PL163844B1

PL163844B1 - Sposób wytwarzania kwasu siarkowego i urzadzenie do wytwarzania kwasu siarkowego PL PL PL

Info

Publication number: PL163844B1
Application number: PL89279693A
Authority: PL
Inventors: Peter Schoubye
Original assignee: Haldor Topsoe As
Priority date: 1988-06-02
Filing date: 1989-05-31
Publication date: 1994-05-31
Also published as: DE68912776T2; HU208290B; CS8903346A2; NO905183L; JPH03504714A; EP0417200A1; SK281808B6; NO307652B1; HUT57673A; NO905183D0; HU893998D0; AU3779889A; FI92576C; KR900701652A; AU621908B2; CA1338816C; CN1022311C; KR960016697B1; CN1038796A; DD283791A5

Abstract

1. Sposób wytwarzania kwasu siarkowego przez wykraplanie par kwasu siarkowego i wychwytywanie kropelek kwasu siarkowego w zasadniczo pionowych, kwasoodpornych rurach, zaopatrzonych w filtr aerozo- lowy szybkoprzeplywowy gazoszczelnie polaczony ze szczytem kazdej rury i skladajacy sie z wlókien lub wlókienek o srednicy 0 ,05 do 0,5 mm, z gazów zawiera- jacych 0,01 - 10% objetosciowych pary H2SO4 i do 50% objetosciowych pary wodnej, w którym gaz zawierajacy kwas siarkowy wprowadza sie do rur od dolu w tempe- raturze o 0-100°C wyzszej od punktu rosy kwasu siar- kowego w tym gazie i chlodzi sie podczas przeplywu przez rury w kierunku do gór y, do temperatury wyloto- wej T2, nizszej od temperatury, w której cisnienie pary H2SO4 wynosi okolo 0,2 Pa w równowadze z cisnieniem czastkowym pary wodnej przy wylocie z rur w ich szczy- cie, przy czym rury chlodzone sa z zewnatrz medium gazowym przeplywajacym zasadniczo w przeciwpradzie z gazem zawierajacym kwas siarkowy, a wykroplony kwas siarkowy splywa w dól przez rury podczas chlo- dzenia, znamienny tym, ze ... 3. Urzadzenie do wytwarzania kwasu siarkowe- go przez wykraplanie par kwasu siarkowego i wychwy- tywanie na futrze aerozolowym kropelek kwasu siarkowego zawierajace j edna lub wiecej wiazek rur z kwasoodpornego materialu, przy czym w kazdej z rur znajduje sie wlot gazu w dnie, wylot gazu w szczycie oraz odplyw kwasu przy dnie, a rury te przechodza przez streie chlodzenia o dlugosci wynoszacej 120-250 we- wnetrznych srednic rury, w której szczycie i dnie znaj- duje sie odpowiednio wlot i wylot gazowego medium chlodzacego przeplywajacego w przeciwpradzie z gazem w rurach, znam ienne tym , ze srednica wewnetrzna kazdej z rur (7) wynosi 25- 60 mm i kazda rura j est zaopatrzona w szybkoprzeplywowy filtr aerozolowy, po- laczony gazoszczelnie z jej szczytem. Fig. 2 PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania kwasu siarkowego w zasadniczo pionowych rurach z materiału kwasoodpornego, zazwyczaj ze szkła, z równoczesnym wykraplaniem par kwasu siarkowego. Jego celem jest zapewnienie możliwości wychwytywania kropelek kwasu siarkowego

163 844 (kwaśnej mgły) przez specjalny filtr. Wykroplony kwas siarkowy spływa rurami do dołu i zbiera się w pobliżu ich dna. Wynalazek dotyczy również urządzenia do wytwarzania kwasu siarkowego.

Sposób jest szczególnie przydatny w usuwaniu dwutlenku siarki z procesów prażenia oraz z gazów spalinowych z kotłów i elektrowni, gdyż umożliwia wydzielanie tlenków siarki zawartych w gazie w postaci stężonego kwasu siarkowego. Może być on również wykorzystany przy wytwarzaniu kwasu siarkowego z gazów zawierających do 10% tlenków siarki.

Instalacje zasadniczo zbliżonego typu, przeznaczone do odsiarczania i równoczesnego usuwania tlenków azotu N0* z gazów spalinowych zostały opisane między innymi przez P. Schoubye'a w Dansk Kemi (Danish Chemistry) 11, 1985, 327-330, przez P. Schoubye'a i innych w Processing and utilization of High Sulfur Coals II, Chugh i inni (wydawcy), Elsevier 1987 oraz w zgłoszeniu patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 924 621.

Zazwyczaj wewnętrzna średnica rur wynosi 25-60 mm, a efektywna długość strefy chłodzenia wynosi 120-150 wewnętrznych średnic rury. Ilość takich rur zależy od wielkości instalacji.

W elektrowni o mocy 300 MW jest to ilość rzędu 60 000.

Od dawna wiadomo, że przy chłodzeniu i wykraplaniu par kwasu siarkowego w powietrzu i w powietrzu zawierającym parę wodną tworzy się mgła kwasu siarkowego, to znaczy aerozol drobnych kropelek kwasu siarkowego. W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 2 017 676 zaproponowano przeciwdziałanie tworzeniu się kwaśnej mgły przez chłodzenie gazu zawierającego SO3, parę H2SO4 i HjO w pionowych, wąskich rurach ceramicznych otoczonych warstwą piasku, której zadaniem jest opóźnienie chłodzenia gazu, oraz zewnętrzną rurą z metalu. Chłodziwo, korzystnie woda, styka się z zewnętrzną powierzchnią rur metalowych. Otrzymać można w ten sposób jedynie kwas siarkowy o małym stężeniu, a gaz odprowadzany ze szczytu rur zawiera kwaśną mgłę w ilości większej od ilości dopuszczanej przez obowiązujące obecnie przepisy odnośnie ochrony środowiska .

W opisie patentowym duńskim nr 145 457 (równoważnym opisowi patentowemu Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 348 373) ujawniono sposób wytwarzania stężonego kwasu siarkowego z gazów zawierających SO3 i nadmiar H2O. Gaz chłodzi się, a kwas siarkowy wykrapla się i zatęża w dwóch etapach w wieży absorpcyjnej zawierającej wypełnienie. W dolnej części doprowadzany gaz kierowany jest do góry w przeciwprądzie ze skroplonym kwasem, dzięki czemu stężenie tego kwasu zwiększa się. W kolejnym etapie pary kwasu siarkowego są absorbowane przez kwas siarkowy będący w obiegu i zawracany przez warstwę zawierającą wypełnienie. Zawartość mgły kwasu siarkowego utrzymuje się na niskim poziomie w wyniku odpowiedniej regulacji temperatury, w której kwas obiegowy odprowadza się z wieży. Zgodnie z tym opisem patentowym resztę kwaśnej mgły usuwa się na filtrze aerozolowym umieszczonym za strefą absorpcji. Jest to filtr o małej prędkości działający przy prędkości liniowej poniżej 1 m/s oraz przy spadku ciśnienia ponad 2-3 kPa.

