DE1922012C

DE1922012C - Verfahren zum Kuhlen des Waschsaure kreislaufes fur die zur Kontaktanlage gehenden SO tief 2 haltigen Gase

Info

Publication number: DE1922012C
Authority: DE
Inventors: Adolf Dipl Chem 5024 Pulheim Stauffer
Original assignee: Chemiebau Dr A Zieren GmbH & Co KG, 5000 Köln
Publication date: 1972-01-13

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen des Waschsäurekreislaufes für die zur Kontuktanlage gellenden SO.,-haltigen Gase bei hohen Lufttemperaturen und/oder -feuchtigkeiten mit einem wärmeabführenden Medium. Bei Schwefelsäure-Kontaktanlagen benutzt man zum Kühlen und Waschen Wasser- und Schwefelsäurekreisläufe, die zur Aufrechterhaltung der Wasch- und Kühlwirkung ihrerseits gekühlt werden müssen. So wird bei der Reinigung schwefeldioxydhaltiger Gase, die einer Kontaktanlage für die SGyOxydation zu SO₃ zugeführt werden, im allgemeinen auch eine gute Kühlung der Gase angestrebt, um ihren Wasserdampfgehalt herabzusetzen. Ein hoher Wasserdampfgehalt dieser Gase beeinträchtigt die Arbeitsweise der Elektrofilter und führt zu einer unerwünschten Verdünnung der Schwefelsäure in dem nachgeschalteten Trockenturm für die Gas;..

Es ist bekannt, die beispielsweise durch Röstung sulfidischer Erze gewonnenen SO₂-haltigen Gase durch Berieselung mit verdünnter Schwefelsäure zu waschen und die im Kreislauf geführte Waschsäure zu kühlen. Die Kühlung geschieht in der Praxis fast ausnahmslos in Kühlern, die mit Kühlwasser beaufschlagt werden. Für eine ausreichende Kühlung der Waschsäure darf das Kühlwasser eine gewisse Höchsttemperatur nicht überschreiten, wenn der Kühler nicht unwirtschaftlich groß werden soll. Besonders in heißen Ländern macht es oft Schwierigkeiten, Kühlwasser mit einer genügend tiefen Temperatur, z. B. unterhalb 25 C, ζΐ'τ Verfügung zu haben. Besonders in Anlagen mit Kreislaufführung und Rückkühlung des Kühlwassers ist es nicht einfach, unterhalb der maximal zulässigen Temperatur zu bleiben.

Aus der deutschen Patentschrift 643 878 und der deutschen Patentanmeldung Z 1841 IVb/12i ist es bekannt, Waschsäure durch Selbstverdampfung im Vakuum oder unmittelbar durch Rückkühlwerke mit Luft zu kühlen. Beide Verfahren haben jedoch keinen Eingang in die Praxis gefunden. Bei der unmittelbaren Rückkühlung mit atmosphärischer Luft kann die Waschsäure nur auf die Temperatur abgekühlt werden, die man bei der psycnrometrischcn Feuchtigkeitsbestimmung der atmosphärischen Luft als Temperatur des feuchten Thermometers erhält (vgl. D'Ans, Lax, Taschenbuch für Chemiker und Physiker [I%7|, S. 57). Line weitgehend trockene I lift gestattet durch Wasserverdampfung eine starke Kühlung der Waschsäure, während der Kühleffekt bei Verwendung einer Luft mit hohem Feuchtigkeitsgehalt mir gering und für die Kühlung der Waschsiiure nicht ausreichend ist.

Die Aufgabe Jcr Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens /um Kühlen des Waschsäurekrcislaufes bei Schwefelsäure-Kontaktanlagen, wenn kein genügend kaltes Kühlwaser zur Verfügung steht und eine direkte Kühlung mit atmosphärischer Luft wegen ihres hohen Feuchtigkeitsgehaltes und gegebenenfalls ihrer hohen Temperatur nur einen un/ureichenden Kühleffekt ergeben würde.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Waschsiiurekreislauf oder ein zu dessen Kühlung benutzter Kühlwasserkreislauf mit dem I nil) ' der Siliwefelsiiure-Kontaktanlage gekühlt wird ¹Js ! i!(!i:;is der Schwcfclsiiurc-Kontaktanlagc wild das Keal.iiniiNi'Hs nach der katalytischer! Oxydf.'! in des Ncliwefeldioxvds zu Schwcfeltrioxyd und der anschließenden Absorption des Schwefeltrioxyds in konzentrierter Schwefelsäure oder Oleum bezeichnet. Das aus dem Absorber austretende Abgas hat noch etwa eine Temperatur von 40 bis 70" C und enthält noch etwa 0,15 Volumprozent SO₁,, jedoch durch die Trocknungswirkung der Schwefelsäure keinen Wasserdampf. Durch die Absorption ist auch das in dem Reaktionsgas enthaltene SO₁ praktisch vollständig aus dem Gas entfernt worden. Dieses

ίο Abgas des Absorbers, das normalerweise in die Atmosphäre abgeblasen wird, ist daher trotz seiner etwas erhöhten Temperatur zur Kühlung von Flüssigkeitskreisläufen geeignet, da aus der Flüssigkeit maximale Mengen Wasserdampf in dieses Gas ver-

dampfen können und durch die Abführung der Verdampfungswärme eine erhebliche Temperaturerniedrigung der im Kreislauf geführten Flüssigkeit erreicht werden kann. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, Flüssigkeitskreisläufe auch

a° unter ungünstigen örtlichen Bedingungen, wie hoher Kühlwassertemperatur und hoher Luftfeuchtigkeit, wirksam zu kühlen.

