PL176959B1

PL176959B1 - Sposób spalania siarki uwolnionej z materiałów niosących siarkę

Info

Publication number: PL176959B1
Application number: PL95308942A
Authority: PL
Inventors: Ding Maynard Guo-Tsuen
Original assignee: Praxair Technology Inc
Priority date: 1994-06-06
Filing date: 1995-06-05
Publication date: 1999-08-31
Also published as: PL308942A1; AU2049795A; CA2150969A1; CA2150969C; AU691901B2; BR9502660A; US5458672A

Abstract

1. Sposób spalania siarki uwolnionej z materialów niosacych siarke, znamienny tym, ze wprowadza sie material niosacy siarke do pieca majacego strefe spalania, wtryskuje sie przynajmniej jeden strumien paliwa z podstechiometryczna iloscia lub bez podstechiometrycznej ilosci przynajmniej jednego strumienia glównego utleniacza z przynajmniej jednego palnika i spala sie ten przynajmniej jeden strumien paliwa ze wspomniana podstechiometryczna iloscia strumienia glównego utleniacza i/lub gazem otoczenia w strefie spalania dla wytworzenia ciepla wystarczajacego do uwolnienia czesci oparów siarki ze wspomnianego materialu niosacego siarke i dla utworzenia produktów reakcji spalania, zawierajacych niespalone paliwo, wtryskuje sie przynajmniej jeden strumien wtórnego utleniacza odsuniety katowo lub oddalony od strumienia paliwa, wywoluje sie przeplyw recyrkulacyjny wewnatrz strefy spalania i miesza sie przynajmniej czesc produktów reakcji spalania, wtórny utleniacz, opary siarki, niespalone paliwo i gaz otoczenia w piecu, i spala sie opary siarki i niespalone paliwo za pomoca wspomnianego wtórnego utleniacza. ( 1 3 ) B 1 (51) IntCl6 : C01B 17/54 PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób spalania siarki, a zwłaszcza sposób spalania oparów siarki uwolnionych podczas wytapiania metalu, ze zredukowanym wytwarzaniem tlenków azotu.

Procesy topnienia metalu są zwykle przeprowadzane za pomocą pomocniczego palnika, który jako utleniacz wykorzystuje powietrze, powietrze wzbogacone tlenem lub technicznie czysty tlen. Technicznie czysty tlen lub powietrze wzbogacone tlenem są zwykle stosowane jako utleniacz w celu polepszenia wydajności topienia materiałów niosących metal. Jednakże zastosowanie technicznie czystego tlenu lub powietrza wzbogaconego tlenem powoduje powstawanie znacznie zwiększonej temperatury szczytowej płomienie niż w przypadku stosowania powietrza jako utleniacz. Ta wysoka temperatura szczytowa płomienia kinetycznie wspomaga tworzenie tlenków azotu.

Podczas wytapiania metalu, z materiałów niosących metal jest uwalniana siarka. Następnie siarka jest spalana dla utworzenia dwutlenków siarki. Tak więc gaz otrzymywany z wytapiania zawiera dwutlenek siarki. Gaz ten jest zwykle zanieczyszczony niewielką ilością tlenków azotu, ponieważ podczas spalania siarki i paliwa utleniaczem powstają tlenki azotu. Ilość zanieczyszczenia tlenkami azotu wzrasta wraz ze zwiększonym wytwarzaniem tlenu azotu. W wyniku obecności tlenku azotu w gazie, zawarte w nim dwutlenki siarki są również zanieczyszczone tlenkami azotu. Ponieważ zanieczyszczony dwutlenek siarki, jest często stosowany do wytworzenia kwasu siarkowego stanowiącego produkt pośredni, zatem obniżona jest czystość produktu pośredniego w postaci kwasu siarkowego. Taki kwas siarkowy o niskiej jakości jest często niepożądany na skalę przemysłową, ponieważ zanieczyszczenia tlenkiem azotu mogą ujemnie wpływać na korcowe zastosowanie otrzymywanego kwasu siarkowego i mogą powodować problemy związane z korozją.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu spalania siarki przy zmniejszonym zanieczyszczeniu otrzymywanego produktu gazowego tlenkiem azotu.

