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AT402286B - Katalyse zur umsetzung von so2 zu so3 - Google Patents

Katalyse zur umsetzung von so2 zu so3 Download PDF

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AT402286B
AT402286B AT252193A AT252193A AT402286B AT 402286 B AT402286 B AT 402286B AT 252193 A AT252193 A AT 252193A AT 252193 A AT252193 A AT 252193A AT 402286 B AT402286 B AT 402286B
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AT
Austria
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catalyst
gas
temperature
sep
catalyst bed
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AT252193A
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ATA252193A (de
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Wilfried Ing Huber
Ewald Dipl Ing Dr Krainer
Original Assignee
Voest Alpine Ind Anlagen
Voest Alpine Stahl
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Publication date
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Publication of AT402286B publication Critical patent/AT402286B/de

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Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



   Die Erfindung betnfft eine Katalyse zur Umsetzung von S02 zu   S03,   eine Anlage zur Durchführung einer Katalyse sowie ein Verfahren zum Umbau einer Anlage zur Verwendung für die Katalyse. 



   Beim Herstellen von Schwefelsäure gemäss dem Kontaktverfahren werden   schwefeldioxidhältige   Gase Im Gemisch mit sauerstoffhältigem Gas über einen Katalysator geleitet, wobei das Schwefeldioxid zu Schwefeltrioxid oxidiert wird. 



   Es ist bekannt (AT-B-313. 310), Katalysatoren auf Basis Vanadinpentoxid einzusetzen. Zur Aufrechterhaltung der Aktivität solcher Katalysatoren ist es notwendig, eine   Mindestbetnebstemperatur   derselben einzuhalten und mit einem Sauerstoffüberschuss zu arbeiten, der auch einen höheren   SOz-Gteichgewtchts-   umsatz ermöglicht. Der Zumischung von sauerstoffhältigem Gas sind jedoch praktisch Grenzen gesetzt, da sich die   S02-Konzentration   wiederum erniedngt. Die Annäherung an das   S02-Umsatzgleichgewicht   wird unter industriellen Bedingungen nur näherungsweise erreicht und wird von rein technischen Parametern, wie z. B. der Gasgeschwindigkeit, der Gasverteilung, der Gastemperatur und der Verweilzeit im Katalysatorbett, bestimmt.

   Durch den S02-Umsatz kommt es entsprechend dem thermodynamischen Gleichgewicht zu einer Temperaturerhöhung im Katalysatorbett, was die Wirkung des Katalysators und damit den möglichen S02-Umsatz entsprechend negativ beeinflusst. 



   Die Umsetzung von   S02   zu S03 erfolgt In grosstechnischen Anlagen in mehreren hintereinander geschalteten Katalysatorbetten, sogenannten Horden, die in einem Kontaktturm übereinanderliegend angeordnet sind. Hierbei gelingt es gemass   VDI   2298 September 1984, Seite   18,   bei   Kontaktverfahren   ohne Zwischenabsorption (Einfachkatalyse) bei einem   Ausgangs-S02-Geha ! t   von etwa 4 % (üblich bei Schwefelsäureanlagen von Kokereien), einen S02-Umsatz bis 97, 5 % zu erreichen.

   Will man einen   S02-Endumsatz   von 99, 5 % und darüber erzielen, ist es nach dem derzeitigen Stand der Technik notwendig, eine Doppeloder Mehrfachkatalyse, also ein Katalyseverfahren mit mindestens einer Zwischenabsorption vor Durchgang des Gases durch eine zweite oder weitere Reihe von hintereinandergeschalteten Katalysatorbetten, vorzusehen. Eine   Doppel- bzw. Mehrfachkatalyse   ist daher überaus aufwendig, u. zw. sowohl hinsichtlich der Investitionskosten - es sind zwei oder mehrere Kontakttürme und ebenso viele Absorber notwendig - als auch hinsichtlich der Verfahrensführung. Solche Doppelkatalysen sind beispielsweise aus der   DE-A-2   213 578 sowie der DE-A-41 38 618 bekannt. 



   Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Nachteile und Schwierigkeiten und stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, mit dem ein S02-Endumsatz von mindestens 99   %,   insbesondere von mindestens 99, 5 %, mit Hilfe eines einfach durchführbaren und nur geringe Investitionskosten erforderlichen Verfahrens erzielbar ist, so dass eine maximale Emissionsminderung von SO2 erzielt werden kann. Der hohe Umsatz soll sich auch dann erzielen lassen, wenn der Ausgangs-SO2-Gehalt des Prozessgases unter 5   Vol. % liegt.   Weiters soll sich das erfindungsgemässe Verfahren bei bereits bestehenden Katalyseanlagen verwirklichen lassen, ohne grob Umbauten an den bestehenden Anlagen zu erfordern ; insbesondere sollen deren Hauptbestandteile übernommen werden können. 



   Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Kombination folgender Merkmale gelöst : dass die Umsetzung als Einfach-Katalyse durchgeführt wird, dass   SO2-hältiges   Prozessgas durch mehrere hintereinander geschaltete Katalysatorbetten geführt wird. dass die Umsetzung in zumindest den ersten beiden Katalysatorbetten von einem herkömmlichen Kalium-dotierten   Vanadinkatalysator   aktiviert wird, dass die Umsetzung in zumindest dem letzten Katalysatorbett von einem Tieftemperatur-Katalysator aktiviert wird, wobei die Temperatur des in das   Tieftemperatur-Katalysatorbett eingeleiteten SÜ2-hältigen Prozessgases   durch Zufuhr von getrocknetem sauerstoffhältigem Gas, vorzugsweise Luft, eingestellt wird,

   der Sauerstoffgehalt des in das Tieftemperatur-Katalysatorbett eingeleiteten   S02-hältigen   Prozessgases durch Zufuhr von getrocknetem sauerstoffhältigem Gas. vorzugsweise Luft, auf einen prozessoptimierten Sauerstoff-Partialdruck eingestellt wird, und für das das Tieftemperatur-Katalysatorbett durchströmende   S02-hältige   Prozessgas eine Verweilzeit (bezogen auf Leerrohr) von mindestens 1, 8 Sekunden durch Vorsehen einer bestimmten KatalysatorSchütthöhe eingestellt wird. 



   Vorteilhaft kommt als Tieftemperatur-Katalysator ein Cs-dotierter Katalysator in Anwendung. 



   Wesentlich für die Erfindung ist eine möglichst genaue Temperatureinhaltung des in das Tieftempera- 
 EMI1.1 
 sich insbesondere dadurch erzielen, wenn das getrocknete sauerstoffhältige Gas jeweils in ein das S02hältige Prozessgas von einem Katalysatorbett in das nächste Katalysatorbett führendes Rohrsystem eingespeist wird, wobei vorteilhaft das sauerstoffhältige Gas vor einem im jeweiligen Rohrsystem gegebenenfalls enthaltenen Wärmetauscher eingespeist wird. 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 



   Eine besonders hohe Umsatzrate von S02 zu S03 lässt sich erzielen, wenn die Eintrittstemperatur des   S02-hältigen   Prozessgases in das Tieftemperatur-Katalysatorbett von der optimalen Betnebstemperatur des Tieftemperatur-Katalysators mit einer Abweichung nach oben hin von maximal 0, 25 % und nach unten hin von maximal 1 % eingestellt wird. Unter optimaler Betnebstemperatur des Katalysators wird eine Temperatur verstanden, bei der ein konstanter Betrieb ohne Schädigung und ohne Aktivitätsverlust des Katalysators über einen langen Zeitraum-zumindest über die mittlere Lebensdauer des   Katalysators - möglich 1St.   



   Vorteilhaft wird die Temperaturabweichung auf maximal   ! : 0. 2   % eingestellt. 



   Eine Anlage zur Durchführung einer Katalyse nach dem erfindungsgemässen Verfahren mit einem einzigen mehrere Katalysatorbetten aufweisenden Kontaktturm, einer in den Kontaktturm einmündenden   SOz-Prozessgas-Zuieitung   sowie mit die einzelnen nacheinander angeordneten Katalysatorbetten verbinden- 
 EMI2.1 
 hen ist, von dem eine getrocknetes sauerstoffhältiges Gas, vorzugsweise Luft, fördernde Gasleitung ausgeht und zumindest in das mit einem Tieftemperatur-Katalysator ausgestattete Katalysatorbett mündet
Vorzugsweise mündet die Gaszuleitung für das getrocknete sauerstoffhältige Gas in ein   S02-hältiges   Prozessgas dem Tieftemperatur-Katalysatorbett zuführendes Rohrsystem ein, wobei zweckmässig Gaszuleitungen für das getrocknete sauerstoffhältige Gas zusätzlich in die weiteren Rohrsysteme,

   die die einzelnen nacheinander angeordneten Katalysatorbetten miteinander verbinden, münden. 