Die direkte Kühlung der Waschsäure mit Luft hat den Nachteil, daß d.as in der Waschsäure absorbierte

as Schwefeldioxyd teilweise desorbiert und damit ein SO₂-Verlust verursacht wird. Bei der erfindungsgemäßen direkten Kühlung mit dem Endgas werden diese bei Kühlung mit Luft üblicherweise auftretenden SO₂-G3s-Verluste erheblich vermindert, weil

das Endgas in Abhängigkeit von der Effektivität der katalytischen Oxydation noch geringe Mengen SO₂ enthält, die etwa bei 0,15 Volumprozent liegen. Insbesondere dann, wenn man für eine hohe Temperatur und dadurch bedingt für einen niedrigen SO₂-

Gehalt der aus dem Wäscher ablaufenden Waschsäure sorgt, ist bei der direkten Kühlung der Waschsäure mit dem Endgas nur ein geringer SO₂-Übergang aus der Säure in das Endgas zu beobachten.

Bei der Kühlung der Waschsäure durch einen mit dem Endgas gekühlten Wasserkreislauf wird zwischen das Endgas und die Waschsäure noch ein Kühlwasserkreislauf geschaltet, auf den in einem Wärmeaustauscher die Wärme von der Waschsäure übcrtragen wird. Der Kühlwasserkreislauf wird durch das Endgas vorzugsweise direkt gekühlt. Auf diese Weise werden SO₂-Verluste durch Übergang von dei Waschsäure auf das Kühlmedium vermieden. Andererseits liegt die Temperatur des feuchten Thermoso meters des Absorberendgases, d. h. die bei der Kühlung mit dem Endgas erreichbare minimale Temperatur der gekühlten Flüssigkeit so niedrig, daß ein genügendes Tempcraturgefälle an den beiden Übergangsstellen Endgas/Wasser und Wasser/Waschsäure vorhanden ist.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird bei mehreren hintereinandergeschalteten Gaswaschstufen die Waschsäure aus wenigstens einer Stufe mit dem Endgas direkt gekühlt. Das zu reini-

gendc Röstgas durchströmt meistens zwei hintereinandergcschahete Waschstufen, die mit verdünnter Schwefelsäure beaufschlagt werden. Die Waschsäurekreisläufe beider Stufen müssen gekühlt werden, wobei die Temperatur in der zweiten Stufe so niedrig

liegen muß, daß der Wasserdampfgehalt des Abgases der zweiten Stufe die für die Säureproduktion erforderliche Menge nicht übersteigt. Mit dem Endgas c'er Kontaktanlagc kann einer der beiden Wasch-

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süurekreislüufe oder, falls die Endgusmenge ausreicht, beide Kreisläufe gekühlt werden.

Nach einer weiteren Ausfiihrungsfunn 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 SO.j-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 Waschsäuretempeiaturen 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_t 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 5 in ein zweistufiges elektrostatisches Naßgasfilter 6, in dem die Schwefelriurenebel 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°/eiger Schwefelsäure bis auf einen Gehalt von weniger als 0,1 g/Nm³ Wasser getrocknet wird. Dieses Gas gelangt nach Passieren dtr 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 SO,. Das umgesetzte Gas wird durch Leitung 12 und Wärmeaustauschsr 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 mis 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 13 durch die Leitung 20. Es kann zur Rückgewinnung der darin enthaltenen geringen SOjj-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 Waschsaure zur Kühlung in feiner Verteilung dem Endguä entgegengeführt. An Stelle der Vurdiisung kuiin die Verteilung der Waschsäure auch in einem Turm erfolgen, der mit Füllkörpern ausgesetzt ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist in allen Fälleii vorteilhaft, bei denen infolge zu hoher Kühlwassertemperatur in der Gaswaschsiufe 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

ausrechend kaltes Kühlwasser vorhanden ist, bietet sie den Von».!! einer direkten Kühlung ohne die

»5 Gefahr größerer SO.-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 Wasfpnnenge gegenüber

ao der Arbeitsweise mit indirekter Kühlung um den Betrag des verdunstenden Wassers erhöhen. Auch bei der Verarbeitung von Gasen mit geringem SO.,-Gehalt von beispielsweise 3 Volumprozent ist es nach dem f dindungsgemäßen Verfahren möglich, den

as 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.

Beispiel

Ein mit Paliringen (80 -80-8 mm) gefüllter 3 m hoher Turm von 0,2 m² Querschnitt wurde mit 0,9 mVh Wasser von 40° beaufschlagt In den Turm wurden voi unten 648 Nm³Zh 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

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Kühlen des Waschsäurekreislaufes für die zur Schwefelsäure-Kontaktanlage gehenden SO₂-haltigen Gase bei hohen Lufttemperaturen und/oder -feuchtigkeiten mit :ipem wärmeabführenden Medium, dadurch gekennzeichnet, daß der Waschsäurekreislauf oder ein zu dessen Kühlung benutzter Kühlwasserkreislauf mit dem Endgas der Schwcfelsäure-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