DE2432250A1 - Verfahren zur aufarbeitung waessriger, organische verunreinigungen enthaltender abfallschwefelsaeure - Google Patents

Verfahren zur aufarbeitung waessriger, organische verunreinigungen enthaltender abfallschwefelsaeure

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DE2432250A1
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Georg Dipl Ing Dr Daradimos
Herbert Dipl Chem Dr Drechsel
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GEA Group AG
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Metallgesellschaft AG
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B17/00Sulfur; Compounds thereof
    • C01B17/69Sulfur trioxide; Sulfuric acid
    • C01B17/90Separation; Purification
    • C01B17/905Removal of organic impurities
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B17/00Sulfur; Compounds thereof
    • C01B17/48Sulfur dioxide; Sulfurous acid
    • C01B17/50Preparation of sulfur dioxide
    • C01B17/58Recovery of sulfur dioxide from acid tar or the like or from any waste sulfuric acid

Description

  • Verfahren zur Aufarbeitung wässriger, organische Verunreinigungen enthaltender Abfallschvwefel3äure Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufarbeitung wässriger, organische Verunreinigungen enthaltender Abfallschlvefelsäure durch thermische Spaltung, wobei für den Spaltprazeß bestimmte sauerstofflialtige Gase durch indirekten Wärmeaustausch mit den Spaltgasen aufgeheizt werden.
  • Bei vielen organisch/chemischen Prozessen fallen wässrige Abfallschwefelsäuren an, deren Konzentration vergleichsweise gering ist und deren Verunreinigungen im wesentlichen organischer Natur sind.
  • Aus Gründen des Umweltschutzes und der Wirtschaftlichkeit können diese Abfallsäuren nicht in Flüsse odex Küstengewässer abgeleitet werden, sondern müssen in geeigneter Weise aufgearbeitet werden.
  • Das für die Aufarbeitung mit Abstand bedeutendste Verfahrensprinzip ist die thermische Spaltung bei erhöhten Temperaturen. Dabei entstehen Schwefeldioxid, Wasser und - in Abhängigkeit von der Beschaffenheit- der Verunreinigungen -weitere Spaltprodukte. Das in der Regel wertvollste Spaltprodukt, nämlich Schwefeldioxid, wird im allgemeinen nach einer Nachbehandlung getrocknet, gereinigt und auf Schwefelsäure verarbeitet. In anderen Pällen wird das gewonnene Schwefeldioxid auch verflüssigt bzw. anderweitig zu Sulfiten usw. umgesetzt.
  • Die bekannten Vorschläge zur Aufarbeitung von Abfallschwefelsäure befassen sich in der überwiegenden Mehrzahl mit besonders ausgestalteten Verfahrensfiui'rungen, wie beispielsweise der Einhaltung eines bestimmten Sauerstoffüberschusses und gegebenenfalls bestimmter Verweilzeiten im Röst-, Verbremnungs- oder Spaltofen ( DT-AS 1 467 005, DU-PS 1 199 243 und 1 206 404), der Mischung der Abfalisäure mit Brennstoff und der Zersetzung, in einer Zone hoher Turbulenz bei Verwelzeiten von weniger als einer Sekunde und Temperaturen von 650-100000 (D-PS 1 258 846,) luld der Verwendung eines bestisaten oder bestimmt ausgestalteten Spaltofens ( Dn-AS 1 191 344 und 1 571 664). / Mit dem Ziel, den Brennstoffbedarf möglichst niedrig zu halten, ist weiterhin bekannt, zunächst eine Vorkonzentrierung der verdünnten hbfallachwefelsäure durch diekten lSärmeaustausch mit den heißen Spaltgasen vorzusehen und die so konzentrierte Schwefelsäure zu spalten ( DT-PS 861 552 und 2037 619 ).
  • Mit diesem Verfahren läßt sich zwar der insgesamt erforderliche-Energieaufwand reduzieren. Ein Nachteil ist jedoch, daß bei der Aufkonzentrierung durch direkten Kontakt mit den Spaltgasen vorhandene oder durch Zersetzung gebildete flüchtige organische Verbindungen mit abgeführt werden, die sich in der nachgeschalteten Gasreinigung nicht oder in nur unzureiciendem Ausmaß abscheiden lassen.
