CZ284481B6

CZ284481B6 - Způsob kondenzace par kyseliny sírové a zařízení k provádění tohoto způsobu

Info

Publication number: CZ284481B6
Application number: CS893346A
Authority: CZ
Inventors: Peter Schoubye
Original assignee: Haldor Topsoe A/S
Priority date: 1988-06-02
Filing date: 1989-06-02
Publication date: 1998-12-16
Also published as: DK168702B1; HUT57673A; FI92576C; AU621908B2; SK281808B6; DE68912776D1; NO905183D0; WO1989012024A1; KR900701652A; CN1022311C; NO905183L; DK298988D0; US5108731A; DE68912776T2; JP2758470B2; IE62709B1; NO307652B1; EP0417200A1; FI92576B; CN1038796A

Abstract

Oxid siřičitý obsažený ve spalinách se oxiduje na oxid sírový a kondenzuje s parou na kyselinu sírovou ve vertikálních skleněných trubicích chlazených zevně. Při kondenzaci se tvoří mlha velmi malých kapiček kyseliny sírové, která má sklon unikat do atmosféry. Úniku kyselé mlhy se zabraňuje tím, že se plyn opouštějící každoutrubici vede přes aerosolový filtr, neprodyšně připojený k horní části trubice. Kyselina sírová zachycená na filtru stéká trubicí v protiproudu k postsupujícímu plynu.ŕ

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu kondenzace par kyseliny sírové, získaných z odsiřovacího postupu, a zachycení kapiček kyseliny sírové ve vertikálních trubicích z materiálu, odolného vůči kyselině, z plynu, obsahujícího 0,01 až 10% objemových par kyseliny sírové aO až 50% objemových vodních par, a zařízení k provádění tohoto postupu. Postup probíhá v trubicích v podstatě vertikálně umístěných, které jsou z materiálu odolného vůči kyselině, obvykle ze skla. Kapičky kyseliny sírové (kyselá mlha) se zachycují ve speciálním filtru a zkondenzovaná kyselina sírová stéká trubicemi a shromažďuje se ve spodním prostoru.

Tento postup je zvláště vhodný pro odstraňování oxidu siřičitého z pražících procesů a kouřových plynů z parních kotlů a elektráren, přičemž se odstraní obsah oxidů síry v plynu ve formě koncentrované kyseliny sírové, ale je také vhodný pro výrobu kyseliny sírové z plynů, obsahujících až 10 % oxidů síry.

Dosavadní stav techniky

Zařízení, patřící v principu k současnému obecně používanému typu zařízení, určenému k desulfuraci a současnému odstranění oxidů dusíku z kouřových plynů, je kromě jiného popsáno v publikaci P. Schoubye, DanskKemi (Danisch Chemistry) 11, 327-330 (1985), a v publikaci: P. Schoubye a kol. Processing and utilization of High Sulfur Coals II, Chugh a kol. (vyd.), Elsevier 1987 a v patentové přihlášce Spojených států amerických č. 924 621.

Trubice, používané v těchto zařízeních, obvykle mají vnitřní průměr 25 až 60 milimetrů a účinnou chladicí délku, která je 120 až 150-ti násobkem vnitřního průměru trubice. Počet takových trubic závisí na velikosti uvažovaného zařízení. V elektrárně, která má účinnost 300 MW, je jejich počet řádově 60 000.

Z dosavadního stavu techniky je dlouhou dobu známo, že chlazením a kondenzací par kyseliny sírové na vzduchu a ve vodní páře obsahující vzduch (páře) se tvoří mlha kyseliny sírové, to znamená aerosol malých kapiček kyseliny sírové. V patentu Spojených států amerických č. 2 017 676 bylo navrženo opatření proti tvorbě kyselé mlhy, při kterém se ochlazuje plyn, obsahující oxid sírový, páry kyseliny sírové a vodu, ve vertikálních, úzkých keramických trubicích, obklopených vrstvou písku, jehož účelem je pozdržet ochlazování plynu, a vnější kovovou trubkou, přičemž chladicí prostředí, s výhodou voda, je ve styku s vnějším povrchem kovových trubek. Tímto postupem se může získat pouze kyselina sírová o nízké koncentraci, přičemž plyn, odcházející z homí části trubic, obsahuje více kyselé mlhy než umožňují současné ekologické požadavky.

V dánském patentu č. 145 457 (odpovídajícímu patentu Spojených států amerických č. 4 348 373) je uveden postup výroby koncentrované kyseliny sírové z plynů, obsahujících oxid sírový SO3 a přebytek vody. Tento plyn se chladí a kyselina sírová kondenzuje a koncentruje ve dvou stupních v absorpční věži, obsahující jako náplň tělíska. V nejspodnějším stupni se dávkovaný plyn vede vzhůru v protiproudu vzhledem k postupu kondenzované kyseliny, jejíž koncentrace se tím zvyšuje. V následujícím stupni se páry kyseliny sírové absorbují v recirkulované kyselině sírové přes vrstvu, obsahující jako náplň tělíska. Obsah mlhy kyseliny sírové se udržuje na nízké úrovni díky specifické regulaci teploty, při které se recirkulovaná kyselina odvádí z věže. Podle tohoto patentu se zbývající mlha kyseliny odstraňuje v aerosolovém filtru, umístěném za absorpční zónou. Tímto filtrem je nízkoiychlostní filtr (neboli filtr používaný při nízké rychlosti), ve kterém lineární rychlost je pod 1 m/s a tlaková ztráta nad 2 až 3 kPa.

-1CZ 284481 B6

V dánské patentové přihlášce č. 1361/82 (odpovídá patentu Velké Británie č. 2 117 268) je uveden věžový způsob výroby kyseliny sírové, přičemž tato používaná věž pro výrobu kyseliny sírové je podrobně popsána v popisu. Věž je konstruována jako trubkový výměník tepla, kteiý má dvě horizontální trubkovnice a svazek vertikálních trubic, odolných vůči kyselině, protažených do vstupního prostoru pod nižší trubkovnicí.

Popis obrázků na výkresech

Tento známý postup, odpovídající dosavadnímu stavu techniky, je snadnější popsat, podobně jako postup a zařízení podle předmětného vynálezu, s pomocí výkresu. Obr. 1 představuje současný stav v této oblasti techniky.

Na přiložených výkresech je na obr. 1 schematicky znázorněno zařízení k provádění postupu, uvedeného a chráněného v patentu Velké Británie č. 2 117 368.

Na obr. 2 je schematicky znázorněno experimentální zařízení, ve kterém se prováděly pokusy s postupem podle tohoto vynálezu.

Na obr. 3 a 4 jsou znázorněna dvě provedení aerosolového filtru, určeného k použití při provádění postupu podle předmětného vynálezu.

Na obr. 5 jsou znázorněny křivky, představující teploty rosného bodu plynů, obsahujících 1 a 2 ppm par kyseliny sírové, jako funkci obsahu vodní páry v plynu.

