NO155287B

NO155287B - METHOD OF PROCESSING SULFURIC ACID.

Info

Publication number: NO155287B
Application number: NO82820497A
Authority: NO
Inventors: Stig Arvid Petersson; Ulf Christer Waara
Original assignee: Boliden Ab
Priority date: 1980-06-19
Filing date: 1982-02-17
Publication date: 1986-12-01
Also published as: AU541376B2; NO155287C; NO820497L; AU7224481A

Description

Denne oppfinnelse angår en fremgangsmåte ved fremstilling av svovelsyre ut fra en svoveldioxydholdig gass, spesielt ovnsgass erholdt ved metallurgiske prosesser, ved oxydasjon til svoveltrioxyd i nærvær av en katalysator i en oxydasjonsreaktor og omsetning av svoveltrioxydet til svovelsyre. Fremgangsmåten er også anvendelig for gasser inneholdende bare små mengder svoveldioxyd, f.eks. avgasser fra kraftverk. This invention relates to a method for the production of sulfuric acid from a gas containing sulfur dioxide, in particular furnace gas obtained by metallurgical processes, by oxidation to sulfur trioxide in the presence of a catalyst in an oxidation reactor and conversion of the sulfur trioxide to sulfuric acid. The method is also applicable to gases containing only small amounts of sulfur dioxide, e.g. exhaust gases from power plants.

Ved fremstilling av svovelsyre i industriell måle- In the production of sulfuric acid in industrial measuring

stokk er det anvendte utgangsmateriale vanligvis en prosessgass som inneholder svoveldioxyd. En slik prosessgass kan erholdes ved brenning av et hvilket som helst materiale som inneholder svovel. Eksempelvis fåes der ved røsting av svovel-holdige malmkonsentrater ved metallfremstillingsprosesser en prosessgass som ofte inneholder fra 3 til 10 volum% svoveldioxyd . cane, the starting material used is usually a process gas containing sulfur dioxide. Such a process gas can be obtained by burning any material containing sulphur. For example, when roasting sulphur-containing ore concentrates in metal production processes, a process gas is obtained which often contains from 3 to 10% by volume of sulfur dioxide.

Det kan også nevnes at andre prosessgasser av interesse i denne sammenheng er ovnsgasser erholdt ved diskonti-nuerlige metallurgiske prosesser, såsom de gasser som fåes fra konvertere rent generelt og PS-konvertere og Kaldo-konvertere i særdeleshet, skjønt også ovnsgasser fra kontinu-erlige prosesser for fremstilling av kobber, bly og sink er av interesse. It can also be mentioned that other process gases of interest in this context are furnace gases obtained from discontinuous metallurgical processes, such as the gases obtained from converters in general and PS converters and Kaldo converters in particular, although also furnace gases from continuous processes for the production of copper, lead and zinc is of interest.

Den svoveldioxydholdige prosessgass er vanligvis foru-renset med metallstøv, såsom arsen, kvikksølv, kadmium, osv. The sulfur dioxide-containing process gas is usually contaminated with metal dust, such as arsenic, mercury, cadmium, etc.

og må derfor renses ved at den underkastes diverse vaske-prosesser, før den behandles i anlegget for fremstilling av svovelsyre, som vanligvis er et såkalt kontaktanlegg for katalytisk oxydasjon av svoveldioxyd til svoveltrioxyd. Slik fremstilling av svovelsyre representerer en vesentlig prosentvis dekning av de faste kostnader ved fremstillingen av hovedproduktet, som ofte er et metall, skjønt fremstillingen av svovelsyre i mange tilfeller kan være motivert av et ønske om å rense prosessgasser for svovel. En annen metode til å rense prosessgass for svovel går ut på å absorbere svoveldioxydinnholdet i vann eller annen absorpsjonsvæske, som deretter avgasses , idet den avdrevne gass etter rensning komprimeres til væskeformig svoveldioxyd, slik som.det beskrives i and must therefore be cleaned by subjecting it to various washing processes, before it is processed in the facility for the production of sulfuric acid, which is usually a so-called contact facility for the catalytic oxidation of sulfur dioxide to sulfur trioxide. Such production of sulfuric acid represents a substantial percentage coverage of the fixed costs of the production of the main product, which is often a metal, although the production of sulfuric acid may in many cases be motivated by a desire to purify process gases of sulphur. Another method of purifying process gas for sulfur involves absorbing the sulfur dioxide content in water or another absorption liquid, which is then degassed, with the stripped gas after purification being compressed into liquid sulfur dioxide, as described in

f.eks. DE,B,382967 (7313965-1). Dette flytende svoveldioxyd er også et produkt som kan selges som sådant, og som gir en viss prosentvis dekning av kostnadene ved hovedproduktet. e.g. DE, B, 382967 (7313965-1). This liquid sulfur dioxide is also a product that can be sold as such, and which provides a certain percentage coverage of the costs of the main product.