  • Sie bewirken dabei einerseits eine Schwarzfärbung der Trocknersäure und - infolge Säureaustausch zwischen Trocknung und Absorption - auch der Produktsäure.
  • Andererseits kann auch eine Verbrennung der organischen Verbindungen erst in den Kontaktschichten des Kontaktapparates stattfinden mit den Folgen einer Temperaturerhöhung im Kontaktapparat und einer evtl. Bildung von Schwefelsaurenebel im Endgas.
  • Eine andere bekannte Arbeitsweise sieht vor, aus Grunden der Wärmeökonomie, das für den Spaltprozess erforderliche sauerstoffhaltige Gas durch indirekten Wärmeaustausch mit den Spaltgasen aufzuheizen und dann dem Spaltofen zuzuführen ,-( DD-PS 861 552 ). Bei diesem Verfahren tritt zwar -da auf eine Vorkonzentrierung verzichtet wird - eine Verflüchtigung organischer Verbindungen mit den entsprechenden Polgen nicht ein. Nachteilig ist jedoch, dass die mit der stark verdünnten Abfallschwefelsäure eingeschleppten großen Wassermengen auf die hohen Spalttemperaturen aufgeheizt werden müssen und dadurch erhebliche Brennstoffkosten verursachen.
  • Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren bereitzustellen, das die bekannten Nachteile' vermeidet, einfach und wirtschaftlich in der Durchführung ist und letztlich zu einer reinen Schwefelsäure führt.
  • Die Aufgabe wird gelöst, indem das Verfahren der eingangs genannten Art entsprechend der Erfindung derart ausgestaltet wird, daß mindestens ein Teil der aufgeheizten sauerstoffhaltigen Gase in direktem Kontakt mit der Abfallschwefelsäure gebraucht, dann zur Abscheidung von dabei aufgenommenem Wasser gekühlt und schließlich dem Spaltprozeß zugeleitet wird.
  • Beim Wärmeaustausch der in der Regel 800 bis 1?00 o0 heißen Spaltgase gegen sauerstoffhaltige Gase,erreichen diese eine Temperatur von etwa 400 bis 600po bei gleichzeitiger Abkühlung der Spaltgase auf etwa 400 bis 7500C.
  • Die sich einstellenden Gastemperaturen sind im wesentlichen eine Polge der Mengenverhältnisse zwischen Spaltgas und sauerstoffhaltigem Gas. Beispielsweise kann die Menge sauerstoffhaltigen Gases so gewählt werden, daß das Gas vollständig im Spaltprozeß untergebracht werden kann.
  • Es kann jedoch auch mit einem Uberschuß gearbeitet werden, wobei dann ein Teil zu anderweitiger Verfügung freisteht.
  • Mindestens ein erheblicher Teil,gegebenenfalls auch die gesamte auf diese Weise erhitzten sauerstoffhaltigen Gase, werden anschließend mit der verdünnten, etwa 30 bis 60 Gew.-5'oigen Abfallschwefelsäure in geeigneter Weise in Kontakt gebracht, wobei eine Aufkonzentrierung bis etwa 65 Gew.-ç/' erreicht wird. Eine stärkere Aufkonzentrierung ist wegen der Gefahr der Schwefelsäurenebelbildung nicht zweckmässig.
  • Besonders vorteilhaft ist es, die Aufkonzentrierung der Abfallschwefelsäure in einem Sprühverdampfer, in den die Abfallschwefelsäure zweckmässigerweise unter Verwendung von Rotationszerstäubern eingetragen wird, vorzunehmen.
  • Eine besonders günstige Wärmeausnutzung läßt sich erzielen, wenn die Aufkonzentrierung in zwei hintereinander geschalteten Spruhverdampfern vorgenommen wird.
  • An Stelle von 1 oder 2 Spruhverdampfern kann auch ein ein- oder ein zweistufiger Venturikonzentrator eingesetzt werden.
  • Bei der Aufkonzentrierung der Abfallschwefelsäure wird eine der Was-serdampfsättigung entsprechende Abkühlung der aauerstoffhaltigen Gase erreicht.
  • Diebeispielaweise bis auf etwa 7000 abgekühlten sauerstoffhaltigen Gase werden zur Kondensation von Wasser in einen Gaskuhlturm eingeleitet. Eine Kühlung bis auf etwa 400C ist ausreichend.
  • Nach der Abkühlung werden die sauerstoffhaltigen Gase dem Spaltofen zugeführt. Dies kann direkt oder über einen - in Richtung des Spaltgasflusses gesehen - zweiten Wärmeaustauscher geschehen, in dem den bereits -vorgekühlten Spaltgasen weitere fühlbare Wärme entzogen wird.
