DE1571772C3

DE1571772C3 - Absorption device

Info

Publication number: DE1571772C3
Application number: DE19661571772
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Dipl.-Ing. 6500 Mainz; Grimm Hugo 6000 Frankfurt Dörr
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1966-03-10
Filing date: 1966-03-10
Publication date: 1977-02-24

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Absorption von SO₃ aus Gasen und zur Trocknung von SO.₂-haltigen Gasen oder Luft mittels Schwefelsäure, mit einem mit der Austrittsöffnung nach unten senkrecht und gasdicht in der Decke eines Gehäuses angeordnetem Venturirohr, in dem Kopf des Venturirohres angeordneter Gaszuleitüng und Zuleitung für die Schwefelsäure, einem am Boden des Gehäuses angeordneten Schwefelsäurebad, einer Gasableitung im oberen Teil des Gehäuses, einem Abfluß für die Schwefelsäure aus dem Gehäuse, bei der um den unteren Teil des Venturirohres eine bis zur Gehäusewand reichende gasdurchlässige Platte so angeordnet ist, daß zwischen der Oberfläche des Schwefelsäurebades und der gasdurchlässigen Platte ein Raum ent- ■ steht.The invention relates to a device for absorbing SO ₃ from gases and for drying SO. ₂ -containing gases or air by means of sulfuric acid, with a venturi tube arranged vertically and gas-tight in the ceiling of a housing with the outlet opening facing downwards, gas feed line arranged in the head of the venturi tube and feed line for the sulfuric acid, a sulfuric acid bath arranged at the bottom of the housing, a gas discharge line In the upper part of the housing, an outlet for the sulfuric acid from the housing, in which a gas-permeable plate reaching to the housing wall is arranged around the lower part of the venturi tube so that a space is created between the surface of the sulfuric acid bath and the gas-permeable plate .

Für die Absorption von SO₃ oder Feuchtigkeit aus Gasen mittels Schwefelsäure sind verschiedene Vorrichtungen bekannt.Various devices are known for the absorption of SO ₃ or moisture from gases by means of sulfuric acid.

Die heute allgemein gebräuchlichen Absorptionsund Trockentürme bestehen aus säurefest ausgekleideten mit Schikanen versehenen Türmen, in denen das Gas aufsteigt und die Absorptionssäure von oben herunterrieselt. Sie haben die Nachteile, daß sie eine beträchtliche Höhe benötigten, große Investitionskosten erfordern und ein hohes Gewicht haben. Außerdem muß die Absorbersäure hochgepumpt werden.The absorption and drying towers in common use today consist of acid-proof lined baffled towers in which the gas rises and the absorption acid from above trickles down. They have the disadvantages that they require a considerable amount, large investment costs require and be heavy. In addition, the absorber acid has to be pumped up will.

Es wurden auch schon Tauchabsorber vorgeschlagen, bei denen das Gas mittels eines in die Absorptionssäure eintauchenden Rohres oder einer Glocke eingeleitet wird, durch die Säure aufsteigt und a.'n Absorber wieder verläßt (DT-PS 1 33 247, DT-PS 133 933, DT-PS 211999, DT-PS 8 82 539, US-PS 6 92 018, US-PS 7 22 981, US-PS 7 37 233). Diese Tauchabsorber konnten sich jedoch in der Praxis für große Durchsatzleistungen nicht durchsetzen, so daß heute praktisch nur Absorptionstürme verwendet werden. _: Immersion absorbers have also been proposed in which the gas is introduced by means of a tube or a bell immersed in the absorption acid, rises through the acid and leaves the absorber again (DT-PS 1 33 247, DT-PS 133 933, DT-PS 211999, DT-PS 8 82 539, US-PS 6 92 018, US-PS 7 22 981, US-PS 7 37 233). However, these immersion absorbers could not establish themselves in practice for large throughputs, so that practically only absorption towers are used today. _:

Es wurde auch schon vorgeschlagen, sogenannte Schaumabsorber zu benutzen. Diese Vorrichtungen erfordern jedoch zur Erzielung eines guten Absorptionsgrades mehrere hintereinandergeschaltete Stufen, so daß eine größere Bauhöhe erforderlich ist (Chem. Technik, 16, 1964, Seite 350).It has also been proposed to use so-called foam absorbers. These devices however, require several stages connected in series to achieve a good degree of absorption, so that a greater overall height is required (Chem. Technik, 16, 1964, page 350).

