DE102010006541A1

DE102010006541A1 - Verfahren und Anlage zur Abkühlung von Säure

Info

Publication number: DE102010006541A1
Application number: DE102010006541A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Daum Karl-Heinz; Wolfram Schalk
Original assignee: Outotec Oyj
Current assignee: Metso Outotec Oyj
Priority date: 2010-02-01
Filing date: 2010-02-01
Publication date: 2011-09-29
Anticipated expiration: 2030-02-02
Also published as: DE102010006541B4; BR112012019114B1; CN102741159A; EG26895A; EP2531446B1; ZA201204830B; EA021625B1; MX2012008670A; PL2531446T3; CL2012002119A1; CN102741159B; KR101687052B1; US20130000869A1; KR20120139707A; ES2514667T3; BR112012019114A2; AP2012006435A0; AU2011209094B2; WO2011091950A2; MA34022B1

Abstract

Beim Abkühlen von Säure, die aus einer Absorptionsvorrichtung einer Schwefelsäureanlage abgezogen wird, wird die Säure aus einem Säurepumptank in einen Wärmetauscher gepumpt und anschließend wieder der Absorptionsvorrichtung zugeführt, wobei in dem Wärmetauscher mit der Wärme der Säure Wasser als Wärmetransportmedium erhitzt und wenigstens teilweise in Dampf umgewandelt wird, und wobei das Wasser von dem Dampf getrennt wird. Es ist vorgesehen, dass die Säure einem Mantelraum des Wärmetauschers und das Wasser in dem Mantelraum angeordneten Wärmeübertragungselementen zugeführt und wenigstens teilweise in Dampf umgewandelt wird, dass der im Wärmetauscher erzeugte Dampf in einer Dampftrommel vom Wasser getrennt wird und dass das so gewonnene Wasser mittels einer Pumpe zu dem Wärmetauscher zurückgeführt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Abkühlung von Säure, die aus einer Absorptionsvorrichtung einer Schwefelsäureanlage abgezogen wird, wobei die Säure aus einem Säurepumptank in einen Wärmetauscher gepumpt und anschließend wieder der Absorptionsvorrichtung zugeführt wird, wobei in dem Wärmetauscher mit der Wärme der Säure Wasser als Wärmetransportmedium erhitzt und wenigstens teilweise in Dampf umgewandelt wird, und wobei das Wasser von dem Dampf getrennt wird.
Schwefelsäure wird üblicherweise nach dem sogenannten Doppelabsorptionsverfahren hergestellt, wie es in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5. Auflage, Band A25, Seiten 635 bis 700 beschrieben ist. Als Abgas metallurgischer Anlagen oder durch Verbrennung von Schwefel gewonnenes Schwefeldioxid (SO₂) wird in einem mehrstufigen Konverter mit Hilfe eines festen Katalysators, bspw. mit Vanadiumpentoxid als aktiver Komponente, zu Schwefeltrioxid (SO₃) umgesetzt Das gewonnene SO₃ wird nach den Kontaktstufen des Konverters abgezogen und einem Zwischenabsorber bzw. nach der letzten Kontaktstufe des Konverters einem Endabsorber zugeführt, in welchem das SO₃ enthaltende Gas im Gegenstrom zu konzentrierter Schwefelsäure geführt und in dieser absorbiert wird.
Die Absorption des SO₃ in Schwefelsäure ist ein stark exothermer Prozess, so dass die Säure aufgeheizt wird und wieder gekühlt werden muss. Gleichzeitig lässt sich die Wärme der Säure zur Dampferzeugung und Energierückgewinnung nutzen. Aufgrund der bei der Schwefelsäureabsorption herrschenden Temperaturen von deutlich > 140°C erfolgt die Säurekühlung bisher ausschließlich in Kesselwärmetauschern (kettle type boiler), wobei die heiße Säure durch ein U-förmige Rohre einen mit Wasser als Wärmetransportmittel gefüllten Kessel durchläuft. Die Zirkulation basiert hierbei auf dem Thermosiphonprinzip. Das erwärmte Wasser wird in Niederdruckdampf umgewandelt und steigt durch die geringere Dichte nach oben. Der Dampf kann in der Anlage genutzt werden (vgl. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, ebd. S. 662).
