BRPI0611517A2

BRPI0611517A2 - processo e aparato para a combustão de um lìquido contendo súlfur

Info

Publication number: BRPI0611517A2
Application number: BRPI0611517-9A
Authority: BR
Inventors: David L Randolph Iii; Samuel Chan
Original assignee: Mecs Inc
Priority date: 2005-06-02
Filing date: 2006-06-02
Publication date: 2010-09-14
Also published as: AU2006252384B2; TNSN07446A1; CN101233078B; AU2006252384A1; WO2006130833A1; MA29605B1; CN101233078A; US20090226362A1; US7674449B2

Abstract

PROCESSO E APARATO PARA A COMBUSTãO DE UM LìQUIDO CONTENDO SúLFUR. A presente invenção refere-se a aparelho e processos para a produção de um gás de combustão contendo dióxido de enxofre nos quais um líquido contendo enxofre é pneumaticamente atomizado com uma lança ou pistola de enxofre que utiliza um gás atomizante para formar uma mistura de combustão atomizada para combustão em um forno de enxofre. O gás de combustão contendo diáxido de enxofre pode ser usado na fabricação de ácido sulfúrico pelo processo de contato.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSO EAPARATO PARA A COMBUSTÃO DE UM LÍQUIDO CONTENDO SÚLFUR".

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se, de modo geral, A técnicas e apa-relho para preparação de uma mistura de combustão de enxofre atomizadacompreendendo partículas ou gotículas de um líquido contendo enxofre poratomização de um líquido contendo enxofre utilizando um gás atomizante. Apresente invenção é particularmente adaptada para a produção de uma mis-tura de combustão de enxofre atomizada para combustão em um forno aenxofre para produzir um gás de combustão contendo dióxido de enxofre útilna fabricação de ácido sulfúrico pelo processo de contato.Antecedente da Invenção

O processo de contato convencional para a fabricação de ácidosulfúrico inclui queimar ou combustar enxofre fundido em ar ou outro gáscontendo oxigênio na câmara de'combustão de um forno a enxofre paraproduzir um gás de combustão compreendendo dióxido de enxofre, oxidar odióxido de enxofre produzido em um ou mais estágios de oxidação catalíticade um conversor para produzir um gás de conversão compreendendo trióxi-do de enxofre, e absorver o trióxido de enxofre em ácido sulfúrico aquosopara formar produto de ácido sulfúrico adicional.

A fim de preparar o enxofre para combustão, ele é tipicamenteliqüefeito e alimentado sob pressão através de uma ou mais pistolas de en-xofre ou lanças direcionadas para dentro da câmara de combustão de umforno a enxofre suprido com ar de combustão ou outro gás contendo oxigê-nio. A lança de enxofre produz partículas de enxofre atomizadas que sãodescarregadas dentro da câmara de combustão como um spray de gotículasde enxofre. Lanças de enxofre mais convencionais operam hidraulicamentepara produzir um spray atomizado de partículas de enxofre. Isto é, a atomi-zação é obtida passando o enxofre liqüefeito sob pressão através do bico dalança dentro da câmara de combustão do forno sem o auxílio de um gás atomi-zante. Tipicamente, a atomização hidráulica produz um spray de gotículasde enxofre atomizadas tendo um tamanho de partícula médio ou diâmetroem excesso de 300 μιτι ou mais e contendo partículas tão grandes quanto2000 μιτι ou mais. Com estes tamanhos de partícula grandes, é difícil asse-gurar vaporização suficientemente rápida e combustão das partículas desúrlur líquidas volume na câmara de combustão volume. Além disso, lançasde enxofre hidraulicamente operadas algumas vezes sofrem da emissão deenxofre líquido insuficientemente atomizado (isto é, "baba") do bico da lança.Como resultado destas deficiências, enxofre não queimado algumas vezesdeposita-se fora da zona de combustão pretendida dentro do forno de enxo-fre, particularmente em instalações de forno de enxofre menores ou durantemomentos declínio quando a pressão de enxofre é reduzida, induzindo àineficiência de processo e requisitos de manutenção aumentados.

Como uma alternativa para atomização hidráulica, foi propostopneumaticamente atomizar enxofre líquido utilizando um gás atomizante talcomo ar (Veja, por exemplo, a Patente dos Estados Unidos n2 5.807,530(Anderson); e Conroy e outros, Combustion of Sulfur in a Venturi Spray Burner,Industrial & Engineering Chemistry, Vol. 41, n2 12, pp. 2741-2748 (1949)).Anderson, por exemplo, descreve a atomização pneumática de enxofre fun-dido para um tamanho de partícula média na ordem de cerca de 10 μπι utili-zando uma pistola de enxofre atomizante alimentada com enxofre e ar ato-mizante. A fim de assegurar um adequado tempo de retenção do spray departículas de enxofre atomizadas na zona de combustão, o aparelho de An-derson também inclui um combustor concêntrico e disposição de caixa devento que confere um fluxo vorticoso de ar de combustão da caixa de ventoque converge no bico da pistola de enxofre atomizante. A pistola de enxofrede Anderson inclui a montagem de bico atomizante descrita na Patente dosEstados Unidos n° 4.728.036 (Bennett e outros) em que os fluxos de enxofree ar são misturados em e passados através de uma passagem frustocônicadivergente anular estreita única para produzir um spray de partículas de en-xofre líquido atomizadas descarregadas dentro da câmara de combustão doforno.

Embora os ensinamentos de Anderson sejam significantes, oaparelho descrito é um pouco complexo e difícil de integrar-se em uma insta-lação existente. Além disso, atomização pneumática de líquidos contendoenxofre para um tamanho e partícula médio de 10 μιτι representa um custooperacional significante. Isto é, a despeito da melhora expressa em rápidavaporizaçao, combustão e deposição inferior de enxofre não queimado, eco-nomias de processo total são ainda estorvadas de alguma maneira pelosrequisitos de força acompanhantes. Além disso, o projeto de bico emprega-do na pistola de enxofre de Anderson é suscetível ao bloqueio da passagemanular estreita através da qual o spray de enxofre atomizado é emitido porcontaminantes sólidos freqüentemente encontrados em enxofre fundido con-tido em covas de enxofre usadas em operações de fabricação de ácido sul-fúrico comercial.

Conseqüentemente, persiste uma necessidade de técnicas efi-cazes e aparelho para produzir misturas de combustão de enxofre atomiza-das que asseguram vaporização suficientemene rápida e completa combus-tão dentro do volume de câmara de combustão de projeto para minimizar adeposição de enxofre não queimado no forno de enxofre, enquanto tambémmelhorando as economias totais de ambos, o custo de capital inicial de e-quipamento e os custos operacionais contínuos.

Sumário da Invenção

Entre os objetivos da presente invenção, portanto, estão a provi-são de um processo melhorado e aparelho para a combustão de um líquidocontendo enxofre para produzir um gás de combustão compreendendo dió-xido de enxofre onde o líquido contendo enxofre é pneumaticamente atomi-zado com um gás atomizante em uma lança de enxofre para formar umamistura de combustão de enxofre atomizada para descarregar dentro dacâmara de combustão de um forno a enxofre; a provisão de um tal processomelhorado e mecanismo capaz de formar uma mistura de combustão de en-xofre tendo características de tamanho de partícula ou gotícula desejáveisque asseguram vaporização suficientemente rápida e completa combustãodentro do volume de câmara de combustão de projeto para minimizar a de-posição de enxofre não queimado no forno de enxofre, enquanto tambémmelhorando as economias totais de ambos, o custo de capital inicial de e-quipamento e os custos operacionais contínuos; a provisão de um tal pro-cesso melhorado e mecanismo capaz de minimizar a geração de óxidos denitrogênio no gás de combustão contendo dióxido de enxofre, e a provisãode um tal processo melhorado e mecanismo que é relativamente simples efácil de integrar-se em uma instalação existente.

Em síntese, portanto, a presente invenção é direcionada a umaparelho para a combustão de um líquido contendo enxofre para produzirum gás de combustão compreendendo dióxido de enxofre. O aparelho com-preende um forno compreendendo uma câmara de combustão, uma fontepressurizada do líquido contendo enxofre, uma fonte pressurizada de umgás atomizante, e pelo menos uma lança de enxofre posicionada para des-carregar uma mistura de combustão de enxofre atomizada compreendendopartículas do líquido contendo enxofre e gás atomizante dentro da câmarade combustão em que o líquido contendo partículas de enxofre é combusta-do na presença de oxigênio para produzir o gás de combustão compreen-dendo dióxido de enxofre. A lança de enxofre compreende um bico atomi-zante e de mistura direcionado para dentro da câmara de combustão, umprimeiro conduíte comunicando com a fonte pressurizada de líquido conten-do enxofre e o bico e um segundo conduíte comunicando com a fonte pres-surizada de gás atomizante e o bico. O bico é adaptado para misturar o lí-quido contendo enxofre e o gás atomizante para formar a mistura de com-bustão de enxofre atomizada e tem uma pluralidade de aberturas de spraynele através da qual uma mistura de combustão de enxofre atomizada édescarregada sob pressão dentro da câmara de combustão.

A presente invenção é também direcionada a um processo paraa combustão de um líquido contendo enxofre para produzir um gás de com-bustão compreendendo dióxido de enxofre. O processo compreende intro-duzir um fluxo de líquido pressurizado contendo enxofre e um fluxo de gásatomizante pressurizado em pelo menos uma lança de enxofre compreen-dendo os primeiro e segundo conduítes comunicando-se com um bico ato-mizante e de mistura tendo uma pluralidade de aberturas de spray nele. Olíquido pressurizado contendo enxofre é passado através do primeiro con-duíte e o gás atomizante pressurizado é passado através do segundo condu-íte para dentro do bico atomizante e de mistura. O líquido contendo enxofrepressurizado e o gás atomizante pressurizado são passados através do bicoatomizante e de misturação para realizar a atomização do líquido contendoenxofre e formar uma mistura de combustão de enxofre atomizada compre-endendo partículas de líquido contendo enxofre e gás atomizante descarre-gado sob pressão através da pluralidade de aberturas de spray dentro deuma câmara de combustão de um forno. As partículas de líquido contendoenxofre são combustadas na presença de oxigênio na câmara de combustãopara produzir o gás de combustão compreendendo dióxido de enxofre.

De acordo com outra modalidade da presente invenção, o pro-cesso inclui introduzir um fluxo de líquido pressurizado contendo enxofre eum fluxo de gás atomizante pressurizado em um lance de enxofre compre-endendo ow primeiro e segundo conduítes comunicando-se com um bicoatomizante e de mistura tendo pelo menos uma^abertura-de spray nele. Olíquido pressurizado contendo enxofre é passado através do primeiro con-duíte e o gás atomizante pressurizado é passado através do segundo condu-íte para dentro do bico atomizante e de mistura. O líquido contendo enxofrepressurizado e o gás atomizante pressurizado são passados através do bicoatomizante e de misturação para realizar a atomização do líquido contendoenxofre e formar uma mistura de combustão de enxofre atomizada compre-endendo partículas de líquido contendo enxofre e gás atomizante descarre-gado sob pressão através de pelo menos uma abertura de spray para dentrode uma câmara de combustão de um forno, A distribuição de tamanho departícula exibida por uma mistura de combustão de enxofre atomizada des-carregada dentro da câmara de combustão é caracterizada pelo menos porcerca de 90% em volume das partículas de líquido contendo enxofre contidonelas tendo um diâmetro menor do que cerca de 500 μηι. Preferivelmente,pelo menos cerca de 80% em volume das partículas de líquido contendoenxofre contido em uma mistura de combustão de enxofre atomizada des-carregada dentro da câmara de combustão têm um diâmetro de cerca de 50μιτι a cerca de 500 μιτίθο diâmetro de partícula médio (base de volume oumassa) de uma mistura de combustão de enxofre atomizada é de cerca de50 μηη a cerca de 150 μπι. O líquido contendo partículas de enxofre é com-bustado na presença de oxigênio na câmara de combustão para produzir ogás de combustão compreendendo dióxido de enxofre.