W zgłoszeniu patentowym duńskim nr 1361/82 (równoważnym opisowi patentowemu brytyjskiemu nr 2 117 368) ujawniono sposób wytwarzania kwasu siarkowego w wieży do kwasu siarkowego przedstawionej w opisie. Wieżę stanowi rurowy wymiennik ciepła zawierający dwie poziome płyty rurowe oraz wiązkę pionowych rur kwasoodpornych przechodzących do przedziału wlotowego poniżej dolnej płyty rurowej.

Ten znany sposób, podobnie jak sposób według wynalazku, zostanie najłatwiej wyjaśniony przy pomocy rysunków, spośród których fig. 1 przedstawia obecny stan wiedzy w omawianej dziedzinie techniki.

Na fig. 1 przedstawiono schemat urządzenia do realizacji sposobu ujawnionego i zastrzeżonego w opisie patentowym brytyjskim nr 2 117 368.

Na fig. 2 przedstawiono schemat doświadczalnego urządzenia, w którym prowadzono eksperymenty zgodnie ze sposobem według wynalazku.

Na fig. 3 i 4 przedstawiono dwa różne rozwiązania filtrów aerozolowych stosowanych zgod nie ze sposobem według wynalazku.

Na fig. 5 przedstawiono krzywe zależności punktu rosy kwasu siarkowego dla gazów zawierających odpowiednio 1 i 2 ppm par kwasu siarkowego, od zawartości pary wodnej w gazie.

W procesie znanym z opisu patentowego brytyjskiego nr 2 117 368 (patrz fig. 1) gorący strumień gazu o temperaturze 240-330’C, zawierający do 10% objętościowych SO3 i 50% objętościowych H₂O, w którym stosunek objętościowy H2O/SOJ > 1, jest przepuszczany z przedziału 2 do góry przez rury kwasoodporne 7 chłodzone z zewnątrz powietrzem w taki sposób, aby spowodować

163 844 wykroplenie kwasu siarkowego w formie warstewki cieczy spływającej po wewnętrznych ściankach rur. Powietrze chłodzące przepuszczane jest przez urządzenie zasadniczo przeciwprądowo w stosunku do gazu zawierającego kwas siarkowy w rurach. Tak np. powietrze chłodzące wprowadzane w 12 przepuszcza się w kierunku od góry do dołu, przeciwprądowo wokół rur, przez szereg sekcji przedzielonych płytami kierującymi 9. Aby zapobiec tworzeniu się dużych ilości kwaśnej mgły w gazie opuszczającym rury, uważa się, że temperatura powietrza chłodzącego opuszczającego wieżą (TA?) musi spełniać nierówność (4) TA? > 125 + 6 zO + β + 0,2 (^-^)° gdzie oO oznacza stężenie w procentach objętościowych SO3 i pary H?SO4 w gazie doprowadzanym do wieży, β oznacza stężenie w procentach objętościowych pary wodnej w tym samym gazie, Ti oznacza temperaturę tego gazu zasilającego w °C, a Td oznacza punkt rosy par kwasu siarkowego w tym gazie zasilającym, w *C.

Na fig. 1 liczb ą 1 o rur ę wlotową z wyłożeniem kwasooopnrnym. Część rur 7 między płytami rurowymi dolną 5 i górną 10 stanowi strefa chłodzenia, przy czym średnica wewnętrzna rur wynosi zazwyczaj 25-50 mm. Wykonane są one z materiału o przewodnictwie cieplnym co najmniej 2,09 J/m.h.*C, w praktyce ze szkła o przewodnictwie około 4,61 J/m.h.°C. Powietrze chłodzące wprowadzane jest przez wlot 12, a gaz z rur odprowadzany jest z urządzenia poprzez przedział zbiorczy 16 i rurę 15. Powietrze chłodzące kierowane jest przez płyty kierujące 9 tak, że płynie na przemian poprzecznie lub do dołu, w kierunku otworów wylotowych 13 i 14, które można otwierać lub zamykać w zależności od potrzeb. T2 oznacza temperaturę gazu na wylocie z rur.

Proces przedstawiony w opisie patentowym brytyjskim nr 2 117 368 wykazuje, jak to stwierdzono w tym opisie, szereg zalet w porównaniu z procesem przedstawionym w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 348 373. Najistotniejsze jest to, że ciepło wydzielone przy chłodzeniu gazu i skraplaniu kwasu siarkowego zostaje wykorzystane do podgrzewania powietrza lub gazu, podczas gdy w procesie według opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 348 373 te znaczne ilości ciepła traci się wraz z wodą chłodzącą. Tym niemniej proces ten wykazuje również pewne wady.

Po pierwsze przy wykorzystaniu tego procesu nie można uzyskać stężenia kwaśnej mgły (kropelek kwasu siarkowego) poniżej około 25 ppm H2SO4 (109 mg H2SO4/Nm3) przy stosowaniu rur o średnicy wewnętrznej około 30 mm lub więcej, podczas gdy ze względów konstrukcyjnych i ekonomicznych korzystne jest stosowanie rur o średnicy wewnętrznej 35-40 mm i średnicy zewnętrznej 40-45 mm, zwłaszcza w dużych instalacjach. Stwierdzono również przy powtarzaniu pomiarów, których wyniki zamieszczono w tablicy w omawianym opisie, że zawartość kwaśnej mgły po przejściu przez zzklane rrry może być ponad dwukrotnie wyższa od wielkość 1 oodanej w aabiicy ργζy pptb-dzeniu doświadczeń w takich samych warunkach.

Po drugie zawartość kropelek kwasu siarkowego w odprowadzanym gazie zwiększa się przy wzroście liniowej prędkości gazu w rurach z 5 m/s, jak to zaznaczono w opisie, do np. 8 m/s przy równoczesnym zwiększeniu długości rur o średnicy wewnętrznej 36 mm do 6 m, po to by uzyskać powierzchnię wymiany ciepła niezbędną do uzyskania żądanych wielkości T2 i TA2. Wzrost ilości gazu wsadowego do każdej rury o średnicy wewnętrznej 36 mm z około 9 Nm^/godzinę do np. 17 Nn3/gpdzlnę jest bardzo pożądany ze względu na to, że koszt wieży przedstawionej na fig. 1 zależy głównie od ilości rur w wieży i z tego względu od całkowitej powierzchni przekroju pporreeznegg tej wieży, podczas gdy dodatkwy wydatek związany z ^(^ζβιηβιι rur , r ^πι samym tmlękegemgnm wsddu gzoweego w kżdeej z upr eest brddzo ma^.