Während derartige Kesselwärmetauscher einen einfachen Aufbau haben und daher kostengünstig herstellbar sind, werden zum Füllen des Kessels große Wassermengen benötigt. Zudem kann es zu Problemen kommen, wenn Leckagen in dem Säurekreislauf auftreten. Da Säure aus den Rohren in den Wassertank austritt, entsteht eine große Menge einer hochkorrosiven schwachen Säure, deren Temperatur zudem aufgrund der entstehenden Hydrationswärme stark ansteigt. Die Korrosionsbeständigkeit der im System verwendeten Stähle fällt unterhalb einer Schwefelsäurekonzentration von 99.1 Gew.-% (Stahl 3105S) bzw. 97.9 Gew.-% (Stahl 3033) stark ab. Es besteht die Gefahr einer Schädigung des Rohrbündels oder sogar des gesamten Kesselwärmetauschers. Zudem lässt sich das Säure/Wasser-Gemisch nur mit unverhältnismäßigem Aufwand trennen, so dass der Nutzer in der Praxis meist eines oder beide Systeme vollständig leeren muss.
Zusammenfassung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine zuverlässige Abkühlung von Schwefelsäure zu ermöglichen und die Sicherheit der Anlage zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird mit der Erfindung im Wesentlichen dadurch gelöst, dass die Säure einem Mantelraum des Wärmetauschers und das Wasser in dem Mantelraum angeordneten Wärmeübertragungselementen zugeführt und wenigstens teilweise in Dampf umgewandelt wird, dass der im Wärmetauscher erzeugte Dampf in einer Dampftrommel vom Wasser getrennt wird und dass das so gewonnene Wasser mittels einer Pumpe zu dem Wärmetauscher zurückgeführt wird.
Da im Wärmetauscher weniger Wasser in Kontakt mit der Säure gebracht wird als bei dem herkömmlichen, mit Wasser gefüllten Kesselwärmetauscher, reduziert sich im Fall einer Leckage die mit Säure vermischte Wassermenge deutlich. Durch die Aufspaltung der Funktionen des herkömmlichen Kesselwärmetauschers in die separaten Elemente Wärmetauscher, Dampftrommel und Rezirkulationspumpe wird zudem die Handhabung im Falte einer Leckage vereinfacht. Wasser- und Säurekreislauf lassen sich problemlos trennen.
Um die Risiken im Säurekühlkreislauf weiter zu verringern, wird eine schnelle Fehlerdetektion angestrebt. Sobald ein Fehler festgestellt wird, kann die Wasserzufuhr zu dem Wärmetauscher abgeschattet und der Fehler beseitigt werden.
Die Unterbrechung des Wasserzuflusses wird erfindungsgemäß bspw. bei Messung einer veränderten Säurekonzentration ausgelöst. Hierfür sind verschiedene Messpunkte vorgesehen, die vorzugsweise auf unterschiedlichen Messprinzipien beruhen. im Absorber eignen sich insbesondere Verfahren, die die Konzentration der Säure über die Leitfähigkeit bestimmen, wohingegen in der Kühlstufe um den zugehörigen Wärmetauscher bevorzugt die Schallgeschwindigkeit im Medium oder der Brechungsindex der Säure bestimmt werden. Eine Redundanz der verwendeten Instrumente und Messprinzipien gewährleistet, dass die Säurekonzentration jederzeit sicher bestimmt werden kann.
Die Säurekonzentration kann jedoch nur dann wirksam zur Leckagedetektion eingesetzt werden, wenn sie mit dem Prozesswasserstrom verknüpft wird. Lecks sind anfangs üblicherweise klein, so dass nur kleine Wassermengen in den Säurekreislauf eintreten. Hierdurch sinkt zwar die Säurekonzentration, doch wird dies über die Prozesssteuerung dadurch ausgeglichen, dass weniger Prozesswasser hinzugegeben wird. Je größer das Leck wird, desto mehr Prozesswasser wird durch das im Wärmetauscher austretende Wasser ersetzt. Dadurch wird eine gleichmäßige Säurekonzentration aufrecht erhalten. Die Leckage im Wärmetauscher wird allerdings erst erkannt, wenn das Prozesswasserventil vollständig geschlossen ist und die Säurekonzentration dennoch werter fällt. Dann wäre die Ausrüstung aber wahrscheinlich schon stark angegriffen. Erfindungsgemäß erfolgt daher eine gleichzeitige Überwachung des Prozesswasserzufuhr, der Anlagenbeladung und der Säurekonzentration.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Temperatur der Säure am Einlass und Auslass des Wärmetauschers gemessen und mit der Strömungsrate des dem Wärmetauscher zugeführten Wärmetransportmediums verknüpft. Über die Temperaturdifferenz ΔT kann die Wärmebilanz über den Wärmetauscher erstellt werden. Eine Leckage in dem Wärmetauscher wird zu einer Störung der Wärmebilanz führen, da Wasser in den Säurekreislauf eintritt und zusätzliche Wärme generiert. Das Verhältnis zwischen dem produzierten Dampf und der in dem Wärmetauscher produzierten Wärme ändert sich, was als Steuerungsgröße für eine Unterbrechung des Wasserflusses dienen kann.
