ES2241963T3 - Procedimiento para la obtencion de dioxido de azufre. - Google Patents

Abstract

Un procedimiento para obtener dióxido de azufre mediante la combustión de azufre y oxígeno puro, que comprende las etapas donde: el azufre elemental es fundido; el azufre fundido es quemado en la cámara de combustión de una caldera, con oxígeno puro diluido en un gas de combustión frío; el gas de combustión de la cámara de combustión es enfriado en la caldera; el gas de combustión enfriado se vuelve a enfriar y purificar mediante su paso a través de una torre de absorción de ácido sulfúrico en la que el ácido sulfúrico es mantenido a temperatura ambiente, y a través de un separador de gotas de ácido sulfúrico, para formar una corriente de gas purificado y frío; una parte de la corriente de gas purificado y frío de gas es recirculada hacia la cámara de combustión para diluir el oxígeno puro; la parte restante de la corriente de gas purificado y frío es condensada en una planta de enfriamiento para producir SO2 líquido y una mezcla gaseosa no condensable de SO2 y oxígeno no utilizado, en el que un soplante lleva la primera parte y la parte restante de la corriente de gas purificado y frío hacia la cámara de combustión y la planta de enfriamiento respectivamente, y la mezcla gaseosa no condensable es aspirada por la presión negativa del SO5 plante y mezclada con la corriente de gas purificado y frío, por lo cual el sistema entero de circulación de gas se lleva a cabo en un circuito cerrado.

Description

Procedimiento para la obtención de dióxido de azufre.

Esta invención se refiere a un procedimiento para la obtención de dióxido de azufre.

En la producción de dióxido de azufre, el azufre es quemado por lo general con aire seco en una cámara de combustión, para obtener un gas de 80% de nitrógeno (v/v), 18% de SO_{2} (v/v) y el resto de oxígeno y gases inertes. Luego, este gas se licua a una temperatura de -50ºC con una presión de 0,8 bar. Se requiere una presión mayor para licuar este producto a una temperatura más alta. El rendimiento de recuperación de SO_{2} conseguido mediante la licuación de este gas es aproximadamente del 75%. El resto de gas SO_{2} no licuado y el exceso de oxígeno no quemado y otros gases inertes se deben eliminar de la línea de procedimiento. Si se descarga esta mezcla a la atmósfera tiene lugar una importante contaminación, requiriéndose un procedimiento costoso de neutralización para reducir dicha contaminación.

La presente invención se refiere a un procedimiento para obtener dióxido de azufre por medio de la combustión de azufre y oxígeno puro, lo cual puede producir un gas que tiene una concentración de SO_{2} del 80% o más (v/v), sin ningún gas inerte que descargar a la atmósfera, lo cual reduce la contaminación ambiental a niveles por debajo de los estipulados por las normas ambientales. Esta alta concentración de SO_{2} también permite un mejor rendimiento de recuperación de SO_{2} por licuación.

En particular, se prevé un procedimiento en el que el dióxido de azufre se produce quemando azufre y oxígeno puro diluido en un gas combustible recirculado que previamente ha sido enfriado, con el objeto de mantener la combustión a menos de 1200ºC.

Según el presente procedimiento, el azufre elemental se funde y se mantiene a una temperatura tal que el mismo tenga una viscosidad adecuada para bombearlo a un quemador de azufre, preferiblemente alrededor de 140ºC. El azufre fundido experimenta una combustión con oxígeno puro diluido en un gas de combustión frío, en la cámara de combustión de una caldera. Dicho gas procede de la recirculación de una parte del gas de combustión obtenido, que puede contener alguna parte de oxígeno no utilizado. La finalidad de esta recirculación es mantener el gas que abandona la cámara de combustión a una temperatura más baja, preferiblemente menor de 1200ºC, ya que de lo contrario la combustión de azufre y oxígeno puro en cantidades estequiométricas produciría una temperatura excesivamente alta (más de 5000ºC). El gas de combustión así obtenido puede tener alrededor del 80% de SO_{2} (v/v) o más.

A partir de la cámara de combustión, el gas es enfriado a alrededor de 180ºC mediante su paso a través de la caldera. Esto produce vapor, a alrededor de 4 bar, que preferiblemente se emplea como medios de calentamiento en los tanques de licuación de azufre.

El gas de combustión es enfriado a alrededor de la temperatura ambiente y purificado para quitar la humedad y las partículas de azufre, preferiblemente pasándolo a través de un intercambiador de calor refrigerado por aire donde el mismo es enfriado a 80ºC y luego se pasa a través de una torre de absorción de ácido sulfúrico en la que es enfriado a temperatura ambiente, con lo que se eliminan la humedad y las partículas de azufre. El ácido sulfúrico usado en la torre se puede mantener a temperatura ambiente usando un intercambiador de calor refrigerado por agua. El gas, así purificado, se pasa a través de un separador de gotas de ácido sulfúrico.

Llegado a este punto, toda la línea descrita está a una presión negativa, dado que los gases son circulados por aspiración desde un soplante que empuja la masa de gas hacia el horno de combustión (70-95% de la masa, preferiblemente alrededor del 80%) y hacia la planta de enfriamiento (el 5-30% restante, preferiblemente alrededor del 20%).

