DE2606762A1 - Verfahren und vorrichtung zur erniedrigung der emission schaedlicher gase - Google Patents

Description

V&rfahren und Vorrichtung zur Erniedrigung der Emission schädlicher Gase .

Beim Verfahren zur Fabrikation von Schwefelsäure wird Schwefel unter Erwärmen durch Luft und/oder zusätzlichem Sauerstoff oxydiert um S0_? zu erhalten, das anschliessend durch einen Reaktor geleitet wird, in dem sich Vanadiumpentoxyd-Katalysatoren befinden, an denen die Umsetzung zum SO erfolgt. Das gasförmige SO wird darauf mit konzentrierter Schwefelsäure in Kontakt gebracht, wobei das SO zu Schwefelsäure umgesetzt wird. Die Abgase dieses Prozesses enthalten SO„, SO und eine Art feuchten Nebel, der gewöhnlich als Schwefelsäurenebel bezeichnet wird. Dieser Schwefelsäurenebel bildet sieh, wenn SO₇ mit feuchter Luft in Kontakt kommt, wobei sich kleine Teilchen von Schwefelsäure bilden.

Um diese Bestandteile aus dem austretenden Gasstrom zu entfernen, werden die Gase durch eine Anzahl Skrubber und/oder Absorber geleitet, in denen praktisch alles SO , SO und der Schwefelsäurenebel aus den Abgasen entfernt wird. Da diese Vorrichtungen nicht 100 % wirksam sind, wurden bisher von 35 bis 700 mg Schwefelsäurenebel pro m Abgas ins Kamin und von dort in die freie Atmosphäre ausgestossen. Wenn dies der

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Fall ist, so tritt eine Rauchfahne eines gasförmigen Nebels aus dem Kamin aus und ist dort als rauchartige Wolke sichtbar.

Im Zusammenhang mit dem Erlass strengerer staatlicher Vorschriften für die Entfernung unerwünschter Emissionen und im Zusammenhang mit den Anstrengungen zur Verbesserung der Beziehung zur Oeffentlichkeit wurde die praktisch totale Entfernung des Säurenebels aus den Abgasen eine Notwendigkeit. Zu diesem Zweck wurde ein Nebelabscheidesystem entwickelt. Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem grossen Tank, der mit einer Trennwand zwischen dem Ein- und Austritt versehen ist, und in dem die Nebelentfernungseinheiten installiert sind. Die verbreitet verwendeten Nebelabscheider bestehen aus einem vertikalen Paserbett, welches durch zwei Drahtgitter zusammengehalten wird. Diese Elemente können aus einem Paserbett bestehen, das zwischen zwei konzentrische Drahtnetze oder zwei parallele flache Drahtnetzen eingepackt ist. Als Pasermateriäl werden abhängig von den Bedingungen, chemisch widerstandsfähige Glasfasern, synthetische Fasern oder spezielle Arten Pasern verwendet. Die Konstruktionsteile werden aus schweissbarem Schmiedeeisen oder Glasfaser-verstärkten Harzen hergestellt. Die Abgase, welche die Nebelteilchen enthalten, strömen in horizontaler Richtung durch die Fasermatte. Aus den Pasermatten tritt gereinigtes Gas aus, das aufwärts in Richtung auf den Austritt aus dem System strömt. Die flüssigen Teilchen sammeln sich auf den Fasern in -den Matten an und vereinigen sich zur einem Flüssigkeitsfilm, der durch den Gasstrom horizontal durch die Pasermatten gepresst wird, und dann durch eigene Schwerkraft abwärts fliesst. Die aus der Austrittsseite der Glasfaserfilter ausgetretene Flüssigkeit wird gesammelt und durch Auslaufrohre abgeleitet. Falls die Filter-, elemente in besonderen Tanks oder Behältern eingebaut sind, so sind die Austrittsrohre für die Flüssigkeit derart unter dem Flüssigkeitsspielgel angebracht, dass die Flüssigkeit als Gassperre dient. Falls die Filterelemente im Kopf eines Absorptionsturmes

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eingebaut sind, so sind die einzelnen Auslaufleitungen je mit einem Syphon versehen, dessen Flüssigkeitssperre den Durchtritt des Gases verhindert. Ein derartiges Nebelabscheidesystem wird von Monsanto Enviro-Chem Systems, Inc., of St. Louis, Missouri unter dem Handelsnamen Brink -Nebelabscheider verkauft. Zur besseren Erklärung der Punktionsweise dieser Art von Nebelabscheidern wird auf das Technical Bulletin IGI LRA 0472/10M/B08 verwiesen. Obwohl die Konstruktion und Anordnung dieses Nebelabscheiders nicht einen Teil der vorliegenden Erfindung darstellt, so bildet doch der Inhalt dieses Technical Bulletins einen Bestandteil der Beschreibung die zu dieser Erfindung gehört.

