DE2239510C3

DE2239510C3 - Verfahren zur katalytischen Oxydation von Schwefeldioxid

Info

Publication number: DE2239510C3
Application number: DE19722239510
Authority: DE
Inventors: Bruno Suresnes Vidon
Original assignee: Pechiney Ugine Kuhlmann SA
Current assignee: Pechiney Ugine Kuhlmann SA
Priority date: 1971-08-13
Filing date: 1972-08-11
Publication date: 1981-03-19
Also published as: BR7205489D0; IT970822B; FI55164B; FI55164C; NO136708C; DE2239510B2; ES405469A1; FR2149586A5; BE786720A; JPS4827998A; AT325062B; NO136708B; DE2239510A1; GB1405616A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur katalytischer. Oxydation von SOi in mehreren Stufen mit Zwischenabsorption des gebildeten SO;, wobei dem Abgas der Zwischenabsorptionsstufe getrocknete Luft zugesetzt wird.

Die Bedeutung der Wiedergewinnung des Anhydrids der schwefeligen Säure aus den Restgasen zur Verminderung der Luftverschmutzung ist bekannt. Auch hat man zahlreiche Methoden zur Rückgewinnung des Anhydrids der schwefeligen Säure vorgeschlagen, um dieses durch Oxydation in Schwefelsäureanhydrid zu Oberführen. Die Verfahren zur katalytischen Oxydation des Anhydrids der schwefeligen in Schwefelsäureanhydrid in mehreren Stufen sind beispielsweise in den FR-PS 1300466. 1541087. 1447061 und in der französischen Patentanmeldung 69 08 090 beschrieben. Man weiß, daß die Oxydationsreaktion des Anhydrids der schwefeligen Säure in Schwefelsäureanhydrid eine exotherme Gleichgewichtsreaktion ist und daß sie gewöhnlich bei einer Temperatur von 400 bis b00°C durchgeführt wird. Nach den Gesetzen für chemische Gleichgewichte wird die Oxydationsreaktion des Anhydrids der schwefeligen Säure in Schwefelsäureanhydrid zur Bildung von Schwefelsäureanhydrid hin verschoben, wenn man dieses im Verlauf der Reaktion teilweise oder gänzlich absorbiert. Diese Absorption des SOi wird durch konzentrierte Schwefelsäure in einem Waschturm, indem das Gas und die Flüssigkeit in gegenläufiger Richtung strömen, oder in jeder anderen Gas-Flüssigkeits-Austauschvorrichtung bewirkt, wobei die Temperatur, die die Säure erreicht, gewöhnlich zwischen 60 und lOO'X liegt. Der Kontakt zwischen dem Gas und der Säure ist so intensiv, daß die Temperatur des Gasausgangs nur sehr wenig verschieden von der Temperatur des Säureeinlasses ist. Da die Oxydationsreaktion des Anhydrids der schwefeligen Säure bei 400 bis 600"C vorgenommen wird, ist es notwendig, daß den Waschturm verlassende Gas erneut tu erwärmen, bevor es zu einer weiteren Oxydationsstufe geschickt wird.

Die Gase, die den Waschturm verlassen, sind mit Schwefelsäuredampf gesättigt, wobei die Schwefelsäuremenge in den Gasen, die den Waschturm verlassen, bei üblichen Einrichtungen in der Größenordnung von 60 bis 80 mg/m³ liegt. Bei den bekannten Verfahren wird das Gas, das den Waschturm verläßt, unverändert durch eine Leitung einem Wärmelauscher zugeführt. Das Gas kühlt «ich daher in der Leitung ab und es bildet sich ein Kondensationsprodukt aus der dampfförmigen Säurephase in Form eines Nebels. Dieser Nebel besteht aus sehr kleinen Teilchen in der Größenordnung eines Microns, die im Wärmetauscher wieder verdampfen, nachdem praktisch alle auf der Wärmetauscherfläehe dieser Vorrichtung aufgetroffen sind. Die in den Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäureanhydrid durch katalytische Oxydation des Anhydrids· der schwefeligen Säure in mehreren Stufen verwendeten Wärmetauscher sind üblicherweise röhrenförmig, wobei das erwärmte Gas senkrechte Rohre durchströmt, während das zu erwärmende Gas senkrecht zu diesen Rohren eintritt um den größtmöglichen Wärmeaustausch zu erreichea Die Zahl der senkrechten Rohre ist sehr groß, sie kann mehrere tausend erreichen, so daß die Wahrscheinlichkeit, daß ein Nebelteilchen auf seinem Weg kein Rohr trifft, äußerst gering ist Infolgedessen wird eine schnelle Ka^^sion des Wärmetauschers bewirkt umsomehr als die Rohre, aus denen letztere gewöhnlich gebildet wird, dünn sind, um ihr Gewicht zu verringern. Von welchem Typ der verwendete Wärmetauscher auch sein mag, er korrodiert auf diese Weise schnell.

