NO168416B - Fremgangsmaate og apparat for fremstilling av konsentrert svovelsyre ved absorpsjon av svoveltrioksyd - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for fremstilling av konsentrert svovelsyre ved absorbsjon av svoveltrioksyd i et absorbsjonstårn fra en varm gass-strøm, inneholdende svoveltrioksyd og et svoveltrioksyd-absorbsjonsapparat for bruk i denne.

I den klassiske kontaktprosessen for fremstilling av svovelsyre fra svoveldioksyd blir tørr svoveldioksydgass ført gjennom en serie katalysatorsjikt, hvor i alt vesentlig alt svoveldioksyd blir omdannet til svoveltrioksyd. Svoveltrioksydet blir så absorbert over i svovelsyre i et eller flere absorbsjonstårn som gir en anriket svovelsyrestrøm.

Typisk vil svoveltrioksydgass-strømmen fra de katalytiske omdannelsessjiktene inneholde fra 5-13 volum% svoveltrioksyd og vil vanligvis avkjøles til en temperatur fra 160 til 260°C før absorbsjonstrinnet. Svoveltrioksydet blir typisk fjernet fra gass-strømmen ved motstrøms-absorbsjon med svovelsyre i et mursteinsforet og pakket absorbsjonstårn.

På grunn av de meget store varmemengder som utvikles ved absorbsjonen av svoveltrioksyd i syren, samtidig som man tar hensyn til kvaliteten på korrosjonsmotstanden i tårnmaterialene som står i kontakt med den varme gassen og syren og for å unngå et uabsorbert svoveltrioksyd i den utstrømmende gass-strømmen, så kreves det en stor syrestrøm gjennom slike absorbsjonstårn for å unngå en for sterk varm og korroderende syre. Videre er det også ønskelig at man unngår en for sterk variasjon med hensyn til syrekonsentrasjonen, noe som gjør at man bruker relativt store mengder av syre gjennom absorbsjonstårnet. Typisk vil det syreprodukt som tas ut av tårnet bare representere fra 5 - 10% av den sirkulerende syrestrømmen som finnes i absorbsjonstårnets pakning og tilstøtende rørsystem. Ved å bruke de materialer som er økonomisk tilgjengelig, vil temperaturen på syren fra tårnet vanligvis ligge opptil 120°C, mens syretemperaturen ved innløpet ligger fra 70 - 90°C.

Det er generelt to motstridende behov som skal tilfreds-stilles ved fjerning av svoveltrioksyd ved syreabsorbsjon. Det er for det første et behov for en generell fjerning av svoveltrioksyd fra gassen uten at man overstiger de konsentrasjons-og temperaturgrenser som er satt for den svovelsyre man bruker, og dessuten er det er behov for å fjerne i alt vesentlig all svoveltrioksydgassen i den tilførte gassen, d.v.s. i en mengde som tilsvarer 99,9% eller mer. Mengden av eksotermisk varme som fremstilles og som skal fjernes ved hjelp av svovelsyren i absorbsjonstårnet, representerer størstemengden av den totale varme som overføres inne i svovelsyrestrømmene. Denne varmemengden er normalt av en slik størrelsesorden at man får fremstilt varmt vann med en temperatur på opptil 100°C. Man når imidlertid ikke et temperaturnivå som er tilstrekkelig høyt til at man kan få fremstilt damp som enten kan brukes på stedet eller transporteres- til et annet brukssted.

I et typisk dobbeltabsorbsjons-svovelsyreanlegg hvor man bruker et utgangsmateriale bestående av smeltet svovel, så vil fra 60 - 65% av den varmemengde som utvikles under svovelsyre-fremstillingen kunne innvinnes fra forskjellige varme gass-strømmer ved en direkte varmeoverføring i form av høykvalitets-damp med høyt trykk som kan brukes for mange formål. Den gjenværende varmemengden forsvinner i alt vesentlig i resten av syresystemet eller gjennom de utløpsgasser som forlater anlegget. Vanligvis vil 25% av den totale varmemengden bli overført gjennom absorbsjonen av svoveltrioksyd i svovelsyre.

Den varmemengde som forefinnes i absorbsjonssystemer i et 2.000 STPD svovelsyreanlegg, kan utgjøre opptil 41 megawatt.

