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U.S. P a t e n t N o v . 8 , 1 9 7 7 S h e e t 1 ' 0 f 5 4 , 0 5
7 , 4 2 3
v0 1
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US. P a t e n t N o v . 8 , 1 9 7 7 S h e e t 2 o f 5 4,0 57,42
3
1 0 mI. \ 0C6 8 0 %
A v O w.@. 6n w O m a> 1 3 0
__+E m u / m m2 . ; w @7>
I l l }3o w
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4 , 0 5 7 , 4 2 31METHODFOR THEMANUFACTURE OFMERCURY RE E
SULFURIC ACID
T h i s a d i v i s i o n o f a p p l i c a t i o n S e r . No.
2 8 6 , 7 1 2 n o wUS. P a t . N o . 3 , 9 5 4 , 4 5 1 , ? l e d S
e p t . 6 , 1 9 7 2 .BACKGROUND F'THE INVENTION
1. Field of the Invention ' . y , - _T he p r e s e n t i n v e
n t i o n r e l a t e s t o . a me thod of m a n uf a c t u r i n g
s u l f u r i c a c i d f r e e o f h e a v y m e t a l s , p a r t
i c u l a r l ymercury. . ,2 . b . D e s c r i p t i o n of t h e P
r i o r ArtA c c o r d i n g t o t h e method o f m a n u f a c t u
r i n g s u l f u r i ca c i d by t h e c o n t a c t p r o c e s s
, t h e gascoming o u t o f t h er o a s t i n g f u r n a c e s r
e ? n e d b y ? o w i n g t t h r o u g h a w a s t eh e a t b o i
l e r , c y c l o n e , d u s t C o t t r e l l , c o o l i n g t o
w e r , w a s hi n g t o w e r , g a s c o o l e r a n d m i s t C
o t t r e l l , i n t h a t o r d e r ,a nd t h e t h u s re?ned g
a s i s deprived of t s m o i s t u r e bymeans o f a d r y i n g t
o w e r , a n d i s c o n v e r t e d i n t o S0 3t h r o u g h a g
r o u p o f c o n v e r t e r s , a n d i s t h e n a b s o r b e d
i ns u l f u r i c a c i d w i t h i n t h e a b s o r p t i o n t
o w e r t o become a98% ulfuric acid. . I n m a n u f a c t u r i n
g s u l f u r i c a c i d n o w a d a y s , t h e s u l ? d e so f
n o n f e r r o u s m e t a l s s u c h a s c o p p e r , l e a d ,
z i n c , e t c . a r eo f t e n e m p l o y e d a s t h e ra w m a
t e r i a l . Such a m a t e r i a l oresometimes c o n t a i n s s
u b s t a n c e s which a r e hard t o r em o v e by t h e c o n v
e n t i o n a l a p p a r a t u s , s u c h a s ? u o r i n ec o m
p o u n d , m e r c u r y , e t c . a s i m p u r i t i e s .P a r
t i c u l a r l y , m e r c u r y c a n n o t b e removed b y t h
ea f o r e s a i d r e ? n i n g a p p a r a t u s e s : i t i s a
p t t o b e i n t r o d u c e di n t o t h e d r y i n g t o w e r
a n d m i x e d w i t h t h e s u l f u r i c a c i d ,t h o u g h
i n a v e r y s m a l l q u a n t i t y , r e s u l t i n g i n c o
n t a m i n at i o n o f t h e p r o d u c t s u l f u r i c a c i
d t h r o u g h t h e e x c h a n g ea c i d t o be s u p p l i e d
t o t h e a b s o r p t i o n t o w e r . The p r e sence of
mercury, though i n a very s m a l l q u a n t i t y , i n t h es u
l f u r i c a c i d p o s e s a p r o b l e m f r o m t h e v i e w
p o i n t o fp u b l i c n u i s a n c e inasmuch a s t h e s u l f
u r i c a c i d , i s emp l o y e d a s a n i n d u s t r i a l m a
t e r i a l i n l a r g e q u a n t i t i e s i nv a r i o u s ? e
l d s o f i n d u s t r y . A c c o r d i n g l y , t h e r e h a s
b e e n an e e d f o r d e v e l o p m e n t o f a method o f m a n
u f a c t u r i n gs u l l f u r i c a c i d which method i s e f f
e c t i v e f o r r e m o v i n gmercury concurrently. _ _ IAs a
method o f m a n u f a c t u r i n g s u l f u r i c a c i d by t h
ec o n t a c t p r o c e s s t o meet t h i s demand, t h e mercury
r em o v i n g t r e a t m e n t m e t h o d f o r h i g h - t e m
p e r a t u r e . r o a s ti n g g a s d i s c l o s e d b y t h e
OutokumpuOY P a t e n t A p p l ic a t i o n ( F i r s t P u b l i
c a t i o n Number 2 2 0 6 / 1 9 7 2 ) i s k n o w n .According t o
t h i s method ( h e r e i n a f t e r r e f e r r e d . t o a sO u
t o k u m p u m e t h o d ) , t h e h i g h - t e m p e r a t u r e
r o a s t i n g g a scoming o u t of h o t C o t t r e l l i s i n
t r o d u c e d i n t o t h e s u l f at i z e r , w h e r e i n s
u l f a t i z a t i o n i s e f f e c t e d t o p r e c i p i t a t
em e r c u r y a s a s u l f a t e ; t h e p r e c i p i t a t e r
e c o v e r e d v i sw a s h e d b y w a t e r ; t h e i r o n , z
i n c s u l f a t e s , e t c . a r e s e p ar a t e d b y v i r t
u e o f t h e d i f f e r e n c e s i n t h e i r s o l u b i l i t
y i nw a t e r , whereby m e r c u r y , s e l e n i u m , e t c .
which a r e h a r dt o d i s s o l v e i n w a t e r a r e r e c o
v e r e d . Onthis o c c a s i o n , t h ew a t e r - s o l u b l e
s u b s t a n c e s ar e r e t u r n e d t o t h e r o a s t i n gf
u r n a c e i n t h e form o f a n a q u e o u s s o l u t i o n .
