SE422317B - Forfarande for framstellning av svavelsyra ur svaveldioxid innehallande gas - Google Patents

Description

8004588-3 De flesta metallproducenter som utgår från svavelhaltiga metallrâ- varor är således mer eller mindre tvingade att ta reda på svavelinne- hållet i sina processgaser och har ofta möjlighet att framställa sva- velsyra och/eller svaveldioxid i separata linjer.

Vid utformningen av moderna metallurgiska processer för framställ- ning av metaller ur sulfidiska råvaror måste därför de krav som sva- velsyratillverkningen ställer väga mycket tungt. Följden är att stora restriktioner beträffande gasflöden, diskontinuitet m m läggs på den processmetallurgiska utformningen.

Ett problem vid framställning av svavelsyra ur svaveldioxidhaltiga processgaser är att oxidationen av svaveldioxid till svaveltrioxid är mycket långsam, varför tekniskt avancerade kontakter (katalysa- torer) måste användas. Dessa kontakter måste arbeta vid konstanta driftsförhâllanden vad beträffar gasbelastning, svaveldioxidhalt och temperatur. Eftersom svaveldioxidhalten ej normalt får vara högre än 2-8 % i ingående gas är gasvolymen stor, varför svavelsyraanläggning- ens dimensioner blir stora vilket medför stora investerings- och driftskostnader. Ytterligare ett besvärande problem och en kostsam olägenhet är att priserna på svavelsyra och svaveldioxid fluktuerar kraftigt främst beroende på tillgång och efterfrågan. Den sistnämnda olägenheten har till följd att metallproducenter, för att hålla g metallproduktionen igång, ofta tvingas sälja endera svavelsyra eller svaveldioxid till priser som ligger långt under de normala eller åtminstone under självkostnaden.

Föreliggande uppfinning har till syfte att i väsentlig utsträckning avhjälpa alla de ovannämnda olägenheterna samtidigt som uppfinningen möjliggör att fördelar ernås. Med ett förfarande enligt föreliggande uppfinning kan således reaktionshastigheten för oxidation av svavel- dioxid till svaveltrioxid ökas, samtidigt som apparatdimensionerna per ton producerad svavelsyra blir avsevärt mycket mindre. Produktion av koncentrerad svaveldioxidgas eller flytande svaveldioxid, vilket är en förutsättning för uppfinningen, kan i kombination med denna ge en praktiskt taget obegränsad flexibilitet för val av svaveldioxid eller svavelsyra som slutprodukt. Vid förfarandet utgår man från ett stökio- 80045 88-3 metriskt överskott av svaveldioxid, som härrör från flytande svavel- dioxid och som tillsättes på ett sådant sätt att reaktionstempera- turen kan noggrant regleras. Genom att svaveldioxiden företrädesvis oxideras med ren oxygen kan oxidationsreaktorn utföras på ett enkelt sätt med endast en eller tvâ katalysatorbäddar. Det vid reaktionen bildade värmet kan effektivt tillvaratagas i form av högtrycksânga.

Det ligger även inom uppfinningens ram att direkt till katalysator- bädden inleda flytande svaveldioxid varigenom möjlighet ges att myc- ket snabbt sänka katalysatorbäddens temperatur samt hålla den vid en låg temperatur.

Med "ren oxygen" menas här och i det följande väsentligen tekniskt och kommersiellt tillgängliga oxygenkvaliteter. Det ligger således inom uppfinningens ram att "oxygenet" håller vissa mindre mängder andra gaser.

Det kännetecknande för föreliggande uppfinning framgår av efterföl- jande patentkrav.

Svaveldioxid kan separeras ur processgas på flera sätt men förslags- vis separeras den genom absorption i vatten eller annat absorptions- medel, varefter den avdrives genom tillsats av ånga och komprimeras till flytande svaveldioxid. Genom att på detta sätt avskilja svavel- dioxiden ur processgasen samt att upplagra densamma, kan förutsätt- ningar erhållas för en mycket jämn tillförsel av svaveldioxid för svavelsyratillverkning. En ytterligare fördel med förfarandet enligt uppfinningen är att genom uppfinningen en mycket ren svavelsyra kan produceras. Detta är bl a av stor betydelse för svavelsyra som skall användas som råvara för gödselmedeltillverkning där t o m spår- mängder av vissa föroreningar kan vara oönskade.

Förfarandet bygger på den kända och mycket omsorgsfullt penetrerade exoterma reaktionen: .8004588-3 S02 o) + åflz o) :z S03 n) u) samt hydratisering enligt S03 (g) + H20 (i) ~¿_->__ H2so4 (i) (z) Termodynamiskt gynnas reaktion (l) av låg temperatur samt högt tryck.

Emellertid missgynnas reaktionskinetiken av låg temperatur vilket kompenseras av katalysatoranvändning. För att uppnå acceptabel reak- tionshastighet arbetar man vanligen vid temperaturer mellan 400 och 50000. På grund av den exoterma reaktionen kan temperaturregleringen härvid vara problematisk.

Genom att som i föreliggande förfarande producera svaveltrioxid ur ren oxygen och svaveldioxid som föreligger i överskott och sedan re- cirkuleras, förskjutes reaktionsjämvikten (l) åt höger och en hög reaktionshastighet ernås.

Uppfinningen skall nu närmare beskrivas med hänvisning till bifogad ritning, i vilken den enda figuren visar ett processchema för en föredragen utföringsform av förfarandet samt till ett utföringsexem- pel enligt nämnda föredragna utföringsform.

