DE2335558A1 - METHOD AND APPARATUS FOR THE PRODUCTION OF SULFUR ACID - Google Patents
METHOD AND APPARATUS FOR THE PRODUCTION OF SULFUR ACIDInfo
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- C01B17/74—Preparation
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure, bei dem schwefeldioxid-haltige Gase in Gegenwart eines Katalysators oxidiert werden, das gebildete Schwefeltrioxid in einem Zwischenabsorptionsturm unter Bildung von Schwefelsäure absorbiert wird, die Übrigbleioenden Gase einer weiteren Oxidation in Gegenwart eines Katalysators unterworfen v/erden und so gebildetes weiteres Schwefeltrioxid in einem Endabsorptionsturm unter Bildung von Schwefelsäure absorbiert wird. Ein derartiges Verfahren wird als Zwischenabsorptionsverfahren bezeichnet.The invention relates to a process for the production of sulfuric acid in which gases containing sulfur dioxide are present a catalyst are oxidized, the sulfur trioxide formed in an intermediate absorption tower with the formation of Sulfuric acid is absorbed, the remaining gases a subjected to further oxidation in the presence of a catalyst and thus formed further sulfur trioxide in one Final absorption tower is absorbed with the formation of sulfuric acid. Such a process is called the intermediate absorption process designated.
0988 5 /10850988 5/1085
Bei diesem Verfahren werden gewöhnlich die den Zwischenabsorptionsturm verlassenden Gase durch Wärmeaustausch erhitzt, um ihre Temperatur auf ein geeignetes hohes Niveau für den zweiten Oxidationsschritt zu steigern. Das Verfahren weist einen erheblichen Nachteil auf, und zwar dadurch, daß Säuredämpfe und Nebel aus dem Zwischenabsorptionsturm mit den Gasen transportiert werden können. Dadurch werden schwere Korrosionen an den Wärmeaustauschern verursacht.In this process, they usually become the intermediate absorption tower leaving gases heated by heat exchange to their temperature at a suitable high level for to increase the second oxidation step. The procedure points a significant disadvantage in that acid vapors and mists from the intermediate absorption tower with the gases can be transported. This causes severe corrosion on the heat exchangers.
Die Erfindung ist auf ein Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure gerichtet, durch das die genannten Nachteile vermieden werden können.The invention is directed to a process for the production of sulfuric acid, by means of which the disadvantages mentioned are avoided can be.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem zwei Schwefeldioxid-Guellen verwendet werden, die die Gase bei hohen bzw. tiefen Temperaturen enthalten, wobei die Quelle mit tiefer Temperatur über ein katalytisches System in den Zwischenabsorptionsturm eingeleitet wird und der von dem Zwischenabsorptionsturm kommende Rest derselben mit der Quelle mit hoher Temperatur gemischt wird, um in den Endabsorptionsturm über ein weiteres katalytisches System eingeleitet zu werden, und wobei keine Wärmeaustauschereinrichtung zwischen dem Zwischenabsorptionsturm und dem weiteren katalytisehen System vorgesehen ist.According to the invention, this object is achieved by a method of the type mentioned at the outset, in which two sulfur dioxide gullies be used, which contain the gases at high or low temperatures, with the source at low temperature is introduced into the intermediate absorption tower via a catalytic system and that coming from the intermediate absorption tower Remainder of the same mixed with the high temperature source is added to the final absorption tower via another catalytic system to be introduced, and with no heat exchange means between the intermediate absorption tower and the further catalytic system is provided.
Die Erfindung ist weiterhin auf eine Vorrichtung bzw. Anlage zur Durchführung des obigen Verfahrens gerichtet.The invention is also directed to a device or system for carrying out the above method.
— 2 — 309885/1085- 2 - 309885/1085
Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung näher erläutert, wobei auf die Zeichnung Bezug genommen wird, die in beispielhafter Form ein Fließdiagramm einer Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchfuhrung des Verfahrens der Erfindung zeigt.The invention is explained in more detail in the following description, reference being made to the drawing, which in exemplary form a flow diagram of an embodiment of the apparatus for carrying out the method of the invention shows.