I n t h i s co nn e c t i o n , t h e r o a s t i n g g a s ( n a m
e l y , 80 ; a s ) h a v i n g u nd e r g o n e s a i d s u l f a t
i z a t i o n s t i l l c o n t a i n s m e r c u r y t o t h ee x
t e n t o f a b o u t 0 . 2 m g / N 3 . The g a s coming o u t o f
t hes u l f a t i z e r i s washed w i t h 3 0 % d i l u t e d s u
l f u r i c a c i d bymeans o f a v e n t u r i c s c r u b b e r a
nd t h e r e a f t e r s e n t t o t h em i s t C o t t r e l l of
t h e n e x t p r o c e s s .T h e f o r e g o i n g O u t o k u m
p u m e t h o d i s a d m i t t e d l yc a p a b l e o f p r o d u
c i n g s u l f u r i c a c i d b y e f ? c i e n t l y removi n g
m e r c u r y f r o m t h e r o a s t i n g g a s a n d c o n c u r
r e n t l yr e c o v e r i n g t h e s e p a r a t e d m e r c u r
y . A c c o r d i n g t o t h i s
2 0
2 5
3 0
3 5
4 0
5 5
6 0
6 5
2m e t h o d , h o w e v e r , t h e t e m p e r a t u r e o f t
h e c i r c u l a t e da c i d i s c o n t r o l l e d by a n e x t
e r n a l h e a t e x c h a n g e r t o p r ev e n t t h e c i r c
u l a t e d a c i d f r o m b e i n g d i l u t e d b y a b s o r b
i n gt h e m o i s t u r e o f t h e r o a s t i n g g a s on t h e
o c c a s i o n o f s u lf a t i z a t i o n , and t h e s u l f u
r i c a c i d e n t e r s t h e s u l f a t i z e r a t at e m p e
r a t u r e o f 4 0 f C n d c o m e s ' o u t o f t h e s u l f a t
i z e r a ta t e m p e r a t u r e o f 1 8 0 C . The r o a s t i n
g . g a s i s c o n t r o l l e dt o e n t e r t h e s u l f a t i
z e r a t a t e m p e r a t u r e o f 3 5 0 C ndco m e out of t h e
s a m e a t a temperature of 1 8 0 C . T het e m p e r a t u r e of
t h e s u l f u r i c a c i d a nd r o a s t i n g g a s i s s oh i
g h t h a t i t i s d i f ? c u l t t o c h o o s e a n a p p r o p
r i a t e m a t e ri a lf o r t h e s u l f a t i z e r , h e a t e
x c h a n g e r , e t c . E s p e c i a l l y , i nc a s e o f t h
e p r e s e n c e o f ? u o r i n e c o n c u r r e n t l y c o n t
a i n e dt h e r e i n , t h e i n t e r i o r o f t h e s u l f a
t i z e r i s a p t t o c o r r o d ea n d , t h e r e f o r e , i
t m u s t b e o f t e n r e p a i r e d b y s u s p e n d i n gt h
e o p e r a t i o n o f t h e s u l f a t i z e r . Not o n l y t h
a t , t h e d u s twhich s n o t removed by t h e h o t C o t t r e
l l i s a p t t o s e a tt e r a nd r e a c t with s u l f u r i c
a c i d i n t h e s u l f a t i z e r of t h eO u t o k u m p u m e
t h o d t o p r o d u c e Z n S O 4 , ~ F e S O 4 , C a S O 4a n d
t h e l i k e , w h i c h may e p o s i t w i t h i n t h e p i p e
s whens u l f u r i c a c i d i s c o o l e d and c a u s e s u c h
t r o u b l e s a s c l o gg i n g o f p i p e s a n d s o o n
.
SUMMARY OF THE INVENTIONThe i n v e n t o r s o f t h e p r e s
e n t i n v e n t i o n h a v e e n e r g e t i
c a l l y e x a m i n e d t h e method o f m a n u f a c t u r i
n g s u l f u r i ca c i d b y t h e c o n t a c t p r o c e s s u
t i l i z i n g t h e r o a s t i n g g a st h a t comes f r o m t
h e p r o c e s s o f r o a s t i n g n o n f e r r o u sm e t a l
s u l ? d e m a t e r i a l , s u c h a s z i n c , l e a d and a s
a r e s u l t ,t h e y h a v e s u c c e e d e d i n a v o i d i n
g t h e t r o u b l e s o f t h eOutokumpu method a n d come t o a
c c o m p l i s h t h e p r es e n t i n v e n t i o n .The p r i n
c i p a l o b j e c t o f t h e p r e s e n t i n v m t i o n i s t
op r o v i d e a method o f m a n u f a c t u r i n g s u l f u r i
c a c i d f r e e o fh e a v y m e t a l s , p a r t i c u l a r l
y m e r c u r y , t h r o u g h t h ec o n t a c t p r o c e s s ,
which i s c a p a b l e o f e f ? c i e n t l y removi n g , s e p
a r a t i n g a n d r e c o v e r i n g h e a v y m e t a l s , . p
a r t i c ul a r l y mercury from t h e r o a s t i n g . g a s .A
n o t h e r o b j e c t o f t h e p r e s e n t v i n v e n t i o n
i s t o p r o v i d ea m e t h o d o f m a n u f a c t u r i n g s
u l f u r i c a c i d , w h i c h i s c a p ab l e o f r e m o v i
n g m e r c u r y f r o m t h e r o a s t i n g g a s t h r o u g
ht h e p r o c e s s - o f s c r u b b i n g t h e r o a s t i n g
g a s a t a low temp e r a t u r e w i t h a l o w - t e m p e r a
t u r e s u l f u r i c a c i d w i t h o u tc a u s i n g a n y t
r o u b l e w i t h r e s p e c t t o t h e m a t e r i a l o f t h
es u l f a t i z e r ( t h a t i s , d r y i n g t o w e r o r m e
r c u r y a b s o r p t i o nt o w e r a c c o r d i n g t o t h e
p r e s e n t i n v e n t i o n ) , h e a t e xch a n g e r , etc.A
u r t h e r o b j e c t o f t h e p r e s e n t i n v e n t i o n i
s t o p r o v i d ea me thod of manufacturing s u l f u r i c a c i
d, which r e n d e r si t p o s s i b l e t o p e r f o r m t h e s
c r u b b i n g w i t h o u t a n y t r o u b l eeven i n c a s e o
f a r o a s t i n g g a s i n c a p a b l e o f t r e a t m e n t
byt h e Outokumpu m e t h o d , t h a t i s , when h e c o n c e n
t r a t i o no f t h e r e c y c l i n g a c i d c a n n o t b e m
a i n t a i n e d a b o v e t h ec o n c e n t r a t i o n o f 8 0
% s u l f u r i c a c i d b e c a u s e o f s u c hc o n d i t i o
n s a s t h e m o i s t u r e c o n t e n t and t h e t e m p e r a
t u r eo f t h e g a s a n d / o r when a c o n s i d e r a b l e p
o r t i o n o f t h eu n c o l l e c t e d d u s t ? i e s i n t o
t h e s u l f a t i z e r b e c a u s e t h ed u s t - c o l l e c
t i n g e f ? c i e n c y o f t h e d u s t C o t t r e l l i s p o
o r .The p r e s e n t i n v e n t i o n , which s b a s e d on t h
e ? n d i n go f t h e i n v e n t o r s o f t h e p r e s e n t i
n v e n t i o n t h a t m e r c u r yc o n t a i n e d i n s u l f
u r i c a c i d a t l e s s t h a n 8 0 % c o n c e n t r at i o n
c a n b e e a s i l y removed a s ' m e r c u r y s u l ? d e , r e
l a t e s t oa method o f m a n u f a c t u r i n g s u l f u r i c
a c i d which s c h a ra c t e r i z e d by t h e u s e o f d r y i
n g t o w e r m e a n s ( c o n s i s t i n go f 1 t o 2 t o w e r
s ) o r one mercury a b s o r p t i o n towerd i s p o d e d on t h
e o u t l e t s i d e o f t h e main blower i n a d d it i o n t o
s a i d d r y i n g t o w e r , f o r t h e p u r p o s e o f p e r
f o r m i n gt h e s c r u b b i n g t h e r e i n u n d e r t h e
c o n d i t i o n t h a t t h e co n
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4 , 0 5 7 , 4 2 33c e n t r a t i o n o f s u l f u r i c a c i
d b e i n g 3 0 t o 9 9 % and t h et e m p e r a t u r e b e i n g
more t h a n 2 0 C , t h e n a d d i n g a r e a ct i o n r e a g e
n t t o t h e a c i d t h u s m a d e t o absorb heavym e t a l s ,
p a r t i c u l a r l y mercury, a nd m a i n t a i n e d t o havet
h e c o n c e n t r a t i o n of l e s s than 80% o thereby removem
e r c u r y , a n d t h e r e a f t e r i n t r o d u c i n g t h e
t h u s t r e a t e da c i d i n t o t h e a b s o r p t i o n
tower a s t h e e x c h a n g e a c i d o rd i r e c t l y t a k i
n g i t o u t a s t h e e n d p r o d u c t .I n o t h e r w o r d
s , t h e p r e s e n t i n v e n t i o n r e l a t e s t o am e t
h o d o f m a n u f a c t u r i n g s u l f u r i c a c i d b y a p
p l y i n g t h ec o n v e n t i o n a l c o n t a c t p r o c e s
s , which s c h a r a c t e r i z e d i nt h a t : t h e l o w - t
e m p e r a t u r e r o a s t i n g g a s coming o u t o f am i s t
C o t t r e l l i s i n t r o d u c e d i n t o t h e tower o f t h
e a c i dm a n u f a c t u r i n g s y s t e m t o b e s u b j e c
t e d t o s c r u b b i n g w i t hs u l f u r i c a c i d h a v i
n g t h e c o n c e n t r a t i o n o f 3 0 t o 9 9 % a ndt h e t e
m p e r a t u r e o f more t h a n 2 0 ' C , p r e f e r a b l y i
n t h er a n g e o f 2 0 ' t o 7 0 ' C , t h e r e b y making t h e
a c i d a b s o r ba nd d i s s o l v e t h e w a t e r , mercury
an d o t h e r s c o n t a i n e d i nt h e g a s ; n e x t a d d i
n g a r e a g e n t s u c h a s t h e s u l ? d e , p o l ys u l ?
