NO144194B - Fremgangsmaate for fjerning av svoveltrioksyd fra avgasser fra et svovelsyreanlegg - Google Patents

Description

Denne_oppfinnelse angår en fremgangsmåte til fjerning

av svoveltrioksydgass fra avgasser fra et svovelsyreanlegg, hvor avgassene fra anlegget behandles i absorpsjonsapparater og/eller gassvaskere og deretter føres til et tåkeeeliminatorsystem for fjerning av svovelsyretåke. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er angitt i hovedkravet, og en foretrukken utførelsesform er angitt i krav 2.

Ved den konvensjonelle fremstilling av svovelsyre oksyderes svovel under oppvarmning i nærvær av luft og/eller supplerende oksygen under dannelse av SC>2 , som så føres gjennom en konverter inneholdende vanadiumpentoksyd-katalysator, hvorved svoveldioksydet omdannes til SO^. Det gassformige SO^ blir så brakt i kontakt med konsentrert svovelsyre under dannelse av ytterligere svovelsyre. Det gassformige avløp fra denne reak-sjon inneholder SC^, SO^ og en tåke som gjerne kalles svovelsyre-tåke. Denne dannes når SO^ bringes i kontakt med fuktig luft og danner små partikler av svovelsyre.

For å fjerne disse bestanddeler fra den gassformige avløpsstrøm behandler man gassene i en rekke gassvaskere og/eller absorpsjonsapparater, hvor hovedsakelig alt SC^, SO^ og svovelsyre-tåken fjernes. Da disse systemer ikke er 100% effektive,

er 35-700 mg svovelsyre-tåke pr. kubikkmeter avløpsgass blitt sluppet ut gjennom avtrekkssystemet til atmosfæren. Når dette skjer, kan man se den gassformige tåke komme ut fra avløpssystemet som en røklignende sky.

På grunn av myndighetenes etterhvert strengere krav

når det gjelder fjerning av uønskede utslipp er det blitt nød-vendig å fjerne i det vesentlige all syretåke, slik at den ikke går til atmosfæren. For dette formål er det blitt konstruert et tåkeelimineringssystem. Dette består hovedsakelig av en stor tank med en skillevegg mellom innløpet og utløpet, og hvor elimi-nator-enheter er anordnet. Den vanligste tåkeeliminator består av et vertikalt, fiberfylt sjikt som er anordnet mellom to perforerte vegger. Elementene kan være et fibersjikt plassert mellom to konsentriske, sylindriske, perforerte vegger eller mellom to parallelle, flate perforerte vegger. Kjemisk resistent

fiberglass, syntetiske fibre og andre spesielle fibertyper anvendes som fyllmateriale, avhengig av omgivelsene. Apparatmessige deler er fremstilt av sveisbart knametall eller glassforsterket plast. Avgassene inneholdende tåkepartiklene strømmer gjennom fibersjiktet i horisontal retning. Rene gasser kommer ut fra sjiktet og stiger oppover til systemets utløp. De væskeformige partikler oppsamles på fibrene i sjiktet og koalescerer til væskefilmer, som beveges horisontalt gjennom fibersjiktet på grunn av gasstrømmen og deretter nedover under tyngdekraftens virkning. Den oppsamlede væske renner ut på fibersjiktets under-side og samles i et eller flere avløpsrør. Hvis elementene instal-leres i en separat tank eller beholder, blir de nevnte avløpsrør innsatt under et væskenivå i bunnen av tanken, slik at det til-veiebringes en væskelås. Hvis tåkeeliminator-elementene er opp-hengt i toppen av et absorpsjonstårn, anbringes de nevnte avløps-rør med individuelle tetningsbokser. Et sådant tåkeeliminatorsystem selges under handelsnavnet "Brink<®>" (Monsanto Enviro-Chem Systems, Inc., St. Louis, Missouri, USA). En mer detaljert forklaring vedrørende funksjonen til tåkeeliminatorer av denne type finnes i en teknisk meddelelse med betegnelsen "IGI LRA 0472/10M/B08". Utformningen og konstruksjonen av denne type tåkeeliminator er ikke en del av denne oppfinnelse, men nevnes for fullstendighets skyld som en relevant bakgrunn.