Następnym celem wynalazku jest otrzymanie gazu wytopowego, przydatnego· do wytwarzania kwasu siarkowego o wysokiej jakości.

Jeszcze następnym celem wynalazku jest zastosowanie technicznie czystego tlenu lub powietrza wzbogaconego tlenem jako utleniacz dla polepszenia wydajności topienia materiałów niosących metal i jednocześnie spalanie oparów siarki uwalnianych z materiałów niosących metal dla utworzenia dwutlenku siarki o zredukowanym zanieczyszczeniu tlenkami azotu.

Według pierwszego rozwiązania wynalazku, powyższe cele osiągnięte przez opracowanie sposobu spalania oparów siarki uwolnionych z materiału niosącego siarkę, który to sposób charakteryzuje się tym, że wprowadza się materiał niosący siarkę do pieca mającego strefę spalania, wtryskuje się przynajmniej jeden strumień paliwa razem lub osobno z podetechiometryczną ilością przynajmniej jednego głównego strumienia utleniacza z przynajmniej jednego palnika i spala się ten przynajmniej jeden strumień paliwa z podstechiometryczną ilością głównego strumienia utleniacza i/lub gazem otaczającym w strefie spalania dla wytworzenia ciepła wystarczającego do uwolnienia części oparów siarki ze wspomnianego materiału niosącego siarkę i dla utworzenia produktów spalania zawierających niespalone paliwo, wtryskuje się przynajmniej jeden wtórny strumień utleniacza odchylony pod kątem lub oddalony od strumienia paliwa i głównego strumienia utleniacza, powoduje się przepływ recyrkulacyjny wewnątrz wspomnianej strefy spalania dla rozcieńczenia przynajmniej części produktów spalania, wtórnego utleniacza, oparów siarki i gazu otaczającego w

176 959 piecu, i spala się opary siarki i niespalone paliwo z tym wtórnym utleniaczem. Podczas spalania oparów siarki niespalonego i paliwa z wtórnym utleniaczem uwalniana jest dodatkowa siarka. Uwolnione dodatkowe opary siarki są spalone z wtórnym utleniaczem dla otrzymania dodatkowego ciepła, które z kolei powoduje uwolnienie dodatkowej siarki i ewentualnie powoduje stapianie materiałów niosących siarkę.

Według następnego rozwiązania wynalazku powyższe cele zostały osiągnięte przez opracowanie sposobu spalania oparów siarki uwolnionych z materiału niosącego siarkę, charakteryzującego się tym, że wprowadza się materiał niosący siarkę do pieca mającego strefę spalania, wtryskuje się przynajmniej jeden strumień paliwa i nadstechiometryczną ilość przynajmniej jednego głównego strumienia utleniacza i spala się ten przynajmniej jeden strumień paliwa ze wspomnianą nadstechiometryczną ilością głównego strumienia utleniacza dla wytworzenia ciepła wystarczającego do uwolnienia części oparów siarki ze wspomnianego materiału niosącego siarkę i dla utworzenia produktów spalania zawierających nadmiar tlenu, powoduje się przepływ recyrkulacyjny wewnątrz tej strefy spalania dla rozcieńczenia przynajmniej części produktów spalania, nadmiarowego tlenu, oparów siarki i otaczającego gazu w piecu, oraz spala się przynajmniej część oparów siarki ze wspomnianym nadmiarem tlenu.

Stosowane tutaj określenie gaz otaczający oznacza gazy w piecu lub w strefie spalania. Gaz otaczający ma zwykle stężenie tlenu wynoszące < 21% objętościowo, np. 5-15% objętościowo.

Przedmiot wynalazku zostanie uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok z góry rozwiązania obecnego wynalazku, a fig. 2 widok z boku rozwiązania obecnego wynalazku.

