NO160654B - Fremgangsm te til fremstilling av svoveldioksyd. - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte til fremstilling av svoveldioksyd ved røsting av svovelkis i hvirvelsjlktreaktorer, avkjøling og eventuelt tørking av reaksjonsgassene, idet svovelkisen innføres i hvirvelreaktoren i form av en suspensjon bestående av fIotasjonskis og svovelsyre.

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte til fremstilling av svoveldioksyd ved røsting av svovelkis i hvirvelsjiktreaktorer, avkjøling og eventuelt tørking av reaksjonsgass.

For fremstilling av svoveldioksyd er det kjent røsting av finkis i partikkelstørrelse på 0,1-5 mm i hvirvelsjiktreaktorer. Ved denne prosess opptrer ingen spesielle problemer. Reaksjonsvarmen må delvis fjernes fra hvirvelsjiktet. Dette kan foregå enten ved hjelp av kjølerør eller daraputvinning eller ved separat innmating av. metallsul fater eller brukt svovelsyre i hvirvelsjiktet, hvis termiske spalting til svoveldioksyd, vann, oksygen og metalloksyder er sterkt endoterm.

Da finkis med lav tungmetallforurensingsnivå knapt enda er disponerbar, må det i økende grad anvendes fIotasjonskis med partikkelstørrelser under 0,1 mm for røstingen.

Som uheldig ved anvendelse av fIotasjonskiser er det spesielt å nevne to egenarter: fIotasjonskis med et vanninnhold mellom 4 og 8% tenderer til klebing på skrå flater, hvilke i bunkere, transportorganer og reaktorbeskikningsinnret-ninger kan føre til tilstoppinger og således driftsstopp. Ved anvendelsen av tørre fIotasjonskis kan denne klebing riktignok unngås, det opptrer imidlertid da utålbare støvbelastninger.

Flotasjonskis utblåses dessuten lett fra hvirvelsjiktet.

De i reaktorens øvre del forbrennende partikler kan da føre til oksydforsintringer i reaktorens gassuttak.

Endelig etterdannes på grunn av det høye faststoffuttak

for lite grovdelt sjiktmaterial ved sammensintring av de frembragte metalloksydpartikler. Dette er imidlertid absolutt nødvendig til opprettholdelse av en jevn rist-belastning med luft og en god tverrsammenblanding så vel av fIotasjonskisen som også med de eventuelt innmatede

sulfater og brukte syrer. Ved nedsettelse av luftpåkjenn-ingen av reaktoren kan dette problem delvis unngås.

Imidlertid nedsettes derved så vel kapasiteten som også nye problemer frembringes ved nedsettelse av tverrsammenblanding.

De omtalte ulemper møter man med at fIotasjonskisen i tillegg fuktes med vann.

Ved denne forholdsregel påvirkes imidlertid prosessens øko- . nomi betraktelig fordi fordampningsvarmen av dette ekstra innmatede vann enten går tapt for prosessdampfrembringelsen eller for sulfat-/svovelsyre-spaltingen.

Oppfinnelsens oppgave er derfor å tilveiebringe en økonomisk fremgangsmåte som ikke har ovennevnte ulemper.

Det ble nå funnet at de omtalte ulemper kan elimineres når man inntar svovelkisen i form av en suspensjon bestående av fIotasjonskis og svovelsyre i reaktoren.

Oppfinnelsens gjenstand er en fremgangsmåte til fremstilling av svoveldioksyd ved røsting av svovelkis i hvirvelsjiktreaktor, avkjøling og eventuelt tørking av reaksjonsgassene, idet fremgangsmåten er karakterisert ved at svovelkisen innføres i hvirvelreaktoren i form av en suspensjon bestående av fIotasjonskis av en partikkelstørrelse på mindre enn 1 mm og svovelsyre.

Vektforholdet mellom fIotasjonskis og svovelsyre i denne suspensjon skal ligge i området på 5:1 til 1:5, spesielt foretrukket 3:1 til 1:1.

Svovelsyren innen oppfinnelsens ramme skal ha en I^SO^-konsentrasjon på minst 20%, fortrinnsvis på 40-90%. Svovelsyren -: kan inneholde metallsulf ater og/eller organiske forbindelser.

Det kan således anvendes brukt svovelsyre. Tilberedningen av en slik suspensjon ble sett på med forbehold på grunn av den findelte beskaffenhet av fIotasjonskisen og svovelsyrens aggressivitet. En elegant utførelsesform består i at man blander fIotasjonskisen med svovelsyren umiddelbart før inn-taket i reaktoren. Således kan den fra en bunker fjernede fIotasjonskis eventuelt sammen med fordelaktige tilbland-inger av karbonholdige brennstoffer, svovel eller andre rå-stoffer, kastes ut i en kunststoff-foret sjakt.

Veggene av denne sjakt overrisles med brukt svovelsyre, hvorved det unngås en tilklebing av kisen. Den nedre del av sjakten munner inn i trakten av en injektor, hvorigjennom kisen sammen med syren ved hjelp av pressluft innblåses i hvirvelreaktoren.

Den brukte svovelsyrens metallinnhold er uten betydning så lenge innblåsingen ikke påvirkes ved hjelp av en for høy viskositet.