Em uma outra modalidade, um aparelho para a combustão deum líquido contendo enxofre para produzir um gás de combustão compreen-dendo dióxido de enxofre é retroadaptado de acordo com a presente inven-ção. Mais especificamente, o aparelho a ser retroadaptado compreende umforno compreendendo uma câmara de combustão, uma fonte pressurizadado líquido contendo enxofre, e pelo menos uma lança de enxofre adaptadapara hidraulicamente atomizar o líquido contendo enxofre da fonte pressuri-zada e posicionada para descarregar a mistura de combustão de enxofreatomizada sob pressão dentro da câmara de combustão onde o líquido con-tendo partículas de enxofre é combustado na presença de oxigênio paraproduzir o gás de combustão compreendendo dióxido de enxofre. O métodode retroadaptação compreende fornecer uma fonte pressurizada de um gásatomizante e posicionando pelo menos uma lança de enxofre adicional ou desubstituição para descarregar uma mistura de combustão de enxofre pneu-maticamene atomizada compreendendo partículas do líquido contendo enxo-fre e um gás atomizante dentro da câmara de combustão. A lança de enxo-fre adicional ou de substituição compreende um bico atomizante e de mistu-ra direcionado para dentro da câmara de combustão, um primeiro conduítecomunicando com a fonte pressurizada de líquido contendo enxofre e o bicoe um segundo conduíte comunicando com a fonte pressurizada de gás ato-mizante e o bico. O bico atomizante e de misturação é adaptado para mistu-rar o líquido contendo enxofre e o gás atomizante para formar a mistura decombustão de enxofre pneumaticamente atomizada e tendo uma pluralidadede aberturas de spray nele através do qual a mistura de combustão de enxo-fre pneumaticamente atomizada é descarregada sob pressão para dentro dacâmara de combustão.

O gás de combustão contendo dióxido de enxofre produzido deacordo com a presente invenção pode ser usado na produção de ácido sul-fúrico pelo processo de contato ou colocado para outro uso adequado.

Outros objetivos e aspectos desta invenção serão em parte evi-dentes e em parte mostrados a seguir.

Breve Descrição dos Desenhos

A figura 1 é uma seção vertical fragmentar, esquemática, de umaparelho para combustão de um líquido contendo enxofre.

A figura 2 é uma seção longitudinal fragmentar de uma lança deenxofre.

A figura 3 é uma seção tirada ao longo da linha 3—3 de figura 2.

A figura 4 é uma seção longitudinal fragmentar, ampliada, deuma lança de enxofre mostrando um bico atomizante e de misturação.

A figura 5 é uma seção tirada ao longo da linha 5—5 da figura 4.

A figura 6 é uma vista terminal do bico atomizante e de mistura-ção como observado pela vantagem indicada pela linha 6—6 da figura 4.

A figura 7 é uma fotografia da chama de enxofre da frente doforno de enxofre adjacente à extremidade de descarga da lança de enxofreolhando em direção à traseira da câmara de combustão enquanto operandoa lança de enxofre em uma taxa de fluxo de enxofre de aproximadamente 12gpm (45 Ipm) no Exemplo 1.

A figura 8 é uma fotografia da chama de enxofre da frente doforno de enxofre adjacente à extremidade de descarga da lança de enxofreolhando em direção à traseira da câmara de combustão enquanto operandoa lança de enxofre em uma taxa de fluxo de enxofre de aproximadamente 23gpm (87 Ipm) no Exemplo 1.

Descrição Detalhada da Invenção

De acordo com a presente invenção, aparelho melhorado e pro-cessos para pneumaticamente atomizar um líquido contendo enxofre parapreparar uma mistura de combustão de enxofre compreendendo partículasou gotículas do líquido atomizado contendo enxofre e um gás atomizante foiplanejado. A presente invenção é particularmente adaptada para a produçãode uma mistura de combustão de enxofre atomizada para combustão em umforno a enxofre para produzir um gás de combustão contendo dióxido deenxofre útil na fabricação de ácido sulfúrico pelo processo de contato. Emuma modalidade da presente invenção, uma lança de enxofre pneumatica-mente operada usada para descarregar a mistura de combustão de enxofreem um forno de combustão de enxofre inclui um bico atomizante e de mistu-ra adaptado para misturar o líquido contendo enxofre e o gás atomizantepara formar a mistura de combustão de enxofre e tem uma pluralidade deaberturas de spray nele através do qual a mistura de combustão é descarre-gada sob pressão dentro do forno. O uso de um bico de mistura e spray a-tomizante incluindo uma pluralidade de aberturas de spray produz uma ge-ometria de spray compacto, relativamente denso na forma de uma pluralida-de de sprays em forma de cone, geralmente simétrico que fornece o apare-lho de combustão com capacidade substancial ou produtividade para umadeterminado volume de planejamento de câmara de combustão. Além disso,a lança pneumatícamente operada de acordo com a presente invenção pro-duz uma mistura de combustão de enxofre tendo uma distribuição de tama-nho de partícula que pode ser facilmente controlada para assegurar vapori-zação suficientemente rápida e combustão das partículas de enxofre líquidodentro do volume de planejamento da câmara de combustão, enquando queminimizando a geração de óxidos de nitrogênio e requisitos de força total.

A figura 1 ilustra um aparelho desta invenção para a combustãode um líquido contendo enxofre para produzir um gás de combustão com-preendendo dióxido de enxofre. O aparelho inclui um forno de enxofre, ge-ralmente designado 1, compreendendo uma câmara de combustão de enxo-fre 3. A câmara de combustão é tipicamente geralmente cilíndrica e definidapela parede de forno 5 de construção adequada e compreendendo revesti-mento resistente ao aquecimento 7 feito de bloco de cerâmica ou outro ma-terial refratário. Como mostrado na figura 1, em uma extremidade do fornode combustão (geralmente oposto à extremidade da qual os gases de com-bustão contendo dióxido de enxofre quente saem da câmara de combustãopara outro processamento) é localizada a entrada de ar de combustão oucaixa de vento 9 para introduzir um fluxo 10 de ar ambiente seco ou não se-co ou outro gás contendo oxigênio dentro da câmara de combustão parasustentar a combustão do líquido contendo enxofre nele. Pelo menos umapistola ou lança 11 de enxofre operada pneumaticamente é posicionada paravaporizar ou descarregar uma mistura de combustão de enxofre atomizada12 compreendendo partículas ou gotículas de um líquido contendo enxofre eum gás atomizante para dentro da câmara de combustão. A lança estende-se através de uma parede de caixa de vento 9 e é presa à ela por meio deum flange de montagem 13 de modo que a extremidade de descarga da lan-ça seja disposta em uma abertura na parede do forno 5 através da qual osuprimento de ar de combustão da caixa de vento também entra na câmarade combustão 3. Embora o aparelho ilustrado na figura 1 inclua uma únicalança de enxofre, é reconhecido que uma disposição de duas ou mais lançassimilarmente posicionadas pode ser adequadamente empregada dependen-do da capacidade de planejamento do sistema. Tipicamente, o aparelho decombustão incluirá uma pluralidade de lanças de enxofre. Embora não mos-trado na figura 1, o aparelho de combustão inclui um queimador de queimapor gás e acendedor ou mecanismo similar usado para pré-aquecer a câma-ra de combustão antes da partida.

A câmara de combustão pode conter dispositivo defletor nelapara ajudar na mistura do fluxo de ar de combustão e da mistura de combus-tão de enxofre atomizada, por exemplo, quando limitações de espaço limi-tam o tamanho da câmara de combustão disponível para mistura adequada.Os defletores podem também ajudar na combustão fornecendo uma área desuperfície aquecida expandida para contatar as gotículas do líquido conten-do enxofre descarregado para dentro da câmara de combustão. Entretanto,é preferido que o forno seja de tamanho grande o suficiente com relação àcapacidade de planejamento de processo, de modo que a câmara de com-bustão seja livre de defletores. Por exemplo, a relação do volume da câmarade combustão para a taxa de fluxo de uma mistura de combustão de enxofreatomizada descarregada dentro da câmara de combustão é geralmente pelomenos cerca de 0,5 segundo, preferivelmente de cerca de 0,5 segundo acerca de 1,1 segundos e ainda mais preferivelmente de cerca de 0,5 segun-do a cerca de 0,65 segundo.A lança de enxofre pneumaticamente operada é suprida comuma fonte pressurizada de um líquido contendo enxofre 15 e uma fontepressurizada de um gás atomizante 17. A seguinte descrição foca na atomi-zação pneumática de enxofre fundido utilizando um gás contendo oxigênio(por exemplo, ar) como o gás atomizante. Entretanto, como descrito emmaiores detalhes abaixo, será evidente que esta descrição de modo geralaplica-se à atomização dos outros líquidos contendo enxofre usando outrosgases atomizantes para preparar uma mistura de combustão de enxofre a-tomizada compreendendo partículas do líquido contendo enxofre adequadopara combustão na produção de um gás de combustão contendo dióxido deenxofre.

O enxofre fundido para suprimento ao forno de combustão podeser retido em um poço de enxofre aquecido. A viscosidade de enxofre fundi-do aumenta rapidamente em temperaturas atingindo cerca de 160SC e, por-tanto, a temperatura do enxofre fundido antes da atomização é preferivel-mente mantida bem abaixo de 160°C. A fim de manter o enxofre fundido emuma viscosidade adequada para atomização eficaz e para fornecer uma mis-tura de combustão de enxofre atomizada de distribuição de tamanho de par-tícula desejável como descrito em maiores detalhes abaixo, o enxofre fundi-do é tipicamente mantido em uma temperatura de cerca de 120° a cerca de140°C antes da atomização. O enxofre fundido é bombeado sob pressãoatravés de um conduíte adequado e conector para suprir a lança. Similar-mente, um compressor é usado para suprir a lança com um fluxo pressuri-zado de ar com o gás atomizante através de um conduíte adequado e co-nector. A cova de enxofre, bomba de enxofre, compressor de ar, conduítesde transferência, conectores, filtros e outros componentes dos sistemas deliberação de enxofre e ar usados para suprir a lança são conhecidos por a-queles versados na técnica e foram omitidos do aparelho representado nafigura 1.

Como observado acima, o forno de enxofre 1 é suprido com umfluxo 10 de gás seco ou não seco contendo oxigênio através da caixa devento 9 para sustentar a combustão do líquido contendo enxofre na câmarade combustão 3. Por razões de praticalidade e economia, ar ambiente, tipi-camente seco, é usualmente usado como a fonte de oxigênio introduzidadentro da câmara de combustão e ar ambiente não seco é usado como ogás atomizante suprido para a lança de enxofre 11. Independente da com-posição do gás contendo oxigênio liberado através da caixa de vento, porque existe maiores custos operacionais e de capital associados com maiorequipamento de processo, é usualmente preferido minimizar o volume aomesmo tempo que aumentando a intensidade de gás de dióxido de súlfurdogás de combustão resultante. Conseqüentemente, estas considerações fa-vorecem o uso de enxofre fundido como o líquido contendo enxofre. Tipica-mente, naquelas modalidades onde o gás de combustão contendo dióxidode enxofre é usado na produção de ácido sulfúrico, a taxa de fluxo de ar decombustão seco ou outro gás contendo oxigênio através da caixa de vento 9é ajustado com relação à taxa de fluxo de enxofre através da lança 11 (oupluralidade de tais lanças) a fim de fornecer um excesso de oxigênio decombustão em uma quantidade suficiente tal que o teor de oxigênio do gásde combustão resultante é suficiente para conversão posterior do dióxido deenxofre em trióxido de enxofre. De fato, se ar não seco ou outro gás conten-do oxigênio for usado como o gás atomizante na lança de enxofre, a permis-são apropriada deve ser feita para o oxigênio introduzido dentro da câmarade combustão como parte do gás atomizante e o fluxo de oxigênio introduzi-do através da caixa de vento ajustado conseqüentemente. Quando o ar éusado para suprir a câmara de combustão do forno de enxofre tanto atravésda caixa de vento quanto como o gás atomizante alimentado através da Ian-ça de enxofre, o ar atomizante tipicamente é responsável por cerca de0,05% a cerca de 0,4% do fluxo de ar total para a câmara de combustão.