Innvinning av varme som finnes i det sirkulerende svovelsyre-absorbsjonssystemet i form av varmt vann som er egnet for forskjellige oppvarmingsformål, er velkjent som en praktisk og fornuftig fremgangsmåte. Slike varmtvanns-innvinningssystemer er verdifulle fordi man her kan anvende slike temperaturer av en slik størrelsesorden som forefinnes i de mest vanlige absorbsjonstårn. Slike temperaturer gjør det mulig å kunne oppfylle de utslippsbetingelser som er fastlagt for anlegget, og man kan bruke vanlige kjente, korrosjonshindrende tiltak.

Vanligvis vil svoveltrioksyd-absorbsjonen i svovelsyre utføres i et pakket mursteinsforet tårn, hvor syren føres inn i tårnet ved temperaturer fra 75 - 90°C og forlater tårnet ved temperaturer fra 100 - 12 0°C. Syre med en styrke som typisk ligger i området fra 97,5 - 99% sirkuleres i motstrøm med svoveltrioksydgassen. Vanligvis vil syrestyrken øke med ikke mer enn 0,5 - 1,0% under absorbsjonen i et enkelt absorbsjonstårn i et enkelt absorbsjonsanlegg, og det primære tårnet i et dobbelt absorbsjonsanlegg, og med betydelig mindre i de endelige absorbsjonstårn i et dobbeltabsorbsjonsanlegg. I begge tilfeller vil den gass som forlater absorbsjonstårnene være i likevekt med den innkomne absorberende syre, slik at man får lave nivåer av svoveltrioksyd og svovelsyredamp i utslippsgassen.

Et gass-syre-kontaktsystem som er kommersielt tilgjengelig for svoveltrioksyd-absorbsjon bruker en rekke vaskere istedenfor et pakningsmateriale inne i absorbsjonstårnet. Når betydelige mengder svoveltrioksyd skal absorberes, bruker denne fremgangsmåten en rekke venturi-dyser plassert i serie sammen med en pakket seksjon som overrisles med avkjølt svovelsyre for å få

en endelig opprensing i absorbsjonstrinnet. Denne fremgangsmåten innbefatter en rekke samstrøms-kontakttrinn, hvor man får fremstilt relativt varm syre som et resultat av de lave væske-til-gass-forhold man oppnår ved hjelp av venturi-vaskerne. Energiinnvinning er imidlertid relativt vanskelig på grunn av

at man må avkjøle syren til relativt lave temperaturer før syren føres til venturi-vaskerne.

Utvikling av damp med et trykk under atmosfærisk trykk fra varme som utvikles i vanlige absorbsjonstårn, er kjent fra industrien. I et kjent tilfelle ble damp utviklet ved 7 0°C og et absolutt trykk på 2 34 mm Hg, og dampen ble brukt direkte der den ble produsert. I motsetning til vanlig kjent lavtrykksdamp som har et trykk på 3 atmosfærer absolutt, så vil tettheten på førstnevnte damp være mindre enn en tiendedel av standard-lavtrykksdamp, og dampen er meget vanskelig å transportere. Skjønt man kan komprimere dampen og deretter transportere den, så vil den energi som er nødvendig for dette og de volummengder damp som skal komprimeres, gjøre at dette er helt uøkonomisk.

En fremgangsmåte som er beskrevet i Europeisk Patentsøknad nr. 13 0.967 innbefatter bruken av et "varmt" absorbsjonstårn, hvor svoveltrioksyd absorberes over i "varm" syre ved temperaturer fra 160 - 200°C. Den varme som utvikles under absorbsjonen, fjernes i en varmeveksler hvor vann koker og man får fremstilt lavtrykksdamp direkte. Denne fremgangsmåten er avhengig av en rekke typer rustfrie stål som tilfredsstiller meget spesifikke krav, og en svovelsyre med en konsentrasjon av størrelsesorden på 100%. En vesentlig ulempe er imidlertid at ved de angitte temperaturer er det betydelig damptrykk på både svoveltrioksydet og svovelsyren som er forbundet med 99% syre, sammenlignet med normale absorbsjonstemperaturer på ca. 80°C. Ved 160°C er damptrykkene på svoveltrioksyd og svovelsyre i likevekt med 99% syre 0,6767 og 3,994 mm Hg henholdsvis, mens ved 80°C er verdiene 0,002 og 0,0425 mm Hg henholdsvis. De damptrykksverdier man har ved 80°C resulterer i et utslipp av gass som er tilfredsstillende med hensyn til miljøvernhensyn, mens den andre "varme" prosessen ikke er tilfredsstillende med hensyn til forurensninger i utslippsgassen, og det er derfor nødvendig å rense gassen før den slippes ut i atmosfæren. Videre kan det angis at fjerning og behandling av gasser mettet med syre og svoveltrioksyd vil resultere i meget alvorlige korrosjonsproblemer på de fleste metalloverflater. Andre ulemper ved "varm" tårnsystemet er at absorbsjonssystemene normalt har, slik det er beskrevet ovenfor, en betydelig konsentrasjonsforandring i den absorberende syre, ettersom denne strømmer ned gjennom pakkingen, og at den forønskede 99% + syrekonsentrasjonen vil være vanskelig å oppnå

