DE2255029A1

DE2255029A1 - Verfahren zur verringerung des so tief 2-gehaltes im endgas von kontaktanlagen

Info

Publication number: DE2255029A1
Application number: DE19722255029
Authority: DE
Inventors: Karl Heinz Dipl Ing Doerr; Hugo Grimm; Egon Dipl Ing Winkler
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1972-11-10
Filing date: 1972-11-10
Publication date: 1974-05-22

Description

Verfahren zur Verringerung des S02-Gehaltes im Endgas von Kontaktanlagen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verringerung des S02-Gehaltes im Endgas von Kontaktanlagen zur Herstellung von Schwefelsäure durch katalytische Umsetzung von S02 zu SO3 und Absorption des SO3 in Schwefelsäure, wobei das Endgas mit verdünnter Schwefelsäure gewaschen wird, die S°2 enthaltende Waschsäure mit Luft gestrippt wird, die S02 enthaltende Stripp-Luft-in die Kontaktanlage und die gestrippte Waschsäure in die Waschstufe zurückgeleitet werden.
Die Herstellung von Schwefelsäure erfolgt in Kontaktanlagen in der Weise, daß S02-haltige Gase, die durch Schwefelverbrennung oder Abrösten sulfidischer Materialien entstehen, in Kontaktanlagen katalytisch zu SO3 umgesetzt und der S03-Gehalt in Schwefelsäure absorbiert wird. Bei der Normalkatalyse beträgt die Umsetzung von S02 zu SO3 etwa 98 bis 98,5 %. Der nicht umgesetzte S02-Gehalt verbleibt nach der Absorption des SO3 im Endgas und wird mit diesem in die Atmosphäre entlassen. Dadurch entsteht eine Umweltverschmutzung und Gefährdung. Bei der Doppelkatalyse wird das in einer ersten Kontaktstufe gebildete SO3 durch eine Zwischenabsorption entfernt, danach die Gase in einer zweiten Kontaktstufe weiterkatalysiert und das hier gebildete 503 im Endabsorber absorbiert. Die Doppelkätalyse ergibt-einen Umsatz von über 99,5 %. In manchen Fällen ist ein so hoher Umsatz nicht erforderlich und außerdem ist der Umbau bestehender Normalkatalysen auf eine Doppelkatalyse eventuell sehr aufwendig.
Zur Entfernung von S02 aus Abgasen von Schwefelsäureanlägen sind folgende Verfahren bekannt (Chemical Engineering Progress, Vol. 67, No. 5, Mai 1971, Seiten 57 bis 63): Waschen mit Na2C 0 3-Lösung und anschließende Kristallisation von Na2SO3.
Waschen mit einer MgO-Aufschlämmung und anschließender Kalzination unter Wiedergewinnung von MgO und Erzeugung von konzentriertem S02.
Waschen mit K2SO 3-Lösung, Ausfällen von K2S205 und Wiedergewinnung von K2 503 durch Strippen.
Waschen mit Nethylammoniumsulfit-Lösung und Strippen zur Wiedergewinnung von (CH-NH3)2 803 sowie zur Erzeugung von konzentriertem S02 Oxydation und Absorption des S02 an Holzkohle unter Erzeugung einer schwachen Schwefelsäure.
Waschen mit einer Kalk-Aufschlämmung und Absetzen des CaS0 3-CaS O4-Schlammes0 Waschen mit ammoniakalischen Lösungen, Behandlung der Waschlösung mit Salpetersäure zur Erzeugung von S02 und NH4NO3.
Weiterhin ist es bekannt, das S02 zu Schwefel zu reduzieren und diesen abzuscheiden (DT-AS 1 919 813; DT-OS 1 567 811; DT-OS 2 058 934).
Es ist ebenfalls bekannt, das S02 katalytisch zu 803 umzusetzen und dieses in Trikalziumphosphat zu absorbieren (DT-OS 1 669 313).