   Sind in den die Katalysatorbetten miteinander verbindenden Rohrsystemen Wärmetauscher vorgesehen, die in der   S02-hältiges   Prozessgas dem Kontaktturm zuführenden Zuleitung angeordnet sind, sind zweckmässig die Einmündungen der Gaszuleitungen in die Rohrsysteme in Strömungsrichtung vor den Wärmetauschern angeordnet Hierdurch erfolgt eine besonders effiziente Mischung des   SOz-hättigen   Prozessgases mit dem sauerstoffhältigen Gas, wodurch es gelingt, Gassträhnen mit über oder unter der gewünschten Temperatur des Mischgases liegender Temperatur zu vermeiden, so dass die Katalysatorbetten gleichmässig temperaturbeaufschlagt sind und daher optimal wirken können. 



   Eine besonders effiziente Gasmischung wird dadurch gewährleistet, dass die Gaszuleitung in die Rohrsysteme über kreuzförmig angeordnete Einblaslanzen, die sich quer über den Rohrquerschnitt der Rohrsysteme erstrecken, erfolgt. 



   Eine bevorzugte erfindungsgemässe Anlage ist dadurch gekennzeichnet, dass die Katalysatorbetten ein Verhältnis : Gasfreiraum über dem Katalysator zu vom Katalysator eingenommenem Raum zwischen 0, 18 zu 1, 0 bis 1, 0 zu 1, 0 aufweisen. 



   Vorteilhaft ist eine ein   S02-hältiges   Prozessgas führende Zweigleitung mittels einer Zirkulationsleitung über einen Anfahranheizofen in den Kontaktturm führbar. 



   Die Erfindung lässt sich insbesondere bei herkömmlichen Anlagen, die nach der Einfachkatalyse arbeiten, anwenden, wobei nur geringfügige Umbauten durchzuführen sind. Ein Verfahren zum Umbau einer nach einer herkömmlichen Einfachkatalyse arbeitenden Anlage, wobei die alte Anlage mit einem mehrere Katalysatorbetten aufweisenden Kontaktturm, einer in den Kontaktturm einmündenden   S02-Gas-Zuleitung   sowie mit die einzelnen nacheinander angeordneten Katalysatorbetten verbindenden Rohrsystemen ausgestattet ist, ist dadurch gekennzeichnet dass unter Verwendung des Kontaktturmes der alten Anlage die Mengen der Katalysatoren in den einzelnen Katalysatorbetten erhöht werden, so dass das Verhältnis Gasfreiraum über dem Katalysator zu vom Katalysator eingenommenem Raum zwischen 0, 18 zu   1, 0 liegt,

     und dass zumindest das letzte Katalysatorbett mit einem Tieftemperatur-Katalysator bestückt wird und in ein Rohrsystem, das das Tieftemperatur-Katalysatorbett mit dem vorgeordneten Katalysatorbett verbindet, eine Einmündung einer getrocknetes sauerstoffhältiges Gas, vorzugsweise Luft, fördernden Zuleitung vorgesehen wird. 



   Zweckmässig wird zur effizienten Gasmischung und Gasverteilung der Gasfreiraum über dem Katalysator mit Gas-Leitelementen zur Gleichverteilung des eingeleiteten   S02-hältigen   Prozessgases über den Querschnitt des vom Katalysator eingenomenenen Raumes versehen. 



   Eine effiziente Gasmischung und Gasverteilung kann auch dadurch erzielt werden, dass im Bereich der Einmündungen der Rohrsysteme Gas-Leitelemente zur Gleichverteilung des eingeleiteten   S02-hältigen   Prozessgases über den Querschnitt des vom Katalysator eingenommenen Raumes vorgesehen werden. 



   Vorteilhaft wird die Zuleitung für das getrocknete sauerstoffhältige Gas mit einander kreuzenden und sich quer zum Rohrquerschnitt des Rohrsystems erstreckenden Einblaslanzen versehen. 



   Die Erfindung ist nachfolgend anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, wobei die Fig. 1 und 2 jeweils in schematischer   Fliessbilddarstellung Jeweils   eine Variante eines erfindungsgemässen Verfahrens zeigen. Die Fig. 3 und 4 zeigen, ebenfalls in schematischer Darstellung, einen Kontaktturm im Längsschnitt, wobei Fig. 3 einen Kontaktturm einer Anlage, die nach einer herkömmlichen Einfachkatalyse arbeitet, und Fig. 4 denselben Kontaktturm nach dem Umbau für das   erfindungsge-   

 <Desc/Clms Page number 3> 

 
 EMI3.1 
 6 zeigt In zu Fig. 5 analoger Darstellung, wie es zur Bildung eines inaktiven Flecks Im Katalysatorbett kommen kann. 