d e , e t c . o f a l k a l i m e t a l o r a l k a l i n e e a r t
h m e t a l t o t h es u l f u r i c a c i d u s e d i n s a i d s
c r u b b i n g t r e a t m e n t t o t h e r e b yp r e c i p i t
a t e a n d s e p a r a t e h e a v y m e t a l s , p a r t i c u l
a r l y m e rcury c o n t a i n e d i n t h e s u l f u r i c a c i
d a s mercury sul?de orm e r c u r y s e l e n a t c ; a n d e m p
l o y i n g t h e r e s u l t i n g i m p u r it y - f r e e s u l
f u r i c a c i d a s t h e exchange a c i d o r , a s o c c a s i
o ndemands, d i r e c t l y t a k i n g i t o u t a s a r ' n e r c
u r y f r e e s u l f ur i c a c i d . On t h e o c c a s i o n o f
a d d i n g s a i d r e a g e n t , t h ec o n c e n t r a t i o n
of s u l f u r i c a c i d i n t h e d r y i n g tower i sp r e f e
r a b l y l e s s t h a n 80 %. However, i n c a s e t h e concent
r a t i o n o f s u l f u r i c a c i d i n t h e mercury a b s o r
p t i o n tower( d r y i n g t o w e r p e r s e w i l l d o ) , t
h a t s , t h e c i r c u l a t e d a c i d ,i s a s high a s 98 t
o 99%, i t i s f u r t h e r e f f e c t i v e t o a d d am e t a l
more a c t i v e t h a n mercury i n i o n i z a t i o n s e r i e
s ,such a s aluminum, z i n c , s e l e n i u m , e t c . i n t h e
form o f a?ne powder o r o t h e r f o r m s i n s t e a d o f t h
e a f o r e s a i d r e a g e n t , t h e r e b y r e m o v i n g m
e r c u r y b y s e p a r a t i o n a n dp r e c i p i t a t i o n
t h e r e o f a n d t a k i n g o u t t h e r e s u l t i n g s u l
f ur i c a c i d a s t h e end p r o d u c t ;
BRIEF DESCRIPTION OFTHEDRAWINGI n t h e a p p e n d e d d r a w
i n g s ,FIGS. 1 t o 6 ? o w s h e e t s showing t h e e s s e n t
i a l e q u i pment f o r m a n u f a c t u r i n g s u l f u r i c
a c i d by c o n t a c t p r o c e s sr e s p e c t i v e l y a c c
o r d i n g t o t h e m e t h o d u n d e r t h e ' p r e s e n
t
invention. 'FIG. 1 and FIG. 2 r e s p e c t i v e l y a r e t h
e f l o w s h e e t s o f
t h e a p p a r a t u s e s f o r u s e i n m a n u f a c t u r
i n g s u l f u r i c a c i dt h r o u g h r e ? n i n g o f SO; g
a s by m e a n s o f t h e m e r c u r ya b s o r p t i o n tower (
d r y i n g tower p e r s e m a y s u f ? c e )d i s p o s e d n e
x t t o t h e m i s t C o t t r e l l .
FIG. 3 i s t h e flow s h e e t o f t h e a p p a r a t u s f o
r u s e i nm a n u f a c t u r i n g s u l f u r i c a c i d t h r
o u g h r e ? n i n g S O ; g a sa r r a n g e d s o a s t o
exchange t h e a c i d i n t h e d r y i n g towerf o r t h e a c i
d i n t h e a b s o r p t i o n tower and c o n t r o l t h eq u a
n t i t y o f t h e a c i d t o b e t h u s e x c h a n g e d
.FIGS. 4 t o 6 a r e t h e ?ow h e e t s of h e a p p a r a t u s e
s f o ru s e i n m a n u f a c t u r i n g s u l f u r i c a c i d
t h r o u g h f u r t h e r r e ? ni n g S 0 2 g a s c o m i n g f
o m t h e d r y i n g t o w e r b y d i s p o s i n gt h e mercury
a b s o r p t i o n tower n e x t t o t h e main b l o w e r ,r e s
p e c t i v e l y .
DETAILED ESCRIPTION OFTHEINVENTION -
T o e l u c i d a t e t h e p r e s e n t i n v e n t i o n , in
an a p p a r a t u sf o r u s e i n m a n u f a c t u r i n g s u l
f u r i c a c i d by t h e , c o n t a c tp r o c e s s , t h e r o
a s t i n g g a s ( S 0 2 g a s ) i s s u b j e c t e d t o s c r u
bb i n g w i t h s u l f u r i c a c i d h a v i n g a c o n c e n
t r a t i o n o f 3 0 t o99% n d t h e tempe rature of more than 2
0 C r e f e r
20
2 5
3 0
4 5
5 5
6 5
4a b l y i n t h e r a n g e o f 2 0 t o 7 0 C+ i t h i n t h e
d r y i n gt o w e r d i s p o s e d n e x t t o t h e m i s t C o
t t r e l l ( o r t h e m e r c u r ya b s o r p t i o n t o w e r
d i s p o s e d between t h e m i s t C o t t r e l la nd t h e d r
y i n g t o w e r , which m a y be c a l l e d t h e 1 s t dryi n g
t o w e r ) t o t h e r e b y make t h e s u l f u r i c a c i d d
i s s o l v ea n d r e t a i n t h e m e r c u r y a n d o t h e r
i m p u r i t i e s c o n t a i n e di n t h e r o a s t i n g g a
s . ( I n t h i s c o n n e c t i o n , i n c a s e t h e co nc e n
t r a t i o n o f t h e s u l f u r i c a c i d i s h i g h , a p a
r t o f mercuryp r e c i p i t a t e s a s mercury s u l f a t e .