De fleste av metallprodusentene som anvender svovel-holdige råmetallutgangsmaterialer, er således mer eller mindre tvunget til å gjøre noe med svovelinnholdet i prosessgassene som dannes, og de er ofte i stand til å fremstille svovelsyre og/eller svoveldioxyd i separate produksjonslinjer. Most of the metal producers who use sulfur-containing raw metal starting materials are thus more or less forced to do something about the sulfur content of the process gases that are formed, and they are often able to produce sulfuric acid and/or sulfur dioxide in separate production lines.

De krav som stilles ved fremstilling av svovelsyre, veier følgelig meget tungt ved tilveiebringelse av moderne metallurgiske prosesser for fremstilling av metaller ut fra sulfidiske råmaterialer. Følgelig er det lagt vidtrekkende restriksjoner på måten hvorpå de metallurgiske prosesser ut-føres, hva angår gasstrømning, produksjonsavbrytelser, osv. The demands placed on the production of sulfuric acid are therefore very important in the provision of modern metallurgical processes for the production of metals from sulphidic raw materials. Consequently, far-reaching restrictions have been placed on the manner in which the metallurgical processes are carried out, in terms of gas flow, production interruptions, etc.

Et problem man møter ved fremstilling av svovelsyre ut fra svoveldioxydholdige prosessgasser, er det problem som består i at oxydasjonen av svoveldioxyd til svoveltrioxyd er meget langsom, og at det følgelig må benyttes teknisk avanserte kontaktmaterialer (katalysatorer). Disse kontaktmaterialer må anvendes under konstante driftsbetingelser med hensyn til gasstilførsel, svoveldioxydinnhold og temperatur. Da svoveldioxydinnholdet i den tilførte gass vanligvis ikke kan være høyere enn 7-8%, blir gassvolumet stort, hvilket innebærer at anlegget for fremstilling av svovelsyre også må ha store dimensjoner, hvilket medfører høye inve-steringskostnader og driftskostnader. Et annet alvorlig problem, som representerer en kostbar ulempe, er det problem at prisene på svovelsyre og svoveldioxyd svinger meget, hovedsakelig som følge av tilbud og etterspørsel. Resultatet av denne sistnevnte ulempe er at metallprodusenter, for å holde produksjonen gående, ofte tvinges til å selge svovelcyre eller svoveldioxyd til priser som ligger langt under de normale kostnader, eller i det minste langt under fremstil-lingskostnadene. A problem encountered when producing sulfuric acid from sulfur dioxide-containing process gases is that the oxidation of sulfur dioxide to sulfur trioxide is very slow, and that consequently technically advanced contact materials (catalysts) must be used. These contact materials must be used under constant operating conditions with regard to gas supply, sulfur dioxide content and temperature. As the sulfur dioxide content in the supplied gas cannot usually be higher than 7-8%, the gas volume becomes large, which means that the facility for producing sulfuric acid must also have large dimensions, which entails high investment costs and operating costs. Another serious problem, which represents a costly disadvantage, is the problem that the prices of sulfuric acid and sulfur dioxide fluctuate greatly, mainly as a result of supply and demand. The result of this latter disadvantage is that metal producers, in order to keep production going, are often forced to sell sulfuric acid or sulfur dioxide at prices that are far below normal costs, or at least far below production costs.

Det er kjent prosesser ved hvilke svoveltrioxyd fremstilles ved en reaksjon mellom teknisk rent svoveldioxyd og rent oxygen. Ingen av de hittil foreslåtte prosesser har imidlertid hittil vist seg å være tilfredsstillende som følge av flere alvorlige problemer som oppstår under driften av prosessene. Således har det ikke vært mulig å finne noen katalysator som kan anvendes i lengere tid. Konvensjonelle katalysatorer for svoveltrioxydomdannelse inaktiveres allerede etter kort tids bruk. En av grunnene er at det har vist seg ytterst vanskelig å regulere reaksjonstemperaturen, og hurtige temperaturøkninger innebærer umiddelbart en øde-leggelse av katalysatoren. Alle disse problemer er det for-øvrig grundig redegjort for i noen av de publikasjoner som vil bli omtalt nedenfor. There are known processes by which sulfur trioxide is produced by a reaction between technically pure sulfur dioxide and pure oxygen. However, none of the processes proposed so far have proven to be satisfactory as a result of several serious problems that arise during the operation of the processes. Thus, it has not been possible to find any catalyst that can be used for a longer period of time. Conventional catalysts for sulfur trioxide formation are already inactivated after a short period of use. One of the reasons is that it has proven extremely difficult to regulate the reaction temperature, and rapid temperature increases immediately involve the destruction of the catalyst. Incidentally, all these problems are thoroughly explained in some of the publications that will be discussed below.