Under normale betingelser vil de ovenfor nevnte tåkeeliminatorer fjerne 99,5% eller mer av all svovelsyre-tåke fra gasstrømmen før denne går til gassavløp. Når det imidlertid foreligger forstyrrelser ovenfor eliminatoren, og en stor volum-mengde SO^-gass føres inn i tåkeeliminatoren, har man i praksis funnet at disse tåkeeliminatorer ikke vil funksjonere tilfredsstillende for fjerning av SO^-gassen. Forstyrrelsene kan gjøre seg gjeldende ved oppstarting av anlegget eller mer vanlig når et absorpsjonsapparat eller en gassvasker ovenfor tåkeeliminatoren ikke funksjonerer riktig p.g.a. mekaniske vanskeligheter. Under disse omstendigheter vil store volummengder av SO^-gass føres inn i tåkeeliminatorene. Når disse store volummengder av SO^-gass kommer inn i tåkeeliminatoren, vil de hurtig mette eliminator-enhetene med SO^-gass, som danner oleum, og man får en gjennom-'brytning slik at større volummengder av S03~gassen strømmer til gassavløpet og videre til atmosfæren. Man kan da se store mengder røk velte ut i atmosfæren, hvilket selvsagt ikke er ønskelig.

For å rette på denne situasjon må man stanse driften, ikke bare for å reparere feil, men også for å fjerne all S03~gass fra tåkeeliminatorene. Ved denne sistnevnte operasjon må tåkeeliminatorenhetene inne i tanken overflømmes med svovelsyre. Dette betyr at tanken må fylles med svovelsyre, som absorberer S03~ gassen fra enhetene, hvoretter svovelsyren må uttappes. Denne operasjon krever fra 6 til 2 4 timer.

Det ble nå funnet at den tid på 6-24 timer som er på-krevet for å bringe tåkeeliminatoranlegget tilbake i driftsklar tilstand, kan reduseres til noen minutter. Dette oppnås ved hjelp av et spredersystem som tjener til å mette tåkeeliminatorene på en slik måte at disse øyeblikkelig omdannes til et syreabsorpsjonsanlegg hvori all den SO^-gass som kommer i kontakt med samme, nødvendigvis må komme i kontakt med frisk svovelsyre, som straks absorberes og kondenseres. Dette oppnås ved at man installerer et spredersystem i tåkeeliminatorenhetene på en slik måte at samtlige tåkeeliminatorer vil bli utsatt for en syre-dus j. Fig. I på tegningen er et sideoppriss av en tåkeeliminator-enhet, hvor visse deler er brukket bort slik at innvendige detaljer kommer til syne. Fig. II er et tverrsnitt tatt etter linjen A-A på fig. 1. Fig. III er et skjematisk grunnriss av en modifisert eliminatorenhet. Fig. IV er et sideoppriss av en dyseenhet som kan anvendes ved den foreliggende oppfinnelse.

Det vises nå til tegningens fig. I. Figuren viser en tank 1 forsynt med et deksel 2. Mellom toppen og bunnen av tanken 1 er det anordnet et horisontalt skilleorgan 3. Skilleorganet 3 bæres av I-bjelker 4. Under skilleorganet 3 henger konvensjonelle tåkeeliminator-enheter som generelt er betegnet med 5, og som bæres av en plate 6 festet til skilleorganet 3. Den nedre ende av tåkeeliminatorene 5 er forsynt med ledninger 7 som rager ned i en dam av svovelsyre 9. Den nedre del av tanken 1 er foret med stein, som antydet ved 8. Avgasser fra svovelsyreanlegget kommer inn i tanken 1 via en ledning 10 i tankens nedre del og forlater tanken 1 via en ledning 11 over skilleorganet 3. Som nevnt ovenfor, er mengden av svovelsyre-tåke i den gassformige strøm som kommer inn i tanken 1 via ledning 10, 35-700 mg pr. kubikkmeter gass. Etter at gasstrømmen har passert gjennom tåkeeliminatorenhetene 5, vil mengden av svovelsyre-tåke være redusert til 0,75-3,5 mg pr. kubikkmeter gass, hvilket er godt innenfor de ønskelige grenser. Avløpsgassene fjernes fra tanken 1 via ledning 11 og føres til skorstein eller lignende, eventuelt til andre prosessenheter.

På fig. I er det bare vist to tåkeeliminatorenheter 5. Det vil imidlertid forstås at det vanligvis vil anvendes en flerhet tåkeeliminatorer 5 under skilleorganet 3. Det nøyaktige an-tall tåkeeliminatorenheter 5 som bør anvendes i et gitt anlegg, vil avhenge av volumet av skorsteinsgassene som skal behandles,

og trykkforskjellen som ønskes mellom undersiden og oversiden av skilleorganet 3.