A título de exemplo, em um aparelho de combustão usado emconjunto com uma instalação de ácido sulfúrico de contato tendo uma capa-cidade de cerca de 2,500 toneladas de ácido sulfúrico por dia, o fluxo de en-xofre líquido através de uma ou mais lanças em torno de 586 kPa (85 psig) ecerca de 135°C pode tipicamente ser de cerca de 291 Ipm (77 gpm) e o fluxode ar através da caixa de vento seria em torno de 3,17 χ 106 SLPM (112.000SCFM) em uma pressão de cerca de 146 kPa (21,2 psia) juntamente comcerca de 3964 SLPM (140 SCFM) de ar atomizante em uma pressão demagnitude comparável àquela da alimentação de enxofre líquido alimentadoatravés da lança de enxofre. Quando enxofre fundido é queimado em umexcesso de ar seco, o gás de combustão resultante pode ter uma intensida-de de gás de dióxido de enxofre de cerca de 8 a cerca de 14 % em mol,mais tipicamente, de cerca de 9 a cerca de 12 % em mol e uma concentra-ção de oxigênio de cerca de 7 a cerca de 13 % em mol, mais tipicamente decerca de 9 a cerca de 12 % em mol. Entretanto, deve ser entendido que naprática da presente invenção não é necessário suprir o forno de enxofre comum excesso estequiométrico de oxigênio de combustão e que ar adicional ousuplementar ou outro gás contendo oxigênio pode ser misturado com o gásde combustão contendo dióxido de enxofre que sai do forno de enxofre emuma quantidade suficiente para permitir a conversão posterior do dióxido deenxofre em trióxido de enxofre. Operação do foriio de enxofre com umaquantidade estequiométrica ou quase estequiométrica de oxigênio requeridapara a combustão dos valores de enxofre no líquido contendo enxofre emdióxido de enxofre pode ser vantajosa na redução da produção de óxidos denitrogênio no forno de enxofre.

Referindo-se agora às figuras 2 e 3, a lança de enxofre 11 com-preende um primeiro ou conduíte de enxofre 21 que tem uma extremidadede entrada na qual o fluxo de líquido contendo enxofre pressurizado é bom-beado da fonte pressurizada 15, e um segundo ou conduíte de gás atomi-zante 23 que tem uma extremidade de entrada na qual o fluxo do gás atomi-zante pressurizado é introduzido na fonte pressurizada 17. Na modalidademostrada na Fig. 2, o primeiro conduíte 21 é disposto dentro e concêntricocom o segundo conduíte 23 tal que o primeiro (interno) conduíte define umapassagem axial interna 24 para o fluxo do líquido contendo enxofre e o pri-meiro conduíte e segundo conduíte (externo) juntos definem uma passagemaxial externa 25 para fluxo do gás atomizante. As passagens de fluxo axiaisinternas e externas 24 e 25 preferivelmente têm áreas de fluxo de perfil pro-porcionais ao enxofre máximo esperado e as taxas de fluxo de gás atomi-zante para permitir fluxo adequado nas pressões operacionais de desígnio.

Para pré-aquecer o gás atomizante, controlar a temperatura da lança emgeral e manter as temperaturas de enxofre e gás atomizante desejadas aolongo das passagens axiais internas e externas dentro da lança em particu-lar, o conduíte externo 23 pode ser cercado por uma jaqueta convencional26 que tem uma entrada 27 e uma saída 28 de forma que o vapor 30 ou ou-tro fluido de transferência de calor possa ser circulado pela jaqueta. A jaque-ta pode ser de construção de parede dual e fornecidas abas de apoio 29. Oconduíte externo 23 jaqueta 26 podem ser construídos com seções flexíveisou junta de expansão 31 para permitir a expansão e contração devido àsvariações de temperatura durante a operação do aparelho de combustão.

Além disso, a lança pneumaticamente operada alimentada com um fluxo degás atomizante ajuda a manter a temperatura da lança dentro de limites a-ceitáveís, particularmente quando o fluxo de líquido contendo enxofre é inter-rompido.

A extremidade de descarga ou a jusante da lança 11 é fornecidacom bico atomizante ou de mistura 37. Como mostrado nas figuras 4-6 edescrito em maiores detalhes abaixo, o bico atomizante e de mistura é presoà lança em uma posição tal que o bico se comunique com ambas a passa-gem axial interna 24, pela qual o fluxo de líquido contendo enxofre pressuri-zado é fornecido para o bico, e a passagem axial externa 25, pela qual ofluxo de gás atomizante pressurizado é fornecido para o bico. Ao mesmotempo em que o bico atomizante e de mistura pode ter várias configurações,uma configuração particular descoberta ser adequada na prática desta in-venção é aquela mostrada em Huffman, Patente dos Estados Unidos N25.732.885, os conteúdos totais da qual estão aqui incorporados por referência.

As figuras acompanhantes ilustram o uso deste bico patenteadona prática da presente invenção. Como mostrado, o bico 37 compreende umcorpo 39 com um gargalo externamente colocado 41 que é adaptado paraficar preso à extremidade de descarga do conduíte interno 21 que é forneci-do com um adaptador de bico internamente colocado 43 tal que o corpo dobico vedando ocupe a extremidade de descarga dos coduítes internos e ex-ternos 21 e 23. Uma cabeça spray 45 que define uma câmara de mistura 47é posicionada abaixo do corpo do bico 39 e é de modo removível presa aocorpo por uma porca de acoplamento 49. A extremidade de descarga ou dis-tai da cabeça de spray é formada com uma ou mais aberturas de spray oudescarga 51 pelas quais a câmara de mistura no bico se comunica com acâmara de combustão do forno de enxofre. O número de aberturas de spraypode variar, porém de acordo com uma modalidade especialmente preferida,uma pluralidade de duas ou mais (por exemplo, pelo menos, duas, quatro,seis, oito ou mais) aberturas de spray são fornecidas na cabeça de spray.

Uma pluralidade de aberturas de spray, oito que são mostradas na figura 6,pode ser adequadamente organizada em um padrão circular na cabeça despray. Em geral, o tamanho de bico e o número de aberturas de spray au-mentam quando a taxa de fluxo de desígnio do líquido contendo enxofre ali-mentado pela lança aumenta.

O corpo do bico 39 é formado com uma passagem de líquidacentral e axialmente estendida 53 que se comunica com a passagem axialinterna 24 definida pelo conduíte interno 21 da lança e termina como um ori-fício de descarga axialmente oposto 54. A projeção em uma direção a jusan-te (isto é, relativo ao fluxo de líquido contendo enxofre) da extremidade dedescarga ou distai da cabeça de spray 45 dentro da câmara de mistura 47 éum membro infringente 55 na forma de um pino alongado que tem uma su-perfície da extremidade superior substancialmente plana 57 disposta em a-xialmente espaçada e opondo-se em relação ao orifício de descarga de lí-quido 54. Várias (por exemplo, doze como mostrado nas figuras 4 e 5) pas-sagens de gás angularmente espaçadas 59 são formadas através do corpode bico. Em suas extremidades a jusante, as passagens de gás se comuni-cam com a passagem axial externa 25 definida por conduítes internos e ex-ternos 21 e 23 da lança tal que o gás atomizante pressurizado seja injetadonas passagens. As passagens de gás convergem em uma direção a jusante(isto é, relativo ao fluxo do gás atomizante). As extremidades a jusante daspassagens definem as saídas de gás 61 localizadas a jusante de e ao redorde um único orifício de descarga de líquido 54. Como descrito na Patentedos Estados Unidos N2 5.732.885 supracitada, aquela porção de corpo debico 39 localizada a jusante das saídas de gás define um nariz 63 que temuma superfície externa geralmente frustocônica que é inclinada a aproxima-damente o mesmo ângulo como as passagens de gás. O orifício de descar-ga de líquido 54 abre fora da extremidade a jusante do nariz.

Uma guia de gás 65 localizado dentro da cabeça de spray 45 ajusante da câmara de mistura 47 e a jusante do corpo do bico 39 funcionapara contrair o jatos de gás atomizante emitido das saídas gás 61 em umacortina tubular que cerca a corrente de líquido contendo enxofre descarrega-da para fora de orifício 54. Em uma modalidade, a guia de gás é formado poruma inserção localizada dentro da porção de extremidade a jusante da ca-beça de spray 45 e assentado contra um ressalto ascendentemente oposto67 formado ao redor da parede da câmara de mistura 47. A porção de ex-tremidade a jusante da inserção da guia de gás 65 é formada com uma aber-tura de descarga cilíndrica 69 que fica localizada entre e é aJinhada com oorifício de descarga de líquido 54 e pino ou membro infringente 55. A áreade perfil da abertura de descarga 69 é substancialmente menor do que aárea de perfil da câmara de mistura 47. Como mostrado na figura 4, um in-tervalo ou furo 71 tendo uma parede geralmente frustocônica é formado nainserção imediatamente a jusante da abertura de descarga 69. A porção deextremidade a jusante do furo está localizada imediatamente adjacente àssaídas de gás 61 e suas terminações de parede em uma direção a jusante eune a abertura de descarga cilíndrica 69. As saídas de gás geralmente seabrem axialmente no espaço anular entre a superfície geralmente frustocô-nica do nariz 63 e a parede frustocônica do furo 71 na inserção de guia degás 65. O ângulo de cone do furo na inserção de guia de gás pode ser maiordo que o ângulo de cone do nariz tal que o espaço anular afunile um poucona direção a jusante.

O líquido contendo enxofre pressurizado introduzido no bico demisturar e atomizante 37 do conduíte interno 21 da lança 11 é atomizado emgotículas ou partículas finas antes de ser descarregado dentro da câmara decombustão do forno. Como descrito na Patente dos Estados Unidos N25.732.885 supracitada, bico preferivelmente atomiza o líquido contendo en-xofre em múltiplos estágios para permitir a atomização efetiva até mesmoquando a taxa de fluxo de líquido contendo enxofre através do bico é relati-vamente elevada. Um primeiro estágio da atomização é mecanicamente afe-tado em virtude do líquido contendo enxofre golpear o pino infringente. Emparticular, a corrente de velocidade elevada do líquido contendo enxofre, aoser descarregada de orifício de líquido 54 na câmara de mistura 47, golpeiacontra a superfície da extremidade superior 57 do membro infringente 55para criar uma distribuição de líquido contendo enxofre (isto é, o líquido édisperso em uma folha fina e/ou gotículas ou partículas individuais).

O líquido contendo enxofre distribuído inclinado pelo membroinfringente é submetido a um segundo estágio de atomização que é pneu-maticalmente afetado pelo fluxo pressurizado do gás atomizante introduzidona misturar e bico atomizante 37 através da passagem axial externa 25 defi-nida pelos conduítes internos e exteriores 21 e 23 da lança 11. Os jatos degás atomizante de velocidade elevada disparando das saídas de gás 61 sãoformados em uma cortina anular pela superfície geralmente frustocônica donariz 63 e pela parede frustocônica do furo 71 formado na inserção da guiade gás 65. A cortina de gás atomizante cerca a corrente de líquido contendoenxofre que sai do orifício de descarga de líquido 54 e, ao entrar nas abertu-ras de descarga cilíndricas 69, sofre um aumento substancial na velocidade.