Unter normalen Betriebsbedingungen wird durch den oben beschriebenen Nebelabscheider 99,5 % oder mehr des anfallenden Schwefelsäurenebels aus den Abgasen abgeschieden, bevor diese durch die Abgaskamine ins Freie treten. Im Falle von Störungen in den Produktionsanlagen, die mit einem Austritt von grossen Mengen SO,-Gas verbunden sind, die den Nebelabscheidern zugeführt werden, musste man feststellen,dass diese Nebelabscheider nicht mehr in der Lage sind, das SO -Gas abzuscheiden. Derartige gestörte Betriebsbedingungen können auftreten, wenn die Anlage angefahren, oder noch häufiger, wenn ein Absorber oder ein Skrubber in den Anlageteilen vor dem Nebelabscheider wegen mechanischen Schwierigkeiten nicht richtig arbeitet. Unter diesen Umständen werden grosse Mengen SO -Gas in die Nebelabscheider geleitet. Wenn diese grossen Mengen SO -Gas in die Nebelabscheidereinheit eingeleitet werden, so sättigen sich diese rasch mit SO -Gas, welches Oleum bildet, worauf ungereinigtes Gas durch die Filter durchbricht, und grosse Mengen SO, durch die Abgaskamine in die freie Atmosphäre ausgestossen werden. Dabei bildet sich eine grosse Rauchfahne aus, *lie gut sichtbar und unerwünscht ist.

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Um diese Störung zu beheben, muss die Anlage abgestellt werden, und dies nicht nur zur Reparatur der Störungsursache, sondern auch um alles SO-.-Gas aus den Nebelabscheideeinheiten zu entfernen. Das Entfernen des SO -Gases geschieht in der Weise, dass man die Nebelabscheideeinheiten in den Tanks mit Schwefelsäure überflutet. Das bedeutet, dass die Tanks mit Schwefelsäure gefüllt werden müssen, um das SO -Gas zu absorbieren, und dass man anschliessend diese Schwefelsäure wieder entleert. Für diese Arbeit benötigt man 6 bis 24 Stunden.

Es wurde nun gefunden, dass die erforderliche Zeit von 6 bis 24 Stunden bis die Nebelabscheider wieder betriebsbereit gemacht werden können, auf wenige Minuten reduziert werden kann. Dies wird erreicht, indem man eine Sprühanlage installiert, welche die Nebelabscheidereinheiten in der Weise mit frischer Schwefelsäure besprüht, dass die Nebelabscheidereinheiten zu Säureabsorbern werden, in denen das SO -Gas, das ihnen zugeführt wird, in Kontakt mit frischer Schwefelsäure tritt und in der es sofort absorbiert und kondensiert wird. Die Sprühanlage wird in der Weise angeordnet, dass alle Nebelabscheiderelemente mit Säure besprüht werden.

Nachstehend werden die Zeichnungen kurz beschrieben:

Pig. 1 ist eine Seitenansicht einer Nebelabscheideeinheit, wobei in der Zeichnung einige Teile herausgeschnitten sind um Details im Inneren zu zeigen;

Fig .2 ist ein Schnitt entlang den Linien A-A der Figur 1;

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung eines modifizierten Abscheideelementes; und

Fig. 4 ist eine Draufsicht auf eine Düse, die für die Verwendung gemäss der vorliegenden Erfindung geeignet ist.