i begge ender av tårnpakkingen.

Det er følgelig en hensikt ved foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et enkelt pakket tårnsystem hvor man har en sløyfe med høy energiinnvinning og en renseevne som gjør at man får et milj©akseptabelt gassutslipp.

Det er videre en hensikt med foreliggende oppfinnelse å eliminere behovet for å behandle varm, våt svovelsyretrioksydgass i et varmt absorbsjonssystem.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer således et svovel-trioksydabsorbsjonsapparat og fremgangsmåte, hvor man har et absorbsjonstårn som.har distinkt pakkede øvre og nedre absorbsjonssoner og til hvilke man fører svovelsyrestrømmer. Man får en i alt vesentlig fullstendig svoveltrioksydabsorbsjon ved å bruke en relativt varm absorberende syre i den nedre sonen,

mens man til den øvre sonen fører relativt mindre mengder og kaldere svovelsyre, slik at man uten å bryte ned energiinnvinningen fra den nedre sonen, én gassavkjøling og kontroll av de utstrømmende gasser og væsker. Syrestrømmene kombineres inne

i den nedre sonen, avkjøles, hvoretter eventuelt en større del resirkuleres til tårnet.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer således en fremgangsmåte for fremstilling av konsentrert svovelsyre av den innledningsvis art, hvori a) nevnte gass-strøm føres til en nedre pakket absorbsjonssone inne i et absorbsjonstårn; b) en første svovelsyrestrøm føres til nevnte nedre absorbsjonssone for derved å få en absorbsjon av en større mengde av nevnte svoveltrioksyd fra nevnte gass-strøm over i nevnte første svovelsyrestrøm, slik at det derved fremstilles en første anriket svovelsyrestrøm og en svoveltrioksydfattig gass-strøm;

c) nevnte svoveltrioksydfattige gass-strøm føres til en øvre pakket absorbsjonssone over nevnte nedre absorbsjonssone

inne i nevnte tårn;

d) en andre svovelsyrestrøm føres til nevnte øvre absorbsjonssone for å få en absorbsjon av i alt vesentlig alt

gjenværende svoveltrioksyd i nevnte svoveltrioksydfattige gass-strøm, for derved å få fremstilt en annen anriket svovelsyrestrøm og en i alt vesentlig svoveltrioksyd-fri gass-strøm, og hvor nevnte andre svovelsyrestrøm har en begynnende temperatur som er lavere enn i nevnte første svovelsyrestrøm; og at nevnte andre svovelsyrestrøm føres i en relativt mindre mengde til nevnte øvre absorbsjonssone enn den mengde som anvendes av nevnte første svovelsyrestrøm til nevnte nedre absorbsjonssone;

e) nevnte andre anrikede svovelsyrestrøm føres til nevnte nedre absorbsjonssone, hvor den blander seg med nevnte første

anrikede svovelsyrestrøm, slik at det dannes en samlet svovelsyrestrøm;

f) nevnte samlede svovelsyrestrøm oppsamles; og

g) nevnte samlede svovelsyrestrøm avkjøles.

De nevnte første og andre svovelsyrestrømmer som føres til

henholdsvis de nedre og øvre absorbsjonssoner, kan komme fra en felles kilde, eller kan komme fra en egnet syrekrets av den type som finnes innenfor et svovelsyreproduserende anlegg. F.eks. kan

syren til den øvre pakkede absorbsjonssonen føres inn fra en krets i et primært tårn eller i et slutt-tårn eller en kombina-sjon fra slike tårn. Syren som føres til den nedre absorbsjonssonen kan komme fra den samme kilden som syren som ble ført til øvre absorbsjonssone eller fra en separat krets. Fortrinnsvis bør de to syrestrømmene komme fra en felles kilde bestående av sirkulerende syre, hvor volumet av den første svovelsyrestrømmen er større enn volumet på den andre svovelsyrestrømmen. Det er et vesentlig trekk ved foreliggende fremgangsmåte, imidlertid,

at innløpstemperaturen på den andre svovelsyrestrømmen er lavere enn på den første svovelsyrestrømmen.

