NO138444B - Fremgangsmaate til toerkning av so2-holdige gasser samt av forbrennings- og fortynningsluft for svovelsyrefremstilling med konsentrert svovelsyre - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte til

tørkning av SC^-holdige gasser, spesielt av røste- eller spalt-gasser samt også av luft for forbrenning av svovel med svovelsyre.

Bortsett fra våtkatalyse hvor det ved anvendelse

av høye gasstemperaturer unngås utskillelse av svovelsyrekonden-sat i selve katalysatoren og de etterfølgende systemer, rørled-ninger, varmeutvekslere er teknikkens stand.å tørke S0o-holdige gasser etter deres våtrensning ved vasking med konsentrert svovelsyre best mulig før de tilføres til den katalytiske oksy-dasjon. Etter våtrensningen er gassene mettet resp. overmettet med vanndamp og tørkes deretter i fyllegemetårn i motstrøm med 95-98%-ig svovelsyre. Ved fortynnings- og kondensasjonsvarme oppvarmes syren ved utløpstemperaturene til maksimalt 50°C til 60-75°C. I de vanligvis anvendte tørkeanlegg oppkonsentreres den fra tørketårnet utstrømmende syre med frisk syre igjen og avkjøles til oppløpstemperatur.

På tilsvarende måte arbeides det ved tørkning av forbrenningsluft for svovelforbrenning og av fortynningsluft. Riktignok er den vannmengde som skal kondenseres betraktelig mindre i forhold til røstgasser.

Ifølge litteraturen publiserte verdier ligger vanndamppartialtrykket over 95%-ig svovelsyre og en temperatur på 50°C ved 0,0059 g/Nm^. De etter ovenfor omtalte ma.te drevne risletårn oppnår imidlertid bare tørkningsgrader på 0,05, i beste fall 0,03 g I^O/Nm^. Som andre undersøkelser har vist (A. Peter, Chem. Techn. 22, 410 (1970) er denne store avstand fra likevekten tilbakeføre på den lille fuktningsgrad på 0,5

i vanlig tørketårn, dvs. bare halvparten av den i tørketårnet tilstedeværende syre resp. fyllegeme kommer til virkning. Denne

foreteelse er å tilbakeføre til den ved 50°C relativt dårlige fuktbarhet på grunn av seighet av syren samt på de anvendte små berislingstettheter.

På tross av disse fakta er en i praksis og litteraturen fast forankret grunnsetning, å drive tørketårn med en maksimal syreoppløpstemperatur på T 50°C. Videre angis all-tid igjen at en tørkning inntil en restfuktighet på 30, maksimalt 50 mg H20/Nm^ er nødvendig for å unngå opptreden av SO^-H20-tåker ved absorpsjon av kontakterte gasser i'svovelsyre.

Det er nå funnet at man ved tørkning av vannholdige S02-gasser og av forbrennings- resp. fortynnings luft for svovel-syrefrembringelsen kan komme ut med et vesentlig mindre forhold av syremengder til gassmengden.

Oppfinnelsen vedrører altså en fremgangsmåte til tørkning av S02~holdige gasser såmt av forbrennings- og fortynningsluft, for svovelsyrefremstilling med konsentrert svovelsyre, idet fremgangsmåten er karakterisert ved at gassene som skal tørkes i et'tidsrom fra 0,2 - 2 sekunder, fortrinnsvis 0,2 - 1,0 sekunder bringes i kontakt med forstøvet svovelsyre med en overflate på 10^ - 10^ m<2>/h, fortrinnsvis 10^ - 10^ m<2>/h, av en konsentrasjon på 95 - 99$, fortrinnsvis fra 96 98$, spesielt av 96 - 97 vekt$ og ved temperatur på 35 til 80°C, spesielt på 50 til 75°C spesielt på 55 - 65°C for derved å oppnå en restfuktighet på 30 til 250 mg, fortrinnsvis på 50 - 200, spesielt 80 - 150 mg H20/Nm<3>.

