DE1922012B2 - Verfahren zum kuehlen des waschlaeurekreislaufes fuer die zur kontaktanlage gehenden so tief 2 haltigen gase - Google Patents
Verfahren zum kuehlen des waschlaeurekreislaufes fuer die zur kontaktanlage gehenden so tief 2 haltigen gaseInfo
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Description
1 2
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen der anschließenden Absorption des Schwefeltrioxyds
des Waschsäurekreislaufes für die zur Kontaktanlage in konzentrierter Schwefelsäure oder Oleum begehenden
SO2-haltigen Gase bei hohen Lufttempe- zeichnet. Das aus dem Absorber austretende Abgas
raturen und/oder -feuchtigkeiten mit einem wärme- hat noch etwa eine Temperatur von 40 bis 70° C
abführenden Medium. Bei Schwefelsäure-Kontakt- 5 und enthält noch etwa 0,15 Volumprozent SO.,,
anlagen benutzt man zum Kühlen und Waschen jedoch durch die Trocknungswirkung der Schwefef-Wasser-
und Schwefelsäurekreisläufe, die zur Auf- säure keinen Wasserdampf. Durch die Absorption ist
rechterhaltung der Wasch- und Kühlwirkung ihrer- auch das in dem Reaktionsgas enthaltene SO3 prakseits
gekühlt werden müssen. So wird bei der Reini- tisch vollständig aus dem Gas entfernt worden. Dieses
gung schwefeldioxydhaltiger Gase, die einer Kontakt- io Abgas des Absorbers, das normalerweise in die
anlage für die SO2-Oxydation zu SO3 zugeführt wer- Atmosphäre abgeblasen wird, ist daher trotz seiner
den, im allgemeinen auch eine gute Kühlung der etwas erhöhten Temperatur zur Kühlung von Flüssig-Gase
angestrebt, um ihren Wasserdampf gehalt her- keitskreisläufen geeignet, da aus der Flüssigkeit
abzusetzen. Ein hoher Wasserdampf gehalt dieser maximale Mengen Wasserdampf in dieses Gas ver-Gase
beeinträchtigt die Arbeitsweise der Elektro- 15 dampfen können und durch die Abführung der Verfilter
und führt zu einer unerwünschten Verdünnung dampfungswärme eine erhebliche Temperaturerniedrider
Schwefelsäure in dem nachgeschalteten Trocken- gung der im Kreislauf geführten Flüssigkeit erreicht
turm für die Gase. werden kann. Nach dem erfindungsgemäßen Ver-
Es ist bekannt, die beispielsweise durch Röstung fahren ist es möglich, Flüssigkeitskreisläufe auch
sulfidischer Erze gewonnenen SO2-haltigen Gase 20 unter ungünstigen örtlichen Bedingungen, wie hoher
durch Berieselung mit verdünnter Schwefelsäure zu Kühlwassertemperatur und hoher Luftfeuchtigkeit,
waschen und die im Kreislauf geführte Waschsäure wirksam zu kühlen.