Es ist auch bekannt, zur Naßreinigung staubhaltiger oder nebelhaltiger Gase Gaswäscher zu verwenden, die nach dem Prinzip der Venturirohre arbeiten (DT-AS 1173 433, DT-AS 1176 099, Hegenbarth: Herstellung der Schwefelsäure, 1952, S. 60).It is also known to use gas scrubbers for wet cleaning of gases containing dust or mist, which work on the principle of the Venturi tubes (DT-AS 1173 433, DT-AS 1176 099, Hegenbarth: Production of sulfuric acid, 1952, p. 60).

Weiterhin ist es bekannt, gasförmige Bestandteile mittels Flüssigkeiten in Venturirohren zu absorbieren, wobei mehrere Venturirohre hintereinandergeschaltet und nacheinander mit dem Gas und der Flüssigkeit beaufschlagt werden. Der Nachteil dieser Vorrichtungen besteht darin, daß große Flüssigkeitsmengen umgewälzt werden müssen und mehrere Absorptionsstufen für einen Absorptionsvorgang erforderlich sind (Chemical Engineering, August 16, 1965).It is also known to absorb gaseous components by means of liquids in Venturi tubes, with several Venturi tubes connected in series and one after the other with the gas and the Liquid are applied. The disadvantage of these devices is that large amounts of liquid have to be circulated and several absorption stages are required for an absorption process (Chemical Engineering, August 16, 1965).

Eine solche Anordnung ist auch aus Chimia i Cimiceskaja Technologia (1964) Nr. 5, S. 852—854 bekannt. Auch hier werden mehrere Venturiabsorber hintereinandergeschaltet und nach jedem Venturiabsorber ein Zyklon zur Trennung von Gas und Säure angeordnet. Dadurch tritt ein höherer Druckverlust auf und die Absorption wird aufwendig.Such an arrangement is also from Chimia i Cimiceskaja Technologia (1964) No. 5, pp. 852-854 known. Here, too, several Venturi absorbers are connected in series and after each Venturi absorber a cyclone arranged for the separation of gas and acid. This results in a higher pressure loss on and the absorption becomes cumbersome.

Aus der US-PS 24 09 558 ist ein Gaswäscher zur Abscheidung von Feststoffen aus Gasen bekannt, bei dem ein Behälter durch eine gasundurchlässige Platte in einen oberen und unteren Teil abgeteilt wird. An beiden Seiten bleibt zwischen Behälterwand und Platte ein Spalt frei. Das Gas tritt durch ein Rohr in einen Gasraum zwischen der Oberfläche eines Bades im unteren Teil des Behälters und der Platte, wird durch Schikanen über die Oberfläche des Bades zum Rand des Behälters geleitet und strömt durch die Spalte in den oberen Teil. Auf der gasdurchlässigen Platte befindet sich eine Flüssigkeitsschicht, die durch die Spalte in den unteren Teil fließt. Das Gas strömt durch die fließende Schicht in den Spalten, wird durch Einbauten über die Oberfläche der Schicht geleitet und strömt zur Ableitung. Die Arbeitsweise dieser Vorrichtung, deren Aufgabe die Abtrennung von Feststoffen ist, ist für eine Absorption von Gasbestandteilen aus Gasen nicht geeignet. Bei der Abtrennung von festen Stoffen handelt es sich um einen physikalischen Vorgang, während es sich bei der Absorption um chemische Reaktionen handelt, die im allgemeinen entsprechend andere Verfahrensschritte oder konstruktive Ausgestaltungen erfordern.From US-PS 24 09 558 a gas scrubber for separating solids from gases is known in a container is divided into an upper and a lower part by a gas-impermeable plate. On A gap remains between the container wall and the plate on both sides. The gas passes through a pipe in a gas space between the surface of a bath in the lower part of the container and the plate, is directed through baffles over the surface of the bath to the edge of the container and flows through it the column in the upper part. There is a layer of liquid on the gas-permeable plate, which flows through the column in the lower part. The gas flows through the flowing layer in the crevices, is passed through internals over the surface of the layer and flows to the discharge. the The mode of operation of this device, the task of which is to separate solids, is for absorption of gas components from gases not suitable. When separating solid substances, it is is a physical process, while absorption is a chemical reaction acts, which generally correspond to other process steps or structural configurations require.