) As a r e s u l t , t h e a c i du s e d i n s c r u b b i n g i s
c o n t a m i n a t e d w i t h mercury a n do t h e r i m p u r i
t i e s . T h e r e f o r e , a p o r t i o n o f t h i s s c r u b
b i n ga c i d ( i . e . , c i r c u l a t e d a c i d ) i s drawn
o u t , and a t l e a s t onemember s e l e c t e d f r o m t h e g
r o u p o f r e a g e n t s c o n s i s t i n go f N a z s , N a S
H , N a Z S X , H 2 S , K Z S , N a 2 ' S e O 4 , S , S e compound
i s a d d e d i n t h e r e q u i r e d q u a n t i t y , w h e r e
b y mercury i s m a d e t o p r e c i p i t a t e a s mercury
sul?de or me rcury s e l e n i d e . T he t h u s p r e c i p i t a
t e d mercury s u l ? d e o rmercury s e l e n i d e i s r e c o v
e r e d a s mercury t h r o u g ht r e a t m e n t by t h e k n o w
n methods s u c h a s s e p a r a t i o n and? l t r a t i o n . On
h i s o c c a s i o n , i t i s d e s i r a b l e t o p e r f o r m
h ea d d i t i o n o f s a i d r e a g e n t i n t h e p r e s e n
c e o f s i l v e r i o n (Agi o n ) , c o p p e r i o n ( C u i o
n ) , e t c . c a p a b l e o f a c c e l e r a t i n gt h e p r e
c i p i t a t i o n o f m e r c u r y s u l ? d e o r m e r c u r y
s e l en i d e . As t h e p r e c i p i t a t i o n a c c e l e r a
t o r t o be added t o t h ef o r e g o i n g u s e d s c r u b b i
n g a c i d f o r t h e p u r p o s e o f s u pp l y i n g s i l v
e r i o n o r copper i o n p r i o r t o t h e a d d i t i o n o ft
h e r e a g e n t s u c h a s N a 2 S , NaSH, e t c . , t h e r e a
r e Ag,A g 2 S , C u , CuSO4 n d t h e l i k e . By i r t u e o f t
h e f o r e g oi n g p r o c e s s , t h e m e r c u r y r e m o v
i n g e f ? c i e n c y i s f u r t h e ri m p r o v e d . E s p e
c i a l l y when t h e c o n c e n t r a t i o n o f t h escrubbing
a c i d i s a s high a s more than 80% nd t h e merea d d i t i o n
o f s u c h r e a g e n t a s N a ZS s i n s u f f i c i e n t f o
r r e a li z i n g a s a t i s f a c t o r y m e r c u r y r e m o
v i n g e f f i c i e n c y , t h ea d d i t i o n o f s a i d p r
e c i p i t a t i o n a c c e l e r a t o r i s v e r y advant a g
e o u s .The r o a s t i n g g a s u n d e r g o n e t h e s c r u
b b i n g t r e a t m e n tw i t h s u l f u r i c a c i d i s SO;
a s p r a c t i c a l l y f r e e o f i m p u r it i e s , a n d t
h i s g a s i s s e n t i n t h e d r y i n g t o w e r ( w h i c h
ma ybe c a l l e d t h e 2nd d r y i n g t o w e r ) o r t h e
group o f convert o r s . M e a n w h i l e , b y u t i l i z i n g
t h e s c r u b b i n g a c i d ( t h a t i s ,H g - f r e e a c i
d ) a f t e r r e m o v i n g t h e i m p u r i t i e s p r e c i p
i t a t e dby v i r t u e o f t h e a d d i t i o n o f s u c h r e
a g e n t a s N a z S , e t c .a n d t h e p r e c i p i t a t i o
n a c c e l e r a t o r a s a n a d d i t i o n a l a c i df o r t
h e a b s o r p t i o n t o w e r , a 98% u l f u r i c a c i d n o
t co nt a m i n a t e d w i t h mercury i s p r o d u c e d . I n t
h i s c o n t e x t , i tg o e s w i t h o u t s a y i n g t h a t
t h e 9 8 % s u l f u r i c a c i d p r oduced i n t h e a b s o r
p t i o n tower ca n be s u p p l i e d t o t h edrying tower o r
mercury a b s o r p t i o n tower a s t h e e xc h a n g e a c i d
. On h i s o c c a s i o n , t h e a c i d i n t h e m e r c u r ya
b s o r p t i o n t o w e r ( t h e d r y i n g t o w e r p e r s e
m a y u f f i c e )m a y b e d i r e c t l y t a k e n o u t a s a
m e r c u r y - f r e e p r o d u c ta c i d u p o n t r e a t i n
g w i t h t h e a f o r e s a i d r e a g e n t .G e n e r a l l y
s p e a k i n g , t h e h i g h e r t h e c o n c e n t r a t i o n
a n dt e m p e r a t u r e o f t h e s c r u b b i n g s u l f u r
i c a c i d , t h e h i g h e rbecomes t h e r a t e o f removal o
f mercury from t h e r o a s ti n g g a s a s ' i s w e l l known.
The h i g h e r t h e c o n c e n t r a t i o no f s u l f u r i c
a c i d c o n t a i n i n g m e r c u r y a b s o r b e d t h e r e
i n ,t h e l o w e r becomes t h e r a t e o f r e m o v a l o f
mercury byv i r t u e o f t h e a d d i t i o n o f t h e r e a g e
n t . A l s o , a n i n c r e a s e o ft e m p e r a t u r e i n o
r d e r t o a c c e l e r a t e t h e ? l t r a t i o n i s n o ta
l w a y s a d v i s a b l e f r o m t h e i n d u s t r i a l p o i
n t o f v i e w b ec a u s e i t i n v o l v e s d i f f i c u l t
i e s w i t h r e s p e c t t o t h e a p p l i c ab l e m a t e r
i a l . T h e r e f o r e , according t o t h e f o r e g o i n
gmethod o f m a n u f a c t u r i n g s u l f u r i c a c i d , t h
e r o a s t i n g g a si s s u b j e c t e d t o s c r u b b i n g
w i t h s u l f u r i c a c i d h a v i n g t h ec o n c e n t r a
t i o n of 30 t o 99% n d a temperature of moret h a n 2 0 C o e f
f e c t d e m e r c u r a t i o n . And, from t h e p r a ct i c a
l p o i n t o f v i e w , i t i s d e s i r a b l e t o a p p l y t
h e s c r u b b i n g
-
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9/18
4 , 0 5 7 , 4 2 35 6a c i d h a v i n g t h e c o n c e n t r a
t i o n o f l e s s t h a n 9 5 % r e f - T e s t 3e r a b l y 77%
r thereabout -- and he temperature of 5 , ' _t o 4 0 C , a n d make
t h e a c i d i n t h e a b s o r p t i o n t o w e r ( k e m ? n ?