Um die Zusammensetzung des Kesselspeisewassers zu überprüfen, wird erfindungsgemäß dessen Leitfähigkeit unmittelbar hinter dem Wärmetauscher gemessen. Da der Druck auf der Wasser/Dampfseite des Wärmetauschers deutlich höher ist als auf der Säureseite, ist üblicherweise das Eintreten größerer Säuremengen in den Wasserkreislauf nicht zu befürchten. Für die Leckageüberwachung lässt sich daher diese Messung nur eingeschränkt nutzen.
Die Erfindung betrifft auch eine zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens geeignete Anlage zur Abkühlung von Säure, die aus einer Absorptionsvorrichtung einer Schwefelsäureanlage abgezogen wird, mit einem Wärmetauscher, dem die heiße Säure mittels einer Pumpe aus einem Säurepumptank zugeführt wird und in dem Wärme von der Säure auf ein Wärmetransportmedium, insbesondere Wasser, übertragen wird, mit einem Dampferzeuger, in dem aus dem Wärmetransportmedium Dampf erzeugt wird, und mit einer Rückführleitung zur wenigstens teilweisen Rückführung der abgekühlten Säure zu der Absorptionsvorrichtung. Erfindungsgemäß ist der Wärmetauscher ein Rohrbündelwärmetauscher mit einer Vielzahl von Röhren oder ein Plattenwärmetauscher mit mehreren Platten als Wärmeübertragungselementen, wobei der Wärmetauscher mit dem Säurepumptank und der Rückführleitung sowie über eine Leitung mit einer Dampftrommel verbunden ist, der das erhitzte Wärmetransportmedium aus dem Wärmetauscher zugeführt und in der der erzeugte Dampf vom Wasser getrennt wird, und wobei die Dampftrommel über eine Rezirkulationsleitung für die Zirkulation des Wassers mit dem Wärmetauscher verbunden ist.
Bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist ein die Wärmeübertragungselemente umgebender Mantelraum des Wärmetauschers mit dem Säurepumptank und der Rückführleitung verbunden, und die Wärmeübertragungselemente des Wärmetauschers sind mit der Rezirkulationsleitung und mit der Dampftrommel verbunden.
Alternativ kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, den die Wärmeübertragungselemente umgebenden Mantelraum des Wärmetauschers mit der Rezirkulationsleitung und der Dampftrommel zu verbinden und die Wärmeübertragungselemente des Wärmetauschers mit dem Säurepumptank und der Rückführleitung zu verbinden.
Bei den erfindungsgemäß vorgesehenen Rohrbündel- oder Plattenwärmetauschern ist aufgrund der heutzutage verwendeten hohen Packungsdichten die dem Rohr-, Platten- oder jeweiligen Mantelvolumen zuzuführende Wassermenge wesentlich geringer als bei dem herkömmlicherweise verwendeten Kesselwärmetauscher. Damit reduziert sich auch die im Leckagefall erzeugte Menge an Wasser-/Säuregemisch.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Wärmetauscher höher als der Säurepumptank angeordnet ist. Wird die Säurepumpe abgeschaltet, entleert sich der Wärmetauscher somit ohne weiteres Zutun gravimetrisch. Weitere Sicherheitseinbauten, die dem Kontakt mit heißer Säure widerstehen müssten, sind nicht notwendig.
In der Rezirkulationsleitung ist erfindungsgemäß eine Zirkulationspumpe vorgesehen, um das Kühlwasser zwangsweise umzuwälzen.
Zur Einstellung der für den Betrieb des Absorbers optimale Säurekonzentration ist vorzugsweise in der Rückführleitung zur Absorptionsvorrichtung eine Misch kammer vorgesehen, in welcher die rückgeführte Säure mit Prozessspeisewasser gemischt wird.