I henhold til SE,C,69829 ble det allerede i 1925 foreslått, i et forsøk på å overvinne vanskeligheter av ovennevnte type, å kontinuerlig endre sammensetningen av gassblandingen som ble tilført kontaktskiktet. Det ble foreslått å holde den produserte mengde svoveltrioxyd konstant under driften ved kontinuerlig regulering av sammensetningen av den til-førte gassblanding, for derved å overvinne problemene med avtagende aktivitet av kontaktmaterialet. Videre ble det foreslått å fortynne gassblandingen med inert gass for bedre å kunne regulere varmeutviklingen i katalysatorskiktet. Den sistnevnte inertgasstilførsel synes meget vesentlig for driften, og derfor har denne fremgangsmåte bare teoretisk interesse, og den har såvidt vites ikke funnet praktisk anvendelse . According to SE,C,69829, it was already proposed in 1925, in an attempt to overcome difficulties of the above type, to continuously change the composition of the gas mixture supplied to the contact layer. It was proposed to keep the produced amount of sulfur trioxide constant during operation by continuously regulating the composition of the supplied gas mixture, thereby overcoming the problems of decreasing activity of the contact material. Furthermore, it was proposed to dilute the gas mixture with inert gas in order to better regulate the development of heat in the catalyst layer. The latter inert gas supply seems very essential for the operation, and therefore this method has only theoretical interest, and as far as is known, it has not found practical application.

Andre fremgangsmåter som er blitt foreslått for over-føring av rent svoveldioxyd til svoveltrioxyd, er beskrevet i DE,A, 2 159 789 og 2 223 131, i hvilke det vurderes en resirkulering av en del av det fremstilte trioxyd for å regulere reaksjonstemperaturen i kontaktskiktet. Til tross for resirkuleringen ble det funnet å være umulig å overføre gasser med et svoveldioxydinnhold utover ca. 9 volum% uten å ødelegge katalysatoren. Følgelig var det behov for til-førsel av inert gass for å fortynne den tilførte gassblanding, hvorved dimensjonene av anlegget må bli store og den produserte gass fortynnes med hensyn til svoveltrioxyd som følge av inertgasstilførselen. En forbedret fremgangsmåte ble foreslått i DE,A, 2 418 216. Ved denne fremgangsmåte utføres om-dannelsesreaksjonen i væskekjølte rørvarmevekslere,under anvendelse av en SC^/C^-blanding som kan være støkiometrisk eller kan inneholde overskudd av oxygen. I eksempelet benyttes en støkiometrisk gassblanding. Til tross for de spesi-fikke og temmelig kompliserte apparaturhjelpemidler som trenges for å regulere reaksjonstemperaturen, må det benyttes en katalysator med et relativt lavt innhold av vanadiumpentoxyd for å overvinne prosessproblemer som ellers ville oppstå. Det angis således som fordelaktig å anvende bare 0,5 - 1 vekt% V2O5 i katalysatorskiktet, hvilket innebærer anvendelse av forholdsvis store mengder katalysator og store reaktorvolumer sammenlignet med konvensjonelt anvendte katalysatorer, som normalt inneholder 4-6 vekt% V^O,.. Other methods that have been proposed for the transfer of pure sulfur dioxide to sulfur trioxide are described in DE,A, 2 159 789 and 2 223 131, in which a recycling of part of the produced trioxide is considered in order to regulate the reaction temperature in the contact layer . Despite the recycling, it was found to be impossible to transfer gases with a sulfur dioxide content above approx. 9% by volume without destroying the catalyst. Consequently, there was a need for the supply of inert gas to dilute the supplied gas mixture, whereby the dimensions of the plant must become large and the produced gas is diluted with respect to sulfur trioxide as a result of the inert gas supply. An improved method was proposed in DE,A, 2 418 216. In this method, the conversion reaction is carried out in liquid-cooled tube heat exchangers, using a SC₁/C₂ mixture which may be stoichiometric or may contain an excess of oxygen. In the example, a stoichiometric gas mixture is used. Despite the specific and rather complicated apparatus aids needed to regulate the reaction temperature, a catalyst with a relatively low content of vanadium pentoxide must be used to overcome process problems that would otherwise arise. It is thus stated as advantageous to use only 0.5 - 1% by weight V2O5 in the catalyst layer, which implies the use of relatively large amounts of catalyst and large reactor volumes compared to conventionally used catalysts, which normally contain 4-6% by weight V^O,...

En annen fremgangsmåte i faget, som sies å være i Another method in the art, which is said to be in