Fordelene ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen i forhold til teknikkens stand er å se deri at ingen prosessenergi forbrukes for fordamping av "kisinntaksvann". Dessuten er kjølevannbehovet ved prosessgassavkjølingen mindre fordi "kisinntaksvannet" ikke må kondenseres. Kapasiteten for den termiske spalting av metallsulfater eller brukt svovelsyre er vesentlig øket. Kapasiteten for SC>2-produksjonen økes overproporsjonalt, fordi ved spaltingen av "kisinntaks-syre" dannes foruten SC>2 også C>2 som kan reagere med ekstra svovelkis.

Avrøstingen av svovelkisen foregår vesentlig sterkere i hvirvelsjikt enn ved kisinntak med vann. Det gjør seg be-merkbart i en tydelig øket dannelse av grovt sjiktmaterial, jevnere temperaturfordeling i sjikt og en relativ økning av temperaturen i hvirvelsjiktet sammenlignet til gass-rommet.

Hvirvelsjiktreaktorens kapasitet kan i tillegg økes ved at det til røstluften blandes oksygen. Kapasiteten til termisk spalting av metallsulfater eller svovelsyre kan økes ved anvendelse av karbonholdige brennstoffer som kan innmates i reaktoren sammen med svovelkisen eller separat.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere ved hjelp av noen eksempler.

<Eksemg>el_l__(sammenligningseks<em>2<e>l)_

I en hvirvelsjiktreaktor med 12 m 2 ristflate ble det innmatet 7,5 t/time fIotasjonskis med 5% fuktighet. Derved ble kisen fjernet med et regulerbart avtrekningsbånd fra en bunker og avkastet i en konisk nedad avsmalende sjakt.

Fra sjakten falt kisen i trakten av en injektor og ble inn-blåst med 500 m^n/time luft i hvirvelsjiktreaktoren. For å unngå forstyrrelser ved tilklebende og uregelmessige fra sjakten fallende kis, måtte det inndyses 800 l/time vann i sjakten. Hvirvelsjiktreaktoren ble drevet med 18 000 m 3/ time luft; fra siden ble det i hvirvelsjiktet innmatet 0,65 t/time metallsulfater i 2,6 t/time 65%-ig svovelsyre.

Det sterkt støtende hvirvelsjikt hadde 0,3 m over risten temperaturer mellom 800 og 850°C. Ved reaktoruttreden ble det målt 1050°C. Reaksjonsgassen inneholdt 20% S02 og 1% O2 (volum-% referert til tørr gass).

Ved et trykktap på 0,15 bar i risten og hvirvelsjiktet ble det gjennomsnittlig utsluset 20 kg/time sjiktmaterial fra reaktoren. 6 t/time findelt avbrann ble uttatt fra avvarmingskaret og gassrensesystemet.

S02-produksjonen utgjorde 10,7 t/time.

Eksemp_el_2

Analogt eksempel 1 ble det i hvirvelsjiktreaktoren inntatt 7,5 t/time fIotasjonskis med 5% fuktighet. I stedet for å sprøyte sjaktens vegger med 800 l/time H20, ble disse over-rislet med 2 t/time med 90%-ig med organiske forbindelser forurenset svovelsyre. Hvirvelsjiktreaktoren ble drevet med 18 000 m 3n /time luft, sideveis i sjJiktet ble det innmatet 1 t/time flytende svovel og den samme mengde metallsulf at-svovelsyre-suspens jon som i eksempel 1.

Reaks jonsgassen inneholdt 23 volum-% SC>2 og 1 volum-% 02. S02-produksjonen utgjorde 12,4 t/time. Temperaturmålinger over risten ga verdier mellom 900 og 920°C, ved reaktorut-taket lå temperaturen ved 95 0°C.

Ved et trykktap på 0,17 bar ble det gjennomsnittlig uttatt 450 kg/time grov avbrann fra hvirvelsjiktreaktoren og 5,5 t/time fin avbrann fra avvarmingskaret og gassrensesystemet.

Eksemp_el_3

I forhold til eksempel 2 ble det foretatt følgende endringer: Den 90%-ige svovelsyre ved kisinntak ble erstattet med en metallsulfat-svovelsyre-suspensjon.

Til sammen ble det innmatet 7,3 t/time av denne suspensjon, idet den ved kisinntaket ifylte mengde ble variert mellom 1,5 og 3 t/time. Foruten nedgang av reaktoruttredelses-temperaturen fra 950 til 930°C ble det ikke iakttatt noen merkbare endringer i driftsbetingelser i forhold til eksempel 2.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av svoveldioksyd ved røst-ing av svovelkis i hvirvelsjiktreaktorer, avkjøling og eventuelt tørking av reaksjonsgassen, karakterisert ved at svovelkisen innføres i hvirvelreaktoren i form av en suspensjon bestående av fIotasjonskis av en partikkelstørrelse på mindre enn 1 mm og svovelsyre.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at vektforholdet mellom fIotasjonskis og svovelsyre ligger i området fra 5:1 til 1:5, spesielt foretrukket 3:1 til 1:1.

3. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 eller 2, karakterisert ved at svovelsyren har en t^SO^-konsentrasjon på minst 20%.

4. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-3, karakterisert ved at svovelsyren har en <H>2S04-konsentrasjon fra 40-90%.

5. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-4, karakterisert ved at svovelsyren inne-holder metallsulfater.

6. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-5, karakterisert ved at svovelsyren inne-holder organiske forbindelser.

7. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-6, karakterisert ved at det til svovelkisen blandes karbonholdige brennstoffer.

8. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-7, karakterisert ved at innføringen av svovelsyre-svovelkis-suspensjonen i hvirvelsjiktreaktoren foregår ved innblåsing med luft.