Quando o gás atomizante de velocidade elevada emergir da a-bertura, ele golpeia a distribuição de líquido contendo enxofre que é inclina-do pelo membro infringente 55 e desse modo atomiza o líquido ou tambématomiza as gotículas de líquido para produzir uma mistura de combustão deenxofre compreendendo partículas do líquido contendo enxofre e do gás a^tomizante. O volume aberto da câmara de mistura interna 47 na cabeça despray 45 do bico 37 é substancial e desse modo uma mistura de combustãode enxofre atomizada é permitida se expandir na câmara. Como um resulta-do, há pequena tendência para as partículas de enxofre líquidas atomizadascoalescerem juntas e se transformar em partículas maiores antes de seremdescarregadas para dentro da câmara de combustão.Um terceiro estágio de atomização ocorre quando a mistura decombustão de enxofre atomizada resultante 12 é descarregada da câmarade mistura interna 47 de bico através das aberturas de spray 51 dentro dacâmara de combustão do forno de enxofre e as gotículas de enxofre líquidassão atomizadas ainda mais finamente como um resultado de ser liberada dapressão dentro da câmara de mistura do bico.

A extremidade de descarga ou distai da cabeça de spray 45 naqual as aberturas de spray 51 são formadas pode ser substancialmente pla-na ou, como mostrado na figura 4, a extremidade da descarga da cabeça despray pode ser frustocônica (isto é, externamente angular) e configuradajunto com o posicionamento das aberturas de spray tal que uma mistura decombustão de enxofre atomizada 12 descarregada de cada abertura de s-pray seja descarregada em um ângulo de spray A relativo ao eixo longitudi-nal central do bico. Os ângulos de spray maiores podem ser empregados eminstalações de câmara de combustão maiores. Geralmente, entretanto, oângulo de spray não é maior do cerca de 45°, e para a maioria das aplica-ções tipicamente varia de cerca de 20° a cerca de 30° relativo ao eixo longi-tudinal central do bico. O ângulo de spray exibido pelos sprays individuaisdescarregados de cada das aberturas de spray, é dependente da geometriada extremidade de descarga da cabeça de spray e do posicionamento dasaberturas de spray formadas aqui bem como das pressões operacionais dolíquido contendo enxofre e gás atomizante alimentado pela lança de enxofre.

Para operar eficazmente no ambiente de câmara de combustão,incluindo temperaturas operacionais que são tipicamente de cerca de 926,7°a cerca de 1013,1 °C (1.700° a cerca de 2.000°F), o bico atomizante e demistura e outros componentes da lança de enxofre em contato com os fluí-dos do processo e/ou exposto a tais condições são adequadamente constru-ídos de ligas resistente ao calor tal como 310SS, 304SS, 316SS ou 309SSou materiais similares.

Para detalhe adicional relativo à construção e operação do bicoatomizante e de mistura descrito acima, referência é feita à Patente dos Es-tados Unidos supracitada n2 5.732.885. Os exemplos comercialmente dispo-níveis de bico atomizante e de mistura adequados incluem aqueles vendidossob a designação de comércio FLOMAX disponível de Spraying SystemsCompany (Wheaton, IL) em uma faixa de capacidades de fluxo de líquido demenos do que 3,785 Ipm (1 gpm) a 189,3 Ipm (50 gpm) ou mais. Entretanto,deve ser entendido que outras configurações e desígnios de bico podem serempregadas para misturar e pneumaticamente atomizar o líquido contendoenxofre com gás atomizante liberado pela lança de enxofre desta invenção,e o processo de atomização desta invenção pode ocorrer em uma única eta-pa ou múltiplas etapas sem afastar-se do escopo desta invenção. Indepen-dente do desígnio de bico atomizante particular empregado, é preferido naprática da presente invenção usar um bico de spray que internamente atomi-ze o líquido contendo enxofre misturando-se o líquido contendo enxofre e ogás atomizante dentro de bico e descarregar a mistura de combustão de en-xofre resultante por uma pluralidade de aberturas de spray. Esta disposiçãoproduz uma geometria de spray relativamente densa, compacta na forma deuma pluralidade de sprays geralmente simétricos, de forma de cone que for-necem o aparelho de combustão com capacidade substancial ou completa-mente para um determinado volume de desígnio de câmara de combustãoao mesmo tempo em que minimizando os requerimentos de força. Quandoempregando um bico de mistura atomizante do tipo descrito na Patente dosEstados Unidos n2 5.732.885, os sprays de forma de cone individuais des-carregados de cada da pluralidade de aberturas de spray são sprays de co-ne tipicamente substancialmente cheio que juntos podem formar um agrega-do oco ou semi-oco dependendo do grau ao qual os sprays individuais cru-zam. Isto é, os sprays individuais poderiam eventualmente cruzar um ao ou-tro (dependendo do ângulo do spray) se permitido para atravessar uma dis-tância suficiente dentro da câmara de combustão. Entretanto, geralmente épreferido que o aparelho de combustão seja operado tal que os sprays departículas de líquido contendo enxofre encontrem a frente da chama na câ-mara de combustão do forno de enxofre antes de cruzar os sprays adjacen-tes para evitar a tendência das gotículas de líquido contendo enxofre de coa-Iescer e formar partículas grandes. Além disso, as passagens para os fluxosde líquido contendo enxofre e gás atomizante fornecidas no bico de misturae atomizante, tal como a abertura de descarga (s), são preferivelmente detamanho grande o bastante para substancialmente evitar o risco de entupi-mento por contaminantes que podem estar presente em enxofre fundido eoutros materiais liberados pela lança. Preferivelmente, a dimensão mínimade tais passagens no bico é pelo menos cerca de 6,35 mm (0,25 polegada).

A lança pneumática é operada de acordo com a presente inven-ção para produzir uma mistura de combustão de enxofre que tem uma distri-buição de tamanho de partícula que pode ser facilmente controlada para ga-rantir combustão e vaporização suficientemente rápida das partículas líqui-das contendo enxofre dentro do volume de desígnio da câmara de combus-tão ao mesmo tempo em que minimizando a geração de óxidos de nitrogênioe requerimentos de força totais. Mais particularmente, é preferido que pelomenos cerca de 90% em volume das gotículas ou partículas de líquido con-tendo enxofre contido na mistura de combustão de enxofre atomizada des-carregada dentro da câmara de combustão têm um diâmetro de menos doque cerca de 500 μιτι. Entretanto, o diâmetro de partícula médio (base devolume ou massa) de partículas de líquido contendo enxofre na mistura decombustão de enxofre atomizada é vantajosamente mantido acima de cercade 50 μm, preferivelmente de cerca de 50 pm a cerca de 150 pm. Por diâme-tro de partícula médio é entendido o valor do diâmetro no qual 50% do volu-me total (ou massa) do líquido contendo enxofre pulverizado é maior do queo valor médio e 50% menor do que o valor médio. O diâmetro médio da par-tícula ou Diâmetro Médio do Volume (VMD) é uma indicação do tamanho degotícula ou partícula médio. Desse modo, o número de partículas de diâme-tro maior de líquido contendo enxofre (por exemplo, em excesso de cerca de500 μm) contido na mistura de combustão de súfur é substancialmente re-duzido ao mesmo tempo em que controlando o diâmetro médio da partículapara fornecer uma distribuição de partículas, o volume das quais é populari-zado por partículas mais moderadamente dimensionadas (por exemplo, di-âmetros em excesso de cerca de 10 μιτι). De acordo com modalidades maispreferidas da presente invenção, pelo menos cerca de 80% em volume daspartículas atomizadas de líquido contendo enxofre descarregado da lançadentro da câmara de combustão têm um diâmetro de cerca de 20 pm a cer-ca de 500 pm, mais preferivelmente de cerca de 50 pm a cerca de 500 pm,até mesmo mais preferivelmente de cerca de 60 pm a cerca de 200 pm, eum diâmetro de partícula médio (base de volume ou massa) de cerca de 60pm a cerca de 120 pm, mais preferivelmente de cerca de 60 pm a cerca de100 pm. Os dados de diâmetro de gotícula para uma mistura de combustãode enxofre podem ser facilmente determinados experimentalmente empre-gando aparelho de teste de laboratório tal como um TSI bidimensional 2DPhase Doppler Analyzere (PDPA) com uma fonte luminosa adequada (porexemplo, um laser Argon-Ion de 300 mWatt) e os protocolos de teste estabe-lecidos conhecidos na técnica para exatamente medir os tamanhos das gotí-culas variando de submícron a 1000 pm.

A operação do sistema de atomização pneumático da presenteinvenção dentro destes regimes de tamanho de partícula fornecem uma mis-tura de combustão de enxofre que é facilmente vaporizada e combustadadentro do volume de desígnio da câmara de combustão ao mesmo tempoem que evitando os requerimentos de força excessiva associados com des-necessariamente atomizando o líquido contendo enxofre para uma distribui-ção de tamanho de partícula ainda mais fina.

Além disso, a atomização pneumática e processo de combustãodescritos aqui podem ser empregados para desejavelmente suprimir a pro-dução de óxidos de nitrogênio no gás de combustão contendo dióxido deenxofre. Muitos fatores afetam a formação de óxidos de nitrogênio. Váriosdestes fatores são positivamente influenciados operando-se o aparelho decombustão de enxofre para produzir uma mistura de combustão de enxofreatomizada que exibe uma distribuição de tamanho de partícula de acordocom a presente invenção. Ao reduzir significantemente a população de gotí-culas ou partículas contendo enxofre de diâmetro maior na mistura de com-bustão de enxofre atomizada (particularmente quando comparando lançasde enxofre hidraulicamente operadas) a temperatura de chama ao ponto on-de o enxofre líquido está visivelmente produzindo radiação de luz (isto é, nafrente de chama) é diminuída. Este fenômeno foi confirmado por análise di-nâmica de fluido computational. Como evidente para aqueles versados natécnica, a diminuição da temperatura da chama reduz a formação de óxidosde nitrogênio na câmara de combustão. Além disso, ao produzir uma misturade combustão de enxofre dominada por gotículas de enxofre relativamentemoderadamente dimensionadas (por exemplo, pelo menos cerca de 80% emvolume e tendo um diâmetro de cerca de 20 μιτι a cerca de 500 μιτι) , com-bustão ainda mais contínua ocorre, desse modo utilizando o conteúdo deoxigênio disponível na câmara de combustão more uniformemente. Isto mi-nimiza os locais na câmara de combustão onde o oxigênio em excesso podeexistir e de outro modo exacerbar a produção de óxidos de nitrogênio. Oconsumo mais uniforme do oxigênio disponível e minimização do oxigênioem excesso na câmara de combustão perto da frente de chama tambémreduz em parte a temperatura de chama porque menos oxigênio em excessoestá disponível.

De acordo com uma modalidade preferida da atomização pneu-mática e processo de combustão da presente invenção para gerar um gásde combustão que tem uma força de gás de dióxido de enxofre de cerca de8 a cerca 14% em mol, mais tipicamente, de cerca de 9 a cerca 12% emmol, o gás de combustão contém não mais do que cerca de 20 ppmv de óxi-dos de nitrogênio, preferivelmente não mais do que cerca de 15 ppmv deóxidos de nitrogênio, mais preferivelmente não mais do que cerca de 10ppmv de óxidos de nitrogênio e até mesmo mais preferivelmente não maisdo que cerca de 5 ppmv de óxidos de nitrogênio.