   Gemäss dem In der Zeichnung In Flg. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Katalyse In einem mit fünf Horden 1 bis 5 bestückten Kontaktturm 6. Die letzten Horden 4,5 sind als sogenannte "Doppelhorde" ausgebildet. Die in Durchlaufrichtung des   S02-hältigen   Prozessgases liegenden ersten drei Horden 1, 2, 3 sind mit einem Katalysator 7 auf Basis Vandinpentoxid bestückt, wobei der Katalysator eine Kaliumdotierung aufweist. Die vierte und fünfte Horde 4,5 sind mit einem Tieftemperatur-Katalysator 8 bestückt,   u. zw.   handelt es sich um einen Katalysator auf Basis Vanadinpentoxid mit Cs-Dotierung. 



   Die nacheinander angeordneten Horden 1 bis 5 des Kontaktturmes 6 stehen jeweils mit der in Durchströmrichtung des   Sou-hältigen   Prozessgases nächsten Horde über ein Rohrsystem 9,10, 11 In Verbindung, wobei in dem Rohrsystem 9, das die erste mit der zweiten und die zweite mit der dntten Horde verbindet, jeweils ein Wärmtauscher 12, 13 zur Erwärmung des umzusetzenden   S02-hältigen   Prozessgases, 
 EMI3.2 
 auf. Solche Einmündungen 15,16 sind auch in den Rohrsystemen 9, 10, die die erste mit der zweiten und die zweite mit der dritten Horde verbinden, angeordnet, wobei die Einmündungen in Strömungsrichtung vor den Wärmetauschern 12,13 vorgesehen sind. In dem Rohrsystem 9, das die erste mit der zweiten Horde verbindet, ist eine Einmündung 17 für ein getrocknetes sauerstoffhältiges Gas auch nach dem Wärmetauscher 13 vorhanden. 



   Um eine besonders effiziente Mischung des In die Rohrsysteme 9, 10, 11 eingeleiteten getrockneten   sauerstoffhältigen   Gases mit dem   SOz-hättgen   Gas, das durch die Rohrsysteme 9,10, 11 von einer Horde zur nächsten strömt, zu bewirken, u. zw. innerhalb einer möglichst kurzen Wegstrecke, wird das getrocknete sauerstoffhältige Gas über in die Rohrsysteme 9, 10,11 ragende Einblaslanzen 18 (siehe Fig. 5) einge-   bracht. Die Einblaslanzen   18 erstrecken sich quer über den Rohrquerschnitt der Rohrsysteme 9,10, 11 und sind einander kreuzend angeordnet. Es kommt hierdurch zu einer Überkreuzung von   Ablösewirbeln   im Bereich der Einblaslanzen 18, wodurch sich eine besonders kurze Mischstrecke der beiden Gase ergibt.

   Die kreuzförmig angeordneten Einblaslanzen 18 fungieren ähnlich einem Eindüsegitter und zeigen die Wirkung eines statischen Mischers. 



   Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist. sind insgesamt vier   Einblaslanzen   18 vorgesehen, wobei die in die Rohrsysteme 9, 10, 11 hineinragenden Teile der Einblaslanzen 18 vorzugsweise drehbar sind, so dass die entlang einer Seite der   Einblaslanzen   18 angeordneten Gasausströmöffnungen 19 in unterschiedliche Richtungen gerichtet werden können. Hierdurch gelingt es, die Temperatur des   S02-hältigen   Prozessgases durch Mischung mit dem getrockneten sauerstoffhältigen Gas mit grosser Präzision auf einen vorgegebenen Wert einzustellen und eine   sogenannte"katte Strähne"innerhalb   des   SO2-hältigen   Prozessgases, wie sie beim Einleiten des getrockneten sauerstoffhältigen Gases über nur eine einzige Düse 20 auftreten könnte, zu vermeiden.

   Eine solche kalte Strähne 21 ist In Fig. 6 dargestellt. Sobald eine solche kalte Strähne 21 zum Katalysatorbett gelangt, erfolgt an der Auftreffstelle 22 eine Abkühlung des Katalysators 7, 8, so dass dieser, wenn die Abkühlung zu stark ist, an dieser Stelle nicht mehr aktiv sein kann. 



