DE2816469C2

DE2816469C2 - Verfahren zur thermischen Spaltung von Abfallschwefelsäure

Info

Publication number: DE2816469C2
Application number: DE19782816469
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl.-Ing. 5030 Huerth Kerner; Paul Dipl.-Ing. 5164 Noervenich Schmitz
Original assignee: Davy International Ag, 6000 Frankfurt
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1978-04-15
Filing date: 1978-04-15
Publication date: 1980-04-10
Also published as: DE2816469B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Spaltung von Abfallschwefelsäure zu einem SO2 enthaltenden Gas durch Erzeugen eines Säurestrahls, pneumatische Zerstäubung des Säurestrahls zu feinen Tröpfchen durch Erzeugen von Schallschwingungen in dem den Strahl umgebenden Gas und gleichzeitiges Verbrennen eines Brennstoffs zur Erzeugung von Temperaturen in dem Bereich von 800 bis 1300⁰C in dem Spaltreaktionsraum.

Bei einer Reihe chemischer Prozesse fallen unterschiedlich verunreinigte Abfallschwefelsäuren an, aus denen sich die Verunreinigungen nur durch aufwendige Maßnahmen entfernen lassen. Diese Säuren, die außer Wasser und Schwefelsäure als Verunreinigungen hauptsächlich organische Verbindungen, beispielsweise Sulfonsäuren, Sulfate, wie z. B. Ammoniumsulfat oder Metallsulfate, oder Metalloxide enthalten, werden daher bei Temperaturen zwischen etwa 800 und 1300⁰C reduzierend gespalten, wobei ein SOrhaltiges Spaltgas entsteht, das in bekannter Weise nach dem Kontaktverfahren zu Schwefelsäure oder Oleum oder aber auch zu Elementarschwefel verarbeitet werden kann. Die zur Spaltung notwendige Wärmeenergie wird durch gleichzeitige Verbrennung von Heizöl oder Heizgas im Spaltofen erzeugt.

Zur Eindüsung von Abfallschwefelsäuren in Spaltöfen werden Luft-Zerstäuberdüsen mit großem Querschnitt verwendet, da die meisten Säuren erhebliche Verunreinigungen an festen Stoffen und/oder Polymerisationsprodukten enthalten. Druck-Zerstäuberdüsen neigen infolge dieser Verunreinigungen zu Verstopfungen, die Betriebsstörungen zur Folge haben, und werden deshalb weniger häufig eingesetzt. Bei den verwendeten Luft-Zerstäuberdüsen sind zur Zerstäubung etwa 03 bis 0,8 Nm' Luft je kg Abfallsäure erforderlich, wobei Tröpfchengrößen zwischen 400 und 600 μιη erreicht werden. Der Nachteil bei der Verdüsung mit Luft ist die Verdünnung des Spaltgases mit Luft, durch die sich erhöhte Investitionen für die sich anschließende Schwefelsäureanlage ergeben. Verringert man dagegen zur Kompensation der Zerstäubungsluft den Luftüberschuß an den ölbrennern, so ist zur vollständigen Verbrennung ein größerer Ofenraum erforderlich, und der SpaltprozcU wird störanfälliger.

Es ist auch bereits bekannt. Abfallschwefelsäure

durch Schallenergie zu zerstäuben. Hierzu wird zunächst ein Säureurahl erzeugt, der dann durch Ultraschallschwingungen in dem den Strahl umgebenden Gas zu feinen Tröpfchen zerrissen wird. Die Ultraschallschwingungen werden durch einen Hartmann-Generator erzeugt Bei dieser Vemebeiung der Abfallsäure entstehen Tröpfchen hauptsächlich im Durchmesserbereich zwischen 10 und 40 μιη; die Anzahl der Tröpfchen, die größer als 200 μπι sind, machen weniger als 1 % aus.

Es wurde nun gefunden, daß zu einer wirksamen Abfallsäurezerstäubung nicht die Erzeugung von Ultraschallschwingungen in dem umgebenden Gasraum erforderlich ist, sondern daß es genügt, Schallschwingungen einer Frequenz in dem Bereich von 3 bis 10 kHz, vorzugsweise von 8 bis 1OkHz zu erzeugen. Die Erzeugung des Schalls in dem angegebenen Frequenzbereich ermöglicht im Vergleich zu dem bisher angewandten Ultraschall eine Verringerung des Schallgas/Säure-Verhältnisses. Dieses Verhältnis liegt vorzugsweise in dem Bereich von 0,2 bis 0,4 Nm³/kg, insbesondere bei 0,3 NnvVkg, wobei der Eintrittsdruck des Schallgases und der Säure nicht über 3,5 atü liegt

Trotz der mit der angegebenen Frequenzabsenkung verbundenen Verringerung des Schallgas/Säure-Verhäitnisses ergab sich keine Veränderung der mittleren Tropfengröße in Richtung auf größere Durchmesser. Die Säurespaltung wird daher durch den Übergang in den niedrigeren Frequenzbereich in keiner Weise verlangsamt oder beeinträchtigt, d. h. das erforderliche Spaltofenvolumen wird im Vergleich zur Ultraschallverdüsung nicht größer.

Die Verkleinerung der spezifischen Schallgasmenge bei der Verringerung der Schallfrequenz aus dem Ultraschallbereich in den hörbaren Bereich von 3 bis 10 kHz hat zudem den Vorteil, daß die erzeugte Spaltgasmenge verringert und die SO2-Konzentration erhöht werden. Dies bedeutet eine wesentliche Einsparung von Betriebsmitteln und eine Verminderung der Investitionskosten, da die Größe der nachgeschalteten Schwefelsäureanlage von dem Volumen und dem SOj-Gehalt des durchzusetzenden Kontaktgases bestimmt wird.

Der Geräuschpegel des Schallgeneralors liegt bei 100 bis 110 dB, d. h. in einem Bereich, der bei Verbrennungsanlagen üblich ist.

Beispiel

Es werden 4000 kg/h Abfallschwefelsäure folgender Zusammensetzung

6?Gew.-% H₂SO₄
6 Gew.-°/o Schwefel suspendiert
1 Gew.-°/o anorg. Verunreinigungen

31 Gew.-0/0 H2O

in einen Spaltofen eingeführt und durch Beschallung mit Luft bei einer Schallfrequenz von etwa 8 kHz zerstäubt. Das Schallgas/Säure-Verhältnis betrug 0,3 NmVkg. Die mittlere Tröpfchengröße, bezogen auf die Masse der Tropfen, lag bei 70 bis 100 μπι. Zugleich wurden im Spaltofen 480 kg/n Heizöl mit 470ONmVh Luft verbrannt, so daß im Ofen eine Temperatur von 1050⁰C aufrechterhalten wurde. Man erhielt 9100 NmVh Spaltgas mit /,6Vol.-°/o SOj. Der Geräuschpegel lag bei 106 dB.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur thermischen Spaltung von Abfallschwefelsäure zu einem SO2 enthaltenden Gas durch Erzeugen eines Säurestrahls, pneumatische Zerstäubung des Säurestrahls zu feinen Tröpfchen durch Erzeugen von Schallwingungen in dem den Strahl umgebenden Gas und gleichzeitiges Verbrennen eines Brennstoffs zur Erzeugung von Temperaturen in dem Bereich von 800 bis 1300⁰C in dem Spaltreaktionsraum, dadurch gekennzeichnet, daß man in dem Gas Schallwingungen einer Frequenz im Bereich von 3 bis 10 kHz, vorzugsweise von 8 bis 10 kHz erzeugt.