DE1153730B

DE1153730B - Schwefelverbrennungsofen zur Herstellung von Schwefeldioxyd

Info

Publication number: DE1153730B
Application number: DEC18492A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Koenig
Original assignee: Chemiebau Dr A Zieren GmbH and KG
Current assignee: Chemiebau Dr A Zieren GmbH and KG
Priority date: 1959-02-27
Filing date: 1959-02-27
Publication date: 1963-09-05
Also published as: FR1249126A; GB939805A

Description

Schwefelverbrennungsofen zur Herstellung von Schwefeldioxyd Es sind Vorrichtungen bekannt zur Umsetzung von verschiedenartigen Reaktionskomponenten, die eine innige Durchmischung dieser Komponenten bezwecken, z. B. die Anwendung von konzentrisch angeordneten Düsen mit entgegengesetzt arbeitendem Drall oder andere mehr. Diese Vorrichtungen bewirken zwar eine anfänglich gute Durchmischung und einen günstigen Reaktionsverlauf, wenn die Reaktionsgeschwindigkeit des Prozesses hoch ist. Die Reaktion verläuft in diesem Fall in einem verhältnismäßig kleinen Raum vollständig. Derartige Vorrichtungen versagen aber, wenn es sich um Prozesse mit geringer Reaktionsgeschwindigkeit handelt, d. h. wenn der Prozeß träge verläuft und einen größeren Reaktionsraum benötigt, wie z. B. die Verbrennung von Schwefel mit Luft.
Bei der üblichen Konstruktion eines Schwefelverbrennungsofens sitzt an der Stirnwand der Brennkammer ein Schwefelbrenner, dem der Schwefel flüssig und Erst- und Zweitluft in konzentrischen Düsen zugeführt wird. Die Brennkammer muß reichlich bemessen sein, um ein vollständiges Ausbrennen der Schwefeldämpfe zu erreichen. Um den Brennerkopf bildet sich zwar eine Wirbelzone mit guter Durchmischung des zerstäubten Schwefels mit der Verbrennungsluft. Das Gasgemisch dehnt sich aber in dem großen Brennraum rasch aus, und hierbei geht die gute Durchmischung und Durchwirbelung verloren, so daß sich Zonen ungleichen Sauerstoffgehaltes und unvollständiger Verbrennung des Schwefels bilden. Diese Arbeitsweise bedeutet aber eine unvollständige Ausnutzung des Brennraumes, d. h., dieser muß unnötig vergrößert werden. Man verbessert die Durchmischung bei dieser Arbeitsweise durch Einbau von Lenkwänden aus feuerfestem Material, welche eine immer wiederholte Durchwirbelung der Reaktionskomponenten bewirken.
Man hat auch schon das Mauerwerk rund um die Schwefeldüse herum in die Verbrennungskammer hinein vorgezogen und so eine Vorkammer gebildet, deren Länge allerdings den Durchmesser nicht überschreitet. Derartige kurze Vorkammern haben aber keinen entscheidenden Einfluß auf die Ausnutzung des Verbrennungsraumes. Sie sollten eigentlich nur die Sekundärluft von der Zündzone abhalten.
Es wurde nun gefunden, daß man die spezifische Raumbelastung erheblich vergrößern kann durch Aufteilen des Reaktionsraumes in eine Vor- und in eine Hauptkammer, welche beide eine besondere Ausbildung erfahren. Die Vorkammer hat gegenüber der Hauptkammer einen relativ kleinen Querschnitt, ist langgestreckt ausgebildet und auf der ganzen Länge mit Eintrittskanälen für die Sekundärluft versehen, die senkrecht zum Gasstrom oder schräg gegen diesen gerichtet sind. Die Vorkammer hat etwa die gleiche Länge wie die Hauptkammer. Die Reaktionskomponenten durchströmen diese Vorkammer mit hoher Geschwindigkeit, welche eine hohe Turbulenz im Hauptgasstrom, nicht nur in den eintretenden Strahlen der Sekundärluft bewirkt, eine Entmischung verhindert und eine hohe spezifische Raumbelastung erreichen läßt.
Durch die stufenweise Zuführung der Verbrennungsluft werden mehrere Vorteile erreicht. Am Eintritt in die Vorkammer stellt sich bei der geringen verfügbaren Verbrennungsluft eine hohe Verbrennungstemperatur ein, welche eine rasche und vollständige Verdampfung des eingeblasenen und zerstäubten Schwefels bewirkt. Durch die stufenweise Zuführung der Luft wird das Gasdampfgemisch intensiv durchwirbelt, die Verbrennung beschleunigt und die Raumbelastung gegenüber der üblichen Bauweise um ein Mehrfaches erhöht. Zweckmäßig werden die Düsen, welche der Zuführung der Zweitluft dienen, entgegen der Hauptströmungsrichtung geneigt angeordnet. Auf diese Weise wird erreicht, daß der Hauptkammer ein vollständig homogenes Gemisch der Reaktionskomponenten zugeführt wird. Auch in der Hauptkammer wird man eine ungleiche Verteilung der Komponenten verhindern müssen. Dieses kann in bekannter Weise durch Einblasen von Dritt Luft oder rückgeführtes Reaktionsgas oder durch Einbau von Lenkwänden erreicht werden.
