DE2703474B2

DE2703474B2 - Verfahren zur Gastrocknung und SO3 -Absorption bei der Herstellung von Schwefelsäure

Info

Publication number: DE2703474B2
Application number: DE19772703474
Authority: DE
Inventors: Ernst 5000 Koeln Jenniges
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-01-28
Filing date: 1977-01-28
Publication date: 1979-05-17
Also published as: DE2703474A1; DE2703474C3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gastrocknung und SO₃-Absorption bei der Herstellung von Schwefelsäure aus SO2-haltigen Gasen durch Oxidation mit Luft nach dem Kontaktverfahren, bei dem Luft mit Schwefelsäure getrocknet und SO₃ mit Schwefelsäure aus dem Kontaktgas absorbiert werden.

Bei der Herstellung von Schwefelsäure nach dem Kontaktverfahren ist es erforderlich, Gase zur Entfernung von Wasserdampf oder Schwefeltrioxid mit konzentrierter Schwefelsäure zu behandeln. So wird ein durch Röstung erzeugtes, gereinigtes SOrhaltiges Gas vor Eintritt in den Kontaktapparat mit konzentrierter Schwefelsäure getrocknet. Desgleichen ist es erforderlich, Luft für die Verbrennung von Schwefel und zum Einblasen in den Kontaktapparat zu trocknen. Um das durch die Kontaktoxidation gebildete Schwefeltrioxid dem Reaktionsgas zu entziehen, wird dieses ebenfalls mit konzentrierter Schwefelsäure behandelt Zur Erreichung eines möglichst hohen Gesamtumsatzes und aus Gründen der Reinhaltung der Luft wird in zunehmenden Maße das Doppelabsorptionsverfahren angewendet, wobei das Reaktionsgas nach der Zwischenabsorption einer erneuten Kontaktoxidation unterworfen und das dabei gebildete Schwefeltrioxid in einer Endabsorp-

in tion aus dem Gas entfernt werden. Bisher war es bei Schwefelsäureanlagen üblich, diese Trocknungs- und Schwefeltrioxidabsorptionsstufen derart im Verbund zu betreiben, daß die in einer Stufe produzierte Säure zur Beaufschlagung einer anderen Stufe verwendet wird. So isi beispielsweise aus der DE-OS 19 13 542 ein Doppelabsorptionsverfahren zur Herstellung von Schwefelsäure bekannt, bei dem die Schwefelsäure aus der Zwischenabsorptionsstufe an die Lufttrocknungsstufe und von dort an die Endabsorptionsstufe abgegeben wird, aus der die Produktsäure abgezogen wird. AUe drei Absorpiiunssiufen sind bei diesem Verfahren mit gekühlten Säurekreisläufen ausgestattet, so daß insgesamt drei Säurekühler erforderlich sind.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, den gesamten Investitionsaufwand für die Säurekühlung bei Schwefelsäureanlagen zu verringern.

Darüber hinaus soll zugleich die Produktion SO2-freier Säure sowie ein SO2-freies Abgas sichergestellt werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei dem

in eingangs genannten Verfahren dadurch gelöst, daß man die Schwefelsäure aus der SO₃-Absorptionsstufe nach ungekühltem Durchgang mit einer Temperatur in dem Bereich von 80 bis 120⁰C abzieht, nach Kühlung auf eine Temperatur in dem Bereich von 40 bis 70⁰C der

i^r> Lufttrockenstufe zuführt und nach ungekühltem Durchgang durch die Lufttrockenstufe und ggfs. eine Trockenstufe für SO₂-haltiges Gas in die SO₃-Absorptionsstufe zurückführt und einen Teil der Säure aus der Lufttrockenstufe oder der SO₃-A-i.scrptionsstufe als Produktsäure abzieht. Die Lufttrockenstufe und die S0₃-Absorptionsstufe sind nicht mit einer eigenen Kühlung ausgestattet, sondern die Säure wird von einer Stufe ohne Kühlung direkt zur nächsten Stufe gepumpt. Die Säurestände werden mittels Rücklauf in die vorgeschaltete Stufe automatisch geregelt, so daß ein Leerpumpen einer Stufe nicht eintreten kann. Die Säuretemperatur nimmt in jeder Stufe durch die dort erfolgende Wasser- oder Schwefeltrioxidaufnahme zu, wobei der Temperaturanstieg in der SO₃-Absorptions-

w stufe am größten ist und beispielsweise 20 bis 40⁰C betragen kann.

Nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bei einem Verfahren mit einer Zwischenabsorptionsstufe und einer Endabsorptionsstufe für die

■si S0₃-Absorption ist vorgesehen, daß man die Schwefelsäure aus der Zwischenabsorptionsstufe abzieht und nach Kühlung und ungekühlten Durchgängen durch die Lufttrockenstufe und die Endahsorptionsstufe in die Zwischenabsorptionsstufe zurückgeführt und die Pro-

W) duktsäure aus der Lufttrockenstufe oder der Endabsorptionsstufe abzieht. Der einzige Kühler in der gesamten Anlage ist abströmseitig der Zwischenabsorptionsstufe angeordnet. In ihm wird die aus der Zwischenabsorptionsstufe abströmende Säure zurück-

i)5 gekühlt und dann auf die nächste Stufe gepumpt. Im allgemeinen wird die Säure dabei um 25 bis 65°C, vorzugsweise um 33 bis 57° C abgekühlt. Die Säureablauftemperatur der Zwischenabsorption liegt Vorzugs-

weise im Bereich von 95 bis 120⁰C, Die Zwischenabsorptionstemperatur liegt demzufolge höher als bei einem üblichen Doppelabsorptionsverfahren, jedoch niedriger als bei einer gewöhnlichen Heißabsorptionsstufe mit den damit verbundenen Korrosionsgefahren. Durch die erfindungsgemäße erhöhte Zwischenabsorptionstemperatur ergibt sich auch eine höhere Temperatur des aus der Zwischenabsorptionsstufe austretenden Gases und damit ein geringerer Wärmebedarf für die Erwärmung dieses Gases auf die Eingangstemperatur der letzten Kontaktstufe. Durch den Abzug der Produkfcsäure aus der Lufttrockenstufe oder der Endabsorptionsstufe wird schließlich erreicht, daß die Produktsäure SO₂-frei zur Verfugung steht. Für den Endabsorber steht ausschließlich entgaste Säure zur Verfügung.

Zur Vermeidung der Korrosion des Kühlers durch die heiße Säure wird dieser zweckmäßigerweise als Kathode geschaltet, d. h. an den negativen Pol einer Gleichspannungsquelle angeschlossen. Im Säureraum des Kühlers ist die Anode angeordnet, die am positiven Pol der Spannungsquelle liegt

Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kühlt man die Säure aus der Zwischenabsorptionsstufe von 100 bis 110⁰C auf 50 bis 60⁰C ab und führt sie über die Lufttrockenstufe und die Endabsorptionsstufe in die Zwischenabsorptionsstufe zurück, so daß ein geschlossener Säurekreislauf gegeben ist.

Eine Trockenstufe für SO2-haltiges Gas kann ebenfalls in den Säureverbund integriert werden. Bei dieser Ausführungsform kühlt man die Säure aus der Zwischenabsorptionsstufe von 110 bis 12O⁰C auf 50 bis 65°C ab, beaufschlagt mit ihr die Lufttrockenstufe und führt sie aus der Lufttrockenstufe über die Endabsorptionsstufe und die Trockenstufe für SCVhaltiges Gas in die Zwischenabsorptionsstufe zurück. Bei dieser Ausführungsform liegt die Säuretemperatur in der Zwischenabsorptionsstufe am höchsten, so daß auch die stärkste Rückkühlung erforderlich ist.

Bei einer a..deren Ausführungsform kühlt man die Säure aus der Zwischenabsorptionsstufe von 100 bis 110⁰C auf 40 bis 60⁰C ab und führt sie über eine Trockenstufe für SCVhaltiges Gas, die Lufttrockenstufe und die Endabsorptionsstufe in die Zwischenabsorptionsstufe zurück. Die Säure steht dann an der Endabsorptionsstufe z. B. mit 60°C SO2-frei zur Verfügung.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

Fi g. 1 eine schemalischj Darstellung des Verbundes der Luftirockenstufe und der SO3-Absorptionsstufen nach einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,

F i g. 2 eine schematische Darstellung, ähnlich wie die in F i g. 1, jedoch unter Einschluß einer SOrTrockenstufe, und

F i g. 3 eine schematische Darstellung, ähnlich wie in F i g. 2, des Verbundes von Lufttrockenstufe. SOrTrokkenstufe, Zwischen- und Endabsorptionsstufe. jedoch mit in der Aufeinanderfolge der Stufen geänderter Anordnung der SCh-Trockenstufe.

