FI69441C - Foerfarande foer framstaellning av svaveltrioxid - Google Patents

Description

1 69441

Menetelmä rikkitrioksidin valmistamiseksi

Keksinnön kohteena on menetelmä rikkitrioksidin valmistamiseksi kontaktimenetelmällä käyttämällä leiju-5 kerrostekniikkaa, jolloin kontaktiaineen yksiportaisessa leijukerroksessa olevia S02~kaasuja muutetaan happipitoi-silla kaasuilla rikkitrioksidiksi ja kontaktimassa ter-mostoidaan lämmönvaihtimilla.

Rikkitrioksidin valmistuksessa rikkidioksidin 10 katalyyttisellä hapettamisella käytetään suurteknillises-ti kiinteäainekerroskontaktiaineita. Tällöin saatetaan tunnettuun tapaan S02~pitoiset kaasut 2- tai 3-portai-sesti kosketukseen katalysaattorimassojen kanssa, jolloin käyttöön tulevat pääasiallisesti vanadiinioksidi-15 kontaktiaineet. Jotta reaktio kulkisi tarpeellisella nopeudella, täytyy S02~pitoiset kaasut esikuumentaa lämpötiloihin yli 400°C. Ennen kaikkea käytettäessä hyvin konsentroituja S02~pitoisia kaasuja, vapautuu muutoksen kuluessa sekunnin murto-osissa suuria energia-20 määriä, jotka on valvotulla tavalla johdettava pois, jotta vältettäisiin kaasujen sekä myös kontaktimassojen ja kontaktikattilan ylikuumeneminen. On vältettävä lämpötiloja, jotka suuresti ylittävät 600°C, jotta kontaktiaineelle ei tapahtuisi vahinkoja. Koska opti-25 maalinen laskettava tasapainolämpötila riippuen kaasujen S02~ ja happipitoisuudesta on olennaisesti alempi kuin edellä mainittu lämpötila, on viimeisessä kontak-tiportaassa pyritty toimimaan mahdollisimman alhaisissa lämpötiloissa, so. noin 420-460°C, jotta saavutettai-30 siin korkea S02“kokonaismuutos. Lämpötilan säätämiseksi jäähdytetään kaasuja eri portaiden välissä tavalliseen tapaan lämmönvaihdolla.

DE-patenttijulkaisussa 1 929 388 kuvataan jo mentelmä rikkitrioksidin valmistamiseksi kontaktimene-35 telmällä pyörrekerrostekniikkaa käyttäen, jossa menetelmässä reaktiotilan jäähdyttäminen tapahtuu puhalta- τρ 2 69441 maila sisään vastaavasti alemman lämpötilan omaavia SC>2-pitoisia kaasuja.

US-patenttijulkaisussa 2 595 254 kuvattu menetelmä toimii kerroksen lämpötiloilla 426-538°C. Tässä tun-5 netussa menetelmässä saavutetaan muutoksia myös tavallisessa esikontaktialueessa, mutta on pakko valita kontak-tlaineelle raekoko 50 mm. Tämä vaatii kuitenkin joko vähäisiä läpäisyjä tai johtaa teknillisesti tuskin käsiteltävään pölyongelmaan korkeissa lämpötiloissa ja 10 vastaavilla kaasunnopeuksilla. On myös ehdotettu pyörre-kerrosten jäähdyttämistä sisäänrakennetulla lämmön-vaihtimella S02-katalyysin aikana.