In den Zeichnpngen wird im einzelnen folgendes gezeigt. Figur 1: Ein Tank 1 ist mit einem Deckel 2 versehen. Zwischen

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Deckel und Boden des Tanks 1 ist eine horizontale Trennwand 3 angebracht. Die Trennwand 3 wird durch doppelte Balken 4 getragen. In die Tennwand 3 sind konventionelle Nebelabscheidereinheiten, die mit 5 bezeichnet sind, eingebaut, die durch eine Platte 6 mit der Trennwand 3 verbunden sind. Das untere Ende der Nebelabscheideeinheiten 5 ist jeweilen mit einem Rohr 7 versehen, das in den Sumpf von Schwefelsäure 9 eintaucht. Der untere Teil des Tankes 1 ist mit Backsteinen 8 ausgekleidet. Die Abgase der Schwefelsäureanlage treten in den Tank 1 über die Leitung 10 in den unteren Teil des Tankes ein und verlassen diesen im oberen Teil 3 durch die Leitung Wie vorher erwähnt, beträgt der Schwefelsäurenebel in den Abgasen die in den Tank durch die Leitung 10 eintreten ca. 35 bis 700 mg/m Abgase. Nach dem Durchgang durch die Nebelabscheidereinheit 5 beträgt der Gehalt an Schwefelsäurenebel in den Abgasen noch ca. 0,175 bis zu 3>5 mg/m , was bedeutend weniger als die zulässige Menge ist. Die austretenden Gase aus dem Tank 1 werden durch die Leitung 11 den Abgaskaminen oder anderen Produktionseinheiten je nach Erfordernis zugeführt .

In Figur 1 sind nur zwei Nebelabscheideeinheiten 5 dargestellt. Im allgemeinen sind jedoch eine grössere Zahl von Nebelabscheideeinheiten 5 in die Trennwand 3 eingebaut. Die genaue Zahl dieser Nebelabscheideeinheiten 5, welche in einer bestimmten Anlage verwendet werden, hängt vom Volumen der Abgase, die behandelt werden müssen, ab sowie vom Durckabfall der zwischen dem unteren Teil unter der Trennwand 3 und dem oberen Teil über der Trennwand 3 im Tank zulässig ist.

Figur 2: Der Tank ist mit einer vertikalen Trennwand 12 versehen, wobei auf der linken Seite von der Trennwand 12 aus eine Nebelabscheideanlage für hohe Kapazität und rechts von

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der Trennwand 12 eine Nebelabscheideanlage. für niedrigere Kapaziät eingezeichnet ist. Jede Seite, bezogen auf die Trennwand 12 ist mit SäureVerteilleitungen versehen, welche mit

39 und 53 bezeichnet sind. Da das Verteilsystem, das mit 53 bezeichnet ist, in identischer Weise arbeitet, wie das System, das mit 39 bezichnet ist, wird das innere Säureverteilsystem, das mit 39 bezeichnet ist, beschrieben.

Das Säureverteiisystem 39 besteht aus einer Leitung 13 _s welche durch die Wand des Tanks 1 durchtritt und über die Leitung

40 mit Kupplung 4l an eine Schwefelsäurezuführung angeschlossen ist. Der ausser dem Tank liegende Teil des Systems wird später beschrieben. Die Leitung 13 ist über ein T 14 mit der Leitung 15 verbunden. Ein Ende der Leitung 15 ist bei 16 mit einem T 18 verbunden, das seinerseits mit den Leitungen 20 und 21 verbunden ist. An den äusseren Enden der Leitungen 20 und 21 befinden sich aufwärts gerichtete Düsen, die mit 31 und 34 bezeichnet sind. Die Leitung 15 ist auch über eine Kupplung 17 und ein T 19 mit den Leitungen 22 und 23 verbunden. Am Ende der Leitung 22 befindet sich eine aufwärts gerichtete Düse 32. Die Leitung 32 ist mit einem T 27 verbunben, welcher seinerseits die aufwärts gerichtet Düse 37 trägt und mit dem T 19 verbunden ist. Das äussere Ende der Leitung 23 ist mit einer aufwärts gerichteten Düse 35 verbunden. Verbunden mit dem T 27 über die Kupplung 30 ist die Leitung 26. Leitung 26 ist mit verbunden mit einem T-Stück über die Kupplung 29. Ein Ende des T-Stücks 28 ist mit der Leitung 25 verbunden, an deren äusserem Ende sich eine aufwärts gerichtete Düse 36 befindet. Das T-Stück 28 trägt auch eine aufwärts gerichtete Düse 38 und ist zudem mit der Leitung 24 verbinden, die an ihrem äusseren Ende eine aufwärts gerichtete Düse 33 aufweist. Das Säureverteilsystem 39 ist mit einer Einspeisung von Schwefelsäure verbunden, welche aus der Leitung 40 besteht, die mit der Leitung 13 über die Kupplung 49 verbunden ist. Das andere Ende der Leitung 40 ist mit einem Ven-

