DE2264878A1 - Sulphur dioxide contg gases prepn - at temp for conversion to trioxide, by burning sulphur stoichiometrically and removing excess heat - Google Patents
Sulphur dioxide contg gases prepn - at temp for conversion to trioxide, by burning sulphur stoichiometrically and removing excess heatInfo
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Abstract
Description
FRIEDRICH UHDE GMBH
DORTMUNDFRIEDRICH UHDE GMBH
DORTMUND
Aktenzeichen: 10005 αFile number: 10005 α
Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von SO--haltigen Gasen Method and device for the production of SO - containing Gases
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen von S0_-haltigen Gasen mit einer Temperatur entsprechend der Anspringtemperatur der folgenden katalytischen Umwandlung zu SO3. SO -haltige Gase werden in der Regel durch Verbrennen von Schwefel mit Luft erhalten.The invention relates to a method and a device for generating SO_-containing gases at a temperature corresponding to the light-off temperature of the subsequent catalytic conversion to SO 3 . SO -containing gases are usually obtained by burning sulfur with air.
Bei derartigen S0„-Erzeugungsverfahren ist es erforderlich, einen wesentlichen Teil der Verbrennungswärme aus dem Gas zu entfernen, da die folgende katalytische Umwandlung'der S0?-Anteile zu S0„ zweckmäßig bei der jeweiligen Anspringtemperatur der Katalysatormasse beginnt. Die Anspringtemperatur liegt in der Regel bei UOO - 450 °C.In such S0 "generation processes, it is necessary to remove a substantial part of the heat of combustion from the gas, since the following catalytic conversion of the S0 ? -Share of S0 "expediently begins at the respective light-off temperature of the catalyst mass. The light-off temperature is usually UOO - 450 ° C.
Es ist bekannt, die S0_-Erzeugung derart durchzuführen, daß der eingesetzte Schwefel und die Luft in einem Brenner gezündet werden und die Flamme dann in einem Verbrennungsofen, der ausgemauert ist und für wirtschafliche industrielle Anlagengrößen einen Durchmesser von 3 m und mehr und eine Länge von 10 m und mehr hat, zur vollen Ausbildung kommt. Diesem Verbrennungsofen folgt in der Regel ein Abhitzekessel zur Dampferzeugung, in welchem das heiße Gas bis auf eine Temperatur unterhalt 450 C ■ abgekühlt wird.It is known to carry out the S0_ generation in such a way that the The sulfur used and the air are ignited in a burner and the flame then in a brick-lined incinerator is and for economic industrial plant sizes a diameter of 3 m and more and a length of 10 m and has more, comes to full training. This incinerator is usually followed by a waste heat boiler for generating steam, in which the hot gas up to a temperature below 450 C ■ is cooled.
Um bei den herkömmlichen Verbrennungsöfen nur geringe WärmeVerluste zu erhalten, werden sie zum einen mit einer starkwandigen isolierenden Ausmauerung und zum anderen mit einer zusätzlichen Außenisolierung um den Stahlmantel versehen. Infolge der großen Abmessungen des Verbrennungsofens werden beträchtliche Investitionsmittel erforderlich. ·In order to minimize heat losses in conventional incinerators To obtain them, they are on the one hand with a thick-walled insulating lining and on the other hand with an additional one Provide external insulation around the steel jacket. As a result of the large size of the incinerator, considerable investment is required necessary. ·
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Die Verbrennung wird in der Regel mit solch einem Luftüberschuß, der -bei λ ungefähr 2,3 liegt, durchgeführt, daß die' Verbrennungsgase den Verbrennungsofen mit einer Temperatur unterhalb 1.000 0C ver- " lassen. In dem Abhitzekessel, der dem Verbrennungsofen nachgeschaltet ist, steht dann eine Temperaturdifferenz von max. 1.000 - U50 = 5 50 0C. zur Dampferzeugung zur Verfügung. Infolge dieser geringen Temperaturdifferenz sind erhebliche Wärmeaustauscherflächen erforderlich. De"r ''. hohe Luftüberschuß resultiert einmal aus der bereits b-ei der Verbrennung erfolgenden Zugabe des Reaktionssauerstoffs in Form von Luft für die später folgende S03~Reaktion und auf der Zugabe von weiterer Luft zur Senkung der Gastemperatur im Verbrennungsofen.The combustion is usually at such an excess of air, the -at λ approximately 2.3 is carried out, that the 'combustion gases' leave the combustion furnace comparable with a temperature below 1,000 0 C. In the waste heat boiler which is connected downstream of the combustion furnace , a maximum temperature difference of 1,000 - U50 = 5 50 0 C. is then available for steam generation. As a result of this small temperature difference, considerable heat exchanger surfaces are required. De "r". A high excess of air results from the addition of the reaction oxygen in the form of air for the subsequent S0 3 reaction and the addition of more air to lower the gas temperature in the incinerator.