Při provádění postupu, který je znám z patentu Velké Británie č. 2 117 368 (viz obr. 1), se horký proud plynu, který má teplotu 240 až 330 °C a obsahuje 10 % objemových oxidu sírového SO₃a 50 % objemových vody a kde poměr obsahu vody, vyjádřený v % objemových, k obsahu oxidu sírového, vyjádřenému v % objemových, je větší než 1, vede ze spodní sekce 2 směrem vzhůru trubicemi 7, odolnými vůči kyselině, přičemž se zvnějšku chladí vzduchem, a to takovým způsobem, že se dosáhne kondenzace kyseliny sírové za současného stékání filmu kapaliny dolů po vnitřní stěně trubic. Chladicí vzduch se vede tímto zařízením v podstatě v protiproudu k plynu v trubicích, obsahujícímu kyselinu sírovou, to znamená, že se chladicí vzduch, přiváděný přívodem 12, vede jednotlivými sekcemi směrem dolů ve směru od horní části v protiproudu kolem trubic řadou sekcí, rozdělených pomocí horizontálních vodicích desek 9. Aby se předešlo vzniku velikého množství kyselé mlhy v plynu, opouštějícímu trubice, je stanoveno, že teplota TA₂ chladicího vzduchu, opouštějícího věž, musí vyhovovat následující podmínce (4)

TA₂ > 125 + 6α + β + 0,2 (T, - T_d) °C (4) ve které:

a znamená koncentraci (v % objemových) par oxidu sírového a kyseliny sírové v plynu, nastřikovanému do věže, β znamená koncentraci (v % objemových) vodních par ve stejném nastřikovaném plynu,

Ti znamená teplotu (vyjádřenou ve °C) stejného nastřikovaného plynu,

T_d znamená teplotu rosného bodu par kyseliny sírové ve stejném nastřikovaném plynu (vyjádřenou ve °C).

Na obr. 1 vztahová značka 1 představuje přívodní potrubí, které je potaženo materiálem, odolným vůči kyselinám. Část trubic 7 mezi dolní trubkovnicí 5 a horní trubkovnicí 10 tvoří kondenzační zónu. Vnitřní průměr trubek je obvykle 25 až 50 milimetrů. Tyto trubky jsou zhotoveny z materiálu, který má tepelnou vodivost alespoň 2,1 kW/(m.h.°C), přičemž v praxi jsou zhotoveny ze skla, které má tepelnou vodivost asi 4,6 kW/(m.h.°C). Chladicí vzduch vstupuje přívodem 12. Vypouštěný plyn z trubic opouští zařízení společně ze shromažďovací sekce 16 trubicí 15. Chladicí vzduch se vede za použití vodicích desek 9 podle potřeby v příčném

-2CZ 284481 B6 směru a směrem dolů a tento plyn se odvádí vypouštěcími otvory 13 aJ4, které se podle potřeby mohou otvírat a zavírat. Symbol T₂ značí teplotu plynu na výstupu z těchto trubic.

Tento postup, známý z patentu Velké Británie č. 2 117 368 (DK patentová přihláška č. 1361/12), má v porovnání s postupem podle patentu Spojených států amerických č. 4 348 373 několik předností v tomto patentu diskutovaných. Nejdůležitější je, že teplo, uvolňující se chlazením plynu a kondenzací kyseliny sírové, se používá pro předehřívání vzduchu nebo plynu, zatímco toto značné množství tepla se při postupu podle uvedeného patentu Spojených států amerických č. 4 348 373 ztrácí v chladicí vodě. Ovšem uvedený postup má několik nevýhod.

Především, při použití tohoto procesu se nemůže dosáhnout koncentrace kyselé mlhy (kapiček kyseliny sírové) zhruba pod 25 ppm H₂SO₄ (109 miligramů kyseliny sírovc na normální m³) s trubicemi, které mají vnitřní průměr asi 30 milimetrů nebo více, zatímco z důvodů konstrukčních a ekonomických je výhodné používat trubice, které mají vnitřní průměr 35 až 40 milimetrů a vnější průměr 40 až 45 milimetrů, zejména ve velkých zařízeních. Kromě toho bylo zjištěno při opakovaných měřeních, uvedených v dále uvedené tabulce v popisu předmětného vynálezu, že obsah kyselé mlhy ve skleněných trubicích někdy může být více než dvojnásobný, než jak je uvedeno v tabulce za jinak stejných experimentálních podmínek.

Za druhé, obsah kapiček kyseliny sírové v odváděném plynu vzrůstá, jestliže lineární rychlost plynu v trubici stoupne z 5 m/s, jak je uvedeno v popise, například na 8 m/s, současně se zvyšující se délkou trubice na 6 metrů v případě trubic o vnitřním průměru 36 milimetrů, což je nutné z důvodu dosažení potřebné povrchové plochy pro výměnu tepla za účelem dodržení požadovaných hodnot T₂ aTA₂. Zvýšení nastřikovaného množství plynu do každé trubice o vnitřním průměru 36 milimetrů z asi 9 Nm³/h dávkovaného plynu například na 17 Nm³/h je velmi žádoucí, protože pořizovací náklady věže, která je znázorněna na obr. 1, závisí hlavně na počtu trubek ve věži, a tím na celkové ploše průřezu věže, zatímco zvláštní náklady, vyvolané prodloužením trubic a zvýšením nastřikovaného množství plynu do každé trubice, jsou velmi malé.

Za třetí bylo zjištěno, že obsah kyselé mlhy ve vypouštěném plynu z trubek vzrůstá, jestliže obsah par kyseliny sírové v nastřikovaném plynu poklesne pod 1 % objemové kyseliny sírové. Při objemovém obsahu 0,1 % nebo méně kyseliny sírové se hlavní podíl obsahu kyseliny sírové v plynu vypouští s odcházejícím plynem ve formě kapiček, a to i přesto, že se dodrží teplotní podmínky podle výše uvedené podmínky (4). Jelikož postup podle patentu Velké Británie č. 2 117 368 je velmi významný zvláště pro odsiřování (desulfuraci) kouřových plynů (viz patentová přihláška Spojených států amerických č. 924 621), je důležité zlepšit tento postup tak, aby vypouštěný plyn obsahoval kapičky kyseliny sírové v množství pod zhruba 40 miligramů I í₂SO₄/Nm³ (co odpovídá asi 9 ppm kyseliny sírové), což z ekologických příčin je obvykle pevně stanoveno jako maximum.

Způsob odstraňování kyselé mlhy (kapiček kyseliny sírové) za trubkami, známý principiálně z dánského patentového spisu č. 145 457 (odpovídající patent Spojených států amerických č. 4 348 373), spočívá ve filtraci vypouštěného plynu v aerosolovém filtru, který je společně připojen ke všem skleněným trubicím ve věži, znázorněné na obr. 1. Zbytkový obsah kyselé mlhy po kondenzaci par kyseliny sírové ve věži s náplní se odstraňuje v nízkorychlostním aerosolovém filtru. Tyto aerosolové filtry se obvykle používají v běžných výrobnách kyseliny sírové, přičemž jsou nutné k odstraňování kapiček, které mají menší průměr než 1 μηι. Nízkorychlostní filtr obvykle sestává z nití, vláknin nebo nekonečných vláken, které mají průměr pod 0,05 milimetru, přičemž se tento filtr provozuje při lineární rychlosti plynu pod 1 m/s a způsobuje tlakovou ztrátu nad 2 až 3 kPa. Použití tohoto aerosolového filtru k čištění plynu z trubic by způsobilo obtíže, vyplývající z velikosti tohoto filtru a rovněž z důvodu další ztráty tlaku, způsobované tímto filtrem. Kromě toho kyselina, oddělovaná na filtru, která má koncentraci asi 75 % H₂SO₄, by se prakticky nemohla recirkulovat a rozdělovat do trubic. To by bylo příčinou dvou dalších vážných nevýhod, a sice, za prvé by se kyselina oddělená ve filtru (která při zpracovávání chudých plynů, neboli kouřových plynů, může tvořit hlavní část

-3CZ 284481 B6 produkce kyseliny) musela zkoncentrovávat na koncentraci 93 % až 96 % H2SO4 pomocí dalšího zvláštního zařízení, a za druhé by bylo obtížné udržet čisté trubice bez obsahu nečistot, které by se jinak vyplavovaly kyselinou sírovou, stékající trubicemi.

