DE2703474C3

DE2703474C3 - Verfahren zur Gastrocknung und SO3 -Absorption bei der Herstellung von Schwefelsäure

Info

Publication number: DE2703474C3
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: 1980-01-10
Also published as: DE2703474B2; DE2703474A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gastrocknung und SOj-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 Schwefelsaure zu behandeln. So wird ein durch Röstung erzeugtes, gereinigtes SO2-haltigrs Gas vor Eintritt in den Konlaktapparat mit konzentrierter Schwefelsaure getrockne Desgleichen ist es erforderlich. Luft fm die Verbrennung von Schwefel und zum Einblasen in den KontakUinniira! /u trocknen. LJm 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 Enaabsorption 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 ist beispielsweise aus der DE-OS 19 13 542 ein Doppelabsorptionsverfahren zur Herstellung von Schwefelsäure bekannt, bei dem die Schwefelsäure aus der Zwischenabsoi ptionsstufe an die Lufttrojknungsstufe und von dort an die Endabsorptionsstufe abgegeben wird, aus der die Produktsäure abgezogen wird Alle drei Absorptionsstufen sind bei diesem Verfahren mit gekühlten Säurekreisläufen ausgestattet, so dnß insgesamt drei Säurekühler erforderlich sind.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, den gesamten Investitionsaufwand für die Säurekühlung bei Schwefelsäureanlagers zu verringern. Darüber hinaus soll zugleich die Produktion SO2-freier Säure sowie ein SO2-freies Abgas sichergestellt werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei dem eingangs genannten Verfahren dadurch gelöst, daß man die Schwefelsäure aus der S03-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 70°C der Lufttrockenstufe zuführt und nach ungekühltem Durchgang durch die Lufttrockenstufe und ggfs. eine Trockenstufe für SO2-haltiges Gas in die SOj-Absorptionsstufe zurückführt und einen Teil der Säure aus der Lufttrockenstufe oder der SOj-Ab^orptionsstufe als Produktsäure abzieht. Die Lufttrockenstufe und die SOj-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 SOj-Absorptionsstufe am größten ist und beispielsweise 20 bis 40°C betragen kann.

Nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bei einem Verfahren mit einer Zwischenabsorptionsstufe und einer Endabsorptionsstufe für die SOi-Absorption ist vorgesehen, daß man die Schwefelsäure aus der Zwischenabsorptionsstufe abzieht und nach Kühlung und ungekühlten Durchgängen durch die Lufttrockenstufe und die Endabsorptionsstufe in die Zwischenabsorptionsstufe zurückgeführt und die Produktsäure aus der Lufttrockenstufe oder der Endabsorptionsstufe abzieht. Der einzige Kühler in de: gesamten Anlage ist abströmseitig der Zwischenabsorptionsstufe angeordnet. In ihm wird die aus Oc Zwischenabsorptionsstiife abströmende Säure zurücl: gekühlt und dann auf die nächste Stufe gepumpt. Irr allgemeinen wird die Saure dabei um 7t bis 65^JC. vorzugsweise um 33 bis 57^rC abgekühlt. Die Säurcablauftemperatur der Zwischenabsorption lieg; 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 erfindungsgemäDe erhöhte Zwischenabsorptionsiiemperatur ergibt sich auch eine höhere Temperatur des aus der Zwischenabdorptionsstufe austretenden Gases und damit ein geringerer Wärmebedarf für die Erwärmung dieses Gases auf die Eingangstemperatur der letzten Kontaktstufe. Durch den Abzug der Produktsäure aus der Lufttrockenstufe oder der Endabsorptionsstufe wird schließlich erreicht, daß die Produktsäure SOrfrei zur Verfügung 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 Spartnungsquelle liegt

Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kühlt man die Säure aus der Zwischenabsorptionsstufe von 100 bis 110⁰C auf 50 bis 6O⁰C 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 Endabsorptionssitufe und die Trockenstufe für SCh-haltigcs 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 einei anderen Ausführungsform kühlt man die Säure aus der Zwischenabsorptionsstufe von 100 bis 1IO°C auf 40 bis 60°C 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 Endabsorpiionsstute z. B. mit 6G³C SCVfrei zur Verfügung.

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

F i g. 1 eine schematised Darstellung des Verbundes der Lufttrockenstufe und der SOj-Absorptionsstufen nach einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,

F i g. 2 eine schematische Darstellung, ähnlich wie die in Fig. 1, jedoch unter Einschluß einer SO2-Trockenstufe, und

Fij;. J eine schematische Darstellung, ähnlich wie in F i g. 2, des Verbundes von Lufttrockenstufe, SOvTrokkenstufe, Zwischen- und Endabsorptionsstufe, jedoch mit in der Aufeinanderfolge der Stufen geänderter Anordnung der SCh-Trockenstufc.