Nach OS 1/948 745 wird versucht, die Temperatur der den Verbrennungsofen verlassenden Gase bis auf ca. 1,600 0C anzuheben durch unterstöchiometrische Verbrennung des Schwefels mit Luft als SauerstofftrSger. In einem Abhitzekessel nach dem Verbrennungsofen werden die SO«- und schwefeldampfhaltigen Gase auf ca. 750 0C abgekühlt. Danach • erfolgt bei weiterer Luftzugabe die Verbrennung des restlichen Schwefeldampfes unter Temperaturerhöhung. In einer folgenden Mischvorrichtung wird die für die S0_-Bildung erforderliche Luftmenge zugegeben und dadurch die Temperatur auf 450 C gesenkt. Nach dieser Veröffentlichung wird im Abhitzekessel nur die Verbrennungswärme eines Teils des eingesetzten Schwefels teilweise ausgenutzt.After OS 1/948 745 the temperature of the leaving the incinerator gases attempting to about 1,600 0 C to raise by substoichiometric combustion of sulfur with air as SauerstofftrSger. The gases containing SO «and sulfur vapor are cooled to approx. 750 ° C. in a waste heat boiler after the incineration furnace. Then • if more air is added, the remaining sulfur vapor is burned with an increase in temperature. In a subsequent mixing device, the amount of air required for the formation of S0_ is added and the temperature is thereby lowered to 450 C. According to this publication, only the heat of combustion of part of the sulfur used is partially used in the waste heat boiler.
Nach OS 1 667 421 werden zur Erzeugung von Schwefeldioxyd schwefelhaltige Rohstoffe bei einem Luftüberschuß-Koeffizienten vonAccording to OS 1 667 421, sulfur-containing substances are used to produce sulfur dioxide Raw materials with an excess air coefficient of
λ = 1,0 bis 1,6 verbrannt und in den Strom der Verbrennungsgase zusätzliche Luftmengen eingeführt, damit das für die Oxydation zu Schwefeltrioxyd erforderliche Schwefeldioxyd-Sauerstoff-Verhältnis erreicht wird. Die Abfuhr der Verbrennungswärme der ersten Oxydationsstufe erfolgt in einem der Brennkammer räumlich nachgeordneten Abhitzekessel. λ = 1.0 to 1.6 burned and in the stream of combustion gases additional amounts of air introduced so that the sulfur dioxide-oxygen ratio required for the oxidation to sulfur trioxide is achieved. The heat of combustion from the first oxidation stage is dissipated in a waste heat boiler located spatially downstream of the combustion chamber.
Aus der OS 2 210 77 3 ist bekannt, Schwefel unter Druck und stöchiometrisch zu verbrennen. Dem die Verbrennungszone verlangenden Gemisch wird sofort Sekundärluft zugemischt. Durch diese Maßnahme wird dasFrom OS 2 210 77 3 is known sulfur under pressure and stoichiometric to burn. The mixture requiring the combustion zone Secondary air is added immediately. This measure will make that
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hohe Temperaturniveau der Verbrennung erniedrigt ohne optimal genutzt worden zu sein. Die Brennkammer weist eine dickwandige Außenmauerung auf und am Brennkammerausgang schließt ein Wärmeaustauscher an. ·*high temperature level of combustion lowers without being optimally used to have become. The combustion chamber has a thick-walled outer wall and a heat exchanger connects to the combustion chamber outlet. · *
Zusammenfassend ergibt sich, daß in bekannten Verfahren bei ttberstöchiometrischer Verbrennung, d. h. Oj-Überschuß, die Verbrennungsgase mit einer Temperatur von unterhalb 1.000 C in den Abhitze- ' ^ kessel eintreten und bei unterstöchiometrischer Verbrennung unverbrannter Schwefel .den Abhitzekessel durchströmt und der verfügbare Teil seiner Verbrennungswärme nicht zur Dampferzeugung, sondern zur Aufheizung der zugeführteil restlichen Verbrennungsluft dient. Die bei der Erzeugung von S0? aus der Verbrennung des gesamten eingesetzten Schwefels mit einem sauerstoffhaltigen Gas anfallende Verbrennungswärme läßt sich mittels bekannter Verfahren nicht bei optimaler Temperaturdifferenz gewinnen, bzw. die bei unterstöchiometrischer Verbrennung verbleibende Verbrennungswärme der Rest-Schwefelmenge ist nicht zur Dampferzeugung nutzbar.In summary, it can be seen that in known processes with over-stoichiometric combustion, i.e. Oj excess, the combustion gases enter the waste heat boiler at a temperature of less than 1000 C and, with below-stoichiometric combustion, unburned sulfur flows through the waste heat boiler and the available part of its heat of combustion not used to generate steam, but to heat the remaining combustion air supplied. Which in the generation of S0 ? Combustion heat arising from the combustion of all the sulfur used with an oxygen-containing gas cannot be obtained by means of known processes at an optimal temperature difference, or the combustion heat of the residual sulfur amount remaining in the case of substoichiometric combustion cannot be used for steam generation.