Keksinnön kohteena on menetelmä rikkitrioksidin valmistamiseksi kontaktimenetelmällä ja väliabsorptiolla 15 ja käyttämällä leijukerrostekniikkaa, jolle menetelmälle on tunnusomaista, että yksiportaisen leijukerroksen korkeus leijutetussa tilassa on noin 0,1-2 m, kontaktimassan keskimääräinen raekoko on noin 0,4-2 m, kaasun nopeus tyhjässä reaktoritilassa on noin 0,1-6 n^/s, nopeus tulo-20 virtauspohjän jälkeen ennen kosketusta kontaktirakeisiin on pienempi/yhtä suuri kuin 9 π^/s, jolloin SOppitoiset kaasut, joiden lämpötila on noin 20-700°C ja rikkidioksidipitoisuus jopa 66,7 %, muutetaan yli 90 prosenttisesti rikkitrioksidiksi, SOppitoiset reaktiokaasut syötetään 25 väliabsorptioon ja rikkitridioksittomat kaasut muutetaan edelleen yksi- tai kaksiportaisesssa kontaktissa ja ter-mostointia varten reaktiotilaan johdetaan pakkokiertona useissa jaksoissa vesihöyryä jäähdytvsaineeksi reaktio-tilasta erotetuksi sovitetusta, kiehuvalla vedellä täyte-30 tystä tasapainelämmönvaihtimesta, tulistetaan se siellä ja jäähdytetään uudelleen kulloinkin tämän jälkeen lämmön-vaihtimessa epäsuoralla höyrystysjäähdytyksellä, jolloin vesihöyry pidetään lämmönvaihtimessa samassa paineessa valitsemalla tulistus- ja uudelleenjäähdytysjaksojen 35 lukumäärä siten, että uudelleenjäähdytysjaksojen entalpia-erotusten summan suhde kyllästyshöyryn ja tuodun syöttö-veden väliseen entalpiaerotukseen nähden on vähintään 1,1.

3 69441

Erityisesti käytettäessä suuren rikkidioksidipitoisuuden omaavia kaasuja tarjoaa keksintö etuja, koska keksinnön mukaisella termostoinnilla voidaan saavuttaa melkein isoterminen reaktionkulku.

5 Keksinnön mukaisessa menetelmässä muutetaan S02~ pitoiset kaasut aluksi pitkälti, so. noin 90-%:sesti ja enemmän, leijukerroksessa. S02-pitoisten kaasujen rikkidioksidipitoisuus voi olla aina 66,7 %. Käsiteltäessä kaasuja, joita syntyy rikin polttamisesta ilmassa, 10 säädetään rikkidioksidipitoisuus edullisesti 10-13,5 tilavuusprosentiksi, edullisemmin 11,5-12,5 tilavuusprosentiksi. Konsentraatioilla yli noin 13 tilavuusprosenttia käytetään happea tai hapella rikastettua ilmaa. Jotta keksinnön mukaisesti saavutettaisiin yli 90 % muutosta, 15 valitaan happiylimäärä yli stoikiometrisesti tarvittavan määrän (reaktio: rikkidioksidi + happi = rikkitrioksidi) siten, että se on noin 1-10 tilavuusprosenttia. Edullisesti säädetään happiylimäärä sitä suuremmaksi, mitä suurempi on käsiteltävien kaasujen rikkidioksidipitoisuus, esimer-20 kiksi S02-pitoisuudella 12 tilavuusprosenttia noin 3 tilavuusprosentin happiylimäärä, rikkidioksidipitoisuudella 62 tilavuusprosenttiin saakka noin 7-8 tilavuusprosentin happiylimäärä yli stoikiometrisesti tarpeellisen määrän, joka silloin on yhtä kuin 100.

25 Rikkidioksidipitoisilla kaasuilla, jotka ovat peräisin rikin polttamisesta, säädetään lämpötila edullisesti välille noin 170-550°C. Jos näihin kaasuihin johdetaan lisää happea tai hapella rikastettua ilmaa, niin voidaan kaasut johtaa katalyysireaktoriin myös lämpö-30 tiloissa välillä noin 0-170°C. Lämpötilat leijukerroksessa säädetään välille noin 430-530°C, edullisesti 460-500°C. Kaasun nopeuden leijukerroksessa tulee olla kontaktiaineen minimileijutusnopeudesta kaksinkertaiseen minimileijutusnopeuteen. Kaasun nopeus leijukerroksessa 35 on laskettuna tyhjässä reaktorissa lämpötilassa 20°C 0,1-0,6 m^/s, edullisesti 0,1-0,35 n^/s. Leiju-kerroksen korkeudeksi leijutetussa tilassa asetellaan 69441 4 0,1-2 m, edullisesti 0,6-1,3 m. Tulovirtauspohjalle valitaan edullisesti sellainen rakenne, että kaasun nopeus kohdassa, jossa se koskettaa kontaktiainetta, ei ole suurempi kuin 9 m/s, edullisesti ei suurempi kuin 3-4 m/s.

