DE2050579A1 - Zwischenabsorber für die Absorption von SO tief 3 und Verfahren zum Betreiben des Zwischenabsorbers - Google Patents

Zwischenabsorber für die Absorption von SO tief 3 und Verfahren zum Betreiben des Zwischenabsorbers

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DE2050579A1 DE19702050579 DE2050579A DE2050579A1 DE 2050579 A1 DE2050579 A1 DE 2050579A1 DE 19702050579 DE19702050579 DE 19702050579 DE 2050579 A DE2050579 A DE 2050579A DE 2050579 A1 DE2050579 A1 DE 2050579A1
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    • B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B01D53/18—Absorbing units; Liquid distributors therefor
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    • C01B17/76—Preparation by contact processes
    • C01B17/80—Apparatus
    • C01B17/806—Absorbers; Heat exchangers

Description

METALLGESELLSCHAFT Frankfurt/M., den 13. Oktober 1970
Aktiengesellschaft Schr/HGa
6 Frankfurt (Main)
Reuterweg 14 2050579
prov. Nr. 6588 LC
Zwischenabsorber für die Absorption von SO, und Verfahren zum Betreiben des Zwischenabsorbers
Die Erfindung betrifft einen Zwischenabsorber für die Absorption von SO, aus gasförmigen Medien zwischen Kontaktstufen der katalytischen Umsetzung von SOp zu SO,, bestehend aus Venturiabsorber und nachgeschaltetem Absetzraum für im Gas enthaltene Schwefelsäurepartikel.
Bei der katalytischen Umsetzung von S0£ zu SO, in Kontaktanlagen unter Erzeugung von Schwefelsäure wird bei den Verfahren mit Zwischenabsorption das in einer vorderen Kontaktstufe gebildete SO·, mittels Schwefelsäure in einer Zwischenabsorption absorbiert. Dadurch wird in der folgenden Kontaktstufe der Umsatz von SOp zu SO, begünstigt. Da die Zwischenabsorption einen zusätzlichen Arbeitsschritt gegenüber den Verfahren ohne Zwischenabsorption darstellt, soll dieser Schritt möglichst wirtschaftlich und technisch einfach durchgeführt werden. Insbesondere muß darauf geachtet werden, daß der durch die Zwischenabsorption verursachte Wärmeverlust möglichst gering ist. Dies kann dadurch erfolgen, daß die Arbeitstemperatur des Zwischenabsorbers, d.h. die Temperatur der Säure, möglichst hoch gehalten wird, da dann weniger Wärme aus dem Gas an die Säure abgeführt wird. Das Einleiten von heißer Säure in den Absorber stößt jedoch in den meisten Fällen auf apparative Schwierigkeiten. Weiterhin soll der Druckverlust im Zwischenabsorber gering gehalten werden.
2 η η π :> 2, η 7 4 η
Bei den bisher verwendeten Zwischenabsorbern wurde praktisch kein Unterschied zwischen einem Endabsorber - ein Absorber, der nach der letzten Kontaktstufe angeordnet ist - und einem Zwischenabsorber gemacht. Ein Zwischenabsorber braucht jedoch in den meisten Fällen nicht den maximal möglichen Absorptionsgrad zu erreichen, da kleine Restmengen an SO, im austretenden Gas die Umsetzung von SOo zu SO·* in der folgenden Kontaktstufe nur in sehr geringem Maße negativ beeinflussen.
Ψ Die bekannten Absorptionsturme, die Füllkörper oder Schikanen enthalten, haben den Nachteil, daß sie eine beträchtliche Höhe benötigen, große Investitionskosten erfordern und ein großes Gewicht haben. Außerdem muß die Absorbersäure relativ hoch gepumpt werden und die maximale Gasgeschwindigkeit ist begrenzt, da sonst Stauungen der von oben nach unten rieselnden Säure verursacht werden.
Die bekannten Schaumabsorber (Chem. Technik, 16, 1964, Seite 350) erfordern zur Erzielung eines ausreichenden Absorptionsgrades mehrere hintereinandergeschaltete Stufen, so daß ebenfalls eine größere Bauhöhe erforderlich ist.
