DE1592307A1

DE1592307A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Beseitigung des in den Entsaeurerschwaden der Schwefelwasserstoffnasswaesche angereicherten freien Ammoniaks unter gleichzeitiger Verbrennung des Schwefelwasserstoffs

Info

Publication number: DE1592307A1
Application number: DE19661592307
Authority: DE
Inventors: Dr Heinrich Weber; Dr Guenter Wunderlich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1966-08-05
Filing date: 1966-08-05
Publication date: 1970-11-26
Also published as: DE1592307C3; DE1592307B2

Description

Pat entanmeldung

Verfahren und Vorrichtung zur Beseitigung des in den Entsäurerschwaden der SchwefelwasBerstoffnaaawäsche angereicherten freien Xmmoniake unter gleichzeitiger Verbrennung des Schwefelwasserstoffa

(Zusatzanraeldung zu Patenwja-- -2-Jh-SA5 1 165 786£

In dem Hauptpatent -fftfrS" 1 163 786'£ ist ein Verfahren zur völligen Beseitigung des gesamten in Koksofengasen enthaltenen, mit War-ser ausgewaschenen und in den sogenannten Entsäurerschwaüen der nach dem Ammoniakkreislaufverfahren betriebenen Schwefelwasserstoffnasswäsche angereicherten freien Ammoniaks durch Zersetzung in Stickstoff und Wasser beschrieben, das aus der Kombination folgender, an sich bekannter Masenahmen besteht:

Die Entsäurerschwaden werden in ihrer Gesamtheit verbrannt, die Verbrennungsw^;irme aes Ammoniaks wird in Form von hoehgespann- ι tem Dampf gewonnen, das Kondensat-abgezogen und aus den Verbrennungegasen Schwefelsäure gewonnen.

Bei diesem Kombinationsverfahren kann die gemeinsame Verbrennung von Ammoniak und Schwefelwasserstoff in dem gewöhnlich auf Kokereien vorhandenen Verbrennungeofen für die Schwefelwasserstoff Schwaden durchgeführt werden. Mit den vorhandenen Einrichtungen kann 7o bie So #igt Verkaufsfähige Schwefelsäure hergestellt werden, indem dem Umstand Rechnung getragen wird, daas durch Mitverbrennung des Ammoniaks sehr viel mehr Waeserdampf entsteht, als zur Herstellung von 7o bis 8o ^iger Säurt erforderlich l.t. _{fi g} _{fi g} _ ^ _0B,_elNAt

Aus diesem Grunde wird hinter einem Abhitzekessel und vor der katalytischen Oxydation der Übe ,schussanteil des V.'assers kondensiert. Die Kondensation erfolgt zweckmässig bei hoher Temperatur, z.B. bei 7o°, v/eilauf diese ''eise nur ein unbedeutender Verlust an Schwefeldioxyd eintritt. Der erforderliche Abhitzekessel wird den gröss er en abzuführenden Y/ärmeraengen angepasst.

Bei der Erzeugung von 7o bis 80 #iger Schwefelsäure wird nicht das ganze Volumen der Verbrennun^sgase durch den Abhitzekessel geführt, sondern eine Teilmenge um den Abhitzekessel herumgeleitet und dahinter wieder mit dem abgekühlten Verbrennungsgasstrom vereinigt.

Das Verhältnis von gekühlten und ungekühlten Verbrennungsgasen wird dabei so gewählt, dass ihre Mischtemperatur bei 400 bis 45o° lJegt. Das ist die Temperatur, mit der die Verbrennungsgase in die katalytische Oxydationsani.ige, in der ihr SOg-Gehalt zu SO, oxydiert wird, eintreten.

Dadurch, dass nur ein Teil der Verbrennungsgase durch den Abhitzekessel geleitet wird, bleibt auch ein Teil der Verbrennungswärme des NEU unausgenutzt und weil dabei nur aus einem Teil der Verbrennungsgaae Wasser auskondensiert wird, bleibt die Konzentration der erzeugten Schwefelsäure auf 7o bis 80 Prozent begrenzt.

Wenn zur Erzeugung von hochkonzentrierter, z.B. 96 #iger Schwefelsäure die gesamten Verbrennungsgase durch den Abhitzekessel geführt werden, so wird zwar die gesamte Verbrennungswärme des Ammoniaks zur Erzeugung von Dampf nutzbar gemacht; es muss dann aber entsprechend mehr Wasser auskondeneiert und das auf etwa 3o bis 4o° abgekühlte gesamte Verbrennungsgas wieder auf die Bintrittstemperatür in die katalytische Oxydation, d.h. auf 4oo bis 45o^ö, erhitzt werdenο Ein solches Verfahren ist nur dann technisch fortschrittlich, wenn dazu keine Premdwärme

0C9848/1A65 bad original

benötigt sondern Abwärme des Prozesses benutzt wird.