I en foretrukket fremgangsmåte ifølge foreliggende oppfinnelse er således nevnte første svovelsyrestrøm en vesentlig del av en felles resirkulert svovelsyrestrøm, mens nevnte andre svovelsyrestrøm er en mindre del av den resirkulerte svovelsyrestrømmen.

De relative mengder av syre som føres til de to absorbsjons-sonene, bestemmes av temperaturen på syren ved innløp og utløp og på de konsentrasjoner som er ønskelig. Under de driftsbeting-elser som tilveiebringes ved hjelp av foreliggende fremgangsmåte, vil det være nødvendig med større syremengder til den nedre. absorbsjonssonen i forhold til den øvre absorbsjonssonen.

Ved å bruke for store mengder av en kaldere syre gjennom den øvre sonen i forhold til mengden av varm frisk syre som føres til den nedre sonen, vil det resultere i en syre med for lav temperatur når den forlater den øvre sonen. Den etterfølgende blanding av denne for kalde syren med varm frisk syre i den nedre sone vil derfor resultere i en samlet syre med relativt lave temperaturer når den forlater den nedre sonen og tårnet,

og derved en redusert varmeoverføring ved de relativt høye temperaturer som hersker i det etterfølgende varmeoverførings-trinn. Skjønt utløpstemperaturen på den andre anrikede svovelsyren kan ligge i området fra 115 - 120°C eller enda lavere uten at man derved forlater oppfinnelsens fremgangsmåte, så er det underforstått at jo større mengder kald syre som føres til den øvre sone i forhold til mengden av varmere svovelsyre som føres til den nedre sonen, jo større vil den skadelige effekten

være på effektiviteten i det etterfølgende høytemperatur-energiinnvinningstrinnet.

Bruk av en relativ minimal mengde av kjøligere syre gjennom den øvre sonen vil kunne øke den relative mengde av energi som lar seg overføre i det etterfølgende høytemperatur-energiinn-vinningstrinnet. Begrensning på temperaturen på den andre anrikede svovelsyrestrømmen er gitt av, a) behovet for å sikre at syren ikke er korroderende i den nedre sonen, b) den andre svovelsyrestrømmens evne til å absorbere svoveltrioksydet og syredamp i den øvre sonen til de forønskede nivåer, og c) syrens evne til å avkjøle gassen i den øvre sonen til den forønskede utslippstemperatur. Hvis den andre anrikede syren forlater den øvre sone ved temperaturer under 150°C, så kan man bruke fordelere og annet utstyr fremstilt av SARAMET<*> austenitisk stål (varemerke for Chemetics International (U.S.) Inc.). Keramisk materiale kan alternativt gjøre det mulig å anvende høyere syretemperaturer som faller innenfor den foreliggende oppfinnelse, men slike materialer er vanligvis ikke brukt i moderne svovelsyreanlegg.

Det er således et foretrukket trekk ved foreliggende fremgangsmåte at nevnte andre svovelsyrestrøm føres til nevnte øvre absorbsjonssone i en slik mengde at nevnte andre anrikede svovelsyrestrøm har en temperatur av samme størrelsesorden som i nevnte første svovelsyrestrøm.

Mer foretrukket er da temperaturen på nevnte andre anrikede svovelsyrestrøm som forlater nevnte sone med en temperatur som varierer fra 120-150°C.

Det er også et foretrukket trekk ved foreliggende fremgangsmåte imidlertid at innløpstemperaturen på den andre svovelsyre-strømmen er tilstrekkelig under den man finner i den første svovelsyrestrømmen, slik at man får en i alt vesentlig fullstendig absorbsjon av nevnte svoveltrioksyd fra nevnte svoveltrioksyd- fattige gass-strøm.