Det vises nå til fig. II. Her er tanken 1 forsynt

med et vertikalt skilleorgan 12 som deler tanken i en relativt stor del på skilleorganets venstre side, beregnet for tåkeeliminatorenheter med stor kapasitet, og en relativt mindre del på skilleorganets høyre side, som er beregnet for ert mindre tåke-eliminatorenhet. Hver side av det vertikale skilleorgan 12 har et syrefordelingssystem, som generelt er antydet ved 39 og 53.

Da syrefordelingssystemet ved 53 funksjonerer på samme måte som syrefordelingssystemet ved 39, anses det tilstrekkelig å beskrive bare syrefordelingssystemet ved 39.

Syrefordelingssystemet 39 består av en ledning 13 som strekker seg gjennom veggen i tanken 1 og er forbundet med en kilde for syre via en ledning 40 og en kobling 41. Den ytre del av systemet skal beskrives nedenfor. Ledningen 13 er forbundet med en ledning 15 via et T-rør 14. Den ene enden av ledning 15

er ved 16 koblet til et T-rør 18, som i sin tur er forbundet med ledninger 20 og 21. De to endene av ledningene 20 og 21 er forbundet med oppoverragende dyser antydet ved henholdsvis 31 og 34. Ledning 15 er dessuten via en kobling 17 forbundet med et T-rør 19, som i sin tur med sine to ender er forbundet med henholdsvis en ledning 22 og en ledning 23. Den ytre del av ledning 22 har en oppoverragende dyse 32. Ledning 23 er forbundet med et T-rør 27, som i sin tur er forbundet med en oppoverragende dyse 37, som igjen er forbundet med T-røret 19. Den ytre ende av ledning 23 er forsynt med en oppoverragende dyseenhet 35. En ledning 26 er forbundet med T-røret 27 via en kobling 30. Ledning 26 er forbundet med et T-rør 28 via en kobling 29. Den ene ende av T-røret 28 er tilknyttet en ledning 25, som har en oppoverragende dyse 36 tilknyttet sin ytre ende. T-røret 28 har også en oppoverragende dyse 38, som i sin tur er forbundet med en ledning 24, som har en oppoverragende dyse 33 tilknyttet sin ytre ende.

Syrefordelingssystemet 39 er forbundet med en kilde

for svovelsyre via en ledning 13, en kobling 41 og en ledning 40. Den andre enden av ledning 40 er forbundet med en ventil 42 via

en kobling 43, som i sin tur er forbundet med en ledning 45 via en kobling 44. Ledningen 45 er forbundet med en pumpe 46. Pumpen 46 er forbundet med en innløpsledning 47, som er forbundet med en kilde for svovelsyre (ikke vist). Til ledning 47 er det også tilknyttet en ledning 49 som går gjennom veggen i tanken 1 til svovelsyredammen i dennes bunn. Mellom ledningene 49 og 47

er det anordnet en ventil 48 tilkoblet ved hjelp av koblinger 50 og 51.

Det vises nå til fig. III, som illustrerer en modifisert utførelsesform av oppfinnelsen. En tank 54 er vist med et syrefordelingssystem 57. Tanken 54 inneholder et skilleorgan i likhet med det som er vist ved 3 på fig. I, men tanken 54 er ikke forsynt med et vertikalt skilleorgan for å tilveiebringe to enheter. Tank 54 er således forsynt med en innløpsledning 55 gjennom hvilken avgasser tilføres, og et utløp 56 over skilleorganet (ikke vist). Fordelingssystemet 57 omfatter en rekke koblinger, ledninger, og dyser 58 som funksjonerer på lignende måte som beskrevet for oppfinnelsen i forbindelse med fig. I og II. Det system som er illustrert på fig. III, er konstruert for fjerning av svovelsyre-tåke fra et enkelt tilførselssystem, mens an-less som vist på fig. I og II kan benyttes for to slike systemer.

Det vises nå til fig. IV, hvor dysen 31 er vist..Dysen 31 er forsynt med en innvendig ledning 60 som ved gjenger 59 er innvendig forbundet med ledning 20. Da alle dysene som anvendes i henhold til oppfinnelsen, er identiske, begrenses beskrivelsen til dyse 31. Åpningen eller ledningen 60 kommuniserer med en skruelinjeformet del 61, som virker til å fordele den gjennom-pumpede syre i et sirkulært mønster. Dysen 31 er laget av et inert materiale som er korrosjonsresistent overfor svovelsyre. Dysen 31 kan fås i handelen og er spesielt utformet til å gi et sirkulært mønster av væsker som strømmer gjennom den.