Den for stoffovergangen nødvendige fasegrenseflate frembringes derved mekanisk. Dette kan f.eks. skje ved for-støvning. Ved forstøvning av syre er den nødvendige omløpsmengde ikke mere avhengig av berislingstetthet, men dessuten bare av det ønskede konsentrasjonsfall mellom oppløp og utløp. Således kreves f.eks. for en luftmengde på 60.000 Nn<r>/time en fuktighet på 15 g H20/Nm<3> og et konsentrasjonsfall fra 96,0 til 95,5$ H2S0^ 100 m^ syre/time til tørkning av gassen. Velger man et konsentrasjonsfall på 1$ (f.eks. 96,5$ til 95,5$ H2S0^), så

3 co

halverer syremengden seg, til 50 m /time. Ved pa forhand gitt syremengde er den oppnåelige tørkningsgrad sterkt avhengig av den mekanisk frembragte fasegrenseoverflate og kan optimeres økonomisk uten at apparatdimensjoner opptrer som begrensende faktorer.

En bestemt dråpediameter behøver ikke å kreves. For tørkningen er det bare avgjørende dråpeoverflaten. I løpet av oppholdstiden på maksimalt 2 sekunder kan et absorbert vannmole-kyl trenge inn til en dybde på mindre enn 100 A i syredråpene. Ved dråper med en diameter på mer enn 100 Å endres ikke konsen-trasjonen av kjernen under tørkeprosessen.

Forsøk har vist at en maksimal restfuktighet på

250 mg HpO/Nm-' spesielt er tolererbar også med hensyn til SO^-^O-tåkedannelsen.

Spesielt egnet for fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er f.eks. den såkalte venturiabsorberer, slik den er omtalt i-DAS 2.050.579 og anvendes for absorpsjon av SO-^, derved koples fordelaktig to eller tre slike forstøvningstårn etter hverandre. To mulige utførelsesformer skal omtales nærmere under henvisning til tegningsfigurene 1 og 2, hvor det hver gang ble kombinert to forstøvningstørkere.

På figurene 1 og 2 har siffrene følgende betydning:

1: forstøvningstørker

2: forstøvningstørker

3: svovelsyre sump

4: avstrykningssjikt

5: dråpeutskiller

6: beholder for omløpende syre

7- gassinnløp

8: gassutløp

9, 9a: tilførsel for syre

10: motstrømsdyse

11, 12: venturidyser

13: bortføring av fortynnet syre

14: tilførsel for konsentrert syre.

Ved 7 tilføres gassen som skal tørkes med hastigheter på 5 30 m/sekund, fortrinnsvis på 10 til 15 m/sekund og bringes ved 1 og 2 over 9 og 9a i kontakt med svovelsyre■av en konsentrasjon på 95 til 99 vekt$, fortrinnsvis på 96 - 98 vekt$. I henhold til en foretrukket utførelsesform vist på figurene 1 og 2 kan det mellom første og annen venturiforstøvningsdyse 11 og

12 minst innbygges en motstrømsdyse 10, hvorover det, kan innføres en tredje delstrøm av syren. Motstrømsdysen 10 kombineres fortrinnsvis med syreinnløp 9a. Temperaturen av den over 6 i krets-løp førte syre - omtrent på 35 til 80°C holdes konstant aten av-kjøling, da den dannede varme bortføres ved hjelp av de tørkede gasser. Gassuttredelsestemperaturen og syretemperaturen er lik ved enhver driftstilstand. Syretemperaturen bestemmes av temperatur og fuktighet av gassen som skal tørkes og underligger derfor langtidssvingninger (årstidsbetinget). Fra beholder 6 fjernes ved 13 en del av den fortynnede. syre og blandes med frisk konsentrert syre, tilbakeføres igjen ved 14, for igjen å fremstille begynnelseskonsentrasjonen. Forholdet mellom gass

og omvalset syre avhenger av forangitt konsentrasjonstall, mellom tilløpende og bortløpende syre av gassens vanninnhold. Ved kon-sentras j onsavtak av syre fra f.eks. 97 til 96% og en luftfuktig-het på 5 - 30 g/Nm utgjør forholdet mellom syre og gass 0,27 - 1,65. rn? pr. 1000 Nm^ og ved en røstgassfuktighet på 20 - 50 g/ Nm<3> 1,1 - 2,75 m^ pr. 1,000 Nm^ røstgass.