Det er et trekk ved foreliggende oppfinnelse at den øvre absorbsjonssonen også virker som en gassavkjølingssone, samtidig som man får en fordelaktig fjerning av svoveltrioksyd og syredamp til et akseptabelt nivå. Som et resultat av dette vil syre-gjennomstrømmingsmengden i denne sonen være lav sammenlignet med standard svovelsyreanleggstårn. Gjennomstrømmingshastigheten i den øvre absorbsjonssonen er vanligvis av en størrelsesorden lavere enn den man finner i den nedre absorbsjonssonen. Som nevnt tidligere vil mengden av pakking samt syrestrømmer i den øvre absorbsjonssonen settes slik at man får en forønsket syrestrøm, slik at en maksimal mengde energi kan absorberes over i den relativt varme første svovelsyrestrømmen i den nedre absorbsjonssonen , samtidig som man oppfyller de krav som stilles med hensyn til korrosjon og gasser som slippes ut i atmosfæren.

Den noe anrikede andre anrikede svovelsyrestrømmen føres til den nedre absorbsjonssonen, hvor den blandes med den første anrikede svovelsyren, slik at man ut av den lavere sonen tar ut en samlet svovelsyrestrøm. Det er underforstått at man får maksimal energioverføring når temperaturen på den andre anrikede svovelsyrestrømmen minimalt er lik den man finner i den første svovelsyrestrømmen som føres til den nedre absorbsjonssonen, slik dette er beskrevet ovenfor.

I en annen foretrukket utførelse tilveiebringer- foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte slik denne er definert ogJ beskrevet ovenfor, som ytterligere innbefatter et trinn hvor man, fortynner. den samlede anrikede, svovelsyrestrømmen med fortynnet svovelsyre: eller fortrinnsvis vann, før man avkjøler nevnte samlede svovelsyre. Dette fortynningstrinnet gjør det mulig å innvihne. ytterligere energi på det mest fordelaktige punktet i svovel-syresystemet gjennom innvinning av fortynningsvarmen i et enkelt varmevekslingstrinn.

I de tilfeller hvor den andre svovelsyrestrømmen utgjør hele eller en del av en mindre del av den avkjølte samlede svovelsyre-strømmen, så bør denne mindre delen selektivt avkjøles til en temperatur som er lavere enn hoveddelen av den avkjølte samlede svovelsyren. Hvor mye denne avkjølingen bør være, er bestemt av den mengde av den mindre delen som føres til den øvre absorbsjonssonen, idet man tar hensyn til syrens temperaturkrav og den gass som slippes ut fra den øvre absorbsjonssonen ifølge foreliggende oppfinnelse.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer ytterligere et svoveltrioksyd-absorbsjonsapparat som består av:

a) et skall,

b) en nedre svoveltrioksydpakket absorbsjonssone inne i den nedre del av nevnte skall, c) en øvre svoveltrioksydpakket absorbsjonssone over nevnte nedre absorbsjonssone, d) anordninger for å føre en første svovelsyrestrøm til nevnte nedre absorbsjonssone, e) anordninger for å føre en varm gass-strøm inneholdende svoveltrioksyd til nevnte nedre absorbsjonssone, hvor

en svoveltrioksydfattig gass-strøm oppnåes,

f) anordninger for å føre nevnte svoveltrioksydfattige gass-strøm til nevnte øvre absorbsjonssone, g) anordninger for å føre en andre svovelsyrestrøm til nevnte øvre absorbsjonssone og deretter til nevnte nedre absorbsjonssone , h) anordninger for å oppsamle varm kombinert svovelsyre fra nevnte nedre absorbsjonssone,

i) en varmeveksler for å avkjøle nevnte kombinerte svovelsyre,

og

j) anordninger for å samle opp nevnte avkjølte kombinerte svovelsyre.

I en foretrukket utførelse vil apparater ifølge foreliggende oppfinnelse også innbefatte anordninger for å resirkulere en større del av nevnte avkjølte kombinerte svovelsyrestrøm til nevnte nedre absorbsjonssone, anordninger for å resirkulere en mindre del av nevnte avkjølte kombinerte svovelsyrestrøm til nevnte øvre absorbsjonssone, og anordninger for selektivt ytterligere å avkjøle nevnte mindre del av nevnte avkjølte samlede svovelsyrestrøm.

I en mer foretrukket utførelse vil apparatet ifølge foreliggende oppfinnelse dessuten innbefatte anordninger for å fortynne nevnte varme kombinerte svovelsyre med vann eller fortynnet svovelsyre før man avkjøler nevnte kombinerte syre i nevnte varmeveksler.