Ferner ist es bekannt, das S02 in metallionenhaltiger Lösung zu oxydieren mit anschließender Neutralisation und Ausfällung (DT-OS 1 667 445).
Diese Verfahren haben den Nachteil, daß feste Produkte entstehen, die weiterverwendet oder abgelagert werden können müssen oder aus denen S02 wieder ausgetrieben werden muß, oder es entsteht eine sehr dünne Schwefelsäure.
Die Verfahren sind technisch sehr aufwendig.
Es wurde auch zur Verringerung des S02-Gehaltes im Endgas von Normalkatalyseanlagen vorgeschlagen, die Endgase mit einer maximalen Temperatur von 60 0C mit Wasser oder einer wässrigen Schwefelsäure zu waschen, wobei das S02 von dieser Säure aufgenommen wird, die S02 enthaltende Säure mit Luft zu strippen, die 802 enthaltende Stripp-Luft.in das frische S02-halt-ige Gas vor der Trockenanlage zuzumischen und die gestrippte Säure wieder in die Waschstufe zu führen (GB-PS 1 105 277). Falls das Waschen mit wässriger Schwefelsäure erfolgt, soll diese vorzugsweise eine Schwefelsäurekonzentration von 10 - 15 Gew.% haben. Die Waschstufe und Strippstufe werden vorzugsweise im Gegenstrom betrieben.
Bei diesem Verfahren entstehen sehr leicht Schwefelsäurenebel, die aus dem Gas entfernt werden müssen, ehe es als Abgas in die Atmosphäre geleitet wird. Deshalb wird dieses Verfahren auch als besonders einfach in Verbindung mit einer elektrostatischen Gasreinigung geschildert.
Auch die US-PS-1 823 372 schlägt vor, das Endgas mit Wasser oder schwacher Schwefelsäure zu waschen und das SÖ2 durch Strippen mit Luft wieder zu entfernen. Die S02 enthaltende Strippluft wird in einen Schwefelbrenner geleitet. Hier treten die oben geschilderten Nachteile ebenfalls auf.
Weiterhin ist es bekannt, das in der starken Schwefelsäure des Absorbers enthaltene S02 durch Strippen mit Luft auszutreiben und die S02 enthaltende Strippluft als getrocknete Luft für einen Schwefelverbrennungsofen oder Röstofen zu verwenden (DT-OS 2 003 015). Die Trocknung mit einer Säure von etwa 98 Gew.% ergibt schlechtere Ergebnisse und infolge Nebelbildung Korrosionsprobleme.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aus den Endgasen von Normalkatalyseanlagen das restliche S02 zu einem großen Teil zu entfernen, wobei die vorstehend geschilderten Nachteile der bekannten Verfahren vermieden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Endgas in einem senkrecht angeordneten Venturi im Gleichstrom mit einer Waschsäure von 70 - 80 Gew.% Schwefelsäure gewaschen, durch eine oberhalb des Sumpfes des Venturi etwa waagerecht angeordnete venturiartige Verbindung in einen senkrecht angeordneten mit einer Füllkörperschicht versehenen Turm geleitet, dort im Gegenstrom mit Waschsäure von 70 - 80 Gew.% Schwefelsäure gewaschen und anschließend aus dem oberen Teil des Turmes abgezogen wird; die S02 enthaltende Waschsäure aus der Waschstufe abgezogen, in einem Wärmeaustauscher aufgeheizt und dann mit Luft gestrippt wird.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß in die waagerecht angeordnete venturiartige Verbindung Waschsäure von 70 - 80 Gew. Schwefelsäure im Gleichstrom mit dem Gas eingedüst wird. Dadurch wird eine gesteigerte Auswaschung des S02 erzielt.
Eine weitere vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß in dem senkrechten Venturi oberhalb der waagerechten venturiartigen Verbindung eine Füllkörperschicht angeordnet ist.