Po trzecie stwierdzono, że zawartość kwaśnej mgły w gazie odprowadzanym z rur zwiększa się, jeśli zawartość par kwasu siarkowego w doprowadzanym gazie zmniejsza się do poniżej 1% objętościowego H2SO4. Przy stężeniu 0,1% objętościowego H2SO4 lub poniżej większość kwasu siarkowego zawartego w gazie zostaje odprowadzona wraz z gazem odlotowym w formie kropelek, nawet jeśli spełnione są zależności temperaturowe przedstawione w nierówności (4). Ponieważ proces według opisu patentowego brytyjskiego nr 2 117 368 odgrywa bardzo istotną rolę, zwłaszcza przy odsiarczaniu gazów spalinowych (patrz opis zgłoszenia patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki np 924 621), istotne jest usprawnienie go w taki sposób, aby gaz odlotowy zawierał kropelki kwasu siarkowego w ilościach poniżej około 40 mg H2SO4 na Nm^ (co odpowiada

163 844 około 9 ppm ^SO^), która to wielkość jest uznawana za maksymalną dopuszczalną ze względu na ochronę środowiska.

Proces usuwania kwaśnej mgły (kropelek kwasu siarkowego) po przejściu przez rury, którego podstawy ujawnione są w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 348 373 polega na filtracji gazu odlotowego przez filtr aerozolowy wspólny dla wszystkich szklanych rur w wieży przedstawionej na fig. 1. Reszta zawartości kwaśnej mgły po wykropleniu par kwasu siarkowego w wieży z wypełnieniem usuwana jest na filtrze aerozolowym małej prędkości. Takie filtry aerozolowe są powszechnie stosowane w zwykłych fabrykach kwasu siarkowego i są przeznaczone do usuwania kropelek o średnicy poniżej 1 pm. Filtr o małej prędkości składa się zazwyczaj z nici z włókien lub włókienek, o średnicy poniżej 0,05 mm. Filtr ten pracuje przy liniowej szybkości gazu poniżej 1 m/s i powoduje spadek ciśnienia ponad 2-3 kPa. Zastosowanie takiego filtru aerozolowego do oczyszczania gazu z rur mogłoby być niedogodne ze względu na wymiary filtru oraz powstały w wyniku jego zastosowania dodatkowy spadek ciśnienia. Ponadto kwas oddzielony na filtrze, o stężeniu około 75% H2SO4 nie może być w praktyce zawracany i rozprowadzany w rurach. Mogłoby to spowodować dwie dodatkowe poważne wady. Po pierwsze kwas oddzielony na filtrze, który przy obróbce gazów ubogich (gazów spalinowych) mógłby stanowić podstawową część wytwarzanego kwasu powinien zostać zatężony do zawartości 93-96% H2SO4 w oddzielnej instalacji. Po drugie mogłyby wystąpić trudności w utrzymaniu rur w stanie czystym, bez kurzu, który spłukiwany jest przez kwas siarkowy spływający przez rury.

Celem wynalazku jest dostarczenie sposobu eliminującego wyżej wspomniane wady występujące w procesach znanych z opisu patentowego duńskiego nr 145 457 i opisu patentowego brytyjskiego nr 2 117 368.

Nieoczekiwanie stwierdzono, że kwaśną mgłę, to znaczy kropelki kwasu w gazie na wylocie z rur można usunąć tak, aby zawartość H2SO4 spadła do wielkości poniżej 40 mg/Nm3, stosując względnie mały filtr aerozolowy o dużej prędkości z włókienek lub włókien o średnicy 0,050,5 mm, umieszczony na każdej z rur, przy szybkości gazu 1-7 m/s (wyliczanej przy rzeczywistym ciśnieniu bez uwzględniania objętości zaabsorbowanej przez filtr) oraz przy spadku ciśnienia na filtrze w zakresie 0,2-2,0 kPa, często w zakresie 0,4-1,0 kPa, pod warunkiem, że spełnione są następujące zależności temperaturowe:

(1) TA2 > T_d - 30 - 10 *C (2) T2 - TA1 < 90°C gdzie TA1 i TA2 oznaczają temperatury powietrza chłodzącego odpowiednio na wlocie i na wylocie Wszystkie temperatury wyrażone są w °C. Oddzielony kwas siarkowy spływa z powrotem do rury 1 wypływa z niej w pobliżu dna jako stężony kwas siarkowy.

Jeśli warunki odnośnie temperatur na wlocie i na wylocie nie są spełnione, kwaśnej mgły nie można usunąć za pomocą takich prostych filtrów aerozolowych o dużej szybkości.

W związku z powyższym wynalazek dotyczy sposobu wykraplania par kwasu siarkowego i wyłapywania kropelek kwasu siarkowego w zasadniczo pionowych rurach kwasoodpornych, z gazów zawierających 0,01-10% objętościowych par H2SO4 i do 50% objętościowych pary wodnej, przy czym gaz zawierający kwas siarkowy wprowadza się do rur od dołu w temperaturze o 0-100’C wyższej od punktu rosy kwasu siarkowego i chłodzi się w czasie przepływu przez rury do góry do temperatury wylotowej niższej od temperatury, w której ciśnienie par H2SO4 wynosi około 0,2 Pd w stanie równowagi z ciśnieniem cząsteczkowym pary wodnej panującym na wylocie rur na szczycie, a rury chłodzone są z zewnątrz ośrodkiem gazowym przepływającym zasadniczo przeciwprądowo w stosunku do gazu zawierającego kwas siarkowy, w wyniku czego ośrodek gazowy ogrzewa się od temperatury wlotowej TA1 wynoszącej 0-50°C do temperatury wylotowej TA2 spełniającej nierówność (1), podczas gdy różnica temperatur T2-TA1 na szczycie rur spełnia nierówność (2), przy czym 1^ oznacza wyrażony w °C punkt rosy kwasu siarkowego w gazie zawiejającym kwas siarkowy na wlocie do rur, a oC oznacza w procentach objętościowych zawartość H2SO4 wyliczoną przy założeniu, że SO3 jest całkowicie uwodniony, a wykroplony kwas siarkowy spływa przez rury w czasie chłodzeniu.

