TW382618B - Process of producing sulfuric acid - Google Patents

Description

經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（1 ) 本發明係關於由含蒸氣氣體混合物製造硫酸之方法，其 以至少i : i之莫耳比例含S03與Η 20，並且來自在300至600 °C之溫度之催化S Ο 2氧化。 許多硫酸製造之改變及在各個處理階段之細節，例 如，亦在催化S02氧化，敘述於Ullmann之工業化學百科 全書，第5版，第A25卷，第647-664頁。本發明之目的爲 儘可能不昂貴地製造破酸。此方法應可利用含蒸氣氣體 混合物之能量，其來自催化so2氧化。 依照本發明，在上述方法得到含so3氣體混合物，而且 蒸氣通過冷凝器，其中氣體混合物藉冷卻流體間接冷卻 至在冷凝器出口爲180-240°C之溫度，在此形成、冷凝及 抽取至少5 ϋ %之理論上可能硫酸，並且自冷凝器抽取已 被加熱至至少1 30°C之溫度之冷卻流體，及氣體混合物在 6 0至12 0 C接觸濃硫酸，並且抽取濃產物硫酸。用於冷凝 器之冷卻流體可爲液態或氣態，而且其可藉例如水或空 氣冷卻。 在供應至冷凝器之冷卻流體爲水時，在冷凝器中製造 2.5至10巴之蒸氣，此蒸氣爲有價値之產物。此蒸氣可例 如用於操作渦輪，其製造電能量。在冷凝器之間接冷卻 藉氣體（例如，空氣）進行時，被加熱氣體之能量亦可被 有利地送至冷凝器之外部，及例如預熱空氣可作爲燃燒 空氣。 較佳爲，冷凝器中形成至少8 0 %之理論上可能硫酸， 其如冷凝液而抽取。此硫酸通常具有至少9 7重量％之 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） I-—------o^·-- (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（2 ) h2so4濃度。 現在參考圖式解釋本方法之具體實施例，其中： 圖1顯示本方法之流程圖，及 圖2顯示設計成靜電沈澱器之冷凝器。 參見圖1，經過線路1供應含so2氣體，例如，來自硫燃 燒或其他so2來源之氣體。通常，氣體亦含蒸氣與空氣。 線路i中之氣體第一設備2處理以催化S〇2氧化。此型之 設備爲已知的。在通常爲400-600X：之溫度，含S03與蒸氣 之氣體混合物經線路3離開設備2而且首先通過間接冷卻器 4，其作爲氣體混合物之預冷。通常，線路3之氣體混合物 亦含S02。在冷卻器4，氣體混合物冷卻至300°C之溫度， 使得尚未發生冷凝。冷卻器4對於能量之回收爲方便的， 但是並非絕對需要。 線路6中之含蒸氣氣體混合物具有300-600°C範園之溫度 及0.8至2巴之壓力。氣體混合物在冷卻器7中冷卻至1 80-240°C範圍之溫度，在此硫酸冷凝。冷凝器7包含入口槽 7 a、一束大約水平管7 b、冷卻流體用之供應線路7 c、冷 卻流體槽7 d、及出口槽7 e。方便地，冷卻流體在進入冷 凝器7之前於熱交換器1 2預熱。在冷凝器中加熱至至少 130°C之溫度而且較佳爲至少1 50°C之温度之冷卻流體經線 路9排放。水經線路7 c如冷卻流體供應，製造蒸氣，其經 線路9以約3 - 1 0巴之壓力排放。在圖式中描述之方法，蒸 氣流至膨脹渦輪，其驅動發電器1 1。 雖然含8€)3與蒸氣之氣體混合物流經線路7b並且在此處 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210><297公釐） --------—CD"裝— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明0 ) 理中冷卻，其首先形成蒸氣硫酸。在管7b中之進一步冷.卻 時’形成之硫酸冷凝及首先以約98至1〇〇%之H2S〇4含量流 至出口槽7e ’然後經過線路i 4至收集槽1 5。選擇冷凝器7 中之條件，使得冷凝及抽取至少5 0 %而且較佳爲至少8 0 % 之理論上可能硫酸，其可由存在之S〇3加η 20形成。 由出口槽7 e，經線路丨6抽取含殘餘s〇3氣體混合物，此 氣體混合物通常亦含〇2、so2與硫酸蒸氣。此氣體混合物 流至Venturi洗滌器型式之第一接觸區1 8，其作爲S03吸 叫器。濃硫酸經線路1 9供應並且噴灑於第一接觸區1 8 中。排放之硫酸流經線路20至收集槽15 ^殘餘氣體流經 迷接通路21至第二接觸區22、具有填充床23之S03吸收 管柱、及濃硫酸供應線路2 4之十。在區2 2，氣體接觸向 下姻流之硫酸向上流動。濃硫酸由第二接觸區2 2之下部 類似地流經線路2+ 6至收集槽1 5之中。由槽j 5經線路2 7 抽取硫酸’通過間接冷卻器2 8，在此被冷卻硫酸之溫度 爲60至120°C及通常爲70至10(TC之範園。被冷卻硫酸之部 份如產物酸經線路30排放，而主要部份經線路24循環至 第二接觸區2 2及經線路i 9至第一接觸區1 8。通常，線路 27中之硫酸濃度在97_99·5重量％tH2S〇4之範園。在線 路16中相當少氣體量之情形，可省略第—接觸區18，而 且氣體可直接送至第二接觸區22之下部，然而，其並未 描述於圖式中。 在第二接觸區22向上流動之殘餘氣體到達排霧器34蚨後 經線路35離開接觸區。此氣體實際上無叫、蒸氣與硫酸 -6 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格f 210X29X/入稔、 ί -------.—— C.請先调讀背面之注意事項-S-读寫本貢) 訂 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明 菸乳’尤其仍含s〇2與〇 2。殘餘氣體通過瓿交 此其加熱至一r之入口溫度，其在連設: 3 7爲需要的以催化s〇2氧化。爲了硫酸之進一步製造， 形成^含S〇3氣體經線路3 8供應至最終吸收階段3 9，其 以的如本羞已知义方法操作，其並未詳細表示於圖式 中：線路38中之氣體間接冷卻至ι4〇_2〇〇χ：，而且在含填 充床之S〇3吸收管柱中與濃硫酸（98_99·5重量％H2S〇4)細 流。然而，設備3 7及階段3 9在任何情形並非需要的，尤 其爲了遵守環保規定。亦可使用本質已知之氣體洗滌法 取代設備3 7及階段3 9。 略示地示於圖2之冷凝器7之變化爲設計成濕型靜電沈 ?1又器。爲/增加氣體之水份。在入口槽7 α ,經線路6供 應之含游氣之氧體混合物與來自線路4 〇及分配器4 1之硫 敷·贲灑’其對於靜電沈殿器之^效率爲重要的。靜電沈殿 态包貧許多沈搬電極4 2，其設計成例如管，氣體混合物 經其流動。游離器電線4 3形式之相對電極以點線表示， 其伴隨沈澱電極。在沈澱電極附近流動之冷卻流動經線 路7 c流入及經線路9流出。藉靜電沈澱器非常有效率地 自氣體混合物去除水滴。氣體與濃硫酸流經通路4 4至出 口槽7 e，在此氣體經線路2 6排放及接受進一步處理，如 結合圖1所觸釋。亦參見圖1，硫酸經線路1 4排放，及部 份經線路4 0再循環。 實例: 使用依照圖式之圖1之設備，在此水供應至冷凝器7作 -7 - 本紙張尺度適用中國國家檩準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ---------装------訂----1-- (讀先询讀背面之注意事項存填寫本X)