Dadurch wird eine nochmalige starke Vermischung der aus dem senkrechten Venturi austretenden Gase mit der eingedüsten Schwefelsäure und damit eine gesteigerte Auswaschung des S02 erzielt.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die SO2 enthaltende Waschsäure in einem senkrecht angeordneten Venturi im Gleichstrom mit Luft gestrippt, die Luft durch eine oberhalb des Sumpfes des Venturi etwa waagerecht angeordnete venturiartige Verbindung in einen senkrecht angeordneten mit einer Füllkörperschicht versehenen Turm geleitet, dort im Gegenstrom zu S02 enthaltender Waschsäure geführt und aus dem oberen Teil des Turmes die S02 enthaltende Stripp-Luft abgezogen wird. Diese Arbeitswe-ise ergibt eine gute Austreibung des S02 aus der Waschsäure mit geringem Aufwand.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß in die waagerecht angeordnete venturiartige Verbindung S02 enthaltende Waschsäure im Gleichstrom zu der Stripp-Luft eingedüst wird. Dadurch wird eine gesteigerte Austreibung des S°2 erzielt.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung besteht ~darin, daß in dem senkrechten Venturi oberhalb der waagerechten venturiartigen Verbindung eine Füllkörperschicht angeordnet ist.
Dadurch wird eine nochmalige starke Vermischung der aus dem senkrechten Venturi austretenden Stripp-Luft mit der eingedüsten S02 enthaltenden Waschsäure und damit eine gesteigerte Austreibung des S02 erzielt.
Eine bevorzugte Ausgestaltung besteht darin, daß die Äufheizung der S02 enthaltenden Waschsäure im Wärmeaustausch mit der aus der Stripp-Stufe abgezogenen Waschsäure erfolgt.
Dadurch wird die Aufheizung der S02 enthaltend.en Waschsäure und die Abkühlung der in der Stripp-Stufe von--S02 befreiten Waschsäure in einfacher Weise im Kreislauf der säure durchgeführt. Die Regelung der Temperatur kann in- gewissen Grenzen durch Regelung der Menge der Stripp-Luft erfolgen.
Falls diese Regelungsmöglichkeit nicht ausreicht, kann noch eine zusätzliche Kühlung der Waschsäure'vor dem Eintritt in die Waschstufe erfolgen.
Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, daß die aufgeheizte Waschsäure in einem zusätzlichen Aufheizer weiter aufgeheizt wird. Dadurch wird eine gesteigerte Austreibung des S02 erzielt.
Eine Steigerung der'Austreibung des S02 in der Stripp-Stufe ist auch dadurch möglich, daß die Stripp-Luft vorgewärmt wird.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die Waschsäure mit einer Temperatur unter 80 OC, vorzugsweise von 35 - 55 °C, in die Waschstufe geleitet wird. Diese Temperatur ergibt besonders gute Ergebnisse bei der Auswaschung des 802.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die aus der Stripp-Stufe abgezogene S02 enthaltende vorgetrocknete Luft durch einen Nachtrockner in einen Schwefelverbrennungsofen geleitet wird. Dadurch werden gute Auswasch- und Austreibungsergebnisse in Verbindung mit einer optimalen Nachtrocknung - die mit etwa 96 °/Oiger Schwefelsäure erfolgt -erzielt, ohne daß Korrosionsprobleme auftreten.
Eine weitere vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die aus der Stripp-Stufe abgezogene S02 enthaltende Luft in eine Röststufe geleitet und eventuell den in der Röststufe erzeugten S02-haltigen Gasen zugemischt wird. Auf diese Weise kann die S02 enthaltende Stripp-Luft ohle zusätzliche Behandlung in die Röststufe geleitet werden, ohne daß eine Volumenvergrößerung in der Röststufe eintritt.
Die Erfindung wird an Hand der Figur näher und beispielsweise erläutert.