Konsentrasjonsfallet kan ved foreliggende fremgangsmåte også utgjøre mer enn 1$, mottagbare"er nedganger til 3%. De overnevnte forholdstall nedsetter seg da tilsvarende, ved en differens på 3$, f.eks. til en tredjedel. Tidligere ble det til tørkning for det meste anvendt et fyllegemetårn, som drives med en gasshastighet på ca. lNm^/sekund og en berislingstetthet inntil 15 m 3 syre/m 2.h, således at uavhengig av fuktigheten av gassen som skal tørkes utgjør forholdet mellom omvalset syre og gass ca. H ,2 m3 -vlOOO Nm 3. Derved er konsentrasjonsfallet av den omløpende syre en funksjon av gassfuktigheten.

Svovelsyren føres hver gang ved forsnevring av for-støvningsvaskeren med en slik hastighet i likestrøm til gassen som skal tørkes, at syren fordeler seg med stor overflate (10<* >til 10 6 m ?/h) i gassen. Ved de hver gang snevreste soner av forstøvningsvaskeren innstilles gass- og syrehastigheter på ca.' 20 til 35 m/sekund ved et hastighetsforhold mellom innsnevret sone til utvidet sone på 1,5 : 1 til 3 : 1. ;På utførelsesformer, vist på figur 1, er det foran dråpeutskiller 5 innbygget et avstrykningssjikt 4 med ikke be-rislede fyllegemer, som fremfor alt bevirker en økning av syredråpene. Dessuten tørkes i tillegg gassen ved hjelp av tilbake-holdt syre. Utskillelsen av smådråper foregår i utskilleren 5-Som utskiller kan det anvendes de fra svovelsyreteknikken kjente filtre. I utførelsesformen ifølge figur 2 sees det bort fra avstrykningssjikt og utskillelse av smådråper foregår bare i 5-De ved den kjente fremgangsmåte og fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen nødvendige oppholdstider er en direkte grad for det nødvendige bygningsvolum og' derved økonomien. Således utgjør f.eks. oppholdstider ved et vanlig tørketårn 3,3 sekunder; ved en høyhastighetsforstøvningstørker ifølge figuren imidlertid bare 0,6 sekunder. ;Målestokk for den funksjonelle virkning er ;;Den utgjør for tørketårn ved 50°C 0,ll8 - 0,196, ;ved forstøvningstørker ved 65°C 0,22. ;Resultatene som oppnås viser følgende oppstilling: ;Likevektsfuktighet ;over H2S02| 95$ ved 50°C = 5,9 mg/Nm<3>;ved 65°C = 22,0 mg/Nm<3>. ;Faktisk gassfuktighet' ;i tårn av vanlig bygningstype, ;gasshastigheter inntil 1,2 m/sekund ;ved 50°C = 30 - 50 mg/Nm<3>, ;i forstøvningstørkere, ;gasshastighet inntil 30 m/sekund ;ved 65°C = 100 mg/Nm<3>. ;Anvendelsen av den foreslåtte tørkningsfremgangsmåte er spesielt gunstig for svovelsyreforbrenningsanlegg uten resp. liten syreavkjøling. Ved disse anlegg kan det høyere energi-innhold av forbrenningsluften avgi spesielt gunstig i form av damp etter forbrenningen. Ved anvendelsen av denne høyhastig-hetsf orstøvningstørker er de nødvendige investeringer mindre da apparatet er meget mindre i forhold til de vanlige risletårn. Unngåelse av syreavkjøling bringer videre en innsparing av en kjøler og den stadige innsparing av kjøleenergi. Ved konsentrasjonsfall av inngående og utgående tørrsyre på 1$ kan syremengden som skal ompumpes senkes inntil 70$ i forhold til vanlige tørke-innretninger. ;Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen skal i det følgende forklares nærmere ved hjelp av noen eksempler: ;E ksempel la. ;I et anlegg ifølge figur 1, imidlertid uten drift av motstrømsdyse 10 til innføring av en tredje syredelstrøm ble det tørket 50.000 Nm<5> luft/h med 4,0 g H^/Nm<5> fuktighet. Gass-inntredelsestemperaturen utgjorde 3,4°C. Syrekonsentrasjonen utgjorde 96, 4$ H2SOi| og dens temperatur var 34°C. Den tørkede luft hadde en restfuktighet på 66 mg H20/Nm<3> og en "temperatur på ca. 34°C. Syreomløpet utgjorde 120 - 180 ' m<5>/h. Under driftsbetingelsene har den forstøvede I-^SO^ en overflate på 1,53 • 10^ m<2>/h. ;E ksempel lb. ;I et anlegg som ved eksempel la ble det tørket samme gassmengde, men med en fuktighet på 7,0 g H20/Nm<3>. Syrekonsen-tras j onen utgjorde 96,3% l^SO^ og syretemperaturen 4l°C. Restfuktigheten utgjorde i dette tilfellet 102 mg H20/Nm<3>. Syreom-løpet utgjorde 120 - l80 m<3>/h. Under driftsbetingelsene hadde den forstøvede H^O^ en overflate på 1,07 10^ m<2>/h. E ksempel 2a. ;I et anlegg som vist på figur 1, ble det tørket ;en gassmengde på 60.000 Nm<3> luft/time med en fuktighet på 5,6 g H20/Nm<3>. Gassinngangstemperaturen lå ved 7°C, syretemperaturen ved 33°C og syrekonsentrasjonen ved 96,3 - 96$ H2S0^. Den tørkede luft hadde en restfuktighet på 43 mg H20/Nm3. Under driftsbetingelsene hadde den forstøvede H~S0h en overflate på 3,3 . 10<5 >m 2/h. Syreomløpet utgjorde ca. 41 m3/h. ;E ksempel 2b. ;I et anlegg som angitt i eksempel 2a, ble det tørket 60.000 Nm<3> luft/h med en fuktighet på 14,9 g H20/Nm<3>. Syretemperaturen lå ved 6l°C, syrekonsentrasjonen utgjorde 96,5 - 96$ H^SO^, den fundne restfuktighet og den tørre luft lå ved 81 mg H20/Nm^. Under driftsbetingelsene hadde den forstøvede HpSOh en overflate på 3,6 . 105 m /h. Syreomløpet utgjorde ca. 50 m^/h. ;E ksempel 3- ;I et anlegg ifølge figur 2 ble det tørket 60.000 Nm<3>/h med en fuktighet på 19 g H20/Nm3 og en temperatur.på 22°C. Derved var den innførte vannmengde 1.140 kg/h. Ved en inntred-elseskonsentrasjon på 96,5$ ved 9, 9a og 10 samt en uttredelses-konsentrasjon på 96$ ved 3 utgjorde syreomløpet 118 m<3>/h. Temperaturen for syreinntreden og -uttreden samt gassuttreden utgjorde 77°C. Den forstøvede HgSO^ hadde en overflate på 4,59 10<5> m<2>/h-;Restfuktigheten utgjorde 95 mg H20/Nm<3>. ;Eksempel 4. ;I et anlegg ifølge figur 2 ble tørkningen gjennomført under samme betingelser som i eksempel 3. Ved en endret dyse-innstilling ble det imidlertid frembragt en overflate på H-SOj, pa 9 . 10J m /h. Restfuktigheten utgjorde i dette tilfelle 65 mg H20/Nm<3>. ;Patentkrav : ;.1. Fremgangsmåte til tørking av SC^-holdige 'gasser samt av forbrennings- og fortynningsluft for svovelsyrefremstilling med konsentrert svovelsyre, karakterisert ved at gassene som skal tørkes, bringes i kontakt med for-støvet 95 - 99$-ig svovelsyre med en overflate på 10^ - 10^ m<2>/ h ved en temperatur av 35 til 80°C over et tidsrom av 0,2 til 2 sekunder for derved å oppnå en restfuktighet på 30 til 250 mg <K>2<0/Um5, >2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det anvendes forstøvet 96 - 98$-ig svovelsyre med en overflate på 10<5> - 10^ m<2>/h. 3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert vedat det anvendes forstøvet svovelsyre med en temperatur av 50 til 75°C. 4. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 3, karakterisert ved at gassene som skal tørkes innføres med en hastighet av 5 til 30 m/s, fortrinnsvis fra 10 til 15 m/s. 5. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 4, karakterisert ved at absorpsjonsvarmen bortføres ved hjelp av gassene som skal tørkes. 6. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 5» karakterisert ved at svovelsyren forstøves ved hjelp av dyser på ett eller flere steder i soner med innsnevret tverrsnitt. *

