O2. O arranjo de entrada 502 pode compreender uma primeira entrada para receber gás compreendendo SO2 (opcionalmente compreendendo também O2) e uma segunda entrada para receber outro gás compreendendo O2 (opcionalmente livre de SO2). O conversor 500 compreende uma saída 504 para gás contendo trióxido de enxofre SO3. O conversor 500 compreende o catalisador 510, tal como V2O5 e/ou Pt, para converter pelo menos parte do dióxido de enxofre SO2 e o oxigênio O2 em trióxido de enxofre SO3. O sistema 100 compreende uma tubulação 440 configurada para transportar gás contendo trióxido de enxofre SO3 da saída 504 do conversor 500 para a primeira entrada 212 da unidade de pré-resfriamento 200.

[0043] O método correspondente compreende receber dióxido de enxofre SO2 e oxigênio O2, ambos contidos em algum gás ou gases. O método compreende a oxidação catalítica de pelo menos parte do dióxido de enxofre SO2 em trióxido de enxofre SO3 no conversor 500, produzindo assim o gás contendo trióxido de enxofre SO3. O método compreende transportar o gás contendo trióxido de enxofre SO3 para a unidade de pré-resfriamento 200. Uma modalidade compreende o uso de V2O5 e/ou Pt para oxidar cataliticamente SO2 para SO3.

[0044] A reação de oxidação é um pouco sensível à temperatura. Os catalisadores típicos funcionam bem a temperaturas acima de 400°C. No entanto, a reação favorece a formação de SO3 a baixas temperaturas. Portanto, em uma modalidade do método, uma temperatura de reação no conversor 500 é ajustada para ser de 350°C a 480°C, tal como de 400°C a 480°C. A temperatura de reação refere-se à temperatura dentro do conversor 500 em um ponto que está no meio entre o arranjo de entrada 502 e a saída 504 ao longo do trajeto de fluxo do gás dentro do conversor 500. A temperatura no conversor 500 ou do conversor 500 pode ser ajustada usando vapor H2O(g) a partir de uma caldeira 610. Preferivelmente, um pouco de vapor da caldeira 610 é alimentado ao conversor 500 para ajustar a temperatura dentro do conversor 500. Como indicado na Fig. 2, o vapor pode ser misturado com o gás compreendendo SO2 antes de serem alimentados ao conversor 500. Preferivelmente, é adicionado vapor ao gás compreendendo SO2 de tal modo que a temperatura do gás compreendendo SO2 é 400°C (dada com um ou dois dígitos significativos), tal como de 370°C a 430°C, no arranjo de entrada 502 do conversor 500. Como indicado acima, o uso de excesso de vapor diminui a força do H2SO4 obtenível pelo processo. Assim, se usado, a temperatura do vapor deve ser alta. Além disso ou alternativamente, outros meios (por exemplo, um aquecedor, tal como um queimador) podem ser usados para controlar a temperatura.

[0045] O balanço da reação de oxidação depende também da razão de oxigênio para dióxido de enxofre. Tipicamente, a razão molar de O2 para SO2 é maior que 3, como pelo menos 5.

[0046] Um sistema correspondente 100 compreende meios para ajustar a temperatura do conversor 500. Tais meios podem compreender um aquecedor configurado para aquecer o gás contendo SO2 e/ou o conversor 500. Um sistema correspondente 100 pode compreender uma caldeira 610 configurada para produzir vapor e uma tubulação 612 para transportar o vapor e colocar o vapor em contato com o gás que contém SO2. O sistema 100 pode compreender uma unidade de controle 614 configurada para controlar a quantidade de vapor de tal modo que a temperatura de reação no conversor 500 esteja dentro dos limites mencionados acima.

[0047] Como a reação de oxidação é exotérmica, a temperatura do gás aumenta no conversor 500. Tipicamente, a temperatura do gás na saída 504 do conversor 500 é de 460°C a 480°C.

[0048] Mesmo se o catalisador, a temperatura do processo e a razão molar forem adequadamente selecionados, a eficiência de conversão do conversor 500 não é necessariamente 100%. Tipicamente, a eficiência de conversão é de pelo menos 90%, isto é, pelo menos 90% de SO2 é convertido em SO3. Ainda mais tipicamente, a eficiência de conversão está na faixa de 93% a 98%. Portanto, o gás indicado por “gás de combustão” na Fig. 2 pode conter, por exemplo, no máximo 3000 ppm de SO2, ou mais tipicamente no máximo 1500 ppm de SO2. O gás de combustão pode ser purificado com um purificador 700, como será discutido em mais detalhe abaixo em conexão com a Fig. 5.

[0049] Em uma modalidade, a circulação do gás compreendendo SO3 é intensificada com uma bomba ou bombas 480a, 480b (ver Fig. 5). Uma bomba 480a pode ser arranjada a montante da unidade de pré-resfriamento 200, tal como a montante do reator catalítico 500. Tal bomba 480a é arranjada para aumentar a pressão do gás contendo SO3 e/ou o gás contendo SO2, e assim conduzir o gás para a torre de condensação 300. Uma bomba 480b pode ser arranjada a jusante da torre de condensação 300, tal como a jusante do purificador 700. Tal bomba é arranjada para diminuir a pressão do gás de combustão, e assim aspirar o gás contendo SO3 e/ou o gás contendo SO2 para a torre de condensação 300.

