JPS6252109A - 硫酸の製造法及びその製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、二段吸収法による硫黄からの硫酸の製造法
及びこれに用いる装置に関するものでるる０ （従来の技術） 硫黄を供給原料として使用する！ａ酸の二段吸収製造法
においては、主ガス流を硫酸と接触させる操作、かなり
の量の熱量が発生し　これらの熱を硫酸から除去しなけ
ればならない操作の三つの操作がある。代表的な従来技
術においては、各々のそのような操作を実施する装置系
はがスを充填により上方に流通させ多値の硫酸再循環流
と接触させて該再循環流中にかなりのガス墓並びに熱を
移動させる充填塔と、酸量を再循環させる適切なポンプ
を具備した酸貯蔵槽と、発生し几熱を除去する冷却器と
組合せた酸移送装置系統と、水での希釈装置系統と酸濃
度並びに酸量な調節する装置とから成る。

前記三つの操作の第一番目は入って来る空気の乾燥であ
る。ここで周囲空気を酸と接触させて水分を除去する。

空気を用いると、熱負荷量（即ち発生した熱及び除去さ
れるべき熱）は他の操作において発生する熱負荷量に比
べると例えば低く、例えば三つの操作における総熱負荷
の約１０チである。以下に示されるように乾燥塔内で再
循環する酸は例えば９３〜９６チＨ２ＳＯ４ｆ７！を含
み、通常４０〜７０°Ｃの温度範囲にある。

第二番目の操作は転化工程の中間段階力・ら放出される
プロセスガスからのＳＯ３の除去である。例えば、転化
工程で生成した８０５の約９０優が・例えば７０〜１ｌ
ｏＱｃの温度範囲にある９８−熱硫酸と接触させること
によってこの工程で除去される０この操作における熱負
荷は通常三つの操作における総熱負荷の約７０％である
。この操作は通常は中間吸収と言われる。必要とされる
酸の循環は熱の発生及び物質移動の要件に応じ℃高い。

第三番目の操作は転ｆヒエ程の最後即ち最終段階から放
出されるゾロセスがスからのＳＯ３の除去である。ここ
では、転化工程で生成した残留ＳＯ３を第三の酸再循環
流と接触させることによって除去する。熱負荷は通常中
間吸収操作で生成する熱負荷に比べて小さく、酸操作系
における総熱発生量の精々２０チである。

上記の三つの操作を遂行する三つの別個の操作系を用い
ると、各々の操作系において酸濃度の調節及び酸量の制
御が必要である。酸濃度の調節は操作系間の酸の相互移
動によって及び／又は適当と認められる水での希釈によ
って通常達成され、然るに酸量の調節は操作系の各々に
おけるレベル（液面）の調節によって通常達成される。

各々の操作系における酸循環量は捕捉されるＨ２Ｏ又は
ＳＯ５の量に比べて非常に太き（、塔内の充填物を潤す
必要性及び重大な腐食を避ける必要性により通常設定さ
れる適切な温度範囲に留める必要性により限定される０ 代表的な硫酸製造グラノドは米国特許第３．５３６．４
４６号明細′４（モーラ−ら）に開示されており、該明
細書には三つの塔の各々がそれ自体の循環ポンプ、冷却
器、ボン！及び貯蔵槽を備えており、各々の操作系にお
ける酸濃度はタンク間の交叉流の使用、希釈水の添加及
び生成物の取出しによって調節している。この従来法は
別個の冷却器、レベル制御装置、貯蔵槽、分析器及びポ
ンプ装置を必要とし、従って代表的な実施法では恐ら（
は最も高価で、複雑な酸製造装置である。

１モノ”システムとして知られる、複雑さめ；より少な
い改良された酸製造装ｍ系が開発され℃おり、該装置系
では乾燥操作と中間吸収操作とを組合せた循環システム
が兼ね備えられ、共通貯蔵槽又はポンプタンクからの酸
は、適当な冷却器を通って乾燥塔及び中間吸収塔にボ／
グで送られる。

必然的に乾燥装置系内を循環する酸は９８％濃度を有し
何故ならこの濃度は吸収操作で必要とされ、より希薄な
酸は通常別個の酸希釈装置系によって生成されるからで
ある。しかしながら、全乾燥装置系が希釈装置系によっ
て置き換えられたけれども未だ三つの別個の装置系が必
要とされ、三つのレベルは未だ調節を８殼とする。