For at oppfinnelsen lettere skal kunne forstås, vil man nå beskrive en foretrukket utførelse av oppfinnelse ved hjelp av et eksempel, med henvisning til de vedlagte tegninger, hvor: Figur 1 er et vertikalt snitt gjennom et svoveltrioksyd-absorbsjonstårn for bruk i apparatet og fremgangsmåte ifølge foreliggende oppfinnelse; og

Figur 2 viser skjematisk et syresirkulasjonssystem som brukes i et tårn av den type som er vist på figur 1.

Absorbsjonstårnet 10 som vist på figur 1, består av et karbonstålskall 11 med et gassutløp 12 på toppen og et varmgass-innløp 13, et syreutløp 14 og et vanninnløp 15 i bunnen. Skall 11 har i sine nedre og midtre deler en indre foring 16 som er fremstilt av syreresistente stener og et keramisk underlag 17,

og dette definerer en samlet pakkesone i tårnet som er fylt med keramisk pakking gjennom hvilken gass og syre kan perkolere for å få en full og intim kontakt mellom gassen og syren.

Ca. ved 60% av høyden av pakkesonen over underlaget 17 er det plassert en syrefordeler 18, fremstilt av "SARAMET" austenittisk stål. Pakkesonen under fordeler 18 definerer en nedre svoveltrioksydpakket absorbsj onssone 19, mens sonen over fordeler 18 definerer en øvre svoveltrioksydpakket absorbsjonssone 20, over hvilket det er plassert en syrefordeler 21, fremstilt av "SARAMET" austenittisk stål og en syretåkeeliminator 22 fremstilt av glassfiber plassert inne i en ramme av rustfritt stål.

I en alternativ utførelse kan den keramiske pakkingen i den pakkede absorbsjonssonen 2 0 være plassert på et separat keramisk underlag.

Figur 2 viser en krets for resirkulering av syre inne i tårnet 10, hvor varm syre fra de samlede første og andre anrikede syrestrømmer etter fortynning med vann inne i tårnet, tas ut fra nevnte tårn, avkjøles ved hjelp av varmeveksleren 31 og føres til tank 32. Syre fra tank 32 resirkuleres så til nedre og øvre absorbsjonssone 19 og 20, henholdsvis, i større og mindre mengder henholdsvis. Den mindre strømmen blir selektivt ytterligere avkjølt ved hjelp av varmeveksler 33. En uttaksledning for produkt 34 er egnet plassert mellom varmeveksler 33 og tårn 10.

Under drift vil varm svoveltrioksydholdig gass føres inn i tårn 10 gjennom innløp 13 og strømmer opp gjennom det keramiske pakningsunderlaget 17 og den nedre pakkede absorbsjonssone 19 i motstrøm til en nedfallen strøm av varm konsentrert svovelsyre som kommer fra fordeler 18. Syren er tilstede i tilstrekkelig mengde til å absorbere i alt vesentlig alt svoveltrioksyd og er ved en temperatur som er egnet for en etterfølgende energiinnvinning. På høyde med fordeler 18, d.v.s. på toppen av sone 19, vil svoveltrioksydet og syretåken i alt vesentlig være i likevekt med den varme syre som kommer ut fra fordeler 18. Den svoveltrioksydfattige gass-strømmen vil nå føres gjennom den øvre pakkede absorbsjonssonen 2 0 hvor tilstrekkelig avkjølt syre fra fordeler 21 strømmer nedover for derved å sikre at gassen blir avkjølt til den temperatur man finner i den øvre svovelsyres-trømmen i fordeler 21. Dette resulterer i miljømessige akseptable nivåer av svoveltrioksyd og syretåke i den gass som slippes ut i atmosfæren.

Den andre svovelsyrestrømmen fra fordeler 21 har vanlig styrke og har vanligvis en temperatur på ca. 80°C, og tilføres i en slik mengde at den får en temperaturhevning gjennom den øvre sonen, noe som skjer ved en varmeoverføring fra den oppadstigende gassen, og dette skjer til en temperatur som i alt vesentlig er den samme som i den innkommende syren i fordeler 18, samtidig som man får tilstrekkelig avkjøling av gassen. I det foretrukne absorbsjonstårnet vil syren som tilføres gjennom fordeler 21 være ca. 10% av den totale syrestrømmen. Den totale syrestrømmen gjennom den nedre sonen 19 er slik avpasset at man får en svoveltrioksydabsorbsjon og en syretemperaturstigning som er gitt av energiinnvinningen i prosessen og under hensyntagen til materialkorrosjonen i denne sonen.

