<Desc/Clms Page number 1>
" Procédé de transformation d'acide sulfurique de faible con- centration en acide concentré ou oléum.
La transformation d'acide sulfurique à faible concentration en acide concentré ou oléum, est un problème dont l'industrie chi- mique s'est occupée souvent'sans trouver de solution satisfaisante.
Dans la majorité des cas, on se contente de concentrer cet acide en le chauffant, après dénitration. La plupart des appareils de ' concentration ont le désavantage que l'utilisation.de la chaleur est plus ou moins,mauvaise et qu'ils provoquent des pertes plus ou moins élevées en acide, surtout dans le cas d'une concentration élevée de celui-ci.
Il en est de même, si les, appareils de concentration sont munis de chaudières et si la concentration est effectuée suivant le principe de l'action directe des gaz chauds sur l'acide. Dans les appareils du dernier type, on a des pertes en acide particuliè- rement élevées, parce qu'une partie de l'acide est décomposée et s'en va sous forme de SO2, tandis qu'une autre partie est emportée sous forme de brouillards d'acide.
Quand l'on se contentait de concentrations d'acide d'environ 90-94%, ces pertes étaient encore admissibles économiquement.
Mais dès que la concentration de l'acide dépassait 94%, ces pertes devenaient tellement grandes que ces procédés ne pouvaient prati- ,
<Desc/Clms Page number 2>
queme.nt plus êtreemployés.
Une autre méthode de concentration des acides de faible con- centration consiste en une décomposition complète en SO2 et vapeur d'eau, en utilisant parfois en même temps des agents réducteurs. Le mélange gazeux obtenu est alors soumis à la catalyse qui transforme
1,'anhydride sulfureux en anhydride sulfurique ou en acide concentré ou oléum. Ce procédé exige cependant une grande quantité de chaleur.
En outre, on rencontre la difficulté que les impuretés qui se trouvent dans l'acide en dissolution ou en suspension sont éli- minées pendant ce traitement, et forment des dépôts et des incrus- tations qui provoquent des interruptions de travail et nécessitent des nettoyages fréquents.
Selon l'invention,on a trouvé que l'utilisation de l'acide de faible concentration peut être effectuée très économiquement si l'on combine les deux procédés de façon à concentrer l'acide faible d'une manière appropriée, avantageusement en utilisant un brûleur immergé et en soumettant les gaz se formant ainsi et contenant de l'acide sulfurique sous'forme de vapeur à un traitement thermique et/ou chimique, par lequel les vapeurs d'acide sulfurique contenues dans les gaz sont décomposées en SO2 et en vapeur d'eau. Le SO2 produit est transformé après séparation de la vapeur d'eau et éven- tuellement après addition d'oxygène en SO3 par catalyse, lequel est dissous dans l'acide provenant de la concentration et est alors transformé en oléum.
Ce procédé offre les avantages suivants comparativement aux procédés connus. Les pertes en SO2, qui normalement sont provoquées pendant la concentration de l'acide, ne peuvent pas se produire, car tout l'acide sulfurique et tout le SO2 s'évaporant pendant la concentration sont transformés en SO3 et ne peuvent donc être per- dus.
Contrairement au procédé connu, dans lequel la formation de vapeurs d'acide était considérée comme perte, l'on accélère volon- tairement cette évaporation de l'acide, afin d'obtenir un gaz ri- che en vapeur d'acide, qui est conduit vers la décomposition. Com- me on le voit, ce qui était un désavantage du procédé connu de- vient dans la présente invention un avantage et est réalisé inten- tionnellement.
L'utilisation du brûleur immergé dans l'installation de concentration permet le rendement le plus favorable des combusti- bles lors de l'évaporation. Le brûleur immergé donne un courant de vapeur d'acide sulfurique parfaitement uniforme qui est introduit dans la chambre de décomposition, ce qui permet l'obtention d'un
<Desc/Clms Page number 3>
courant gazeux complètement uniforme pour la catalyse,
Les vapeurs d'acide sulfurique ainsi aobtenues' sont tout à fait pures et l'on. évite donc des dérangements comme il s'en. produisait régulièrement dans les installations de décomposition connues.
par l'utilisation des gaz chauds de l'installation de décomposition pour la concentration préalable de l'acide faible, on obtient une utilisation presque totale de la chaleur contenue dans les. gaz:, donc du combustible brûlé.
Toutes les impuretés de l'acide en solution ou ensuspension sont retenues dans la chaudière, dans laquelle l'acide se concentra ou s'évapore en partie.
La quantité relativement grande d'acide qui passe à travers la chaudière de concentration, et l'agitation inten- sive par les gaz du brûleur immergé empêchent la formation- de dépôts d'impuretés de l'acide, Celles-ci sont enlevées par l'acide concentré s'écoulant de la chausière et se déposent facilement pour se séparer, de l'acide dans un bac de décantation.