Gemäß der Zeichnung umfaßt die Vorrichtung im wesentlichen einen Lufttrocknungsturm 10, einen Schwefelbrenner 11, einen Konverter 12 mit einer Vielzahl von Katalysatorbetten, einen Zwischenabsorptionsturm 13 und einen Endabsorptionsturm 14. .According to the drawing, the device essentially comprises an air drying tower 10, a sulfur burner 11, a converter 12 having a plurality of catalyst beds, an intermediate absorption tower 13 and a final absorption tower 14..
Am Boden des Trocknungsturms 10 wird Luft eingeleitet. Die Luft wird in bekannter Weise über eine Leitung 15 komprimiert (packed), um in Aufwärtsrichtung durch den Turm geleitet zu werden, und zwar im Gegenstrom zu Schwefelsäure, die am Kopf des Turms über eine Leitung 16 eingeleitet wird. Die trockene Luft verläßt den Turm 10 über eine Leitung 17 und wird zu dem Schwefelbrenner 11 weitergeleitet. In der über die Leitung 17 zugeführten Luft wird flüssiger Schwefel verbrannt, um eine zusammengesetzte Gasmischung zu erhalten, die Schwefeldioxid, Sauerstoff und Stickstoff enthält. Ein Anteil dieser zusammengesetzten Gasmischung verläßt den Schwefelbrenner 11 über eine Leitung 18 und weist eine hohe Temperatur in der Größenordnung von 10000C oder mehr auf. Der Rest dieser 2.usar.i;7iengeset2-ten Gasmischung verläßt den Schwefelbrenner 11 über eine Leitung Λ-) nach Durchlaufen eines AbhitzekesselsAir is introduced at the bottom of the drying tower 10. The air is compressed (packed) in a known manner via a line 15 in order to be passed in the upward direction through the tower, specifically in countercurrent to the sulfuric acid which is introduced at the top of the tower via a line 16. The dry air leaves the tower 10 via a line 17 and is passed on to the sulfur burner 11. In the air supplied via line 17, liquid sulfur is burned to obtain a composite gas mixture containing sulfur dioxide, oxygen and nitrogen. A portion of this composite gas mixture leaves the sulfur burner 11 via a line 18 and has a high temperature of the order of magnitude of 1000 ° C. or more. The remainder of this 2. usar.i; 7iengeset2-th gas mixture leaves the sulfur burner 11 via a line Λ-) after passing through a waste heat boiler
- '5 -°09B85/10 85- '5 - ° 09B85 / 10 85
und weist eine Temperatur in der Größenordnung von 3800C auf. Diese kühlere zusammengesetzte Gasmischung wird über die Leitung 19 in den Kopf des Konverters 12 eingeleitet, um über ein erstes katalytisches Bett 12a zu strömen. Die an dem katalytischen Bett 12a stattfindende Reaktion besteht in der Vereinigung von Schwefeldioxid mit Sauerstoff unter Bildung von Schwefeltrioxid. Diese Reaktion ist exotherm. Die das Bett 12a verlassenden Gase werden in einem Wärmeaustauscher 21 gekühlt, bevor sie auf ein zweites katalytisches Bett 12b geleitet werden, damit sich die Reaktion fortsetzen kann. Die das Bett 12b verlassenden Gase, die im wesentlichen aus Schwefeltrioxid, Schwefeldioxid, Sauerstoff und Stickstoff bestehen, weisen eine Temperatur in der Größenordnung von 480 C auf und werden durch eine Leitung 22 über einen Wärmeaustauscher 23, der sie auf eine Temperatur in der Größenordnung von 200°C abkühlt, am Fuß des Zwischenabsorptionsturms 13 eingeleitet. Von einer Leitung 24 kommende Schwefelsäure wird in Abwärtsrichtung durch den Turm 13 gesprüht, der in bekannter Weise gepackt bzw. abgedichtet ist, um das Schwefeltrioxid in bekannter Weise zu absorbieren. Der restliche Gasstrom, der den Turm 13 über eine Leitung 25 bei einer Temperatur von annähernd 