DE1467096C

DE1467096C - Verfahren zur Herstellung von Schwefeldioxyd durch Verbrennen von schwefelhaltigen Rohstoffen in Wirbelschichten

Info

Publication number: DE1467096C
Authority: DE
Original assignee: Nautschno Issledowatelskij Institut po Udobrenijam i Insektofungizidam, Moskau

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schwefeldioxid durch Verbrennen von schwefelhaltigen Rohstoffen in Wirbelschichten.

Aus der deutschen Patentschrift 938 545 und den deutschen Auslegeschriften 1 050 320 und 1133 349 sind Verfahren zur Herstellung von Schwefeldioxid durch Verbrennung von schwefelhaltigen Rohstoffen bekannt, wobei jedoch mit nur einer Wirbelschicht gearbeitet wird. Die Restschwefelgehalte, die mit diesen bekannten Verfahren zu erreichen sind, sind jedoch noch zu hoch. Es kommt hinzu, daß bei den einstufigen Verfahren die Abgase stets Flugstaub mitführen, der es erforderlich macht, anschließend an den Röstofen einen Abscheider anzuordnen. Fernerhin ist es bei den einstufig arbeitenden Verfahren erforder-Hch, die Abgase durch Wärmetauscher zu leiten.

Es ist auch ein Verfahren zur Verbrennung schwefelhaltiger Schüttrohstoffe in Einkammeröfen mit Wirbelschicht bekannt, wobei die Wärme der Abgase in Wärmetauschern verwertet wird.

Die Nachteile der bekannten Verfahren bestehen somit darin, daß es unmöglich ist, sie so zu führen, daß gleichzeitig ein hoher Grad der Schwefelverbrennung, die Bildung von genügend konzentriertem Gas, von sulfatisierten Abbränden und von Dampf mit 2$ hohem Energiegehalt gewährleistet sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, unter Beseitigung der genannten Nachteile ein Verfahren anzugeben, das es ermöglicht, einen möglichst hohen Schwefelverbrennungsgrad in der Wirbelschicht zu gewährleisten, wobei konzentriertes SO₂, gleichzeitig sulfatisierte Abbrände und ein Dampf mit hohem Energiegehalt erhalten werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennung des Rohstoffes und die Abkühlung der Verbrennungsgase in zwei Wirbelschichten durchgeführt werden, wobei die Verbrennung in der unteren Wirbelschicht bei Temperaturen von 700 bis 1000° C erfolgt und das Abkühlen der Verbrennungsgase auf Temperaturen von 350 bis 450° C in der oberen Wirbelschicht, die aus dem Flugstaub der Verbrennung gebildet ist, vorgenommen wird.

Es ist vorteilhaft, die SO₂-Konzentration der Gase, die aus der unteren Wirbelschicht in die obere gelangt, auf 11 bis 13% und die Temperatur auf 470 bis 500 ⁰C einzustellen.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist das Verfahren ferner dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verbrennung von elementarem Schwefel Wirbelschichten verwendet werden, die aus Teilchen eines inerten Stoffes bestehen, und die Temperatur der unteren Schicht 800 bis 1000⁰C beträgt. Besonders günstige Verhältnisse werden erreicht, wenn in den beiden Wirbelschichten, die durch den aufsteigenden Gasstrom aus den festen Teilchen der Produkte des Verbrennungsprozesses gebildet werden, in der unteren Wirbelschicht eine Temperatur von 700 bis 850⁰C und in der oberen Wirbelschicht eine Temperatur von 350 bis 45O⁰C aufrechterhalten wird.

Die Einstellung der SO₂-Konzentration in den Gasen, die in die obere Schicht eindringen, auf 11 bis 13% und die Einstellung der Temperatur der oberen Wirbelschicht auf 470 bis 500⁰C führt zu sulfatisierten Abbränden.

Die Verwertung der überschüssigen Wärme des Verbrennungsprozesses erfolgt durch wärmeaufnehmende Elemente, die in den beiden Wirbelschichten angeordnet sind und mit dem Ofen ein einheitliches System bilden.

Beim Verbrennen elementaren Schwefels bestehen die Teilchen des inerten Stoffes aus Quarz, Sand, Schamotte, mit denen der Ofen speziell beschickt wird. Bei Temperaturen von 800 bis 1000° C in der unteren Wirbelschicht sollten in der oberen Wirbelschicht 350 bis 400° C aufrechterhalten werden.

Das Verfahren nach der Erfindung führt zu Gasen, die bei Verbrennung schwefelhaltiger Rohstoffe bzw. elementaren Schwefels 14 bis 15% bzw. 15 bis 16% Schwefligsäureanhydrid enthalten (letzteres bei Verbrennung von elementarem Schwefel). In diesem Schwefligsäureanhydrid enthaltenden Gas ist Schwefelsäureanhydrid nicht enthalten. Ferner werden sulfatisierte Abbrände erhalten, die nach ihrem Aus- ■ laugen zur Gußeisenausschmelzung verwendbar sind. Nicht zuletzt weist der entstehende Dampf energetische Parameter auf.