[0050] Quando a bomba (480a ou 480b) ou as bombas (480a e 480b) são usadas, não é necessário usar gás carreador adicional para transportar o gás contendo SO2 ou SO3. Portanto, a força obtida do ácido sulfúrico aquoso é razoavelmente alta. Por exemplo, no caso de vapor de média pressão ser usado para transportar o gás contendo SO2 ou SO3, o vapor diluiria o ácido sulfúrico aquoso.

[0051] Exemplos de bombas e configurações de bomba adequadas em tais sistemas são descritos, por exemplo, na patente WO2010/019079. O documento descreve bombas de anel líquido (1a e 1b no mesmo), equivalentes às bombas 480a, 480b discutidas acima. Tais soluções de bomba são incorporadas por referência às presentes modalidades.

[0052] Em uma modalidade, o sistema 100 compreende adicionalmente uma fábrica de celulose 600. Uma fábrica de celulose 600 refere-se a um arranjo que converte lascas de madeira ou outra fonte de fibra vegetal em placas de fibra. As placas de fibra podem ser enviadas para uma fábrica de papel para posterior processamento. A fábrica de celulose 600 pode ser uma fábrica de Kraft (isto é, uma fábrica de sulfato) ou uma fábrica de sulfito. Em uma modalidade, a fábrica de celulose 600 é uma fábrica de celulose de sulfato. A caldeira mencionada acima 610 pode ser uma parte da fábrica de celulose 600 tal como uma fábrica de celulose de sulfato 600.

[0053] Como um subproduto, a fábrica de celulose 600 é configurada para produzir pelo menos algum gás contendo dióxido de enxofre SO2. O sistema 100 compreende uma tubulação 602 configurada para transportar o gás contendo dióxido de enxofre da fábrica de celulose 600 para o arranjo de entrada 502 do conversor 500. Em tal sistema, os benefícios são triplos. Primeiro, o dióxido de enxofre, que tem um odor pungente, pode ser removido com segurança da fábrica de celulose 600, reduzindo assim as desvantagens ambientais. Em segundo lugar, usando SO2, pode ser feito ácido sulfúrico aquoso. Terceiro, uma vez que a fábrica de celulose 600 requer algum ácido sulfúrico diluído para operação, o ácido sulfúrico aquoso produzido pode ser utilizado na fábrica de celulose 600. Para esse fim, uma modalidade do sistema 100 compreende uma tubulação 604 para transportar o ácido sulfúrico aquoso da torre de condensação 300 para a fábrica de celulose 600.

[0054] O método correspondente compreende separar um pouco de gás contendo dióxido de enxofre de uma circulação de licor negro de uma fábrica de celulose 600 e transportar o gás contendo dióxido de enxofre para o conversor 500. Para os detalhes da circulação de licor negro da fábrica de celulose de sulfato, ver patente SE 510 171. Uma modalidade compreende o transporte de pelo menos parte do ácido sulfúrico aquoso produzido para uma fábrica de celulose. Uma modalidade compreende o transporte de pelo menos parte do ácido sulfúrico aquoso produzido para a mesma fábrica de celulose 600 a partir da qual o gás contendo SO2, que é convertido em SO3 no conversor 500 e em H2SO4 na torre de condensação 300, é recebido no conversor 500.

[0055] Como indicado acima, a temperatura na unidade de pré- resfriamento 200 é alta. Além disso, tanto SO3 quanto H2SO4 são muito corrosivos. Portanto, os requisitos de resistência à corrosão e ao calor dos materiais da unidade de pré-resfriamento 200 são altos. Assim, os materiais da unidade de pré-resfriamento 200 são caros. Por essa razão, a unidade de pré-resfriamento 200 deve ser relativamente pequena, isto é, menor que a torre de condensação 300. Além disso, quando a unidade de pré-resfriamento 200 é pequena em comparação com a torre de condensação 300, a formação de H2SO4 pode ser deslocada da unidade de pré-resfriamento 200 principalmente para a torre de condensação 300. Isso ajuda a seleção dos materiais para a unidade de pré-resfriamento 200, pois menos H2SO4 será produzido na mesma.

[0056] Por essas razões e com referência à Fig. 1b, em uma modalidade, a unidade de pré-resfriamento 200 tem uma primeira área em seção transversal A200 em um plano com uma superfície normal paralela à direção do fluxo de gases dentro da unidade de pré-resfriamento 200. A área em seção transversal A200 refere-se à área no plano mencionado acima limitada por essa(s) parede(s) da unidade de pré-resfriamento 200 que limita o fluxo do gás compreendendo SO3. Correspondentemente, a primeira área em seção transversal A200 refere-se à área do canal de fluxo da unidade de pré- resfriamento 200, na qual o gás compreendendo SO3 está configurado para fluir. Dentro da unidade de pré-resfriamento 200, a direção do fluxo de gases é paralela à direção da velocidade de fluxo v1 do gás contendo SO3 na unidade de pré-resfriamento 200. A velocidade v1 é mostrada na Fig. 1a pela seta correspondente.

[0057] A torre de condensação 300 tem uma segunda área em seção transversal A300 em um plano com uma superfície normal paralela à direção do fluxo de gases dentro da torre de condensação 300. A segunda área em seção transversal A300 refere-se à área no plano mencionado acima limitada por essa(s) parede(s) da torre de condensação 300 que limita o fluxo do gás compreendendo SO3. Tal parede pode ser as paredes 310, ou o fluxo pode ser adicionalmente limitado por paredes adicionais que limitam a câmara de reação 312. Correspondentemente, a segunda área em seção transversal A300 refere-se à área do canal de fluxo da torre de condensação 300, na qual o gás compreendendo SO3 está configurado para fluir. Dentro da torre de condensação 300, a direção do fluxo de gases é paralela à direção da velocidade de fluxo v2 do gás contendo SO3 na torre de condensação 300. A velocidade v2 é mostrada na Fig. 1a pela seta correspondente.