stand til å overvinne de ovennevnte temperaturproblemer, beskrives i NO,B, 131417. Ved denne prosess benyttes en flertrinns teknikk for overføringen. Den behandlede gass inneholder 25 - 100 volum% svoveldioxyd og blir først blandet med et støkiometrisk overskudd av oxygen og deretter bragt i kontakt med katalysatoren i en reaksjonssone, hvorpå den kjøles. I de påfølgende trinn blandes reaksjonsgassen fra et foregående trinn med en ny porsjon av den som utgangsmateriale anvendte gass i nærmere angitte mengdeforhold for å unngå en temperaturøkning som er for høy til at den kan tillates i det neste omdannelse^crinn. I utførelseseksempelet benyttes der syv på hverandre følgende omdannelsestrinn, i hvilke overføringen utføres med et overskudd av oxygen i samtlige trinn med unntagelse av det siste. Eksempelvis er SC^/C^-forholdet i det første trinn ca. 2:4,5, mens det støkiometriske forhold er 2:1. able to overcome the above-mentioned temperature problems, is described in NO,B, 131417. In this process, a multi-stage technique is used for the transfer. The treated gas contains 25 - 100% by volume of sulfur dioxide and is first mixed with a stoichiometric excess of oxygen and then brought into contact with the catalyst in a reaction zone, after which it is cooled. In the following steps, the reaction gas from a previous step is mixed with a new portion of the gas used as starting material in specified proportions to avoid a temperature increase that is too high to be allowed in the next conversion step. In the exemplary embodiment, seven consecutive conversion stages are used, in which the transfer is carried out with an excess of oxygen in all stages with the exception of the last one. For example, the SC^/C^ ratio in the first step is approx. 2:4.5, while the stoichiometric ratio is 2:1.

I DE,A, 2 307 973 beskrives en fremgangsmåte for over-føring av SC>2 til SOj, ved hvilken der ved anvendelse av en flertrinns teknikk og overskudd av oxygen kan benyttes S02-gass med et SO^-innhold på inntil 66 volum%. In DE,A, 2 307 973, a method for the transfer of SC>2 to SOj is described, in which, by using a multi-stage technique and an excess of oxygen, SO2 gas can be used with an SO2 content of up to 66 volumes %.

Målet med den foreliggende oppfinnelse er å eliminere stort sett alle de ovennevnte ulemper, samtidig som det tilveiebringes visse fordeler, f.eks. fra et miljøvernsynspunkt, såsom færre utslipproblemer enn ved anvendelse av konvensjonelle svovelsyreprosesser. Ved utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen fremmmes således reaksjonen mellom svoveldioxyd og oxygen for dannelse av svoveltrioxyd, og dimensjonene av anlegget for hvert tonn fremstilt svovelsyre er betydelig mindre enn for konvensjonelle prosesser. Fremstillingen av konsentrert svoveldioxydgass eller flytende svoveldioxyd, som er en nødvendig betingelse ved oppfinnelsen, The aim of the present invention is to eliminate substantially all of the above-mentioned disadvantages, while providing certain advantages, e.g. from an environmental protection point of view, such as fewer discharge problems than when using conventional sulfuric acid processes. When carrying out the method according to the invention, the reaction between sulfur dioxide and oxygen is thus promoted to form sulfur trioxide, and the dimensions of the plant for each tonne of sulfuric acid produced are significantly smaller than for conventional processes. The production of concentrated sulfur dioxide gas or liquid sulfur dioxide, which is a necessary condition of the invention,

kan, i kombinasjon med oppfinnelsen, gi praktisk talt ubegren-set fleksibilitet med hensyn til valget av svoveldioxyd eller svovelsyre som sluttprodukt. can, in combination with the invention, provide practically unlimited flexibility with regard to the choice of sulfur dioxide or sulfuric acid as end product.

I henhold til oppfinnelsen tilveiebringes det således According to the invention it is thus provided

en fremgangsmåte av den innledningsvis angitte art, som er særpreget ved de trekk som er angitt i krav l's karakterise-rende del. Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen benyttes der således et støkiometrisk overskudd av svoveldioxyd, a method of the type indicated at the outset, which is characterized by the features specified in the characterizing part of claim 1. In the method according to the invention, a stoichiometric excess of sulfur dioxide is thus used,

i form av en konsentrert gass, som kan stamme fra flytende svoveldioxyd, og som tilføres på en slik måte at reaksjonstemperaturen kan reguleres nøyaktig. Svoveldioxydet oxyderes med en oxygenholdig gass og fortrinnsvis med rent oxygen, og følgelig kan oxydasjonsreaktoren konstrueres på enkel måte, med bare ett eller to katalysatorskikt. Det er således mulig å anvende en gass som inneholder inertgasser, men dette er ikke å foretrekke, da inertgassene senere må fjernes ved utlufting. Utluftningsgassene inneholdende inertgasser kan utnyttes og svoveldioxydet gjenvinnes ved at gassene ledes til svoveldioxyd-separasjonstrinnet, f.eks. in the form of a concentrated gas, which may originate from liquid sulfur dioxide, and which is supplied in such a way that the reaction temperature can be precisely regulated. The sulfur dioxide is oxidized with an oxygen-containing gas and preferably with pure oxygen, and consequently the oxidation reactor can be constructed in a simple way, with only one or two catalyst layers. It is thus possible to use a gas that contains inert gases, but this is not preferable, as the inert gases must later be removed by venting. The vent gases containing inert gases can be utilized and the sulfur dioxide recovered by directing the gases to the sulfur dioxide separation step, e.g.