Mit 1 ist ein Schwefelverbrennungsofen und eine nachgeschaltete Normalkatalyse bezeichnet. Die S02-haltigen Gase aus der Katalyse werden im Absorber 2 mit Schwefelsäure von etwa 98,5 Gew. behandelt. Das Endgas wird über Leitung 3 in den senkrecht angeordneten Venturi 4 geleitet. Über Leitung 5 wird im Gleichstrom zu dem Endgas Waschsäure eingedüst. Das Gemisch aus Endgas und Waschsäure trifft auf die Füllkörperschicht 6, in der eine nochmalige intensive Vermischung erfolgt. Ein großer Teil der Waschsäure gelangt in den Sumpf 7, während das Gas umgelenkt wird und in die venturiartige Verbindung 8 eintritt, in die über Leitung 9 ebenfalls Waschsäure eingedüst und mit dem Gas vermischt wird.
Die Mischung aus Gas und Waschsäure gelangt in den Turm 10, wo ein großer Teil der eingedüsten Waschsäure in den Sumpf 11 fällt. Das restliche Gemisch aus Waschsäure und Gas strömt durch die Füllkörperschicht 12, auf die im Gegenstrom über Leitung 13 Waschsäure aufgedüst wird, die zusammen mit der aus dem Gas abgeschiedenen Waschsäure ebenfalls in den Sumpf 11 gelangt. Uber Leitung 14 wird das Abgas abgeführt.
Aus den beiden Sümpfen 7 und 11 wird die S02 enthaltende Waschsäure über Leitung 15 in den Wärmeaustauseher 16 gepumpt, dort aufgewärmt, über Leitung 17 in einen Aufheizer 18 geleitet, dort weiter aufgewärmt und über Leitung 19 in die Verteilungsleitungen 5a, 9a und 13a geführt.
Die Arbeitsweise der Stripp-Stufe ist sinngemäß analog der Arbeitsweise der Wasch-Stufe, wobei jedoch jeweils das in der Waschsäure enthaltene S02- ausgetrieben wird und eine S02-freie Waschsäure anfällt. Deshalb sind entsprechende Teile mit gleichen Positionen, jedoch mit dem Zusatz ''a'l bezeichnet. Über Leitung 20 wird die Stripp-Luft eingeleitet und über Leitung 21 als vorgetrocknete, S02 enthaltende Luft in die Nachtrocknung 22 geleitet. Dort wird sie mit Schwefelsäure von 96 Gew.% nachgetrocknet und dann in die Schwefelverbrennungsanlage geführt.
Die S02-freie Waschsäure wird aus den Stumpfen 7a und 11a über Leitung 23 in den Wärmeaustauscher 16 gepumpt, dort im Wärmeaustausch mit der S02-enthaltenden Waschsäure aufgewärmt, über Leitung 24 in einen zusätzlichen Kühler 25'geleitet, dort weiter abgekühlt und über Leitung 26 in die Verteilungsleitungen 5, 9 und 13 geführt.
Falls die S02-haltigen Gase für die Kontaktanlage in einem Röstprozeß erzeugt werden, wird die vorgetrocknete, S02 enthaltende Luft über Leitung 21 in die Röstanlage geleitet.
Die dort erzeugten S02-haltigen Gase werden in bekannter Weise gereinigt und getrocknet ehe sie in die Kontaktanlage gehen. Ein Teil der vorgetrockneten, S02 enthaltenden Luft kann den gereinigten S02-haltigen Gasen vor dem Eintritt in die Kontaktanlage und/oder zwischen den einzelnen Kontakthorden zugemischt werden.
Uber Leitung 23 wird zur Konstanthaltung der Säurekonzentration Wasser in den Sumpf 7 zugegeben.
Die hauptsächlichen Vorteile der Erfindung bestehen in folgenden Punkten: Der 802-Gehalt der Endgase von Normalkatalyseanlagen kann auf technisch einfache und wirtschaftliche Weise beträchtlich gesenkt werden. Zum Beispiel kann ein Gehalt an S02 von 2000 ppm auf unter 1000 ppm gesenkt werden. Gleichzeitig entsteht eine vorgetrocknete Luft, in welcher das ausgewaschene S02 wieder enthalten ist. Diese Luft kann - falls erforderlich - mit geringem Aufwand optimal nachgetrocknet werden.