Sposób według wynalazku prowadzony jest w urządzeniu, w którym gaz opuszczający każdą z rur przechodzi przez filtr aerozolowy zainstalowany na szczycie rury lub w gazoszczelnym z nią połączeniu, przy czym ośrodek filtrujący w filtrze aerozolowym stanowią kwasoodporne włókna

163 844 lub włókienka o Średnicy 0,04-0,7 mm, korzystnie 0,0--0,5 mm . z tym . ze iiooć włóóien lub włókienek, grubość ich warstwy i konfiguracja są takie, że spadek ciśnienia na filtrze aerozolowym jest mniejszy od 2,0 kPa, a kropelki kwasu siarkowego wychwycone na filtrze są zawracane do rury i przepływają przez tę rurę do dołu w ρorecewpoądzee z gazem zasilającym.

Wynalazek dotyczy również urządzenia do realizacji opisanego sposobu. Urządzenie zawiera jedną lub więcej wiązek zasadniczo pionowych rur z kwykkdpkonegk materiału, przy czym w każdej z rur znajduje się wlot gazu w dnie, wylot gazu na szczycie oraz odpływ kwasu przy dnie, rury te przechodzą przez strefę chłodzenia, w której szczycie i dnie znajduje się odpowiednio wlot i wylot gazowego medium chłodzącego, które przepływa przez tę strefę w przeciwprądzee oraz, dzięki płytom prowadzącym, ewentualnie częściowo poprzecznie w tosunkuz do eazu z żurach. Według wynalazku średnica wewnętrzna każdej z rur wynosi 25-60 mm, a długość strefy chłodzenia wynosi 120-150 wewnętrznych średnic rur, przy czym każda rura jest zaopatrzona w sz^^przepływowy filtr aerozolowy, połączony gazoszczelnie z jej szczytem.

W celu poprawy współczynnika wymiany ciepła wewnątrz rur urządzenia według wynalazku może być umieszczona wstęga z materiału kwasoodpornego o grubości 2-7 mm, zwinięta w formie spirali o średnicy zewnętrznej stanowiącej 90-100% wewnętrznej średnicy rury i o skoku 20-200 mm.

Szereg doświadczeń ilustrujących wynalazek przeprowadzono w instalacji doświadczalnej przedstawionej na fig. 2. Zawiera ona tylko jedną rur,. której ponytkoće (^οΟΙ^!. bbrókkę do 20 Nm^/godzinę gazu zawierającego kwas siarkowy, przygotowanego przez pobranie powietrza z pokoju za pomocą dmuchawy 20, ogrzanie powietrza w podgrzewaczu elektrycznym 22 i wymieszanie go z gazowym SO2 i parą wodną w celu uzyskania gazu o pożądanym składzie. Mieszaninę gazową ogrzewa się następnie do około 420°C w podgrzewaczu elektrycznym 24, po czym przepuszcza się ją przez reaktor katalityczny 26, w którym około 96% SO? zawartego w gazie ulega utlenieniu do SO3 w wyniku działania katalizatora wytwarzania kwasu siarkowego, znanego typu, zawierającego wanad i potas jako składniki aktywne. Z kolei gaz chłodzi się w wymienniku ciepła 28 do około 250°C (T^ przed wprowadzeniem go do skraplacza kwasu siarkowego, który stanowi pojedyńcza rura szklana 30 o długości 6 m, średnicy wewnętrznej 36 mm i średnicy zewnętrznej 40 mm. Górne 5,4 m długości rury szklanej obudowane jest większą rurą 32, przez którą przepuszczane jest za pomocą dmuchawy 34 powietrze chłodzące powodujące chłodzenie strumienia gazu w rurze 30 w pozeciwprądzie ze strumieniem powietrza w rurze zewnętrznej. Rura zewnętrzna izolowana jest warstwą 100 mm wełny mineralnej. Powietrze chłodzące wprowadzać można przez jeden z szeregu zaworów 36, 38, 40 i 42, dzięki czemu regulować można długość strefy chłodzenia tak, że wynosić ona będzie odpowiednio 5,4, 4,95, 4,55 lub 4,05 m. Warunki przepływu powietrza chłodzącego dobrane są tak, aby współczynnik przenikania ciepła od zewnętrznej strony rury był taki sam, jak w odpowiedniej rurze w instalacji przemysłowej, w której powietrze chłodzące przepływa wokół wiązki rur poprzecznie w zazwyczaj sześciu sekcjach oraz prrecewprą2 dowo, w sposób przedstawiony na fig. 1. Współczynnik przenikania wynosi zazwyczaj 70 W/m2/°C 2 od zewnętrznej strony rury i 30 W/mz/’C od strony wewnętrznej, przy czym oporność cieplną ścianki szklanej można pominąć.

Jak to zaznaczono, współczynnik przenikania ciepła ulega poprawie, jeśli rura na całej długości zawiera spiralę uformowaną przez wstęgę o grubości 2-7 mm, przy czym spirala ta ma średnicę zewnętrzną równą lub nieznacznie mniejszą od średnicy wewnętrznej rury, oraz odpowiedni skok. Jest to spowodowane tym, że spirala zwiększa buorliwość przepływu gazu przez rurę bez zwiększania ilości kwaśnej mgły oraz bez zakłócania przepływu kwasu do dołu przez rurę.

W efekcie spirala umożliwia zwiększenie przepływu gazu przez rurę bez konieczności zwiększania jej długości. W doświadczeniach stosowano spiralę o średnicy zewnętrznej 35 mm oraz o skoku 120 mm.

W innych doświadczeniach stwierdzono, 0e wstawienie innych elementów w celu uzyskania większej burzliwości przepływu w rurze, np. łańcucha, śruby lub spirali o wymiarze poprzecznym zasadniczo mniejszym od wewnętrznej średnicy rury powoduje wzrost ilości kwaśnej mgły przenikającej przez filtr 44 w szczycie rury 30. Z tego względu elementy takie nie nadają się do stosowania w celu poprawy współczynnika przenikania ciepła w rurach.

Doświadczenia przeprowadzono z zastosowaniem dwóch różnych typów filtru 44, określonych bardziej szczegółowo w zastrzeżeniach 4-6. Pierwszy wspomniany filtr przedstawiony jest na

163 844 fig. 3 i określany jest poniżej jako filtr typu A, podczas gdy inny filtr przedstawiony na fig. 4 określany jest jako filtr typu B.