Bei den bekannten Venturiabsorbern ist bei vergleichbaren Absorptionsgraden die für den Gastransport und die Säurezufuhr notwendige Energie bei Verwendung eines Venturiabsorbers sehr hoch oder es müssen zur Herabsetzung der notwendigen Energie mehrere Venturiabsorber hintereinandergeschaltet werden. Bei dieser Hintereinanderschaltung werden die Venturiabsorber nacheinander mit dem Gas und Schwefelsäure beaufschlagt, wobei die Säure nach jedem Venturiabsorber abgebrennt wird (USP 3 432 264; "Khimia i khimicheskaya bekhnologia", Band 7, Nr. 5, 1964, Seiten 852 - 854). Gerade die Beaufschlagung mehrerer Venturiabsorber mit Schwefelsäure ergibt aber - abgesehen von dem erforderlichen apparativen Aufwand - größere Wärmeverluste durch Wärme- -ibmhr an die Säure.
20902 2/0 7 49 ÖAD ORIGINAL
Ein Absorber, der aus einem Venturiabsorber mit einer nachgeschalteten Säureschicht auf einer gasdurchlässigen Platte besteht, wobei das den Venturiabsorber verlassende Gas die gasdurchlässige Platte und die darauf befindliche wallende Säureschicht durchströmt, vermeidet zwar die Nachteile der vorher geschilderten Absorber, hat jedoch noch einen beträchtlichen Druckabfall (Bp±'t. Patent 1 522 360, Italienisches Patent 854 671). ^ ;?(/
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Zwischenabsorber zu schaffen, der mit geringem Druckverlust, Energieaufwand, Wärmeverlust, geringen Investitionskosten und Betriebskosten sowie hohem Durchsatz auf kleiner Fläche betrieben werden kann sowie ein Verfahren zum Betreiben dieses Zwischenabsorbers zu geben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Zwischenabsorber aus einem an sich bekannten stehend angeordneten Venturabsorber mit Gas- und Schwefelsäure-Zuleitungen im oberen Teil und einem Sumpf aus Schwefelsäure am Boden besteht, oberhalb des Sumpfes vertikal ein Nachwirbler als Ableitung angeordnet ist, und an den Nachwirbler ein an sich bekannter Absetzraum für im Gas enthaltene Schwefelsäurepartikel mit einem Sumpf aus Schwefelsäure am Boden unterhalb der Eintrittsöffnung des Nachwirblers und einer Austrittsöffnung für das Gas im oberen Teil angeschlossen ist. >
In dem stehend angeordneten Venturiabsorber wird der größte Teil des SO-z-Gehaltes mit relativ geringer Säuremenge absorbiert. Dadurch tritt eine starke Erwärmung der Schwefelsäure auf und die Temperatur des Gases ist beim Verlassen des Venturiabsorbers entsprechend hoch. Sie liegt etwa im Temperaturbereich von 100 bis 180 °C.
Der Nachwirbler kann als Vorrichtung ausgebildet sein, die
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einen Drall oder eine Erhöhung der Geschwindigkeit erzeugt. Ein Drall kann durch Leitschaufeln und/oder zyklonartigem Anschluß an den Absetzraum erzeugt werden. Eine Erhöhung der Geschwindigkeit kann durch den Einbau einer Stauscheibe in den Nachwirbler erreicht werden.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der Nachwirbler als Venturi ausgebildet ist. Damit wird eine besonders gute Nachwirblung erzielt.
Im Nachwirbler und im Anschluß an den Nachwirbler erfolgt durch die vom Gas noch mitgerissene Schwefelsäure eine Nachabsorption, die jedoch wesentlich geringer ist als die Absorption in dem stehenden Venturiabsorber. Da keine kalte Säure eingedüst werden muß, tritt bei der Nachabsorption keine Abkühlung der Gase ein.
Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, daß in dem Nachwirbler eine Säurezufuhrvorrichtung angeordnet ist.