Etant donné que le chauffage de la chaudière se fait à l'inté- rieur par le brûleur immergé, les parois de, la chaudière peuvent être fabriquées en matière antiacide. Comme la transmission de la chaleur nécessaire ne se fait pas à travers les parois. de la chaudière et comme celles-ci, au contraire, doivent être isolantes, des briques antiacides sont utilisées avanta- geusement pour leur construction, par l'évaporation de grandes quantités d'acide sulfurique, ,on élimine en même temps l'eau de l'acide amené,, de sorte que l'acide qui s'écoule de la chaudière de concentra.tion atteint dans chaque cas la concentration la plus élevée qui puisse être atteinte par un procédé de concentration, c'est- à-dire 98,3%. sous cette forme,
l'acide est non seulement utilisable au choix, dans chaque cas particulier, mais peut être aussi employé pour l'absorption de gaz SO3 et être transformé d'un façon simple en oléum.
Cette méthode permet de produire de l'oléum pra tiquement pur et d'une .concentration, élevée en partant d'acide faible et impur. L'appareil peut être construit d'une facon très simple et permet ume large économie en matéria u, combustiole et main. d'oeuvre, Il en résulte que l'entièreté du procédé est très économique.
Le nouveau procédé peut être mis en oeuvre de la façon suivante, comme le montre schématiquement le dessin annexé
<Desc/Clms Page number 4>
d'un. appareil approprié pour ce procédé.
L'acide faible qui provient d'un réservoir est préchauffé dans un appareil de chauffage 12 et concentré dans une colonne 1 par les gaz chauds provenant'de la concentration ou plutôt de l'installation de décomposition. L'acide concentré à un certain degré est introduit par le tube 3 dans une chaudière 3. Dans cette chaudière, se trouve de l'acide de la plus haute concentration. Cette chaudière est chauffée par un brûleur im- mergé 4. Les gaz de ce brûleur enlèvent de l'acide les vapeurs d'eau qui restent encore et une quantité suffisamment grande de vapeur d'acide sulfurique. Par l'action du brûleur, il se forme aussi un gaz SO2 par la décomposition de la vapeur d'acide sul- furique surchauffée.
Le mélange de vapeurs et de gaz de combus- tion est conduit dans une chambre 5 dans laquelle on provoque, par un chauffage supplémentaire, et/ou par l'introduction d'une matière réductrice à travers une tuyère 6, une décomposition complète des vapeurs d'acide sulfurique en 302 et H2O. Les gaz de cette chambre sont mélangés avec de l'air secondaire venant d'orifices 7 pour brûler les traces de soufre ou les combustibles qui peuvent encore se trouver dans le gaz, et sont ensuite re- froidis par l'addition d'air à @ travers des ori- fices 8.
Les gaz qui sont ainsi refroidis à une température d'environ 500 passent à travers la colonne 1 pour y concentrer l'acide sulfurique faible. Ces gaz quittent la colonne 1 et le préchauffeur 12 par une conduite 9 et sont ensuite refroidis par une méthode connue, afin d'en enlever l'eau. Ensuite, l SO2 est transformé par catalyse en SO3, lequel est absorbé par l'acide pour former soit de l'acide à haute concentration, soit de l'oléum.
Il est avantageux de préchauffer l'acide faible avant son entrée dans la colonne de concentration à une tempéra- ture telle que sa fers ion de vapeur soit plus élevée que celle de la vapeur d'eau contenue dans les gaz venant de la décompo- sition et quittant la colonne de concentration. Etant donné que ces gaz possèdent une teneur en eau de 25-28% il se produirait au contact de l'acide froid une dilution, de l'acide au lieu d'une concentration et l'on. ne pourrait jamais obtenir une uti- lisation économique de la chaleur des gaz de décomposition.
L'acide qui n'a pas été évaporé dans la chaudière de concentration et qui possède une concentration d'environ
98,3% est refroidi dans un réfrigérant 10 et est conduit dans un
<Desc/Clms Page number 5>
bac de décantation 11 où les impuretés sont déposées. L'acide cal ir qui peut encore être filtré est rendu à l'installation, de contact pour être concentré avec les gaz SO3 formés par catalyse,'
Il est avantageux de régler l'évaporât ion de l'acide sulfurique dans la chaudière de concentration de façon quele rapport de l'acide évaporé et de l'acide en excès qui s'écoule à une concentration élevée de la chaudière, soit tel que le SO3 formé par catalyse des gaz SO2 et de la dissociation de la vapeur d'acide suffise pour transformer l'acide concentré en oléum de la concentration voulue.