Die Vor- und die Hauptkammer können in verschiedenerWeise angeordnet werden. Die Vorkammer kann z. B. der Hauptkammer axial vorgebaut werden. Diese Anordnung beansprucht eine große Baulänge, hat aber den Vorteil der guten Zugänglichkeit. Bei einer sehr zweckmäßigen Bauweise werden Vor-und Hauptkammer konzentrisch ineinandergeschoben. Man hat den Vorteil einer kurzen Bauweise. Außerdem bietet diese Anordnung die sehr wertvolle Möglichkeit, die zylindrischen Trennwände zwischen Vor- und Hauptkammer als Vorwärmer für die Verbrennungsluft auszubilden und durch diese Vorwärmung die Reaktionstemperatur zu erhöhen, um den Prozeßverlauf zu beschleunigen.
Fig. 1 ist ein Schnitt durch eine Anordnung, bei der die Vorkammer der Hauptkammer axial vorgebaut ist; Fig. 2 zeigt eine Vorkammer, die konzentrisch in die Hauptkammer eingeschoben ist; Fig. 3 enthält einen Schnitt nach der Linie 22 der Fig. 2 (3 a), nach Linie 23 der Fig. 2 (3 b) und nach Linie 24 der Fig. 2 (3 c); Fig. 4 zeigt eine Anordnung mit kreisförmigem Querschnitt, bei der die Vorkammer oberhalb der Hauptkammer liegt, Fig. 5 zeigt zwei Querschnitte durch Fig. 4 entlang Linie 25 (5 a) und Linie 26 (5 b).
In Fig. 1 ist 1 die Vorkammer, in die durch C>ffnungen 2 die Sekundärluft entgegen der Hauptströmungsrichtung eingeblasen wird. Der Blechmantel 3 bildet gleichzeitig einen Sammelraum für diese Sekundärluft, die bei 10 zugeführt wird. Der Schwefel wird bei 8 der Zerstäuberdüse 4 zugeführt. Bei 9 tritt die Primärluft in die Vorkammer ein. Aus der Vorkammer tritt das schon weitgehend verbrannte Gemisch in die Hauptkammer 5 ein, der bei 6 noch weitere Luft zugeführt werden kann. Die Durchmischung in der Hauptkammer wird durch eine Gitterwand 7 unterstützt. Bei 16 verläßt das gebildete S02 Gas den Ofen.
In Fig. 2 wird die Vorkammer durch ein doppelwandiges Rohr 11 aus keramischem Material gebildet. Die Durchmischung in der Hauptkammer 5 wird durch Umlenkwände 12, 13, 14 unterstützt. Bei 15 kann noch Hilfsluft- für die Zerstäubung zugeführt werden. Die übrigen Bezugsziffem haben die gleiche Bedeutung wie in Fig. 1.
In Fig. 4 ist die Vorkammer durch eine gewölbeartig gemauerte Trennwand 17 von der Barunterliegenden Hauptkammer abgeteilt. Die Hauptkammer enthält wieder Umlenkwände 18, 19, 20 und 21, die zum Teil als Unterstützung der Trennwand 17 dienen. Diese Trennwand wird möglichst dünn gehalten und aus gut wärmeleitendem Material hergestellt. Die übrigen Bezugsziffern haben wieder die gleiche Bedeutung wie in Fig. 1.
In allen Fällen ist der Querschnitt der Vorkammer wesentlich kleiner als der der Hauptkammer, so daß in der Vorkammer für hohe Turbulenz und in der Hauptkammer für genügende Verweilzeit gesorgt ist. Durch die hohe Turbulenz des Hauptgasstromes in der Vorkammer kann die Verweilzeit in der Hauptkammer gegenüber bekannten Konstruktionen merklich herabgesetzt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Schwefelverbrennungsofen zur Herstellung von Schwefeldioxyd, bestehend aus einer Vorkammer und einer Zuführungsvorrichtung für den geschmolzenen Schwefel an deren Stirnwand, an die sich eine Hauptkammer größeren Durchmessers anschließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorkammer (1) langgestreckt ausgebildet und auf der ganzen Länge mit Eintrittskanälen für die Sekundärluft versehen ist, die senkrecht zum Gasstrom oder schräg gegen diesen gerichtet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vor- und Hauptkammer hintereinander angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vor- und Hauptkammer konzentrisch ineinandergeschoben sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer zylindrisch ausgemauerten Kammer die Vorkammer und die Hauptkammer durch ein Zwischengewölbe (17) gebildet werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift M 14264 IV a/ 12 g (bekanntgemacht am 15.12. 1955); deutsche Auslegeschrift Nr. 1043 296; deutsche Patentschriften Nr. 968 066, 933 752; britische Patentschriften Nr. 665 869, 802 984; französische Patentschriften Nr. 1119 511, 1111865; USA.-Patentschrift Nr. 1464 527.