Podstata vynálezu

Cílem předmětného vynálezu je vypracování postupu, při kterém by byly odstraněny problémy, uváděné shora a vyskytující se v postupech podle dosavadního stavu techniky, reprezentované postupy podle dánského patentu č. 145 457 a patentu Velké Británie č. 2 117 368.

Vynález se týká způsobu kondenzace par kyseliny sírové, získaných z odsiřovacího postupu, a zachycení kapiček kyseliny sírové ve vertikálních trubicích z materiálu, odolného vůči kyselině, z plynu, obsahujícího 0,01 až 10% objemových par kyseliny sírové a 0 až 50 % objemových vodních par, při kterém se plyn, obsahující kyselinu sírovou, zavádí do trubic směrem zdola o teplotě 0 až 100 °C nad teplotou rosného bodu kyseliny sírové v tomto plynu a tento plyn se ochlazuje během svého průtoku těmito trubicemi směrem vzhůru na výstupní teplotu T₂, která je nižší než teplota, při které je tlak par kyseliny sírové asi 0,2 Pa, v rovnováze s parciálním tlakem vodní páry na výstupu z trubic v jejich horním konci, přičemž tyto trubice jsou vně chlazené plynným médiem, proudícím protiproudně vzhledem ke směru proudu plynu, obsahujícího kyselinu sírovou, plynné médium se tímto způsobem ohřívá ze vstupní teploty TAi, která je v rozmezí od 0 do 50 °C, na výstupní teplotu TA₂ °C, odpovídající následujícím vztahům:

TA₂>T_d-30-10a °C

T₂ - TA, < 90 °C (1) (3) ve kterých:

T_d je teplota rosného bodu kyseliny sírové, vyjádřená ve °C, plynu, obsahujícího kyselinu sírovou, vedeného do trubic, a a znamená objemové procento kyseliny sírové, vypočítané za předpokladu, že oxid sírový je zcela hydratován, a zkondenzovaná kyselina sírová proudí směrem dolů trubicemi během chlazení, přičemž podstata tohoto postupu podle vynálezu spočívá v tom, že (i) plyn, opouštějící každou trubici, se vede aerosolovým filtrem, namontovaným v plynotěsném spojení na homí konec trubice, přičemž filtrační médium v tomto aerosolovém filtru sestává z vláknin nebo nekonečných vláken odolných vůči kyselině, která mají průměr vlákna v rozmezí od 0,04 milimetru do 0,7 milimetru, přičemž tento vláknitý nebo vláknový materiál je obsažen v množství, tloušťce vrstvy a konfiguraci, zajišťující udržování poklesu tlaku na aerosolovém filtru pod 2 kPa, (ii) kyselina sírová, zachycená v aerosolovém filtru, se recykluje do trubic a stéká dolů trubicí v protiproudém směru proti dávkovanému plynu.

Ve výhodném provedení podle vynálezu se při tomto postupu použije filtr, tvořený vertikálním válcovým pláštěm, ve kterém je umístěno filtrační médium, přičemž toto médium sestává z pleteninového materiálu z monofílů, odolných vůči kyselině, které mají tloušťku v rozmezí od 0,2 milimetru do 0,7 milimetru a šířku stehu v rozmezí od 1 do 10 milimetrů, přičemž tento materiál je svinut nebo složen a tvoří válcový uzávěr o výšce v rozmezí od 20 milimetrů do 300 milimetrů a ploše průřezu, odpovídající lineární průtočné rychlosti plynu v rozmezí od 2 metrů/sekundu do 5 metrů/sekundu, a tento průřez je současně shodný s vnitřním průměrem pláště.

Rovněž je výhodný podle vynálezu postup, při kterém

-4CZ 284481 B6 (i) se použije filtr, sestávající z vertikálního válcového pláště, obsahujícího filtrační médium, tvořené tkaným textilním materiálem z vláknin nebo nekonečných vláken, odolných vůči kyselině, o průměru 0,04 milimetru až 0,3 milimetru, přičemž tento tkaný textilní materiál je ovinut kolem perforovaného válce, koaxiálně uspořádaného s tímto pláštěm, čímž se umožní průchod plynu v radiálním směru tímto ovinutým textilním materiálem a perforacemi lineární rychlostí v rozmezí od 1 metru/sekundu do 7 metrů/sekundu, (ii) kyselina sírová, zkondenzovaná ve filtračním prostředí, se zachytí na tomto filtračním médiu, přičemž se současně tímto filtračním médiem vede plyn, čímž se dosáhne kondenzace před filtrem u dna filtračního pláště, a (iii) zkondenzovaná kyselina sírová ve vede vedením dolů do trubice, ve které byl plyn ochlazen.

Podle tohoto postupu je výhodně ve stupni (i) průměr vlákniny nebo nekonečného vlákna v rozmezí od 0,05 milimetru do 0,2 milimetru.

Rovněž je výhodné při tomto postupu, jestliže ve stupni (i) je lineární rychlost průtoku plynu radiálně tímto ovinutým textilním materiálem a perforacemi v rozmezí od 2 metrů/sekundu do 6 metrů/sekundu.

Podle dalšího výhodného provedení postupu podle vynálezu je rychlost plynu, obsahujícího kyselinu sírovou, v trubicích v rozmezí od 2 metrů/sekundu do 6 metrů/sekundu, vztaženo na teoretickou teplotu plynu 0 °C.

Do rozsahu předmětného vynálezu rovněž náleží zařízení k provádění tohoto postupu podle vynálezu, obsahující jeden nebo více svazků trubic z materiálu, odolného vůči kyselině, kde každá trubice je opatřena vstupem pro plyn u spodní části a rovněž aerosolovým filtrem, zabudovaným plynotěsným způsobem v homí části této trubice, a výstupem pro kyselinu v blízkosti spodního konce, přičemž tento aerosolový filtr obsahuje filtrační médium, rovněž fungující jako prostředek pro recyklování kyseliny sírové, zachycené na tomto filtru, do homí části trubice, kde tyto trubice prostupují chladicí zónou, která je na horním konci opatřena vstupem nebo vstupy, resp. výstupem pro plynné chladicí médium, které je vedeno protiproudně vzhledem ke směru plynu v trubicích, přičemž podstata tohoto zařízení podle vynálezu spočívá v tom, že každá trubice má vnitřní průměr 25 milimetrů až 60 milimetrů a délku chladicí zóny 120-krát až 250-krát větší než je vnitřní průměr trubice.

Ve výhodném provedení je délka chladicí zóny proměnná. Toto zařízení podle vynálezu rovněž výhodně obsahuje vodicí desky, uspořádané v chladicí zóně k nasměrování plynného chladicího média částečně napříč k proudu plynu v trubicích.

Uvnitř každé trubice je výhodně umístěn pás materiálu, odolného vůči kyselině, přičemž tento pás má tloušťku v rozmezí od 2 milimetrů do 7 milimetrů a tento pás je svinut do formy vinutí o vnějším průměru, odpovídajícímu 90% až 100% vnitřního průměru trubice a stoupání 20 milimetrů až 200 milimetrů na závit.