前述した従来技術の両方共、酸月な調節し且つ酸濃度を
制御するのに複雑な移送系列と液面計と分析器とを必要
とする。大量の循環酸流を取扱うのに多数の酸冷却器（
即ち熱交換器）もまた必要とされる。全体にわたる結果
を見ると多（の潜在的な危険を有する高価なプラントで
あり制御が複雑である。

一つの回路及び一つの冷却器を用いたより一層の改良法
がカナダ特許第１．１８１，５６ｇ号明細書に示され該
明細書では酸がポンプ装置を経由して乾燥塔から直接最
終吸収塔に流れその結果として別個の最終吸収回路装置
系を用いずｒこ済む。この装置系は単一の酸循環装置系
と単一の冷却装置とを提供しているが、液面制御装置及
びポンプ輸送装置を具備した二つの別個の貯蔵槽が必要
である。別の欠点は個々に必要とされるポンプ装置にあ
り、二ツのポンプ装置について別々の予備部品の維持管
理が必要となる。更に二つのタンク用の配管、バルブ、
液面制御装置を必要とし、非常に大きな中間吸収塔及び
乾燥塔に浸潤流を供給する冷却装置内２通る大量の酸量
並びに乾燥塔を通る酸流Ｙ必要とする。

（発明が解決しようとする問題点） それ故、本発明の一つの目的は二段吸収プラント用のよ
り単純な酸製造方式を提供することにある。

本発明の他の目的は酸が比較的高温であるグランドの１
個所で酸製造系から熱を除去できる装置を提供すること
であり熱移動装置における費用を最小限にし、他の用途
のために結合したエネルギーの回収をより容易にするも
のである。

（問題点を解決するための手段） １つの要旨によると、本発明は乾燥塔、中間吸収塔及び
最終吸収塔から成り、しかも各々の塔が酸入口及び酸出
口を具備し、前記乾燥塔並びに前記製経吸収塔の前記出
口から排出される酸を共通貯蔵槽に供給する装置と；前
記中間吸収塔の前記出口から排出される酸を別個の貯蔵
槽に供給する装置と、前記共通貯蔵槽から前記中間吸収
塔並びに最終吸収塔の前記入口に酸を供給する装置と；
熱交換器と：前記別個の貯蔵槽から前記熱交換器を通っ
てそれから前記乾燥塔並びに前記中間吸収塔の前記入口
に酸をポンプで供給する装置とを有してなる硫黄から硫
酸を製造する装置を提供する。

別の要旨によると、本発明はガス流を乾燥塔に流通させ
て水を除去し、これを硫黄の燃焼に用いてＳＯを生成し
、ＳＯ２の一部をＳＯ５に転化させ、次いでガス流を８
０３の除去のため中間吸収塔に通し、次いで前記がス流
中の残存ｓ０２の実質的に全てな別置のＳＯ５に転化し
、更に次いでロー記ガス流を前記別置ＳＯ３の除去のた
めに最終吸収塔に通し、前記ガス流を前記乾燥塔の中及
び両方の前記吸収塔の中で硫酸流と接触させることから
成る二段吸収による硫酸の製造法において、 ａ）前記乾燥塔並びに前記最終吸収塔からの酸量を一緒
にして合した酸量を形成させ−ｂ）前記の合した酸量を
分流し、その一部を前記中間吸収塔並びに前記最終吸収
塔に流通させ、 Ｃ）前記中間吸収塔からの酸量を冷却して冷却酸量を生
成させ、 ｄ）前記冷却酸量を分流し、その一部？前記乾燥塔並び
に前記中間吸収塔に流通させることから成ることを特徴
とする硫酸の製造法を提供する。

（実施例） 本発明の他の目的及び利点は硫酸製造装置の図解図を示
す添付図面を参照して本発明の好適な具体例についての
以下の説明から明らかであろう。

図面に示した装置は三つの塔すなわち乾燥塔１０、中間
吸収塔１１及び最終吸収塔１２を有する。これらの塔の
各々は、下部にガス入口Ａ及び上部にガス出口Ｂを有す
る。各々の塔は頂部に酸入口Ｐ及び底部に酸出口Ｑ’＆
有する。各々の塔は充填物で充填され、該充填物を通っ
てガス又は空気と酸とがパーコレートされてそれら同志
の間で十分かつ緊密な接触を生ずる・ 前記装置のプロセスガス循環方式は通常の実施による。