Zwischen dem Wärmetauscher und der Dampftrommel und/oder in der Rezirkulationsleitung ist zweckmäßiger Weise ein Absperrventil vorgesehen, um den Wärmetauscher bei Auftreten eines Fehlers und zu Wartungsarbeiten vom Wasserkreislauf abzukoppeln.
Die Absperrung der Wasserzufuhr zum Wärmetauscher erfolgt bspw. bei Feststellen einer Leckage. Hierzu sind erfindungsgemäß vor und hinter dem Wärmetauscher Temperaturmessstationen zur Erfassung der Säuretemperatur und/oder vor dem Wärmetauscher und/oder dem Absorber Konzentrationsmessstationen zur Erfassung der Säurekonzentration vorgesehen.
Wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung mehrere Wärmetauscher parallel zueinander vorgesehen sind, kann im Schadens- oder Wartungsfall einer der Wärmetauscher abgekoppelt und repariert oder gewartet werden, während der andere weiterarbeitet. Dadurch wird die Flexibilität der Anlage erhöht und ein kontinuierlicher Betrieb gefördert.
Wetterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt schematisch eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
2 zeigt den Verlauf des Prozesswasser- und Kesselspeisewasserstroms in Abhängigkeit von der Anlagenbeladung.
3 zeigt den Verlauf des Prozesswasser- und Kesselspeisewasserstroms in Abhängigkeit von der Leckgröße.
Detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
Wie sich aus dem in 1 dargestellten Fließschema des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt, wird gasförmiges Schwefeltrioxid von einem nicht dargestellten Konverter zur Umwandlung von SO₂ in SO₃ im Gleichstrom mit über eine Leitung 1 herangeführter konzentrierter Schwefelsäure in einen Venturiabsorber 2 eingebracht und teilweise in der heißen Säure absorbiert, deren Konzentration sich hierdurch erhöht. Das nicht absorbierte Schwefeltrioxid wird über eine Leitung 3 in einen Zwischenabsorber 4 eingebracht, welchen es zur weiteren Absorption im Gegenstrom zu konzentrierter Schwefelsäure durchströmt. Nicht absorbiertes Schwefeltrioxid wird oben aus dem Zwischenabsorber 4 abgezogen und einer nicht dargestellten katalytischen Umsetzungsstufe zugeführt, während die angereicherte Schwefelsäure unten abgezogen, teilweise als Produkt entnommen oder anderweitig in der Anlege genutzt und der Rest nach Verdünnung mit Wasser in einem Säurepumptank 5 und Abkühlung in einem Wärmetauscher 6 mittels einer Pumpe 7 über die Leitung 8 wieder zu dem Zwischenabsorber 4 zurückgeführt wird.
Aus dem Venturiabsorber 2 unten abgezogene Schwefelsäure wird einem Säurepumptank 9 zugeführt und aus diesem mittels einer Pumpe 10 über die Leitung 11 in den Mantelraum 12 eines höher liegenden Wärmetauschers 13 eingebracht, in welchem die Säure mittels Wasser als Wärmetransportmittel abgekühlt wird.
Der Wärmetauscher 13 ist bevorzugt als Rohrbündelwärmetauscher mit einer Vielzahl von als Wärmeübertragungselementen dienenden, wasserdurchströmten Rohren 14 ausgebildet, da sich hier ein besonders guter Wärmeübergang mit einem verhältnismäßig kleinen Volumen an Wärmetransportmittel vereinen lässt. Alternativ kann ein Plattenwärmetauscher eingesetzt werden.
Über eine Leitung 15 gelangt die abgekühlte Säure in eine Mischkammer 16, in welcher ihre Konzentration mittels über eine Leitung 17 zugeführten Prozessspeisewassers auf den gewünschten Wert eingestellt wird, bevor die Schwefelsäure dem Venturiabsorber 2 zugeführt wird. Ein Teil der Säure kann über eine Leitung 18 abgezweigt und dem Säurepumptank 5 des Zwischenabsorbers 4 zugeführt werden. Hierbei kann die erhöhte Säuretemperatur zum Aufheizen des Prozessspeisewassers in einem Wärmetauscher 19 genutzt werden.
