(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫黄燃焼炉から来るＳＯ２とＳＯ３の混合ガスを充填層式スクラバーに導いて、循環する硫酸に接触させ、ＳＯ３を硫酸に吸収除去させてＳＯ２を得るに当たり、同スクラバーを、主にＳＯ２ガス冷却のための上段充填層（４ａ）と、主にＳＯ３除去のための下段充填層（４ｂ）から構成して、上段充填層（４ａ）には３０℃〜４０℃の温度で低温硫酸を、下段充填層（４ｂ）には７０℃〜９０℃の温度で高温硫酸を、それぞれ循環させ、上段充填層（４ａ）へ供給された低温の硫酸は、同充填層（４ａ）を流下し、ＳＯ２ガスとの熱交換によって若干温度上昇をきたした後、下段充填層（４ｂ）へ入り、ここへ供給された高温硫酸と合流して下段充填層（４ｂ）を流下し、主に下段充填層（４ｂ）において、同層を流下する硫酸と混合ガスとが接触することにより混合ガス中のＳＯ３が硫酸に吸収除去され、この硫酸は塔底から流出し、下段充填層（４ｂ）を流下する硫酸の温度は下段充填層（４ｂ）上部においては上段充填層（４ａ）から流下してくる低温硫酸との合流混合により比較的低温であるが、高温の混合ガスとの熱交換、およびＳＯ３吸収により徐々に上昇し、下段充填層（４ｂ）下部においてはＳＯ３吸収除去に適した温度となり、次いで、ＳＯ３吸収・除去後に残ったＳＯ２は上段充填層（４ａ）において低温の硫酸と接触することにより要求される温度まで冷却され、精製ＳＯ２ガスとされることを特徴とする、二酸化硫黄製造における三酸化硫黄吸収除去方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二酸化硫黄（ＳＯ２）製造における三酸化硫黄（ＳＯ３）吸収除去方法に関する。
【０００２】
本発明は、たとえば、シクロヘキサンからの直接酸化法によるカプロラクタム製造過程の副原料である温度４５℃以下のＳＯ３濃度３０ｍｇ／Ｎｍ３以下の精製ＳＯ２ガス（亜硫酸ガス）の製造に適用できる。
【０００３】
【従来の技術】
精製ＳＯ２ガスを製造する場合、不純物であるＳＯ３を完全に除去するとともに後工程で要求される温度まで冷却する必要がある。
【０００４】
従来の技術では、図２に示すように、硫黄燃焼炉（２１）で発生した高温のＳＯ２とＳＯ３の混合ガスは、廃熱ボイラ（２２）、蒸気過熱器（３０）およびエコノマイザ（２３）で熱回収された後、１段充填層式スクラバー（２４）に入る。同スクラバー（２４）には硫酸槽（２７）内の硫酸が循環ポンプ（２８）によって冷却器（２９）を経て循環されており、この硫酸にＳＯ３が吸収・除去される。残ったＳＯ２はシェル＆チューブ式のガス・ガス熱交換器（２５）で冷却空気により所定温度まで温度降下されて精製ＳＯ２ガスとされる。
【０００５】
この構成のＳＯ２製造装置では、ガス・ガス熱交換器（２５）に冷却用空気を供給するための空気ブロワー（２６）が必要である上に、同熱交換器（２５）に空気ブロワー（２６）をつなぐダクトが余分に必要であり、さらには空気ブロワー（２６）の駆動モーター用にかなりの電力が必要である。しかも、上記のように余分な機器が必要なことから運転面およびメンテナンス面で管理費および維持費が高く付くという問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、機器の数を減らしシンプルな設備にすることにより運転面およびメンテナンス面で管理費および維持費の節減を図ることができる二酸化硫黄製造における三酸化硫黄吸収除去方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、精製ＳＯ２ガス温度を必要な温度まで冷却する充填層運転温度と、ＳＯ３吸収除去に最適な充填層運転条件とを１つの塔内において設定し、ＳＯ３吸収除去を最適条件で行うと同時にガスの冷却をＳＯ３吸収除去塔で行うものである。