5 Käytettävän katalysaattoriaineen keskimääräisen raekoon tulee olla välillä noin 0,4-2 mm, edullisesti 0,7-1,3 mm.

Hankausta kestävän, leijukerrosreaktoreita varten tarkoitetun katalysaattorikantoaineen valmistaminen, joka 10 on sopiva S02~katalyysia varten, on kuvattu DE-hakemusjulkaisussa 1767 754 ja DE-patenttijulkaisussa 1 926 564.

Olennaisesti parannettuja katalysaattoreita saadaan tähän asti julkaisemattoman ehdotuksen mukaan, kun niiden valmistuksessa perustuen saostettuun piihappoon 15 käytetään vain niin paljon savimineraaleja, että kuivattu katalysaattorikantoaine sisältää enintään 4 % Al203, edullisesti enintään 2 % A1203 ja kalsinointi tapahtuu lämpötiloissa enintään 600°C, edullisesti 20Ö-500°C. Tämä kan-toaine imeytetään sen jälkeen ilman happokäsittelyä vana-20 dyylioksisulfaatin laimealla rikkihappoliuoksella ja sen jälkeen se kuivataan. Tässä kuivatusprosessissa riittävät lämpötilat 150-250°C. Joka tapauksessa on jätettävä pois kantoaineen, kuten myös valmiin kontaktiaineen lämpökäsittelyt, jotka muuttavat savimineraalien kidetilassa olevan 25 alumiinin reaktiiviseen muotoon.

On mahdollista yhdistää molemmat mainitut lämpökäsittelyt sillä tavoin, että kantoaine ennen imeytystä pelkästään kuivataan ja kovettaminen tapahtuu sitten valmiille kontaktlaineelle lämpötiloissa alle 600°C, 30 edullisesti 200-500°C.

Saadaan katalysaattorimassoja, joille on ominaista sekä suuri hankauskestävyys että samana pysyvä suuri aktiivisuus pitkäaikaisessa käytössä.

Kantomassan valmistaminen voi tapahtua sekä DE-pa-35 tenttijulkaisun 1 926 564 mukaisella menetelmällä että myös muilla tunnetuilla granulointimenetelmillä, kuten 5 69441 esimerkiksi granulointikiekkoa käyttäen. Käytetään seostettuja piihappotäyteaineita, joiden ominaispinta- 2 ala BET mukaan on 40-80 m /g, ja jotka sisältävät edullisesti noin 5-10 paino-% kalsiumoksidia. Täyteaine-5 määrä mitoitetaan siten, että kantoaineessa, laskettuna vedettömästä granulaatista, on noin 20-50 paino-%, edullisesti 35-50 paino-% täyteainetta. Tämä täyteaine esisekoitetaan vesipitoiseen, stabiiliin piihap-posooliin, jonka ominaispinta-ala on 150-450 m /g BET, 10 jolloin hyytelöityminen tunnettuun tapaan tapahtuu lisäämällä pieniä määriä hyvin aktiivista magnesium-oksidia. Edullista on käyttää hydratoitua magnesium-oksidia määrinä noin 0,1-3 paino-%. Suspendoitaessa täyteainetta piisooliin taikka granuloitaessa lisätään 15 savimineraaleja noin 10-15 paino-%. Sopivia savimine-raaleja ovat esim. kaoliniitti, montmorilloniitti, attapulgiitti, bentoniitti ja/tai kaoliini.

Granulaatit kuivataan ja sen jälkeen joko kovetetaan lämpötiloissa enintään 600°C, edullisesti 200-20 500°C, taikka johdetaan kuivattamisen jälkeen suoraan imetykseen.