Wynalazek obecny dotyczy spalania siarki w szczególny sposób dla uniknięcia lub zredukowania zanieczyszczenia otrzymywanego dwutlenku siarki tlenkami azotu. Przez zredukowanie zanieczyszczenia, otrzymywany gazowy dwutlenek siarki może być skutecznie i wydajnie wykorzystany do wytwarzania kwasu siarkowego o dużej czystości. Ponadto, można wykorzystać ciepło otrzymywane ze spalania siarki i paliwa z utleniaczem dla uwolnienia siarki z materiałów niosących siarkę w postaci oparów. Gdy materiał niosący siarkę zawiera metale, takie jak miedź, wówczas tego rodzaju ciepło może wspomagać wytapianie i oczyszczanie metalu podczas wytwarzania, jednocześnie, dwutlenków siarki o dużej czystości. Jak stwierdzono; siarka stanowi nie tylko przydatny materiał do wytwarzania dwutlenku siarki, ale również jest przydatna do wytwarzania znacznej ilości ciepła do stapiania metali.

Sposób według wynalazku będzie opisany szczegółowo w odniesieniu do rysunków w połączeniu ze stapianiem materiałów niosących metal. Preferencyjny wybór spalania siarki, która jest uwalniana z materiałów niosących metal podczas procesów wytapiania, w żaden sposób nie wyklucza spalania siarki uwalnianej z innych źródeł. Ponadto, preferencyjne zastosowanie szczególnego układu spalania w żaden sposób nie wyklucza innych układów spalania, oczywistych dla czytającego poniższe ujawnienie.

Jak pokazano na fig. 1 i 2, materiały niosące siarkę są podawane do reaktora/pieca 1, mającego strefę spalania 3, poprzez przynajmniej jeden środek przenoszący, taki jak przynajmniej jeden wtryskiwacz dyszowy 5, z zastosowaniem gazu, takiego jak powietrze, jako medium prowadzące. Do wtryskiwania dyszowego 5 może być doprowadzane dodatkowe powietrze przez przewód 4 dla uniknięcia zatykania podczas zasilania zbiornika. Położenie wtryskiwacza dyszowego 5 jest takie, że materiały niosące siarkę mogą być poddawane wtryskiwaniu poziomemu na około połowie poziomu wysokości kąpieli materiałów niosących siarkę w reaktorze/piecu 1. Ponadto, powietrze może być wprowadzane przez liczne porowate zatyczki, ustawione wzdłuż pieca 1 dla mieszania materiałów niosących siarkę. Zastosowane materiały niosące siarkę mogą stanowić dowolny materiał, który może uwalniać siarkę podczas ogrzewania. Jednakże pożądane jest stosowanie materiałów, które zawierają zarówno metal jak i siarkę, ponieważ mogą one być wykorzystywane do otrzymywania siarki i jednocześnie do wytwarzania oczyszczonych metali (produktów procesu wytapiania). Materiały takie stanowią między innymi chalkopiryt, boronit, kowelin, piryt.

Utleniacz jest wprowadzany do strefy spalania 3 i pieca 1 przez przynajmniej jedną lancę 7 i/lub przynajmniej jeden palnik 9. Utleniacz doprowadzany do palnika jest określany jako utleniacz główny, zaś utleniacz doprowadzany do lancy 7 jest określany jako utleniacz wtórny. Główny i wtórny utleniacz mogą stanowić powietrze, powietrze wzbogacone tlenem lub technicznie czysty tlen (mający stężenie tlenu wynoszące około 99,5%). Korzystnie, zastosowany utleniacz posiada stężenie tlenu wynoszące więcej niż 30% objętościowo. Bardziej korzystnie, zastosowany utleniacz posiada stężenie tlenu większe niż 90% objętościowo. Źródła zalecanego utleniacza stanowią, między innymi, gaz lub pojemnik magazynujący ciekły utleniacz, urządzenie do oddzielania kriogenicznego, urządzenie adsorpcyjne wahań ciśnienia lub temperatury, urządzenie do oddzielania gazu membranowego i/lub układ oddzielania elektrolitowego gazu membranowego. Stwierdzono, że z powyższych źródeł najbardziej przydatne są układ oddzielania gazu membranowego stanowiącego stało elektrolitowy przewodnik jonowy i inne układy oddzielania gazu membranowego, urządzenie do oddzielania powietrza kriogenicznego i urządzenia adsorpcyjne wahań ciśnienia lub temperatury, ponieważ z tych źródeł może być dostarczany w sposób ciągły zalecany utleniacz pod pożądanym ciśnieniem dla przeprowadzania spalania w sposób ciągły.