e ? h w j ? g e ? f ? l l ? g f f g ' ? o f a n dhave t h e c o n c
e n t r a t i o n o f 9 8 t o 9 9 % and t h e t e m p e r a - C o m
e - Mgt u r e of 60 t o 8 0 C r t h e r e a b o u t . Y e t , i t i
s p o s s i b l e t o 5 i e m p e m m ' e mm i d t i m e 0 f " 8 9
1 1 m m / a 1. . of (dlatomaceous ? l t r a - of HG r a t eperform
t h e demercuration s u f ? c l e n t l y eve n when he 7 a c i d e
a r t h ) t i o n ( p p m ) ( % )c o n c e n t r a t i o n o f t h
e s c r u b b i n g a c i d i s a b o u t 98%. ( m i n )
I n t h i s c o n c e n t r a t i o n , t h e r e l a t i o n
between t h e a p p l i - ( s e c )c a b l e r e a g e n t a n d t
h e c o n c e n t r a t i o n a n d t e m p e r a t u r e o f 2 0 7
, c 0 ( i s 1 5 2 g g ;t h e a c i d examined through t e s t s i s
a s shown i n t h e f o l - 1 0 4 0 : c ' _ g 4 1 2 0 1 : 3 9 61 1
0 m g . i n c 5 5 3 ? a i ? 9 9
T e s t 1 _ ( a ) _ " 0 . 0 2 5 g 3 . 1 5 0 . 2 9 9 . 5( R e l a
t i o n g e t - w e e n t h e m e r c u r y f r e m a v a l r a t
e. a .aconcemmm 0 a m As o the f i l t r a t i o n of the acid
containing p r e c i p i t a t e s
C o n c e m m m ' f f f a c i d % 6 6 7 7 8 3 9 8 1 5 such a s m
e r c u r y , e t c . , t h e s p e e d of ? l t r a t i o n i s
remarkt c i g l l c g f m ' 2 2 5 m l p p m 4 . , 5 6 3 9 1 2 a b l
y e n h a n c e d b y r a i s i n g t h e t e m p e r a t u r e o f
t h e a c i d .Hg t r e a t e d Addition of a ? l t e r a i d such
a s diatomaceous e a r t h a n da c i d p p m 1 1 4 4 > the l i
k e improves the ? l t r a t i o n e f f i c i e n c y t o o .
Hg r e m o v a l r a t e % 9 O r e a g e n t ; N a z se a g e n
t : N 3 1 5 I . h e a t i n g : f o r 3 minutes l g l g a f u u ? g
x g : 3 ' 6 1 ? m u c h 5 3 b y e q u v a l e n ' o r i g i n a l a
c i d : c o n c e n t r a t i o n o f Hg = 0 p p m c o n c e n? l t
r a t i o n : by means o f g l a s s ? l t e r 3G4 t r a t i o n of
ac1d = 77%
T e s t 4 .As i s e v i d e n t from t h e above showmg, when t
h e ( R e l a t i o n b e t w e e n t h e q u a n t i t y o f s o d
i u mc o n c e n t r a t i o n o f a c i d i s l e s s t h a n 80%,
t h e Hg emoval s u l ? d e a p p l i e d a n d t h e m e r c u r y
r e m o v a lrate i s re m ark abl y e nh a nc e d. w e )
u a n t i t y o f r e a c u t a l i e d % 0 . 0 0 5 0 . 0 2 0 .
0 4 0 . 1 0Test l-(b) q g p p_ _ r a t e of reagent t o Hg yC o n c
e n t r a t i o n of a c 1 d % 7 7 9 8 e q u i v a l e n t 3 1 3 2
5 6 2quantity of reagent 30 mi a]. gm P P l e d % 0 ' 1 ~ 2 0 ' 1 0
' 2 c o n c e n t r a - a c i d p p m 4 1 4 1 4 1 4 1
concentra- . o r i g i n a l "on ft i o n o f a c i d p p m 6 6
6 6 3 1 3 1 Hg t r e a t e dHg t r e a t e d a c i d ppm 22 1 4 3
1a c l d ppm 2 ' 2 1' 5 2 ' 8 2 ' 2 Hg emoval r a t e % 4 6 i 66 93
98
Hg e m o v a l r a t e % 9 7 9 8 9 0 9 1 35r e a g e n t : N a z
Stemperature of a c i d : 7 0 ' C . Test 5T he above showing v e r
i ? e s t h a t I w h e n t h e c o n c e n t r a t i o n of a c i
d i s l e s s t h a n 80%, ' t _t h e mercury r e m o v a l r a t e
o f s u p e r i o r . Se l e mu m ?ddlhon t e s t
q u a n t i t y o f Se added 5 0 p p m 1 0 0 p p m
Test .( I n c a s e o f a p p l i c a t i o n o f h y d r o g e
n
s u l ? d e o r s u l f u r a s t h e r e a g e n t !C o n c e n
t r a t i o n o f a c i d % 9 8 9 8 7 7 7 7 7 7 7 7
r e a g e n t HZ S S S S I - I Z S HZ Sc o n c e n t r a - o r i
g i n a lt i o n o f a c i d p p m 1 2 3 1 6 6 3 4 5 6 6 6He
treated ., 7
a c i d p p m 3 1 3 5 2 3 1 1 9 8
Hg emoval r a t e 98% 99%C o n d i t i o n s :A f t e r a d d i
n g Na2SeO t o t h e o r i g i n a l a c i d , S o l i s a d d e d
.6 0 The c o n c e n t r a t i o n o f a ; n t h e o r i g i n a l
a c i d : 6 5 p pm
T h i s n o t w i t h s t a n d i n g , a s w i l l b e u n d e
r s t o o d f r o m t h es h o w i n g o f t h e f o l l o w i n g
T e s t 6 , a p p l i c a t i o n o f a p r e c i pI n t h e c a s
e o f a p p l i c a t i o n o f H2 8 a s t h e r e a g e n t a n d
i t a t i o n a c c e l e r a t i n g r e a g e n t c a p a b l e o
f m a k i n g c o p p e r
t h e c o n c e n t r a t i o n o f a c i d b e i n g 77%, t h e
m e r c u r y r e - 6 5 i o n o r s i l v e r i o n e x i s t i n t
h e s c r u b b i n g a i c d ( i . e . , o r i g i n a lmoval r a
t e i s s u p e r i o r . I n o r d e r t o o b t a i n a p r o d u
c t a c i d a c i d ) c a n remarkably enhance t h e mercury
removal r a t et o be f r e e o f g e n e r a t i o n o f Na2SO4, i
t i s a d v i s a b l e t o even wh e n t h e c o n c e n t r a t i
o n o f a c i d i s more t h a n 80%.e m pl o y HZS a s t h e r e a
g e n t .
-
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4 , 0 5 7 , 4 2 37T e s t 6
( R e l a t i o n b e t w e e n t h e c o n c e n t r a t i o n
o fa c i d and t h e mercury removal r a t e i n c a s eo f a p p l
i c a t i o n o f a p r e c i p i t a t i o na c c e l e r a t i n
g r e a g e n t )No. 1 No. 2 No. 3 No. 4 No. 5 No. 6
r e a g e n t q u a n t i t y r e q u i r e d mzs Na1S N125 ' _
N a ; S Na;S Nazsa p p l i e d f o r p r e c i p i t a t i o n( b y
e q u i v a l e n t ) 1 0 0 1 0 0 5 0 5 0 2 0 0 4 0 0q u a n t i t
y e m pl oye d f o r t h e p u r p o s eo f a c c e l e r a t i n g
Cu Cu Ag Ag Ag p r e c i p i t a t i o n 30 50 l 3 5 -( p p m )c o
n c e n t r a t i o n ( 9 % ) 9 8 9 8 9 8 9 8 9 8 9 8a c i d t e m
p e r a t u r e ( ' C ) 6 0 6 0 3 0 3 0 3 0 3 0
kind of l t e r a i d d i a - d i a - d i a - d i a - d i a - d
i at o m a - t o m a - t om a- t om a- t om a- t o m aceous ceous
ceous ceous ceous ceouae a r t h e a r t h e a r t h e a r t h e a
r t h e a r t hHg c o n t a i n e d i n
o r i g i n a l a c i d ( ppm) 3 2 . 8 3 2 . 8 2 8 . 7 2 8 . 7 2
6 . 7 2 6 . 7Hg on t ai n e d i n .t r e a t e d a c i d ( p p m )
4 . 1 2 . 4 6 . 2 3 . 2 0 . 7 8 . 0Hg r e m o v a l r a t e (%) 8 7
. 5 9 2 7 8 . 1 8 8 . 1 9 7 . 4 7 0 . 0
The i n v e n t o r s o f t h e p r e s e n t i n v e n t i o n
have c o n t i nue d t h e i r s t u d y on t h e above d e s c r i
b e d method o f m a n uf a c t u r i n g s u l f u r i c a c i d
and con?rmed t h a t t h e c o n c e n - .t r a t i o n a n d t e m
p e r a t u r e o f t h e s c r u b b i n g a c i d c a n b ew e l
l c o n t r o l l e d by r e p l a c i n g s a i d s c r u b b i n
g a c i d w i t ht h e g a c i d o f t h e a b s o r p t i o n t o
w e r . They h a v e a l s o c o n?rme d t h a t w h e n a metal
more a c t i v e than mercury i ni o n i z a t i o n s e r i e s i
s ad ded t o t h e u n d i l u t e d s u l f u r i c a c i dc o n t
a i n i n g mercury d i s s o l v e d t h e r e i n a n d t h e m i
x t u r e i ss u b j e c t e d t o a g i t a t i o n , p r e f e r
ab l y r a p i d a g i t a t i o n , a s u bs t i t u t i o n r e a
c t i o n e x p r e s s e d b y t h e f o l l o w i n g f o r m u l
ap r o g r e s s e s a n d mercury i o n c a n b e s e p a r a t e
d and p r ec i p i t a t e d a s mercury m e t a l , whereby
mercury c o n t a i n e di n t h e s u l f u r i c a c i d can be
completely removed.