Imeyttäminen tapahtuu vanadyylioksisulfaatin rikkihappoliuoksella, joka sisältää vapaata rikkihappoa edullisesti enintään 6 paino-%, vielä edullisem-25 min enintään 3 paino-%. Imeytysliuos sisältää vanadyylioksisulf aattia , jossa vanadiinin hapetusaste on +IV, 3-30 paino-%, edullisesti 12-23 paino-%, ja kaliumbi-sulfaattia 15-40, edullisesti 20-30 paino-%, kaikki arvot laskettuna liuoksen kokonaispainosta. Nämä liuok-30 set voidaan voimakkaasti ylikyllästää niin, että ne voidaan sijoittaa kantoaineella sekä kylmänä että myös lämpimänä.

Vanadiinin ja kaliumin konsentraatiot happamessa liuoksessa on valittava siten, että kuivatussa kataly-35 saattorissa kaliumin ja vanadiinin moolisuhde on vä- 6 69441

Iillä 3:1-2:1 ja vanadiinipitoisuus, laskettuna vana-diinipentoksidina, on 4-9, edullisesti 4-6 paino-%.

Neliarvoisen vanadiinin suoloina käytetään va-nadyylisuoloja, edullisesti sulfaatteja. Imeytysliuok-5 sen keksinnön mukaisesti edullista valmistusta varten yhdessä ainoassa vaiheessa otetaan tarpeellinen vesimäärä, johon lisättynä pelkistykseen ja bisulfaatti-muodostukseen tarpeellisella happomäärällä tämän jälkeen suspendoidaan laskettu määrä vanadiinipentoksi-10 dia ja liuos pelkistetään tämän jälkeen rikkidioksidi-dilla tai rikkidioksidipitoisella kaasulla niin pitkälle, kunnes kaikki vanadiinipentoksidi on liuennut vanadyylisulfaattina (VOSO^). Tämän jälkeen viedään happameen liuokseen kaliumsulfaattia lämpötilassa enin-15 tään 40°C, edullisesti 60-80°C. Bisulfaatin muodostuksen päätyttyä on jäljellä vain vähäinen rikkihappoyli-määrä. Tämä liuos voidaan heti käyttää kantoaineen imeyt-täipiseen.

Imeyttäminen tapahtuu edullisesti leijukerrok-20 sessa. Materiaali leijutetaan riittävällä leijutusno-peudella ja sitten suihkutetaan imeytysliuoksella. Tämän jälkeen tapahtuu edullisesti jälkikäsittely lämpimällä ilmalla (150-300°C), kunnes aine ei enää luovuta kosteutta.

25 Erityisesti kun kantoaine ennen imeytysproses- sia kovetettiin lämpötiloissa 600°C:een saakka, edullisesti lämpötilassa noin 400°C, voidaan sitä välittömästi ilman pelkistävää esikäsittelyä käyttää leiju-kerroksessa SC^Jn hapettamiseen SO^ksi. Sillä on 30 tavallisissa käyttölämpötiloissa noin 380-500°C olennaisesti suurempi aktiivisuus kuin muilla leijuker-roskatalysaattoreilla ja sillä on myös useampivuotisen käytön jälkeen vielä suuri hankauskestävyys ja muuttumaton aktiviisuus.

35 Ellei kovettaminen tapahdu ennen imeyttämistä, 7 69441 voi se tapahtua myös imeyttämiseen liittyen.

Uudella katalysaattoriaineella saavutettiin;esimerkiksi leijukerroksen käyttölämpötilassa noin 470°C ja kaasulla, joka sisälsi 12 tilavuus-% rikkidioksidia, 5 yhdessä leijukerrosportaassa yli 93 % rikkidioksidin muuttuminen rikkitrioksidiksi.