[0058] Para que seja produzido muito H2SO4 na torre de condensação 300, a velocidade de fluxo do gás compreendendo trióxido de enxofre deve ser maior na unidade de pré-resfriamento 200 do que na torre de condensação 300. Portanto, em uma modalidade, a segunda área em seção transversal A300 é maior do que a primeira área em seção transversal A200 (isto é, A300 > A200). Em uma modalidade, a segunda área em seção transversal A300 é pelo menos duas vezes ou pelo menos três vezes a primeira área em seção transversal A200 (isto é, A300 > 2XA200 ou A300 > 3XA200). Como indicado na Fig. 1b, as seções transversais podem ser circulares. Em uma modalidade, o diâmetro da seção transversal da unidade de pré-resfriamento 200 é de 0,3 m a 2,4 m. Em uma modalidade, o diâmetro da seção transversal da torre de condensação 300 é de pelo menos 1,5 m, tal como de 1,5 m a 8 m. No caso de a unidade de pré- resfriamento 200 não ser circular, os valores mencionados acima aplicam-se a um diâmetro efetivo 2x^(A2oo/n). No caso de a torre de condensação 300 não ser circular, os valores mencionados acima aplicam-se a um diâmetro efetivo 2x^(A3oo/π).

[0059] Quando se usa tal sistema 100, isto é, em uma modalidade de um método, o gás compreendendo trióxido de enxofre tem uma primeira velocidade de fluxo v1 (ver Fig. 1a) na unidade de pré-resfriamento 200 e o gás compreendendo trióxido de enxofre tem uma segunda velocidade de fluxo v2 (ver Fig. 1a) na torre de condensação 300. Em uma modalidade, a magnitude da segunda velocidade de fluxo v2 é menor do que a magnitude da primeira velocidade de fluxo v1 (isto é, v2 < v1). Preferivelmente, a magnitude da segunda velocidade de fluxo é no máximo metade ou no máximo um terço da magnitude da primeira velocidade de fluxo (isto é, v2 < v1/2 ou v2 < v1/3). O termo magnitude é usado, porque as velocidades em geral são vetores.

[0060] Com referência à Fig. 3, devido às condições corrosivas dentro da unidade de pré-resfriamento 200, preferivelmente pelo menos parte da unidade de pré-resfriamento 200 do sistema 100 é mutável. Por exemplo, toda a unidade de pré-resfriamento 200 pode ser ligada à tubulação 290 com um primeiro meio de bloqueio que pode ser aberto 233, tais como porcas e cavilhas. A unidade de pré-resfriamento 200 pode compreender um flange 230 que é arranjado para ser unido à tubulação 290 com o primeiro meio de fixação que pode ser aberto 233. O formato da unidade de pré-resfriamento 200 pode ser adaptado para funcionar em combinação com o primeiro meio de fixação que pode ser aberto 233. Por exemplo, a unidade de pré- resfriamento 200, tal como o flange 230 da mesma, pode limitar os orifícios 232 para uma porca e cavilha 233, que servem como meios de fixação que podem ser abertos 233.

[0061] Como alternativa ou em adição à solução da Fig. 3, a tubulação 290 pode ser conectada à torre de condensação 300 de uma maneira similar que pode ser aberta. Correspondentemente, a unidade de pré- aquecimento 200 pode compreender a tubulação 290. Assim, em uma modalidade, a unidade de pré-resfriamento 200 é conectada com o primeiro meio de fixação que pode ser aberto 233 à torre de condensação 300. Mais especificamente, em uma modalidade, a unidade de pré-resfriamento 200 é conectada com o primeiro meio de fixação que pode ser aberto 233 diretamente à torre de condensação 300 (não mostrada).

[0062] No entanto, foi notado que os pontos mais corrosivos dentro da unidade de pré-resfriamento 200 são aqueles em que o ácido sulfúrico aquoso se condensa nas paredes da unidade de pré-resfriamento 200, no seu lado interno. Verificou-se que a maior parte do interior da unidade de pré- resfriamento pode ser feita à prova de ácido de tal maneira que apenas uma pequena parte corrosiva da unidade de pré-resfriamento 200 necessita ser substituída de vez em quando para manutenção. A parte que é projetada para corroer durante o uso será chamada de tampa protetora 240 (ver Figs. 3 e 4).

[0063] Com referência à Fig. 4, em uma modalidade, a unidade de pré-resfriamento 200 compreende uma armação 260, tal como uma parede externa 260 da unidade de pré-resfriamento 200. A Figura 4 mostra a parte IV da Fig. 3 em maior detalhe. A armação 260 pode ser feita de um material que seja adequadamente resistente ao calor. A armação 260 não precisa ser à prova de ácido, desde que esteja suficientemente protegida do H2SO4 aquoso dentro da unidade de pré-resfriamento 200. Para isolar a armação 260 do H2SO4 aquoso, a unidade de pré-resfriamento 200 compreende uma primeira parede interna 252 que circunda lateralmente uma câmara de reação 202 da unidade de pré-resfriamento 200. A primeira parede interna 252 é feita de material à prova de ácido, preferivelmente de tijolos resistentes a ácidos.