   Anhand von über Prüfstutzen 23 in die Rohrsysteme 9,   10, 11 eingeführte   Temperaturmesseinrichtungen kann die effiziente Durchmischung überprüft und gegebenenfalls eine Korrektur durch Drehen der Einblaslanzen 18 bzw. Erhöhen oder Erniedrigen der zugeführten Gasmenge durchgeführt werden. 



   Dadurch, dass in die die Horden 1 und 2 bzw. 2 und 3 verbindenden Rohrsysteme 9, 10 das sauerstoffhältige getrocknete Gas in Strömungsrichtung vor den Wärmetauschern 12, 13 zugeführt wird, erfolgt eine weitere Durchmischung der zusammengeführten Gase beim Strömen derselben durch die Wärmetauscher 12, 13, wobei hier deren Wärmetauscherrohre ebenfalls Ablösewirbel bewirken. 



   Die Gasführung von der vierten zur fünften Horde erfolgt im Inneren des Kontaktturmes 6 durch diese Horden verbindende Gasleiteinrichtungen 24 (vgl. Fig. 4). 



   Alle Gasleitungen sind mit Einstellventilen, Schnellschlussarmaturen und Handabsperrarmaturen versehen ; die das sauerstoffhältige Gas führenden Leitungen weisen zwecks Mengenerfassung Messblenden auf. 



   Gemäss Fig. 1 wird das zu   S03   umzusetzende   S02-hältige   Prozessgas, das eine Temperatur von etwa 
 EMI3.3 
 Kontaktturm 6 zu einem nicht dargestellten Absorber führenden Ableitung 26, vorgesehen ist, den in den Rohrsystemen 9, 10, die die zweite mit der dritten und die erste mit der zweiten Horde verbinden, angeordneten Wärmetauschern 12,13 zugeführt. Vor Eintritt in den ersten Wärmetauscher 25 wird das   S02-hältige   Prozessgas mit einem getrockneten sauerstoffhältigen Gas, vorzugsweise Luft, gemischt,   u. zw.   wird Luft in einer Menge von 850   Nm3fh   mit einer Temperatur von etwa   50.

   C   dem   SÛ2-hältigen   Prozessgas 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 
 EMI4.1 
 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 
 EMI5.1 
 
<tb> 
<tb> 850 <SEP> Nm3/hGasmenge <SEP> : <SEP> 10 <SEP> 350 <SEP> Nm3/h
<tb> Temperatur <SEP> : <SEP> 420. <SEP> C
<tb> S02 <SEP> 2, <SEP> 736 <SEP> Vol. <SEP> % <SEP> 
<tb> 02 <SEP> 7, <SEP> 546 <SEP> Vol. <SEP> % <SEP> 
<tb> 
 Die Austrittsspezifikation des Prozessgases der ersten Horde ist wie folgt : 
 EMI5.2 
 
<tb> 
<tb> Gasmenge <SEP> : <SEP> 10,350 <SEP> Nm3/h
<tb> Temperatur <SEP> :

   <SEP> 473. <SEP> C
<tb> S02 <SEP> 0, <SEP> 357 <SEP> Vol. <SEP> % <SEP> 
<tb> 02 <SEP> 7, <SEP> 246 <SEP> Vol. <SEP> % <SEP> 
<tb> 
 
Die Abfuhr der Reaktionstemperatur erfolgt im   Warmetauscher   12 an das Roh-Prozessgas und über die Zugabe von getrockneter Luft in einer Menge von 350 Nm3/h/50 C. wobei   gleichzeitig zusätzlich   Sauerstoff für die Reaktion   10   der Horde 2 eingebracht wird. 



   Die Eintrittsspezifikation des Prozessgases in die Horde 2 ist wie folgt : 
 EMI5.3 
 
<tb> 
<tb> Gasmenge <SEP> : <SEP> 10. <SEP> 700 <SEP> Nm3/h <SEP> 
<tb> Temperatur <SEP> : <SEP> 418 C
<tb> SO2 <SEP> 0,344 <SEP> Vol. <SEP> %
<tb> 02 <SEP> 7, <SEP> 68 <SEP> Vol. <SEP> % <SEP> 
<tb> 
 
 EMI5.4 
 
 EMI5.5 
 
<tb> 
<tb> :Gasmenge <SEP> : <SEP> 10. <SEP> 700 <SEP> Nm3/h <SEP> 
<tb> Temperatur <SEP> ; <SEP> 425. <SEP> C <SEP> 
<tb> S02 <SEP> 0, <SEP> 082 <SEP> Vol. <SEP> % <SEP> 
<tb> 02 <SEP> 7, <SEP> 67 <SEP> Vol. <SEP> % <SEP> 
<tb> 
 
Die Abfuhr der Reaktionstemperatur erfolgt im Wärmetauscher 13 an das Roh-Prozessgas und über die Zugabe von getrockneter Luft in einer Menge von 440 Nm3/h, wobei ebenfalls gleichzeitig zusätzlich Sauerstoff für die Reaktion in der Horde 3 eingebracht wird. 