空気は取入れ口１３な通って装置に入り入口１０Ａを通
って乾燥塔１０に進行する。空気は無水状態で出口１０
Ｂから出る。二酸化硫黄を生成させるため硫黄を硫黄燃
焼バーナー（図示せず）中で乾燥空気と共に燃焼させて
二酸化硫黄を生成する。空気と二酸化硫黄の混合である
ノロセスガスは次いで接触式転化器（図示せず）に通送
され、そこで大部分の二酸化硫黄が三酸化硫黄に転化さ
れる。ＳＯ３及び未転化ＳＯ□で充填されたノロセスガ
スは入口１１Ａ７通って中間吸収塔１１に入る。実質的
に全てのｓｏ、を酸に通しながらガスは出口１１Ｂから
出る。次いで中間吸収塔からの流出ガスは第二の接触式
転化器（図示せず）ＶＣ入り、存在するＳＯ□のほとん
ど全てがｓｏ３に転化する。次いで第二の接触式転化器
からの流出ガスは最終吸収塔１２に入り、ｓｏＳの最後
の残留物が塔１２内を循環する酸に吸収される。最後に
ガスは煙突１４を通って大気に排出する。

酸出口１０Ｑ、１１Ｑ、１２Ｑは、貯蔵槽同志の間で酸
液面を底流で均等化させ得る部分隔壁・　　１８によっ
て共通貯蔵槽１６と別個の貯蔵槽１７とに区画されてい
る結合貯蔵槽１５に流れ込む。

乾燥塔１０及び最終吸収塔１２からの酸は共通貯蔵槽１
６に運搬され、然るに中間吸収塔１１からの酸は別個の
貯蔵Ｎ１１７に運搬される。

第一ポンプ１９及び第二ポツプ２ｏはそれぞれの貯蔵槽
１６．１７から酸を運搬する。別個の貯蔵槽】７からく
み上げられた酸は熱交換器２１（物理的に１個又はそれ
以上の熱交換器ユニットであってもよい）を通してボン
！で押送され、酸は熱交換器を通る導管２２．２３Ｆ、
−経由して循環する冷却水によって冷却される。次いで
酸の一部は乾燥器１０及び中間吸収塔１１の酸入口１０
Ｆ及びＩＩＰに進行する。乾燥塔１ｏからの酸は共通貯
蔵槽１６に流入する。共通貯蔵槽１６からの酸の一部は
最終吸収塔の酸入口１２Ｐに直接ボ／グで送られ、酸の
別の部分は別個の貯蔵槽１７からの冷却された酸の適当
な部分と一緒にされて中間吸収塔の酸入口１１Ｐに直接
ボ／グで送られる。

酸生成物は出口２４を通して抜き出される・中間吸収塔
１１から排出される酸は溶存ｓ０２で汚染されている。

それ故、別個の貯蔵１１７における酸もまたｓｏ２で汚
染されている。すなわち・乾燥塔及び中間吸収塔に入来
する酸もまたＳＯで汚染されている。乾燥塔ｌこおいて
、空気は汚染された酸と接触する。この塔において水分
は空気から酸に非常に容易に進行するのみならず、溶存
ＳＯ２もまた乾燥空気流Ｖζ非常に容易に進行する。

すなわち・出口１０ＢＶＣおける空気は事実上完全に乾
燥しており、然るに出口１０Ｑにおける酸は事実上完全
にＳＯ２を含有しない。それ故、共通貯ＭＭＪ１６ｖｃ
おける酸は事実上５０２ｆＬ−含まずそれ故入口１２Ｐ
？通って最終吸収塔１２に供給される酸は事実上ＳＯ無
含有である。すなわち、排ガス中に最終吸収塔の酸から
ｓｏ２を追出す必要はない。