Die Entsäurerschwuden der Schwefelwasserstoffnasswäsche enthalten auch die in den Koksofengasen vorhandenen Cyanverbindungen, die bei der gemeinsamen Verbrennung mit HgS Stickoxide bilden und den Stickoxidgehalt der durch die Nasskatalyse erzeugten Schwefelsäure verursachen. Es ist bekannt, dass die Neigung zur Aufnahme von Stickoxiden und Bildung von Nitrosylschwefelsäure mit steinender Konzentration der Schwefelsäure anwächst· Aus diesem Grunde besteht gegen die Herstellung von hochkonzentrierter Schwefelsäure auf dem Wege der Nasskatalyse allgemein das Vorurteil, dass eine Säure erhalten würde, die aufgrund ihres hohen Gehaltes an Stickoxiden nicht verkaufsfähig sei.

Der Erfindung liegt die Lösung der Aufgabe zugrunde, auf dem Wege der Nasskatalyse ohne Aufwendung von Fremdwärme hochkonzentrierte, verkaufefähige Schwefelsäure, d.h· eine solche mit niedrigem Stickoxidgehalt, herzustellen.

Es wurde gefunden, dass man im Zuge des Verfahrens zur völligen Beseitigung des gesamten in Koksofengasen enthaltenen, mit Wasser ausgewaschenen und in den sogenannten Entsäurerschwaden der nach dem Amraoniakkreielaufverfahren betriebenen Schwefelwasserstoffwäsche angereicherten freien Ammoniaks durch Zersetzung in Stickstoff und Wasser, das nach Patent

(DAS 1 163 786) als Kombination folgender, an sich bekannter Massnahmen durchgeführt wird:

a) Verbrennung der Entsäurerschwaden in ihrer Gesamtheit;

b) Gewinnung der Verbrennungswärme des Ammoniaks in Form von hochgespanntem Dampf;

c) AuBSchleusung ies Kondensats aus den

Verbrennungsgasen;

* b^ QRiGlHAL 009848/U65 ⁶^

d) Gewinnung von Schwefelsäure aus den Verbrennungsgasen

ohne Aufwendung von Fremdwärme auch hochkonzentrierte, z.B. 96 #ige Schwefelsäure mit niedrigem Htickoxidgehalt herstellen und die Verbrennungswärme des gesamten Ammoniaks in Form von hochgespanntem Dampf gewinnen kann, wenn man die Gesamtheit der aus den Entsäurerschwaden erhaltenen Verbrennungsgase durch die Abhitzekessel führt und kühlt, das Kondensat abtrennt und die Verbrennungsgase im Wärmeaustausch mit der bei der Oxydation zu SO.» des SOp-Gehaltes der Verbrennungsgase frei werdenden Reaktionswarme wieder auf die Eintrittstemperatur in den Oxydationsreaktor aufheizt. Es hat sich gezeigt, dass die erfindungsgemäss erzeugte hochprozentige Schwefelsäure einen niedrigeren Gehalt an Stickoxiden aufweist als hochprozentige Schwefesläure, die nach einem vorgeschlagenen Nasskatalyseverfahren ohne Mitverbrennung des Ammoniaks erhalten wird. Es ist möglich, dass sich die höhere Temperatur im Verbrennungsofen bei Mitverbrennung von Ammoniak in diesem Sinne günstig auswirkt. Bei der bekannten Nasskatalyse beträgt die Temperatur im Verbrennungsofen etwa 9oo , bei Mitverbrennung des Ammoniaks dagegen etwa 1 loo°.

Das erfindungsgemässe Verfahren wird durch die Fig. beispielsweise erläutert.

Durch die Leitung 1 werden die Entsiiurerschwaden und durch Leitung 3 'ird Luft dem Verbrennungsofen 2 zugeleitet. Die 1 ooo bis 1 4oo heissen Verbrennungsgase treten durch Leitung aus und in den Abhitzekessel 6 ein, in dem Dampf von 4o atü erzeugt wird. Mit 25o bis 3oo° treten die Gase durch Leitung 7 aus dem Abhitzekessel 6 aus. Bia hierhin entspricht die Fig. der Fig. der Patentschrift -(DJTS 1 163 786h

BAD ORIGINAL 009848/1465

Die Verbrennungsgase gelangen in den direkten Kühler 2o und von dort in den unmittelbar darüber installierten indirekten Kühler 21, dem Kühlwasser durch Leitung 54 zugeführt wird. Durch leitung 22 wird das Kühlwasser wieder abgezogen. Aus dem Puss des direkten Kühlers 2o wird das wässrige Kondensat mit der Temperatur, die dem Taupunkt entspricht, d.i. 65 bis 7o°, durch Leitung 53 abgezogen. Am Kopf des indirekten Kühlers 21 tritt das Verbrennungsgas durch Leitung 23 mit etwa 3o° aus und wird in dem Filter 24 von mitgerissenem Wasser¹ befreit. Das abgestreifte Wasser läuft durch Leitung 25 in den direkten Kühler 2o zurück. Das von flüssigem Wasser befreite Gas tritt durch leitung 26 in den Trockner 27 ein, der durch Leitung 49 und die Verteileinrichtung 5o mit 97 bis 98 $iger, im Prozess anfallender Schwefelsäure beschickt wird. Die Säure entzieht dem Verbrennungsgas Wasserdampf und 96 ?6ige Säure läuft durch Leitung 51 in den Sammelbehälter 52 für Produktionssäure. Das getrocknete Gas verlässt den Trockner durch Leitung 28 und wird in dem Wärmeaustauscher 29 im Austausch ge^en die durch Leitung 36 unten aus dem Katalyse-Qxydatlons-Turm 33 austretenden, etwa 4oo heissen oxydierten Gaee auf ca. 31o° aufgeheizt. Die oxydierten Gase werden dabei auf etwa 12o° abgekühlt.