   Die Eintrittsspezifikation des Prozessgases in die Horde 3 ist wie folgt : 
 EMI5.6 
 
<tb> 
<tb> Gasmenge <SEP> : <SEP> 11. <SEP> 140 <SEP> Nm3/h <SEP> 
<tb> Temperatur <SEP> : <SEP> 386'C <SEP> 
<tb> SO2 <SEP> 0, <SEP> 082 <SEP> Vol. <SEP> % <SEP> 
<tb> 02 <SEP> 8, <SEP> 169 <SEP> Vol. <SEP> % <SEP> 
<tb> 
 Die Austrittsspezifikation des Prozessgases in der Horde 3 ist wie folgt : 
 EMI5.7 
 
<tb> 
<tb> Gasmenge <SEP> : <SEP> 11.140 <SEP> Nm3/h
<tb> Temperatur <SEP> : <SEP> 387. <SEP> C
<tb> SO2 <SEP> 0, <SEP> 051 <SEP> Vol. <SEP> % <SEP> 
<tb> 02 <SEP> 8, <SEP> 168 <SEP> Vol. <SEP> % <SEP> 
<tb> 
 
Die Abfuhr der Reaktionstemperatur erfolgt infolge der niedrigen Austrittstemperatur aus Horde 3 alleine durch Wärmeabgabe bei Strömen durch das Rohrsystem 11.

   Eine Luftzuführung ist hier nicht mehr erforderlich, kann jedoch zur Temperaturkorrektur fallweise erforderlich sein. 



   Die Eintnttsspezifikation des Prozessgases in die Horde 4 und 5 ist wie folgt : 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 
 EMI6.1 
 
<tb> 
<tb> Gasmenge'11. <SEP> 140 <SEP> Nm3íh <SEP> 
<tb> Temperatur <SEP> : <SEP> 380. <SEP> C <SEP> 
<tb> S02 <SEP> 0, <SEP> 051 <SEP> Vol. <SEP> % <SEP> 
<tb> 02 <SEP> 8, <SEP> 168 <SEP> Vol. <SEP> % <SEP> 
<tb> 
 
 EMI6.2 
 
 EMI6.3 
 
<tb> 
<tb> :Gasmenge <SEP> : <SEP> 11. <SEP> 140 <SEP> Nm3/h <SEP> 
<tb> Temperatur <SEP> : <SEP> 380. <SEP> C
<tb> S02 <SEP> 0, <SEP> 0136 <SEP> Vol. <SEP> % <SEP> 
<tb> 02 <SEP> 8,166 <SEP> Vol.% <SEP> 
<tb> 
 
Abkühlung im   Warmetauscher   25 auf   217. C.   



     Erfindungsgemäss   wird das Temperaturprofil am Kontaktturm 6 und werden die zugehörigen S02/02Partialdruckverhältnisse durch gezielte Zugabe von getrocknetem sauerstoffhältigem Gas (sekundärer Oxidationsluft) eingestellt, wodurch es gelingt, den entsprechenden S02-Umsatz und das gewünschte   Emissionslimit   von nur 500 mg/Nm3   SO :   mit einer Einfach-Katalyse einzustellen. Wesentlich zur Erreichung dieses Zieles ist eine äusserst genaue Temperatureinhaltung. 



   In den Horden 1 bis 3 wird durch die Mischung mit getrocknetem sauerstoffhältigem Gas eine Temperaturabweichung von   t 1. C   und in den Horden 4 und 5 eine Temperaturabweichung von   : t 0, 7. C   eingehalten. Ein weiterer wesentlicher Punkt zur Erzielung äusserst geringer S02-Emissionen ist in der Einhaltung einer Mindestverweilzeit des umzusetzenden Gases in den Horden 1 bis 5 zu sehen, insbesondere in den mit dem Tieftemperatur-Katalysator 8 bestückten Horden 4,5. Die Verweilzeit beträgt in den Horden 4 und 5 in Summe - unter Vollast - zwei Sekunden (bezogen auf Leerrohr). In den Horden 1 bis 3 beträgt die Verweilzeit jeweils 1, 2 Sekunden (ebenfalls bezogen auf Leerrohr). 