Es wurde gefunden, daß sich diese Nachteile vermeiden lassen, wenn das Verfahren zur Erzeugung von SOj-haltigen Gasen mit einem für die katalytische Umwandlung zu SO0 erforderlichen Sauerstoffanteil und mit einer Temperatur entsprechend der Anspringtemperatur der katalytischen Umwandlung zu SO3 derart durchgeführt wird, daß der gesamte zu S02~Erzeugung notwendige Schwefel stöchiometrisch oder nahstöchiometrisch zur folgenden katalytischen Umwandlung, zu SO^ und unter einem Druck von mindestens 3 atü verbrannt und die Abfuhr derjenigen Verbrennungswärmemenge,die oberhalb der Anspringtemperatur liegt, im Bereich der Verbrennung und teilweise im direkt anschließenden Bereich erfolgt.It has been found that these disadvantages can be avoided if the process for generating SOj-containing gases with an oxygen content required for the catalytic conversion to SO 0 and at a temperature corresponding to the start temperature of the catalytic conversion to SO 3 is carried out in such a way that all of the sulfur required to generate S0 2 is stoichiometrically or near-stoichiometrically for the subsequent catalytic conversion, to SO ^ and under a pressure of at least 3 atmospheres, and the removal of that amount of heat from combustion that is above the light-off temperature, in the area of combustion and partly in the immediately following Area takes place.
Unter stark sauerstoffhaltigen Gasen sind solche mit einem Sauerstoffgehalt von mehr als 50 % und einem Stickstoffgehalt von weniger als■ 50 % zu verstehen. Der Stickstoff kann auch ersetzt werden durch ein anderes inertes Verbrennungsgas.Highly oxygenated gases include those with an oxygen content of more than 50% and a nitrogen content of less than ■ 50% understand. The nitrogen can also be replaced by another inert combustion gas.
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- 4 - 10005 <λ- 4 - 10005 <λ
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dient eine Vorrichtung, welche gekennzeichnet ist durch einen länglichen Druckbehälter, in dem an einer Stirnwand eine Brennereinrichtung angeordnet ist und in dem die Flamme und die abströmenden Heißgase von einer im wesentlichen zylindrischen Rohrwand als Wärmetauscher umgeben sind, wobei die Rohre längs angeordnet und miteinander dicht verbunden sind.A device is used to carry out the method according to the invention, which is characterized by an elongated pressure vessel, in which a burner device is arranged on an end wall and in which the flame and the outflowing hot gases from a essentially cylindrical tube wall are surrounded as a heat exchanger, wherein the tubes are arranged longitudinally and tightly connected to one another.
Um die hohe Flammen- und Gastemperatur schnell abbauen zu können, ist es nach einer weiteren Ausgestaltung zweckmäßig, wenn die Rohre des Wärmetauschers vom Kühlmittel in Strömungsrichtung der Flamme und der Heißgase durchströmt werden.In order to be able to reduce the high flame and gas temperature quickly, is According to a further embodiment, it is expedient if the tubes of the heat exchanger move from the coolant in the direction of flow of the flame and the hot gases are flowed through.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß der ausgemauerte Verbrennungsofen nicht benötigt wird.. Infolge der hohen Gastemperaturen ergeben sich verbesserte Wärmeübergangswerte, wodurch die Wärmeaustauschflächen gering gehalten werden können. Die Schwefelverbrennungsanlage wird dadurch kompakter. Die stöchiometrische Fahrweise zu SO- liefert mehr verfügbare Abwärme, da kein Ballast-Sauerstoff aufgeheizt werden muß. Außer geringeren Wärmeverlusten treten geringere Fundamentbelastungen und ein geringerer Platzbedarf auf. Weiterhin kann dieses Verfahren bei senkrechter' Aufstellung der Verbrennungsanlage durchgeführt werden.The advantages achieved with the invention are in particular: that the brick-lined incinerator is not needed .. As a result The high gas temperatures result in improved heat transfer values, which means that the heat exchange surfaces are kept small can. This makes the sulfur incineration plant more compact. The stoichiometric mode of operation to SO- provides more available waste heat, since no ballast oxygen has to be heated up. Except for minor ones There is less heat loss on the foundation and less space is required. Furthermore, this method can be used for vertical ' Installation of the incineration plant.