Podle vynálezu bylo s překvapením zjištěno, že kyselá mlha, to znamená kapičky kyseliny v plynu, opouštějícímu trubice, se může odstraňovat na obsah kyseliny sírové pod 40 miligramů na normální m³ v porovnatelně malém vysokorychlostním aerosolovém flitru z nekonečných vláken nebo vláknin, které mají průměr 0,05 až 0,5 milimetru, umístěnému v každé trubici, při rychlosti plynu 2 až 6 m/s (počítáno při skutečném tlaku a bez korekce na objem absorbovaný filtrem) při tlakové ztrátě na filtru mezi 0,2 a 2 kPa, běžně v rozmezí od 0,4 do 1 kPa za podmínky, že se zajistí tyto teplotní vztahy:

TA₂ > TA₂* = T_d - 30 - 10a °C(1)

T₂<T₂*(2) (s výhodou < 85 °C)(3)

T₂ - TAi < 90 °C

-5CZ 284481 B6 ve kterých:

T_dT₂ a α mají stejný význam, jako je uvedeno výše,

TAi a TA₂ znamenají vstupní a výstupní teplotu chladicího vzduchu,

TA₂* je vypočtená teplota, stanovená podle vztahu (1), a

T₂* je teplota, při které tlak par kyseliny sírové odpovídá parám s obsahem 2 ppm H₂SC>4 v plynu, opouštějícímu trubice.

Všechny teploty jsou vyjádřeny ve stupních Celsia a T₂* je obvykle v rozmezí od 100 do 125 °C, v závislosti na parciálním tlaku vody v plynu, jak je znázorněno na obr. 5. Oddělená kyselina sírová stéká zpět do trubice a opouští ji blízko dna ve formě koncentrované kyseliny sírové.

Jestliže tyto podmínky, týkající se vstupní a výstupní teploty, nejsou splněny, potom se kyselá mlha nemůže odstraňovat jednoduchými vysokorychlostními aerosolovými filtry.

Vynález se tedy týká postupu kondenzace par kyseliny sírové a zachycování kapiček kyseliny sírové v podstatě ve vertikálních trubicích, odolných vůči kyselině, z plynů, obsahujících 0,01 až 10% objemových kyseliny sírové aO až 50% objemových vodní páry, při kterém se plyn, obsahující kyselinu sírovou, zavádí do trubic při teplotě 0 až 100 °C nad teplotou rosného bodu kyseliny sírové v plynu a chladí se během průchodu trubicemi na výstupní teplotu T₂, která je nižší než teplota, při které je tlak par kyseliny sírové asi 0,2 Pa v rovnováze s parciálním tlakem vodní páry, převládajícím na výstupu z trubic v homí části, přičemž trubice se chladí z vnějška plynným prostředím, postupujícím v podstatě v protiproudu k plynu, obsahujícímu kyselinu sírovou, čímž se plynné prostředí zahřívá z počáteční vstupní teploty TA] 0 až 50 °C na výstupní teplotu TA₂ °C, vyhovující podmínce dané vztahem (1), zatímco teplotní rozdíl T₂ - TAi v homí části trubic odpovídá vztahu (3), kde T_d znamená teplotu rosného bodu kyseliny sírové, vyjádřenou ve °C, plynu, obsahujícího kyselinu sírovou, vedeného trubicemi a α je % objemové kyseliny sírové, vypočítané za předpokladu, že oxid sírový je zcela hydratován, přičemž kondenzovaná kyselina sírová stéká trubicemi za současného chlazení.

Postup podle vynálezu je charakterizován tím, že plyn, opouštějící každou trubici, se vede aerosolovým filtrem, namontovaným v homí části trubice nebo připojeným plynotěsně na uvedenou trubici, přičemž filtrační médium v aerosolovém filtru sestává z vláknin nebo nekonečných vláken, odolných vůči působení kyseliny, které mají průměr 0,04 až 0,7 milimetru, s výhodou 0,04 až 0,5 milimetru, a tato nekonečná vlákna nebo vlákniny jsou přítomna v množství, tloušťce vrstvy a takovém uspořádání, že pokles tlaku na aerosolovém filtru je pod 2 kPa a kapičky kyseliny sírové, zachycené na aerosolovém filtru, jsou vraceny do trubice a stékají touto trubicí v protisměru vůči dávkovanému plynu.

Vynález se rovněž týká zařízení k provádění popsaného způsobu. Toto zařízení sestává z jednoho nebo většího počtu svazků v podstatě vertikálních trubic z materiálu, odolného vůči kyselině, kde každá trubice je opatřena přívodem plynu u dna, odvodem plynu v homí části a vývodem kyseliny v blízkosti dna, přičemž trubice, procházející chladicí zónou, jsou v homí části a u dna opatřeny přívodem a vývodem plynného chladicího média, vedeného v protiproudém směru pomocí vodicích desek, podle potřeby částečně jako boční proud vzhledem k proudění plynu v trubicích, přičemž podle vynálezu má každá trubice vnitřní průměr 25 až 60 milimetrů a délku chladicí zóny, odpovídající 120 až 250-násobku vnitřního průměru trubice.

Uvnitř trubic zařízení podle vynálezu může být pro zlepšení hodnoty přenosu tepla umístěn pás z materiálu, odolného vůči kyselinám, který má tloušťku 2 až 7 milimetrů, který je stočen do formy vinutí neboli svitku, jehož vnější průměr odpovídá 90 až 100 % vnitřního průměru trubice a stoupání 20 až 200 milimetrů najeden závit.

K ilustraci vynálezu byla provedena řada pokusů na experimentálním zařízení, znázorněném na obr. 2. Toto zařízeni obsahuje pouze jedinou trubici a má schopnost zpracovat až 20 Nm³/h plynu, obsahujícího kyselinu sírovou, připraveného nasátím vzduchu z okolního prostoru pomocí

-6CZ 284481 B6 dmýchadla 20, zahřátím tohoto vzduchu v elektrickém topném článku 22 a smícháním s párou a plynným oxidem siřičitým tak, aby se získalo požadované složení plynu. Plynná směs se dále zahřívá asi na teplotu 420 °C v elektrickém ohřívači 24, po jehož průchodu se vede do reaktoru 26 s náplní katalyzátoru, kde se oxiduje přibližně 96 % oxidu siřičitého, obsaženého v tomto plynu, za vzniku oxidu sírového pomocí katalyzátoru pro výrobu kyseliny sírové běžně známého typu, který jako aktivní složky obsahuje vanad a draslík. Potom se plyn ochladí ve výměníku28 tepla na teplotu asi 250 °C (Ti), načež vstupuje do kondenzátoru kyseliny sírové, který sestává z jediné skleněné trubice 30 o délce 6 metrů, vnitřním průměru 36 milimetrů a vnějším průměru 40 milimetrů. V horní části skleněné trubice v místě vzdáleném 5,4 metru je tato trubice vložena do větší trubky 32, kterou se vede chladicí vzduch z ventilátoru 34, čímž se dosáhne protiproudého chlazení plynného proudu ve skleněné trubici 30 proudem vzduchu ve vnější trubce 32. Vnější trubka 32 je izolována vrstvou minerální vlny o tloušťce 100 milimetrů. Chladicí vzduch se může zavádět přes jeden nebo větší počet ventilů 36, 38, 40 a 42. čímž se chladicí zóna může upravit na délku 5 metrů, 4 metry, 4,95 metru, 4,55 metru nebo 4,05 metru. Podmínky proudění chladicího vzduchu se upravují takovým způsobem, že hodnota přenosu tepla (hv) na vnější straně trubice je stejná jako v odpovídající trubici v průmyslovém zařízení, ve kterém se chladicí vzduch vede svazkem trubic v příčném směru za použití obvykle šesti sekcí, jak je znázorněno na obr. 1. Hodnota přenosu je obvykle 70 W/m²/°C na vnější straně a 30 W/m²/°C na vnitřní straně, zatímco odpor proti přenosu tepla skleněnou vrstvou je bezvýznamný.