   Anhand der Fig. 3 und 4 ist nachfolgend der Umbau eines herkömmlichen Kontaktturmes   6'zur   Ermöglichung des erfindungsgemässen Verfahrens erläutert : In Fig. 3 ist ein Kontaktturm 6'herkömmlicher Bauart für eine Einfach-Katalyse dargestellt. Er weist vier Katalysatorbetten, also vier Horden l'bis 4', auf, in denen jeweils die Körbe   34'für   den Katalysator untergebracht sind. Um die erfindungsgemäss lange Verweilzeit in den Katalysatorbetten zu erreichen, werden diese Körbe 34'-gegen grössere Körbe 34 ausgetauscht, wodurch die ursprüngliche Schütthöhe 35' in den Katalysatorbetten auf die neue Schütthöhe 35 etwa verdoppelt wird.

   Da dann aber nur mehr ein geringer Gasraum 36 oberhalb der Katalysatorbetten zur Gasverteilung zur Verfügung steht, werden in dem Gasfreiraum 36 und auch in den Rohrsystemen 9, 10,11 (zumindest in deren Einmündungen in den Kontaktturm 6) Gas-Leitelemente 37 vorgesehen. Die Horde 5 wird in dem   Gassammelraum   38, der beim Kontaktturm 6'unterhalb der Horde 4'vorgesehen war, untergebracht, Prozessgas strömt von Horde 4 zu Horde 5 im Inneren des Kontaktturmes 6. 

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Claims (17)