A partir de la planta de enfriamiento se obtiene SO_{2} líquido y una mezcla gaseosa no condensable de SO_{2} y oxígeno no utilizado que es expulsado por la presión negativa desde el soplante. La caída de temperatura en esta mezcla gaseosa ayuda a reducir la temperatura del gas de combustión recirculado a la cámara de combustión de la caldera e incluso más allá. De esta manera, todo el sistema de circulación de gas se efectúa en un circuito completamente cerrado.

En vista de las altas concentraciones producidas de SO_{2}, se pueden conseguir altos rendimientos de recuperación de SO_{2} mediante licuación en la planta de enfriamiento, dependiendo de las diferentes condiciones de presión y temperatura de funcionamiento de la planta. Por ejemplo, a 20ºC y 0,8 bar es posible conseguir una recuperación del 95% de SO_{2} contenido en el 80% de gas de SO_{2}. Esta misma recuperación es posible con un 80% de gas de SO_{2} a 20ºC y 3,4 bar, o a -10ºC.

En un ejemplo, el gas de combustión obtenido estaría compuesto de aproximadamente 16% de oxígeno y 84% de SO_{2} (v/v). Este último porcentaje hace muy fácil de licuar SO_{2} de modo que se podría obtener un 95% de rendimiento de recuperación de SO_{2} a -10ºC. El contenido de SO_{2} en el gas de 84% de SO_{2} (v/v) se podría licuar incluso a 20ºC, a 5 bar, incrementando así el rendimiento del sistema incluso más allá.

Para una explicación adicional de la invención, se hace referencia a la descripción prevista más debajo de una realización preferente con relación a la figura 1, la cual muestra un diagrama genérico del proceso preferido.

Como se ilustra en dicha figura 1, las líneas de flujo 1 y 2 corresponden al azufre y oxígeno puro, respectivamente, El azufre de la línea de flujo 1 es fundido en una intercambiador de calor 3 y sigue hacia el quemador de azufre de la caldera 4. El gas de combustión obtenido en la caldera 4, desplazado por la aspiración desde el soplante 7, pasa a un intercambiador de aire 5 y luego continua a través de un purificador/enfriador 6. Desde el soplante 7, la masa de gas de combustión es conducida hacia el punto de bifurcación 8 donde una parte del gas es transportada al punto de mezcla 9, donde se incorpora el oxígeno alimentado en la línea de flujo 2, para llevar la mezcla así enriquecida hacia la caldera 4. La parte restante de gas en el punto de bifurcación 8 es conducido a la planta de enfriamiento 10. Allí se obtiene una corriente de producto 11 en forma de SO_{2} líquido, dejando una mezcla gaseosa de gas no condensable que es aspirada por la presión negativa del soplante 7 y devuelta al circuito por vía del punto de mezcla 12.

Claims (6)

1. Un procedimiento para obtener dióxido de azufre mediante la combustión de azufre y oxígeno puro, que comprende las etapas donde:

el azufre elemental es fundido;

el azufre fundido es quemado en la cámara de combustión de una caldera, con oxígeno puro diluido en un gas de combustión frío;

el gas de combustión de la cámara de combustión es enfriado en la caldera;

el gas de combustión enfriado se vuelve a enfriar y purificar mediante su paso a través de una torre de absorción de ácido sulfúrico en la que el ácido sulfúrico es mantenido a temperatura ambiente, y a través de un separador de gotas de ácido sulfúrico, para formar una corriente de gas purificado y frío; una parte de la corriente de gas purificado y frío de gas es recirculada hacia la cámara de combustión para diluir el oxígeno puro;

la parte restante de la corriente de gas purificado y frío es condensada en una planta de enfriamiento para producir SO_{2} líquido y una mezcla gaseosa no condensable de SO_{2} y oxígeno no utilizado,

en el que un soplante lleva la primera parte y la parte restante de la corriente de gas purificado y frío hacia la cámara de combustión y la planta de enfriamiento respectivamente, y la mezcla gaseosa no condensable es aspirada por la presión negativa del soplante y mezclada con la corriente de gas purificado y frío, por lo cual el sistema entero de circulación de gas se lleva a cabo en un circuito cerrado.

2. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el azufre elemental es fundido y luego quemado con oxígeno puro diluido en un gas de combustión frío y el gas que sale de la cámara de combustión se mantiene a una temperatura de menos de 1200ºC.

3. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó reivindicación 2, en el que el gas de combustión obtenido tiene al menos un 80% de SO_{2} (v/v).

4. Un procedimiento de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que el gas de combustión es purificado y enfriado a una temperatura próxima a la temperatura ambiente.

5. Un procedimiento de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en que del 70% al 95% de la corriente de gas purificado y enfriado es recirculada hacia el horno de combustión y enriquecido con oxígeno puro para mantener la combustión.

6. Un procedimiento de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en que del 5% al 30% de la corriente de gas purificado y enfriado es enviada a la planta de enfriamiento para obtener SO_{2} líquido y la mezcla gaseosa no condensable de SO_{2} y oxígeno no usado.