DE2755327A1

DE2755327A1 - Vorrichtung zur absorption von schwefeltrioxid oder wasserdampf aus einem gas

Info

Publication number: DE2755327A1
Application number: DE19772755327
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl Ing Kerner
Original assignee: Davy Powergas GmbH
Current assignee: Davy McKee AG
Priority date: 1977-12-12
Filing date: 1977-12-12
Publication date: 1979-06-13

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Absorption von
Schwefeltrioxid oder Wasserdampf aus einem Gas mittels konzentrierter Schwefelsäure bzw. Oleum, bestehend aus einem Turm mit einem axial darin angeordneten, oberhalb des Turmbodens endenden Venturirohr, einer Einspritzvorrichtung für die Säure am oberen Ende des Venturirohrs, einer gasdurchlässigen Platte im Ringraum zwischen dem unteren Ende des Venturirohres und der Turmwandung und Gaszuführungs- und Gasableitungsstutzen am oberen Ende des Venturirohres bzw. des Turms.
Es ist bekannt, zur Absorption von Schwefeltrioxid oder Wasserdampf mittels konzentrierter Schwefelsäure dienende Venturiabsorber senkrecht in einem Behälter unterzubringen und den nach der Berührung mit Säure im Venturi verbliebenen Gasstrom nach Abtrennung der Säure in dem Ringraum zwischen Venturi und Behälterwandung erneut mit Schwefelsäure in Kontakt zu bringen, um eine weitere Absorption von Schwefeltrioxid bzw. Wasserdampf zu erreichen. Für diese Berührung zwischen Gasstrom und Säure ist in dem Ringraum zwischen Venturi und Behälterwandung eine gasdurchlässige Platte mit einer darüber befindlichen wallenden Schwefelsäureschicht vorgesehen. Diese Absorptionsvorrichtung hat eine Reihe von Nachteilen: Aus der wallenden Säureschicht werden von dem hindurchtretenden Gas Sprühtröpfchen mitgerissen, so daß eine besonders wirksame und daher aufwendige Tröpfchenabscheidung aus dem Gas erforderlich ist.
Der Druckverlust des Gases beim Durchgang durch die wallende Schicht ist erheblich; ist die Schicht dagegen nur flach, ist auch die Absorptionswirkung gering.
Außerdem muß die Säure aus dem Bad am Boden des Behälters und aus der wallenden Schicht abgezogen werden oder aber es müssen Steig- oder Fallrohre aus dem Bad am Behälterboden durch die gasdurchlässige Platte zur wallenden Schicht geführt sein. Dies ist einerseits apparativ aufwendig, andererseits stößt die dauerhafte Anbringung der Fall- bzw. Steigrohre an der porösen Platte auf Schwierigkeiten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Absorption von Schwefeltrioxid oder Wasserdampf aus einem Gasstrom zu schaffen, bei der die aufgezeigten Mängel vermieden werden, insbesondere das Mitreißen von Sprühtröpfchen und der Druckverlust in der zweiten Absorptionsstufe ohne großen apparativen Aufwand erheblich vermindert sind.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei der eingangs definierten Absorptionsvorrichtung durch die Kombination folgender Merkmale gelöst: a) in dem sich nach unten verengenden Ringraum zwischen dem Venturirohr und der Turmwandung ist oberhalb der gasdurchlässigen Platte eine Füllkörperschicht angeordnet; b) in der Turmwandung befindet sich in an sich bekannter Weise unterhalb der gasdurchlässigen Platte ein Abzugsstutzen für die Säure; c) in der Turmwandung befindet sich oberhalb der Füllkörperschich wenigstens ein Säurezuführungsstutzen, an den nach innen ein über die Füllkörperschicht reichendes, das Diffusorteil des Venturirohrs umgebendes Verteilerrohrsystem angeschlossen ist, und d) in dem Ringraum ist zwischen dem Verteilerrohrsystem und dem Gasableitungsstutzen ein über den gesamten Strömungsquerschnitt reichendes Filter angeordnet.
Durch diese Kombination ergibt sich ein Absorptionsapparat, der bei geringem Gewicht, Volumen und apparativem Aufwand eine über 99,99 %ige Absorption erlaubt. Bei gleichem Absorptionsgrad ist der Druckabfall in der Füllkörperschicht geringer als in einer wallenden Säureschicht. Das Venturirohr und die Füllkörperschicht können durch die gleiche Pumpe beaufschlagt werden, so daß sich insgesamt geringe Betriebskosten ergeben. Kühlelemente innerhalb der Absorptionsvorrichtung sind auch beim Einsatz als Gastrockner nicht erforderlich; es genügt, die zirkulierte Säure außerhalb des Absorptionsturms zu kühlen.
Die Mitnahme von Säuresprüh ist gering, so daß übliche Filter, wie Brink Mist-Filter oder Wire Mesh-Filter zur Abscheidung von Säuretröpfchen dienen können.
Zweckmäßigerweise ist der Abzugsstutzen für die Säure über eine Pumpe mit dem Säurezuführungsstutzen für das Verteilerrohrsystem verbunden. Die gleiche Pumpe kann auch die Einspritzdüse am Kopf des Venturirohres über einen Kühler mit Säure beaufschlagen. Aus der Zirkulation wird eine dem Volumenzuwachs im Absorber entsprechende Säuremenge als Produkt abgezogen.
Bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Absorbers als Zwischenabsorber in einer Doppelabsorptionsanlage besteht das Filter zur Abscheidung von Säuretröpfchen aus einer Mehrzahl von vertikalen ringförmig um das Venturirohr im Bereiche seiner engsten Stelle angeordneten Filterplatten. Zweckmäßigerweise sind diese ringförmig angeordneten Filterplatten in Höhe des Gasableitungsstutzens vorgesehen. Bei Einsatz des erfindungsgemäßen Absorbers zur Lufttrocknung oder als Endabsorber in einer Doppelabsorptionsanlage ist das Filter zweckmäßigerweise horizontal als Wire Mesh-Filter ausgebildet.
Vorzugsweise ist das Venturirohr durch mehrere Säulen auf dem Turmboden abgestützt. Es ist somit nicht nötig, das Venturirohr am Kopf des Turmes aufzuhängen oder auf der gasdurchlässigen Platte abzufangen.
Zweckmäßigerweise beträgt die Höhe der Füllkörperschicht das 0,5- bis 0,8-fache, vorzugsweise das 0,6- bis 0,7-fache der Länge des Diffusorteils des Venturirohres.
Zum Vergleich zu üblichen Füllkörperkolonnen als Absorber oder Trockner ergeben sich folgende Einsparungen: Stahlgewicht: 25 % Gußgewicht 50 3 Steingewicht: 50 % Füllkörpervolumen: 70 % Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt Figur 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung.
Nach Figur 1 ist in einem Turm 1 ein abwärts gerichtetes Venturirohr 2 achsial angeordnet. Der Diffusorteil 2a des Venturirohrs 2 endet ein erhebliches Stück über dem Turmboden, so daß sich unterhalb des Venturirohres ein Säurebad 3 sammeln kann und darüber ein Gasraum verbleibt. Das Venturirohr 2 ruht auf mehreren Säulen 4, von denen zwei dargestellt sind.
Vom unteren Rande des Diffusorteils 2a erstreckt sich in radialer Richtung nach außen zur Turmwandung eine gas- und flüssigkeitsdurchlässige Platte 5, die eine Füllkörperschicht 6 trägt. Die Platte 5 ist mit ausreichend großen öffnungen versehen, so daß Gas in Aufwärtsrichtung und Säure in Abwärtsrichtung hindurchtreten können. Am Kopf des Venturirohres 2 befindet sich ein Gaszuführungsstutzen 7, und oberhalb der engsten Stelle des Venturirohres eine Einspritzdüse 8 für die Säure.
Am Kopf des Turmes 1 ist seitlich ein Gasableitungsstutzen 9 und am Boden ein Säureabzugstutzen 10 vorgesehen.
Oberhalb der Füllkörperschicht 6 befindet sich in der Turmwandung ein Säurezuführungsstutzen 11, an den nach innen ein über die Füllkörperschicht reichendes Verteilerrohrsystem 12 angeschlossen ist. Oberhalb des Verteilerrohrsystems ist im Gasweg ein im wesentlichen ringförmiges, von dem Gasstrom radial nach außen durchströmtes Filter 13 vorgesehen. Das 503 oder wasserdampfhaltige Gas wird durch Stutzen 7 zugeführt und im Venturirohr mit durch Düse 8 eingespritzter Säure in Kontakt gebracht, wobei bereits der größte Teil des zu absorbierenden Bestandteils von der Säure aufgenommen wird. Nach Verlassen des Venturis 2 trennt sich im Unterteil des Turms 1 die eingespritzte Säure von dem Gasstrom.
Der Gasstrom wird umgelenkt und tritt dann durch die Lochplatte 5 in die Füllkörperschicht 6 ein, in der er erneut mit Säure in Berührung gebracht wird, die durch das Verteilerrohrsystem 12 auf die Schicht aufgegeben wird. Hierbei wird eine weitere Absorption erreicht.
Der Gasstrom tritt anschließend durch das Filter 13 in die Ringkammer 16 ein und verläßt den Apparat durch Stutzen 9. Aus dem Bad 3 wird durch Pumpe 14 Säure abgezogen und über 11, 12 erneut auf die Füllkörperschicht aufgegeben. Ein Teil wird ständig bei 17 als Produkt abgezogen. Ein weiterer Teil wird der Einspritzdüse 8 über den Kühler 15 zugeführt.
Beispiel 1 Dem Venturi des erfindungsgemäßen Absorbers werden 84741 Nm3/h Kontaktgas mit 10,5 Vol.-% S03 und 1400 t/h 98,4 %ige Schwefelsäure zugeführt. Vom Trockenturm kommen 91 t/h Schwefelsäure 96 % H2SO4, und ca. 5,5 t/h Prozesswasser werden zugegeben. Aus dem Sumpf des Turms werden 1530 t/h Säure mit 1 100C abgezogen. 460 t/h werden davon ungekühlt auf die Füllkörperschicht aufgegeben, 940 t/h der Einspritzdüse des Venturis (gekühlt auf 68 0C) zugeführt und der Rest abgezogen. Den Absorber verlassen 75808 Nm3/h Gas mit einem Gehalt von 0,01 Vol.-% SO3.
Beispiel 2 92050 Nm3/h Luft mit 25 g/Nm3 Wasserdampf und 1000 t/h 96 %ige Schwefelsäure werden dem Venturi des erfindungsgemäßen Absorbers zugeführt. Vom Absorber kommen 89 t/h Schwefelsäure 98,4 % H2SO4. Aus dem Sumpf des Absorbers werden 1091 t/h Säure mit 700C abgezogen.
Hiervon werden 260 t/h auf die Füllkörperschicht aufgegeben, 740 t/h im Venturi eingedüst und der Rest abgezogen. Den Absorber verlassen 89148 Nm3/h Luft mit einem Wasserdampfgehalt unter 0,06 g/Nm3.
L e e r s e i t e