A distribuição de tamanho de partícula e diâmetro de partículamédio exibidos pela mistura de combustão enxofre atomizada descarregadadentro da câmara de combustão do forno é facilmente manipulando-se arelação da pressão do líquido contendo enxofre para a pressão do gás ato-mizante fornecido pelo bico da lança de enxofre. Geralmente, a populaçãode partículas de diâmetro maior e o diâmetro de partícula médio são diminu-ídos quando a relação da pressão de fornecimento de líquido contendo en-xofre para a pressão de fornecimento de gás atomizante diminui. Como deveser apreciado, as pressões de fornecimento adequadas para o líquido con-tendo enxofre e gás atomizante necessárias para alcançar a atomização a -dequada são em parte dependentes da capacidade de fluxo de desígnio debico e de suas características atomizantes. Por via de exemplo, no caso deatomização pneumática de enxofre fundido empregando um bico atomizantee de mistura do tipo ilustrado nas figuras acompanhantes, quando a taxa defluxo de desígnio de enxofre liberada pelo bico varia de cerca de 72 a cercade 143 Ipm (de cerca de 19 a cerca 38 gpm), resultados adequados são al-cançados utilizando uma pressão de fornecimento de enxofre de pelo menoscerca de 413,68 kPa (60 psig), preferivelmente de cerca de cerca de 448,16a cerca de 586 kPa (de 65 a cerca de 85 psig) e uma taxa de fluxo de gásatomizante pressurizado (por exemplo, ar) de cerca de 1.699 a cerca de4.530,7 SLPM (de cerca de 60 a cerca de 160 SCFM) em uma pressão demagnitude geralmente comparável, tipicamente pelo menos de 413,68 kPa(60 psig), preferivelmente de cerca de 482,63 a cerca de 689,47 kPa (de 70a cerca de 100 psig). Em uma tal aplicação, e aplicações similares a outrastaxas de fluxo de enxofre de desígnio e empregando bicos de mistura e ato-mizantes de desígnios variados, a relação ideal de pressão de fornecimentode enxofre para pressão de fornecimento de ar atomizante liberada pelo biconecessária para alcançar as características de diâmetro de gotícula favorá-veis descritas aqui e o benefício auxiliar de produção de óxidos de nitrogênioreduzida podem ser estabelecidas facilmente por experimentação rotineira.

A lança de enxofre pneumaticamente operada descrita aqui éfacilmente designada e adaptada para fornecer uma relação de redução depelo menos cerca de 10:1. O controle e flexibilidade da lança de enxofrepneumaticamente operada de acordo com a presente invenção sobre umaampla faixa de taxas de fluxo de enxofre fornecem ao operador capacidadesde redução/elevação excelentes quando ajustando as taxas de produção.

O gás de combustão contendo dióxido de enxofre resultantepassou através da câmara de combustão do forno de enxofre pode ser ali-mentado a uma instalação de ácido sulfúrico de contato convencional tal queo dióxido de enxofre contido no gás de combustão seja finalmente recupera-do como ácido sulfúrico concentrado e/ou óleo. Instalações de ácido sulfúri-co de contato e os vários aparelhos e técnicas de operação de processoempregados nelas são conhecidos por aqueles versados na técnica e po-dem ser adequadamente implementados em conjunto com o sistema decombustão de líquido contendo enxofre descrito aqui.

O gás de combustão contendo dióxido de enxofre saindo do for-no de enxofre pode ser direcionado a uma caldeira térmica de lixo para gerarvapor ou de outro modo recuperar a energia térmica para aplicação útil emoutro lugar na instalação. Se um excesso suficiente de ar de combustão ououtro gás contendo oxigênio não é alimentado ao forno de combustão, maisar ou outro gás contendo oxigênio pode ser misturado com o gás de com-bustão para produzir uma corrente de gás de alimentação conversora con-tendo pelo menos cerca de 0,5 mois, preferivelmente pelo menos cerca de0,75 mois de oxigênio, mais preferivelmente cerca de 0,75 a cerca de 1,3mois de oxigênio, em mole de dióxido de enxofre. A corrente de gás de ali-mentação conversora é introduzida em um conversor catalítico em que amistura de gás de alimentação é passada através de um catalisador ade-quado (por exemplo, vanádio ou cêsio-vanádio) para a oxidação de dióxidode enxofre para trióxido de enxofre, desse modo produzindo um gás de con-versão compreendendo trióxido de enxofre. Tipicamente, o dióxido de enxo-fre é convertido em trióxido de enxofre em um conversor catalítico contendouma pluralidade (por exemplo, quatro) de estágios leitos catalisadores, cadaum contendo um catalisador de conversão adequado para a conversão pro-gressiva de dióxido de enxofre a trióxido de enxofre. O gás de alimentaçãoconversor pode ser secado por contactar o gás com ácido sulfúrico concen-trado em uma torre de secagem antes de introduzir o gás no conversor. Pre-ferivelmente, a intensidade de gás de dióxido de enxofre do gás de combus-tão é suficiente para operação autotérmica da unidade de ácido de contato econtrole do equilíbrio de água de unidade de ácido. Por exemplo, a intensi-dade de gás de dióxido de enxofre do gás de combustão é preferivelmentesuficiente para fornecer uma intensidade de gás de pelo menos cerca de 8%em volume na corrente de gás de alimentação conversora. Onde o teor dedióxido de enxofre do gás de alimentação conversor é 8% em volume oumaior, a relação de inertes para dióxido de enxofre é baixa o suficiente paraque a transferência de calor do gás de conversão para o gás de alimentaçãoconversor seja suficiente, sem a necessidade de qualquer fonte de calor irre-levante, para levar o gás de alimentação conversor a uma temperatua alta osuficiente para iniciar uma reação de conversão de auto-sustentação noconversor catalítico. Tipicamente, o calor de reação é recuperado na formaútil resfriando a corrente de gás de processo que sai dos estágios catalisa-dores do conversor.

O gás de conversão é em seguida contactado com uma soluçãoaquosa de ácido sulfúrico na zona de absorção de um absorvente de trióxidode enxofre para absorver o trióxido de enxofre do gás de conversão e paraformar mais ácido sulfúrico e/ou óleo e corrente de gás de traseira compre-endendo gás depauperado absorvente de trióxido de enxofre. A fim de con-trolar as emissões de dióxido de enxofre, instalações de ácido sulfúrico dealta capacidade são comumente operadas empregando-se o processo deabsorção duplo. Em uma instalação de absorção dupla, a corrente de gás deprocesso parcialmente convertida partindo do segundo ou terceiro leito cata-lisador é passada através de um absorvente intermediário (isto é, um absor-vente de interpassagem) para remoção de trióxido de enxofre na forma deácido de produto. O gás saindo do absorvente intermediário é retornado aopróximo leito do conversor catalítico. Uma vez que a conversão de dióxidode enxofre em trióxido de enxofre é uma reação de equilíbrio, a remoção detrióxido de enxofre no absorvente de interpassagem ajuda a conduzir a rea-ção à frente no último leito ou leitos do conversor para alcançar conversõeselevadas e desse modo controlar as emissões de dióxido de enxofre no gásde traseira saindo do absorvente de trióxido de enxofre final.

Mesmo com absorção dupla, o conversor catalítico é geralmenteconservativamente classificado por tamanho para garantir conversões ele-vadas e conseqüentemente emissões de dióxido de enxofre baixas. Os pa-drões de emissão geralmente requerem que pelo menos 99,7% do dióxidode enxofre entrando no conversor sejam recuperados na forma de ácido sul-fúrico, isto é, que não mais do que 0,3% do dióxido de enxofre de entradasaia do sistema no gás de traseira do absorvente de trióxido de enxofre.

Além do enxofre derretido, as técnicas de atomização pneumáti-ca descritas aqui podem ser utilizadas para produzir uma mistura de com-bustão de enxofre de uma ampla variedade de outros líquidos contendo en-xofre. Por exemplo, o líquido contendo enxofre atomizado por injeção nacâmara de combustão do forno de enxofre para formar um gás de combus-tão compreendendo dióxido de enxofre pode conter vários componentes oumateriais brutos contendo enxofre incluindo, sem limitação, sulfatos que po-dem ser decompostos tais como sulfato de amônio, bissulfato de amônio,sulfato de cálcio, sulfato ferroso, sulfato de metila e ácido sulfúrico (por e-xemplo, gasto ou de outra forma ácido sulfúrico contaminado ou diluído) tipi-camente em uma solução aquosa. Vários líquidos contendo sulfeto tais co-mo óleos de dissulfeto bem como misturas contendo líquidos contendo enxo-fre destes vários componentes de enxofre podem também ser atomizadosna prática da invenção. Quando evidente para aqueles versados na técnica,dependendo da composição do líquido contendo enxofre, a prática da pre-sente invenção é adequadamente modificada para ajustar a combustão des-tas diversas misturas de alimentação de enxofre, por exemplo, pela introdu-ção de um material carbonáceo (isto é, um combustível) na zona de combus-tão do forno de enxofre para fornecer o calor necessário para evaporar aágua, decompor ou queimar a fonte de enxofre e produzir um gás de com-bustão de dióxido de enxofre da composição desejada. Conseqüentemente,deve também ser reconhecido que o processo desta invenção pode ser pra-ticado para produzir um gás de combustão contendo dióxido de enxofre comuma ampla faixa de concentrações de dióxido de enxofre. Como sugeridoacima, em algumas modalidades, os vários aspectos da invenção são apli-cados em conjunto com outros processos de fabricação que necessitam re-duzir ou eliminar o conteúdo de enxofre em um material particular, ou neces-sitam reduzir ou eliminar um componente ou material contendo enxofre deuma corrente de excreção tal como ácido sulfúrico gasto e outro sulfato elíquidos contendo sulfeto. Na maioria de tais aplicações de salvamento deenxofre, a concentração de dióxido de enxofre no gás de combustão resul-tante é tipicamente menor do que cerca de 11 % em moI1 e mais tipicamentede cerca de 7 a cerca de 9 % em mol e o processo de corrente a jusante dogás de combustão é conseqüentemente modificado.

Quando submetendo aos líquidos contendo enxofre diferentesde enxofre fundido ao processo de atomização pneumático como descritoaqui, as diferentes viscosidades de tais materiais afetarão as característicasde tamanho de partícula da mistura de combustão de enxofre descarregadasda lança de enxofre. Apesar disso, as vantagens de controlar a distribuiçãodo tamanho de partícula para substancialmente reduzir o componente degotículas de diâmetro maior de líquido contendo enxofre e fornecer uma mis-tura de combustão de enxofre exibindo um diâmetro de partícula médio de-sejado como descrito aqui pode ser facilmente alcançado pela modificaçãoapropriada das pressões de fornecimento de gás de atomização e líquidocontendo enxofre. Embora as características do tamanho de partícula damistura de combustão de enxofre sejam adequadamente controladas ajus-tando-se a relação da pressão de fornecimento de líquido contendo enxofreà pressão de fornecimento de gás de atomização com uma relação menorgeralmente reduzindo a população de partículas de diâmetro maior e o diâ-metro de partícula médio ou mediano, quando atomizando um líquido con-tendo enxofre menos viscoso do que enxofre fundido, a magnitude das pres-sões de fornecimento à lança é tipicamente diminuída. Além disso, os mate-riais de construção para o bico de mistura e atomização e outros componen-tes da lança pneumaticamente operada quando empregados para atomizaros líquidos contendo enxofre exceto enxofre fundido podem ser conseqüen-temente selecionados para fornecer proteção adequada da corrosão e outrosaspectos do ambiente de processo. Por exemplo, quando o ácido sulfúrico gas-to é pneumaticamente atomizado de acordo com a presente invenção, o bicode mistura e atomização e outros componentes da lança podem ser ade-quadamente construídos a partir das várias ligas tais como HASTELLOY eALLOY 20 de aço inoxdável.