本発明の装置もまた熱交換器の構成に利点を生じる・全
ての塔において、乾燥及び吸収反応は熱を生じ、それ放
散は塔に入った温度よりも高い温度で塔から出る。しか
しながら生成される熱の量は各々の塔において同じでは
ない。三つの塔において生成される熱総量のうちで、乾
燥塔１０Ｈ例えば１０％となり、中間吸収塔１１は７０
％となり最終吸収塔１２は残り２０％となる。同時に、
塔におけるガスと酸との間で十分に接触させうる要件は
三つの塔を通る底流が概略１：２：Ｉの割合であるよう
なものである。２組のデータの直接的な結果によれば乾
燥塔１０ｆｆ通って流れる酸の温度変化はほんの小さな
変ずしであり、然るに最終吸収塔１２を通っ℃流れる酸
の場合はより大きな温度上昇があり、中間吸収塔１１を
通って流れる酸の場合はなお一層大きな温度上昇がある
。図面に示した温度はこれら発熱反応の結果として生ず
る典型的な平衡温度である・ 中間吸収塔出口１１Ｑにおける酸は予期されるように最
も高温でＩＩＯ’Ｃでおる。別個の貯蔵槽１７はこの酸
を受容し、この酸は１００’Ｃよりわずかに高い温度で
熱交換器２１にボン７°で送られる。吸収反応が過度に
腐食性でない温度に中間吸収塔１１の酸を保持するため
に、酸は中間吸収塔に入る前に約７０℃に冷却きれなけ
ればならない。

この温度は乾燥塔１０に入る酸にもまえよ（適しており
、乾燥塔で生成される熱が比較的低いので酸は７５°Ｃ
よりわずかに高い温度で出口１０Ｑに出る。この温度で
は酸は共通貯蔵槽１６に入るに先立ってさらに冷却され
る必要はない。最終吸収塔から出る酸は９０°Ｃより高
（はない。

（発明の効果） すなわち、唯一の熱交換器２１のみが本発明の装置に備
えるのに必要とされるに過ぎない。この単一の熱交換器
は酸が比較的高温である所に設置される。すなわち、従
来のプラントにおける三つの熱交換器が単一の熱交換器
に取替えられ℃いるばかりでな（、この単一の熱交換器
は酸が比較的高い温度である所に設置され、熱除去を円
滑にし熱移動方式の費用を低下させる。

本発明による装置の配置は循環する酸量の半分のみが冷
却されればよいという利点を生じる。この利点はカナダ
特許第１．１．５６１５号明細書に開示された方法と対
照ケ成（７ており該方法ではグロセス酸熱が乾燥塔及び
中間吸収塔までの途中で循環流から除去され、実際の用
途ではプラントの塔を循環する酸の大部分に等しい結合
流から除去される。（例えば３／４の酸量である）。

従って、その結果としての冷却装置は非常に大きいもの
でなければならず、それ故高価なものとなる。両方の方
法において除去されるべき熱量は変らず熱交換器の酸量
口温度が同じであるけれども、この発明による方法にお
いては高い入口温度差が冷却装置の寸法及び費用を大幅
に減じる。

更に、本発明の装置はそれぞれの酸量ケ処理するために
同一ポンプ容量を利用することができすなわちボン！装
置の標準化を提供できる。このことは投下資本及び保守
においてかなりの経費節約になる。

しかもさらに、この発明ｅＣよる装（ｔはより安定した
作業グロセス！提供にこれによって乾燥塔における時季
的な温度変動作用を最小とする。

先にあげた好ましい具体例において共通貯蔵槽１６及び
分離貯蔵槽１７は隔壁１８の下の通路によって構成され
る均等化装置を通して接続されている。このことは、カ
ナダ特許第１．＋８１．５６８号明細書において入られ
る二つの液面に相対して一つのみの酸の液面？制御すれ
ばよいという利点を提供する。

余り好ましくない実施態様において二つの貯蔵槽が二つ
の相異なる別個の保持タンクとして構成されていてもよ
い。

本発明に２いて要求さ７するような装置の構造は比較的
安価で効率的な熱交換器の利点？生じるばかりでなく、
装置を制御するために必要とされる機器の１１ケ減少さ
せる。酸循環システムは塔「連続して」連結していると
みなしてもよいので、全ての酸は共通貯蔵槽１６を通っ
て成る段階で進行する。それ故、−組の温度監視装置並
びに制御装置及び−組の１！！！濃度分析装置並びに制
御装置が必要とされろ。これらの装置は共通貯Ｍ、ｍ１
６の酸をサン！リノグするように設置するのが好ましい
。