Do strefy spalania 3 jest również wprowadzane paliwo przez przynajmniej jeden palnik 5. Zastosowane paliwo może stanowić paliwo ciekłe, paliwo gazowe i/lub paliwo stałe. Z tych paliw, najbardziej zalecane paliwa stanowi paliwo, takie jak olej napędowy lub zanieczyszczony olej odpadowy, paliwo gazowe, takie jak gaz ziemny, propan lub gazowy strumień odpadowy zawierający węglowodory lekkie.

Po wprowadzeniu paliwa, paliwo to jest spalane gazem otoczenia, głównym utleniaczem i/lub utleniaczem wtórnym dla wytworzenia produktów reakcji spalania. Produkty reakcji spalania zawierają, między innymi, dwutlenek węgla, opary wodne, i dwutlenek siarki. Gdy paliwo jest wprowadzane przez palnik 9 bez tlenu lub z podstechiometryczną ilością tlenu, wówczas produkty reakcji spalania zawierają również niespalone paliwo. Z drugiej strony, jeżeli paliwo jest wprowadzane przez palnik 9 z nadstechiometryczną ilością tlenu, wówczas produkty spalania zawierają nadmiar tlenu. Zwykle, kompozycja produktów reakcji spalania może ulegać zmianie w zależności od składu paliwa i/lub materiałów wsadowych procesu.

Produkty spalania ogrzewają się wystarczająco dla uwolnienia części siarki z materiałów niosących metal, takich jak materiały niosące miedź, materiały niosące nikiel lub materiały niosące ołów. Uwolniona siarka w postaci oparów jest następnie spalana z nadmiarem tlenu w strefie spalania 3 dla utworzenia dwutlenku siarki jako głównego produktu reakcji spalania. Siarka zachowuje się jak paliwo i wytwarza dodatkowe ciepło. Ciepło wytwarzane ze spalania paliwa i części siarki jest wykorzystywane do dodatkowego uwolnienia dodatkowej siarki, która z kolei jest spalana dla wytworzenia większej ilości ciepła. To ciepło uwalnia następną siarkę spalania i w końcu stapia materiał niosący metal wspomagając proces wytapiania. W między czasie, obciążony dwutlenkiem siarki gaz odlotowy ze strefy spalania jest kierowany do etapu oczyszczenia i kondycjonowania gazu, a następnie do fabryki kwasu. W fabryce kwasu, oczyszczony dwutlenek siarki jest katalitycznie przekształcony do trójtlenku siarki, który następnie jest przekształcony w kwas siarkowy w wieży adsorpcyjnej. Otrzymywany kwas siarkowy jest odzyskiwany jako produkt pośredni- Gdy podczas spalania jest wytwarzana mniejsza ilość tlenku azotu, wówczas jest polepszona czystość odzyskiwanego kwasu siarkowego stanowiącego produkt pośredni.

Spalanie jest korzystnie przeprowadzane, za pomocą palników zasysających lub palników o dużej prędkości, opisanych w opisach patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki numery 4 378 205, 4 541, 796 i 4 901 961 wprowadzonych tutaj jako odniesienie. Końcówka zalecanego palnika może być wgłębiona około 2 do 6 cali od końca otworu

176 959 palnika dla uniknięcia rozpryskiwania i/lub wyrzucania wytopu i dla uniknięcia zatykania się dyszy palnika. Jednakże, wgłębienie palnika więcej niż 6 cali może spowodować spalanie wewnątrz otworu palnika i tym samym powodować niepożądane uszkodzenia. Ewentualnie, na końcówkę palnika mogą być zastosowane materiały niezwilżalne, takie jak materiały ceramiczne lub azotek krzemu, lub stosowane jako końcówka palnika dla uniknięcia zatykania dyszy palnika. Palnik może być również odsunięty pod kątem od lancy 7 dla opóźnienia zmieszania głównego utleniacza i wtórnego utleniacza.