70 C verläßt, wird mit dem zusammengesetzten Strom mit hoher Temperatur, welcher den Schwefelbrenner 11 über die Leitung 18 verläßt, vermischt, wobei ein kombinierter Strom erhalten wird, der eine Temperatur in der Größenordnung von 380°C aufweist und über eine Leitung 26 auf ein drittes katalytisches Bett 12c in dem Konverter 12 geleitet wird, um wei-and has a temperature in the order of 380 0 C. This cooler composite gas mixture is introduced into the top of the converter 12 via line 19 to flow over a first catalytic bed 12a. The reaction that takes place on the catalytic bed 12a is the combination of sulfur dioxide with oxygen to form sulfur trioxide. This reaction is exothermic. The gases leaving bed 12a are cooled in a heat exchanger 21 before being passed to a second catalytic bed 12b to allow the reaction to continue. The gases leaving the bed 12b, consisting essentially of sulfur trioxide, sulfur dioxide, oxygen and nitrogen, have a temperature of the order of 480 ° C. and are passed through a line 22 via a heat exchanger 23 which brings them to a temperature of the order of 200 ° C cools, introduced at the foot of the intermediate absorption tower 13. Sulfuric acid coming from a conduit 24 is sprayed downwardly through the tower 13 which is packed or sealed in a known manner to absorb the sulfur trioxide in a known manner. The remainder of the gas stream exiting tower 13 via line 25 at a temperature of approximately 70 C is mixed with the high temperature composite stream exiting sulfur burner 11 via line 18 to give a combined stream which has a temperature of the order of 380 ° C. and is passed via a line 26 to a third catalytic bed 12c in the converter 12 in order to
- 4 309885/ 108B- 4 309885 / 108B
teres Schwefeltrioxid zu bilden. Die das Bett 12c über eine Leitung 27 verlassenden Gase werden mittels eines Wärmeaustauschers, z.B. eines Abhitzekessels 28, gekühlt, bevor sie zu dem Turm 12 zurückgeführt werden, um durch ein viertes katalytisches Bett 12d zur weiteren Oxidation von Schwefeldioxid zu strömen. Der das katalytische Bett 12d verlassende Gasstrom wird über eine Leitung 29 zu dem Fuß des Endabsorptionsturms 14 über einen Wärmeaustauscher 30 geleitet. Die Gase strömen in Aufwärtsrichtung durch den Turm 14, der in bekannter Weise gepackt bzw. abgedichtet ist, und zwar im Gegenstrom zu Schwefelsäure, die am Kopf des Turms über eine Leitung 31 eingeleitet wird, um das Schwefeltrioxid zu absorbieren. Das den Kopf des Turms 14 verlassende Abgas besteht im wesentlichen aus Sauerstoff und Stickstoff sowie aus restlichem Schwefeldioxid. Es wird mittels eines Abgasschornsteins 20 in die Atmosphäre geblasen.to form teres sulfur trioxide. The gases leaving the bed 12c via a line 27 are heated by means of a heat exchanger, e.g. a waste heat boiler 28, before being returned to the tower 12 to pass through a fourth catalytic To flow bed 12d for further oxidation of sulfur dioxide. The gas stream exiting catalytic bed 12d is conducted via a line 29 to the base of the final absorption tower 14 via a heat exchanger 30. The gases flow in the upward direction through the tower 14, which is packed or sealed in a known manner, in countercurrent to sulfuric acid, which is introduced at the top of the tower via a line 31 to absorb the sulfur trioxide. That head The exhaust gas leaving the tower 14 consists essentially of oxygen and nitrogen as well as residual sulfur dioxide. It is blown into the atmosphere by means of an exhaust chimney 20.