Jak již bylo uvedeno, hodnota přenosu tepla v trubici se zlepší, jestliže tato trubice po své délce obsahuje vinutí neboli svitek vzniklý z pásu, který má tloušťku 2 až 7 milimetrů, přičemž vnější průměr tohoto vinutí je stejný jako vnitřní průměr trubice nebo je o trochu menší a má vhodné stoupání. Toto zlepšení nastává díky skutečnosti, že vinutí zvyšuje turbulenci plynu, procházejícího trubicí, aniž by se zvýšilo množství kyselé mlhy a aniž by se zabraňovalo zpětnému toku kyseliny trubicí. Vzhledem kvýše uvedenému toto vinutí umožňuje zvýšit průchod plynu trubicí, aniž by se prodlužovala její délka. Při pokusech podle vynálezu bylo použito vinutí o vnějším průměru 35 milimetrů a stoupání 120 milimetrů najeden závit.

Při jiných pokusech bylo zjištěno, že instalace jiných prvků, použitých ke zvýšení turbulence v trubici, jako jsou například řetězy, šroubovice nebo spirály, které mají podstatně menší příčný rozměr než je vnitřní průměr trubice, způsobuje zvýšený únik kyselé mlhy filtrem 44 v horní části skleněné trubice 30. Takovéto prvky proto nejsou vhodné pro zlepšení hodnoty přenosu tepla v trubicích.

Podle vynálezu byly provedeny pokusy se dvěma rozdílnými typy filtru 44. podrobněji charakterizovanými následovně. První filtr je zobrazen na obr. 3 a v dalším je označován jako filtr A, přičemž druhým typem filtru je filtr, zobrazený na obr. 4, který je v tomto textu označován jako filtr B.

Filtr typu A sestává z válcové skleněné trubice, dále zde označované jako filtrační vložka 50. která má vnitřní průměr 46 milimetrů a délku 200 milimetrů. Tato filtrační vložka 50 má u dna hrdlo 52, jehož vnější průměr je 40 milimetrů a pomocí těsně namontovaného polytetrafluorethylenového pouzdra 54 je připojena ke skleněné trubici 30, která má stejný vnější průměr. Tlaková ztráta na filtrační vložce 50 se měří pomocí boční trubky 56. zaústěné do pouzdra 54. Filtrační médium 58 je umístěno ve filtrační vložce 50 a sestává z nekonečných vláken fluorokarbonového polymeru, která mají tloušťku 0,3 milimetru a jsou nařezána do formy tkaniny o šířce asi 160 milimetrů, přičemž tato tkanina je svinuta pro umístění do filtrační vložky 50. Toto vinutí neboli svitek má stejný průměr, jako je vnitřní průměr filtrační vložky _5θ· Vláknitý materiál tvoří asi 7 % objemových svitku. Jestliže se kapičky kyseliny sírové, obsažené v tomto plynu, pohybují směrem vzhůru tímto svitkem, jsou zachycovány a dochází k jejich aglomeraci na kapky, které stékají dolů v protiproudu vzhledem ke směru proudu plynu, přičemž tento proud kyseliny sírové se vede dále dolů do skleněné trubice.

Filtr typu B je radiální filtr, který je znázorněn na obr. 4, přičemž tento filtr sestává z perforovaného válce 60 z materiálu, odolného vůči kyselině, o vnějším průměru asi 24 milimetrů a délce perforované zóny 40 milimetrů. Okolo válce je ovinuto deset vrstev z tkané filtrační látky 62 z vláknin nebo nekonečných vláken, která mají průměr 0,1 milimetru. Průtoková plocha ve filtru může být zmenšena z maximální plochy asi 30 cm² (vypočítáno jako vnější povrch válce) pomocí zátky 64. napevno uchycené ve vnitřku válce a upravené na takovou úroveň, která blokuje určitou část perforace válce, přičemž ponechává požadovanou plochu průtoku volnou. V dalším textu se označení B1 a B2 používá pro průtokovou plochu 26 a 23 cm², která je nezakryta v tomto radiálním filtru. Perforovaný válec se namontuje do pouzdra 66. které má vnitřní průměr asi 52 milimetrů, ve spodní části připojeného k perforovanému válci 60 pomocí těsně namontovaného dna 68, kterým prochází průchod neboli trubka 70, vyvedená za účelem odvádění zfiltrované kyseliny, přičemž kyselina je vytlačována k vnějšímu povrchu filtru při průtoku plynu.

Tlaková ztráta delta p na filtru se může vypočítat podle běžně známých, dále uvedených vzorců, za předpokladu, že je známa lineární rychlost plynu y přes filtr, tloušťka vlákniny nebo nekonečného vlákna, a délka 1 filtrační vrstvy ve směru průtoku (typ A) nebo počet n vrstev filtrační tkaniny (typ B):

typ A: Δρ = 3 x 10'¹ x v^1,2 x 1/d (100 Pa) (5) typB: Δρ = 3,5 x IO'³ x v^1,2 x n/d (100Pa) (6)

Příklady provedení vynálezu

Postup kondenzace par kyseliny sírové, získaných z odsiřovacího procesu, a zařízení k provádění tohoto postupu budou v dalším blíže ilustrovány pomocí konkrétních příkladů provedení, které jsou ovšem pouze ilustrativní a nijak neomezují rozsah předmětného vynálezu.

Příklad 1

Výsledky typických experimentů se dvěma typy filtru jsou shrnuty v tabulkách 1, 2 a 3. Plyn, dávkovaný do trubice, obsahuje 0,1 % kyseliny sírové a7% vody (nebo 25 %), 1 % kyseliny sírové a 8 % vody a 6 % kyseliny sírové a 7 % vody. Koncentrace odpovídají skutečnému složení při úplné hydrataci oxidu sírového za vzniku kyseliny sírové. Hydratační reakce vyjádřená vztahem

SO₃ + H₂O = H₂SO₄ (pára) je vždy v rovnováze za experimentálních podmínek a je prakticky zcela posunuta na pravou stranu při teplotách pod 250 °C.

Výsledky pokusů 1-1 až 1-6 v tabulce 1 (0,1 % kyseliny sírové a 7 % vody v dávkovaném plynu) ukazují, že obsah kapiček kyseliny sírové v plynné fázi před filtrací je takřka konstantní a odpovídá 60% až 80% obsahu oxidu sírového v dávkovaném plynu, když TA₂ se snižuje ze 194 na 124 °C při konstantních hodnotách T_b T₂ aTA_t, délka chladicí zóny se zkracuje z 5,4 na 4,05 m a proud chladicího vzduchu současně vzrůstá tak, aby se hodnota T₂ udržela konstantní při 100 °C. Filtr A zachytí 98 až 99 % těchto kapiček do hodnoty TA₂ asi 160 °C, zatímco obsah kyseliny sírové ve vypouštěném plynu z filtru A vzroste výrazně z 8 až 10 ppm při hodnotě TA₂rovné 170 °C na 40 ppm při TA₂ = 151 °C, 200 ppm při TA₂ = 138 °C a 400 ppm při TA₂ = 124 °C. Při této hodnotě TA₂ se zdá, že je filtr prakticky neschopen odstraňovat kapičky kyseliny z plynné fáze. Pokusy 1-7 a 1-8 ukazují, že hodnota TA₂ je hodnota kritická, která ukazuje, zda se kyselá mlha může oddělit na filtru. U těchto experimentů TA₂ je sníženo pod 155 °C při vzrůstajícím Ti v pokusu 1-8 a klesajícím Ti na 230 °C v pokusu 1-7. Toto chlazení toku také je důvodem, že kyselá mlha proniká filtrem. Pokusy 1 až 10 ukazují, že vzrůst průtoku plynu trubicí