Pyörrekerroksen tulovirtauspohjän täytyy olla siten konstruoitu, että toiselta puolen saavutetaan kaasun tasainen jakaantuminen yli koko pohjan, toiselta 10 puolen tapahtuu vähän energiahäviöitä johtuen paineen alennuksesta pohjan lävitse. On osoittautunut, että leijukerroksilla, joiden halkaisija on alle 6 m, riittävä painehäviö on 0,2 baaria, 8 m halkaisijalla oli tarpeen painehäviö 0,3 baaria. Kaasun tasainen jakaan-15 tuminen yli leijukerrospohjan saavutetaan esim. useilla suutinporauksilla leijukerrospohjassa.

Pyörrekontaktin käyttämisen ratkaisevana etuna on se, että katalyyttinen reaktio voi tapahtua määrätyssä, tarkkaan valitusssa lämpötilassa ja voidaan vält-20 tää vapautuvasta reaktiolämmöstä johtuvat lämpötila- tasaisuudet ja ylikuumenemiset vastaavilla lämmönvaih-dinsisärakenteilla.

Kontaktimassa termostoidaan putkijärjestelmän kautta vesihöyryllä ja/tai ilmalla taikka S02~ tai SO^-25 pitoisilla kaasuilla. Siinä tapauksessa, että reaktion aikana vapautettu lämpömäärä on suurempi kuin tarvitaan lämmittämään tulevat kaasut haluttuun leijukerros-lämpötilaan, on leijukerroksessa olevan putkijärjestel-män kautta johdettava lämpöä pois. Tällöin on suosi-30 teltavaa jakaa putkijärjestelmä tasaisesti leijukerrok-seen ja johtaa lämpöä pois vesihöyryn ja/tai ilman tai S02~pitoisen kaasun kautta. Edullisesti virtaavat kaasut putkijärjestelmän lävitse alhaalta ylöspäin, so. reaktorikaasun suuntaan, jotta erityisesti leijuker-35 roksen yläosassa ei muodostu lämpötilagradientteja yli 8 69441 100°C, edullisesti yli 50°C putkijärjestelmän ja pyör-revirtakontaktiaineen välille. Jos on välttämätöntä johtaa suuria lämpömääriä pois leijukerroksesta, esimerkiksi kaasujen reaktiossa, jotka ovat kuumempia kuin 5 leijukerroksen käyttölämpötila. Kun toimitaan puhtaalla hapella tai hapella rikastetulla ilmalla, käytetään keksinnön mukaisesti kerroksen alaosassa höyrystys-putkijärjestelmää leijukerroksessa. Leijukerroksesta esim. ylikuumennetun ilman tai edullisesti tulistetun 10 vesihöyryn avulla poisjohdetulla lämmöllä voidaan silloin saavuttaa niin korkea lämpötilataso, että toisessa lämmönvaihtimessa ylikuumenemislämpö saadaan talteen hyötylämpönä. Jos leijukerroslaitosta käytetään voimakkaasti heilahtelevilla kaasukonsentraatioilla, 15 kuten on laita kysymyksen ollessa pasutuslaitoksista, lohkaisulaitoksista ja poistokaasun hyväksikäyttölai-toksista, niin täytyy putkijärjestelmällä termostoida leijukerrosta. Tässä tapauksessa eivät leijukerroksen läpivirtausputket saa olla liian pitkiä, jotta kuuman 20 kaasun viipymisaika putkissa lähimpään jäähdytykseen saakka, esim. höyrystysrumpuun saakka, ei vaikuta lei-jukerroksen lämpötilavakioon. Ellei vähäisen SC^-kon-sentraation omaavilla ja matalassa sisääntulolämpö-tilassa saapuvilla kaasuseoksilla vapautunut reaktio-25 lämpö riitä ylläpitämään haluttua leijukerroslämpötilaa, niin täytyy tuleva kaasu lämmittää leijukerroksen lämpötilaan. Sellainen termostointi on helposti mahdollinen sisäänrakennetulla putkijärjestelmällä.