I 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 .muis A7 ----------ϊ___ 五、發明説明（5 ) ^ '~~-- 爲冷卻劑，及經線路9抽取飽和蒸氣。在任何之情形，水 焉以105Ό之溫度供應之鍋爐進料水，其在熱交換器以預 熱至高溫。省略設備組件i i、3 7與3 9。已部份計算數據。 口乃々 爲了 110曰產頓數H2S〇4乏製造，使用冶金來源之s〇2氣 體，其裝入習知設備2以催化S〇2。各線路之氣體量、氣體 成份及溫度示於表I : 表I : 線路 3 6 16 35 氣體量(Nm3/li) 11,517 11,15 厂 9,726 9,626 S〇3(kg/h) 3,480 2,175 179 <0.1 H 2〇 (kg/h) 792 498 - _ H 2S04(kg/h) - 1,599 517 <0.2 溫度（Ό) 465 380 200 80 3,500公斤/小時之量之冷卻水在進入冷凝器7之前，首先 經由與線路1 4中之冷凝液之間接熱交換預熱至i 4 0 °C。經 線路9柚取3,356公斤/小時之7巴飽和蒸氣。實H J __ 爲了 500日產頓數H 2S04之製造，使用來自鋅濃縮物之煅 燒之含802烺燒氣體。省略接觸區i 8。 -8 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) M规格（210X297公釐） (請先«讀背面之注意事項再填寫本頁) ------------_--；--Ο 裝------訂------- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 a7 _____B7 五、發明説明（6 ) 表ΙΪ : 線路 3 6 16 35 氣體量(Nm3/h) 59,859 56,886 52,23^ SO“kg/h) 15,400 4,774 1,024 ----— H 2〇 (kg/h) 3,363 972 - H 2S04(kg/h) - T3,017 2,220 ~<〇Τ6^~ 溫度fc) 490 320 205 ^80 ^ 線路3 5中之氣體通過熱交換器4。以12,130公斤/小時+ 量進入冷凝器7之鍋爐進料水已預熱至150°C。經線路9抽 取丨0,丨78公斤/小時之7巴飽和蒸氣。 實例3 i 一 由煉油廠之脱硫設備處理酸氣。爲了使氣體富so3，液 態硫與氣體一起燃燒。冷卻器4將42巴飽和蒸氣超加熱至 360 C ° 表 III : 線路 3 「6 16 3 5 氣體量（NmVh) 13,206 13,138 12,349 12,277 S03(kg/h) 1,528 1,282 96 <0.5 H20(kg/h) 1 332 277 - - H 2S04(kg/h) 439 740 198 <0.1 溫度（r) 420 390 185 75 由1675公斤/小時之水，其在已被預熱至123°C後進入冷 凝器7，製造2,620公斤/小時之5巴飽和蒸氣。在冷卻器 36，2,600公斤,/小時之42巴飽和蒸氣由253°C超加熱至360 °C。 ^ - 9 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )以规格（2丨〇'χ297公釐） (请先械讀背面之注意事項真填寫本買) ^^1 I— 1^1 I i n In In n I - ^^1 ....... --- 11 - -:- I - - 1 : - ---Π m - I --i I— i 1-1- - _ bSMlS A7 B7 五、發明説明（7 ) 實例4 : 爲了 1,500日產頓數112804之製造，使用得自金礦烺燒設 備之so2氣體。 表rv : 線路 3 6 16 3 5 氣體量（NmVh) 108,277 103,268 83,720 82,235 S03(kg/h) 48,395 30,490 3,980 <2.0 H20(kg/h) 10,267 6,238 - - O 2(kg/li) 12,524 12,524 12,524 12,524 Η 2S04(kg/h) - 21,934 1,757 <1,2 溫度fc.) 463 370 190 85 由40,000公斤/小時之預熱至1 4 1 °C之鍋爐進料水製造 38,700公斤/小時之量之7巴飽和蒸氣，其經線路9抽取。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. ABCD