Aus der GB-PS 911271 und FR-PS 1158 721 sind Venturiwäscher zur Abtrennung von festen Stoffen aus Gasen bekannt. Die Verwendung dieser Venturiwäscher als Absorber würde zu schlechten Absorptionsgraden führen.From GB-PS 911271 and FR-PS 1158 721 Venturi scrubbers are known for separating solid substances from gases. Using this Venturi scrubbers as absorbers would lead to poor degrees of absorption.

Aus der GB-PS 7 47 473 ist ein Wäscher bekannt, bei dem mehrere gasdurchlässige Böden übereinander angeordnet sind und die nacheinander von dem Gas durchströmt werden. Auf jedem Boden ist eine Schicht der Waschflüssigkeit angeordnet, die jeweilsFrom GB-PS 7 47 473 a scrubber is known in which several gas-permeable floors one above the other are arranged and which are successively flowed through by the gas. There is one on every floor Layer of washing liquid arranged, each

durch Ableitungen auf die nächst niedrigere Platte und den Boden des Behälters fließt. Für einen guten Absorptionsgrad wären viele Böden erforderlich, die einen hohen Druckverlust und eine große Bauhöhe erforderten.flows through drains to the next lower plate and the bottom of the container. For a good one Degree of absorption would be required in many floors, which have a high pressure loss and a large overall height required.