et svoveldioxydanlegg. Følgelig er det ikke så viktig å anvende oxygen av ekstremt høy renhet, da prosessen gir mulig-het for å ta vare på eventuelle inertgasser som måtte til-føres sammen med oxygenet. Den varmemengde som utvikles under reaksjonen, kan effektivt gjenvinnes i form av høytrykks-damp. Ved nøyaktig regulering av mengdeforholdet svoveldioxyd: oxygen skjer reaksjonene som skal utføres, uten oppvarmning av reaktantene og med minimalt kjølebehov i reaktoren. Skjønt fremgangsmåten kan utføres under anvendelse av et molforhold SO2/O2 ned til ca. 2,5, foretrekkes det således å anvende a sulfur dioxide plant. Consequently, it is not so important to use oxygen of extremely high purity, as the process makes it possible to take care of any inert gases that may have to be added together with the oxygen. The amount of heat developed during the reaction can be effectively recovered in the form of high-pressure steam. By precisely regulating the ratio of sulfur dioxide: oxygen, the reactions to be carried out take place without heating the reactants and with a minimal need for cooling in the reactor. Although the process can be carried out using a molar ratio of SO2/O2 down to approx. 2.5, it is thus preferred to use

et molforhold SC^/C^ på 9 - 11 når det benyttes ett enkelt katalysatorskikt, mens et molforhold på 5 - 7 kan anvendes i en flerskiktsprosess. Disse foretrukne mengdeforhold muliggjør adiabatisk utførelse av prosessen. a molar ratio SC^/C^ of 9 - 11 when a single catalyst layer is used, while a molar ratio of 5 - 7 can be used in a multi-layer process. These preferred quantity ratios enable adiabatic execution of the process.

Det ligger også innenfor oppfinnelsens ramme å innføre flytende svoveldioxyd direkte i katalysatorskiktet, hvilket gjør det mulig å foreta en hurtig senkning av katalysator-skiktets temperatur og å holde skiktet ved lav temperatur og innenfor det ønskede temperaturområde. It is also within the framework of the invention to introduce liquid sulfur dioxide directly into the catalyst layer, which makes it possible to quickly lower the temperature of the catalyst layer and to keep the layer at a low temperature and within the desired temperature range.

Med "rent oxygen" menes her og i den følgende tekst hovedsakelig tekniske og kommersielt tilgjengelige oxygen-kvaliteter. Oxygenet kan således inneholde mindre mengder av andre gasser. By "pure oxygen" is meant here and in the following text mainly technical and commercially available oxygen qualities. The oxygen can thus contain smaller amounts of other gases.

Svoveldioxyd kan skilles fra prosessgasser på flere forskjellige måter, skjønt det fortrinnsvis skilles fra gassen ved absorpsjon i vann eller i annet absorpsjonsmiddel, hvoretter det avdrives ved tilførsel av damp og komprimeres til flytende svoveldioxyd. Ved fraskillelse av svoveldioxydet fra prosessgassen på denne måte, og ved lagring av svoveldioxydet, sikres muligheten for å oppnå en meget jevn tilførsel av svoveldioxyd for fremstillingen av svovelsyre. En ytterligere fordel som oppnåes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er den at der kan fremstilles en ytterst ren svovelsyre. Dette er av største interesse blant annet hva angår svovelsyre for anvendelse som råmateriale for fremstilling av gjødnings-stoffer, hvor selv spormengder av visse forurensninger kan være uønskede. Sulfur dioxide can be separated from process gases in several different ways, although it is preferably separated from the gas by absorption in water or in another absorbent, after which it is driven off by the supply of steam and compressed into liquid sulfur dioxide. By separating the sulfur dioxide from the process gas in this way, and by storing the sulfur dioxide, the possibility of achieving a very even supply of sulfur dioxide for the production of sulfuric acid is ensured. A further advantage achieved by the method according to the invention is that an extremely pure sulfuric acid can be produced. This is of greatest interest, among other things, with regard to sulfuric acid for use as a raw material for the production of fertilisers, where even trace amounts of certain pollutants can be undesirable.

Fremgangsmåten er basert på den følgende eksoterme reaksjon, som er kjent i faget: og hydratisering i henhold til The method is based on the following exothermic reaction, which is known in the art: and hydration according to

Reaksjon (1) begunstiges termodynamisk ved lav temperatur og høyt trykk. Reaksjonskinetikken blir imidlertid ugunstig påvirket av lav temperatur, hvilket kompenseres for ved bruk av en katalysator. For å oppnå tilfredsstillende reaksjonshastigheter utføres reaksjonen vanligvis ved tem-peraturer mellom 400° og 650°C. I denne henseende kan det vise seg problematisk å regulere temperaturen ved den eksoterme Reaction (1) is thermodynamically favored at low temperature and high pressure. However, the reaction kinetics is adversely affected by low temperature, which is compensated for by using a catalyst. In order to achieve satisfactory reaction rates, the reaction is usually carried out at temperatures between 400° and 650°C. In this respect, it can prove problematic to regulate the temperature at the exotherm

reaksjon. reaction.