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til über die Kupplung 43 verbunden, das seinerseits mit der Leitung 45 über die Kupplung 44 verbunden ist. Die Leitung ist mit einer Pumpe 46.'ver.bunden; Die Pumpe 46 ist mit einer Zuführleitung 47 verbunden, welche die Schwefelsäurevon einer .nicht gezeigten Schwefelsäurezuführung her leitet. An die Leitung 47 ist auch eine Leitung 49 angeschlossen, welche durch die Wand des Tankes 1 in den Schwefelsäuresumpf am Boden des Tankes führt. Zwischen den Leitungen 49 und 47 befindet sich ein Ventil 48, welches mit diesen Leitungen über die Kupplungen 50 und 51 verbunden ist.

Figur 3: In dieser Zeichnung wird eine modifzierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Bei dieser Ausführungsform ist in Tank 54 ein Verteilsystem 57 eingebaut. Der Tank 54 enthält eine Trennwand ähnlich derjenigen, die als 3 in Figur 1 dargestellt ist, mit der Ausnahme, dass im Tank 54 keine vertikale Trennwand eingebaut ist, um zwei getrennte Abscheidekammern zu erhalten. In Tank 54 führt eine Zuführleitung 55j durch die Abgase eingeführt werden, die durch die Austrittsleitung 56 über der Trennwand, die nicht gezeigt ist, wieder austreten. Das Verteilsystem 57 ist mit einer grösseren Zahl von Kupplungselementleitungen und Düsen 58 versehen, die ähnlich arbeiten, wie dies für die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Erfindung der Fall ist. Das in Figur 3 dargestellte System ist für die Abscheidung des Schwefelsäurenebels aus einer einzigen Abgasleitung bestimmt, im Gegensatz zu den Figuren 1 und 2, in denen das Abscheidesystem für zwei Abgasleitungen dargestellt ist.

Figur 4: diese Zeichung stellt die Düse 31 dar. Die Düse 31 ist mit einer inneren Bohrung 60 versehen und kann mittels des Schraubengewindes 59 auf das Leitungssystem 20 aufge-

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schraubt werden. Da alle Düsen in der vorliegenden Erfindung gleich sind, wird nur die Düse 31 beschrieben. Die Oeffnung der Bohrung 60 steht in Verbindung mit dem Schneckenförmigen Teil 61, welcher dazu dient, die zu verteilende Säure, die durch die Düse gepumpt wird, kreisförmig zu verteilen. Die Düse 31 ist aus einem inerten Material hergestellt, welches gegenüber Schwefelsäure beständig ist. Die Düse 31 ist im Handel erhältlich und ist in der Weise ausgebildet, dass die austretende Flüssigkeit kreisförmig verteilt wird. Sie ist aus einem korrosionsfesten Material hergestellt.

Es wird angenommen, dass in Anlagen, die für die die vorliegende Erfindung bestimmt sind, die Schwefelsäureabgase einer Schwefelsäurefabrikationseinheit durch verschiedene Anlage-Teile wie Absorber und Skrubber geführt werden, worauf sie bei 10 in den Tank 1 eingeleitet werden, wo der ScJwefelsäurenebel durch die Nebelabscheider 5 aus den Abgasen entfernt wird, worauf diese den Tank 1 über die Leitung 11 verlassen und dem Kamin und/oder anderen Produktionseinheiten zugeführt werden. Tritt eine Störung in der Anaige vor dem Tank 1 auf, wie beispielsweise eine mechanische Störung bei den Absorbern oder Skrubbern so wird SO,-Gas in den Tank 1 über die Leitung IQ zugeführt. Wenn eine derartige Störung auftritt, wird die Pumpe H6 angelassen und das Ventil k2 geöffnet. Schwefelsäure wird durch die Leitung 40 ins Säureverteilsystem 39 gepumpt. Sobald Säure unter Druck zum Verteilsystem 39 gepumpt wird,' wird die Säure durch ■ die aufwärts gerichteten Düsen 31,34,32,35,33,36,37 und 38 kreisförmig wie bei 52 in Figur 2 dargestellt im Tank 1 versprüht. Dadurch wird die Aussenseiteder Nebelscheideeinheiten 5 mit Schwefelsäure aufgesättigt. Tritt SO -Gas in die Abscheideeinheiten 5 ein, so wird dieses durch die Schwefelsäure, die sich auf den Abscheideeinheiten 5 befindet, absorbiert. Auf diese Weise werden die Nebelabscheider 5 zu Absorptionseinheiten für SO,. Damit wird erzielt, dass praktisch alles SO,-Gas aus den Abgasen entfernt wird, bis die Störung in der Anlage