Aus der PO-PS 45 132 ist ein Schaumentstauber bekannt, bei dem das Gas in einen senkrechten Venturi mit Wasser bedüst wird, der grobe Staub in einen Trichter unter dem Venturi abgeschieden wird, das Gas anschließend von unten nach oben durch mehrere gasdurchlässige Platten mit auf diesen befindliche Schaumschichten geleitet und nach Passieren eines Tropfenabscheiders aus dem Entstauber abgeführt wird. Die Schaumschichten werden von oben mit Wasser bedüst, wohl um ein Hochwirbeln des Staubes zu vermeiden. Die Schaumschichten müssen durch Schaumstabilisatoren mit zickzackförmig. ausgeführten Böden stabilisiert werden. In den Schaumschichten wird der restliche Staub abgeschieden und fließt ebenfalls in den Trichter unter dem Venturi. Der Tenor dieser Patentschrift ist auf die Verhinderung von Verstopfungen durch Staub und das Absetzen von Staub gerichtet, wobei das Wesen der Arbeitsweise in der Verwendung von Schaumschichten in Verbindung mit einer Venturi-Düse liegt. Es wird zwar ausgeführt, daß die Anlage, d. h. die Verbindung von Venturi mit Schaumschichten, auch von Vorteil bei der Neutralisation von Gasen oder Dämpfen, wie SO₂, SO₃, CO₂, H₂SO₄, HCl, HNO₃ usw., sein kein, weil die Oberfläche zwischen Flüssigkeits-, und Gasphase sehr groß ist. Diese Ausführung kann nur so verstanden werden, daß staubhaltige Gase, die diese sauren Bestandteile enthalten, in Schaumschichten — die basischer Natur sind — neutralisiert werden können, wobei die sauren Gasbestandteile dann in neutrale Verbindungen überführt und mit dem abgeschiedenen Staub abgeführt werden. Abgesehen davon, daß im allgemeinen die Übertragung von Maßnahmen aus dem Gebiet der Gaswäsche zur Entfernung von Feststoffen aus Gasen auf das Gebiet der Absorption von gasförmigen Bestandteilen aus Gasen nicht möglich ist, da es·- sich einmal um einen physikalischen Vorgang und einmal um eine chemische Reaktion handelt, würde eine Übertragung die bereits genannten Nachteile der Schaumabsorber ergeben, nämlich die Hintereinanderschaltung mehrerer Schaumschichten mit größerer Bauhöhe.From PO-PS 45 132 a foam deduster is known in which the gas is sprayed with water in a vertical venturi, the coarse dust is deposited in a funnel under the venturi, the gas then from bottom to top through several gas-permeable plates These foam layers are guided and removed from the dust extractor after passing through a droplet separator. The foam layers are sprayed with water from above, probably to prevent the dust from swirling up. The foam layers must be zigzagged by foam stabilizers. executed soils are stabilized. The remaining dust is separated in the foam layers and also flows into the funnel under the venturi. The tenor of this patent specification is directed to the prevention of clogging by dust and the settling of dust, the essence of the operation being in the use of foam layers in connection with a venturi nozzle. It is stated that the system, ie the connection of Venturi with foam layers, is also advantageous for the neutralization of gases or vapors, such as SO ₂ , SO ₃ , CO ₂ , H ₂ SO ₄ , HCl, HNO ₃ , etc., its not because the surface between the liquid and gas phases is very large. This embodiment can only be understood to mean that dust-containing gases which contain these acidic components can be neutralized in foam layers - which are of a basic nature, the acidic gas components then being converted into neutral compounds and discharged with the separated dust. Apart from the fact that it is generally not possible to transfer measures from the field of gas scrubbing for the removal of solids from gases to the field of absorption of gaseous components from gases, since it is a physical process and a chemical one Reaction acts, a transfer would result in the aforementioned disadvantages of the foam absorber, namely the series connection of several foam layers with a greater overall height.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Nachteile der bekannten Vorrichtungen zu vermeiden und kleine Absorptionseinheiten für die absorptive Behandlung von großen Gasmengen zur Entfernung von SO₃ oder zur Trocknung mit hohem Absorptionsgrad zu schaffen, wobei die Absorption sowohl in kalter als auch in heißer Absorptionsflüssigkeit erfolgen kann.The invention is based on the object of avoiding the disadvantages of the known devices and of _{creating small absorption units for the absorptive treatment of large amounts of gas to remove SO 3} or for drying with a high degree of absorption, the absorption in both cold and hot absorption liquid can be done.

Die Lösung dieser Aufgabenstellung erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß das Schwefelsäurebad mit dem Raum über der gasdurchlässigen Platte durch Steigrohre verbunden ist und daß der Abfluß für die Schwefelsäure in Höhe der Oberfläche der sich auf der gasdurchlässigen Platte bildenden Schwefelsäureschicht angeordnet ist.This object is achieved according to the invention in that the sulfuric acid bath with the space above the gas-permeable plate is connected by riser pipes and that the drain for the Sulfuric acid at the level of the surface of the sulfuric acid layer forming on the gas-permeable plate is arranged.

Der Absorber kann ganz oder teilweise aus keramischem Material hergestellt werden und/oder glasemailliert und/oder glasverkleidet werden.The absorber can be made entirely or partially of ceramic material and / or glass-enameled and / or glass clad.

Die Gasaustrittsöffnung wird zweckmäßigerweise mit einem Tropfenfänger ausgestattet, so daß eventuelle mitgerissene Flüssigkeitströpfchen abgeschieden und in den Absorber zurückgeführt werden.The gas outlet opening is expediently equipped with a drip catcher so that any entrained liquid droplets are separated and returned to the absorber.