Es ist auch darauf hinzuweisen, daß für das Verfahren der vorliegenden Erfindung es nicht nötig ist, die Abgase durch Wärmetauscher zu leiten, denn die obere Wirbelschicht dient nicht nur zur Vervollständigung der Umsetzung, sondern auch zur Kühlung der Abgase.

Gegenüber der Verbrennung schwefelhaltiger Rohstoffe in Einkammeröfen mit Wirbelschicht gestattet es das Verfahren der vorliegenden Erfindung,,die Volumenintensität des Verbrennungsprozesses'^um das 2- bis 3fache zu vergrößern. λ ' ,,

Beispiel 1

Ein industrieller Versuchsofen mit doppelter Wirbelschicht hat bei einer Leistung von 30 t, gerechnet als 45%iger trockener Kies pro 24 Stunden, während, eines Monats bei stabiler technologischer Brennfüh-/ rung gearbeitet. Der schwefelhaltige Rohstoff wurde der unteren Wirbelschicht zugeführt, welche vom aufsteigenden Luftstrom gebildet wurde. Die Luft wurde in den Ofen durch einen Ventilator eingeblasen.

In der unteren Wirbelschicht wurde eine Temperatur von 750° C aufrechterhalten, der Strömungswiderstand der unteren Schicht betrug 700 mm Wassersäule. Der schwefelhaltige Rohstoff verbrannte hauptsächlich in der unteren Wirbelschicht. Große Abbrandstücke wurden in einer Menge von 3 % aus der Wirbelschicht entfernt. Kleine, feste Teilchen wurden vom aufsteigenden Gasstrom der unteren' Wirbelschicht hochgetrieben und bildeten die obere Wirbelschicht mit einem Strömungswiderstand von 500 mm Wässersäule. Die Abkühlung der Gase erfolgte in der oberen Wirbelschicht durch die wärmeaufneiimenden Elemente; die Temperatur, die in der oberen Wirbelschicht aufrechterhalten wurde, betrug 400⁰C. Das als Ergebnis der Ausbrennung in der oberen Wirbelschicht erhaltene Gas enthielt 14% SO₂ bei einer Konzentration von Schwefelsäureanhydrid weniger als 0,1%. Die Ausbeute an Abbränden nach ihrer Sulfatisierung in der zweiten Wirbelschicht betrug 88 %; der Schwefelgehalt des Abbrandes betrug 1,2%.

Beispiel 2

Der industrielle Versuchsofen mit doppelter Wirbelschicht arbeitete eine Woche lang. Der unteren Wirbelschicht wurde elementarer Schwefel in Stücken mit einem mittleren Durchmesser von 35 bis 40 nun zugeführt. Die Wirbelschicht wurde vom aufsteigen-'

den Luftstrom, der von einem Ventilator eingeblasen wurde, im Gemisch der Schwefelabbrände zusammen mit Quarzsand gebildet. Dabei wurde die Temperatur der unteren Wirbelschicht im Bereich von 750 bis 800° C gehalten. Der Widerstand betrug 700 mm Wassersäule. In der unteren Wirbelschicht erfolgte die Verbrennung der Hauptmenge des Schwefels. Die nicht völlig verbrannten Dämpfe des Schwefels wurden durch den aufsteigenden Luftstrom in die obere Wirbelschicht ausgestoßen, die einen Widerstand von 500 mm Wassersäule und eine Temperatur von 380 bis 400⁰C aufwies. Als Ergebnis der vollständigen Verbrennung des Schwefeldampfes enthielt das Abgas 15 bis 16% SO₂. Die Wärme der gebildeten Gase wurde von wärmeaufnehmenden Elementen verwertet, die in die Wirbelschicht eintauchten.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Schwefel- ao dioxyd durch Verbrennen von schwefelhaltigen Rohstoffen in Wirbelschichten, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennung des Rohstoffes und die Abkühlung der Verbrennungsgase in zwei Wirbelschichten durchgeführt werden, wobei die Verbrennung in der unteren Wirbelschicht bei Temperaturen von 700 bis 1000° G erfolgt und das Abkühlen der Verbrennungsgase auf Temperaturen von 350 bis 450° C in der oberen Wirbelschicht, die aus dem Flugstaub der Verbrennung gebildet ist, vorgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die SO₂-Konzentration der Gase, die aus der unteren Wirbelschicht in die obere gelangen, auf 11 bis 13% und die Temperatur auf 470 bis 500° C eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verbrennung von elementarem Schwefel Wirbelschichten verwendet werden, die aus Teilchen eines inerten Stoffes bestehen, und die Temperatur der unteren Schicht 800 bis 1000° C beträgt.