Es versteht sich, daß die von den Füßen der Türme 10, und 14 gesammelten Säureströme im erforderlichen Ausmaß verdünnt werden, um das Produkt Schwefelsäure zu ergeben und die für das Verfahren erforderliche Schwefelsäure, die in öede*1 dieser Türme eingeleitet wird, bereitzustellen.It is understood that the are diluted from the feet of the towers 10 and 14 collected acid streams to the extent necessary to add the product to give sulfuric acid and provide the required for the process of sulfuric acid, which is introduced these towers in öede * 1.
Der in dem Konverter 12 verwendete Katalysator ist so ausgewählt, daß er die Reaktion in den oben angegebenen Temperaturbereichen unterstützt. In typischer Weise wird ein Katalysator auf der Basis von Vanadiumpentoxid verwendet.The catalyst used in the converter 12 is selected to facilitate the reaction in the temperature ranges given above supports. Typically, a vanadium pentoxide based catalyst is used.
- 5 309885/1085 - 5 309885/1085
Typische Bedingungen zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens werden in den folgenden Beispielen wiedergegeben. Typical conditions for carrying out the process described above are given in the following examples.
- 6 309885/1085 - 6 309885/1085
In diesem Beispiel wird die Situation betrachtet, in der der Schwefelbrenner 11 so betätigt wird, daß die von ihm gelieferten Gase 11 Volumen-?*) Schwefeldioxid enthalten.In this example, the situation is considered in which the sulfur burner 11 is operated so that the gases delivered by it 11 contain volume -? *) Sulfur dioxide.
ANALYSE\
Vol.-96 \^ X n POSITION
ANALYSIS\
Vol. -96 \
brenner 11burner 11
Abhitzekessel
Leitung 19Exit-
Waste heat boiler
Line 19
Konverter
durchgang
Leitung 2.2 Exit 2.
converter
passage
Management 2.2
strom
Leitung 18Heating gas
current
Line 18
Konverter
durchgang
Leitung 26Entrance 3
converter
passage
Line 26
Ausgang 4.
Konverter
durchgang
Leitung 29 (. »■» ■■ rmimini »
Exit 4.
converter
passage
Line 29
O2
SO3
N2 SO 2
O 2
SO 3
N 2
10
79 . 11
10
79
10
7911
10
79
5.1
9.8
83.91.2
5.1
9.8
83.9
10
7911
10
79
7.3
88.14.6
7.3
88.1
5.2
4.6
90.10.1
5.2
4.6
90.1
Gesamt-Total-
konversion conversion
%%
99.2436 °
99.2
volumenvolume
r, r- itrimr amiiiKOiim. '■ ti 30th
r, r-itrimr amiiiKOiim. '■ ti
cn αϊ cn 00cn αϊ cn 00
O (O CDO (O CD
In diesem Beispiel wird die Situation betrachtet, in der der Schwefelbrenner 11 so betrieben wird, daß die von ihm herrührenden Gasströme 12 Volumen-% Schwefeldioxid enthalten.In this example, the situation is considered in which the sulfur burner 11 is operated in this way is that the gas streams originating from it contain 12% by volume of sulfur dioxide.
AnalvseV
Voi.-%\^\POSITION
AnalvseV
Voi .-% \ ^
brenner 11sulfur
burner 11
Abhitzekessel
Leitung 19exit
Waste heat boiler
Line 19
Konverter
durchgang
Leitung 22Exit 2.
converter
passage
Line 22
strom
Leitung 18Heating gas
current
Line 18
Eingang 3·
Konverter
durchgang
Leitung 26 I.
Entrance 3
converter
passage
Line 26
Konverter
durchgang
Leitung 29Exit 4.
converter
passage
Line 29
°2
SO3
N2 SO 2
° 2
SO 3
N 2
9
7912th
9
79
9
7912th
9
79
4.1
10.8
33.21.9
4.1
10.8
33.2
9 .
7912th
9.
79
6.0
88.85.2
6.0
88.8
3.6
5.2
90.10.1
3.6
5.2
90.1
Gesamt
konversion % 0 C
total
conversion%
39526 °
39
99.2443 °
99.2
volumentotal
volume
cn cn cn co cn cn cn co
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Legal Events
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OHA | Expiration of time for request for examination |