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behoben ist, und diese wieder unter normalen Betriebsbedingungen arbeitet. Während dem Besprühen der Abscheideeinheiten mit Schwefelsäure gemäss dieser Erfindung ist es häufig nötig, Schwefelsäure vom Boden des Tankes 1 zu entfernen, um den Sumpf 9 auf einem vorbestimmten Niveau zu halten. Für diesen Zweck ist die Leitung 49 mit dem unteren Teil des Tanks verbunden, und das Ventil 4° wird geöffnet, sodass die Schwefelsäurezuführung auch mit dem Sumpf 9 auf den Boden des Tanks in Verbindung steht.

Beispiel

Eine Vorrichtung wie sie in Pigurt 1 und 2 dargestellt ist, wurde in Tank 1 eingebaut und bezüglich ihrer Wirkung zur Entfernung des SO -Gases getestet. Für diesen Test wurde der Betrieb eines Absorptionsturmes derart gestört, dass die Nebelabscheideeinheiten überlastet wurden. Die Nebelabscheideeinheit wurde rasch mit SO -Gas gesättigt und eine sichtbare Rauchfahne trat aus dem Abgaskamin aus. Das Säureverteilsystem 39 wurde sofort in Betrieb genommen und innerhalb von 7 Minuten verschwand die Abgasrauchfahne am Austritt des Kamins vollständig. Nachdem der Absorptionsturm wieder normal arbeitet, wurde das Säureverteilsystem 39 ausgeschaltet, wobei die Abgase am Austritt des Kamins klar blieben, ohne sichtbare Rauchfahne. Zudem war es nicht nötig, die Anlage abzustellen und die Abscheideeinheit mit Schwefelsäure zu überschwemmen wie dies früher der Fall war. Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, erlaubt die vorliegende Erfindung Betriebsunterbruchszeiten infolge von Störungen in Schwefelsäureanlagen bedeutend zu reduzieren. Derartige Betriebsunterbrüche sind teuer infolge verlorener Produktion, zusätzlich zum Zeitaufwand für das Entfernen dea SO -Gases aus den Nebelabscheideeinheiten.

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Claims (2)

- ίο - . P a t. e. η t a η s ρ r. .(iahe

1. Verbesserung einer Vorrichtung zur Abtrennung von SO aus Abgasen der Schwefelsäurefabrikation, wobei diese Abgase in Absorbern und/oder Skrubbern behandelt und darauf einer Abscheidevorrichtung zum Zwecke der Abtrennung des Schwefelsäurenebels zugeführt werden, in der die Abgase in einen Tank eingeleitet, durch Nebelabscheideelemente geführt und aus dem Tank abgeleitet werden, die dadurch gekennzeichnet ist, dass man im Falle einer Ueberbelastung der Nebelabscheideelemente flüssige Schwefelsäure auf die Aussenseite der Nebelabscheideelemente aufsprüht, um diese so mit flüssiger Schwefelsäure zu sättigen, dass das SO -Gas absorbiert wird, wenn-es mit den Nebelabscheideelementen in Kontakt kommt.

2. Verfahren und Vorrichtung gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die auf die Aussenseite der Abscheideelemente aufgesprühte Schwefelsäure unter einem ausreichenden Druck zu einer Vielzahl von Düsen in den Tank gepumpt wird und diese Düsen aufwärts gerichtet sind.

3· Vorrichtung gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen eine spiralige Form aufweisen, die bewirkt, dass die daraus austretende Schwefelsäure kreisförmig verteilt wird.

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