r
( w h e r e i n Me e p r e s e n t s s u c h m e t a l a s Z n ,
A l , S e , e t c . )T h i s c e m e n t a t i o n r e a c t i o n
i s f r e q u e n t l y u t i l i z e d a t t h et i m e o f r e ?
n i n g ZnSO4 o l u t i o n i n g e n e r a l z i n c e l e c t r o
l
2 5
3 5
s i b l e t o r a i s e t h e temperature or t h e c o n c e n t
r a t i o n o rb o t h o f t h e t e m p e r a t u r e a n d c o n
c e n t r a t i o n o f t h e a c i d o ft h e m e r c u r y a b s
o r p t i o n t o w e r ( t h e d r y i n g t o w e r p e r s ema y
u f f i c e ) . I n t h e p r i o r a r t , e s p e c i a l l y t h
e i n c r e a s e o fc o n c e n t r a t i o n o f t h e s c r u b
b i n g a c i d ( c i r c u l a t e d a c i d ) i sa t t e n d e d
w i t h d i f f i c u l t i e s i n e f f e c t i n g s u l f a t i
z i n g a n d? l t r a t i o n , b u t , a c c o r d i n g t o t h
e a b o v e d e s c r i b e d cement a t i o n m e t h o d , s u c
h t r o u b l e s c a n b e e a s i l y s e t t l e d .F u r t h e
r , a c c o r d i n g t o t h i s m e t h o d , t h e t r e a t i n
g t e mp e r a t u r e c o v e r s a w ide range a n d needs n o p
a r t i c u l a rl i m i t a t i o n , b u t t h e h i g h e r t h
e t e m p e r a t u r e , t h e h i g h e rt h e s p e e d of c e m
e n t a t i o n . As t o t h e q u a n t i t y o f t h em e t a l t
o b e a d d e d , i t w i l l do t o add i t by a q u a n t i t y i
ne x c e s s o f t h e r e q u i r e d a n d t h e r e a f t e r a
d j u s t i tby t a k i n g t h e p u r i t y o f s u l f u r i c a
c i d i n t o c o n s i d e r a t i o n .The i n c r e a s e i n q
u a n t i t y o f t h e m e t a l t h u s added n a t ur a l l y r
e s u l t s i n an i n c r e a s e i n t h e removal s p e e d a s
w e l la s removal r a t e of Hg .The r e l a t i o n between t h e
m e t a l t o be added and t h ec o n c e n t r a t i o n of a c i
d examined through t e s t s i s a ss h o w n i n t h e f o l l o w
i n g .
y s i s a nd o t h e r s , but i t s a p p l i c a t i o n t o t
h e r e f i n i n g of a 4 5 . . T e s t 7 .high-concentration s u
l f u r i c a c i d such a s i n t h e p r e s e n t
(Rel-mmmemtmimohmi n v e n t i o n i s u n p r e c e d e n t e d .
A n d , i n c a s e t h e c o n c e n t r a - mammalt r o n o f t h
e s c r u b b i n g a c i d i s more t h a n 8 0 % , p a r t i c u
- m e r c u r y i n m i )l a r l y a s high a s 98 to 99%, t i s
more f f e c t i v e to a d d a Te n N o , U n i t n o . 1 No.2 N o
. 3 N o . 4metal more a c t i v e than mercury i n i o n i z a t i
o n s e r i e s i n 5 0 Cnm_ -l i e u of a i d reagent t o thereby
r e m o v e mercury through t n t i o n o f a c i d ' 9 6 6 6 7 7 8
5 9 8s e p a r a t i o n a nd p r e c i p i t a t i o n . F u r t h
e r , a c c o r d i n g t o t h e C o n c e n - _ o r i g i n a
lpresent me thod, a s s e t forth above, 98% u l f u r i c acid i s
""1 P P m 2 3 - 7 2 9 - 7 3 - 5 7 ' 0produced i n t h e a b s o r p
t i o n tower and h i s 9 8 % s u l f u r i c 8 " m eda c i d i s a
d d e d a s t h e exchange a c i d f o r t h e drying t ower 5 5 "
i d P Pm 0 - 6 1 - 5 1 - 6 0 - 6( o r mercury a b s o r p t i o n t
o w e r ) , while t h e a c i d of t h e Rs r e m o v a l me 9 6 9
7 - 4 9 5 - 0 3 1 - 2 9 1 - 5absorption tower can be replaced with
the acid of the metal " J ' - 0 . 0 3% of ' ' , *f o r e g o i n g
m e r c u r y a b s o r p t i o n t o w e r ( o r d r y i n g t o w
e r )a n d t h e q u a n t i t y o f t h e a c i d o f b o t h t o
w e r s f o r r e p l a c em e n t ca n becontrolled, so t h a t
the concentration or thet e m p e r a t u r e o r b o t h o f them
o f t h e s c r u b b i n g s u l f u r i ca c i d c a n b e a l w
a y s s t a b i l i z e d and Hg n S0 ; a s c a n beremoved more e
f f e c t i v e l y . I n t h i s way, i t becomes p o s
t e m p e r e t l u r e o f c i d : 2 1 ' c? l t r a t i o n 2 b
y m e a n a o f t h e g l a a a ? l t e r 3 G - 4As s e v i d e n t
from t h e above s h o w i n g , even when t h e
c o n c e n t r a t i o n o f a c i d i s r a i s e d , no g r e
a t d i f f e r e n c e i ss e e n i n t h e m e r c u r y r e m o
v a l r a t e .Test .
~ ( R e l a t i o n between t h e mercury removal r a t ea n d t
h e q u a n t i t y o f m e t a l a p p l i e d ) T e s t No . U n
i t No. 1 No. 2 N o . 3 No. 4 No. 5 No . 6 No. 7
m e t a l powder k i n d Al Al Al Al %n S e Cu
-
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4 , 0 5 7 , 4 2 39 1 0T e s t 8 . - c o n t i n u e d
( R e l a t i o n b e t w e e n t h e mere r e m o v a l r a t
ean d t h e q u a n t i t y of me a p p l i e d )Test No. Unit No.