Podczas reakcji spalania, prędkość głównego i/lub wtórnego utleniacza jest taka, że powoduje on lub one przepływ recyrkulacyjny wewnątrz strefy spalania. Ten przepływ recyrkulacyjny powoduje recyrkulację produktów reakcji spalania, oparów nieprzekształconej siarki i ewentualnie niespalonego paliwa oraz drugiego i/lub głównego utleniacza strefy spalania 3, tak jak pokazano strzałkami 11. Powoduje to rozcieńczenie reakcji spalania paliwa, siarki i utleniacza i umożliwienie przebiegu reakcji spalania przy niskiej temperaturze szczytowej płomienia. Ponadto, duża szybkość wtryskiwania głównego utleniacza będzie powodowała zasysanie produktów spalania przed reagowaniem z paliwem, wspomagając w ten sposób dodatkowo osiąganie niskiej temperatury szczytowej płomienia. Prędkość głównego utleniacza powinna być wystarczająco duża, aby umożliwić stosunek zasysania (wnikania) wynoszący przynajmniej 3, korzystnie przynajmniej 5, dla spowodowania zauważalnego wpływu na temperaturę szczytową płomienia. Określenie stosunek wnikania jest definiowane jako ilość (masa) produktów spalania zasysanych do strumieni tlenu przed zmieszaniem z paliwem. Niska temperatura szczytowa płomienia wynikająca z rozcieńczenia i zasysania powoduje z kolei zahamowanie wytwarzania tlenków azotu, które mogłyby zanieczyszczać otrzymywany strumień gazu zawierającego dwutlenek siarki. Przez zminimalizowanie tego zanieczyszczenia, otrzymywany strumień gazu zawierający dwutlenek siarki może być wykorzystywany do wytwarzania kwasu siarkowego o dużej czystości w sposób skuteczny i wydajny.

Przepływ recyrkulacyjny daje również zwiększone mieszanie utleniacza, paliwa i siarki. Zwiększone mieszanie powoduje z kolei większą jednolitość temperatury dla skutecznego ogrzewania w procesie wytapiania, i pozwala na otrzymanie mechanizmu przeprowadzania spalania w sposób redukujący lub eliminujący miejscowe punkty gorące w obrębie pieca 1. Zredukowanie lub wyeliminowanie miejscowych punktów gorących polepsza konstrukcyjną żywotność wyposażenia obejmującego piec 1, zaś skuteczne ogrzewanie umożliwia wydajne wytapianie materiałów niosących metal.

Prędkość wtryskiwania głównego utleniacza i/lub wtórnego utleniacza wynosi przynajmniej 100 metrów na sekundę, korzystnie w zakresie około 150 do 900 metrów na sekundę. Prędkość ta jest wystarczająca dla spowodowania przepływu recyrkulacyjnego, niezależnie od tego czy utleniacz główny lub utleniacz wtórny są wtryskiwane samodzielnie czy też w połączeniu. Utleniacz główny wtryskiwany przez palnik 9 jest dostarczany przykładowo w takiej ilości, że stosunek utleniacza głównego do wprowadzanego paliwa jest w zakresie około 0:1 do więcej niż 2:1 w stosunku objętościowym. Inaczej mówiąc, ilość wtryskiwanego utleniacza głównego, może być 0, ilość podstechiometryczna (ilość tlenu niewystarczająca do przereagowama z całym wtryskiwanym paliwem, to jest stosunek utleniacza głównego do paliwa wynosi mniej niż 2) lub ilość - nadstechiometryczną (ilość tlenu wystarczająca do przereagowania z całym wtryskiwanym paliwem i dająca nadmiar tlenu, to jest stosunek utleniacza głównego do paliwa wynosi więcej niż 2). Jednakże zastosowanie skrajnie poza stechiometrycznych stosunków, to jest warunków skrajnie bogatych w paliwo (stosunek utleniacza głównego do paliwa mniejszy niż 1,5) lub warunków ubogich w paliwo (stosunek utleniacza głównego do paliwa większy niż 4), jest najbardziej pożądane z tego względu, że tego rodzaju skrajne warunki dodatkowo wzmagają spalanie siarki i paliwa z tlenem i dodatkowo redukują wytwarzanie termicznych tlenków azotu. W warunkach skrajnie ubogich w paliwo, niezużyty tlen z palnika 9 będzie reagował z siarką uwolnioną z materiału niosącego metal dla utworzenia dwutlenku siarki. W warunkach

176 959 skrajnie bogatych w paliwo, niespalone paliwo będzie reagowało z wtórnym utleniaczem z lancy 7.