Die vorgewärmten Verbrenmingsgase werden durch Leitung 3o dem Wärmeaustauscher 31 zugeführt, in dem sie weiter auf ca. 41o aufgeheizt werden. Pur den Wärmeaustausch werden hierbei dem Oberteil ;ea Oxydationstürmes 33 durch leitung 34 entnommene, ca. 49o° heisse Oxydationsgaee verwendet. Mit ca. 39o° werden sie durch Leitung 35 dem Oxydationeturm unterhalb der Entnahmestelle wieder eugeführt. Die auf 41o° vorerhitzten Verbrennungegaae werden dem Kopf dee Oxydationsturmea durch Leitung 32 zugeführt. Die oxydierten Gase treten nach Wärmeaustausch im Wärmeaustauscher 29 durch Leitung 37 (mit ca. 12o°) in den Säurekondeneationeturm 38 ein, dessen Oberteil aue dem Zwiachen-

0 0 9 8 A 8 / U 6 5

behälter 43 über Leitung 44-» Pumpe 45, die leitungen 46 und 47» sowie Verteileinrichtung 48 mit der 3o° warmen 97 bis 98 #igen, im Kondensat!onsturm anfallenden Schwefelsäure beschickt wird. Der Schwefeltrioxyd- und Wassergehalt der Vertorennungsgase wird hier von der Schwefelsäure aufgenommen und die von SO, und Wasserdampf befreiten Gase verlassen den Kondensationsturm durch Leitung 39 mit ca. 5o°. Am Puss des Kondensat!onstürmes wird die 97 bis 98 ?6ige Schwefelsäure durch Leitung 4o mit etwa 5o° abgezogen und in dem Riesel- oder RÖhrenkühler 41 auf etwa 3o° gekühlt. Durch Leitung 42 gelangt die Säure in den Behälter 43, von dem aus eie zum Teil auf den Säure-Kondensationsturm zurückgefordert und zum Teil auf Trockner 27 gegeben, in den sie zu 96 #iger Produktionaschwefelsäure verdünnt wird.

Die Anordnung von zwei Wärmeaustauschern hintereinander (29,31), von dem der erste die Wärme der aus dem Oxydationsturm abziehenden oxydierten Gase und der zweite die überschüssige Wärme im Oberteil dee Oxydationsturmes an die gekühlten, dem Oxydationsturm zuströmenden Verbrennungsgase abgibt, sowie die Anordnung eines Trockners (27), dem die anfallende Schwefelsäure zugeleitet wird und aus dem die Produktionsschwefelsäure direkt in den Sammelbehälter (52) abläuft, hat sich als besonders vorteilhafte Prozess-Schaltung für die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens zur Herstellung hochprozentiger Schwefelsäure bei Mitverbrennung des gesamten NH* erwiesen.

009648/1486 · bad ordinal

Claims

Patentansprüche

Verfahren zur völligen Beseitigung des gesamten in Koksofengasen enthaltenen, mit Wasser ausgewaschenen und in den Entsäurerschwaden der nach dem Aiamoniakkreislauf-Verfahren betriebenen Schwefelwasserstoff-Na-swäsche angereicherten freien Ammoniaks durch Zersetzung in Stickstoff und Wasser nach Patent fDÄS" 1 163 786f;

dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung hochprozentiger Schwefelsäure in an sich bekannter V/eise die Gesamtheit der aus den EntsäurerSchwaden erhaltenen Verbrennungsgase durch Abhitzekessel geführt, gekühlt und das Kondensat abgetrennt und danach im Wärmeaustausch gegen die bei der Oxydation des SOp-Gehaltes der Verbrennun^sgase frei werdende Reaktionswärme auf die Eintrittstemperatur in den Oxydationsreaktor aufgeheizt wird.

Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anordnung eines ersten Wärmeaustauschers (29)» der «lie abgekühlten, dem Oxydationsturm (33) zuströmenden Verbrennungsgase gegen die aus dem Oxydationsturm abziehenden oxydierten Gase vorwärmt und eines zweiten Wärmeaustauschers (31)» der die vorgewärmten Verbrennungsgase gegen dem Oberteil des Oxydationaturms entnommene Gase auf die Eintrittstemperatur in den Oxydationsturm aufheizt, sowie durch die Anordnung eines Trockners (27) im Wege (26,28) der gekühlten, dem Oxydationsturm zuströmenden Verbrennungsgase, der einen Zulauf aus dem Säure-Kondensationsbehälter (38) besitzt.

009848/1.465

Leerseite