In den Figuren sind nur die SOj-Absorptions- und Trockenstufen mit den Säureleitungen dargestellt. Die Kontaktanlage mit den zugehörigen Gasleitungen sind nicht gezeigt. An den Absorptions- und Trockenstufen sind lediglich die Gaseingänge und -ausgänge angedeutet.

Nach Fig. 1 wird in der Zwischenabsorptionsstufe A I das SOj-haltige Gas aus den ersten Kontaktstufen mit 98,5%iger Schwefelsäure von 78°C in Kontakt gebracht, wobei das SOj absorbiert wird. Aus der Zwischenabsorptionsstufe A 1 wird die Schwefelsäure mit 103⁰C über Leitung t abgepumpt und in dem Säurekühler K mit Wasser auf 60⁰C abgekühlt In der Lufttrockenstufe LT wird Luft mit der 60°C warmen Schwefelsäure getrocknet Die getrocknete Luft wird dem Schwefelverbrennungsofen oder dem Kontaktofen

κι zugeführt Aus dem Lufttrockenturm LT wird durch Leitung 2 eine 98,4%ige Säure mit 65°C abgepumpt, wobei dem Lufttrockenturm entsprechend der gewünschten Säurekonzentration durch Leitung 3 Wasser zugespeist wird. Zugleich wird eine vom Säurestand im

r, Lufttrockenturm LT geregelte Menge Produktsäure durch Leitung 4 abgezogen. In der Endabsorptionsstufe A 2 wird das Schwefeltrioxid aus dem Gas der letzten Kontaktstufe absorbiert wobei die Säurekonzentration auf 98,5% und die Temperatur auf 78° C ansteigt Diese Säure wird durch Leitung 5 von der En^absorptionsstufe .4 2 auf die Zwischenabsorptionsstui" A. 1 gepumpt, so daß sich ein geschlossener Säurezyklus ergibt.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 ist im Säurezyklus zwischen der Endabsorptionsstufe A 2 und

2·-, der Zwischenabsorptionsstufe A 1 zusätzlich eine SO2-Trockenstufe SO2T eingeschaltet. Das in den ersten Konaktstufen teilweise umgesetzte Gas wird in der Zwischenabsorptionsstufe A 1 durch Absorption mit 98,4%iger Schwefelsäure von SO₃ beireit. Die Ablauf-

JO konzentration der Säure wird in dieser Stufe durch Wasserzugabe bei 13 auf 98,8% eingestellt Die Säure verläßt die Zwischenabsorptionsstufe A\ mit 117° C, wird in dem Säurekühler K auf 6O⁰C abgekühlt und läuft dann über Leitung 7 auf die Lufttrockenstufe LTaui, in

j-, der sie die für die Kontakioxidation benötigte Luft trocknet. Die Wasserzugabe zu der Lufttrockenstufe durch Leitung 11 wird so geregelt, daß sich eine Konzentration der an die Endabsorptionsstufe A 2 übergebenen Säure von 98,4% einstellt. Zugleich wird

w von der Übergabeleitung 8 eine von dem Säureniveau in der L:'fttrockenstufe LTgeregelte Menge Produktsäure über Leitung 12 abgezogen. Die Säure läuft mit 65"C auf die Endabsorptionsstufe A 2 auf und absorbiert dort das in der letzten Kontaktstufe noch gebildete SOj. Die

.ι-, Säure läuft mit einer Konzentration vo.i 98,5% und einer Temperatur von 73°C aus der Endabsorptionsstufe ab und wird in einer vom Säureniveau in A 2 geregelten Menge durch Leitung 9 auf die SO2-Trockenstufe SO2T gepumpt. In dieser Stufe wird das der

-,ι, Kontaktoxidation zugeführte Eingangsgas, beispielsweise ein gereinigtes Röstgas, getrocknet Die Trocknersäure läuft mit einer Konzentration von 98,4% und einer Temperatur von 82°C aus der SO2-Trockenstufe ab und wird ebenfalls durch eine vom Säureniveau in

,, dieser Stufe geregelte Pumpe über Leitung 10 auf die Zwischenabsorptionsstufe A 1 gepumpt.