[0064] Para uma melhor resistência ao ácido, em uma modalidade, a unidade de pré-resfriamento 200 compreende uma segunda parede interna 254 que circunda lateralmente a primeira parede interna 252. A segunda parede interna 254 é feita de material à prova de ácido, preferivelmente de tijolos resistentes a ácidos. A unidade de pré-resfriamento 200 pode compreender argamassa entre a primeira parede interna 252 e a segunda parede interna 254.

[0065] Quando a primeira parede interna 252 é feita de tijolos livres de ácido, a espessura da primeira parede interna 252 é preferivelmente de 80 mm a 150 mm, tal como de 90 mm a 110 mm, tal como 100 mm. Quando a segunda parede interna 254 é feita de tijolos livres de ácido, a espessura da segunda parede interna 254 é preferivelmente de 80 mm a 150 mm, tal como de 90 mm a 110 mm, tal como 100 mm. Essas espessuras podem ser aplicáveis também a outros materiais adequados à prova de ácido.

[0066] Para isolar termicamente a(s) parede(s) interna(s) 252, 254 da parede externa 260, e desse modo ajudar a manter a temperatura de reação apropriada dentro da câmara de reação 202, a unidade de pré-resfriamento 200 compreende uma parede interna termicamente isolante 256 que circunda lateralmente a câmara de reação 202 da unidade de pré-resfriamento 200 e circundada lateralmente por uma parede externa 260 da unidade de pré- resfriamento 200. Preferivelmente, a parede interna termicamente isolante 256 circunda lateralmente a primeira parede interna 252 e, se presente, também a segunda parede interna 254.

[0067] Para que a parede interna termicamente isolante 256 seja razoavelmente termicamente isolante, o material da parede interna termicamente isolante 256 pode ter uma condutividade térmica K de no máximo 0,1 W/mK, preferivelmente no máximo 0,05 W/mK a uma temperatura de 10°C. A parede interna termicamente isolante 256 pode ser feita de espuma de vidro. Em uma modalidade, a parede interna termicamente isolante 256 é feita de espuma de vidro e a espessura t256 da parede interna termicamente isolante 256 é de 60 mm a 160 mm, tal como de 70 mm a 100 mm, tal como 80 mm; para que tenha propriedades adequadas de isolamento térmico. Preferivelmente, a razão (k/t256) da condutividade térmica k e da espessura 1256 é no máximo 5 W/m^K, mais preferivelmente no máximo 1 W/m^K, calculada à temperatura de 10°C. A unidade de pré-resfriamento 200 pode compreender argamassa entre as paredes 252 e 256 e/ou entre as paredes 254 e 256.

[0068] Para proteger ainda mais a parede externa 260 da corrosão, a parede externa 260 pode compreender, no lado interno da mesma, um primeiro revestimento 258. O primeiro revestimento 258 pode ser, por exemplo, um revestimento de polímero resistente ao calor, como um revestimento de borracha. A resistência ao calor do primeiro revestimento 258 pode ser, por exemplo, pelo menos 100°C. Deve ser notado que, como a parede externa 260 está em contato com o ambiente e pode conduzir calor razoavelmente bem, a temperatura do segundo revestimento 258, em uso, pode ser razoavelmente baixa. Além disso, o isolamento térmico provido pelas outras paredes (252, 254, 256) ajudará a manter a temperatura do primeiro revestimento 258 razoavelmente baixa. A unidade de pré- resfriamento 200 pode compreender argamassa entre o primeiro revestimento 258 e a parede interna termicamente isolante 256.

[0069] Em geral, as paredes de tijolo à prova de ácido com um formato arbitrário são difíceis de fabricar. Portanto, o teto da câmara de reação 202 da unidade de pré-resfriamento 200 pode ser difícil de isolar da câmara de reação de uma maneira à prova de ácido. Para simplificar a construção, em uma modalidade, a unidade de pré-resfriamento 200 compreende uma tampa protetora 240. A tampa protetora 240 está configurada para corroer durante o uso e, por isso, é arranjada para ser facilmente substituível.

[0070] Como indicado na Fig. 3, a tampa protetora 240 é conectada à armação 260 com o segundo meio de fixação que pode ser aberto 243, tais como porcas e cavilhas, ganchos ou grampos. O formato da tampa protetora 240 está adaptada ao formato do segundo meio de fixação que pode ser aberto 243. Por exemplo, como mostrado na Fig. 3, a tampa protetora 240 limita os furos 242 para fixar a tampa protetora 240 à armação 260 da unidade de pré- resfriamento com porcas e cavilhas 243 (ver também Fig. 4).

[0071] Como indicado na Fig. 4, a tampa protetora 240 é apenas fracamente isolada termicamente a partir da câmara de reação 202. Assim, a tampa protetora 240 compreende o material 241 que é resistente ao calor a pelo menos 500°C. Preferivelmente, todas essas partes da tampa protetora que se estendem através da tampa protetora 240 na direção da espessura da tampa protetora 240 compreendem o material 241 que é resistente ao calor a pelo menos 500°C. Preferivelmente, a tampa protetora 240 compreende uma camada de um metal, tal como aço, por exemplo, aço à prova de ácido. Essa camada pode ser resistente ao calor, como indicado acima.