Syre fra de to soner, 19 og 20, strømmer sammen gjennom den nedre sonen til bunnen av tårnet hvor syren oppsamles. I den utførelse som er vist, blir denne meget varme samlede syren fortynnet med vann, noe som ytterligere gir en eksotermisk fortynningsvarme. I en alternativ utførelse kan fortynnet svovelsyre brukes som fortynningsmidlet. Denne meget varme fortynnede syren strømmer til varmeveksler 31 ved en temperatur som er tilstrekkelig høy til at man får maksimal høy energiover-føring fra syresystemet, samtidig som man får fremstilt en varm svovelsyre med en temperatur på ca. 140°C. Mesteparten av denne varmen resirkuleres til fordeler 19, mens en mindre del som selektivt avkjøles til ca. 80°C, føres til den øvre sonen 20 gjennom fordeler 21. Passende uttak av produkt skjer gjennom ledning 34 og deretter til et ytterligere avkjølingstrinn.

Det foretrukne absorbsjonsapparatet som er beskrevet ovenfor, representerer et primært eller intermediært absorbsjonsapparat som kan brukes og som er tilpasset for et 2.000 STPD svovelbasert svovesyreanlegg. Tårnet mottar en svoveltrioksyd-gass-strøm ved 170°C som er fremstilt ved en 93% omdannelse av en 11,5% svoveldioksydstrøm.

Den vanlige resirkulerende syrestrøm på 13.120 l/min. føres inn i tårnet i to strømmer, hovedmengden på 11.808 l/min. føres inn i den nedre pakkede sonen ved ca. 140°C, mens 1.312 l/min. føres til den øvre pakkede sonen ved ca. 80°C. Syren forlater den øvre pakkede sonen ved en temperatur på ca. 14 0°C og den samlede meget varme syren som forlater den nedre pakkede sonen før fortynning, holder 99,2% og har en temperatur på 175°C, og vil etter fortynning med vann ha en styrke på 98,5% og en temperatur på ca. 180°C. Den meget varme samlede syre ble avkjølt til ca. 140°C. Den vannmengde som tilsettes den meget varme syren tilsvarer den mengde svoveltrioksyd som er absorbert og det syreprodukt som er tatt ut av tårnet.

Svoveltrioksyd-absorbsjonseffekten ligger over 99,99%.

Den nedenfor angitte tabell angir utforming og driftsdata for apparatet og fremgangsmåten ifølge den foretrukne utførelsen (I) og, som sammenligning, et vanlig tårn (II) som ikke er utformet for høyenergi-innvinning.

De to tårnene er utstyrt med i alt vesentlig identiske syrepumper, tanker, ledninger og gassledninger.

Tabellen viser at 84% av den varme som er tilgjengelig er blitt utviklet ved forhøyede temperaturer på bekostning av et trykkfall på 3,75 cm, noe som i et anlegg for produksjon av 2.000 STPD tilsvarer 25 - 30 kw, og dette er en triviell mengde sammenlignet med den energimengde som er innvunnet, d.v.s. 26.000 kW.