Die Zufuhrvorrichtung für die Säure ist für eine Menge bis zu etwa 10 % der gesamten verwendeten Menge an Schwefelsäure ausgelegt. Diese Ausgestaltung wird dann angewendet, wenn " eine TemperaturSenkung der Gase in Kauf genommen werden kann, oder wenn heiße Schwefelsäure in den Nachwirbler eingedüst oder gespritzt wird.
Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, daß im oberen Teil des Absetzraumes vor der Austrittsöffnung ein Tropfenabscheider angeordnet ist. Als Tropfenabscheider wird vorzugsweise ein Wiremesh-Filter verwendet. In diesem Filter tritt durch die Abscheidung der im Gas enthaltenen Schwefelsäurepartikel eine geringe Absorption ein, die ebenfalls ohne Wärmeverlust erfolgt.
209822/0749 - 5 ~
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß vor dem Tropfenabscheider im Absetzraum ein Vorabscheider für im Gas enthaltene Schwefelsäurepartikel angeordnet ist. Der Vorabscheider besteht vorzugsweise aus Füllkörpern, ergibt einen guten Abscheidungsgrad und -ermöglicht die Höhe des Absetzraumes niedrig zu halten.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben des Zwischenabsorbers besteht darin, daß der stehend angeordnete Venturi· absorber mit Schwefelsäure einer Konzentration von 96 bis 98 Gew.% in einer Menge beaufschlagt wird, die eine Konzentration der Schwefelsäure nach Beendigung der Absorption von 98,5 bis 99,3 Gew.% und einen Absorptionsgrad von 90 bis 98 % des im gasförmigen Medium vorhandenen SCU ergibt. Mit diesen Maßnahmen wird ein guter Betrieb des Zwischenabsorbers erzielt.
Eine Ausgestaltung des Verfahrens besteht darin, daß in den Nachwirbler bis zu 10 % der gesamten Menge an Schwefelsäure mit einer Konzentration von 97,5 bis 98,5 Gew..% eingedüst werden. Diese Maßnahmen ergeben gute Betriebsbedingungen für eine Absorption, bei der eine geringere Temperatur der austretenden Gase erwünscht ist oder heiße Schwefelsäure in den Nachwirbler eingeleitet werden kann.
Der erfindungsgemäße Zwischenabsorber und das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb des Absorbers werden an Hand der Zeichnung und des Ausführungsbeispieles schematisch erläutert .
Die Zeichnung stellt einen senkrechten Querschnitt durch einen Absorber dar.
Das Beispiel wurde für eine Erzeugung von 100 t Monohydrat/ Tag aus dem in einer Kontaktanlage erzeugten SO, berechnet.
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Der Zwischenabsorber besteht aus einem stehend angeordneten Venturiabsorber 1, in dessem oberen Teil Gaszuleitung 2 und Schwefelsäurezuleitung 3 angeordnet sind. Am Boden des Venturiabsorbers 1 ist ein Sumpf 4 aus Schwefelsäure angeordnet. Oberhalb des Sumpfes 4 ist als Ableitung für die Gase aus dem Venturiabsorber 1 vertikal ein Nachwirbler 5, der als Venturi ausgebildet ist, angeordnet. Der Nachwirbler 5 mündet in einen zylindrischen Absetzraum 6, der am Boden unterhalb der Eintrittsöffnung des Nachwirblers 5 einen Sumpf 7 aus Schwefelsäure hat. Im oberen Teil des Absetzraumes 6 sind die Austrittsöffnung 8 für das Gas und ein Wiremesh-Filter als Tropfenabscheider 9 angeordnet. Vor dem Tropenabscheider 9 ist ein Vorabscheider 10 aus Füllkörpern auf einem gasdurchlässigen Gewölbe 11 angeordnet. Der Sumpf 4 ist über Leitung 12 mit dem Sumpf 7 verbunden. Die Schwefelsäure aus Sumpf 7 wird über Leitung 13 abgezogen. Die Abgase werden über Leitung 14 abgeführt.