【０００８】
すなわち、本発明による二酸化硫黄製造における三酸化硫黄吸収除去方法は、硫黄燃焼炉から来るＳＯ２とＳＯ３の混合ガスを充填層式スクラバーに導いて、循環する硫酸に接触させ、ＳＯ３を硫酸に吸収除去させてＳＯ２を得るに当たり、同スクラバーを、主にＳＯ２ガス冷却のための上段充填層（４ａ）と、主にＳＯ３除去のための下段充填層（４ｂ）から構成して、上段充填層（４ａ）には３０℃〜４０℃の温度で低温硫酸を、下段充填層（４ｂ）には７０℃〜９０℃の温度で高温硫酸を、それぞれ循環させ、上段充填層（４ａ）へ供給された低温の硫酸は、同充填層（４ａ）を流下し、ＳＯ２ガスとの熱交換によって若干温度上昇をきたした後、下段充填層（４ｂ）へ入り、ここへ供給された高温硫酸と合流して下段充填層（４ｂ）を流下し、主に下段充填層（４ｂ）において、同層を流下する硫酸と混合ガスとが接触することにより混合ガス中のＳＯ３が硫酸に吸収除去され、この硫酸は塔底から流出し、下段充填層（４ｂ）を流下する硫酸の温度は下段充填層（４ｂ）上部においては上段充填層（４ａ）から流下してくる低温硫酸との合流混合により比較的低温であるが、高温の混合ガスとの熱交換、およびＳＯ３吸収により徐々に上昇し、下段充填層（４ｂ）下部においてはＳＯ３吸収除去に適した温度となり、次いで、ＳＯ３吸収・除去後に残ったＳＯ２は上段充填層（４ａ）において低温の硫酸と接触することにより要求される温度まで冷却され、精製ＳＯ２ガスとされることを特徴とする。
【０００９】
上記構成のＳＯ３吸収除去方法において、下段充填層に硫酸を７０℃〜９０℃の温度で循環させ、上段充填層に硫酸を３０℃〜４０℃の温度で循環させるものである。硫酸は好ましくは９８％〜９８．５％の濃度のものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図１に基いて詳しく説明する。
【００１１】
液化した硫黄は燃焼炉（１）で燃焼されて、１０％〜１８％の高濃度ＳＯ２ガスが発生する。このガスはその濃度に対応して１０００℃〜１４００℃の高温のＳＯ２とＳＯ３の混合ガスであり、ＳＯ２の酸化により副生したＳＯ３を３％程度含有する。この混合ガスは、廃熱ボイラ（２）、蒸気過熱器（１０）およびエコノマイザ（３）で熱回収された後、１６０℃〜２５０℃の温度で２段充填層式スクラバー（４）に入る。
【００１２】
２段充填層式スクラバー（４）は、竪型円筒充填塔であり、主にＳＯ２ガス冷却のための上段充填層（４ａ）と、主にＳＯ３除去のための下段充填層（４ｂ）から構成されている。スクラバー（４）の材質はステンレス、特殊合金、耐酸レンガライニング等である。スクラバー（４）の上段充填層（４ａ）には、硫酸槽（７）内の９８％〜９８．５％の硫酸が循環ポンプ（８）によって冷却器（９）を経て冷却された後、低温すなわち３０℃〜４０℃で循環されており、下段充填層（４ｂ）には硫酸槽（７）内の硫酸が循環ポンプ（８）によって冷却器（９）を経ないで高温すなわち７０℃〜９０℃の温度で循環されている。
【００１３】
上段充填層（４ａ）へ供給された低温の硫酸は、同充填層（４ａ）を流下し、ＳＯ２ガスとの熱交換によって若干温度上昇をきたした後、下段充填層（４ｂ）へ入り、ここへ供給された高温硫酸と合流して下段充填層（４ｂ）を流下する。主に下段充填層（４ｂ）において、同層を流下する硫酸と混合ガスとが接触することにより混合ガス中のＳＯ３が硫酸に吸収除去される。この硫酸は塔底の液排出口ノズルから流出し硫酸槽（７）へ戻される。下段充填層（４ｂ）を流下する硫酸の温度は下段充填層（４ｂ）上部においては上段充填層（４ａ）から流下してくる低温硫酸との合流混合により比較的低温であるが、高温の混合ガスとの熱交換、およびＳＯ３吸収により徐々に上昇し下段充填層（４ｂ）下部においてはＳＯ３吸収除去に適した温度となる。