In Fig.3 ist die SO2-Trockenstufe SO2T zwischen Zwischenabsorptionsstufe A 1 und Lufttrockenstufe LT geschaltet Die Säur-: verläßt die Zwischenabsorptions-

ho stufe A 1 mit 105⁰C und einer Konzentration von 98,8%, wird in dem Säurekühler K auf 5O⁰C abgekühlt und läuft dann über Leitung 14 auf die SO2-Trocke7istufe SO2T auf. In dieser Stufe wird das der Kontaktoxidation zuzuführende Eingangsgas, beispielsweise gereinigtes

►τ, Röstgas, getrocknet.

Die Trocknersäure läuft mit einer Konzentration von 98,7% und einer Temperatur von 55°C aus der SO2-Trockenstufe ab und wird durch eine Pumpe über

Leitung 15 auf die Lufttrocknungsstufe /.Tgepumpt, in der sie für die Kontaktoxidation benötigte Luft trocknet. Die Wasserzugabe zu der Lufttrockenstufe durch Leitung 18 wird so geregelt, daß sich eine Konzentration der an die Endabsorptionsstufe A 2 übergebenen Säure von 98,4% einstellt. Zugleich wird von der Übergabeleitung 16 eine von dem Säureniveau in der Lufttrockenstufe LT geregelte Menge Produktsäure über Leitung 19 abgezogen. Die Säure läuft mit 60° C auf die Endabsorptionsstufe A 2 auf und absorbiert dort das in der letzten Kontaktstufe noch gebildete Schwefeltrioxid. Die Säure läuft mit einer Konzentration von 98.5% und einer Temperatur von 70 C aus der Endabsorption ab und wird über Leitung 17 auf die Zwischenabsorptionsstufe A1 gepumpt. Die Säure wird mit einer Temperatur von 105°C über Kühler K wieder der SCVTrockenstufe zugeführt. Durch Leitung 20 wird der Zwischenabsorptionsstufe A 1 Wasser zugeführt, um die Konzentration der aus A 1 ablaufenden Säure auf 98,8% zu halten.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird nur cir Säurekühler benötigt anstelle von jeweils einem Kühlei in jeder Stufe bei den bekannten Verfahren. Insgesamt ergibt sich hierdurch eine wesentliche Senkung dei Anlagekosten.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Gastrocknung und SO3-Absorption bei der Herstellung von Schwefelsäure aus SOrhaltigen Gasen durch Oxidation mit Luft nach dem Kontaktverfahren, bei dem Luft mit Schwefelsäure getrocknet und SO₃ mit Schwefelsäure aus dem Kontaktgas absorbiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß man die Schwefelsäure aus der SO₃-Absorptionsstufe nach ungekühltem Durchgang mit einer Temperatur in dem Bereich von 80 bis 120°C abzieht, nach Kühlung auf eine Temperatur in dem Bereich von 40 bis 70⁰C der Lufttrockenstufe zuführt und nach ungekühltem Durchgang durch die Lufttrockenstufe und ggfs. eine Trockenstufe für SOj-haltiges Gas in die SO₃-Absorptionsstufe zurückführt und einen Teil der Säure aus der Lufttrockenstufe oder der SO₃-Absorptionsstufe als Produktsäure abzieht.

2. Verfahren nach Anpruch 1 mit einer Zwischenabsorptionsstufe und einer Endabsorptionsstufe für die SOj-Absorption, dadurch gekennzeichnet, daß man die Schwefelsäure aus der Zwischenabsorptionsstufe abzieht und nach Kühlung und ungekühlten Durchgängen durch die Lufttrockenstufe und die Endabsorptionsstufe in die Zwifchenabsorptionsstufe zurückführt und die Produktsäure aus der Lufttrockenstufe oder der Endabsorptionsstufe abzieht.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß .nan die Säure aus der Zwischenabsorptionsstufe von 100 bis 11°°C auf 50 bis 6O⁰C abkühlt und über die Lufttrockenstufe und die Endabsorptionsstufe in die Zwisc^enabsorptionsstufe zurückführt (F ig. 1).

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Säure aus der Zwischenabsorptionsstufe von HO bis 120⁰C auf 50 bis 65°C abkühlt und über die Lufttrockenstufe, die Endabsorptionsstufe und eine Trockenstufe für SO2-haltiges Gas in die Zwischenabsorptionsstufe zurückführt (F ig. 2).

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Säure aus der Zwischenabsorptionsstufe von 100 bis 110⁰C auf 40 bis 6O⁰C abkühlt und über eine Trockenstufe für SO2-haltiges Gas, die Lufttrockenstufe und die Endabsmptionsstufe in die Zwischenabsorptionsstufe zurückführt (F ig. 3).