Lanca 7 wtryskuje wtórne paliwo w odstępie lub w odległości kątowej od strumienia paliwa. Kierunek wtórnego utleniacza połączony z jego dużą prędkością może ustanowić przepływ recyrkulacyjny bez wprowadzania głównego utleniacza o dużej prędkości. Odległość odstępu pomiędzy lancą 7 i palnikiem wynosi przynajmniej 7,5 cm, a korzystnie przynajmniej 15 cm, a zwłaszcza przynajmniej 30 cm. Jeżeli lanca 7 jest oddalona pod kątem od kierunku strumienia paliwa z palnika 9, wówczas nie jest potrzebny żaden odstęp. Przynajmniej odległość odstępu może być zmniejszona. Lanca 7 może być umieszczona ponad powierzchnią stopionego złoża w piecu do wytapiania lub poniżej powierzchni płynnej kąpieli w piecu do wytapiania. Jeżeli jest ona umieszczona poniżej powierzchni płynnej kąpieli, wówczas prędkość głównego utleniacza powinna być wystarczająca do ustanowienia przepływu recyrkulacyjnego wewnątrz strefy spalania 3. Należy uwzględnić, że nie ma potrzeby stosowania wtórnego utleniacza, jeżeli przykładowo jest wprowadzona nadstechiometryczną ilość głównego utleniacza poprzez palnik 9. Jednakże stwierdzono ze przydatne jest stosowanie wtórnego utleniacza z lancy 7 dla redukowania tlenków azotu, ponieważ działanie lancy 7 i palnika 9 oddzialywuje na sposób uwalniania ciepła i wytwarzanie termicznych tlenków azotu. Jako lancę tlenową 7 można zastosować palniki zasysające lub palniki o dużej prędkości opisane i zastrzeżone w opisach patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki numery 4 378 205, 4 541 796 i 4 901 961, jeżeli pożądana jest duża prędkość wtórnego utleniacza.

Następujący przykład ilustruje sposób według wynalazku, jednakże nie stanowi jego ograniczenia.

Przykład. Przepuszczono przez obrotowy reaktor/piec około 27 tys. ton materiału niosącego miedź. Materiały niosące miedź wprowadzano do reaktora/pieca z szybkością około 29 do około 60 ton na godzinę przez dwa wtryskiwacze dyszowe mające wewnętrzną średnicę około 5 cm. Wtryskiwacze dyszowe, które pracowały z ciśnieniem około 550 do 620 Kpa, były umieszczone w szczególności tak, że materiały niosące miedź były wtryskiwane poziomo na wysokości około 0,56 metra powyżej dna reaktora/pieca. Dla przenoszenia materiałów niosących miedź poprzez wtryskiwacze dyszowe stosowano powietrze. Powietrze doprowadzano z szybkością około 350 do 380 Nm³/godzinę. Do wtryskiwaczy dyszowych doprgwadzano również bezpośrednio dodatkowe powietrze przez odmienny przewód z szybkością około 1500 Nm/godzinę dla uniknięcia zatykania podczas przełączania zasilania zbiornika. To dodatkowe powietrze, określane jako powietrze uzupełniające, było regulowane za pomocą zaworu ciśnieniowego odpowiednio do ciśnienia wstecznego przy wtryskiwaczach dyszowych i było zwykle zredukowane do zera podczas wtryskiwania materiałów niosących miedź. Na przeciwnych stronach reaktora/pieca zainstalowano dwa tlenowo-paliwowe palniki, opisane w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 901 961 dla otrzymania wystarczającej ilości ciepła do uwolnienia części siarki z materiałów niosących miedź i ewentualnie dla spalenia uwolnionej siarki w postaci oparów dla utworzenia dwutlenku siarki. Palniki wykorzystywały swój pierścieniowy kanał dla przepuszczania paliwa w postaci gazu ziemnego i swój środkowy kanał dla przepuszczania technicznie czystego tlenu. Szybkość spalania gazu ziemnego dla każdego palnika wynosiła około 260 do około 340 Ńm³/godzinę. Stosowano objętość doprowadzanego tlenu do każdego palnika dla otrzymania stosunku tlenu do paliwa wynoszącego 1 (50% stechiometrycznej ilości tlenu). Przez dwie lance umieszczone na tych samych przeciwległych bokach, na których umieszczono palniki, doprowadzano dodatkowy utleniacz. Każda lanca była odsunięta od każdego palnika na tej samej stronie o odległość około 60 cm. Szybkość tlenu wprowadzanego przez każdą lancę wynosiła 3360 Nm³/godzinę. Po spaleniu paliwa z podstechiometryczną ilością tlenu doprowadzanego do każdego palnika, wytwarzano produkty reakcji spalania zawierające niespalone paliwo. Ciepło wytwarzane z reakcji spalania wykorzystywano do uwolnienia części siarki z materiałów niosących miedź. Siarka była spalana z tlenem pochodzącym z każdej lancy