Neben dem Auswaschen des S02-Gehaltes der Endgase erfolgt gleichzeitig eine weitgehende Nachabsorption von noch im Endgas enthaltenem 803 und Schwefelsäurenebeln.
Das Verfahren kann weitgehend wärmeautark betrieben werden, da in der Waschstufe durch die Wasseraufnahme des Gases der Säure Wärme entzogen wird und beim Strippen durch die Wasseraufnahme der Säure eine Temperaturerhöhung der Säure eintritt.
Patentansprüche

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Verringerung des S02-Gehaltes im Endgas von Kontaktanlagen zur Herstellung von Schwefelsäure durch katalytische Umsetzung von S02 zu S03 und Absorption des S03 in Schwefelsäure, wobei das Endgas mit verdünnter Schwefelsäure gewaschen wird, die 802 enthaltende Waschsäure mit Luft gestrippt wird, die S02 enthaltende Stripp-Luft in die Kontaktanlage und die gestrippte Waschsäure in die Waschstufe zurückgeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Endgas in einem senkrecht angeordneten Venturi im Gleichstrom mit einer Waschsäure von 70 - 80 Gew.% Schwefelsäure gewaschen, durch eine oberhalb des Sumpfes des Venturi etwa waagerecht angeordnete venturiartige Verbindung in einen senkrecht angeordneten mit einer Füllkörperschicht versehenen Turm geleitet, dort im Gegenstrom mit Waschsäure von 70 - 80 Gew.% Schwefelsäure gewaschen und anschließend aus dem oberen Teil des Turmes abgezogen wird, die S02 enthaltende Waschsäure aus der Waschstufe abgezogen, in einem Wärmeaustauscher aufgeheizt und dann mit Luft gestrippt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die waagerecht angeordnete venturiartige Verbindung Waschsäure von 70 - 80 Gew.% Schwefelsäure im Gleichstrom mitdem Gas eingedüst wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem senkrechten Venturi oberhalb der waagerechten venturiartigen Verbindung eine Füllkörperschicht angeordnet ist.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die S02 enthaltende Waschsäure in einem senkrecht angeordneten Venturi im Gleichstrom mit Luft gestrippt, die Luft durch eine oberhalb des Sumpfes des Venturi etwa waagerecht angeordnete venturiartige Verbindung in einen senkrecht angeordneten mit einer Füllkörperschicht versehenen Turm geleitet, dort im Gegenstrom zu S02 enthaltender Waschsäure geführt und aus dem oberen Teil des Turmes die S02 enthaltende Stripp-Luft abgezogen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in die waagerecht angeordnete venturiartige Verbindung S02 enthaltende Waschsäure im Gleichstrom zu der Stripp-Luft eingedüst wird.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem senkrechten Venturi oberhalb der waagerechten venturiartigen Verbindung eine Füllkörperschicht angeordnet ist.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheizung der S02 enthaltenden Waschsäure im Wärmeaustausch mit der aus der Stripp-Stufe abgezogenen Waschsäure erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgeheizte Waschsäure in einem zusätzlichen Aufheizer weiter aufgeheizt wird.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Waschsäure mit einer Temperatur unter 80 OC, vorzugsweise von 35 - 59 °C, in die Waschstufe geleitet wird.
10. Verfahren näch den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Stripp-Stufe abgezogene S°2 enthaltende vorgetrocknete Luft durch einen Nåchtrockner in einen Schwefelverbrennungsofen geleitet wird.
11.Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Stripp-Stufe abgezogene S°2 enthaltende Luft in eine Röststufe geleitet und eventuell den in der Röststufe erzeugten S02-haltigen Gasen zugemischt wird.

L e e r s e i t e