Ved at svoveltrioxyd fremstilles ut fra rent oxygen In that sulfur trioxide is produced from pure oxygen

og overskuddsmengder av svoveldioxyd, og ved at restmengder av svoveldioxyd resirkuleres, slik det gjøres ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, forrykkes reaksjonslikevekten and excess amounts of sulfur dioxide, and by recycling residual amounts of sulfur dioxide, as is done in the method according to the invention, the reaction equilibrium is shifted

(1) mot høyre, . hvorved reaksjonen fremmes. (1) towards the right, . thereby promoting the reaction.

Et eksempel på en utførelse av oppfinnelsen skal nu beskrives mer detaljert under henvisning til den vedføyede tegning, hvis eneste figur er et blokkskjema som illustrerer denne foretrukne utførelse. An example of an embodiment of the invention will now be described in more detail with reference to the attached drawing, the only figure of which is a block diagram illustrating this preferred embodiment.

Som angitt ved 1 på figuren fremstilles flytende svoveldioxyd ut fra svoveldioxydholdige prosessgasser ved absorpsjon og avgassing i henhold til en fremgangsmåte beskrevet i SE,B, 7313965-1 og føres, via ledning 1' til en lagertank 1" for flytende svoveldioxyd, fra hvilken svoveldioxyd kan tas ut i ønskede mengder og via ledning 1"' føres til en svoveldioxyd-fordamper 2, Fordampning av svoveldioxydet oppnåes ved tilførsel av damp eller varmt vann til fordamperen 2 via en ledning 2a. Etter varmeavgivelse fjernes dampen eller varmtvannet fra fordamperen gjennom en ledning 2b. I det viste tilfelle er det nødvendig å tilføre en varmemengde svarende til 0,1 tonn damp pr. tonn fremstilt svovelsyre. As indicated at 1 in the figure, liquid sulfur dioxide is produced from sulfur dioxide-containing process gases by absorption and degassing according to a method described in SE,B, 7313965-1 and is led, via line 1', to a storage tank 1" for liquid sulfur dioxide, from which sulfur dioxide can be taken out in desired quantities and via line 1"' led to a sulfur dioxide vaporizer 2. Evaporation of the sulfur dioxide is achieved by supplying steam or hot water to the vaporizer 2 via a line 2a. After heat release, the steam or hot water is removed from the evaporator through a line 2b. In the case shown, it is necessary to supply an amount of heat corresponding to 0.1 tonne of steam per tonnes of sulfuric acid produced.

En del av svoveldioxydet tilføres hensiktsmessig i væskeform, direkte til kontakttårnet, slik at temperaturen kan reguleres. Part of the sulfur dioxide is suitably supplied in liquid form, directly to the contact tower, so that the temperature can be regulated.

Den dannede svoveldioxydgass, som har en temperatur It formed sulfur dioxide gas, which has a temperature

på ca. 25°C, føres til en varmeveksler 4, via en ledning 3, og forvarmes med oxygen tilført til varmeveksleren 4 via en ledning 5, i en mengde svarende til et støkiometrisk svovel-dioxydoverskudd på ca. 5:1, til en temperatur på ca. 400°C. Den således forvarmede gassblanding føres via ledning 6 til et kontakttårn 7, i hvilket svoveldioxydet oxyderes til svoveltrioxyd ved hjelp av oxygenet og en katalysator, som hensiktsmessig kan være vanadiumpentoxyd. I de tilfeller hvor det er nødvendig å foreta en sterk kjøling av katalysatoren, innføres flytende svoveldioxyd direkte i kontakttårnet 7 som angitt ved pilen 7'. Alternativt kan der imidlertid anvendes kjøleinnretninger i skiktet for indirekte kjøling. of approx. 25°C, is fed to a heat exchanger 4, via a line 3, and preheated with oxygen supplied to the heat exchanger 4 via a line 5, in an amount corresponding to a stoichiometric sulfur dioxide excess of approx. 5:1, to a temperature of approx. 400°C. The thus preheated gas mixture is led via line 6 to a contact tower 7, in which the sulfur dioxide is oxidized to sulfur trioxide with the help of the oxygen and a catalyst, which can conveniently be vanadium pentoxide. In those cases where it is necessary to carry out a strong cooling of the catalyst, liquid sulfur dioxide is introduced directly into the contact tower 7 as indicated by the arrow 7'. Alternatively, however, cooling devices can be used in the layer for indirect cooling.