Für die gasdurchlässige Platte kann jedes Material verwendet werden, dessen mechanische und chemische Eigenschaften den jeweiligen Betriebsanforderungen entsprechen. Die Platte kann mit Bohrungen oder Schlitzen versehen sein oder als poröse, gasdurchlässige Platte ausgebildet sein.Any material can be used for the gas-permeable plate, its mechanical and chemical properties correspond to the respective operational requirements. The plate can be drilled or slits or be designed as a porous, gas-permeable plate.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere für die Absorption des SO₃-Inhaltes von Kontaktkatalysegasen geeignet, wobei sie als Zwischenabsorber und als Endabsorber verwendet werden kann. Ein besonderer Vorteil besteht darin, daß sie als Heißabsorber betrieben werden können, wobei sie infolge ihrer geringen Bauhöhe und geringem Gewicht in einer solchen Höhe angeordnet werden können, daß die heiße Absorbersäure durch statischen Druck in die vor- bzw. nachgeschalteten Verfahrensstufen fließen kann. The device according to the invention is particularly suitable for the absorption of the SO ₃ content of contact catalysis gases, whereby it can be used as an intermediate absorber and as an end absorber. A particular advantage is that they can be operated as hot absorbers, whereby, due to their low overall height and low weight, they can be arranged at such a height that the hot absorber acid can flow into the upstream and downstream process stages due to static pressure.

Für bestimmte Verwendungszwecke, wie z. B. dem Trocknen von feuchter Luft oder SO_ä-haltiger Gase mittels Schwefelsäure oder der Erzeugung von Oleum, muß die Temperatur des flüssigen Mediums relativ niedrig gehalten werden. In diesem Falle werden vorzugsweise Kühlkörper, z. B. Kühlschlangen, in der wallenden Schicht angeordnet. Durch diese Kühlkörper wird ein Kühlmedium geführt, das die überschüssige Wärme abführt. Die Wärmeableitung ist infolge der sehr günstigen Wärmeübergangswerte sehr gut, so daß nur klein dimensionierte Kühlkörper erforderlich sind.For certain purposes, such as B. the drying of moist air or SO _ä -containing gases by means of sulfuric acid or the production of oleum, the temperature of the liquid medium must be kept relatively low. In this case, heat sinks, e.g. B. cooling coils, arranged in the flowing layer. A cooling medium is passed through these heat sinks, which dissipates the excess heat. The heat dissipation is very good due to the very favorable heat transfer values, so that only small-sized heat sinks are required.

Die Erfindung und ihre Arbeitsweise wird nachstehend an Hand der Figur für die Absorption von SO₃ mittels Schwefelsäure beispielsweise erläutert.The invention and its mode of operation are explained below with reference to the figure for the absorption of SO ₃ by means of sulfuric acid, for example.