Einfache und wirtschaftlich vertretbare Mittel, die es erlauben, die feinen Nebelteilchen mit einem Wirkungs-

grad aufzufangen, der den Erhalt des Wärmetauschers sicherstellt sind nicht bekannt

In der DE-AS 19 33 460 ist beschrieben, daß der Wärmeaustauscher nach der Zwischenabsorption durch indirektes Erhitzen mit einem heißen Gas vor

^}0 Korrosion geschützt werden kann. Bei dieser indirekten Erwärmung wird nur die Temperatur des Gases aufrecht erhalten, die zur Vermeidung von Kondensation erforderlich ist. Eine Wiedererhitzung des Gases, die zur Verdampfung der dampfförmigen Säurephase in

Form eines Nebels führt wird dadurch nicht bewirkt. Der Nachteil dieser Lösung ist daß die Nebel an der erwärmten Wand des Wärmeaustauschers verdampft werden. An dieser Wand finden sich deshalb besonders günstige Korrosionsbedingungen.

In der DE-AS 14 67 007 ist ein Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure beschrieben, bei dem in das aus der Zwischenabsorption kommende, an SOj arme Gas getrocknete Luft eingeleitet wird. Das Abgas wird erst im Wärmeaustauscher 13 auf Temperaturen

oberhalb 250" bis 300° C erhitzt Der Zusatz der getrockneten Luft dient da/u, das nach Schwefelzusatz in den Mischraum 15 durch Leitung 4 die Oxydation in der Kontaktschicht Hdim Gang bleibt Im Wärmeaustauscher 13 wird somit nur ein Teil der für die Reaktion benötigten Wärmemenge an das Gas abgegeben, ein anderer Teil der benötigten Wärmemenge wird erst durch die Verbrennung des Schwefels in das Gas gebracht. Bei der getrockneten Luft handelt es sich somit nicht um ein heißes Cias.

'' Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur katalytischen Oxydation von SO; in mehreren Stufen mit Zwischenabsorption des gebildeten SOj, wobei dem Abgas der Zwischenabsorptionsstufe getrocknete Luft zugesetzt wird, dadurch gekennzeichnet daß dem

Abgas so nahe wie möglich am Austritt aus dem Zwischenabsorber heiße und trockene Luft mit einer höheren Temperatur als der Abgastemperatur zugesetzt wird.

Dadurch ist es möglich, in einfacher und wirtschaftlich

vertretbarer Weise die Korrosion des Wärmetauschers zu vermeiden. Die aus dem Waschturm und zwar aus dessen Auslaß ausströmenden Gase werden durch Einspritzen heißer und trockener Luft wieder erwärmt.

Die von der eingespritzten Luft zugeführte Wärmemenge muß so sein, daß sie die Temperatur des Gasstroms bei einem höheren Wert als demjenigen, der rieselnden Schwefelsaure bis zum Eintritt in den Wärmetauscher hält, um die Kondensation von Schwefelsäureteilchen zu vermeiden und um diejenigen zu verdampfen, die sich kondensiert haben könnten. Da das eingespritzte Gas Luft ist, muß man des weiteren einen Antriebsdruck verwenden. Die Verwendung eines einer Betriebsanlage entnehmbaren Gases wird daher bevorzugt

Die Temperatur der eingespritzten Luft ist nicht kritisch. Offensichtlich muß die eingespritzte Luft eine Temperatur haben, die höher ist als diejenige des Gases, das den Waschturm verläßt, wobei es theoretisch keine obere Grenze für die Temperatur der eingespritzten Luft gibt Eine erhöhte Temperatur ist vorzuziehen, da hierdurch das Einführen von weniger Luft in das den Waschturm verlassende Gas ermöglicht und aufgrund dieser Tatsache die Änderung der chemischen Zusammensetzung des letzteren nur gering geändert wird. Ohne daß es eine Beschränkung der Erfindung darstellt.

kann gesagt werden, daß für übliche Einrichtungen die Temperatur der eingespritzten Luft geringer als 600⁰C und jedenfalls offenbar merklich über der Temperatur des den Waschturm verlassenden Gases liegt

Die Ausströmmenge der eingespritzten Luft bezüglich der Hauptausströmmenge in einer gegebenen Zeit kann durch einen Fachmann leicht als Funktion der Temperatur der eingespritzten Luft bestimmt wc .den. Wenn die eingespritzte Luft die Luft ist die in die erste

ίο Oxydationsstufe eintritt liegt seine Ausströmmenge für eine gegebene Zeit vorzugsweise zwischen etwa 1 bis 3% der Hauptausströmmenge, so daß der Gehalt an dem Anhydrid der schwefoligen Säure des Gases, das zur zweiten Oxydationsstufe geht nicht wesentlich vergrößert wird.

Die Luft wird erfindungsgemäß vorzugsweise so nahe wie möglich am Austritt des Waschturmgases eingespritzt damit die eingespritzte heiße Luft wirksam das den Waschturm verlassende Gas erhitzen kann und alle Teilchen des Schwefelsäurenebels die Zeit haben, vor dem Eintritt in den Wärmetauscher zu verdampfen.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur katalytischen Oxydation von SO₂ in mehreren Stufen mit Zwischenabsorption des gebildeten SOj, wobei dem Abgas der Zwischenabsorptionsstufe getrocknete Luft zugesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daB dem Abgas so nahe wie möglich am Austritt aus dem Zwischenabsorber heiße und trockene Luft mit einer höheren Temperatur als der Abgastemperatur zugesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausströmmenge der zugesetzten Luft pro Zeiteinheit zwischen 1 bis 3% der Hauptausströmmenge pro Zeiteinheit ist.