-8CZ 284481 B6 na 18 Nm³/h je důvodem, že obsah kyselé mlhy v plynu před filtrem vzrůstá na 90 % množství kyseliny sírové, ale filtr stále účinně odstraňuje kapičky. Dá se vypozorovat, že zkoušky při vzrůstajícím toku plynu dále do 22 Nm³/h selhávají, protože v tomto případě kyselina nemůže stékat skleněnou trubicí v protisměru k plynu. Pokles proudu plynu na 9 Nm³/h v pokusech 1-11, l-12al-13 má za následek pokles obsahu kyselé mlhy před filtrem, ale slabě vyšší obsah za filtrem. Pokus 1-13 je opakováním pokusu 1-12 stím rozdílem, že délka filtrační zóny v A je dvojnásobná, což je příčinou dvojnásobného poklesu tlaku a více než polovičního obsahu kyselé mlhy za filtrem. V pokusech 1-14 a 1-15 T₂ se zvyšuje na teplotu 112 °C vzrůstem TA] na teplotu 50 °C v pokusu 1-14 a poklesem proudu chladicího vzduchu v pokusu 1-15. V obou případech následuje jasný vzrůst obsahu kyselé mlhy za filtrem, což ukazuje, že maximální výstupní teplota plynuje dalším kritériem, které zajistí, že filtr může účinně odstraňovat kapičky kyseliny. Bylo pozorováno, že únik kyseliny sírové ve formě par je pouze 3 ppm za teploty 112°C, to znamená, že dochází kviče než 80% úniku kyseliny, která je ve formě kapiček kyseliny. Obr. 5 ukazuje, že teplota rosného bodu kyseliny sírové pro plyny, obsahující 1 nebo 2 ppm par kyseliny sírové, je funkcí obsahu vody v plynu.

Pokud jde o tlakovou ztrátu na filtru, bylo pozorováno, že filtry A a Bl při uvedených teplotách odstraňují kyselou mlhu na 8 až 10 ppm kyseliny sírové při tlakové ztrátě okolo 800 Pa, zatímco filtr B2, ve kterém je lineární rychlost plynu 4 m/s v protikladu ke 2 m/s ve filtru Bl - čistí plyn na 1 ppm kyseliny sírové při tlakové ztrátě 1,8 kPa za jinak stejných pracovních podmínek. (Když se pracuje za uvedených teplotních podmínek, přičemž pouze malé množství kapaliny se zachycuje na filtru, tlaková ztráta je o 10 až 20 % vyšší, než tlaková ztráta změřená, když se filtr posuzuje za suchých podmínek při stejné rychlosti plynu a teplotě, ale bez kyseliny sírové v plynu).

V pokusech 1-17 a 1-18 je vstupní teplota TAi vzduchu snížena na 10 aO °C současně s udržením výstupní teploty Ti 100 °C, přičemž teplotní rozdíl T₂ - TAi vzrůstá z 80 °C na 90 °C a 100 °C. Obsah kyselé mlhy za aerosolovými filtry jasně vzrůstá a překračuje 10 ppm kyseliny sírové při T₂ - TAi = 100 °C. V pokusu 1-19 je T₂ sníženo na 80 °C, přičemž se udržuje TA₂ = 0 °C (vzrůstem proudu chladicího vzduchu), přičemž kyselá mlha za filtry A aBl, klesá na 10 ppm kyseliny sírové. To ukazuje, že ne absolutní hodnota TA_b ale teplotní rozdíl podle podmínky (3) je důležitý pro schopnost filtru odstraňovat kyselou mlhu.

Tabulka 2 ukazuje výsledky pokusů s dávkovaným plynem, obsahujícím 1 % kyseliny sírové a 7 % vody. Při všech měřeních dávkovaného plynu v množství 14 Nm³/h byl obsah kyselé mlhy vplynu po filtraci 500 až 1000 ppm kyseliny sírové. Filtry A, Bl aB2 odstraňovaly kapičky kyseliny stejným způsobem jako při pokusech, uvedených v tabulce 1, pouze s tím rozdílem, že kritická hodnota TA₂ se ukazuje okolo 170 °C, což odpovídá skutečnosti, že TA₂ podle vztahu (1) je vypočteno 172 °C.

Tabulka 3 ukazuje výsledky pokusů s dávkovaným plynem, obsahujícím 6 % oxidu sírového a 13 % vody. Z pokusů 3-1 až 3-6 je zřejmé, že TA₂ musí být vyšší než přibližně 175 °C, aby se filtrům A a Bl umožnilo odstraňovat obsah kyselé mlhy z 500 až 1000 ppm před filtrem na méně než 10 ppm H₂SO₄. Také se ukazuje, že kyselá mlha by se účinně odstraňovala při nižší lineární rychlosti a nižší tlakové ztrátě než v případě dávkovaného plynu, obsahujícího 0,1 % kyseliny sírové.

Vzrůst vodní páry (páry) v plynu umožňuje pracovat při vyšší teplotě T₂ na výstupu ze skleněné trubice. To se ukazuje u pokusů 1-21 a 1-22 v tabulce 1. Vzrůst obsahu vody v dávkovaném plynu na 25 % vyvolává možnost zvýšení výstupní teploty na 120 až 125 °C, aniž by se riskovalo, že obsah kyseliny sírové v odcházejícím plynu překročí asi 10 ppm (podle podmínky (2) a teploty rosného bodu T₅ kyseliny sírové pro plyn, obsahující 2 ppm kyseliny sírové v parní fázi, jak se odečte na obr. 5, stejně jako parciální tlak vody v odcházejícím plynu). Z pokusů 3-11 a 3-12 v tabulce 3 je v souladu stím zřejmé, že vzrůst obsahu vody v dávkovaném plynu na 25 %, přičemž 19 % vody je přítomno v odcházejícím plynu, způsobí, že T₃ může vzrůst asi na 120 °C podle podmínky (2). Podobně pokusy 1-17 a 1-18 a pokus 3-8 ukazují, že obsah kyseliny

-9CZ 284481 B6 sírové v plynu za filtry vzrůstá se vzrůstajícím teplotním rozdílem T₂ - TA_b třebaže účinek v pokusech se silným plynem se zdá být slabší než s chudými plyny, obsahujícími množství kyseliny sírové v dávkovaném plynu řádově velikosti 0,1 %.

Příklad 2

Pokusy s nekonečnými vlákny o tloušťce 0,05, 0,1, 0,2 a 0,5 mm ve filtru, uvedeném na obr. 3, to je typu A ve formě svinutého pleteného zboží tvaru punčochy poskytují tyto výsledky: s nekonečným vláknem o tloušťce 0,05 mm odfiltrovaná kyselina nemůže stékat z filtru do skleněné trubičky při rychlosti plynu nad asi 1,5 m/s, ale zůstává ve filtru, co znamená, že se nemůže použít. S nekonečným vláknem o tloušťce 0,1 mm se dosahují stejné výsledky při 10 rychlosti plynu 2 až 3 m/s, a u nekonečného vlákna o tloušťce 0,2 mm kyselina nemůže stékat při rychlosti plynu nad asi 5 m/s. Při nižších rychlostech plynu se kapičky kyseliny odfiltrovávají na koncentraci pod 5 až 10 ppm kyseliny sírové při tlakové ztrátě pod 1 až 2 kPa a šířce 160 mm ze svitku tkaniny, získané z pleteného zboží, vytvořeného z nekonečného vlákna, s podmínkou, že teplotní podmínky, definované vztahy (1), (2) a (3), jsou naplněny. S nekonečným vláknem 15 o tloušťce 0,5 mm není riziko zadržování kapaliny na filtru, ale je zapotřebí vložit do filtrační vložky dva svitky o šířce 120 mm, aby se dosáhlo množství pod 10 ppm v odcházejícím plynu. Kromě toho obsah kyselé mlhy po filtraci se ukazuje o několik ppm vyšší při obsahu 0,1 % oxidu sírového a stejných výrobních podmínkách a tlakové ztrátě, jako při měřeních v tabulce 1. Z pokusů se vyvozuje závěr, že tloušťka nekonečného vlákna 0,2 až 0,4 mm je pro účely tohoto 20 vynálezu nej vhodnější.