Filtr typu A stanowi cylindryczna szklana rurka określana jako wkład filtracyjny 50, o średnicy wewnętrznej 46 mm i długośći 200 mm. Wkład filtracyjny 50 poniada w doldej dzęnei szyjkę 52, której średnica zewnętrzna wynosi 40 mm. Za oooccg ijnęęCΓzeoj, όϋϋa Zoedzowanoj tulejki z policzteconluocoetplynu 54 połączony jest on z rurą szklaną 30 o takiej samej średnicy zewnętrznej. Spadek ciśnienia na wkładzie filtracyjnym mierzy się za pomocą rozgałęzionej rurki 56 przeprowadzonej przez tulejkę. We wkładzie filtracyjnym umieszczony jest materiał filtracyjny 58. Stanowią go włókna z polimeru fluorzwęglojego o grubości 0,3 mm, z których wykonana jest wstęga dzianiny o szerokości około 160 mm, przy czym wstęga ta jest zwinięta tak, aby pasowała do wkładu. Zwój ten ma taką samą średnicę, jak średnica wewnętrzna wkładu filtracyjnego. Materiał włóknisty stanowi około 7% objętościowych zwoju. Gdy kropelki kwasu siarkowego obecne w gazie przechodzą do góry przez zwój, są wyłapywane i skupiają się tworząc większe krople, które spływają w przecojprą0zie do gazu i przedostają się do szklanej rury.

Filtr typu B jest filtrem tarczowym przedstawionym na fig. 4, który stanowi perforowany cylinder 60 z materiału kwasozdpornygo, o średnicy zewnętrznej około 24 mm i długości strefy perforowanej 40 oo. Wokół cylindra nawiniętych jest 10 warstw tkaniny filtracyjnej 62 z włókien lub włókienek o średnicy 0,1 mm. Powierzchnię przepływu przez filtr można zmniejszyć od wielkości maksymalnej wynoszącej około 30 cm (wyliczonej dla powierzchni zewnętrznej cylindra) za pomocą tłoczka 64 ściśle dopasowanego do wnętrza cylindra. Poziom tłoka można ustawiać tak, aby blokował on pewne perforacje w cylindrze i odsłaniał pożądaną powierzchnię przepływu.

2

Poniżej określenia B1 i B2 odnoszą się odpowiednio do powierzchni przepływu 26 cm i 23 cma, odsłoniętej w filtrze promieniowym. Perforowany cylinder zainstalowany jest w obudowie 66 o średnicy wewnętrznej około 52 oo, w dolnej części połączonej z cylindrem 60 za pomocą ściśle dopasowanego dna 68, przez które przechodzi przewód lub rurka 70 służąca do odciągania odfiltrowanego kwasu, połączonej ze szklaną rurą. Przepływ kwasu w kierunku zewnętrznej powierzchni filtra wymuszany jest przez przepływ gazu.

Spadek ciśnienia Δ p na filtrze można wyliczyć z powszechnie znanych wzorów podanych poniżej, jeśli znana jest liniowa prędkość gazu v przepływającego przez filtr, grubość włókien lub włókienek d oraz długość 1 warstwy filtrującej w kierunku przepływu (w typie A) albo ilość n warstw taaoinn filtrjcyjaej (w tyyie B):

(5) t_yp A : Δ d g d a 10'* x ιΊ’² x 1/d (Da) (6) ftp A a Δ w w 3,a x 10'- x v W,2 χ n/d (kPa)

Sposób eddług wynalazku llsstruję podane poniżej przykłady.

Przykład I. Typowe trów zestawiono w tablicach 1, 2 i i 7% (lub 25%) H2O’ 1% H2SO4 oraz składów nominalnych przy założeniu nienia SO3 + wyniki doświadczeń uzyskane przy zastosowaniu 2 typów fil3. Gaz wprowadzany do rur zawierał odpowiednio 0,1% H^SO^ 8% H2O, oraz 6% H2SO4 i 7% H2O. Stężenia odnoszą się do pełnego uwodnienia SO3 z wytworzeniem H2SO4. Reakcja uwodH2O = H2SO4 (para) jest zawsze w stanie równowagi w warunkach doświadczalnych, z tym że jest ona praktycznie całkowicie przesunięta na prawo w temperaturach poniżej 250°C.

Wyniki doświadczeń I-1 - I-6 podane w tablicy 1 (0,1% H2SO4 + 7% H20 w gazie zasilającym) wskazują, że zawartość kropelek kwasu siarkowego w fazie gazowej przed filtrem jest praktycznie stała i odpowiada zawartości SO3 60 - 80% w gazie zasilającym, jeśli TA2 obniża się ze 194 do 124°C przy stałych wielkościach Tp T2 i TA1’ a długość strefy chłodzenia zmniejszy się z 5,4 do 4,05 o przy równoczesnym zwiększeniu strumienia powietrza chłodzącego, tak aby utrzymać stałą temperaturę T2 na poziomie 100°C. Filtr A wychwytuje 98-99% tych kropelek, jeśli TA2 ulegnie obniżeniu do około 160°C’ z tyo że zawartość H2S04 w gazie odprowadzanym poza filtrem A zwiększa się gwałtownie z 8-10 ppm przy TA2 wynoszącej zaledwie 170°C do około 40 ppm przy TA₂ = 151’C, 200 ppm przy TA_2 = 138°C i 400 ppm przy TA2 = 124°C. Przy takiej wielkości TA2 filtr’ jak się wydaje, jest praktycznie niezdolny do usuwania kropelek kwasu z fazy gazowej. Doświadczenia I-7 i I-8 wykazują, że TA2 jest wielkością krytyczną decydującą o tym, czy kwaśną

163 844 mgłę można oddzielić na filtrze. W doświadczeniach tych TA2 obniża się do wielkości poniżej 155C w wyniku zwiększenia w doświadczeniu 1-8 i obniżenia Tj do 230°C w doświadczeniu T-7. Ten chłodzący strumień powoduje również przenikanie kwaśnej mgły przez filtr. Doświadczenie I-10 wykazuje, że zwiększenie strumienia gazu przepływającego przez rurę do 18 Nn3/godzieę powoduje wzrost zawartości kwaśnej mgły w gazie przed filtrem do ilości stanowiącej 90% kwasu siarkowego, z tym że filtr w dalszym ciągu skutecznie usuwa kropelki. Należy zwrócić uwagę, że próby zwiększenia strumienia gazu do 22 Nn3/gpdzinę nie powiodły się, gdyż w tym przypadku kwas nie mógł spływać przez szklaną rrrę w przeciwprądzie z gaem.. Zmniejszeńis strumienia gazu do 9 inę w doświadczeniach I-11, I-12 i I-13 owodujez zmjiejszeniz zawąrtości kwaśnej mgły przed filtrem, ale nieznaczny wzrost tej zawartości po filtrze. Doświadczenie I-13 stanowi powtórzenie PotwgoCeeemgr 1-1 Z z t z rżnn^ą,. e z asspwρwbepr z nmr ^krotniee dłuższą strefę filtracji w A, co spowodowało dwukrotny wzrost spadku ciśnienia i ponad dwukrotny spadek zawartości kwaśnej mgły po filtrze. W doświadczeniach I-14 i I-15 T2 zwiększono do 112°C w wyniku podwyższenia TA1 do 50°C w I-14 i zmniejszenia strumienia powietrza chłodzącego w I-15. W obydwu przypadkach nastąpił wyraźny wzrost zawartości kwaśnej mgły po filtrze, co świadczy o tym, że maksymalna temperatura gazu na wylocie stanowi kolejne kryterium, które powinno być spełnione, aby zapewnić możliwość skutecznego usuwania kropelek kwasu przez filtp. Stwierdzono, że w 112° w formie par ucieka egOreig 3 ppm H2SO4, co oznacza, że ponad 80% kwasu ucieka w formie kropelek. Na fig. 5 przedstawiono zależność temperatury rosy kwasu siarkowego dla gazów zawierających 1 lub 2 ppm par kwasu siarkowego od zawartości H2O w gazie.