Embora em uma modalidade preferida, o ar seja empregadocomo o gás de atomização alimentado à lança de enxofre pneumaticamenteoperada, outros gases contendo oxigênio de várias composições podem serutilizados bem como outros gases. Além disso, o gás de atomização podecompreender vapor pressurizado. Por exemplo, o vapor pode ser utilizadocomo um componente do gás de atomização para produzir um gás de com-bustão compreendendo dióxido de enxofre e concentrações apreciáveis devapor de água (isto é, gás úmido) adequado para o emprego na fabricaçãode ácido sulfúrico pelo processo de contato como descrito, por exemplo, naPatente dos Estados Unidos n2 5.130.112, os conteúdos totais dos quais sãoincorporados aqui por referência. O vapor de uma variedade de fontes podeser empregado como um componente do gás de atomização pressurizadoalimentado à lança de enxofre. Tais fontes incluem, por exemplo, descargainstantânea de caldeira, vapor de vento desaerador, a porta de baixa pres-são em uma turbina de vapor para um gerador elétrico, o vapor gerado deácido sulfúrico de baixa temperatura, o vapor do sistema de absorção derecuperação de calor bem como o vapor fora da instalação de ácido sulfúri-co. Em uma tal modalidade, pelo menos uma porção do vapor de água intro-duzido no gás de combustão contendo dióxido de enxofre como um compo-nente do gás de atomização é subseqüentemente reagido com trióxido deenxofre na fase gasosa para produzir ácido sulfúrico e desse modo gerar ocalor de formação de ácido sulfúrico na fase gasosa. A energia de calor docalor da fase de vapor de formação de ácido sulfúrico pode em seguida servantajosamente recuperada por transferência de calor da corrente de gás deprocesso a um fluido de transferência de calor em um ou mais permutadoresde calor indireto. Por exemplo, uma fração substancial da energia de calordo calor da fase de vapor de formação do ácido sulfúrico pode ser recupera-da passando-se a corrente de gás do processo parcialmente convertido sa-indo de um leito de catalisador intermediário (por exemplo, do segundo outerceiro estágio de catalisador) do conversor catalítico através de um permu-tador de calor tipo tubo e casca (por exemplo, um economizador) alimentadocom água de alimentação para a caldeira de calor de resíduo como o fluidode transferência de calor antes da passagem da corrente de gás resfriadaatravés do absorvente intermediário (isto é, absorvente de interpassagem)de um sistema de recuperação de calor. O economizador compreende re-curso de parede de transferência de calor entre a corrente de gás de pro-cesso e a água de alimentação da caldeira e pode ser operado de modo quepelo menos uma porção do recurso de parede de transferência de calor so-bre o lado de gás deste está em uma temperatura abaixo do ponto de orva-Iho da corrente de gás de processo que entra no economizador para causara condensação sobre ele. A operação desta maneira permite uma porçãoelevada do calor de fase de gás de formação e uma fração apreciável docalor de condensação de ácido sulfúrico a ser recuperado em forma útil.

Uma tal modalidade pode opcionalmente também compreender primeirotransferir o calor contido na corrente de gás de processo parcialmente con-vertido em vapor gerado na caldeira térmica de resíduo passando a correntede gás de processo através de um permutador dé calor indireto (por exem-pio, um superaquecedor) localizado entre o conversor catalítico e o econo-mizador com respeito à direção de fluxo de gás para transferir super aque-cimento para o vapor gerado na caldeira de calor de resíduo. Como seráapreciado por aqueles versados na técnica, a quantidade de vapor introduzi-da no sistema como um componente do gás atomizante é tipicamente bas-tante pequena e, portanto, a recuperação de energia do calor de fase de va-por de formação de ácido sulfúrico produzido desta fonte de vapor será rela-tivamente modesta. Entretanto, vapor adicional ou vapor de água pode serintroduzido na corrente de gás de processo em uma ou mais localizaçõesentre o queimador de enxofre e o absorvente para também aumentar a re-cuperação de energia de térmica do calor de fase de vapor de formação deácido sulfúrico como ensinado na Patente dos Estados Unidos n° 5.130.112anteriormente mencionada.

Deve ser reconhecido que a presente invenção tem aplicaçãotanto no projeto quanto na construção de novo aparelho para a combustãode líquidos contendo enxofre bem como na retroadaptação de aparelho exis-tente. Por exemplo, o aparelho de combustão tendo pelo menos uma lançade enxofre hidraulicamente operada suprida com uma fonte pressurizada deenxofre fundido ou outro líquido contendo enxofre, pode ser retroajustado deacordo com a presente invenção. A fim de retroajustar o aparelho, uma fontepressurizada de ar ou outro gás atomizante é fornecido no sítio. Pelo menosuma lança de enxofre pneumaticamente operada incluindo um bico atomi-zante e de mistura como descrito acima é conectado ao suprimento pressu-rizado de gás atomizante e líquido contendo enxofre e posicionado a fim dedescarregar uma mistura de combustão pneumática de enxofre atomizadocompreendendo partículas do líquido contendo enxofre e gás atomizantedentro da câmara de combustão do aparelho. Geralmente, a pressão de o-peração para o suprimento de líquido contendo enxofre alimentado para alança de enxofre pneumaticamente operada é geralmente adjustada menorquando comparada a uma lança de enxofre hidraulicamente operada. Retro-adaptação de um aparelho de combustão pode incluir substituir uma ou maislanças de enxofre hidraulicamente operadas existentes com uma ou maislanças pneumaticamente operadas de acordo com a presente invenção e/ouadicionando uma ou mais lanças pneumaticamente operadas a uma instala-ção existente.

Os seguintes Exemplos são simplesmente pretendidos paratambém ilustrar e explicar a presente invenção. A invenção, portanto, não deveser limitada a qualquer dos detalhes nos Exemplos.

Exemplo 1

A lança de enxofre pneumaticamente operada de acordo com apresente invenção foi testada em um aparelho de combustão que queimaenxofre fundido para gerar dióxido de enxofre para a produção de ácido sul-fúrico. A lança de enxofre incluiu um bico de spray de mistura e atomização dotipo descrito acima (FLOMAX, FM25 disponibilizada por Spraying SystemsCompany, Wheaton, IL) e foi suprida com enxofre fundido pressurizado e arambiente não seco como o gás atomizante.

Durante o período de teste, a lança de enxofre foi operada emduas diferentes taxas de fluxo de enxofre. A taxa de alimentação de enxofrefoi inicialmente estabelecida em torno de 45,4 Ipm (12 gpm), em seguidaaumentada para cerca de de 87 Ipm (23 gpm) após o que ela foi diminuídanovamente para cerca de 45,4 Ipm (12 gpm). A duração da realização doteste permaneceu 95 minutos.

A principal ferramenta usada para estimar o grau de atomizaçãofoi o exame visual da chama de enxofre.

Observações visuais foram feitas e fotografias digitais foram ti-radas em cada das condições de teste. As condições e dados registradosdurante o período de teste são como segue.

Para operação a 45,4 Ipm (12 gpm), o enxofre fundido e pressõesde suprimento de ar foram estabelecidos em aproximadamente 420,6 kPa (61psig) e 448,16 kPa (65 psig), respectivamente. As pressões de suprimentopara os dois meios correlacionam-se ao enxofre fundido e taxas de fluxo de arde cerca de 45,4 Ipm (12 gpm) e cerca de 2123 SLPM (75 SCFM), respecti-vamente. A invenção foi operada durante um total de 65 minutos nestascondições de teste.

Enquanto operando nas condições anteriormente mencionadas,a qualidade de chama total produzida foi excelente com uma cor azul à viole-ta. A figura 7 mostra uma fotografia da chama de enxofre da frente do fornode enxofre adjacente à extremidade de descarga da lança de enxofre olhan-do em direção à traseira enquanto operando a lança na taxa de fluxo de en-xofre de 45,4 Ipm (12 gpm). A chama de enxofre foi aproximadamente de2,74 m (9 pés) de diâmetro e de cerca de 1,5 a cerca de 2,44 m (de cerca de5 a cerca de 8 pés) de comprimento.

O perfil da chama foi uma forma cônica uniforme com distribui-ção de chama uniforme em torno do perímetro e pouca a nenhuma pulsa-ção. Enxofre foi totalmente combustado antes de alcançar a primeira paredede defletor da câmara de combustão, que foi localizada a aproximadamente7 m (23 pés) da ponta do bico.

Para operação da lança de enxofre em uma taxa de fluxo de 87Ipm (23 gpm), as pressões de ar e enxofre fundido foram estabelecidas emaproximadamente 448,16 kPa (65 psig) e 210 kPa (30 psig), respectivamen-te. As pressões de suprimento para os dois meios correlacionam-se às taxasde fluxo de ar e enxofre fundido de cerca de 87 Ipm (23 gpm) e cerca de 453SLPM (16 SCFM), respectivamente. A invenção foi operada durante um totalde 15 minutos nestas condições de teste.

Enquanto operando nas condições anteriormente mencionadas,a qualidade de chama total produzida foi excelente principalmente com umacor violeta. A figura 8 fornece uma fotografia da chama de enxofre da frentedo forno de enxofre adjacente à extremidade de descarga da lança de enxo-fre olhando em direção à traseira enquanto que operando a lança na taxa defluxo de enxofre de 87 Ipm (23 gpm). A chama de enxofre foi de aproxima-damente 3,96 m (13 pés) de diâmetro e de cerca de 2,7 a cerca de 4,57 m(de cerca de 9 a cerca de 15 pés) de comprimento.

O perfil da chama foi de forma razoavelmente cônica com algu-ma variação em distribuição de chama e pulsação notável. Enxofre foi total-mente combustado maior do que 90% do tempo antes de atingir a primeiraparede de defletor.

Os resultados do teste ilustram a capacidade da presente inven-ção manipular uma ampla faixa de operação de fluxos de enxofre ao mesmotempo que mantendo superior combustão de enxofre. O controle e flexibili-dade da invenção sobre uma ampla coleção de taxas de fluxo de enxofreprovê o operador com excelente capacidades de redução/elevação quandoajustando as taxas de produção.

Exemplo 2

A lança de enxofre pneumaticamente operada de acordo com apresente invenção foi testada para avaliar a formação de óxido de nitrogênio.A lança de enxofre pneumaticamente operada foi instalada em um aparelhode combustão que queima enxofre fundido para gerar um gás de combustãocompreendendo dióxido de enxofre usado na produção de ácido sulfúrico emuma facilidade de produção de ácido sulfúrico de contato. A lança de enxofrepneumaticamente operada incluiu um bico de sprayde mistura e atomizaçãodo tipo descrito acima (FLOMAX, FM25 disponibilizada por Spraying Sys-tems Company, Wheaton, IL) e foi suprida com enxofre fundido pressurizadoe ar ambiente não seco como o gás atomizante.

Durante o período de teste, a lança de enxofre pneumaticamen-te operada foi operada em uma taxa de fluxo de enxofre aproximada de132,49 Ipm (35 gpm). Como uma comparação, duas lanças de enxofre hi-draulicamente operadas padrão form também testadas no aparelho de com-bustão da instalação de ácido sulfúrico em uma taxa de fluxo de enxofre totalaproximada 132,49 Ipm (35 gpm).

A principal ferramenta usada para estimar o grau de formationde óxidos de nitrogênio em uma base de volume foi a análise dos gases quesaem da pilha de instalação de ácido sulfúrico (isto é, o gás traseiro que saida torre de absorção de trióxido de enxofre final). O teor de óxido de nitrogê-nio dos gases traseiros que saem da pilha de instalação de ácido sulfúricopode ser facilmente determinado usando equipamento de teste de laborató-rio e protocolos de teste estabelecidos conhecidos na técnica. Neste Exem-plo, um analisador de óxido de nitrogênio Thermo Electron modelo 42 CLScalibrado usando dois cilindros de gás de calibração de protocolo EPA foiempregado para analisar o gás traseiro de instalação de ácido sulfúrico. Oprimeiro cilindro continha 48,44 ppmv de NO e 48,44 ppmv de óxidos de ni-trogênio totais e o segundo cilindro continha 7.994 ppmv de NO e 8.042ppmv de óxidos de nitrogênio total, comh N2 como gás de equilíbrio. O anali-sador foi calibrado com o primeiro cilindro e chequado com o segundo cilin-dro. Após calibração com o primeiro cilindro, o analizador exibiu 7,97 ppmvNO e 8,02 ppmv de óxidos de nitrogênio totais para o segundo cilindro, indi-cando que o instrumento foi preciso e linear. As tubulações de Teflon foramusadas para conectar o instrumento a uma porta de amostragem no topo datorre de absorção de trióxido de enxofre final acima do eliminador de neblina.