In dem Deckel 1 des Absorbergehäuses 2 ist das Venturirohr 3 gasdicht mit der Austrittsöffnung 4 nach unten angeordnet. Im Kopf 5 des Venturirohres 3 ist die Gaszuleitung 6 für das Gemisch aus SO₃, O₂, N₂ — und bei der Zwischenabsorption SO₂ — angeordnet sowie die Zuleitung 7 für die Schwefelsäure, die aus dem Trockenkreislauf entnommen wird. Die eingespritzte Schwefelsäure vermischt sich im Venturirohr innig mit dem Gas, wobei bereits eine teilweise Absorption des SO₃-Gehaltes erfolgt. Um das untere Ende des Venturirohres 3 ist eine gasdurchlässige Platte 8 angeordnet, die sich bis zur Wand des Gehäuses 2 erstreckt. Am Boden des Gehäuses 2 ist ein Bad 9 aus Schwefelsäure und auf der Platte 8 eine Schicht 10 aus Schwefelsäure angeordnet. Das Bad 9 ist mit der Schicht 10 durch Steigrohre 11 verbunden. Zwischen der Unterseite der Platte 8 und der Oberfläche des Bades 9 wird durch den Gasdruck und den Strömungswiderstand der Platte 8 ein Gasraum 12 aufrechtgehalten. Das aus der Austrittsöffnung 4 ausströmende Gemisch prallt auf die Oberfläche des Bades 9. Dabei wird ein großer Anteil der im Gas enthaltenen Schwefelsäure in das Bad 9 geführt. Das Gas wird umgelenkt und strömt aufwärts durch die Platte 8 und durch die Schicht 10, die dabei in wallende Bewegung versetzt wird. In der Schicht 10 erfolgt die Absorption des restlichen SO₃-Gehaltes. Eine Volumenvergrößerung des Bades 9 infolge der zugeführten Schwefelsäure wird durch die Steigrohre 11 verhindert, durch die das entsprechende Flüssigkeitsvolumen in die Schicht 10 geführt wird. An der Oberfläche der Schicht 10 ist ein Säureabfluß 13 mit einem nicht dargestellten Flüssigkeitsverschluß angebracht. Durch diesen fließt eineIn the cover 1 of the absorber housing 2, the Venturi tube 3 is arranged in a gas-tight manner with the outlet opening 4 facing downwards. The gas feed line 6 for the mixture of SO ₃ , O ₂ , N ₂ - and for the intermediate absorption SO ₂ - is arranged in the head 5 of the Venturi tube 3, as is the feed line 7 for the sulfuric acid, which is taken from the drying cycle. The injected sulfuric acid mixes intimately with the gas in the Venturi tube, with partial absorption of the SO ₃ content already taking place. A gas-permeable plate 8, which extends up to the wall of the housing 2, is arranged around the lower end of the Venturi tube 3. A bath 9 of sulfuric acid is arranged on the bottom of the housing 2 and a layer 10 of sulfuric acid is arranged on the plate 8. The bath 9 is connected to the layer 10 by riser pipes 11. A gas space 12 is maintained between the underside of the plate 8 and the surface of the bath 9 by the gas pressure and the flow resistance of the plate 8. The mixture flowing out of the outlet opening 4 impacts the surface of the bath 9. A large proportion of the sulfuric acid contained in the gas is fed into the bath 9. The gas is deflected and flows upwards through the plate 8 and through the layer 10, which is set in flowing motion in the process. The remaining SO ₃ content is absorbed in layer 10. An increase in the volume of the bath 9 as a result of the sulfuric acid fed in is prevented by the riser pipes 11 through which the corresponding volume of liquid is fed into the layer 10. An acid drain 13 with a liquid seal (not shown) is attached to the surface of the layer 10. A flows through this

entsprechende Menge an Schwefelsäure ab, die der durch die Steigrohre 11 fließenden Menge entspricht, so daß auch die Höhe der Schicht 10 konstant bleibt. Das von SO₃ befreite Gas verläßt durch den Gasaustritt 14 den Absorber. In Austritt 14 ist ein Tropfenfänger 15 angeordnet, der eventuelle mitgerissene Säuretröpfchen abscheidet und wieder in den Absorber zurückführt. Falls im Säurebad gekühlt werden soll, werden in der Schicht 10 Kühlrohre 16 angeordnet. corresponding amount of sulfuric acid, which corresponds to the amount flowing through the riser pipes 11, so that the height of the layer 10 remains constant. The gas freed from SO ₃ leaves the absorber through gas outlet 14. A drip catcher 15 is arranged in outlet 14, which separates any acid droplets that may be entrained and returns them to the absorber. If cooling is to take place in the acid bath, cooling tubes 16 are arranged in the layer 10.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claim:

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Device for the absorption of SO ₃ from gases and for the drying of SCX-containing gases or air by means of sulfuric acid, with a venturi tube arranged vertically and gas-tight in the ceiling of a housing with the outlet opening downwards, in the head of the venturi ίο tube arranged gas supply line and supply line for the sulfuric acid, a sulfuric acid bath arranged at the bottom of the housing, a gas discharge in the upper part of the housing, an outlet for the sulfuric acid from the housing, in which a gas-permeable plate extending to the housing wall is arranged around the lower part of the venturi tube is that a space is created between the surface of the sulfuric acid bath and the gas-permeable plate, characterized in that the sulfuric acid bath (9) is connected to the space (12) above the gas-permeable plate (8) by riser pipes (11) and that the drain (13) for the sulfuric acid at the level of the surface of the sulfur forming on the gas-permeable plate is arranged oleic acid layer.