   第86109289號專利申請案 中文申請專利範圍修正本(88年10月) 六、申請專利範圍 38^618 1 . 一種由含蒸氣之氣體混合物製造硫酸之方法，此蒸氣係 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 以至少1 : 1之莫耳比例含S03與H20，並且來自300-600°C 之催化so2氧化作用，該氣體混合物通過冷凝器，其中 混合物係藉以水作為冷卻流體間接冷卻，其中 (a) 於該冷凝器中形成至少8 0 %理論上可能量之硫酸且 冷凝以形成液態硫酸， _ . (b) 自該冷凝器排放所有該液態硫酸，該液態硫酸具 H2S04濃度至少9 7重量％，.- 一 (c) 離開冷凝器之氣體混合物在冷凝器出口具溫度1 8 0 - 24 0 〇C , . (d) 離開冷凝器之自冷卻流體_產生之蒸氣具溫度至少1 30 °C及壓力2.5至10巴，且 (e )將含S03之氣體混合物自冷凝器抽出並直接使其與具 溫度6 0 - 1 2 0 °C之濃硫酸接觸，及抽取濃硫酸產物。 2 .根據申請專利範圍第1項之方法，其中含S03與蒸氣之氣 體混合物，在氣體混合物被引入冷凝器之前，係接受預 冷而無冷凝液形成。 3 ·根據申請專利範圍第1項之方法，其中冷凝器係被設計成 具有冷卻電極之靜電沈澱器。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ABCD

   第86109289號專利申請案 中文申請專利範圍修正本(88年10月) 六、申請專利範圍 38^618 1 . 一種由含蒸氣之氣體混合物製造硫酸之方法，此蒸氣係 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 以至少1 : 1之莫耳比例含S03與H20，並且來自300-600°C 之催化so2氧化作用，該氣體混合物通過冷凝器，其中 混合物係藉以水作為冷卻流體間接冷卻，其中 (a) 於該冷凝器中形成至少8 0 %理論上可能量之硫酸且 冷凝以形成液態硫酸， _ . (b) 自該冷凝器排放所有該液態硫酸，該液態硫酸具 H2S04濃度至少9 7重量％，.- 一 (c) 離開冷凝器之氣體混合物在冷凝器出口具溫度1 8 0 - 24 0 〇C , . (d) 離開冷凝器之自冷卻流體_產生之蒸氣具溫度至少1 30 °C及壓力2.5至10巴，且 (e )將含S03之氣體混合物自冷凝器抽出並直接使其與具 溫度6 0 - 1 2 0 °C之濃硫酸接觸，及抽取濃硫酸產物。 2 .根據申請專利範圍第1項之方法，其中含S03與蒸氣之氣 體混合物，在氣體混合物被引入冷凝器之前，係接受預 冷而無冷凝液形成。 3 ·根據申請專利範圍第1項之方法，其中冷凝器係被設計成 具有冷卻電極之靜電沈澱器。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）