【００１４】
次いで、ＳＯ３吸収・除去後に残ったＳＯ２は上段充填層（４ａ）において低温の硫酸と接触することにより要求される温度まで冷却され、精製ＳＯ２ガスとされる。
【００１５】
実操作例
本発明によるＳＯ２製造におけるＳＯ３吸収除去方法を実際に以下の設計条件で実施し、保証運転期間中にその性能が要求を充分満たすことを確認した。
【００１６】
（１）入口ガス条件
ガス量     ：  ２８１２１    （Ｎｍ３／ｈｒ）
ガス成分
ＳＯ２    ：    １３．９    （％）
ＳＯ３    ：      ０．４    （％）
Ｏ２      ：      ６．５    （％）
Ｎ２      ：    ７９．２    （％）
ガス温度   ：  １８０        （℃）
ガス圧力   ：      ０．３６  （Ｋｇ／ｃｍ２Ｇ）
（２）出口ガス条件
ガス量     ：  ２８０００    （Ｎｍ３／ｈｒ）
ガス成分
ＳＯ２    ：  １４．０        （％）
ＳＯ３    ：    ０            （％）
Ｏ２      ：    ６．５        （％）
Ｎ２      ：  ７９．５        （％）
ガス温度   ：  ４５            （℃）
ガス圧力   ：    ０．２８      （Ｋｇ／ｃｍ２Ｇ）
（３）２段充填層式ＳＯ３ガススクラバー
塔径          ：    ２６００    （ｍｍ）
塔高さ        ：  １４６００    （ｍｍ）
上段充填高さ  ：    １１００    （ｍｍ）
下段充填高さ  ：    ２９００    （ｍｍ）
デミスター    ：    キャンドル型６本
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、精製ＳＯ２ガス温度を必要な温度まで冷却する充填層運転温度と、ＳＯ３吸収除去に最適な充填層運転条件とを１つの塔内において設定し、ＳＯ３吸収除去を最適条件で行うと同時にガスの冷却をＳＯ３吸収除去塔で行うので、機器の数を減らしシンプルな設備にすることにより運転面およびメンテナンス面で管理費および維持費の節減を図ることができる。
【００１８】
すなわち、電力等の用役にかかる費用を低減することによって全体の設備維持費の低減を図ることができる。運転および機器の維持管理の低減をはかり運転員およびメンテナンス要員の負担を低減することができる。シェル＆チューブのガス・ガス熱交換器およびガス・ガス熱交換器に冷却用空気を供給するための空気ブロワーが不要になり、機器をつなぐガスダクトも短くて済むようになり全体の設備費を低減することができ、空気ブロワーに必要であった電力も不要になり用役費用を低減することができる。設備用の敷地面積が狭くなりプラント全体の機器配置にも余裕ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例を示すフローシートである。
【図２】  従来技術を示すフローシートである。
【符号の説明】
１：燃焼炉
２：廃熱ボイラ
３：エコノマイザ
４：２段充填層式スクラバー
４ａ：上段充填層
４ｂ：下段充填層
７：硫酸槽
８：循環ポンプ
９：冷却器
１０：蒸気過熱器
【図１】
0003890458.tif 000002
【図２】
0003890458.tif 000003