Das Speisewasser wird über eine Leitung 20 herangeführt und nach Aufheizung in dem Wärmetauscher 19 in den der Mischkammer 16 zugeführten Prozessspeisewasserstrom der Leitung 17 und einen über eine Leitung 21 einer Dampftrommel 22 zugeführten Strom aufgeteilt. Aus dieser wird über eine Rezirkulationsleitung 23 Kesselspeisewasser abgezogen und mittels einer Zirkulationspumpe 24 dem Wärmetauscher 13 zugeführt. In dem Wärmetauscher 13 wird das Kesselspeisewasser im Gleichstrom mit der aus dem Säurepumptank 9 zugeführten heißen Schwefelsäure geführt und aufgeheizt, so dass sich ein Wasser/Dampf-Gemisch bildet, welches über die Leitung 25 der Dampftrommel 22 zugeführt und dort getrennt wird. Der Dampf wird über die Leitung 26 abgezogen, während das Wasser zum Wärmetauscher 13 rezirkuliert wird. Die Schwefelsäure wird im Wärmetauscher 13 entsprechend abgekühlt. Auch wenn in der Zeichnung eine Gleichstromkühlung dargestellt ist, liegt es selbstverständlich Im Rahmen der Erfindung, die Säure und das Kühlwasser im Gegenstrom zu führen. Der übrige Anlagenaufbau wird hierdurch nicht beeinflusst.
Da im Wärmetauscher weniger Wasser in Kontakt mit der Säure gebracht wird als bei dem herkömmlichen Kesselwärmetauscher, reduziert sich im Fall einer Leckage die mit Säure vermischte Wassermenge deutlich. So sind in einem hinsichtlich der Kühlleistung vergleichbaren System in einem erfindungsgemäßen Rohrbündelwärmetauscher etwa 2 m³ Wasser enthalten (etwa 36 m³ Säure), wohingegen sich in einem herkömmlichen Kesselwärmetauscher etwa 10 m³ Wasser (etwa 30 m³ Säure) befinden. Dies führt im Fall einer völligen Durchmischung von Wasser und Säure (worst case) bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung zu einer Verdünnung der aus dem Absorber mit einer Konzentration von etwa 99 Gew.-% und einer Temperatur von etwa 200°C herangeführten Schwefelsäure auf 95,6 Gew.-% und einem Temperaturanstieg auf 230°C, wohingegen bei einer Leckage im herkömmlichen Kesselwärmetauscher die Säure bis auf 81 Gew.-% verdünnt wird und die Temperatur auf 274°C ansteigt. Derartige Schwefelsäure wirkt reduzierend und ist hochkorrosiv. Da die Materialien des Wärmetauschers auf eine bei einer Schwefelsäurekonzentration > 90 Gew.-% wirkende oxidierende Belastung ausgelegt sind, kommt es sehr schnell zu erheblichen Schäden.
In den Leitungen 23, 25 sind Absperrventile 30, 31 vorgesehen, mit welchen der Wärmetauscher 13 bspw. zu Wartungs- oder Reparaturzwecken von dem Wasserkreislauf abgetrennt werden kann. Das Wasser aus dem Wärmetauscher 13 kann über eine Drainageleitung 27 entnommen werden.
Da der Wärmetauscher 13 oberhalb des Säurepumptanks 9 angeordnet ist, läuft bei einer Abschaltung der Pumpe 10 die Säure automatisch allein durch die Schwerkraft zurück in den Säurepumptank 9, der ebenso wie die Absorber 2, 4 und der Säurepumptank 5 säurefest ausgekleidet ist. Auf zusätzliche mechanische Drainageeinrichtungen kann verzichtet werden. Außerdem wird der Benutzer der heißen Säure nicht ausgesetzt.
Am Einlass und Auslass des Wärmetauschers 13 wird die Säuretemperatur über Sensoren 32, 33 gemessen. Außerdem sind in dem Säurekreislauf mehrere Konzentrationsmessstationen 34, 35 vorgesehen, mit denen die Säurekonzentration am Einlass des Wärmetauschers 13 bzw. am Einlass des Venturiabsorbers 2 bestimmt wird. Am Einlass des Venturiabsorbers 2 wird hierbei vorzugsweise die Leitfähigkeit der Säure gemessen, während am Einlass des Wärmetauschers 13 die Schallgeschwindigkeit in der Säure oder deren Brechungsindex gemessen wird. Durch die Redundanz der Messstationen und -prinzipien wird eine zuverlässige Kontrolle der Säurekonzentration gewährleistet, die bei Bedarf durch die Zufuhr von Prozessspeisewasser über die Leitung 17 oder von Säure aus dem Säurepumptank 9 über eine Leitung 28 angepasst werden kann.