L'on a trouvé que dans la plupart des cas la quantité de chaleur contenue dans les gaz de décomposition dépassait considérablement la quantité nécessaire pour concentrer l'acide . faible, il est donc avantageux d'utiliser cet excès de chaleur pour la. concentration des quantités d'acide faible ultérieures et d'employer l'acide concentré ainsi obtenu pour le séchage des gaz de décomposition avant leur entrée dans l'installation de catalyse et d'éliminer aussi 1 t eau en excès.
L'avantage de cette méthode réside dans le fait que la quantité d'anhydride sulfurique disponible pour la fabrication d'oléum est augmentée considérablement, ce qui permet une production plus élevée en oléum, En même temps, la quantité d'acide qui doit être évaporée et décomposée est diminuée, ce qui permet une économie considérable en combustible.
REVENDICATIONS 1. Procédé de transformation dtacide sulfurique de faible concentration en oléum, caractérisé par le fait que l'acide faible est concentré,à l'aide d'un brûleur immergé, en évaporant en même temps une partie de l'acide sulfurique et en décomposant les vapeurs d'acide sulfurique ainsi formées après leur sortie de la chaudière de concentration par un traitement thermique et/ou chimique en SO2 et vapeur d'eau, après quoi le gaz SO2 ainsi obtenu est catalysé d'une façon connue après séparation de l'eau avec éventuellement apport d'oxygène, après quoi le SO3 ainsi formé est absorbé par le reste de l'acide sulfurique. obtenu -par la concentration.
<Desc / Clms Page number 1>
"Process for converting low concentration sulfuric acid into concentrated acid or oleum.
The transformation of sulfuric acid in low concentration into concentrated acid or oleum is a problem which the chemical industry has often dealt with without finding a satisfactory solution.
In the majority of cases, one is satisfied with concentrating this acid by heating it, after denitration. Most of the devices of 'concentration have the disadvantage that the use of heat is more or less, bad and that they cause more or less high losses of acid, especially in the case of a high concentration of it. this.
The same is true if the concentration devices are fitted with boilers and if the concentration is carried out according to the principle of the direct action of hot gases on the acid. In devices of the latter type, there are particularly high losses of acid, because part of the acid is decomposed and goes away in the form of SO2, while another part is carried away in the form of acid mists.
When one was satisfied with acid concentrations of about 90-94%, these losses were still economically acceptable.
But as soon as the acid concentration exceeded 94%, these losses became so great that these processes could not be practiced.
<Desc / Clms Page number 2>
queme.nt be employed anymore.
Another method of concentrating low concentration acids is to completely decompose into SO2 and water vapor, sometimes using reducing agents at the same time. The gas mixture obtained is then subjected to catalysis which transforms
1, sulfur dioxide to sulfur dioxide or to concentrated acid or oleum. However, this process requires a large amount of heat.
In addition, there is the difficulty that the impurities which are in the dissolved or suspended acid are removed during this treatment, and form deposits and incrustations which cause work interruptions and require frequent cleaning. .
According to the invention, it has been found that the use of the low concentration acid can be effected very economically if the two methods are combined so as to concentrate the weak acid in a suitable manner, advantageously using a burner submerged and subjecting the gases thus formed and containing sulfuric acid in vapor form to a thermal and / or chemical treatment, whereby the sulfuric acid vapors contained in the gases are decomposed into SO2 and vapor of water. The SO2 produced is converted after separation of the water vapor and optionally after addition of oxygen to SO3 by catalysis, which is dissolved in the acid coming from the concentration and is then transformed into oleum.
This method offers the following advantages compared to known methods. Losses of SO2, which normally are caused during acid concentration, cannot occur, because all sulfuric acid and all SO2 evaporating during concentration are converted to SO3 and therefore cannot be permeated. due.
Contrary to the known process, in which the formation of acid vapor was regarded as a loss, this evaporation of the acid is deliberately accelerated, in order to obtain a gas rich in acid vapor, which is leads to decomposition. As can be seen, what was a disadvantage of the known process becomes in the present invention an advantage and is carried out intentionally.
The use of the burner submerged in the concentration installation allows the most favorable efficiency of the fuels during evaporation. The submerged burner gives a perfectly uniform stream of sulfuric acid vapor which is introduced into the decomposition chamber, thereby obtaining a
<Desc / Clms Page number 3>
completely uniform gas stream for catalysis,
The sulfuric acid vapors thus obtained are quite pure and on. therefore avoids disturbances as it happens. regularly produced in known decomposition facilities.
by using the hot gases from the decomposition plant for the preliminary concentration of the weak acid, almost total use of the heat contained in them is obtained. gas :, therefore burnt fuel.