Som følge av den eksoterme reaksjon i kontakttårnet 7 får gassblandingen som inneholder svoveldioxyd og svoveltrioxyd, og som tas ut fra tårnet gjennom en ledning 8, en temperatur på ca. 650°C. Som angitt ved pilen 10 tas en del av denne gassens varmeinnhold ut i form av høytrykksdamp ved at gassen ledes gjennom en koker 9. Gassen, som nu har en temperatur på ca. 400°C, ledes eventuelt via ledninger 11, 13, gjennom en ytterligere kontaktinnretning 12, før den føres tilbake gjennom varmeveksleren 4, for oppvarmning av inn-kommende gass. Gassen ledes via ledning 14 med en temperatur på ca. 50°C til et absorpsjonstårn 15, hvor den omsettes med svovelsyreoppløsning som sirkulerer gjennom tårnet via ledninger 16, 17, idet også vann tilsettes svovelsyreopp-løsningen, som angitt ved pilen 22, i en mengde svarende til mengden av svoveltrioxyd. Gassen som ikke absorberes i absorpsjonstårnet 15, resirkuleres til varmeveksleren 4, via en ledning 21. Før den varme svovelsyre, som forlater absorpsjonstårnet 15 med et innhold av svoveldioxyd i oppløsning, ledes til varmeveksleren 18 via en ledning 16 for kjøling med vann, tas der fra nevnte strøm en delstrøm som ledes til et avdrivningstårn 20 via en ledning 19. På denne måte fåes der fra varmeveksler 18 varmt vann med et energiinnhold svarende til ca. 0,4 tonn damp pr. tonn fremstilt svovelsyre, som tas ut som vist ved pilen 18'. Svoveldioxyd avdrives fra svovelsyren, som føres til avdrivningstårnet 20 via ledningen 19, ved hjelp av det til dette tilførte oxygen. Det avdrevne svoveldioxyd og oxygenet tilføres til varmeveksleren 4 via ledningen 5. Den for svoveldioxyd befridde svovelsyre tas ut fra avdrivningstårnet 20 som et sluttprodukt, som vist. As a result of the exothermic reaction in the contact tower 7, the gas mixture containing sulfur dioxide and sulfur trioxide, which is taken out of the tower through a line 8, gets a temperature of approx. 650°C. As indicated by arrow 10, part of the heat content of this gas is removed in the form of high-pressure steam by passing the gas through a boiler 9. The gas, which now has a temperature of approx. 400°C, is possibly led via lines 11, 13, through a further contact device 12, before it is led back through the heat exchanger 4, for heating incoming gas. The gas is led via line 14 at a temperature of approx. 50°C to an absorption tower 15, where it is reacted with sulfuric acid solution that circulates through the tower via lines 16, 17, water being also added to the sulfuric acid solution, as indicated by arrow 22, in an amount corresponding to the amount of sulfur trioxide. The gas that is not absorbed in the absorption tower 15 is recycled to the heat exchanger 4, via a line 21. Before the hot sulfuric acid, which leaves the absorption tower 15 with a content of sulfur dioxide in solution, is led to the heat exchanger 18 via a line 16 for cooling with water, it is taken from said flow a partial flow which is led to a removal tower 20 via a line 19. In this way, hot water is obtained from heat exchanger 18 with an energy content corresponding to approx. 0.4 tonnes of steam per tonnes of sulfuric acid produced, which is taken out as shown by the arrow 18'. Sulfur dioxide is removed from the sulfuric acid, which is led to the removal tower 20 via line 19, with the help of the oxygen added to it. The stripped sulfur dioxide and oxygen are supplied to the heat exchanger 4 via line 5. The sulfuric acid freed from sulfur dioxide is taken out from the stripping tower 20 as an end product, as shown.

Eksempel 1 Example 1

Et antall forsøk ble utført for å undersøke ydelsen A number of experiments were carried out to investigate the performance

av katalysatorene når de ble benyttet for oxydasjon av en ren svoveldioxydgass med rent oxygen for dannelse av svoveltrioxyd. Gasshastighetene ble regulert med en strømnings-mengdemåler for hver komponent, hvoretter gassene ble blandet før oppvarmningen. Den forvarmede gassblanding ble så innført i et 300 - 400 ml høyt katalysatorskikt av en katalysator-masse som markedsføres under handelsnavnet BASF 04-10 og of the catalysts when they were used for the oxidation of a pure sulfur dioxide gas with pure oxygen to form sulfur trioxide. The gas rates were regulated with a flow meter for each component, after which the gases were mixed prior to heating. The preheated gas mixture was then introduced into a 300 - 400 ml high catalyst layer of a catalyst mass which is marketed under the trade name BASF 04-10 and

foreligger i form av 6 mm stenger og inneholder 6 vekt% V2C>5. Katalysatormassens vekt var 100 - 150 g. Skiktets temperatur ble overvåket kontinuerlig. Innløps- og utløpstemperaturen ved stabile driftsbetingelser er oppført i den nedenstående tabell, sammen med andre data fra forsøkene. is available in the form of 6 mm rods and contains 6% by weight V2C>5. The weight of the catalyst mass was 100 - 150 g. The temperature of the layer was continuously monitored. The inlet and outlet temperatures under stable operating conditions are listed in the table below, together with other data from the experiments.