[0072] Além disso, a tampa protetora 240 compreende um segundo revestimento 244. O segundo revestimento 244 não precisa cobrir completamente um lado do material 241. A finalidade do segundo revestimento é proteger pelo menos uma parte da camada 241 do ácido sulfúrico aquoso líquido. Portanto, o segundo revestimento 244 é arranjado entre o interior da unidade de pré-resfriamento 200 e o material 241. Em outras palavras, o segundo revestimento 244 está voltado para o interior da unidade de pré-resfriamento 200. O segundo revestimento 244 deve ser resistente ao calor, pelo menos ao ponto de ebulição do ácido sulfúrico aquoso. Em uma modalidade, o segundo revestimento 244 é resistente ao calor a pelo menos 230°C, preferivelmente pelo menos 300°C. Em uma modalidade, o segundo revestimento 244 compreende material plástico. Em uma modalidade, o segundo revestimento 244 compreende material plástico fluorado. Em uma modalidade, o segundo revestimento 244 consiste em material plástico. Em uma modalidade, o segundo revestimento 244 consiste em material plástico fluorado.

[0073] Como indicado na Fig. 4, em uma modalidade, a tampa protetora 240 compreende uma camada de metal 241 que é parcialmente revestida com um segundo revestimento 244 que é resistente ao calor a pelo menos 240°C. O segundo revestimento 244 pode ser feito de, por exemplo, um plástico fluorado, tal como politetrafluoroetileno (isto é, Teflon), ou plástico não fluorado com uma resistência térmica adequadamente alta (por exemplo, algumas poliamidas tais como Nylon 66 ou parileno).

[0074] Além disso, em uma modalidade, a unidade de pré- resfriamento 200 compreende um canal de resfriamento 248 que é arranjado em contato com a tampa protetora 240. O canal de resfriamento 248 é arranjado em contato com a tampa protetora 240 de uma maneira termicamente condutora. Em uso, algum refrigerante líquido pode fluir no canal de resfriamento 248. A unidade de pré-resfriamento 200 compreende uma entrada 248a para esse refrigerante e uma saída 248b para esse refrigerante (ver Fig. 3), através da qual o refrigerante pode ser circulado dentro do canal 248. O canal de resfriamento 248 é arranjado em contato com a tampa protetora 240 de uma maneira termicamente condutora, que, em uso, a diferença de temperatura entre [i] um líquido que flui no interior do canal de resfriamento 248 e [ii] uma parte da tampa protetora 240 é no máximo 50°C.

[0075] Preferivelmente, o canal de resfriamento 248 é arranjado em um lado oposto da tampa protetora 240 em relação ao segundo revestimento 244. Além disso, preferivelmente o canal de resfriamento 248 é arranjado na tampa protetora 240 em tal localização que uma linha reta L que é paralela a uma superfície normal N da tampa protetora 240 penetra tanto o canal de resfriamento 248 quanto o segundo revestimento 244. Isso tem o efeito técnico de que à medida que o refrigerante que flui no canal de resfriamento 248 resfria a tampa protetora 240 localmente perto do próprio canal 248, o ácido sulfúrico aquoso condensará no ponto em que o canal de resfriamento 248 está localizado; no entanto, do outro lado da tampa 240. Assim, o ácido sulfúrico aquoso condensará em um ponto que compreende o segundo revestimento 244, o qual protege o material 241 da corrosão nesse ponto. Como indicado na Fig. 4, o segundo revestimento 244 pode ser arranjado também em localizações que são mais frias. Assim, o segundo revestimento 244 pode ser arranjado também em todas as localizações que estão, em uma direção lateral, mais afastadas de um centro da câmara de reação 202 do que o canal de resfriamento 248. Como indicado na figura, tipicamente a superfície normal N é paralela à espessura da tampa protetora 240.

[0076] No entanto, tal como indicado na Fig. 4, em algumas dessas localizações que estão em uma direção lateral mais próxima do centro da câmara de reação 202 do que o canal de resfriamento 248, um segundo revestimento não está necessariamente presente. Na prática, um segundo revestimento 244 inicialmente uniforme pode queimar ou derreter nesses locais. No entanto, quando o segundo revestimento 244 é resistente a temperaturas superiores ao ponto de ebulição do ácido sulfúrico aquoso, em tais locais, a camada de metal 241 da tampa protetora 240 é apenas exposta a ácido sulfúrico gasoso, que é menos corrosivo do que ácido sulfúrico aquoso. Desse modo, a resistência à corrosão da tampa protetora 240 pode ser melhorada com o revestimento 244 mesmo que o revestimento não seja aplicado uniformemente sobre a tampa protetora 240.

[0077] Como indicado na Fig. 4, mais preferivelmente pelo menos uma parte do canal de resfriamento 248, pelo menos algum segundo revestimento 244, e pelo menos parte da parede interna termicamente isolante 256 são arranjados em uma mesma linha reta L que é paralela a uma superfície normal N da tampa protetora 240; tal como em uma mesma linha reta L que é paralela à direção da espessura da tampa protetora 240. Isso ajuda a controlar o local no qual ocorre a condensação de ácido sulfúrico aquoso, uma vez que também a parede interna termicamente isolante 256 impõe um gradiente de temperatura alto dentro da unidade de pré-resfriamento 200.

[0078] Uma vez que a unidade de pré-resfriamento 200 pode ser substituível, é evidente que a unidade de pré-resfriamento 200 pode ser vendida mesmo sem o resto do sistema 100. Desse modo, uma unidade de pré-resfriamento 200 pode ser vista como uma modalidade independente dos outros componentes do sistema.

[0079] Com referência à Fig. 5, em particular quando o gás contendo SO3 contém adicionalmente SO2, por exemplo, devido a reações catalíticas incompletas no conversor 500, o sistema pode compreender um purificador 700. Na Fig. 5, uma tubulação 340 é configurada para transportar gás de combustão da torre de condensação 300 para o purificador. O purificador 700 é configurado para remover pelo menos parte do SO2 do gás de combustão. Tais processos de remoção de SO2 são conhecidos como dessulfurização de gases de combustão.