Příklad 3

Vedle pokusů, uvedených v tabulkách 1, 2 a 3, prováděných s tkaninou, při kterých vlákna měla tloušťku 0,1 mm, se použije tkaniny v radiálním průtokovém filtru B. Pokusy se provádějí se třemi tloušťkami, 0,05, 0,2 a 0,3 mm. Pokusy ukazují, že tlaková ztráta na filtrech z drátěného 25 pletiva z vláken o tloušťce 0,05 mm je nestabilní. Zvláště v souvislosti se střídáním podmínek provozu tlaková ztráta v obdobích by vzrůstala při koeficientu 2 až 3. Filtrační tkanina, vyrobená z vláken nad 0,2 mm, vyžaduje, aby se dosáhlo dostatečného stupně odstraňování kyselé mlhy za parametrů, uvedených pod (1), (2) a (3), buď lineární rychlostí plynu na filtru tak vysoké, že tlaková ztráta se stává významně vyšší, než je uvedeno v tabulkách 1, 2 a 3, neboje zapotřebí 30 použít více než 10 vrstev filtrační tkaniny v radiálním filtru a z praktických důvodů není místo pro určenou (optimální) vzdálenost mezi trubicemi ve svazku trubic ve věži ze skleněných trubek.

Pokud jde o průmyslové použití vynálezu, očekává se, že tento vynález bude průmyslově důležitý, zvláště k odstraňování oxidu siřičitého z pražících procesů a kouřových plynů z 35 elektráren, zejména elektráren střední a velké velikosti. Proto se může předpokládat, že vynález povede k výraznému snížení znečištění vzduchu v průmyslové oblasti. Zvláště výhodné je, že oxid siřičitý, obsažený v dávkovaných plynech, se získává jako vysoce koncentrovaná kyselina sírová velké čistoty.

-10CZ 284481 B6

Tabulka 1

Pokusy s dávkovaným plynem, obsahujícím 1000 ppm kyseliny sírové a 7 % vody, T_d = 185 °C, TA₂* = 155 °C (viz vztah (1)), T₂* (teplota rosného bodu pro 2 ppm kyseliny sírové a 7 % vody) = 109 °C

Příklad čís.	Dávkovaný proud Nm³/h	Chladicí zóna m	Ti °C	T₂ °C	TA! °C	ta₂ °C	před filtrem	ppm H₂S0₄	Rychlost plynu, m/s	Tlaková ztráta na filtru, 10² Pa
PO A	filtru B1	B2
A	B1	B2	A	B1	B2
1-1	14	5,4	250	100	20	194	600	8	10	1	3,2	2,0	4,0	8	8	18
1-2	14	4,95	250	100	20	184	600	8	10	1	3,2	2,0	4,0	8	8	18
1-3	14	4,5	250	100	20	170	700	10	10	1	3,2	2,0	4,0	8	8	19
1-4	14	4,05	250	100	20	151	700	40	50	5	3,2	2,0	4,0	8	8	20
1-5	14	4,05	250	95	20	138	700	200	200	10	3,2	2,0	4,0	8	9	20
1-6	14	4,05	250	90	20	124	800	400	400	50	3,1	2,0	3,9	8	9	20
1-7	14	5,4	230	70	20	150	600	30	30	5	2,9	1,8	3,7	7	7	16
1-8	14	4,5	250	70	20	145	700	100	50	15	2,9		3,7	7	7	18
1-10	18	5,4	250	100	20	173	900	6	8	1	4,1	2,6	5,2	12	12	26
1-11	9	4,5	250	100	20	198	150	10	15	2	2,05	1,3	2,6	4	5	10
1-12	9	4,05	250	100	20	193	200	12	15	2	2,05	1,3	2,6	4	5	10
1-13	9	4,05	250	100	20	193	200	5			2,05			8
1-14	14	5,4	250	112	50	188	600	20	20	5	3,3	2,1	4,2	9	9	19
1-15	14	5,4	250	112	20	205	700	15	20	10	3,3	2,0	4,2	9	8	19
1-16	14	5,4	280	100	20	200	700	8	10	2	3,2	2,0	4,0	8	8	18
1-17	14	5,4	250	100	10	201	700	10	10	3	3,2	2,0	4,0	8	8	18
1-18	14	5,4	250	100	0	205	800	20	20	5	3,2	2,0	4,0	8	8	19
1-19	14	5,4	250	80	0	177	700	10	10	1	3,0	1,9	3,8	7	7	18
Pokusy s 1000 ppm H₂SO₄ + 25 % H₂O v dávkovaném plynu, T_d =	192	°C, T₂* =	124	°c
j 1-21	14	i 5,4	250	112	50	190	600 í	5	5	1	3,3	j 2,0	4,1	j 9	i⁹	20
ί 1-22	14	i 5,4	270	125	50	200	600 \|	15	20	5	3,4	í ²’^J	4,3	Ϊ ⁹	t i 9	24
j 1-23	14	I 5,4	270	112	20	220		10	10	2	3,3	I 2,0	4,1	l ⁹	1 9	20

-11 CZ 284481 B6

Tabulka 2

Pokusy s dávkovaným plynem, obsahujícím 1 % H2SO4 + 7 % H₂O, T_d = 220 °C, TA₂* = 172 °C (viz vztah (1)), T₂* = 109 °C

Příklad čís.	Dávkovaný proud Nm’/h	Chladicí zóna m	Ti °C	T₂ °C	TA! °c	ta₂ °C	ppm H₂S0₄	Tlaková ztráta na filtru, 10² Pa
před filtrem	po filtru	A	B1	B2
A	B1	B2
2-1	14	5,4	260	100	20	196	-500	5	5	1	8	8	20
2-2	14	4,95	260	100	20	184	-500	5	8	1	8	8	20
2-3	14	4,55	260	100	20	168	-800	25	40		8	9	22
2-4	14	4,05	260	100	20	148	-2000	100	100	50	9	10	24
2-5	14	4,55	300	100	20	175	2000	10	10	2	8	8	20
2-6	9	4,05	260	100	20	180	1000	8	8	4	4	4	14
2-7	14	5,4	260	100	0	206	-800	12	14	4	8	8	20

Tabulka 3

Pokusy s dávkovaným plynem, obsahujícím 6 % H₂SO₄ + 7 % H₂O, T_d = 265 °C, TA₂* = 175 °C, T₂* = 109 °C