何故なら酸はこへでは硫黄・９−チー中の硫黄濃度の変
化（酸の最大変数を特徴づける因子）に最も早く応答す
るからである・任意の必要な水の添加は好ましくは塔ｌ
ｌ内の酸量１１Ｑに対し℃成される。

この発明の構造の他の有用な利点は、共通貯蔵槽１Ｇか
ら最終吸収塔に入る酸が乾燥塔又は最終吸収塔？通過す
ることにより加温されるので、最終吸収塔は冷たい状態
からその最適な咋業温度に非常に早く暖められることで
ある。このことは酸品質の見地から有利であり、しかも
また最終吸収塔が低い温度であるとき問題であり得る始
動時の大気の三酸ｆヒ硫黄汚染？減じる１頃向がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の憬酸裂造装置の図解図である。 図中、ｌＯは乾燥塔、　　１１は中間吸収塔、１２は最
終吸収塔、　　ＩＯＡ、ＩＩＡ、１２Ａはガス入口、　
　１０Ｂ、ＩＩＢ、１２Ｂはがス出【コ、１０Ｐ、１１
Ｐ、１２Ｐは酸入口、　　１０Ｑ。 １１Ｑ、１２Ｑは酸出口、　　１４は煙突、　　１５は
貯蔵槽、　　１６は共通貯蔵槽、　　１７は別個の貯蔵
槽、　　１８は隔壁、　　１９．２０はポンプ、２１は
熱間？々器、　　２２．２３は２Ｊ′４￥ｆｗそれぞれ
表わす。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、乾燥塔、中間吸収塔及び最終吸収塔から成り、しか
   も各々の塔は酸入口及び酸出口を具備し、共通貯蔵槽に
   前記乾燥塔並びに前記最終吸収塔の前記出口から排出さ
   れる酸を供給する装置；別個の貯蔵槽に前記中間吸収塔
   の前記出口から排出される酸を供給する装置；前記共通
   貯蔵槽から前記中間吸収塔並びに最終吸収塔の前記入口
   に酸を供給する装置；熱交換器；及び前記の別個の貯蔵
   槽から前記熱交換器を通して且つ前記乾燥塔並びに前記
   中間吸収塔の前記入口に酸をポンプで供給する装置を有
   してなる硫黄から硫酸を製造する装置。 ２、前記乾燥塔及び前記中間吸収塔の入口に供給される
   酸に対して行われる実質的に全ての冷却は前記熱交換器
   で行なう特許請求の範囲第１項記載の装置。 ３、前記共通貯蔵槽及び前記の別個の貯蔵槽を組合せ、
   底流均等化装置を備えている特許請求の範囲第１項又は
   第２項記載の装置。 ４、ガス流を乾燥塔に流通させて水を除去しこれを硫黄
   の焼燃に用いてＳＯ＿２を生成し、ＳＯ＿２の一部をＳ
   Ｏ＿３に転化させ、次いでガス流をＳＯ＿３の除去のた
   め中間吸収塔に通し、次いで前記ガス流中の残存ＳＯ＿
   ２の実質的に全てを別量のＳＯ＿３に転化し、更に次い
   で前記ガス流を前記別量ＳＯ＿３の除去のために最終吸
   収塔に通し、前記ガス流を前記乾燥塔の中及び両方の吸
   収塔の中で硫酸流と接触させることからなる、二段吸収
   による硫酸の製造法において、 ａ）前記乾燥塔並びに前記最終吸収塔からの酸流を一緒
   にして合した酸流を形成させ、 ｂ）前記の合した酸流を分流し、その一部を前記中間吸
   収塔並びに前記最終吸収塔に流通させ、 ｃ）前記中間吸収塔からの酸流を冷却して冷却酸流を生
   成させ、 ｄ）前記冷却酸流を分流しその一部を前記乾燥塔並びに
   前記中間吸収塔に流通させること から成ることを特徴とする硫酸の製造法。 ５、前記乾燥塔からの酸は前記共通貯蔵槽に入来する以
   前には実質的に冷却しない特許請求の範囲第４項記載の
   方法。