Erään toisen, tähän asti julkaisemattoman eh-30 dotuksen mukaan voidaan termostointi toteuttaa seuraavasti: Jäähdytysaineeksi otetaan vesihöyryä reaktioti-lasta erotetusta, kiehuvalla vedellä täytetystä vakio-painelämmönsyöttimestä ja tämä vesihöyry johdetaan 9 6944-1 pakkoläpivirtauksena useita kertoja reaktiotilan lävitse, tulistuu siellä ja kulloinkin sen jälkeen jäähdytetään epäsuoralla höyrystysjäähdytyksellä, jolloin läm-mönsyötin pitää vesihöyryn samassa paineessa siten, 5 että tulistus- ja jälkijäähdytyssarjät on siten valittu, että jälkijäähdytysportaiden entalpiaerotusten summan suhde kyllästyshöyryn ja viedyn syöttöveden ental-piaerotukseen on vähintään 1,1.

Ehdotettu järjestelmä koostuu reaktiotilaan tai 10 tuotetielle sijoitetuista tulistuskuumennuspinnoista ja reaktiotilan tai tuoteteiden ulkopuolelle sijoitetuista, epäsuorasti kuormitetuista vakiopainelämmönvaih-timista, kuten on esitetty kuviossa 3. Tässä kuviossa tarkoittaa: 15 1 reaktiokaasun tulo 2 pyörrekerrosreaktori 3 reaktiokaasun poistuminen 4 lämmönvaihdin 5 jäähdytyshöyryn tulojohto 20 6 lämpötila-anturi 7 lämpötilan säätöventtiili 8 tulistusportaat pyörrekerroksessa 9 jälleenjäähdytysportaat lämmönvaihtimessa 10 syöttöveden tulo lämmönvaihtimeen 25 11 tasonsäätöventtiili syöttövettä varten 12 paineensäätöventtiili 13 liikahöyryn poisto 14 sekoitin 15 lämpötilan säätöventtiili 30 16 ohitusjohto 17 jäähdytyshöyryn poisto 18 sekoitin 19 sekoittimien 18 ja 14 välinen yhdistönisjohto 20 johto höyryverkkoon.

10 69441

Toimintatapa on seuraava: Lämmönsyöttimestä 4 otetaan johdon 5 kautta, lämpötila-anturilla 6 ja venttiilillä 7 säädellystä, kyllästyshöyryä ja tulistetaan tämä useita kertoja, vähintään 4 kertaa, edullisesti 6-12 kertaa, erityi-5 sen edullisesti 8-10 kertaa pyörrekerrokseen 2 sijoitetuissa tulistusportaissa 8 ja kunkin tällaisen portaan jälkeen jälleenjäähdytetään yhdessä lämmönsyötti-meen 4 sijoitetuista jälleenjäähdytysportaista 9.

Tasapaino syöttimestä 4 höyryn muodossa pyörre-10 kerroksen jäähdytykseen otetun lämmön ja epäsuorasti jälleen jäähdytysportaiden 9 kautta syöttimeen 4 palautetun lämmön välillä on silloin, kun jälleenjäähdytyspor-taissa 9 jälleenjäähdytetyn höyryn entalpiaerotusten summa on yhtä suuri kuin entalpiaerotus johdon 10 kaut-15 ta johdetun syöttöveden ja johdon 5 kautta otetun höyryn välillä.

Tämä tasapaino säädetään keksinnön mukaisesti riippumattomasti annetuista tai valituista höyrytilois-ta tulistus- ja jälleenjäähdytyssarjoissa.

20 Tulistus- ja jälleenjäähdytyssarjoissa voidaan kuitenkin säätää myös haluttu muu suhde, joka on suurempi kuin 1. Tällä keksinnön mukaisella toimenpiteellä tuotetaan lämmönsyöttimessä 4 aina enemmän höyryä kuin mitä siitä otetaan jäähdytystarkoitukseen.

25 Mitä suuremmaksi valitaan jälleenjäähdytyspor- taissa jälleenjäähdytetyn höyryn entalpiaerotusten summan suhde entalpiaerotukseen höyryn ja syöttöveden välillä, sitä joustavammin reagoi järjestelmä heilahtele-viin, poisjohdettaviin lämpömääriin.