Pří-	Dávko-	Chladí-	Tj	T₃	TA!	ta₂		PPm	H₂S0_<		Rychlost plynu,	Tlaková ztrá-
klad	váný	cí zóna									m/s		ta na filtru,
čís.	proud													10²Pa
							před	P°	filtru
	Nm³/h	m	°C	°C	°C	°C	filtrem	A	B1	j B2	A i B1	B2	A	B1	B2
3-1	11	5,4	300	100	20	230	500	5	5	<1	2,2 \| 1,4	2,8	4	4	9
3-2	11	4,55	300	100	20	198	700	5	10	<1	2,2 \| 1,4	2,8	5	4
3-3	11	4,05	300	100	20	176	700	10	20	1	2,2 í 1,4	2,8	6	5	10
3-4	11	4,05	300	100	30	162	1000	50	80	10	2,2 ΐ 1,4	2,8	10	6	15
3-5	11	4,05	300	100	40	153	1000	100	200		2,2 ϊ 1,4	2,8	15	7
3-6	11	4,05	280	100	20	162	700	40	60		2,2 1 1,4	2,8	10	6
3-7	11	5,4	300	115	35	222	800	20	30		2,3 ΐ 1,4	3,0	5	5	12
3-8	11	5,4	300	100	0	240	500	8	8	4	2,2 \| 1,4	2,8	4	4	9
Pokusy s 6 % H₂SO₄ a 25 % H₂O v dávkovaném plynu, T_d =	170°	c,T₂	* = 124 °C	1
í 3-11	11	5,4	300	115	35	225	800	5			ί 2,2 i		5
Ϊ 3-12	11	5,4	300	120	40	225	900	10			í ²⁾² í		5

-12CZ 284481 B6

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims

1. Způsob kondenzace par kyseliny sírové, získaných z odsiřovacího postupu, a zachycení kapiček kyseliny sírové ve vertikálních trubicích z materiálu odolného vůči kyselině, z plynu, obsahujícího 0,01 až 10 % objemových par kyseliny sírové a 0 až 50 % objemových vodních par, při kterém se plyn, obsahující kyselinu sírovou, zavádí do trubic směrem zdola o teplotě 0 až 100 °C nad teplotou rosného bodu kyseliny sírové v tomto plynu a tento plyn se ochlazuje během svého průtoku těmito trubicemi směrem vzhůru na výstupní teplotu T₂, která je nižší než teplota, při které je tlak par kyseliny sírové asi 0,2 Pa, v rovnováze s parciálním tlakem vodní páry na výstupu z trubic v jejich horním konci, přičemž tyto trubice jsou vně chlazené plynným médiem, proudícím protiproudně vzhledem ke směru proudu plynu, obsahujícího kyselinu sírovou, plynné médium se tímto způsobem ohřívá ze vstupní teploty TA], která je v rozmezí od 0 do 50 °C, na výstupní teplotu TA₂ °C, odpovídající následujícím vztahům:

TA₂ > T_d- 30 - 10a °C (1)

T₂ - TA! < 90 °C (3) ve kterých:

T_d je teplota rosného bodu kyseliny sírové, vyjádřená ve °C, plynu, obsahujícího kyselinu sírovou, vedeného do trubic, a a znamená objemové procento kyseliny sírové, vypočítané za předpokladu, že oxid sírový je zcela hydratován, a zkondenzovaná kyselina sírová proudí směrem dolů trubicemi během chlazení, vyznačující se tím, že (i) plyn, opouštějící každou trubici, se vede aerosolovým filtrem, namontovaným v plynotěsném spojení na horní konec trubice, přičemž filtrační médium v tomto aerosolovém filtru sestává z vláknin nebo nekonečných vláken odolných vůči kyselině, která mají průměr vlákna v rozmezí od 0,04 milimetru do 0,7 milimetru, přičemž tento vláknitý nebo vláknový materiál je obsažen v množství, tloušťce vrstvy a konfiguraci, zajišťující udržování poklesu tlaku na aerosolovém filtru pod 2 kPa, (ii) kyselina sírová, zachycená v aerosolovém filtru, se recykluje do trubic a stéká dolů trubicí v protiproudem směru proti dávkovanému plynu.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se použije filtr, tvořený vertikálním válcovým pláštěm, ve kterém je umístěno filtrační médium, přičemž toto médium sestává z pleteninového materiálu zmonofilů odolných vůči kyselině, které mají tloušťku v rozmezí od 0,2 milimetru do 0,7 milimetru a šířku stehu v rozmezí od 1 do 10 milimetrů, přičemž tento materiál je svinut nebo složen a tvoří válcový uzávěr o výšce v rozmezí od 20 milimetrů do 300 milimetrů a ploše průřezu, odpovídající lineární průtočné rychlosti plynu v rozmezí od 2 metrú/sekundu do 5 metrů/sekundu, a tento průřez je současně shodný s vnitřním průměrem pláště.

3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že (i) se použije filtr, sestávající z vertikálního válcového pláště, obsahujícího filtrační médium, tvořené tkaným textilním materiálem z vláknin nebo nekonečných vláken odolných vůči kyselině o průměru 0,04 milimetru až 0,3 milimetru, přičemž tento tkaný textilní materiál je ovinut kolem perforovaného válce, koaxiálně uspořádaného s tímto pláštěm, čímž se umožní průchod plynu v radiálním směru tímto ovinutým textilním materiálem a perforacemi lineární rychlostí v rozmezí od 1 metru/sekundu do 7 metrů/sekundu,

-13CZ 284481 B6 (ii) kyselina sírová, zkondenzovaná ve filtračním prostředí, se zachytí na tomto filtračním médiu, přičemž se současně tímto filtračním médiem vede plyn, čímž se dosáhne kondenzace před filtrem u dna filtračního pláště, a (iii) zkondenzovaná kyselina sírová ve vede vedením dolů do trubice, ve které byl plyn ochlazen.

4. Způsob podle nároku 3, vyznačující se t í m, že ve stupni (i) je průměr vlákniny nebo nekonečného vlákna v rozmezí od 0,05 milimetru do 0,2 milimetru.

5. Způsob podle nároku 3, vyznačující se t í m , že ve stupni (i) je lineární rychlost průtoku plynu radiálně tímto ovinutým textilním materiálem a perforacemi v rozmezí od 2 metrů/sekundu do 6 metrů/sekundu.

6. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že rychlost plynu, obsahujícího kyselinu sírovou, je v trubicích v rozmezí od 2 metrů/sekundu do 6 metrů/sekundu, vztaženo na teoretickou teplotu plynu 0 °C.

7. Zařízení k provádění způsobu podle některého z předchozích nároků, obsahující jeden nebo více svazků trubic (30) z materiálu odolného vůči kyselině, kde každá trubice je opatřena vstupem pro plyn u spodní části a rovněž aerosolovým filtrem (44), zabudovaným plynotěsně v horní části této trubice (30), a výstupem pro kyselinu v blízkosti spodního konce, přičemž tento aerosolový filtr (44) obsahuje filtrační médium (58, 62), rovněž fungující jako prostředek pro recyklování kyseliny sírové, zachycené na tomto filtru, do horní části trubice (30), kde tyto trubice (30) prostupují chladicí zónou, která je na horním konci opatřena vstupem nebo vstupy (36, 38, 40, 42), resp. výstupem pro plynné chladicí médium, které je vedeno protiproudně vzhledem ke směru plynu v trubicích (30), vyznačující se t í m, že každá trubice (30) má vnitřní průměr 25 milimetrů až 60 milimetrů a délku chladicí zóny 120-krát až 250-krát větší než je vnitřní průměr trubice.

8. Zařízení podle nároku 7, vyznačující se tím, že délka chladicí zóny je proměnná.

9. Zařízení podle nároku 7, vyznačující se tím, že obsahuje vodicí desky, uspořádané v chladicí zóně k nasměrování plynného chladicího média částečně napříč k proudu plynu v trubicích (30).

10. Zařízení podle nároků 7 až 9, vyznačující se t í m, že uvnitř každé trubice (30) je umístěn pás materiálu odolného vůči kyselině, přičemž tento pás má jednak tloušťku v rozmezí od 2 milimetrů do 7 milimetrů, a jednak je svinut do formy vinutí o vnějším průměru, odpovídajícím 90 % až 100 % vnitřního průměru trubice (30) a stoupání 20 milimetrů až 200 milimetrů na závit.