  1. Patentansprüche 1. Katalyse zur Umsetzung von S02 zu S03, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale : dass die Umsetzung als Einfach-Katalyse durchgeführt wird, dass S02-hältiges Prozessgas durch mehrere hintereinander geschaltete Katalysatorbetten (1 bis 5) geführt wird, dass die Umsetzung in zumindest den ersten beiden Katalysatorbetten (1,2) von einem herkömmli- chen Kalium-dotierten Vanadinkatalysator (7) aktiviert wird, dass die Umsetzung in zumindest dem letzten Katalysatorbett (4,5) von einem Tieftemperatur- Katalysator (8) aktiviert wird, wobei die Temperatur des In das Tieftemperatur-Katalysatorbett (4, 5) eingeleiteten Sou-hältigen Prozess- gases durch Zufuhr von getrocknetem sauerstoffhältigem Gas, vorzugsweise Luft, eingestellt wird, der Sauerstoffgehalt des in das Tieftemperatur-Katalysatorbett (4, 5)
    eingeleiteten S02-hältigen Prozessgases durch Zufuhr von getrocknetem sauerstoffhältigem Gas, vorzugsweise Luft, auf einen prozessoptimierten Sauerstoff-Partialdruck eingestellt wird, und für das das Tieftemperatur-Katalysatorbett (4,5) durchströmende SO2-hältige Prozessgas eine Verweilzeit (bezogen auf Leerrohr) von mindestens 1, 8 Sekunden durch Vorsehen einer bestimmten Katalysator-Schütthöhe eingestellt wird. <Desc/Clms Page number 7>
  2. 2. Katalyse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Tleftemperatur-Katalysator (8) ein Cs-dotierter Katalysator an Anwendung kommt.
  3. 3. Katalyse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das getrocknete sauerstoffhältige Gas jeweils in ein das S02-hältige Prozessgas von einem Katalysatorbett (1 bis 3) In das nächste Katalysatorbett (2 bis 4) führendes Rohrsystem (9, 10, 11) eingespeist wird.
  4. 4. Katalyse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das getrocknete sauerstoffhältige Gas jeweils in ein das S02-hältige Prozessgas von einem Katalysatorbett (1, 2) in das nächste Katalysator- bett (2, 3) führendes Rohrsystem (9,10) vor einem im jeweiligen Rohrsystem (9,10) enthaltenen Wärmetauscher (12,13) eingespeist wird.
  5. 5. Katalyse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittstemperatur des S02-hältlgen Prozessgases in das Tieftemperatur-Katalysatorbett (4,5) von der optimalen Betnebstemperatur des Tieftemperatur-Katalysators (8) mit einer Abweichung nach oben hin von maximal 0, 25 % und nach unten hin von maximal 1 % eingestellt wird.
  6. 6. Katalyse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturabweichung auf maximal 0, 2 % eingestellt wird.
  7. 7. Anlage zur Durchführung einer Katalyse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, mit einem einzigen mehrere Katalysatorbetten (1 bis 5) aufweisenden Kontaktturm (6), einer in den Kontaktturm (6) einmündenden S02-Prozessgas-Zuleitung sowie mit die einzelnen nacheinander angeordneten Kata- lysatorbetten (1 bis 5) verbindenden, das S02-hältige Prozessgas fördernden Rohrsystemen (9, 10, 11), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das letzte Katalysatorbett (4, 5) mit einem Tieftemperatur- Katalysator (8) bestückt ist und dass ein Gastrockner (30) vorgesehen ist, von dem eine getrocknetes sauerstoffhältiges Gas, vorzugsweise Luft, fördernde Gasleitung (31,32) ausgeht und zumindest in das mit einem Tieftemperatur-Katalysator (8) ausgestattete Katalysatorbett (4,5) mündet.
  8. 8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaszuleitung (32) für das getrocknete sauerstoffhältige Gas in ein S02-hältiges Prozessgas dem Tieftemperatur-Katalysatorbett (4,5) zufüh- rendes Rohrsystem (11) einmündet.
  9. 9. Anlage nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass Gaszuleitungen (31) für das getrock- nete sauerstoffhältige Gas zusätzlich in die weiteren Rohrsysteme (9, 10), die die einzelnen nacheinan- der angeordneten Katalysatorbetten (1 bis 3) miteinander verbinden, münden.
  10. 10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in den die Katalysatorbetten (1 bis 3) miteinander verbindenden Rohrsystemen (9,10) Wärmetauscher (12, 13) vorgesehen sind, die in der S02-hältiges Prozessgas dem Kontaktturm (6) zuführenden Zuleitung angeordnet sind, und dass die Einmündungen (15, 16) der Gaszuleitungen (31) in die Rohrsysteme (9,10) in Strömungsrichtung vor den Wärmetauschern (12. 13) angeordnet sind.
  11. 11. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaszuleitung in die Rohrsysteme (9, 10,11) über kreuzförmig angeordnete Einblaslanzen (18), die sich quer über den Rohrquerschnitt der Rohrsysteme (9,10, 11) erstrecken, erfolgt.
  12. 12. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die EMI7.1
  13. 13. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine ein S02-hältiges Prozessgas führende Zweigleitung mittels einer Zirkulationsleitung (28) über einen Anfahr- anheizofen (29) in den Kontaktturm (6) führbar ist.
  14. 14. Verfahren zum Umbau einer Anlage zur Verwendung für ein Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, wobei die alte Anlage mit einem mehrere Katalysatorbetten (1'bis 4') aufweisenden Kontaktturm (6') einer in den Kontaktturm (6') einmündenden S02-Gas-Zuleitung sowie mit die einzel- <Desc/Clms Page number 8> nen nacheinander angeordneten Katalysatorbetten (1'bis 4') verbindenden Rohrsystemen (9. 10, 11) ausgestattet 1St, dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwendung des Kontaktturmes (6') der alten Anlage die Mengen der Katalysatoren (7,8) in den einzelnen Katalysatorbetten (1 bis 4) erhöht werden, so dass das Verhältnis Gasfreiraum über dem Katalysator (7,8) zu vom Katalysator (7,8) eingenomme- nem Raum zwischen 0, 18 zu 1, 0 liegt,
    und dass zumindest das letzte Katalysatorbett (4,5) mit einem Tieftemperatur-Katalysator (8) bestückt wird und in ein Rohrsystem (11), das das Tleftemperatur- Katalysatorbett (4,5) mit dem vorgeordneten Katalysatorbett (3) verbindet, eine Einmündung (14) einer getrocknetes sauerstoffhältiges Gas, vorzugsweise Luft, fördernden Zuleitung (32) vorgesehen wird.
  15. 15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasfreiraum (36) über dem Katalysa- tor (7, 8) mit Gas-Leitelementen (37) zur Gleichverteilung des eingeleiteten S02-hältigen Prozessgases über den Querschnitt des vom Katalysator (7,8) eingenommenen Raumes versehen wird.
  16. 16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Einmündungen der Rohrsysteme (9. 10, 11) Gas-Leitelemente (37) wie Leitschaufeln, zur Gleichverteilung des eingelei- teten S02-hältigen Prozessgases über den Querschnitt des vom Katalysator (7, 8) eingenommenen Raumes vorgesehen werden.
  17. 17. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung für das getrocknete sauerstoffhältige Gas mit einander kreuzenden und sich quer zum Rohrquerschnitt des Rohrsystems (9, 10,11) erstreckenden Einblaslanzen (18) versehen wird
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