30 Jäähdytykseen tarpeeton ylijäämähöyry annetaan pois johdon 13 kautta venttiilin 12 painesäätämänä.

Jotta johdon 20 kautta poistettu hyötyhöyry saataisiin halutussa tulistusasteessa, tulistetaan osa 11 694 41 pyörrekerroksen jäähdytykseen käytetystä höyrymäärästä viimeisessä tulistusportaassa 8 siten, että yhdistämällä johdot 16 ja 17 sekoittimessa 18 ja edelleen johdon 19 kautta johtamalla yhteen jäähdytyshöyry ja kyl-5 lästyshöyryn liikamäärä saadaan aikaan haluttu tila.

Edellä kuvatulla tiellä esiintyviä höyrytiloja on kuvattu kuviossa 3b.

Tässä kuviossa tarkoittavat: tw syöttöveden lämpötila 10 ts kyllästyshöyryn lämpötila tii tulistuslämpötila tk pyörrekerroksen lämpötila tD lämpötila viimeisen tulistusportaan jälkeen tA luovutetun hyötyhöyryn lämpötila 15 i entalpia kussakin lämpötilassa.

Kuva osoittaa myös selvästi, että tulistus-ja jälleenjäähdytysportaiden lukumäärän valinnalla voidaan jäähdytykseen käytetyn höyryn lämpötila-alue valita mielivaltaisesti.

20 Erityisesti on pienellä entalpiaerotuksella por taissa ja vastaavalla portaiden lukumäärän suurentamisella mahdollista reaktioprosessin pitkälle menevä termostointi.

Keksinnön mukaista menetelmää selitetään seuraa-25 vassa lähemmin esimerkkien avulla.

Esimerkki 1 (vrt kuvio 1)

Leijukerroksen 1 tulovirtauskammioon virtasi 2 3 000 Nm-* rikkipolttokaasua (rikin polttamisella ilmassa tuotettua kaasua), jossa oli 12,3 tilavuus-% 30 SO2 ja jonka lämpötila oli 330°C. Leijukerroksessa, jonka halkaisija oli 6,4 m, säädettiin tyhjään tilaan laskettu norminopeus 20 Ncm/s. Leijukerroksen korkeus lepotilassa oli 100 cm, leijutilassa noin 115 cm. Leijukerros termostoitiin lämpötilaan 475°C vaaka-35 suoraan sijoitetuilla, tasajakoisesti asetetuilla put-killä, joiden lävitse virtasi höyryä. Höyry tuli sisään i2 6 94 41 useihin putkikierukkoihin alhaalta lämpötilassa noin 200°C ja poistui ylhäältä lämpötilassa noin 420°C. Höyryn tulis-tuslämpö luovutettiin höyryrummussa kuumahöyryjäähdyttimen avulla ja täten saatiin hyötylämpönä höyryä noin 3,2 t 5 tunnissa paineessa 6 baaria. S02 muutettiin leijukerrok-sessa 92 % saakka. Reaktorista poistuva kaasu jäähdytettiin tunnettuun tapaan ristikaasulämmönvaihtimessa 2 ja johdettiin väliabsorptioon 4. Jälleenlämmityksen jälkeen ristikaasulämmönvaihtimessa 2 muutettiin jäljellä oleva 10 S02 jälkikosketuksessa siten, että kokonaismuutos oli yli 99,6-99,8 %. Laitoksessa tuotettiin päivässä 310 t 98 % rikkihappoa.

Esimerkki 2 (vrt. kuvio 2)

Ilman nesteytyslaitoksessa 8 saatiin puhdasta 15 happea, jota uunissa 9 käytettiin rikin polttamiseen.