Um filtro de gás de amostra autoformada foi instalado na linha de amostra-gem para remover partículas e nebrlina ácida. As amostras do gás traseirode instalação foram tiradas e analisadas e os cálculos foram realizados paradeterminar a quantidade de óxidos de nitrogênio em cada das condições deteste. As condições e dados registrados durante os dois períodos de testesão mencionadas abaixo.

Durante o primeiro teste conduzido empregando-se as duas lan-ças de enxofre hidraulicamente operadas padrão operadas em uma taxa defluxo de enxofre total de aproximadamente 132,49 Ipm (35 gpm), a tempera-tura da câmara de combustão em operação foi de 926eC e o teor de oxigêniodo gás traseiro de instalação foi de 9,30% do fluxo de gás total que sai dapilha. As duas lanças de enxofre hidraulicamente operadas padrão foramoperadas durante um total de 30 minutos nestas condições de teste. Aomesmo tempo que operando nas condições anteriormente mencionadas, oteor de óxidos de nitrogênio total do gás traseiro de instalação de ácido sul-fúrico foi de 11,6 ppmv.

Durante o segundo teste conduzido usando a lança simples deenxofre pneumaticamente operada de acordo com a presente invenção, ope-rada em uma taxa de fluxo de enxofre de aproximadamente 132,49 Ipm (35gpm), a temperatura de operação da câmara de combustão foi de 930° Ceoteor de oxigênio do gás traseiro de instalação foi de 7,10% do fluxo de gástotal que sai da pilha. A lança de enxofre pneumaticamente operada foi ope-rada durante um total de 51 minutos nestas condições de teste. Ao mesmotempo que operando nas condições anteriormente mencionadas, o teor deóxidos de nitrogênio total do gás traseiro de instalação de ácido sulfúrico foide 9.3 ppmv. Isto representa quase uma redução de 20% nos níveis de oxi-do de nitrogênio atingidos usando a lança de enxofre pneumaticamente ope-rada de acordo com a presente invenção quando comparada às lanças deenxofre hidraulicamente operadas.

Os resultados deste Exemplo ilustram a capacidade da presenteinvenção de eficazmente reduzir o nível de óxidos de nitrogênio no gás tra-seiro que sai de uma pilha de instalação de ácido sulfúrico.

A descrição acima das modalidades preferidas é destinada ape-nas para informar outros versados na técnica com a invenção, seus princí-pios, e sua aplicação prática, de modo que outros versados na técnica pos-sam adaptar e aplicar a invenção em suas formas numerosas, quando podeser melhor adaptada aos requisitos de uso particular. A presente invenção,portanto, não está limitada às modalidades acima, e pode ser variadamentemodificada.

Com referência ao uso da(s) palavra(s) "compreendem" ou"compreende" ou "compreendendo" neste relatório descritivo, incluindo asreivindicações anexas, a menos que o contexto requeira de outro modo, a-quelas palavras são usadas no entendimento de base e claro de que elesdevem ser interpretados inclusivemente, em vez de exclusivamente, e quepretende-se que cada daquelas palavras sejam desse modo interpretadasna construção deste relatório descritivo.

Claims

1. Aparelho para a combustão de um líquido contendo enxofrepara produzir um gás de combustão compreendendo dióxido de enxofre, oaparelho compreendendo: um forno compreendendo uma câmara de com-bustão; uma fonte pressurizada do líquido contendo enxofre; uma fontepressurizada de um gás atomizante; e pelo menos uma lança de enxofreposicionada para descarregar uma mistura de combustão de enxofre atomi-zada compreendendo partículas do líquido contendo enxofre e gás atomi-zante na referida câmara de combustão na qual as partículas de líquido con-tendo enxofre são combustadas na presença de oxigênio para produzir ogás de combustão compreendendo dióxido de enxofre, a referida lança deenxofre compreendendo uma mistura e bico atomizante direcionado na refe-rida câmara de combustão, um primeiro conduíte que comunica com a refe-rida fonte pressurizada de líquido contendo enxofre e o referido bico e umsegundo conduíte que comunica com a referida fonte pressurizada de gásatomizante e o referido bico, o referido bico sendo adaptado para misturar olíquido contendo enxofre e o gás atomizante para formar a mistura de com-bustão de enxofre atomizada e tendo uma pluralidade de aberturas de sprayneste lugar através das quais a mistura de combustão de enxofre atomizadaé descarregada sob pressão na referida câmara de combustão.

2. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, no qual a referidamistura e bico atomizante têm pelo menos quatro aberturas de spray.

3. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, no qual a referidamistura e bico atomizante têm pelo menos seis aberturas de spray.

4. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, no qual a referidamistura e bico atomizante têm pelo menos oito aberturas de spray.

5. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a-4, no qual a referida pluralidade de aberturas de spray da referida mistura ebico atomizante são dispostas em um padrão circular.

6. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a-5, no qual o referido primeiro conduíte está disposto em e concêntrico com oreferido segundo conduíte, o primeiro conduíte definindo uma passagem axialinterna para o fluxo do líquido contendo enxofre e os primeiro e segundoconduítes definindo uma passagem axial externa para o fluxo do gás atomi-zante.

7. Aparelho de acordo com a reivindicação 6, no qual a referidamistura e bico atomizante compreendem uma cabeça de spray tendo a refe-rida pluralidade de aberturas de spray formadas neste lugar, uma câmara nareferida cabeça de spray, e um membro de intrusão projetando-se da referi-da cabeça de spray na referida câmara de cabeça de spray em uma locali-zação geralmente oposta à referida passagem axial interna através da qual olíquido contendo enxofre é passado no referido bico por meio do qual o fluxodo líquido contendo enxofre é direcionado contra o referido membro de intrusão.

8. Aparelho de acordo com a reivindicação 7, no qual a referidapluralidade de aberturas de spray são formadas em uma superfície distai dareferida cabeça de spray.

9. Aparelho de acordo com a reivindicação 8, no qual pelo me-nos quatro aberturas de spray são formadas na referida superfície distai dareferida cabeça de spray.

10. Aparelho de acordo com a reivindicação 8, no qual pelo me-nos seis aberturas de spray são formadas na referida superfície distai dareferida cabeça de spray.

11. Aparelho de acordo com a reivindicação 8, no qual pelo me-nos oito aberturas de spray são formadas na referida superfície distai da re-ferida cabeça de spray.

12. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 9a 11, no qual a referida pluralidade de aberturas de spray formadas na refe-rida superfície distai da referida cabeça de spray são dispostas em um pa-drão circular.

13. Aparelho de acordo com a reivindicação 8, no qual a referidamistura e bico atomizante e a referida pluralidade de aberturas de spray for-madas na referida superfície distai da referida cabeça de spray são adapta-das e configuradas para descarregar a mistura de combustão de enxofreatomizada na referida câmara de combustão na forma de uma pluralidade degeralmente simétrica, sprays em forma de cone.

14. Aparelho de acordo com a reivindicação 8, no qual a referidasuperfície distai da referida cabeça de spray tendo a referida pluralidade deaberturas de spray formadas neste lugar é angulada para fora do eixo longi-tudinal central da referida mistura e bico atomizante.

15. Aparelho de acordo com a reivindicação 14, no qual a referi-da mistura e bico atomizante e a referida pluralidade de aberturas de sprayformadas na referida superfície distai da referida cabeça de spray são confi-guradas para descarregar a mistura de combustão de enxofre atomizada emum ângulo de spray de cerca de 20° a cerca de 30° relativo ao eixo longitu-dinal central do referido bico.

16. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 1a 15, no qual a referida câmara de combustão é livre de defletores.

17. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 1a 16, no qual a referida lança de enxofre tem uma relação em declínio depelo menos cerca de 10:1.

18. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 1a 17, no qual a referida fonte pressurizada do líquido contendo enxofre com-preende um componente de enxofre selecionado do grupo consistindo emenxofre fundido, sulfato de amônio, bissulfato de amônio, sulfato ferroso,sulfato de metila, ácido sulfúrico, óleo de dissulfeto e misturas destes.

19. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 1a 17, no qual a referida fonte pressurizada do líquido contendo enxofre com-preende enxofre fundido.

20. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 1a 19, no qual a referida fonte pressurizada do gás atomizante compreendeoxigênio.

21. Aparelho de acordo com a reivindicação 20, no qual a referi-da fonte pressurizada do gás atomizante compreende ar ambiente não seco.

22. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 1a 19, no qual a referida fonte pressurizada do gás atomizante compreendevapor.

23. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 1a 22, compreendendo uma pluralidade das referidas lanças de enxofre posi-cionadas para descarregar a mistura de combustão de enxofre atomizadacompreendendo partículas do líquido contendo enxofre e gás atomizante nareferida câmara de combustão para produzir o gás de combustão compre-endendo dióxido de enxofre.

24. Processo para a combustão de um líquido contendo enxofrepara produzir um gás de combustão compreendendo dióxido de enxofre, oprocesso compreendendo:introduzir um fluxo de líquido pressurizado contendo enxofre eum fluxo de gás atomizante pressurizado em pelo menos uma lança de en-xofre compreendendo os primeiro e segundo conduítes que comunicam comuma mistura e bico atomizante tendo uma pluralidade de aberturas de sprayneste lugar;passar o líquido pressurizado contendo enxofre através do refe-rido primeiro conduíte e o gás atomizante pressurizado através do referidosegundo conduíte na referida mistura e bico atomizante;passar o líquido pressurizado contendo enxofre e o gás atomi-zante pressurizado através da referida mistura e bico atomizante para reali-zar a atomização do líquido contendo enxofre e formar uma mistura de com-bustão de enxofre atomizado compreendendo partículas de líquido contendoenxofre e gás atomizante descarregado sob pressão através da referida plu-ralidade de aberturas de spray em uma câmara de combustão de um forno; ecombustar as partículas de líquido contendo enxofre na presen-ça de oxigênio na referida câmara de combustão para produzir o gás decombustão compreendendo dióxido de enxofre.

25. Processo de acordo com a reivindicação 24, no qual a mistu-ra de combustão de enxofre atomizada é descarregada na referida câmarade combustão através da referida pluralidade de aberturas de spray na for-ma de uma pluralidade geralmente simétrica, de sprays em forma de cone.

26. Processo de acordo com a reivindicação 24, ou reivindica-ção 25 no qual pelo menos cerca de 90% em volume das partículas de líqui-do contendo enxofre contidas na mistura de combustão de enxofre atomiza-da descarregada na referida câmara de combustão têm um diâmetro menordo que cerca de 500 μιτι.

27. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações-24 a 26, no qual pelo menos cerca de 80% em volume das partículas de lí-quido contendo enxofre contidas na mistura de combustão de enxofre atomi-zada descarregada na referida câmara de combustão têm um diâmetro decerca de 50 μιτι a cerca de 500 μπι.

28. Processo de acordo com a reivindicação 27, no qual pelomenos cerca de 80% em volume das partículas de líquido contendo enxofrecontidas na mistura de combustão de enxofre atomizada descarregada nareferida câmara de combustão têm um diâmetro de cerca de 60 μιτι a cercade 200 μηι.

29. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações-26 a 28, no qual o diâmetro de partícula médio (com base no volume oumassa) de partículas de líquido contendo enxofre na mistura de combustãode enxofre atomizada descarregada na referida câmara de combustão é decerca de 50 μιτι a cerca de 150 μηι.

30. Processo de acordo com reivindicação 29, no qual o diâme-tro de partícula médio (com base no volume ou massa) de partículas de lí-quido contendo enxofre na mistura de combustão de enxofre atomizada des-carregada na referida câmara de combustão é de cerca de 60 μιτι a cerca de-120 μηι.

31. Processo de acordo com a reivindicação 30, no qual o diâ-metro de partícula médio (com base no volume ou massa) de partículas delíquido contendo enxofre na mistura de combustão de enxofre atomizadadescarregada na referida câmara de combustão é de cerca de 60 μητι a cer-ca de 100 μπι.

32. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações-26 a 31, no qual o controle do tamanho da partícula das partículas de líquidocontendo enxofre na mistura de combustão de enxofre atomizada descarre-gada na referida câmara de combustão compreende ajustar a relação dapressão do líquido contendo enxofre introduzido na referida lança de enxofreà pressão do referido gás atomizante introduzido na referida lança de enxofre.

33. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 24 a 32, no qual o referido primeiro conduíte está disposto em e concêntricocom o referido segundo conduíte, o primeiro conduíte definindo uma passa-gem axial interna para o fluxo do líquido contendo enxofre e os primeiro esegundo conduítes definindo uma passagem axial externa para o fluxo dogás atomizante.

34. Processo de acordo com a reivindicação 33, também com-preendendo direcionar o fluxo do líquido contendo enxofre passado na refe-rida mistura e bico atomizante contra um membro de intrusão no referidobico para facilitar a atomização do líquido contendo enxofre.

35. Processo de acordo com a reivindicação 34, no qual a refe-rida mistura e bico atomizante compreendem uma cabeça de spray tendo areferida pluralidade de aberturas de spray neste lugar e uma câmara na refe-rida cabeça de spray, o referido membro de intrusão projetando-se da referi-da cabeça de spray na referida câmara de cabeça de spray em uma Iocali-zação geralmente oposta à referida passagem axial interna através da qual olíquido contendo enxofre é passado no referido bico por meio do qual o fluxodo líquido contendo enxofre é direcionado contra o referido membro de intrusão.

36. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 24 a 35, no qual a referida mistura de combustão de enxofre atomizada édescarregada na referida câmara de combustão através da referida plurali-dade de aberturas de spray da referida mistura e bico atomizante em umângulo de spray relativo ao eixo longitudinal central do bico.

37. Processo de acordo com a reivindicação 36, no qual a refe-rida mistura de combustão de enxofre atomizada é descarregada na referidacâmara de combustão através da referida pluralidade de aberturas de sprayda referida mistura e bico atomizante em um ângulo de spray de cerca de-20° a cerca de 30° relativo ao eixo longitudinal central do referido bico.

38. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações-24 a 37, no qual a mistura de combustão de enxofre atomizada é descarre-gada na referida câmara de combustão através de pelo menos quatro aber-turas de spray da referida mistura e bico atomizante.

39. Processo de acordo com a reivindicaçãos 38, no qual a mis-tura de combustão de enxofre atomizada é descarregada na referida câmarade combustão através de pelo menos seis aberturas de spray da referidamistura e bico atomizante.

40. Processo de acordo com a reivindicação 39, no qual a mistu-ra de combustão de enxofre atomizada é descarregada na referida câmarade combustão através de pelo menos oito aberturas de spray da referidamistura e bico atomizante.

41. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações-38 a 40, no qual a referida pluralidade de aberturas de spray da referida mis-tura e bico atomizante através das quais a referida mistura de combustão deenxofre atomizada é descarregada na referida câmara de combustão sãodispostas em um padrão circular.

42. Processo para a combustão de um líquido contendo enxofrepara produzir um gás de combustão compreendendo dióxido de enxofre,processo compreendendo:introduzir um fluxo de líquido pressurizado contendo enxofre eum fluxo de gás atomizante pressurizado em uma lança de enxofre compre-endendo os primeiro e segundo conduítes que comunicam com uma misturae bico atomizante tendo pelo menos uma abertura de spray neste lugar;passar o líquido pressurizado contendo enxofre através do refe-rido primeiro conduíte e o gás atomizante pressurizado através do referidosegundo conduíte na referida mistura e bico atomizante;passar o líquido pressurizado contendo enxofre e o gás atomi-zante pressurizado através da referida mistura e bico atomizante para reali-zar a atomização do líquido contendo enxofre e formar uma mistura de com-bustão de enxofre atomizada compreendendo partículas de líquido contendoenxofre e gás atomizante descarregado sob pressão através da referida pelomenos uma abertura de spray em uma câmara de combustão de um forno, adistribuição de tamanho de partícula exibida pela mistura de combustão deenxofre atomizada descarregada na referida câmara de combustão sendocaracterizada por pelo menos cerca de 90% em volume das partículas delíquido contendo enxofre contidas neste lugar tendo um diâmetro menor doque cerca de 500 μιη e um diâmetro de partícula médio (com base no volu-me ou massa) de cerca de 50 μιτι a cerca de 150 μm; ecombustar as partículas de líquido contendo enxofre na presen-ça de oxigênio na referida câmara de combustão para produzir o gás decombustão compreendendo dióxido de enxofre.

43. Processo de acordo com a reivindicação 42, no qual a distri-buição de tamanho de partícula exibida pela mistura de combustão de enxo-fre atomizada descarregada na referida câmara de combustão é caracteriza-da por pelo menos cerca de 80% em volume das partículas de líquido con-tendo enxofre contidas neste lugar tendo um diâmetro de cerca de 50 μιη acerca de 500 μηι.

44. Processo de acordo com a reivindicação 43, no qual a distri-buição de tamanho de partícula exibida pela mistura de combustão de enxo-fre atomizada descarregada na referida câmara de combustão é caracteriza-da por pelo menos cerca de 80% em volume das partículas de líquido con-tendo enxofre contidas neste lugar tendo um diâmetro de cerca de 60 μηπ acerca de 200 μηι.

45. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 42 a 44, no qual o diâmetro de partícula médio (com base no volume oumassa) das partículas de líquido contendo enxofre na mistura de combustãode enxofre atomizada descarregada na referida câmara de combustão é decerca de 60 μηι a cerca de 120 μιτι.

46. Processo de acordo com a reivindicaçãos 45, no qual o diâ-metro de partícula médio (com base no volume ou massa) das partículas delíquido contendo enxofre na mistura de combustão de enxofre atomizadadescarregada na referida câmara de combustão é de cerca de 60 μιη a cer-ca de 100 μηι.

47. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações-42 a 46, no qual o controle do tamanho da partícula das partículas de líquidocontendo enxofre na mistura de combustão de enxofre atomizada descarre-gada na referida câmara de combustão compreende ajustar a relação dapressão do líquido contendo enxofre introduzido na referida lança de enxofreà pressão do referido gás atomizante introduzido na referida lança de enxofre.

48. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações-24 a 47, no qual o gás de combustão tem uma intensidade de gás de dióxidode enxofre de cerca de 8 a cerca de 14 % em mol e contém não mais do quecerca de 20 ppmv de óxidos de nitrogênio.

49. Processo de acordo com a reivindicação 48, no qual o gásde combustão contém não mais do que cerca de 15 ppmv de óxidos de ni-trogênio.

50. Processo de acordo com a reivindicação 49, no qual o gásde combustão contém não mais do que cerca de 10 ppmv de óxidos de ni-trogênio.

51. Processo de acordo com a reivindicação 50, no qual o gásde combustão contém não mais do que cerca de 5 ppmv de óxidos de nitrogênio.

52. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações-24 a 51, no qual o líquido pressurizado contendo enxofre compreende umcomponente de enxofre selecionado do grupo consistindo em enxofre fundi-do, sulfato de amônio, bissulfato de amônio, sulfato ferroso, sulfato de meti-la, ácido sulfúrico, óleo de dissulfeto e misturas destes.

53. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações-24 a 51, no qual o líquido pressurizado contendo enxofre compreende enxo-fre fundido.

54. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações-24 a 53, no qual o gás atomizante pressurizado compreende oxigênio.

55. Processo de acordo com a reivindicação 54, no qual o gásatomizante pressurizado compreende ar ambiente não seco.

56. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 24 a 53, no qual o gás atomizante pressurizado compreende vapor.

57. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 24 a 56, no qual a relação do volume da referida câmara de combustão paraa taxa de fluxo da mistura de combustão de enxofre atomizada descarrega-da na referida câmara de combustão é pelo menos cerca de 0,5 segundo.

58. Processo de acordo com a reivindicação 57, no qual a rela-ção do volume da referida câmara de combustão para a taxa de fluxo damistura de combustão de enxofre atomizada descarregada na referida câma-ra de combustão é de cerca de 0,5 segundo a cerca de 1,1 segundo.

59. Processo de acordo com a reivindicação 58, no qual a rela-ção do volume da referida câmara de combustão para a taxa de fluxo damistura de combustão de enxofre atomizada descarregada na referida câma-ra de combustão é de cerca de 0,5 segundo a cerca de 0,65 segundo.

60. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 24 a 59, no qual a referida câmara de combustão é livre de defletores.

61. Processo para preparação de ácido sulfúrico, o processocompreendendo:cataliticamente oxidizar o dióxido de enxofre contido em um gásde alimentação conversor compreendendo o gás de combustão contendodióxido de enxofre produzido de acordo com qualquer uma das reivindica-ções 24 a 60, e oxigênio em um conversor catalítico contendo um catalisadorde oxidação eficaz para oxidizar dióxido de enxofre em trióxido de enxofrepara formar um gás de conversão compreendendo trióxido de enxofre; econtactar o gás de conversão com uma solução aquosa de áci-do sulfúrico em uma zona de absorção de trióxido de enxofre para formarácido sulfúrico e/ou óleo adicional.

62. Processo de acordo com a reivindicação 61, no qual o gásatomizante pressurizado compreende vapor.

63. Processo de acordo com a reivindicação 62, no qual pelomenos uma porção do vapor de água introduzida no gás de combustão con-tendo dióxido de enxofre como um componente do gás atomizante pressuri-zado é reagida com trióxido de enxofre na fase gasosa para produzir ácidosulfúrico e desse modo gerar o aquecimento de formação de ácido sulfúricona fase gasosa.

64. Processo de acordo com a reivindicação 63, também com-preendendo recuperar a energia do aquecimento do aquecimento da fase devapor de formação de ácido sulfúrico por transferência de calor de correntede gás de processo compreendendo o ácido sulfúrico produzido para umfluido de transferência de calor em um ou mais permutadores de calor indiretos.

65. Método para retroajustar um aparelho para a combustão deum líquido contendo enxofre para produzir um gás de combustão compreen-dendo dióxido de enxofre no qual o aparelho compreende um forno compre-endendo uma câmara de combustão, uma fonte pressurizada do líquido con-tendo enxofre, e pelo menos uma lança de enxofre posicionada para descar-regar uma mistura de combustão de enxofre atomizado compreendendo par-tículas do líquido contendo enxofre na referida câmara de combustão naqual as partículas de líquido contendo enxofre são combustadas na presen-ça de oxigênio para produzir o gás de combustão compreendendo dióxido deenxofre, a referida lança de enxofre sendo adaptada para hidraulicamenteatomizar o líquido contendo enxofre da referida fonte pressurizada e descar-regar a mistura de combustão de enxofre atomizada sob pressão na referidacâmara de combustão, o método compreendendo:fornecer uma fonte pressurizada de um gás atomizante; eposicionar pelo menos uma lança de enxofre de substituição ouadicional para descarregar uma mistura de combustão de enxofre pneumati-camente atomizada compreendendo partículas do líquido contendo enxofree um gás atomizante na referida câmara de combustão na qual as partículasde líquido contendo enxofre são combustadas na presença de oxigênio paraproduzir o gás de combustão compreendendo dióxido de enxofre, a referidalança de enxofre de substituição ou adicional compreendendo uma mistura ebico atomizante direcionado na referida câmara de combustão, um primeiroconduíte que comunica com a referida fonte pressurizada de líquido conten-do enxofre e o referido bico e um segundo conduíte que comunica com areferida fonte pressurizada de gás atomizante e o referido bico, o referidobico sendo adaptado para misturar o líquido contendo enxofre e o gás ato-mizante para formar a mistura de combustão de enxofre pneumaticamenteatomizada e tendo uma pluralidade de aberturas de spray neste lugar atra-vés das quais a mistura de combustão de enxofre pneumaticamente atomi-zada é descarregada sob pressão na referida câmara de combustão.