  • Als Spaltofen kann ein leerer Schachtofen mit Gleichstromführung von Abfallschwefelsäure und Verbrennungsgasen verwendet werden.
  • Besonders zweckmäßig ist es jedoch, den an sich bekannten Wirbelschichtreaktor einzusetzen. Bettmaterialien sind zweckmässigerweise Metalloxide, wie Eisenoxid, oder Sand. Die mit organischen Produkten verunreinigten sauerstoffhaltigen Gase werden dem Reaktor ausschließlich als Pluidisierungsgas oder aber in zwe Teilströmen, nämlich als Fluidisierungsgas und als Sekundärgas, das oberhalb des Rostes eingetragen wird, zugeleitet. Der Eintrag der aufkonzentrierten Schwefelsäure geschieht am zweckmässigsten mit wassergekühlten, korrosionsbeständigen Lanzen direkt in das Wirbelbett.
  • Zur Unterhaltung des Spaltprozesses dienen die an sich bekannten Brennstoffe, wie Heizöl und/oder Heizgas, aber auch Elementarschwefel. Es kann ein hochschwefelhaltiges, also minderwertiges Heizöl eingesetzt werden, da das bei der Verbrennung gebildete S02 ohnehin Reaktionsprodukt der Spaltung ist.
  • Sofern als Spaltofen der Wirbelschichtreaktor dient, bei dem Metalloxid als Bettmaterial verwendet wird, können in einem gewissen GRad auch Metallsulfide, insbesondere Pyrit, als Brennstoff hinzugezogen werden. Dadurch gelingt es, die durch Abrieb und Austrag mit den Spaltgasen unvermeidlichen Verluste auszugleichen.
  • Die Erfindung wird anhand der Figur und des Ausfffhrangsbeispiels beispielsweise und näher erläutert.
  • Die Figur stellt ein Fließschema der Erfindung dar..
  • Die Aufarbeitungsanlage besteht im wesentlichen aus einem Wirbelschichtofen 1, zwei Wärmeaustauschern 2 und 3, einer Aufkonzentrierungsstufe mit zwei Sprühverdampfern 4 und 5 und einem Gaskühler 6.
  • Die Abfallschwefelsäure wird über Leitung 7 dem gasseitig zweiten Spruhverdampfer 5 zugeleitet und von oben mittels eines Rotationszerstäubers eingedüst. Im Gegenstrom zu den von unten über Leitung 8 zugeführten sauerstoffhaltigen Gas gelangt die orkonzentrierte Abfallschwefelsäure schlie3-lich über Leitung 9 in den gasseitig ersten Sprühverdampfer 4.
  • Hier wird die Abfallschwefelsäure mit den durch die Leitung 10 aus dem Wärmeaustauscher 2 herangeführten sauerstoffhaltigen Gasen in Gleichstrom geführt. Über Leitung 11 wird die aufkonzentrierte Abfallschwefelsäure mittels Eintragslanzen direkt in das WRirbelbett des Wirbelschichtreaktors 1, dem ein Zyklon 14 zur Staubabscheidung nachgeschaltet ist, eingespeist.
  • Die aus dem Sprühverdampfer 5 austretenden sauerstoffhaltigen Gase gelangen in einen Gaskühlturm 6 , in dem sie von Wasser weitgehend befreit werden. AnschlieBend werden sie im Wärmeaustauscher 3 aufgeheizt und über Leitung 12 dem Wirbelschichtofen. 1 zugeleitet.
  • Die Brennstoffversorgung des Wirbelschichtofens 1 erfolgt über die Öllanze13.
  • Ausführungsbeispiel: Den Wirbelschichtofen 1 verlassen pro Tonne eingebrachter Abfallschwefelsäure 5500 Nm3 Spaltgas ( feucht ) mit einer Temperatur von 10000C und 4,1 Vol.0 Schwefeldioxid.
  • Im Wärmeaustauscher 2 wird das Gas durch Wärmeaustausch gegen 3600 Nm3 Luft auf 75000 abgekühlt und die Luft auf 0 450°O aufgeheizt.
  • Die aufgeheizte Luft konzentriert in den Sprühverdampfern 4 u. 5 die über Leitung 7 aufgegebene Abfallschwefelsäure mit der Zusammensetzung 45 Gew.- 112504 5 t organische Verunreinigungen 50 " Wasser auf ca. 65 Gew.- 112504 auf und wira dann im Gaskutlturm 6 auf etwa 40 C abgekühlt.
  • Alsdann wird die Luft im Wärmeaustauscher 3 durch das auf 7500c vorgekühlte Spaltgas auf 4000C aufgeheizt. Das Spaltgas kuhlt sich dabei auf ca. 4000C ab. Es wird zur Schwefelsäureproduktion in die Schwefelsäureanlage ( nicht dargestellt ) abgeleitet.
  • Die vorerhitzte Luft wird zusammen mit der vorkonzentrierten Abfallschwefelsäure und 180 kg Heizöl ( Hu 10 000 kcal)pro t Schwefelsäure dem Wirbelschichtofen 1 zugeleitet.