1 No. 2 No. 3 No. 4 No. 5 N o. 6 N o. 7
a l i e d ' 7 wder wder wder wder wder powder powderp p q u a n
t i t y 0 p c 0 . 0 3 I x 0 . 0 5 p 0 0 1 1 , 0 l P o 1 0 . 0 4 0 .
0 5_ d c o n c e n t r a t i o n % 9 8 9 8 9 8 9 8 9 8 9 8 9 8
ac:
temperature ' C 3 0 3 0 3 0 3 0 3 0 3 0 3 0' t a t i o n m i n .
1 5 5 l l 60 3 03 c o n t a i n e d i n o r i g i n a l a c i d p p
m 2 6 . 7 2 6 . 7 2 6 . 7 2 8 . 7 2 8 . 7 2 6 . 7 2 7 . 2Hg o n t a
i n e d i n t r e a t e d a c i d p m 8 . 8 3 . 3 1 . 1 0 . 7 1 1 .
9 2 . 1 3 . 8Hg e m o v a l r a t e % : 6 7 . 0 8 7 . 6 9 5 . 9 9 7
. 6 . 9 . 3 9 2 . 1 8 6 . 0 .
As s e v i d e n t f r o m t h e a b o v e s h o w i n g , z i n
c , s e l e n i u m ,c o p p e r , e t c . i n a d d i t i o n t o
a l u m i n i u m a r e a l s o e f f e c t i v ei n r e m o v i n
g m e r c u r y c o n t a i n e d i n s u l f u r i c a c i d . 1
5As e l u c i d a t e d i n t h e f o r e g o i n g , t h e p r e s
e n t i n v e n t i o n .r e l a t e s t o a method o f m a n u f a
c t u r i n g s u l f u r i c a c i d , .w h e r e i n : 80 ; g a s
coming o u t o f a m i s t C o t t r e l l andc o n t a i n i n g a
s m a l l q u a n t i t y o f mercury i s s u b j e c t e d t os c
r u b b i n g w i t h a s u l f u r i c a c i d s a t i s f y i n g
t h e c o n d i t i o n st h a t i s b e p o s s e s s e d o f h i
g h c o n c e n tr a t i o n o r h i g h t e mp e r a t u r e o r p
o s s e s s e d o f b o t h h i g h c o n c e n t r a t i o n andh
i g h t e m p e r a t u r e b y v i r t u e o f r e p l a c e m en
t o f t h e a c i dw i t h t h a t o f t h e a b s o r p t i o n t
o w e r , t h e r e b y r a i s i n g t h er a t e o f a b s o r p
t i o n o f m e r c u r y , e t c . o f s a i d s u l f u r i c a c
i d;Na2S o r t h e l i k e i s a d d e d t o t h e s c r u b b i n
g a c i d c o n t a i ni n g mercury, e t c . t o c o n v e r t
mercury, e t c . i n t o s u l ? d e ,o r , i n c a s e o f
employment of h i g h - c o n c e n t r a t i o n s u l f ur i c a
c i d i n p a r t i c u l a r , a m e t a l more a c t i v e t h a
n mercuryi n i o n i z a t i o n s e r i e s i s added t o s a i d
s c r u b b i n g a c i d t oc o n v e r t m e r c u r y , e t c .
i n t o m e t a l , amalgam, e t c . , t o bef o l l o w e d b y ,
? l t r a t i o n a n d s e p a r a t i o n ; a n d t h e t h u s p
u r i?ed a c i d i s t h e n u t i l i z e d a s t h e exchange a c
i d t o m a n uf a c t u r e t h e i n t e n d e d s u l f u r i c
a c i d .
By v i r t u e o f a p p l i c a t i o n o f t h e a b o v e m e
t h o d , t h ep r o d u c t s u l f u r i c a c i d c o n t a i n
s a n e x t r e m e l y s m a l l quant i t y o f m e r c u r y .
However, i n o r d e r t o f u r t h e r d e c r e a s et h e
mercury c o n t e n t o f t h e p r o d u c t s u l f u r i c a c i
d , a na d d i t i o n a l m e r c u r y a b s o r p t i o n t o w
e r i s d i s p o s e d on t h eo u t l e t s i d e o f t h e m a i
n b l o w e r f o r t h e p u r p o s e o f i n t r o
20
2 5
3 0
3 5
4 0d u c i n g S0 2 g a s coming o u t o f t h e d r y i n g t o
w e r ( m e r - ~c u r y a b s o r p t i o n tower p e r s e w i l
l d o ) t o t h e group o fc o n v e r t o r s s o a s t o s u b j
e c t s a i d SO ; g a s t o s c r u b b i n gw i t h s u l f u r i
c a c i d h a v i n g t h e c o n c e n t r a t i o n a s h i g h a
s 7 0t o 9 9 % , p r e f e r a b l y 9 8 % , a n d t h e t e m p e
r a t u r e a s h i g h a s4 0 C r e f e r a b l y 7 0 t o 1 0 0 C
, t o t h e r e b y c o l l e c t merc u r y r e m a i n i n g s l
i g h t l y i n $02 a s i n t o s u l f u r i c a c i d . ( I nt h
i s c o n n e c t i o n , when t h e c o n c e n t r a t i o n o f
a c i d i s h i g h ,a p o r t i o n o f m e r c u r y p r e c i p
i t a t e s a s m e r c u r y s u l f a t e . ) Ap a r t o f t h i
s s u l f u r i c a c i d , w h i c h h a s b e e n c o n t a m i n
a t e dw i t h m e r c u r y , e t c . though s l i g h t l y , i s
drawn o u t andu s e d a s t h e exchange a c i d f o r t h e d r y
i n g tower t o r emove t h e i m p u r i t i e s c o n t a i n e d
t h e r e i n t o p r o d u c e u n d il u t e d s u l f u r i c a
c i d a s s e t f o r t h i n t h e f o r e g o i n g . By v i r -
.t u e o f s u c h d o u b l e o r t r i p l e s t a g e s o f SQ;
a s r e ? n i n g b ym e a n s of t h e drying tower and mercury a
b s o r p t i o nt o w e r , mercury a nd o t h e r i m p u r i t i
e s a r e a l m o s t co mp l e t e l y removed a n d a h i g h - p
u r i t y s u l f u r i c a c i d i s obt a i n e d . I n t h i s c
o n n e c t i o n , i n c a s e i t i s n e c e s s a r y t o r a i
s et h e t e m p e r a t u r e o f t h e g a s a n d a c i d , a h
e a t e x c h a n g e rm a y b e d i s p o s e d on h i s s i d e o
f t h e m e r c u r y a b s o r p t i o ntower. On h e o c c a s i
o n o f r a c t i c a l l y m a n u f a c t u r i n g s u l f u r i
ca c i d b y t h e p r e s e n t m e t h o d e m p l o y i n g t h
e m e r c u r ya b s o r p t i o n t o w e r , t h e r o a s t i n
g g a s s s u b j e c t e d t o s c r u bb i n g w i t h s u l f u
r i c a c i d h a v i n g t h e c o n c e n t r a t i o n o f 3 0 t
o9 9 % a nd t h e t e m p e r a t u r e o f more t h a n 2 0 C n t
h e
4 5
5 0
5 5
6 5
R e m a r k : M e t a l p o w d e r s g r a n u l a r , a b o u
t 70 % o f a i d p o w d e r b e i n g i n t h r a n g e o f f r o
m - 2 0 0 t o +325 m e s h .