zu kühlen. Die Kühlung geschieht in der Praxis fast Die direkte Kühlung der Waschsäure mit Luft hat
ausnahmslos in Kühlern, die mit Kühlwasser beauf- den Nachteil, daß das in der Waschsäure absorbierte
schlagt werden. Für eine ausreichende Kühlung der 25 Schwefeldioxyd teilweise desorbiert und damit ein
Waschsäure darf das Kühlwasser eine gewisse SO2-Verlust verursacht wird. Bei der erfindungs-
Höchsttemperatur nicht überschreiten, wenn der gemäßen direkten Kühlung mit dem Endgas werden
Kühler nicht unwirtschaftlich groß werden soll. Be- diese bei Kühlung mit Luft üblicherweise auftreten-
sonders in heißen Ländern macht es oft Schwierig- den SO2-GaS-Verluste erheblich vermindert, weil
keiten, Kühlwasser mit einer genügend tiefen Tem- 30 das Endgas in Abhängigkeit von der EffektiYität der
peratur, z. B. unterhalb 25° C, zur Verfügung zu katalytischen Oxydation noch geringe Mengen SO2
haben. Besonders in Anlagen mit Kreislaufführung enthält, die etwa bei 0,15 Volumprozent liegen. Ins-
und Rückkühlung des Kühlwassers ist es nicht ein- besondere dann, wenn man für eine hohe Tempe-
fach, unterhalb der maximal zulässigen Temperatur ratur und dadurch bedingt für einen niedrigen SO2-
zu bleiben. 35 Gehalt der aus dem Wäscher ablaufenden Wasch-
Aus der deutschen Patentschrift 643 878 und der säure sorgt, ist bei der direkten Kühlung der Waschdeutschen
Patentanmeldung Z 1841 IVb/12i ist es säure mit dem Endgas nur ein geringer SO2-Uberbekannt,
Waschsäure durch Selbstverdampfung im gang aus der Säure in das Endgas zu beob-Vakuum
oder unmittelbar durch Rückkühlwerke mit achten.
Luft zu kühlen. Beide Verfahren haben jedoch 40 Bei der Kühlung der Waschsäure durch einen mit
keinen Eingang in die Praxis gefunden. Bei der un- dem Endgas gekühlten Wasserkreislauf wird zwischen
mittelbaren Rückkühlung mit atmosphärischer Luft das Endgas und die Waschsäure noch ein Kühlkann
die Waschsäure nur auf die Temperatur abge- Wasserkreislauf geschaltet, auf den in einem Wärmekühlt
werden, die man bei der psychrometrischen austauscher die Wärme von der Waschsäure über-Feuchtigkeitsbestimmung
der atmosphärischen Luft 45 tragen wird. Der Kühlwasserkreislauf wird durch das als Temperatur des feuchten Thermometers erhält Endgas vorzugsweise direkt gekühlt. Auf diese Weise
(vgl. D'Ans, Lax, Taschenbuch für Chemiker und werden SO2-Verluste durch Übergang von der
Physiker [1967], S. 57). Eine weitgehend trockene Waschsäure auf das Kühlmedium vermieden. Ande-Luft
gestattet durch Wasserverdampfung eine starke rerseits liegt die Temperatur des feuchten Thermo-Kühlung
der Waschsäure, während der Kühleffekt 50 meters des Absorberendgases, d. h. die bei der Kühbei
Verwendung einer Luft mit hohem Feuchtigkeits- lung mit dem Endgas erreichbare minimale Tempegehalt
nur gering und für die Kühlung der Wasch- ratur der gekühlten Flüssigkeit so niedrig, daß ein
säure nicht ausreichend ist. genügendes Temperaturgefälle an den beiden Über-
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der gangsstellen Endgas/Wasser und Wasser/Waschsäure
Schaffung eines Verfahrens zum Kühlen des Wasch- 55 vorhanden ist.