[0080] Em conexão com uma fábrica de celulose, um tipo de purificador extremamente utilizável é um purificador de bissulfito. Em um purificador de bissulfito, o dióxido de enxofre é reagido com uma solução aquosa alcalina, produzindo assim algum bissulfito. Como exemplo, uma solução aquosa de NaOH pode ser usada para purificar SO2, resultando em sulfito de sódio Na2SO3 e/ou bissulfito de sódio NaHSO3, dependendo da alcalinidade do líquido de purificação. Se o pH do líquido de purificação for cerca de 10 ou mais, substancialmente apenas Na2SO3 e água serão produzidos pela reação de SO2 com NaOH.

[0081] Outros álcalis possíveis incluem hidróxido de potássio KOH e amoníaco NH3 (aq). Usá-los no purificador 700 produz o sulfito e/ou bissulfito correspondente.

[0082] Como é do conhecimento de um versado, tais sulfitos e/ou bissulfitos são usados em uma fábrica de celulose. Mais precisamente, tais sulfitos e/ou bissulfitos são necessários tanto em uma fábrica de celulose de sulfato (isto é, uma fábrica de celulose Kraft) como em uma fábrica de celulose de sulfito; mesmo que uma fábrica de sulfito use sulfitos em quantidades maiores. Por exemplo, em uma fábrica de sulfato, podem ser utilizados sulfitos e/ou bissulfitos no processo de purificação de gases de ventilação contendo dióxido de cloro ClO2. Desse modo, os produtos de reação do purificador 700 são utilizáveis na fábrica de celulose 600 independentemente do seu tipo. Um sistema compreende um canal 752 para transportar alguns produtos de reação do purificador 700 para a fábrica de celulose 600. Tal meio pode compreender uma tubulação 752 configurada para esse fim. O produto da reação pode compreender pelo menos um de um sulfito e um bissulfito. O produto da reação pode compreender pelo menos um de sulfito de sódio, bissulfito de sódio, sulfito de potássio, bissulfito de potássio, sulfito de amônio (NH4)2SO3 e bissulfito de amônio NH4HSO3.

[0083] A Figura 5 também mostra uma estrutura de um purificador típico 700, que é o purificador a úmido, por exemplo, um purificador de bissulfito. O purificador 700 compreende os bocais 710 para pulverizar a solução de purificação no gás de combustão. A solução de purificação pode compreender água e o aditivo mencionado acima; que pode ser alimentado ao purificador 700, ou a uma circulação de solução de purificação, como indicado pelas setas correspondentes. Além disso, algum gás oxidante pode ser alimentado ao purificador, se necessário. Quando pulverizado com os bocais 710, a maior parte do líquido de purificação cai para o fundo do purificador 700. Para impedir que as gotículas escapem do purificador 700, o purificador 700 pode compreender um segundo separador de gotículas 730. O segundo separador de gotículas 730 prende a maioria das gotículas pequenas que, ao formar gotículas maiores, caem para o fundo do purificador 700. O purificador 700 compreende uma bomba 740 e uma tubulação 742 para circular a solução de purificação do fundo do purificador 700 para os bocais 710. O purificador 700 pode compreender um leito fixo 720 para melhorar o contato entre o gás de combustão e a solução de purificação.

[0084] Um método correspondente compreende a remoção de pelo menos parte do SO2 do gás de combustão (isto é, o gás restante) que é removido da torre de condensação 300. O SO2 pode ser removido em um purificador 700. O SO2 pode ser removido em um purificador a úmido 700. O SO2 pode ser removido em um purificador de bissulfito 700 usando uma solução de purificação alcalina.

[0085] O purificador 700 compreende uma saída 750 para liberar pelo menos alguns dos produtos de reação líquidos. Uma modalidade compreende um canal 752, tal como uma tubulação 752, configurado para transportar pelo menos parte dos produtos de reação sólidos e/ou líquidos da saída 750 para uma fábrica de celulose 600. Outro canal 754 pode ser usado para transportar outra parte dos produtos de reação, por exemplo, a uma usina de tratamento de resíduos, por exemplo, se o purificador for um purificador de dois estágios.

Claims (16)