Claims

Vorrichtung zur Absorption von Schwefel= trioxid oder Wasserdampf aus einem Gasw Patentansprüche 1. Vorrichtung zur Absorption von Schwefeltrioxid oder Wasserdampf aus einem Gas mittels konzentrierter Schwefelsäure bzw. Oleum, bestehend aus einem Turm mit einem axial darin angeordneten, oberhalb des Turmbodens endenden Venturirohr, einer Einspritzdüse für die Säure am oberen Ende des Venturirohres, einer gasdurchlässigen Platte im Ringraum zwischen dem unteren Ende des Venturirohres und der Turmwandung und Gaszuführungs- und Gasableitungsstutzen am oberen Ende des Venturirohres bzw.

des Turms, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: a) in dem sich nach unten verengenden Ringraum zwischen dem Venturirohr (2j und der Turmwandung (1) ist oberhalb der gasdurchlässigen Platte (5) eine Füllkörperschicht (6) angeordnet; b) in der Turmwandung (1) befindet sich in an sich bekannter Weise unterhalb der gasdurchlässigen Platte (5) ein Abzugsstutzen (10) für die Säure; c) in der Turmwandung (1) befindet sich oberhalb der Füllkörperschicht (6) wenigstens ein Säurezuführungsstutzen (11) an den nach innen ein über die Füllkörperschicht (6) reichendes, das Diffusorteil (2a) des Venturirohres (2) umgebendes Verteilerrohrsystem (12) angeschlossen ist, und d) in dem Ringraum ist zwischen dem Verteilerrohrsystem (12) und dem Gasableitungsstutzen (9) ein über den gesamten Strömungsquerschnitt reichendes Filter (13) angeordnet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abzugsstutzen (10) für die Säure über eine Pumpe (14) mit dem Säurezuführungsstutzen (11) für das Verteilerrohrsystem (12) verbunden ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abzugsstutzen (lo) für die Säure über eine Pumpe (14) und einen Kühler (15) mit dem Säurezuführungsstutzen (18) für die Einspritzdüse (8) verbunden ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (13) aus einer Mehrzahl von vertikalen, ringförmig um das Venturirohr angeordneten Filterplatten besteht.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Venturirohr (2) durch mehrere Säulen (4) auf dem Turniboden abgestützt ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Füllkörperschicht (6) das 0,5- bis 0,8-fache der Länge des Diffusorteils (2a) des Venturirohres (2) beträgt.