176 959 i/lub palnika dla wytworzenia większej ilości ciepła dla uwolnienia większej ilości siarki z materiałów niosących miedź do spalania o ostatecznie do stopienia materiałów niosących miedź. Tlen wtryskiwany przez każdy palnik z prędkością około 500 stóp na sekundę powodował zasysanie produktów spalania tak, że tlen ulegał zmieszaniu z produktami spalania przed reagowaniem z paliwem. Jednocześnie, tlen o dużej prędkości z każdego palnika również ustanawiał przepływ recyrkulacyjny, przez co następowało wymieszanie tlenu z lanc i/lub palników z gazem otaczającym w piecu i/lub produktami reakcji spalania przed zastosowaniem do spalania. Ten przepływ recyrkulacyjny, efekt zasysania i stan ubogi w paliwo rozcieńczały reakcję spalania, przez co powstawał płomień o niskiej temperaturze szczytowej. Wzmagana była również jednolitość temperatury w obrębie reaktora/pieca. Otrzymaną płynną kąpiel utrzymywano w temperaturze około 1190 do 1200°C. Gaz odlotowy z reaktora/pieca zawierał znaczną ilość dwutlenku siarki ze zredukowanym zanieczyszczeniem tlenkami azotu. Poziom tlenku azotu w gazie odlotowym był zredukowany o współczynnik 4 do 1, w porównaniu z gazami odlotowymi wytwarzanymi poprzez poprzednie znane rozwiązania palników tlenowo-paliwowych. Ten gaz odlotowy był obrabiany w zespole oczyszczającym i kondycjonującym gaz i następnie przekształcany katalitycznie w trójtlenek siarki. Otrzymany trójtlenek siarki był adsorbowany przez rozcieńczony kwas siarkowy dla utworzenia silnego koncentratu kwasu siarkowego tak, aby mógł być on odzyskiwany jako produkt pośredni. Zredukowano poziom tlenku azotu w kwasie siarkowym do 0-20 części na milion. Ta redukcja okazała się istotna z tego względu, że kwas siarkowy produkowany uprzednio poprzez stosowane odmiennego rozwiązania palnika tlenowo-paliwowego posiadał poziom tlenku azotu wynoszący 20-30 części na milion. Znaczna cześć tej redukcji była efektem zastosowania sposobu według wynalazku. Przez zastosowanie szczególnego rozwiązania palnika i lancy (właściwego umieszczenia palników tlenowo-paliwowych i lancy oraz właściwego doprowadzania rozmaitych strumieni doprowadzających, np. szybkości doprowadzania paliwa i wtryskiwania tlenu) podczas wytapiania, uzyskano wytwarzanie strumienia gazu odlotowego zawierającego dwutlenek siarki o zredukowanym zanieczyszczeniu tlenkiem azotu. Otrzymywany gaz odlotowy mający zmniejszoną ilość tlenków azotu, gdy jest zastosowany do przygotowania kwasu siarkowego, obniża poziom tlenku azotu rozpuszczonego w otrzymanym kwasie siarkowym. Ponadto, jest jednolicie rozprowadzone wytworzone ciepło, przez co uzyskuje się skuteczne i wydajne wytopienie materiałów niosących metal.

Jakkolwiek powyżej opisano szczegółowo zalecane rozwiązania wynalazku, to jednak fachowcy z danej dziedziny powinni uwzględnić, że mogą być dokonywane rozmaite modyfikacje w stosunku do przedstawionych rozwiązań bez wykraczania poza zakres wynalazku opisany w opisie i zdefiniowany w załączonych zastrzeżeniach.