1. Sistema (100) para produzir ácido sulfúrico aquoso a partir de um gás contendo dióxido de enxofre de uma circulação de licor negro de uma fábrica de celulose (600), o sistema (100) caracterizado pelo fato de que compreende - a fábrica de celulose (600), configurada para produzir pelo menos algum gás contendo dióxido de enxofre, - uma tubulação (602) configurada para transportar pelo menos parte do gás contendo dióxido de enxofre para um conversor (500), o conversor (500) compreendendo - um arranjo de entrada (502) para receber algum gás contendo pelo menos algum dióxido de enxofre e algum oxigênio ou algum gás contendo pelo menos algum dióxido de enxofre e algum outro gás compreendendo oxigênio e - catalisador (510) para a conversão de pelo menos parte do dióxido de enxofre e do oxigênio em trióxido de enxofre, - uma tubulação (440) configurada para transportar gás contendo trióxido de enxofre do conversor (500) para uma entrada (212) de uma unidade de pré-resfriamento (200), e - um primeiro trocador de calor (410) configurado para resfriar água e/ou ácido sulfúrico aquoso para produzir água resfriada e/ou ácido sulfúrico aquoso resfriado, em que - a unidade de pré-resfriamento (200) é configurada para pré- resfriar algum gás contendo trióxido de enxofre, a unidade de pré- resfriamento (200) compreendendo - a entrada ou entradas (212, 214) para receber [i] o gás contendo trióxido de enxofre e [ii] a água resfriada e/ou o ácido sulfúrico aquoso resfriado, - uma saída (216) para liberar o ácido sulfúrico aquoso e o gás contendo trióxido de enxofre, e - um primeiro bocal (220) para pulverizar a água resfriada e/ou o ácido sulfúrico aquoso resfriado no gás contendo trióxido de enxofre para resfriar o gás contendo trióxido de enxofre e reagir parte do trióxido de enxofre com parte da água resfriada e/ou do ácido sulfúrico aquoso resfriado, fortalecendo ou produzindo algum ácido sulfúrico aquoso, o sistema compreendendo - uma tubulação (450) configurada para transportar o ácido sulfúrico aquoso resfriado e/ou a água resfriada do primeiro trocador de calor (410) para a unidade de pré-resfriamento (200), - uma torre de condensação (300) compreendendo - uma primeira entrada (302) para receber o gás resfriado contendo trióxido de enxofre e ácido sulfúrico aquoso da unidade de pré- resfriamento (200) e - meio (320) para circular o ácido sulfúrico aquoso dentro da torre de condensação (300) por pulverização a fim de fortalecer o ácido sulfúrico aquoso, e - um canal (290) configurado para transportar o ácido sulfúrico aquoso e o gás compreendendo trióxido de enxofre da saída (216) da unidade de pré-resfriamento (200) para a torre de condensação (300).

2. Sistema (100) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que - a torre de condensação (300) compreende uma parede (310) ou paredes (310) que limitam uma câmara de reação (312) e - a parede (310) ou as paredes (310) da torre de condensação (300) compreendem material plástico; preferivelmente, - a parede (310) ou as paredes (310) da torre de condensação (300) compreendem adicionalmente material de reforço fibroso.

3. Sistema (100) de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o meio (320) para circular o ácido sulfúrico aquoso dentro da torre de condensação (300) por pulverização a fim de fortalecer o ácido sulfúrico aquoso compreende - um segundo trocador de calor (420) configurado para resfriar o ácido sulfúrico aquoso circulante, - uma bomba (322) configurada para bombear ácido sulfúrico aquoso através do segundo trocador de calor (410), - um segundo bocal (326) para pulverizar ácido sulfúrico aquoso resfriado no gás resfriado contendo trióxido de enxofre dentro da torre de condensação (300), e - uma tubulação (324) configurada para transportar ácido sulfúrico aquoso resfriado do segundo trocador de calor (420) para o segundo bocal (326).

4. Sistema (100) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que - a fábrica de celulose (600) é uma fábrica de celulose Kraft (600).

5. Sistema (100) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que compreende - um purificador (700) configurado para purificar pelo menos parte do dióxido de enxofre do gás de combustão que entra no purificador (700) para produzir gás limpo e - uma tubulação (340) configurada para transportar gás de combustão da torre de condensação (300) para o purificador (700).

6. Sistema (100) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que • a unidade de pré-resfriamento (200) é conectada com o primeiro meio de fixação que pode ser aberto (233) à • torre de condensação (300) ou • uma tubulação (290) que é conectada à torre de condensação (300).

7. Sistema (100) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que - o sistema é livre de tal dispositivo de fortalecimento que é configurado para fortalecer o ácido sulfúrico aquoso para ácido sulfúrico com uma força maior que 80% em peso.

8. Sistema (100) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que - a unidade de pré-resfriamento (200) compreende uma tampa protetora (240) e - a tampa protetora (240) é conectada a uma armação (260) da unidade de pré-resfriamento (200) com um segundo meio de fixação que pode ser aberto (243); além disso, preferivelmente - a tampa protetora (240) compreende metal (241) que é revestido com um segundo revestimento (244) que compreende plástico e é resistente ao calor a pelo menos 240°C; além disso, preferivelmente - o sistema compreende adicionalmente um canal de resfriamento (248) que é arranjado em contato com a tampa protetora (240); além disso, preferivelmente - pelo menos uma parte do canal de resfriamento (248) e pelo menos parte do segundo revestimento (244) são arranjados em uma mesma linha reta (L) que é paralela a uma superfície normal (N) da tampa protetora (240); além disso, preferivelmente - a unidade de pré-resfriamento (200) compreende • uma primeira parede interna (252) feita de material à prova de ácido e circundando uma câmara de reação (202) da unidade de pré- resfriamento (200) e • uma parede interna termicamente isolante (256) circundando a primeira parede interna (252), arranjada de modo que • pelo menos uma parte do canal de resfriamento (248), pelo menos parte do segundo revestimento (244) e pelo menos parte da parede interna termicamente isolante (256) são arranjadas em uma mesma linha reta (L) que é paralela a uma superfície normal (N) da tampa protetora (240).