Odnośnie wpływu spadku ciśnienia na filtrze można stwierdzić, że filtry A i i B1 w podanym zakresie temperatur usuwają kwaśną mgłę do zawartości H2SO^ 8-10 ppm przy spadku ciśnienia 0,8 kPa, podczas gdy filtr B2, w którym liniowa prędkość gazu wynosi 4 m/s w przeciwieństwie do 2 m/s w przypadku B1, oczyszcza gaz do zawartości H2SO4 1 ppm przy spadku ciśnienia 1,8 kPa, przy czym pozostałe parametry pracy są takie same. Jeśli przy pracy w podanych warunkach temperaturowych filtr zostanie zablokowany niewielką jedynie ilością cieczy, to spadki ciśnień będą o 10-20% wyższe od spadków ciśnienia zmierzonych wówczas, gdy filtr pracuje na sucho w tych samych parametrach prędkości gazu i temperatury, ale gdy gaz nie zawiera H2SO4.

W doświadczeniach I-17 i I-18 temperaturę powietrza na wlocie TA1 obniżono do 10°C i 0’C przy równoczesnym utrzymywaniu temperatury na wylocie równej 100C, dzięki czemu różnicę temperatur - TA1 zwiększono z 80 odpowiednio do 90 i 100°C. Zawartość kwaśnej mgły po filtrach aerozolowych wyraźnie wzrosła i przekroczyła 10 ppm .H2SO4 przy T2 - TA1 = 100C.

W doświadczeniu I-19 T2 obniżono do 80°C utrzymując TA2 = 0°C (w wyniku zwiększenia strumienia powietrza chłodzącego), dzięki czemu zawartość kwaśnej mgły po filtrach A i B1 spadła do 10 ppm H2S04. Oznacza to, że nie absolutna wartość TA1, ale różnica temperatur zgodnie z warunkiem (3) odgrywa istotną rolę przy zapewnieniu zdolności filtru do usuwania kwaśnej mgły.

W tablicy 2 przedstawiono wyniki doświadczeń z zastosowaniem gazu eαsiaającggo zawierającego 1% H^O^ i 7% H20. We wszystkich pomiarach w przypadku strumienia gazu zasilającego 14 mm^/godzinę zawarłość kwaśnej mgły w zieze zedzd ltPemzm nosiła za 501-10zo m.z. Filtry A , B1 1 B2 usuwaję kropelki gazu w ten sam sposób, jak w doświadczeniach, których wyniki zestawiono w tablicy 1, z tą jedynie różnicą, że wydaje się, iż krytyczna wartość TA2 wynosi około 170°C, zgodnie z , e e TA ryl.zezon s ze wzoze wzo u zn1S 1 rep·C.

W tablicy 2 przedstawiono wyniki tmaożzgńrer a tρwttanmenlem uzzu maαίlzggprgo zawierającego 6% H2SO4 i 13% H2O. Z doświadczeń III-I - III-6 wynika, że TA2 musi być wyższa od około 175°C, aby umożliwić enniejweanig zawartości kwaśnej mgły przez filtry A i BI z A--ol00- ppm przed filtrem do poniżej 10 ppm H2SO4. Można również stwierdzić, że kwaśna mgła może być skutecznie usuwana przy mnigjwzej prędkości liniowej i przy niższym spadku ciśnienia, niż w przypadku gazu zasilającego zawierającego 0,1% H2SO4.

Zwiększenie zawartości pary wodnej w gazie umożliwia ppacę przy wyższej temperaturze T2 na wylocie ze szklanej rury. Wynika to z doświadczeń I-21 i I-22, których wyniki podano w tablicy 1. Wzrost zawartości H^ w gazie zasilającym do 25% stwarza możliwość zwiększenia temperatury na wylocie do -20o-2A°C bez ryzyka przekroczenia zawartości 10 ppm H2SO4 w gazie odlotowym, zgodnie z warunkiem (2) i punktem rosy kwasu siarkowego -5 dla gazu zawierającego 2 ppm pary H2SO4, odczytanym z fig. 5, a także cząstkowym ciśnieniem H2O w gazie odlotowym.

163 844

Z doświadczeń III-11 1 III-12, patrz tablica 3, odpowiednio wynika, że wzrost zawartości H?O w gazie zasilającym do 25%, czemu odpowiada zawartość 19% H?O w gazie odlotowym, powoduje, że T3 można zwiększyć o około 120*C zgodnie z warunkiem (2). Podobnie jak z doświadczeń I-17 i Ι-1Θ, rIwnież ż doświadczenia II1-8 wynika, żo zawartość H?S0^ w gazie po fi Itrze zwiększa się przy wzroście różnicy temperatur Tj-TAp choć wydaje się, że wpływ ten w doświadczeniach z gazem wzbogaconym jest słabszy niż w przypadku gazów ubogich, w przypadku których zawartość H2SO4 w gazie na wlocie jest rzędu 0,1%.

Przykład II. Doświadczenia z włóknami o grubościach 0,05, 0,1, 0,2 i 0,5 mm w filtrze przedstawionym na fig. 3, tzn. w filtrze typu A, w formie zwiniętej dzianiny pończoszniczej, dały następujące wyniki. W przypadku włókien o grubości 0,05 mm odfiltrowany kwas nie może spływać z filtra do rury szklanej przy szybkościach gazu ponad około 1,5 m/s, ale blokuje filtr, który staje się w ten sposób bezużyteczny. W przypadku włókien o grubości 0,1 mm to samo zjawisko występuje przy szybkościach gazu 2-3 m/s, a przy grubości włókien 0,2 mm kwas nie może spływać, jeśli prędkości gazu są większe od około 5 m/s. Przy mniejszych szybkościach gazu kropelki kwasu ulegają odfiltrowaniu do stężenia poniżej 5-10 ppm H2SO4 przy spadkach ciśnienia poniżej 1,0-2,0 kPa oraz szerokości 160 mm zwiniętej taśmy z dzianinowego materiału włóknistego, pod warunkiem, że spełnione są wymagania odnośnie temperatur określone w (1), (2). W przypadku włókien 0,5 mm nie istnieje niebezpieczeństwo zablokowania filtra przez ciecz, z tym że należy wówczas wstawić dwa zwoje o szerokości 120 mm do wsadu filtracyjnego, aby uzyskać zawartość kwasu w gazie odlotowym poniżej 10 ppm. Wydaje się ponadto, że zawartość kwaśnej mgły po filtrze jest o kilka ppm wyższa przy zawartości 0,1% SO3, w tych samych warunkach pracy oraz przy takich samych spadkach ciśnienia, jak w pomiarach, których wyniki zestawiono w tablicy 1. Z przeprowadzonych doświadczeń można wyciągnąć wniosek, że włókna o yrubości 0,2-0,4 mm są najbardziej przydatne z punktu widzenia sposobu według wynalazku.