Da das Verfahren bei einem Druck oberhalb 3 atü betrieben wird, lassen sich zum einen bessere Wärmeübergangs zahlen für die Wärmeabfuhr erzielen und zum anderen ergibt sich eine Reduzierung der Apparateabmessungen.Since the process is operated at a pressure above 3 atmospheres, better heat transfer figures can be obtained for heat dissipation achieve and on the other hand there is a reduction in the dimensions of the apparatus.
Überraschenderweise zeigt sich als weiterer Vorteil, daß der NO-Gehalt der Verbrennungsgase trotz der hohen Verbrennungstemperatur im gleichen ppm-Bereich liegt wie bei herkömmlichen Verfahren. Da die erzeugte Gasmenge infolge Fehlen des Luftstickstoffes und infolge der Verbrennung bei λ von ungefähr 1 jedoch geringer ist, ist dieSurprisingly, it turns out to be a further advantage that the NO content of the combustion gases is in the same ppm range as in conventional processes, despite the high combustion temperature. However, since the amount of gas generated is less due to the lack of atmospheric nitrogen and due to the combustion at λ of approximately 1, the
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effektive N0-Kenge ebenfalls geringer. Die rasche Abkühlung der Verbrennungsgase unterbindet" vorzeitig die Gleichgewichtseinstellung der NO--Fraktion, ' ' "**effective N0 kenge also lower. The rapid cooling of the Combustion gases "prevent the establishment of equilibrium prematurely the NO - parliamentary group, '' "**
Die Verbrennung von Schv;efel und Sauerstoff unter einem Druck von mindestens 3 atü, bringt darüber hinaus den überraschenden Effekt, daß die PeaktionsfIcirama ein vermindertes Flammenvolumen aufweist' V und dadurch das Brennkammervolumen unter Berücksichtigung der zulässigen Warruestromdichten klein gehalten werden kann.The combustion of water and oxygen under a pressure of at least 3 atmospheres, also has the surprising effect, that the PeaktionsfIcirama has a reduced flame volume 'V and thereby the combustion chamber volume taking into account the permissible Warruestromdichten can be kept small.
Tm allgemeinen ist es zweckmäftig, das erfindungsgemäße Verfahren in der Weise durchzuführen, daß der gesamte zu verbrennende Schwefel und der Sauerstoff oder die stark sauerstoffhaltigen Gase_dem Brenner zugeführt werden. Die Verbrennung soll praktisch stöchiometrisch geführt, werden, d. h. mit dem aus technischen Gründen geringstmöglichen Sauerstoff-Überschuß.» Die vor dem Brenner stehende Flamme ist von einem Verbrennungsraum umgeben, der durch Wärmeaustauscherrohre gebildet wird, durch welche das Wärmeübertragungsmedium, in der Regel Speisewasser oder verdampfendes Wasser, strömt. Die Wärmeabfuhr erfolgt'dadurch unmittelbar an das Wärmeübertragungsmedium. -· Die SOrj-haltigen Gase verlassen mit einer Temperatur-um" ca. 450 C die Verbrennungs- und Wärmeaustauschereinrichtung.In general, it is useful to carry out the process according to the invention to be carried out in such a way that all of the sulfur to be burned and the oxygen or the gases with a high concentration of oxygen are removed from the burner are fed. The combustion should be practically stoichiometric led, d. H. with the lowest possible for technical reasons Excess oxygen. " The flame in front of the burner is surrounded by a combustion chamber, which is formed by heat exchanger tubes is formed through which the heat transfer medium, usually feed water or evaporating water, flows. The heat dissipation takes place directly to the heat transfer medium. - · The SOrj-containing gases leave with a temperature of "approx. 450 C the combustion and heat exchanger equipment.
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Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19722264878 DE2264878A1 (en) | 1972-11-23 | 1972-11-23 | Sulphur dioxide contg gases prepn - at temp for conversion to trioxide, by burning sulphur stoichiometrically and removing excess heat |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19722264878 DE2264878A1 (en) | 1972-11-23 | 1972-11-23 | Sulphur dioxide contg gases prepn - at temp for conversion to trioxide, by burning sulphur stoichiometrically and removing excess heat |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE2264878A1 true DE2264878A1 (en) | 1975-05-15 |
Family
ID=5866102
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19722264878 Pending DE2264878A1 (en) | 1972-11-23 | 1972-11-23 | Sulphur dioxide contg gases prepn - at temp for conversion to trioxide, by burning sulphur stoichiometrically and removing excess heat |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE2264878A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2495125A1 (en) * | 1980-11-28 | 1982-06-04 | Chemithon Corp | PROCESS FOR GENERATING SULFUR OXIDE UNDER PRESSURE USING SULFUR BURNER |
-
1972
- 1972-11-23 DE DE19722264878 patent/DE2264878A1/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2495125A1 (en) * | 1980-11-28 | 1982-06-04 | Chemithon Corp | PROCESS FOR GENERATING SULFUR OXIDE UNDER PRESSURE USING SULFUR BURNER |
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