säurekreislaufes bei Schwefelsäure-Kontaktanlagen, Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfin-
wenn kein genügend kaltes Kühlwaser zur Verfügung dung wird bei mehreren hintereinandergeschalteten
steht und eine direkte Kühlung mit atmosphärischer Gaswaschstufen die Waschsäure aus wenigstens einer
Luft wegen ihres hohen Feuchtigkeitsgehaltes und Stufe mit dem Endgas direkt gekühlt. Das zu reini-
gegebenenfalls ihrer hohen Temperatur nur einen 60 gende Röstgas durchströmt meistens zwei hinterein-
unzureichenden Kühleffekt ergeben würde. andergeschaltete Waschstufen, die mit verdünnter
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch Schwefelsäure beaufschlagt werden. Die Waschsäuregelöst,
daß der Waschsäurekreislauf oder ein zu des- kreisläufe beider Stufen müssen gekühlt werden, wosen
Kühlung benutzter Kühlwasserkreislauf mit dem bei die Temperatur in der zweiten Stufe so niedrig
Endgas der Schwefelsäure-Kontaktanlage gekühlt 65 Hegen muß, daß der Wasserdampfgehalt des Abgases
wird. Als Endgas der Schwefelsäure-Kontaktanlage der zweiten Stufe die für die Säureproduktion erwird
das Reaktionsgas nach der katalytischen Oxy- forderliche Menge nicht übersteigt. Mit dem Endgas
dation des Schwefeldioxyds zu Schwefeltrioxyd und der Kontaktanlage kann einer der beiden Wasch-
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säurekreisläufe oder, falls die Endgasmenge ausreicht,
beide Kreisläufe gekühlt werden.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das Endgas der Schwefelsäure-Kontaktanlage
zunächst gekühlt und dann zur Kühlung des Flüssigkeitskreislaufes, insbesondere der Waschsäurekreisläufe,
eingesetzt. Die Temperatur des Endgases beträgt, je nach Fahrweise der SO3-Absorption, 40
bis 70° C. Obwohl die Flüssigkeitskreisläufe mit diesem Gas unmittelbar gekühlt werden können,
kann man das Endgas auch zunächst vorkühlen, beispielsweise auf 25 bis 35° C. Mit dem so indirekt
vorgekühlten Endgas lassen sich mühelos Waschsäuretemperaturen von 14 bis 15° C erreichen. Auf
diese Weise ist es möglich, die Kühlung der Waschsäure mit dem Endgas ohne Kombination mit einem
anderen Kühlmittel vorzunehmen.
Vorzugsweise wird das Gewichtsverhältnis des Endgases zu der zu kühlenden Flüssigkeit zwischen
0,6 und 1,0 gewählt.
Die Erfindung wird nachfolgend an dem beiliegenden Fließschema beschrieben, in dem eine Schwefelsäure-Kontaktanlage
mit der erfindungsgemäßen Kühlung eines Waschsäurekreislaufes dargestellt ist. Das in einem elektrostatischen Heißgasfilter entstaubte
Röstgas tritt bei 1 in einen Kühlturm 2 ein, in dem es mit verdünnter Schwefelsäure berieselt
wird. Es gelangt dann durch Leitung 3 in einen Waschturm 4, in dem es ebenfalls mit im Kreislauf
geführter Schwefelsäure gewaschen und so weit abgekühlt wird, daß der Wasserdampfdruck der für die
Säureproduktion erforderlichen Wassermenge entspricht. Das Röstgas, das außer Schwefeldioxyd und
etwas Wasserdampf geringe Mengen Schwefelsäurenebel enthält, gelangt dann durch Leitung S in ein
zweistufiges elektrostatisches Naßgasfilter 6, in dem die Schwefelsäurenebel abgeschieden werden. Das
Gas ist nach Verlassen des Filters völlig klar und strömt durch Leitung 7 zu dem Gastrockenturm 8,
in dem das Gas mit etwa 95- bis 97°/oiger Schwefelsäure bis auf einen Gehalt von weniger als 0,1 g/Nm3
Wasser getrocknet wird. Dieses Gas gelangt nach Passieren der beiden Wärmeaustauscher 9 und 10 in
den Kontaktofen 11, in dem das SO2 in vier Stufen mit Zwischenkühlung nach der zweiten Stufe zu etwa
98,5% umgesetzt wird. Ein Ausgangsgas mit etwa 10 Volumprozent SO2 enthält nach Verlassen des
Kontaktofens nur noch 0,15 Volumprozent SO2. Das umgesetzte Gas wird durch Leitung 12 und Wärmeaustauscher
9 sowie Leitung 13 dem Absorber 14 zugeführt, in dem das SO3 aus dem Gas mit konzentrierter
Schwefelsäure absorbiert wird. Das Abgas verläßt den Absorber 14 durch Leitung 15 mit einer
Temperatur von 60° C.