Claims (5)

  1. PatentansDrüche
    0 Verfahren zur Aufarbeitung wäßriger, organische Verunreinigungen enthaltender Abfallschwefelsäure durch thermische Spaltung, wobei für den Spaltprozess bestimmte sauerstoffhaltige Gase durch indirekten märmeaustausch mit den Spaltgasen aufgeheizt werden, dadurch gekennzeichnet, daß mind. ein Teil der aufgeheizten sauerstoffhaltigen Gase in direktem Kontakt mit der Abfallschwefelsäure gebracht, dann zur Abschaltung von dabei aufgenommenen Wasser gekühlt und schließlich dem Spaltprozeß zugeleitet wird.
  2. 2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der direkte Kontakt zwischen Abfallschwefelsäure und aufgeheiztem Sauerstoff-haltigen Gas in einem Sprühverdampfer herbeigeführt wird.
  3. 3) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der direkte Kontakt zwischen bfallschwefelsäure und aufgeheiztem Sauerstoff-haltigen Gas in zwei hintereinandergeschalteten Sprühverdampfern herbeigeführt wird.
  4. 4) Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die sauerstoffhaltigen Gase vor Eintritt in den Spaltofen durch indirekten Wärmeaustausch mit den vorgekühlten Spaltgasen aufgeheizt werden.
  5. 5) Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltung in einem Wirbelachichtreaktor vorgenommen wird.
    L e e r s e i t e
DE2432250A 1974-07-05 1974-07-05 Verfahren zur aufarbeitung waessriger, organische verunreinigungen enthaltender abfallschwefelsaeure Withdrawn DE2432250A1 (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0009730A1 (de) * 1978-10-03 1980-04-16 Bayer Ag Verfahren zur Aufarbeitung von Abfallsäuren
DE19857015B4 (de) * 1997-12-09 2012-03-08 Outokumpu Oy Verfahren zum thermischen Regenerieren von Abfallsäure

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EP0009730A1 (de) * 1978-10-03 1980-04-16 Bayer Ag Verfahren zur Aufarbeitung von Abfallsäuren
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