I alternative utførelser kan man bruke andre materialer enn stenforet stål som er istand til å motstå korrosjon ved de temperaturer som anvendes. F.eks. kan man bruke "SARAMET" austenittisk stål med eller uten anodisk beskyttelse.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av konsentrert svovelsyre ved absorbsjon av svoveltrioksyd i et absorbsjonstårn fra en varm gass-strøm, inneholdende svoveltrioksyd, karakterisert ved at a) nevnte gass-strøm føres til en nedre pakket absorbsjonssone (19) inne i et absorbsjonstårn (10); b) en første svovelsyrestrøm føres til nevnte nedre absorbsjonssone (19) for derved å få en absorbsjon av en større mengde av nevnte svoveltrioksyd fra nevnte gass-strøm over i nevnte første svovelsyrestrøm, slik at det derved fremstilles en første anriket svovelsyrestrøm og en svovel-trioksydf attig gass-strøm; c) nevnte svoveltrioksydfattige gass-strøm føres til en øvre pakket absorbsjonssone (20) over nevnte nedre absorbsjonssone (19) inne i nevnte tårn (10); d) en andre svovelsyrestrøm føres til nevnte øvre absorbsjonssone (20) for å få en absorbsjon av i alt vesentlig alt gjenværende svoveltrioksyd i nevnte svoveltrioksydfattige gass-strøm, for derved å få fremstilt en annen anriket svovelsyrestrøm og en i alt vesentlig svoveltrioksyd-fri gass-strøm, og hvor nevnte andre svovelsyrestrøm har en begynnende temperatur som er lavere enn i nevnte første svovelsyrestrøm; og at nevnte andre svovelsyrestrøm føres i en relativt mindre mengde til nevnte øvre absorbsjonssone (20) enn den mengde som anvendes av nevnte første svovel-syrestrøm til nevnte nedre absorbsjonssone (19); e) nevnte andre anrikede svovelsyrestrøm føres til nevnte nedre absorbsjonssone (19), hvor den blander seg med nevnte første anrikede svovelsyrestrøm, slik at det dannes en samlet svovelsyrestrøm; f) nevnte samlede svovelsyrestrøm oppsamles; og g) nevnte samlede svovelsyrestrøm avkjøles.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte andre svovelsyre-strøm føres til nevnte øvre absorbsjonssone (20) i en slik mengde at det oppnås tilfredsstillende avkjøling av nevnte svoveltrioksydfattige gass-strøm, og slik at nevnte andre anrikede svovelsyrestrøm har en temperatur av samme størrelses-orden som den første svovelsyrestrøm har.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at nevnte andre anrikede svovelsyrestrøm har en temperatur i området 120 - 150°C.

4. Fremgangsmåte ifølge ethvert av kravene 1 til 3, karakterisert ved at nevnte første svovelsyre-strøm er en større del av den resirkulerte nevnte avkjølte samlede svovelsyrestrøm, og at nevnte andre svovelsyrestrøm er en mindre del av nevnte resirkulerte nevnte avkjølte samlede svovelsyrestrøm, og ved at nevnte mindre del ytterligere avkjøles selektivt.

5. Fremgangsmåte ifølge ethvert av kravene 1 til 3, karakterisert ved at nevnte samlede svovel-syrestrøm fortynnes med vann eller fortynnet svovelsyre før man avkjøler nevnte samlede svovelsyrestrøm.

6. Svoveltrioksyd-absorbsjonsapparat for fremstilling av svoveltrioksyd i et absorbsjonstårn ved fremgangsmåten ifølge krav 1 - 5, karakterisert ved at det består av: a) et skall (11), b) en nedre svoveltrioksydpakket absorbsjonssone (19) inne i en nedre del av nevnte skall (11), c) en øvre svoveltrioksydpakket absorbsjonssone (20) over nevnte nedre absorbsjonssone (19), d) anordninger (18) for å føre en første svovelsyrestrøm til nevnte nedre absorbsjonssone (19), e) anordninger for å føre en varm gass-strøm inneholdende svoveltrioksyd til nevnte nedre absorbsjonssone (19) hvor en svoveltrioksydfattig gass-strøm oppnåes, f) anordninger for å føre nevnte svoveltrioksydfattige gass-strøm til nevnte øvre absorbsjonssone (20), g) anordninger (21) for å føre en andre svovelsyrestrøm til nevnte øvre absorbsjonssone (20) og deretter til nevnte nedre absorbsjonssone (19), h) anordninger for å oppsamle varm samlet svovelsyre i nevnte nedre absorbsjonssone (19), i) en varmeveksler (31) for å avkjøle nevnte samlede svovel-syrestrøm, og j) anordninger (32) for å oppsamle nevnte avkjølte samlede svovelsyre.

7. Apparat ifølge krav 6, karakterisert ved at det innbefatter anordninger for å resirkulere en større del av nevnte avkjølte samlede svovelsyre til nevnte nedre absorbsjonssone (19), anordninger for å resirkulere en mindre del av nevnte avkjølte samlede svovelsyre til nevnte øvre absorbsjonssone (20) samt anordninger (33) for selektivt ytterligere å avkjøle nevnte mindre del av nevnte avkjølte samlede svovelsyrestrøm.

8. Apparat ifølge krav 6 eller 7, karakterisert ved at det innbefatter anordninger (15) for å fortynne nevnte varme samlede svovelsyre med vann eller fortynnet svovelsyre før nevnte samlede syre avkjøles ved hjelp av nevnte varmeveksler (31).