Claims (13)

1. Anordning ved øvelses-geværgranat, omfattende en inert granat som kan brukes påny og som har en utvendig form som er analog med formen av en aktiv granat og som tjener som et utskytingsrør for et projektil med lite kaliber og har ballistiske egenskaper som er ekvivalente med de ballistiske egenskaper hos en aktiv granat, karakterisert ved at anordningen omfatter midler som under innvirkning av en eneste patron på den ene side bevirker utskyting av projektilet med lite kaliber med en hastighet svarende til hastigheten av en aktiv granat, og på den annen side utskyting av den inerte granat i en bane som ender i liten avstand fra skytteren.

2. Anordning ifølge påstand 1, karakterisert ved at patronen er identisk med den som brukes til utskyting av den aktive granat.

3. Anordning ifølge påstand 1, ka-rakterisertvedat granatrøret (2, 32) over et med hull (8) forsynt element (7) står i forbindelse med granatens halerør (4, 36), hvilket element bevirker at granaten kastes ut under virkningen av patro-nens drivgasser og faller ned i nærheten etter at projektilet (13, 38) med lite kaliber er skutt ut, idet drivgassene delvis bringes til å virke på projektilet med lite kaliber og delvis på granaten (1—12).

4. Anordning ifølge påstand 1, hvor projektilet med lite kaliber lades gjennom munningen i den forreste del av granat-røret, karakterisert ved at projektilet i denne stilling holdes fast ved hjelp av sperreorganer (28) som begrenser dets tilbakebevegelse.

5. Anordning ifølge påstand 1, karakterisert ved at hodestykket på projektilet (13) med lite kaliber rager ut av den forreste del av granatens rør (2).

6. Anordning ifølge påstand 1, karakterisert ved at projektilet (38) med lite kaliber er anbragt i den bakre del av granatrøret (32), i hvilket det innføres etter at den mellomliggende del (35) som forbinder granatlegemet (29, 30) med granathalen (36), er skrudd ut.

7. Anordning ifølge påstand 1, karakterisert ved at granatrøret omfatter et tilleggsekspansjonskammer (31) for gassene, hvilket kammer er anordnet i ring omkring granatrøret (32) og står i forbindelse med dette.

8. Anordning ifølge påstand 1, karakterisert ved at ekspansjonskam-meret (3) har åpninger (12) som munner ut utenfor granatrøret (2).

9. Anordning ifølge påstand 1, karakterisert ved at projektilet (13) med lite kaliber er stabilisert ved hjelp av en styring (17, 18), hvis lengde er minst lik halvparten av projektilets lengde.

10. Anordning ifølge påstand 1, karakterisert ved at legemet og styringen for projektilet med lite kaliber er av et lett materiale, mens hodestykket (14) som er massivt og halvkuleformet, er av et tungt metall.

11. Anordning ifølge påstandene 1 og 10, karakterisert ved at projektilet med lite kaliber omfatter bak styringen (17, 18) et sylindrisk, kalibrert bakre parti (27) med et tetningsbånd (25).

12. Anordning ifølge påstandene 1 og 10, karakterisert ved at en sylindrisk hylse (15a) forbinder hodestykket (14) med legemet av projektilet med lite kaliber.

13. Anordning ifølge påstand 1, karakterisert ved at bare legemet av projektilet med lite kaliber er av et tungt metall, mens hodestykket (39) og projektilets styring (41) er av et elastisk eller plastisk materiale. •