I samtlige forsøk, unntatt i forsøk nr. 5, var oxygen-utbyttet nesten 100%. Som det vil sees av temperaturene, ga forsøk nr.' 3 og 4 best resultat. Ved forsøk nr. 1 og 2 måtte gassblandingen forvarmes til en høyere temperatur for å oppnå stabil oxydasjon. Ved forsøk nr. 5, hvor molforholdet S02/02 var så lavt som 5,7 ble katalysatoren ødelagt som følge av en stor temperaturøkning, men dette problem kunne ha vært løst hvis man i henhold til oppfinnelsen hadde tilført en del av svoveldioxydet i væskeform og derved kjølt skiktet. In all experiments, except in experiment no. 5, the oxygen yield was almost 100%. As will be seen from the temperatures, trial No.' 3 and 4 best result. In experiments no. 1 and 2, the gas mixture had to be preheated to a higher temperature in order to achieve stable oxidation. In experiment no. 5, where the molar ratio S02/O2 was as low as 5.7, the catalyst was destroyed as a result of a large increase in temperature, but this problem could have been solved if, according to the invention, part of the sulfur dioxide had been added in liquid form and thereby cooling the layer.

Også andre katalysatorer, såsom "Degussa" 1% Pt på silicium og Haldor-Topsoe VK 38 A, av form som 4 mm x 7 mm ringer med 7% V2^5' kle testet med tilsvarende positive re-sultater . Also other catalysts, such as "Degussa" 1% Pt on silicon and Haldor-Topsoe VK 38 A, in the form of 4 mm x 7 mm rings with 7% V2^5' kle tested with similarly positive results.

Eksempel 2 Example 2

I et anlegg av den på figuren viste type, og som hadde en kapasitet på 10 tonn I^SO^ pr. time, ble ca. 6,5 tonn flytende svoveldioxyd fordampet pr. time ved tilsetning av ca. 1 tonn lavtrykksdamp pr. time. Oxygen i en mengde av 1,6 tonn pr. time ble tilført til svoveldioxydet, og etter forvarmning ble den gassformige blanding ledet til kontakt- In a plant of the type shown in the figure, which had a capacity of 10 tonnes of I^SO^ per hour, was approx. 6.5 tonnes of liquid sulfur dioxide evaporated per hour by adding approx. 1 ton of low-pressure steam per hour. Oxygen in a quantity of 1.6 tonnes per hour was added to the sulfur dioxide, and after preheating the gaseous mixture was led to contact

tårnet, i hvilket svoveltrioxyd ble dannet. Ytterligere til- the tower, in which sulfur trioxide was formed. Further to-

førsel av svoveldioxyd til kontakttårnet ble tilveiebragt gjennom resirkulering av gassen som passerte absorpsjonstårnet. supply of sulfur dioxide to the contact tower was provided by recirculation of the gas passing the absorption tower.

Den under prosessen utviklede varmemengde ble delvis gjen- The amount of heat developed during the process was partially re-

vunnet i form av damp, nemlig i en mengde av 0,4 tonn damp (40 atm) pr. tonn H2S04, og delvis ved forvarmning av til- won in the form of steam, namely in a quantity of 0.4 tonnes of steam (40 atm) per tonnes of H2S04, and partly by preheating the

førte gassblandinger. Det dannede svoveltrioxyd ble absor- led gas mixtures. The sulfur trioxide formed was absorbed

bert i svovelsyre og oppvarmet gjennom frigjøringen av absorp- bert in sulfuric acid and heated through the release of absorp-

sjonsvarme. Av svovelsyren i hvilken svoveltrioxyd var blitt absorbert, ble 10 tonn tatt ut hver time, mens en delstrøm ble kjølt med vann i en varmeveksler og fortynnet, slik at den igjen kunne absorbere svoveltrioxyd. På denne måte ga varmeveksleren varmt vann i en mengde svarende omtrent til 0,4 tonn damp (40 atm) pr. tonn B.^ SO^, ved en temperatur på tion heat. Of the sulfuric acid in which sulfur trioxide had been absorbed, 10 tons were withdrawn every hour, while a partial stream was cooled with water in a heat exchanger and diluted, so that it could again absorb sulfur trioxide. In this way, the heat exchanger produced hot water in a quantity corresponding to approximately 0.4 tonnes of steam (40 atm) per ton B.^ SO^, at a temperature of

ca. 8 5°C. about. 8 5°C.

Claims

1. Procedure for the production of sulfuric acid from a gas containing sulfur dioxide, in particular furnace gas obtained by metallurgical processes, by oxidation to sulfur trioxide in the presence of a catalyst in an oxidation reactor and conversion of the sulfur trioxide to sulfuric acid, characterized in that the sulfur dioxide is separated from the gas and oxidized to sulfur trioxide in the oxidation reactor with oxygen added to the sulfur dioxide in an amount that is less than the stoichiometric and which corresponds to a mole ratio S02/O2 of at least 2.5.

2. Method according to claim 1, characterized in that a mole ratio S02/02 On between 9 and 11 is used.

3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that non-oxidized sulfur dioxide is recycled.

4. Method according to claims 1-3, characterized in that the sulfur dioxide is separated <1> from the gas using a method for producing liquid sulfur dioxide.

5. Method according to claim 4, characterized in that at least part of the sulfur dioxide is supplied directly to the catalyst in liquid form.