3

Uunista otettiin usean rikkilisäyksen 10 jälkeen 3000 Nm kaasua, joka sisälsi noin 60 tilavuus-% S02 ja noin 39 tilavuus-% SO^. Tämä kaasu johdettiin leijukerroksen 12 tulovirtauskammioon sen jälkeen kun se oli ECOrlla 11 20 jäähdytetty noin 200°C:seen. 2,5 m halkaisijaiseen lei-jukerrokseen oli sijoitettu päällekkäin kolme lämmön-vaihdinta, alimmassa 13 höyrystettiin vettä 32 baarissa, keskimmäisessä 14 ja ylimmässä 15 lämmönvaihtimessa jo-dettiin lämpöä pois tulistamalla höyryä. Leijukerroksen 25 korkeus oli noin 150 cm. Ylimpään kolmannekseen säädettiin lämpötila noin 450°C, molempien alempien lämmön-vaihtimien alueella toimittiin lämpötiloissa 480-350°C. Kaasun jäähdyttämisen jälkeen,sen jälkeen kun 90-97 % S02:sta oli muutettu,tuotettiin tulistimessa 16 ja 30 ECOrssa 17 3-portaisessa absorptiossa aluksi 60-65 % oleumia 18, sitten 29-35 % oleumia 19 ja lopuksi 98 % rikkihappoa .20. Suurin osa kaasusta, joka poistui väliab-sorptiosta, sekoitettiin paineennostopuhaltimen 21 kautta jälleen suoraan rikinpolttouunin panokseen, 35 pienempi osavirtaus 22 syötettiin ilman nesteytyslaitokseen 8.

13 69441

Laitos tuotti 150-160 päivätonnia SO^za. Saatiin enemmän energiaa kuin mitä tarvittiin laitoksen yhteyteen liitetyssä ilman nesteytyslaitoksessa.

Claims (5)

1. Menetelmä rikkitrioksidin valmistamiseksi kontak-timenetelmällä käyttämällä leijukerrostekniikkaa, jolloin 5 kontaktiaineen yksiportaisessa leijukerroksessa olevia SC^-kaasuja muutetaan happipitoisilla kaasuilla rikki-trioksidiksi ja kontaktimassa termostoidaan lämmönvaihti-milla, tunnettu siitä, että yksiportaisen leijuker-roksen korkeus leijutetussa tilassa on noin 0,1-2 m, kontak-10 timassan keskimääräinen raekoko on noin 0,4-2 mm, kaasun nopeus tyhjässä reaktoritilassa on noin 0,1-0,6 ni^/s, nopeus tulovirtauspohjan jälkeen ennen kosketusta kontakti-rakeisiin on pienempi/yhtä suuri kuin 9 n^/s, jolloin S02_ pitoiset kaasut, joiden lämpötila on noin 20-700°C ja rik-15 kidioksidipitoisuus jopa 66,7 %, muutetaan yli 90 prosenttisesti rikkitrioksidiksi, SO^-pitoiset reaktiokaasut syötetään väliabsorptioon ja rikkitrioksidittomat kaasut muutetaan edelleen yksi- tai kaksiportaisessa kontaktissa ja termostointia varten reaktiotilaan johdetaan pakkokiertona 20 useissa jaksoissa vesihöyryä jäähdytysaineeksi reaktioti- lasta erotetuksi sovitetusta, kiehuvalla vedellä täytetystä tasapainelämmönvaihtimesta, tulistetaan se siellä ja jäähdytetään uudelleen kulloinkin tämän jälkeen lämmönvaihti-messa epäsuoralla höyrystysjäähdytyksellä, jolloin vesi-25 höyry pidetään lämmönvaihtimessa samassa paineessa valitsemalla tulistus- ja uudelleenjäähdytysjaksojen lukumäärä siten, että uudelleenjäähdytysjaksojen entalpiaerotusten summan suhde kyllästyshöyryn ja tuodun syöttöveden väliseen entalpiaerotukseen nähden on vähintään 1,1.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että leijukerroksen korkeus leijutetussa tilassa on noin 0,6-1,3 m.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetyn kontaktimassan keski-35 määräinen raekoko on noin 0,7-1,3 mm. 15 69441

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaasun nopeus tyhjässä reaktoritilassa on noin 0,15-0,35 n^/s.

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen mene-5 telmä, tunnettu siitä, että kaasun nopeus tulovir- tauspohjan jälkeen ennen kosketusta kontaktirakeisiin on pienempi/yhtä suuri kuin 3 mN/s. !! 69441