All the impurities of the acid in solution or in suspension are retained in the boiler, in which the acid will concentrate or partly evaporate.
The relatively large quantity of acid which passes through the concentration boiler, and the intensive agitation by the gases of the submerged burner prevent the formation of deposits of acid impurities, These are removed by the Concentrated acid flowing out of the boiler and settles easily to separate, acid in a settling tank.
Since the boiler is heated internally by the submerged burner, the walls of the boiler can be made of acid-proof material. As the necessary heat transmission does not take place through the walls. of the boiler and as these, on the contrary, must be insulating, antacid bricks are advantageously used for their construction, by the evaporation of large quantities of sulfuric acid, at the same time the water of the acid supplied ,, so that the acid which flows out of the concentration boiler in each case reaches the highest concentration which can be reached by a concentration process, i.e. 98 , 3%. under this form,
the acid can not only be used as desired in each particular case, but can also be used for the absorption of SO3 gas and be transformed in a simple manner into oleum.
This method makes it possible to produce oleum which is practically pure and of a high concentration starting from weak and impure acid. The apparatus can be built in a very simple way and allows a great saving in material, fuel and labor. The result is that the entire process is very economical.
The new method can be implemented as follows, as schematically shown in the accompanying drawing
<Desc / Clms Page number 4>
of one. apparatus suitable for this process.
The weak acid which comes from a reservoir is preheated in a heater 12 and concentrated in a column 1 by the hot gases coming from the concentration or rather from the decomposition plant. The acid concentrated to a certain degree is introduced through tube 3 into a boiler 3. In this boiler, there is acid of the highest concentration. This boiler is heated by a submerged burner 4. The gases in this burner remove any remaining water vapor from the acid and a sufficiently large quantity of sulfuric acid vapor. By the action of the burner, an SO2 gas is also formed by the decomposition of the superheated sulfuric acid vapor.
The mixture of vapors and combustion gases is conducted into a chamber 5 in which, by additional heating, and / or by the introduction of a reducing material through a nozzle 6, a complete decomposition of the vapors is caused. sulfuric acid in 302 and H2O. The gases in this chamber are mixed with secondary air coming from orifices 7 to burn off traces of sulfur or the fuels which may still be in the gas, and are then cooled by the addition of air to the gas. @ through holes 8.
The gases which are thus cooled to a temperature of about 500 pass through column 1 to concentrate the weak sulfuric acid therein. These gases leave the column 1 and the preheater 12 via a line 9 and are then cooled by a known method, in order to remove the water therefrom. Then, SO2 is catalyzed into SO3, which is absorbed by the acid to form either high-concentration acid or oleum.
It is advantageous to preheat the weak acid before it enters the concentration column to a temperature such that its vapor iron is higher than that of the water vapor contained in the gases coming from the decomposition. and leaving the concentration column. Since these gases have a water content of 25-28%, on contact with cold acid, dilution would occur, acid instead of concentration and on. could never achieve economical use of the heat of decomposition gases.
The acid which has not been evaporated in the concentration boiler and which has a concentration of approximately
98.3% is cooled in a refrigerant 10 and is conducted in a
<Desc / Clms Page number 5>
settling tank 11 where the impurities are deposited. The cal ir acid which can still be filtered is returned to the installation, in contact to be concentrated with the SO3 gases formed by catalysis, '
It is advantageous to control the evaporation of sulfuric acid in the concentrating boiler such that the ratio of evaporated acid and excess acid which flows at a high concentration from the boiler is such that the SO3 formed by catalysis of SO2 gases and the dissociation of the acid vapor is sufficient to transform the concentrated acid into oleum of the desired concentration.
It has been found that in most cases the amount of heat contained in the decomposition gases considerably exceeds the amount needed to concentrate the acid. low, so it is advantageous to use this excess heat for the. concentration of the subsequent quantities of weak acid and to use the concentrated acid thus obtained for drying the decomposition gases before entering the catalysis plant and also to remove 1 t excess water.
The advantage of this method lies in the fact that the amount of sulfur trioxide available for the manufacture of oleum is increased considerably, which allows a higher production of oleum, At the same time, the amount of acid that must be evaporated and decomposed is reduced, which allows a considerable saving in fuel.
CLAIMS 1. A process for converting sulfuric acid with a low concentration in oleum, characterized in that the weak acid is concentrated, using a submerged burner, at the same time evaporating part of the sulfuric acid and in decomposing the sulfuric acid vapors thus formed after leaving the concentration boiler by a thermal and / or chemical treatment into SO2 and water vapor, after which the SO2 gas thus obtained is catalyzed in a known manner after separation of water with optional addition of oxygen, after which the SO3 thus formed is absorbed by the rest of the sulfuric acid. obtained by concentration.