In einer nicht dargestellten Kontaktstufe wird der SOp-Gehalt eines Gases zu 85 % in SO, katalytisch umgesetzt. 10 650 Nnr/h dieses Gases werden mit einer Temperatur von 180 0C über Leitung 2 in den Venturiabsorber 1 eingeleitet. Über Leitung 3 werden 20,5 m /h Schwefelsäure mit einer Konzentration von 97,1 Gew.% und einer Temperatur von 50 0C eingedüst. Der größte Teil der eingedüsten Schwefelsäure wird in den Sumpf 4 abgeschieden. Das Gas mit der restlichen Schwefelsäure gelangt in den Nachwirbler 5, in dem eine Nachabsorption erfolgt. Aus dem Nachwirbler 5 gelangt das Gas in den Absetzraum 6, wobei ein größer Teil der restlichen Schwefelsäure abgeschieden wird und in den Sumpf 7 gelangt. Der Absorptionsgrad von SO·* beträgt an dieser Stelle 95 %. Das Gas durchstömt den Vorabscheider 10, in dem der Hauptteil der noch im Gas enthaltenen feinen Schwefelsäurepartikel abgeschieden werden. Danach erfolgt in dem Tropfenabscheider 9 die Feinabscheidung. Die Schwefelsäure aus dem Sumpf 4 wird über Leitung 12 in den Sumpf 7 geleitet. Aus dem Sumpf 7
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wird die gesamte Schwefelsäure mit einer Konzentration von 99 Gew.% und einer Temperatur von 150 0C über Leitung 13 abgeleitet. Das Gas wird über Leitung 14 in einer Menge von 9 895 Nnr/h und einer Temperatur von 150 0C abgeleitet und der nicht dargestellten nächsten Kontaktstufe zugeführt. Die Leitung 14 ist als beheizte Doppelmantelleitung ausgebildet untleine Kondensation infolge Abkühlung der Gase zu vermeiden»
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Claims (7)

2050S79 Patentansprüche
1. Zwischenabsorber für die Absorption von SO, aus gasförmigen Medien Zwischen Kontaktstufen der katalytischeh Umsetzung von SOq zu SO,, bestehend aus Venturiabsorber und nachgeschaltetem Absetzraum für im Gas enthaltene Schwefelsäurepartikel> dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenabsorber aus einem an sich bekannten stehend angeordnetem Venturiabsorber (1) mit Gas(2)- und Schwefelsäure (3) -Zuleitungen im oberen Teil und einem Sumpf (4) aus Schwefelsäure am Boden besteht, oberhalb des Sumpfes (4) vertikal ein Nachwirbler (5) als Ableitung angeordnet ist, und an den Nachwirbler ein an sich bekannter Absetzraum (6) für im Gas enthaltene Schwefelsäurepartikel mit einem Sumpf (7) aus Schwefelsäure am Boden unterhalb der Eintrittsöffnung des Nachwirblers (5) und einer Austrittsöffnung (8) für das im oberen Teil angeschlossen ist.
2. Zwischenabsorber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nachwirbler (5) als Venturi ausgebildet ist.
3. Zwischenabsorber nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Nachwirbler (5) eine Säurezufuhrvorrichtung angeordnet ist.
4. Zwischenabsorber nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Teil des Absetzraumes (6) vor der Austrittsöffnung (8) ein Tropenabscheider (9) angeordnet ist.
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5. Zwischenabsorber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Tropenabscheider (9) im Absetzraum (6) ein Vorabscheider (10) für im Gas enthaltene Schwefelsäurepartikel angeordnet ist.
6. Verfahren zum Betreiben des Zwischenabsorbers nach den Aasprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der stehend angeordnete Venturiabsorber (1) mit Schwefelsäure einer Konzentration von 96 bis 98 Gew.% in einer Menge beaufschlagt wird, die eine Konzentration der Schwefelsäure nach Beendigung der Absorption von 98,5.bis 99,3 Gew.<H> und einen Absorptionsgrad von 90 bis 98 % des im gasförmigen Medium vorhandenen SO·* ergibt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Nachwirbler (5) bis zu 10 % der gesamten Menge an Schwefelsäure mit einer Konzentration von 97,5 bis 98,5 Gew.% eingedüst werden.
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