Ved utførelse av oppfinnelsen antas nå at avgasser

fra et svovelsyreanlegg ledes gjennom forskjellige prosessenheter så som absorpsjonsapparater og/eller gassvaskere, hvor gassene føres inn i tanken 1 ved 10, idet svovelsyre-tåken fjernes ved hjelp av tåkeeliminatorer 5, og kommer ut av tanken 1 gjennom ledning 11, som går til skorstein eller lignende. Når forstyrrelser inntrer oppstrøm for tanken 1, f.eks. når et absorpsjonsapparat eller en gassvasker ikke virker tilfredsstillende p.g.a. mekaniske feil, vil SO^-gass tilføres tanken 1 via ledning 10.

Når dette skjer, aktiveres pumpen 46, og ventilen 42 åpnes. Svovelsyren pumpes gjennom ledning 40 til syrefordelingssystemet 39. Når syren pumpes til systemet 39 under trykk, vil den sprøy-tes inn i tanken 1 via de oppoverragende dyser 31, 34, 32, 35,

33, 36, 37 og 38 i et sirkulært mønster, som antydet ved 52 på fig. II. Den ytre del av tåkeeliminatorenhetene 5 blir således hovedsakelig mettet med svovelsyre. Når SO^-gassen kommer i kontakt med eliminatorenhétene 5, vil den absorberes av svovelsyren på tåkeeliminatorene 5. På denne måte blir tåkeeliminatorene 5 i det vesentlige omdannet til en absorpsjonsenhet for SO^. På denne måte fjernes hovedsakelig all SO^-gass inntil de nevnte forstyrrelser kan overvinnes og enheten bringes tilbake til normale driftsbetingeIser. Under driften av systemet

er det ofte nødvendig å fjerne svovelsyre fra bunnen

av tanken 1 for opprettholdelse av dammen 9 ved et forutbestemt nivå. For dette formål kommuniserer ledningen 49 med den nedre del derav, og ventilen 48 åpnes slik at kilden for svovelsyre også kan kommunisere med dammen 9 på bunnen av tanken 1.

EKSEMPEL

Et system som illustrert på fig. I og II ble installert i tank 1 og utprøvet med hensyn til fjerning av SO^-gass. Ved dette forsøk virket et absorpsjonstårn utilfredsstillende, slik at tåkeeliminatorenheten ble overbelastet i forhold til normal drift. Tåkeeliminatorenheten ble hurtig mettet med SO^-gass, og en synlig røksky kom ut fra avgassystemet. Syrefordelingssystemet 39 ble straks aktivert, og i løpet av 7 minutter var avgassystemet fritt for synlig røk. Når absorpsjonstårnet ble satt i drift igjen og syrefordelingssystemet 39 ble deaktivert, forble gassene fra avgassystemet klare uten noen synlig sky. Det var heller ikke nødvendig å stanse driften og fylle systemet med væske, som prak-sisen har vært tidligere.

Av ovenstående vil det sees at fremgangsmåten i følge oppfinnelsen i vesentlig grad reduserer den tid som går med når

forstyrrelser som inntrer ved fremstilling av svovelsyre, skal rettes på. En slik driftsstans er kostbar, idet den medfører produksjonstap i tillegg til at det tar betydelig tid å rense opp SO^-gassen inne i tåkeeliminatorenhetene.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte for fjerning av SO^-gass fra avgasser fra et svovelsyreanlegg, hvor avgassene fra anlegget behandles i absorpsjonsapparater og/eller gassvaskere og deretter føres til et tåkeeliminatorsystem for fjerning av svovelsyretåke ved at avgassene ledes inn i en tank, ledes gjennom tåkeeliminatorenheter og deretter ut av tanken, karakterisert ved at når tåkeeliminatorsystemet er i en overbelastet tilstand, sprøy-tes flytende svovelsyre på den ytre overflate av tåkeeliminatorenhetene, hvorved disse mettes slik at SO^-gassen absorberes når den kommer i kontakt med tåkeeliminatorenhetene.

2. Fremgangsmåte i følge krav 1, karakterisert ved at den flytende svovelsyre som sprøytes på den ytre overflate av tåkeeliminatorenhetene, under tilstrekkelig trykk pumpes til en flerhet dyser inne i tanken, hvilke dyser rager i retning oppover.