9. Método para produzir ácido sulfúrico aquoso a partir de um gás contendo dióxido de enxofre de uma circulação de licor negro de uma fábrica de celulose (600), o método caracterizado pelo fato de que compreende - separar parte de um gás contendo dióxido de enxofre de uma circulação de licor negro da fábrica de celulose (600), - transportar o gás contendo dióxido de enxofre para um conversor (500), - no conversor (500), oxidar cataliticamente pelo menos um pouco do dióxido de enxofre em trióxido de enxofre, produzindo assim o gás que compreende trióxido de enxofre, - transportar o gás compreendendo trióxido de enxofre para uma unidade de pré-resfriamento (200) de modo que em uma entrada (212) da unidade de pré-resfriamento, a temperatura do gás contendo trióxido de enxofre seja de pelo menos 300°C, - em um primeiro trocador de calor (410), resfriar água e/ou ácido sulfúrico aquoso, produzindo assim água resfriada e/ou ácido sulfúrico aquoso resfriado, - na unidade de pré-resfriamento (200), resfriar o gás contendo trióxido de enxofre a uma temperatura máxima de 120°C pulverizando a água resfriada e/ou o ácido sulfúrico aquoso resfriado no gás contendo trióxido de enxofre usando um primeiro bocal (220), pelo que pelo menos parte do trióxido de enxofre forma ácido sulfúrico aquoso com a água e/ou o ácido sulfúrico aquoso, - transportar o gás resfriado contendo trióxido de enxofre e ácido sulfúrico aquoso da unidade de pré-resfriamento (200) para uma torre de condensação (300), e - na torre de condensação (300), fortalecer o ácido sulfúrico aquoso circulando o ácido sulfúrico aquoso na torre de condensação (300) e pulverizando o ácido sulfúrico aquoso sobre o gás contendo trióxido de enxofre usando um segundo bocal (326).

10. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que - gás ou gases, em particular o gás compreendendo trióxido de enxofre, são apenas transportados para a torre de condensação (300) de modo que em uma entrada da torre de condensação (300) a temperatura do gás ou gases seja no máximo 120°C e/ou - a parede (310) ou as paredes da torre de condensação (300) que limitam uma câmara de reação (312) para fortalecer o ácido sulfúrico aquoso compreendem material plástico.

11. Método de acordo com a reivindicação 9 ou 10, caracterizado pelo fato de que compreende - transportar parte do ácido sulfúrico aquoso da torre de condensação (300) para um segundo trocador de calor (420), - resfriar o ácido sulfúrico aquoso no segundo trocador de calor (420) para produzir ácido sulfúrico aquoso resfriado, e - transportar pelo menos parte do ácido sulfúrico aquoso resfriado do segundo trocador de calor (420) para o segundo bocal (326) na torre de condensação (300) para pulverizar pelo menos parte do ácido sulfúrico aquoso resfriado no gás contendo trióxido de enxofre.

12. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 11, caracterizado pelo fato de que - a temperatura do gás contendo dióxido de enxofre em um arranjo de entrada (502) do conversor (500) é de 350°C a 450°C, e - a temperatura do gás contendo trióxido de enxofre em uma saída (504) do conversor (500) é de 460°C a 480°C.

13. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 12, caracterizado pelo fato de que compreende - transportar gás de combustão da torre de condensação (300) para um purificador (700) e - remover parte do dióxido de enxofre do gás de combustão purificando o gás de combustão no purificador (700).

14. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 13, caracterizado pelo fato de que o ácido sulfúrico aquoso é produzido de modo que - a concentração de ácido sulfúrico do ácido sulfúrico aquoso não exceda 80% em peso na torre de condensação (300); preferivelmente, - apenas tal aquoso é produzido, cuja força é menor que 80% em peso.

15. Unidade de pré-resfriamento (200) adequada para resfriar gás compreendendo trióxido de enxofre a partir de uma temperatura de pelo menos 400°C até uma temperatura máxima de 150°C, a unidade de pré- resfriamento compreendendo - uma parede externa (260) que limita uma câmara de reação (202) da unidade de pré-resfriamento (200), - uma entrada ou entradas (212, 214) para receber [i] o gás contendo trióxido de enxofre e [ii] água resfriada e/ou ácido sulfúrico aquoso resfriado na câmara de reação (202), - um primeiro bocal (220) para pulverizar a água resfriada e/ou o ácido sulfúrico aquoso resfriado no gás contendo trióxido de enxofre para resfriar o gás contendo trióxido de enxofre e reagir parte do trióxido de enxofre com parte da água resfriada e/ou do ácido sulfúrico aquoso resfriado, fortalecendo ou produzindo algum ácido sulfúrico aquoso, e - uma parede interna termicamente isolante (256) circundada pela parede externa (260) e circundando a câmara de reação (202), caracterizada por - uma primeira parede interna (252) feita de material à prova de ácido, circundada pela parede externa (260) e circundando a câmara de reação (202), - uma tampa protetora (240) que compreende metal (241) que é revestida com um revestimento (244) que compreende material plástico, o material plástico sendo resistente ao calor a pelo menos 230°C e voltado para o interior da unidade de pré-resfriamento (200), e a tampa protetora (240) sendo conectada à parede externa (260) com o segundo meio de fixação que pode ser aberto (243), - um canal de resfriamento (248) que é arranjado em contato com a tampa protetora (240), - uma entrada (248a) para alimentar refrigerante para o canal de resfriamento (248), e - uma saída (248b) para remover o refrigerante do canal de resfriamento (248), em que - pelo menos uma parte do canal de resfriamento (248) e pelo menos uma parte do revestimento (244) são arranjadas em uma mesma linha reta (L) que é paralela a uma superfície normal (N) da tampa protetora (240).

16. Unidade de pré-resfriamento de acordo com a reivindicação 15, caracterizada pelo fato de que - pelo menos uma parte do canal de resfriamento (248), pelo menos parte do revestimento (244) e pelo menos parte da parede interna termicamente isolante (256) são arranjadas em uma mesma linha reta (L) que é paralela a uma superfície normal (N) da tampa protetora (240).

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