Przykład III . Oprócz doświadczeń, których wyniki zestawiono w tablicach 1, 2 i 3, przeprowadzonych z zastosowaniem tkaniny z włókien o grubości 0,1 mm, którą to tkaninę zastosowano w filtrze B z przepływem promieniowym, przeprowadzono również doświadczenia z zastosowaniem nici o grubościach 0,05, 0,2 i 0,3 mm. Doświadczenia wykazały, że spadek ciśnienia na filtrach z tkaniną siatkową z włókien o grubości 0,05 mm jest niestabilny. 2 - 3-krotny wzrost spadku ciśnienia mógł wystąpić w poszczególnych stadiach zwłaszcza przy zmianie warunków pracy. W przypadku tkaniny filtracyjnej wykonanej z nici o grubości ponad 0,2 mm w celu uzyskania zadawalającego stopnia usunięcia kwaśnej mgły w obszarze parametrów określonych w (1), (2) i (3) kknieczne było albo zaatosowanie llniowych szzbkośc1 gaau na flitrze tak dużych, że spadek ciśnienia stawał się znacznie większy od podanego w tablicach 1, 2 i 3, albo też zastosowanie więcej niż 10 warstw tkaniny filtracyjnej w filtrze promieniowym. Ze względów praktycznych nie ma na to miejsca przy podanych (optymalnych) odległościach między rurami w wiązce rur znajdującej się w wieży ze szklanymi rurami.

Wynalazek może być zastosowany przy usuwaniu dwutlenku z prażenia oraz z gazów spalinowych z elektrowni, zwłaszcza średniej i 0u-eJ mocy. Z tego względu uważa się, że wynalazek spowoduje znaczne zmniejszenie zanieczyszczenia środowiska w obszarach przemysłowych. Szczególnie cenne jest to, że dwutlenek siarki zawarty w gazach odzyskuje się zgudnle z wynalazkiem w postaci kwasu siarkowego o dużym stężeniu i wysokiej czystości.

163 844

Tablica 1

Doświadczenia z gazem zasilającym zawierającym 1000 ppm H^O^ + 7% H₂0.

Td = 185’C. TA₂* = 155°C.

t/ (punkt rosy przy 2 ppm HjSO^ i 7% H2') = 109C. TA₂* = To - 30 - 10 α °C.

Doś-	Stru- mień zasi- lając Nml3h	Strefa	T1	^T 2	^TAi	TA2		ppm	H₂so4		Prędkość gazu	Δ p	na filtrze,
wiad- czyniy	chło- dzenia	przed fil- trem	po filtrze		o/s			kPa
nr	m	•c	*C	°C	*C	A	81	82	A	B1	B2	A	B1	B2
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17
I-1	14	5,4	250	100	20	194	600	8	10	1	3,2	2,0	4,0	0,8	0,8	1,8
I-2	14	4,95	250	100	20	184	600	8	10	1	3,2	2,0	4,0	0,8	0,8	1,8
I-3	14	4,5	250	100	20	170	700	10	10	1	3,2	2,0	4,0	0,8	0,8	1,9
I-4	14	4,05	250	100	20	151	700	40	50	5	3,2	2,0	4,0	0,8	0,8	2,0
I-5	14	4,05	250	95	20	138	700	200	200	10	3,2	2,0	4,0	0,8	0,9	2,0
I-6	14	4,05	250	90	20	124	800	400	400	50	3,1	2,0	3,9	0,8	0,9	2,0
I-7	14	5,4	230	70	20	150	600	30	30	5	2,9	1,8	3,7	0,7	0,7	1,6
I-8	14	4,5	250	70	20	145	700	100	50	15	2,9		3,7	0,7	0,7	1,8
I-10	18	5,4	250	100	20	173	900	6	8	1	4,1	2,6	5,2	1,2	1,2	2,6
I-11	9	4,5	250	100	20	198	150	10	15	2	2,05	1,3	2,6	0,4	0,5	1,0
I-12	9	4,05	250	100	20	193	200	12	15	2	2,05	1,3	2,6	0,4	0,5	1,0
I-13	9	4,05	250	100	20	193	200	5			2,05			0,8
I-14	14	5,4	250	112	50	188	600	20	20	5	3,3	2,1	4,2	0,9	0,9	1,9
I-15	14	5,4	250	112	20	205	700	15	20	10	3,3	2,0	4,2	0,9	0,8	1,9
I-16	14	5,4	280	100	20	200	700	8	10	2	3,2	2,0	4,0	0,8	0,8	1,8
I-17	14	5,4	250	100	10	201	700	10	10	3	3,2	2,0	4,0	0,8	0,8	1,8
I-18	14	5,4	250	100	0	205	800	20	20	5	3,2	2,0	4,0	0,8	0,8	1,9
I-19	14	5,4	250	80	0	177	700	10	10	1	3,0	1,9	3,8	0,7	0,7	1,8
	Doświadczenia	z 1000 ppo		+ 25% H20	w gazie wsadowym	To =	192°C	—	= 124	C
I-21	14	5,4	250	112	50	190	600	5	5	1	3,3	2,0	4,1	0,9	0,9	2,0
I-22	14	5,4	270	125	50	200	600	15	20	5	3,4	2,1	4,3	0,9	0,9	2,4
I-23	14	5,4	270	112	20	220		10	10	2	3,3	2,0	4,1	0,9	0,9	2,0

163 844

Tablica 2

Doświadczenia z gazem zasilającym zawierającym 1% H2SO4 + 7% H^O. Td = 220’C. TA₂* = 172C. T2* = 109*C. TA2* = Td - 30 - 10 oć °C.