In den Figuren sind nur die SOi-Absorptions- und Trockenstufen mit den Säurcleitungen dargestellt. Die KonUtktanlagc mit den zugehörigen Gasleitungen sind nicht gezeigt. An den Absorptions- und Trockenstufen sind lediglich die Oaseingänge und ausgänge angedeutet.

Nach F 1 g. 1 wird in der /.wischonabsorptiorisstuff- A 1 das SOj-haltige Gas aus den ersten Kontaktstufen mit 98,5%iger Schwefelsäure von 78"'C in Kontakt gebracht, wobei das SO3 absorbiert wird. Aus der Zwischenabsorptionsstufe A 1 wird die Schwefelsäure mit 103°C über Leitung 1 abgepumpt und in dem Säurekühler K mit Wasser auf 6O⁰C abgekühlt In der Lufttrockenstufe LT wird Luft mit der 60"C warmen Schwefelsäure getrocknet Die getrocknete Luft wird dem Schwefelverbrennungsofen oder dem Kontaktofen

lu 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

π 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 'indabsorptionsstufe A 2 auf die Zwischcnabsorptionssiufi A i gepumpt, so daß sich ein geschlossener Säurezyklus ergibt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist im Säurezyklus zwischen der Endabsorptionsstufe A 2 und der Z-vischenabsorptionsstufe 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 befreit. Die Ablauf-

jo konzentration der Säure wird in dieser Stufe durch Wasserzugabe bei 13 auf 98,8% eingestellt. Die Säure verläßt die Zwischenabsorptionsstufe 4 1 mit 117⁰C, wird in dem Säurekühler K auf 60°C abgekühlt und läuft dann über Leitung 7 auf die Lufttrockenstufe /.Tauf, in

ji der sie die für die Kontaktoxidation benötigte Luft trocknet. Die Wasserzugabe zu der Lufttrockenstufe durch Leitung 11 wird so geregelt, daß sich eine Konzentration der an die Endabsorptianssttfe ,4 2 übergebenen Säure von 98,4% einstellt. Zugleich wird von der Übergabeleitung 8 eine von dem Säureniveau in de- Lufttrockenstufe 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

4-, Säure läuft mit einer Konzentration von 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

■-,0 Kontaktoxidation zugeführte Eingangsgas, beispielsweise ein gereinigtes Röstgas, getrocknet. Die Trocknersäure läuft mit einer Konzentration von 98,4% und eine^r 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 SiJre verläßt die Zwischenabsorptions-

mi stufe A 1 mit 105°C und einer Konzentration von 98,8%, wird in dem Säurekühler K auf 50⁰C abgekühlt vnd läuft dann über leitung 14 auf die SO2-Trockenstufe SO₂T auf. In dieser Stufe wird das der Kontaktoxidation zuzuführende Eingangsgas, beispielsweise gereinigtes

(,-, Röstgas, getrocknet.

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

Leitung 15 aufdie Lufttrocknungsstufe /.7'gepumpt, 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 bO"C aufdie Endabsorptionsstufe A 2 auf und absorbieri dort das in der letzten Kontaktstufc noch gebildete Schwefeltrioxid. Die Säure läuft mit einer Konzentration von 98.5% und einer Temperatur von 70 C aus der Endabsorption ab und wird üi^cr Leitung 17 auf die Zwischenabsorptionsstufe A 1 gepumpt. Die Säure wird mit einer Temperatur von 105"C über Kühler K wieder der SO?-Trockenstufe 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 erfindungsgemäßcn Verfahren wird nur ein Säurekühler benötigt anstelle von jeweils einem Kühler in jeder Stufe bei den bekannten Verfahren. Insgesamt ergibt sich hierdurch eine wesentliche Senkung der Anlagekosten.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Gastrocknung und SOs-Absorption bei der Herstellung von Schwefelsäure aus SOi-haltigen 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 SOj-Absorptionsstufe nach ungekühltem in 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 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 SOj-Absorpiionsstufe als Produktsäure abzieht.

2. Verfahrin nach Anpruch 1 mit einer Zwischenabserptionsstufe und einer Endabsorptionsstufe für die SO3-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 Zwischenabsorptionsstufe zurückführt und die Produktsäure aus der Lufttrockenstufe oder der Endabsorptionsstufe abzieht.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn- in zeichnet, daP man die Säure aus der Zwischenabsorptionsstufe von 100 bis 110⁰C auf 50 bis 6O⁰C abkühlt und über die Lufttrockenstufe und die Endabsorptionsstufe in die Zwischenabsorptionsstufe zurückführt (F ig. 1). )>

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Säure aus der Zwischenabsorptionsstufe von 110 bis 120⁰C auf 50 bis 65°C abkühlt und über die Luftirockenstufe, 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 110°C auf 40 bis >60°C abkühlt und über eine Trockenstufe für SO2-haltiges Gas, die Lufttrockenstufe und die Endabsorptionsstufe in die Zwischenabsorptionsstufe zurückführt (F ig. 3).