176 959

ΥΖΖΖΖΖΖΖΖΖ2\\7ZA

176 959

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób spalania siarki uwolnionej z materiałów niosących siarkę, znamienny tym, że wprowadza się materiał niosący siarkę do pieca mającego strefę spalania, wtryskuje się przynajmniej jeden strumień paliwa z podstechiometryczną ilością lub bez podstechiometrycznej ilości przynajmniej jednego strumienia głównego utleniacza z przynajmniej jednego palnika i spala się ten przynajmniej jeden strumień . paliwa ze wspomnianą podstechiometryczną ilością strumienia głównego utleniacza i/lub gazem otoczenia w strefie spalania dla wytworzenia ciepła wystarczającego do uwolnienia części oparów siarki ze wspomnianego materiału niosącego siarkę i dla utworzenia produktów reakcji spalania zawierających niespalone paliwo, wtryskuje się przynajmniej jeden strumień wtórnego utleniacza odsunięty kątowo lub oddalony od strumienia paliwa, wywołuje się przepływ recyrkulacyjny wewnątrz strefy spalania i miesza się przynajmniej część produktów reakcji spalania, wtórny utleniacz, opary siarki, niespalone paliwo i gaz otoczenia w piecu, i spala się opary siarki i niespalone paliwo za pomocą wspomnianego wtórnego utleniacza.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że zasysa się produkty reakcji spalania przed poddawaniem reakcji głównego utleniacza ze strumieniem paliwa.
3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że wtryskuje się tego rodzaju główny utleniacz, że stosunek zawieszenia jest większy niż 3.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wspomniany przepływ recyrkulacyjny rozcieńcza reakcję spalania powodowaną przez opary siarki i paliwo reagujące z głównym i wtórnym utleniaczem.
5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że główny utleniacz jest wtryskiwany z prędkością wystarczającą do spowodowania przepływu recyrkulacyjnego.
6. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że wtórny utleniacz jest wtryskiwany z prędkością wystarczającą do spowodowania przepływu recyrkulacyjnego.
7. Sposób według zastrz. 1) znamienny tym, że główny utleniacz lub wtórny utleniacz ma stężenie tlenu większe niż 30% objętościowo.
8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że spalanie oparów siarki uwalnia więcej siarki z materiału niosącego siarkę dla spalenia.
9. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że materiał niosący siarkę zawiera ponadto metale i że metale te są stapiane podczas spalania dla utworzenia płynnej kąpieli.
10. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że strumień wtórnego utleniacza jest wtryskiwany poniżej powierzchni płynnej kąpieli.
11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wspomniany przynajmniej jeden palnik jest nachylony pod kątem dla wtryskiwania głównego utleniacza dalej w odległości od wtórnego utleniacza.
12. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako przynajmniej jeden palnik stosuje się przynajmniej dwa palniki umieszczone po przeciwnych stronach pieca.
13. Sposób spalania siarki uwolnionej z materiałów niosących siarkę, znamienny tym, że wprowadza się materiał niosący siarkę do pieca mającego strefę spalania, wtryskuje się przynajmniej jeden strumień paliwa i nadstechiometryczną ilość przynajmniej jednego strumienia głównego utleniacza za pomocą palnika i spala się ten przynajmniej jeden strumień paliwa z nadstechiometryczną ilością strumienia głównego utleniacza dla wytworzenia ciepła wystarczającego do uwolnienia części oparów siarki ze wspomnianego materiału niosącego siarkę i dla utworzenia produktów spalania zawierających nadmiar tlenu, powoduje się przepływ recyrkulacyjny wewnątrz tej strefy spalania dla rozcieńczenia przy176 959 najmniej części tych produktów spalania, nadmiarowego tlenu, oparów siarki i gazu otoczenia w piecu, i spala się przynajmniej część oparów siarki z nadmiarem tlenu.
14. Sposób według z^a^i^tg. 13, znamienny ^nn, że wprowadza sid strumień wtórnegó utleniacza z lancy oddalonej od palnika dla dodatkowego spalania oparów siarki.