Doś- wiad- czenie nr	Stru- mień zasi- lający Nm3/h	Strefa chło- dzenia m	^T1 *C	^T2 •C	TA1	TA2 C	ppm HjSO^	Δ P na filrrze
przed fil- trem	PO A	filtrze B1	B2
A	kPa B1	B2
II-1	14	5,4	260	100	20	196	cv 500	5	5	1	0,8	0,8	2,0
II-2	14	4,95	260	100	20	184	500	5	8	1	0,8	0,8	2,0
II-3	14	4,55	260	100	20	168	~ 800	25	40		0,8	0,9	2,2
II-4	14	4,05	260	100	20	148	~2000	100	100	50	0,9	1,0	2,4
II-5	14	4,55	300	100	20	175	2000	10	10	2	0,8	0,8	2,0
II-6	9	4,05	260	100	20	180	1000	8	8	4	0,4	0.4	1,4
II-7	14	5,4	260	100	0	206	~ 800	12	14	4	0,8	0,8	2,0

Tablica 3

Doświadczenia z gazem zasilającym zawierającym 6% H₂S0₄ + 7% H^O. T_d = 265. TA₂* = 175. T^* = 109. TA₂* = Td - 30 - 10 oć .

Doś- wiad- czenie nr	Stru- mień zasi- lając Mm³/h	Strefa chło- dzenia m	^T1	T3	TA1	TA2	ppm H2SO4	Prędkość gazu	A p na filtrze kPa
przed fil- trem	po A	filtrze	A	m/s
B1	B2	B1	B2	A	B1	B2
III-1	11	5,4	300	100	20	230	500	5	5	C 1	2,2	1,4	2,8	0,4	0,4	0,9
III-2	11	4,55	300	100	20	198	700	5	10	Cl	2,2	1,4	2,8	0,5	0,4
III-3	11	4,05	300	100	20	176	700	10	20	1	2,2	1,4	2,8	0,6	0,5	1,0
III-4	11	4,05	300	100	30	162	1000	50	80	10	2,2	1,4	2,8	1,0	0,6	1.5
III-5	11	4,05	300	100	40	153	1000	100	200		2,2	1,4	2,8	1,5	0,7
III-6	11	4,05	280	100	20	162	700	40	60		2,2	1,4	2,8	1,0	0,6
III-7	11	5,4	300	115	35	222	800	20	30		2,3	1,4	3,0	0,5	0,5	1.2
III-8	11	5,4	300	100	0	240	500	8	8	4	2,2	1.4	2,8	0,4	0,4	0,9
	Doświadczenia z	6% H2'	10₄ i	25% H	20 w gazie zasilającym	• ^Td =	170	» • ^T2	= 124	•c.
III-11	11	5,4	300	115	35	225	800	5			2,2			0,5
III-12	11	5,4	300	120	40	225	900	10			2,2			0,5

163 844

Fig. 3

163 844

Fig. 4

Fig.5

163 844

Fig. 1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 10 000 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania kwasu siarkowego przez wykraplanie par kwasu siarkowego i wychwytywanie kropelek kwasu siarkowego w zasadniczo pionowych, kwasoodpornych rurach, zaopatrzonych w filtr aerozolowy szybkoprzepływowy gazoszczelnie połączony ze szczytem każdej rury i składający się z włókien lub włókienek o średnicy 0,05 do 0,5 mm, z gazów zawierających 0,01-10% objętościowych pary ^SO^ i do 50% objętościowych pary wodnej, w którym gaz zawierający kwas siarkowy wprowadza się do rur od dołu w temperaturze o 0-100°C wyższej od punktu rosy kwasu siarkowego w tym gazie i chłodzi się podczas przepływu przez rury w kierunku do góry, do temperatury wylotowej T ₂, niższej od temperatury, w której ciśnienie pary H^O^ wynosi około 0,2 Pa w równowadze z ciśnieniem cząstkowym pary wodnej przy wylocie z rur w ich szczycie, przy czym rury chłodzone są z zewnątrz medium gazowym przepływającym zasadniczo w przeciwprądzie z gazem zawierającym kwas siarkowy, a wykroplony kwas siarkowy spływa w dół przez rury podczas chłodzenia, znamienny tym, że

a) medium gazowe ogrzewa się podczas chłodzenia od temperatury na wlocie TA1 wynoszącej 0-50°C do temperatury na wylocie TA2 przy spełnieniu nierówności (1) TA₂ i* Td-30-10 oC°C i (2) TA₂-TA1 <Z 90’C w których Td oznacza wyrażony w °C punkt rosy kwasu siarkowego wprowadzanego do rur, a °C oznacza procent objętościowy H2SO4, obliczony przy założeniu, że SO3 uległ całkowitemu uwodnieniu i

b) gaz opuszczający każdą z rur przepuszcza się przez szybkoprzepływowy fiitr aerozolowy z szybkością 1-7 m/sek, a spadek ciśnienia na filtrze jest w zakresie 0,2 - 2 kPa.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że szybkość gazu zawierającego kwas siarkowy w rurach wynosi 2-6 m/sek i jest obliczona na podstawie teoretycznej temperatury gazu 0°C.

3. Urządzenie do wytwarzania kwasu siarkowego przez wykraplanie par kwasu siarkowego i wychwytywanie na filtrze aerozolowym kropelek kwasu siarkowego zawierające jedną lub więcej wiązek rur z kwasoodpornego materiału, przy czym w każdej z rur znajduje się wlot gazu w dnie, wylot gazu w szczycie oraz odpływ kwasu przy dnie, a rury te przechodzą przez strefę chłodzenia o długości wynoszącej 120-250 wewnętrznych średnic rury, w której szczycie i dnie znajduje się odpowiednio wlot i wylot gazowego medium chłodzącego przepływającego w przeciwprądzie z gazem w rurach, znamienne tym, że średnica wewnętrzna każdej z rur (7) wynosi 25-60 mm i każda rura jest zaopatrzona w szybkoprzepływowy filtr aerozolowy, połączony gazoszczelnie z jej szczytem.

4. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że filtr składa się z włókien lub włókienek, których ilość, grubość warstwy i konfiguracja zapewniają spadek ciśnienia na filtrze w zakresie 0,1-2,0 kPa przy szybkości gazu 1-7 m/sek.

5. Urządzenie według zastrz. 3 albo 4, znamienne tym, że filtr składa się z kwasoodpornych włókien lub włókienek o średnicy 0,04 do 0,7 mm.

6. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że filtr zawiera zasadniczo cylindryczną obudowę, w której umieszczony jest element filtracyjny z materiału dzianego z kwasoodpornych pojedyńczych włókienek o grubości 0,2-0,7 mm i szerokości oczka 1 do 10 mm, przy czym dziany materiał jest zwinięty lub złożony tak, że tworzy cylindryczny korek o wysokości 20-300 mm i powierzchni przekroju poprzecznego, przy której liniowa szybkość przepływu gazu wynosi 2 do 5 m/sek.

* * *