Flytande svaveldioxid som framställts såsom antyds vid l ur svavel- dioxidhaltiga processgaser genom absorption och avgasning enligt ett förfarande som beskrives i SE,B, 73l3965-l tillföres via en ledning ll en förvaringstank l" för flytande svaveldioxid från vilken svavel- dioxid i önskad mängd uttages och via en ledning l"' föres till en svaveldioxidförångare 2. Förångningen sker medelst tillsats av vat- tenånga eller varmvatten som tillföres via 2a och efteråt uttages vid 2b efter avgivande av värme. En värmemängd motsvarande 0,l t ånga/t producerad HZSO4 måste därvid tillföras. En del av svavel- dioxiden tillsättes lämpligen i flytande form direkt till kontakten för temperaturkontroll.

Den bildade svaveldioxidgasen med en temperatur av cirka 25°C föres via en ledning 3 till en värmeväxlare 4 och förvärmes tillsammans 80045 88-5 med oxygen som tillföres värmeväxlaren 4 via en ledning 5 i en mängd motsvarande ett stökiometriskt svaveldioxidöverskott på ungefär 5:1, och till en temperatur av cirka 40000. Den så förvärmda gasbland- ningen ledes via en ledning 6 till ett kontakttorn 7, där svavel- dioxiden oxideras till svaveltrioxid med hjälp av oxygenet och en katalysator, lämpligen vanadinpentoxid. Till kontakttornet 7 inledes direkt via en ledning 7' flytande svaveldioxid i de fall kraftig kyl- ning av katalysatorn erfordras.

På grund av den exoterma reaktionen i kontakttornet 7 så får den via en ledning 8 utgående gasblandningen bestående av svaveldioxid och svaveltrioxid en temperatur av cirka 650°C. En del av värmeinne- hållet i denna gas uttages såsom antyds av pilen l0 i form av hög- trycksânga vid gasens passage genom en ångpanna 9. Gasen som nu har en temperatur av ca 400°C får eventuellt också via ledningar ll, l3 passera en efterkontakt l2, innan den ledes tillbaka igenom värme- växlaren 4 för uppvärmning av ingående gas. Med en temperatur av cirka 50°C ledes gasen via en ledning l4 in i ett absorptionstorn l5 för att reagera med en genom tornet via ledningar l6, l7 cirkule- rande svavelsyralösning, till vilken även föres vatten såsom antyds vid pilen 22 i en mängd som motsvarar svaveltrioxidmängden. Den gas som därvid icke absorberas i absorptionstornet l5 recirkuleras till värmeväxlaren 4 via en ledning 2l. Ur den heta frân absorptions- tornet l5 utgående svavelsyran med svaveldioxid i lösning uttages, 2 innan den via ledningen l6 föres till en värmeväxlare l8 för kylning med vatten, en delström som via en ledning l9 ledes till ett annat avdrivningstorn 20. I värmeväxlaren l8 produceras härvid varmvatten med energimängd motsvarande 0,4 t ånga/t HZSO4 som uttages såsom antyds vid pilen l8. Svaveldioxid avdrives ur svavelsyran som via ledningen l9 förts till avdrivningstornet 20 med hjälp av där till- fört oxygen, varvid avdriven svaveldioxid jämte oxygenet tillföras värmeväxlaren 4 via ledningen 5. Den från svaveldioxid befriade svavelsyran uttages ur processen från avdrivningstornet 20 såsom antyds. 8004588-3 Exemgel I en anläggning av i figuren beskrivet slag med en kapacitet av l0 ton HZSO4/h förångas ca 6,5 ton/h flytande svaveldioxid genom tillsats av ca l ton lågtrycksånga/h. Oxygen i en mängd av l,6 ton/h tillsättes svaveldioxiden och gasblandningen föres efter förvärmning till kontakttornet där svaveltrioxid bildas. Det i processen utveck- lade värmet tas tillvara dels genom ängproduktion, 0,4 ton ånga (40 atö)/ton HZSO4, dels genom förvärmning av ingående gasblandning.

Den bildade svaveltrioxiden absorberas i svavelsyra samt uppvärms av frigjort absorptionsvärme. Av den svavelsyra vari svaveltrioxiden absorberats uttages l0 ton/h, medan en del ström avkyles med vatten i en värmeväxlare ooh utspädes för att ånyo kunna absorbera svavel- trioxid. Värmeväxlaren producerar därvid varmvatten i en mängd mot- svarande ungefär 0,4 ton ånga (40 atö) ton HZSO4 med en temperatur av ungefär 85°C.

Claims (5)

80045 88-5 PATENTKRAV:

1. l. Förfarande för framställning av svavelsyra ur svaveldioxid inne- hållande gas, särskilt ugnsgas från metallurgiska processer, genom oxidation till svaveltrioxid i närvaro av katalysator och omvandling av svaveltrioxiden till svavelsyra, k ä n n e t e c k n a t av att svaveldioxiden separeras ur gasen och i väsentligen ren form oxideras till svaveltrioxid med oxygen, företrädesvis ren sådan, tillfört i stökiometriskt underskott.

2. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att mol- förhållandet S02/02 är ca 9-ll.

3. Förfarande enligt kraven l eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att ej oxiderad svaveldioxid recirkuleras.

4. Förfarande enligt något av kraven l-3, k ä n n e t e c k n a t av att svaveldioxiden separeras från gasen genom utnyttjande av: process för framställning av flytande svaveldioxid.

5. Förfarande enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a t av att ät- minstone en del av den flytande svaveldioxiden tillsättes direkt till katalysatorn.