Aus der Temperaturmessung 32, 33 am Einlass und Auslass des Wärmetauschers 13 lässt sich die Menge der auf des Wasser übertragenen Wärme errechnen. Die Temperaturdifferenz ΔT über den Wärmetauscher kann als Funktion des Wärmetauscherspeisewassers ausgedrückt werden. Diese Funktion stellt die Wärmebilanz über den Wärmetauscher dar und beschreibt eine nahezu konstante Kurve, die unabhängig von der Anlagenbeladung und anderen Verfahrensbedingungen ist. Eine Leckage in dem Wärmetauscher wird zu einer Störung der Wärmebilanz führen, da Wasser in den Säurekreislauf eintritt und zusätzliche Wärme generiert. Das Verhältnis zwischen dem produzierten Dampf und der in dem Wärmetauscher produzierten Wärme ändert sich, was als Steuerungsgröße für eine Unterbrechung des Wasserflusses dienen kann. Ebenso können die Volumenströme des aus- und eingeführten Wassers zur Leckagedetektion herangezogen werden, da diese im stationären Betrieb im Gleichgewicht stehen.
Im Falle des Normalbetriebs stellen der Kesselspeisewasserstrom und der Prozesswasserstrom lineare, von der Anlagenbeladung abhängige Kurven dar, wie es in 2 gezeigt. Im Fall einer Leckage erhöht sich durch das Eindringen von Wasser in die Säure die Temperatur, wodurch im Kühlkreislauf mehr Wasser benötigt wird. Gleichzeitig sinkt die Konzentration der Säure, so dass der Säure weniger Prozesswasser beigemischt werden. Dies ist in 3 veranschaulicht. Abhängig von der Große des Lecks steigt der Bedarf an Kesselspeisewasser, während die Zufuhrrate des Prozesswassers sinkt.
Erfindungsgemäß wird der Kesselspeisewasserstrom mit der Anlagenbeladung verknüpft. Wenn ein festgelegtes Alarmniveau überschritten wird, wird die Säurepumpe 10 abgeschaltet und der Wärmetauscher 13 vom Wasserkreislauf abgetrennt, um die erforderliche Reparatur durchführen zu können.
Sind mehrere Wärmetauscher 13 parallel vorgesehen, kann ein Wärmetauscher weiterlaufen, während der andere gewartet oder repariert wird.
Bei der beschriebenen Ausführungsform wird die Säure dem Mantelraum 12 und das Kühlwasser den Rohren 14 oder Platten des Wärmetauschers 13 zugeführt. Die Erfindung erfasst aber auch den umgekehrten Fall bei welchem das Kühlwasser dem Mantelraum 12 und die Säure den Rohren 14 oder Platten des Wärmetauscher 13 zugeführt wird.
Auch wenn die Säuretemperatur am Auslass des Zwischenabsorbers 4 wegen der geringeren absorbierten SO₃-Menge in der Regel zu gering ist, um sie wirtschaftlich zur Energiegewinnung zu nutzen, kann die oben für den Kühlkreislauf des Venturiabsorbers 2 beschriebene Anordnung grundsätzlich auch für den Zwischenabsorber 4 vorgesehen werden. Ebenso kann anstelle des Venturiabsorbers 2 in der ersten Absorptionsstufe auch ein im Gegenstrom betriebener Absorptionsturm ähnlich dem Zwischenabsorber 4 eingesetzt werden. Auf die zweite Absorptionsstufe kann ggf. auch verzichtet werden.