Nach der vorliegenden Erfindung wird nun das Abgas in einem nachgeschalteten Wärmeaustauscher
16 mit Luft auf 30° C abgekühlt und dann einem Kühlturm 18 zugeführt. In dem Kühlturm 18 wird
die Waschsäure aus dem Kühlturm 4 durch Verdunstungskühlung von 60 auf etwa 23° C rückgekühlt
und dann wieder auf den Kühlturm 4 zurückgepumpt. Das mit Wasserdampf weitgehend gesättigte Endgas
verläßt den Kühlturm 18 durch die Leitung 20. Es kann zur Rückgewinnung der darin enthaltenen geringen
SO2-Mengen einer Wasserwäsche unterzogen werden, wobei das Waschwasser zur Verdünnung
der Waschsäure in den Waschtürmen 2, 4 verwendet werden kann. In dem dargestellten Kühlturm 18 wird
die Waschsäure zur Kühlung in feiner Verteilung dem Endgas entgegengeführt. An Stelle der Verdüsung
kann die Verteilung der Waschsäure auch in einem Turm erfolgen, der mit Füllkörpern ausgesetzt
ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist in allen Fällen vorteilhaft, bei denen infolge zu hoher Kühlwassertemperatur
in der Gaswaschstufe mit dem Gas zu viel
ίο Wasserdampf in die Säureproduktion getragen wird.
Die Erfindung eignet sich daher hauptsächlich zur
Benutzung in warmen Ländern. Aber auch dort, wo ausreichend kaltes Kühlwasser vorhanden ist, bietet
sie den Vorteil einer direkten Kühlung ohne die Gefahr größerer SO2-Verluste. Enthält die zu kühlende
Waschsäure Verunreinigungen, die bei der Verdunstungskühlung Krusten bilden, so wird man
das zuzusetzende Frischwasser unmittelbar vor der Kühlung zusetzen und die Wassermenge gegenüber
der Arbeitsweise mit indirekter Kühlung um den Betrag des verdunstenden Wassers erhöhen. Auch
bei der Verarbeitung von Gasen mit geringem SO2-Gehalt von beispielsweise 3 Volumprozent ist es nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, den Wasserdampfgehalt der die Wäsche verlassende Gase
durch Kühlung so weit zu reduzieren, daß eine Schwefelsäure genügend hoher Konzentration produziert
werden kann.
Selbstverständlich kann die Kühlung mit Endgas auch im Anschluß an eine Vorkühlung mit atmosphärischer
Luft erfolgen. '
Ein mit Pallringen (80 -80-8 mm) gefüllter 3 m
hoher Turm von 0,2 m2 Querschnitt wurde mit 0,9 m3/h Wasser von 40° beaufschlagt. In den Turm
wurden von unten 648 Nm3/h Endgas einer Schwefelsäurekontaktanlage
mit einer Temperatur von 60° C eingeleitet. Das Gewichtsverhältnis des Endgases zu
dem zu kühlenden Wasser betrug 0,93. Das Wasser lief mit 24° C ab. Diese Temperatur reichte aus, um
eine entsprechende Menge Waschsäure von 55° auf 33° C zu kühlen.
Claims (4)
1. Verfahren zum Kühlen des Waschsäurekreislaufes für die zur Schwefelsäure-Kontaktanlage
gehenden SO2-haltigen Gase bei hohen Lufttemperaturen und/oder -feuchtigkeiten mit
einem wärmeabführenden Medium, dadurch gekennzeichnet, daß der Waschsäurekreislauf
oder ein zu dessen Kühlung benutzter Kühlwasserkreislauf mit dem Endgas der Schwefelsäure-Kontaktanlage
direkt gekühlt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren hintereinandergeschalteten
Gaswaschstufen die Waschsäure aus wenigstens einer Stufe mit dem Endgas direkt gekühlt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Endgas zunächst gekühlt
und dann zur Kühlung des Flüssigkeitskreislaufes eingesetzt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis des Endgases zu der zu kühlenden
Flüssigkeit zwischen 0,6 und 1,0 gewählt wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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GB20585/70A GB1298612A (en) | 1969-04-30 | 1970-04-29 | A process for cooling recycle liquids in a sulphuric acid contact plant |
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Legal Events
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