Bezugszeichenliste

1: Leitung
2: Venturiabsorber
3: Leitung
4: Zwischenabsorber
5: Säurepumptank
6: Wärmetauscher
7: Pumpe
8: Leitung
9: Säurepumptank
10: Pumpe
11: Leitung
12: Mantelraum
13: Wärmetauscher
14: Rohr
15: Leitung
16: Mischkammer
17, 18: Leitung
19: Wärmetauscher
20, 21: Leitung
22: Dampftrommel
23: Rezirkulationsleitung
24: Zirkulationspumpe
25, 26: Leitung
27: Drainageleitung
28: Leitung
30, 31: Absperrventile
32, 33: Temperatursensoren
34, 35: Konzentrationsmessstationen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5. Auflage, Band A25, Seiten 635 bis 700 [0002]
Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, ebd. S. 662 [0003]

Claims

Verfahren zum Abkühlen von Säure, die aus einer Absorptionsvorrichtung einer Schwefelsäureanlage abgezogen wird, wobei die Säure aus einem Säurepumptank in einen Wärmetauscher gepumpt und anschließend wieder der Absorptionsvorrichtung zugeführt wird, wobei in dem Wärmetauscher mit der Wärme der Säure Wasser als Wärmetransportmedium erhitzt und wenigstens teilweise in Dampf umgewandelt wird, und wobei das Wasser von dem Dampf getrennt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Säure einem Mantelraum des Wärmetauschers und das Wasser in dem Mantelraum angeordneten Wärmeübertragungselementen zugeführt und wenigstens teilweise in Dampf umgewandelt wird, dass der im Wärmetauscher erzeugte Dampf in einer Dampftrommel vom Wasser getrennt wird und dass das so gewonnene Wasser mittels einer Pumpe zu dem Wärmetauscher zurückgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Säure am Einlass und Auslass des Wärmetauschers und/oder die Säurekonzentration gemessen und mit der Strömungsrate des dem Wärmetauscher zugeführten Wärmetransportmediums verknüpft wird.
Anlage zum Abkühlen von Säure, die aus einer Absorptionsvorrichtung einer Schwefelsäureanlage abgezogen wird, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Wärmetauscher (13), dem heiße Säure mittels einer Pumpe (10) aus einem Säurepumptank (9) zugeführt wird und in dem Wärme von der Säure auf Wasser als Wärmetransportmedium übertragen wird, mit einem Dampferzeuger, in dem aus dem Wasser Dampf erzeugt wird, und mit einer Rückführleitung (15) zur wenigstens teilweisen Rückführung der abgekühlten Säure zu der Absorptionsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (13) ein Rohrbündelwärmetauscher mit einer Vielzahl von Rohren (14) oder ein Plattenwärmetauscher mit mehreren Platten als Wärmeübertragungselementen ist, dass der Wämretauscher (13) mit dem Säurepumptank (9) und der Rückführleitung (15) sowie über eine Leitung (25) mit einer Dampftrommel (22) verbunden ist, der das erhitzte Wärmetransportmedium aus dem Wärmetauscher (13) zugeführt und in der der erzeugte Dampf vom Wasser getrennt wird, und dass die Dampftrommel (22) über eine Rezirkulationsleitung (23) für die Zirkulation des Wassers mit dem Wärmetauscher (13) verbunden ist.
Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Wärmeübertragungselemente umgebender Mantelraum (12) des Wärmetauschers (13) mit dem Säurepumptank (9) und der Rückführleitung (15) verbunden ist, und dass die Wärmeübertragungselemente des Wärmetauschers (13) mit der Rezirkulationsleitung (23) und mit der Dampftrommel (22) verbunden sind.
Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Wärmeübertragungselemente umgebender Mantelraum (12) des Wärmetauschers (13) mit der Rezirkulationsleitung (23) und mit der Dampftrommel (22) verbunden ist, und dass die Wärmeübertragungselemente des Wärmetauschers (13) mit dem Säurepumptank (9) und der Rückführleitung (15) verbunden sind.
Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet dass der Wärmetauscher (13) höher als der Säurepumptank (9) angeordnet ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Rezirkulationsleitung (23) eine Zirkulationspumpe (24) vorgesehen ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Rückführleitung (15) zur Absorptionsvorrichtung (2) eine Mischkammer (16) vorgesehen ist, in welcher die rückgeführte Säure mit Prozessspeisewasser gemischt wird.
Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Wärmetauscher (13) und der Dampftrommel (22) und/oder in der Rezirkulationsleitung (23) ein Absperrventil (30, 31) vorgesehen ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass vor und hinter dem Wärmetauscher (13) Temperaturmessstationen (32, 33) zur Erfassung der Säuretemperatur und/oder vor dem Wärmetauscher (13) und/oder der Absorptionsvorrichtung (2) Konzentrationsmessstationen (34, 35) zur Erfassung der Säurekonzentretion vorgesehen sind.
Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Wärmetauscher (13) parallel zueinander vorgesehen sind.