d r y i n g t o w e r ( m e r c u r y a b s o r p t i o n t o w
e r p e r s e w i l l d o )d i s p o s e d n e x t t o t h e m i s
t C o t t r e l l t o t h e r e b y c a t c h merc u r y , e t c .
c o n t a i n e d i n t h e r o a s t i n g g a s i n s a i d s u l
f u r i ca c i d . S u b s e q u e n t l y , t h e r o a s t i n g
g a s l e t o u t o f s a i d d r yi n g t o w e r i s s e n t i n
t o t h e mercury a b s o r p t i o n tower byt h e w o r k i n g o
f t h e m a i n b l o w e r ( v i a t h e h e a t e x c h a n g e r
,i f n e c e s s a r y ) . On t h i s o c c a s i o n , t h e t e m
p e r a t u r e o f t h eg a s i s r a i s e d b y t h e b l o w e
r t o b e h i g h e r t h a n t h e t e m p e ra t u r e a t t h e
o u t l e t o f t h e d r y i n g t o w e r . T h i s mercurya b s
o r p t i o n t o w e r i s o f t h e same s h a p e a s s a i d d
r y i n gtower and s soconstructed a s t o s t a n d t h e g a s p
r e s s u r eo f 1 , 0 0 0 t o 3 , 0 0 0 mm .G. a n d t h e r o a s
t i n g g a s i s a g a i ns u b j e c t e d t o s c r u b b i n g
w i t h a h i g h c o n c e n t r a t i o n , h i g ht e m p e r a
t u r e s u l f u r i c a c i d h e r e i n a s s e t f o r t h
above andt h e n i s l e d t o t h e group of c o n v e r t o r s a
s a re?ned S0 2g a s f r e e o f mercury and o t h e r i m p u r i
t i e s a l m o s t t o p e rf e c t i o n . M e a n w h i l e , a
p a r t o f t h e c i r c u l a t e d a c i d o f s a i dd r y i n
g tower and a p a r t o f t h e c i r c u l a t e d a c i d o f t h
em e r c u r y a b s o r p t i o n t o w e r ' a r e drawn u t , a
n d m e r c u r yc o n t a i n e d i n t h e a c i d drawn o u t i
s r e c o v e r e d by t h ea b o v e d e s c r i b e d m e r c u r
y - r e m o v i n g m e t h o d , t h a t i s , ( l )a r e q u i r
e d q u a n t i t y o f a t l e a s t one m e mb er o f t h e a f o
r em e n t i o n e d g r o u p o f r e a g e n t s s u c h a s N a
Z S , NaSH, e t c .i s added t o s a i d a c i d i n t h e p r e s
e n c e o r n o n - p r e s e n c e o fCu i o n o r Ag i o n t o p
r e c i p i t a t e m e r c u r y c o n t a i n e d i nt h e c i r
c u l a t e d a c i d a s mercury s u l ? d e o r mercury s e l en
i d e t o b e ? l t e r e d a n d s e p a r a t e d , o r ( 2 ) a r
e q u i r e d q u a nt i t y of a t l e a s t one m e m b e r of t
h e group of powders ofm e t a l s more a c t i v e t h a n mercury
i n i o n i z a t i o n s e r i e s ,s u c h a s a l u m i n i u m
, z i n c , s e l e n i u m , c o p p e r , e t c . i s a d d e di
n t h e p r e s e n c e o r n o n - p r e s e n c e o f copper i o
n o r s i l v e ri o n t o b e f o l l o w e d by a g i t a t i o n
r e f e r a b l y r a p i d a g it a t i o n o p r e c i p i t a t
e mercury i o n contained i n t h ec i r c u l a t e d - a c i d a
s m e t a l and am algam t o b e ? l t e r e d ands e p a r a t e d
. The t h u s r e ? n e d m e r c u r y - f r e e s u l f u r i c a
c i d su t i l i z e d a s t h e a d d i t i o n a l a c i d f o r
t h e a b s o r p t i o n t o w e r .I n t h i s c o n n e c t i o
n , a n o t h e r p a r t o f t h e r e c y c l i n g a c i d o ft
h e mercury a b s o r p t i o n t o w e r m a y b e i n t r o d u c
e d i n t os a i d d r y i n g t o w e r . The t e m p e r a t u r
e o f 50; g a s t o b ei n t r o d u c e d t o s a i d mercury a b
s o r p t i o n tower m a y b ec o n t r o l l e d by means o f a h
e a t e x c h a n g e r u t i l i z i n g t h eh e a t o f r e a c
t i o n a t t h e t i m e o f c o n v e r s i o n o f S0 ; o S 0 3
.However, a s s e t f o r t h a b o v e , t h e t e m p e r a t u r
e o f S0 2 a su s u a l l y r i s e s s u f f i c i e n t l y on t
h e o c c a s i o n o f a d i a b a t i cc o m p r e s s i o n o f
S0 2 a s by t h e m a i n b l o w e r . B e s i d e s , a st h e t
e m p e r a t u r e o f t h e r e c y c l i n g a c i d o f t h e m
e r c u r ya b s o r p t i o n t o w e r a p p r o x i m a t e s t
h e t e m p e r a t u r e o f t h eg a s b e i n g i n t r o d u c
e d t h e r e i n , t h e t e m p e r a t u r e o f S O ;g a s c a
n b e a d j u s t e d b y c o n t r o l l i n g t h e t e m p e r a
t u r e o fg a s t o b e i n a c o n d i t i o n s u i t a b l e f
o r r e m o v a l o f m e r c u r y .As d e s c r i b e d a b o v e
, a c c o r d i n g t o t h e method of t h ep r e s e n t i n v e
n t i o n , t h e S02 g a s c o n t a i n i n g a v e r y s m a l
lq u a n t i t y o f m e r c u r y , e t c . which h a s been l e d
from t h e
-
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4 , 0 5 7 , 4 2 3 11
m i s t C o t t r e l l i s s u b j e c t e d t o s c r u b b i
n g w i t h s u l f u r i c a c i do r w i t h an a c i d s a t i s
f y i n g t h e c o n d i t i o n t h a t i t be p o ss e s s e d o
f h i g h c o n c e n t r a t i o n o r h i g h t e m p e r a t u r
e o rb o t h h i g h c o n c e n t r a t i o n a n d h i g h t e m
p e r a t u r e b y v i r t u eo f e x c h a n g i n g w i t h t h
e a c i d " o f t h e v a b s o r p t i o n t o w e r t oe n h a n
c e t h e r a t e o f m e r c u r y , e t c . a b s o r b e d i n s
a i d a c i d ,and t h e n N a Z S , Na2SeO4 r t h e l i k e i s
added t o t h i s a c i dc o n t a i n i n g m e r c u r y , e t c
. t o p r e c i p i t a t e s a i d m e r c u r y ,e t c . a s
sul?de or s e l e n i d e , o r , p a r t i c u l a r l y i n c a s
e ofe m p l o y i n g a h i g h - c o n c e n t r a t i o n s u l f
u r i c a c i d , a m e t a lmore a c t i v e than mercury i n i o
n i z a t i o n s e r i e s i s a d d e dt o p r e c i p i t a t e
mercury, e t c . a s mercury m e t a l , e t c . , t o bef o l l o
w e d by ? l t r a t i o n a n d s e p a r a t i o n , a n d t h e
r e s u l t i n gp u r e a c i d i s employed a s t h e exchange a
c i d f o r t h ea b s o p r t i o n t o w e r t o p r o d u c e s
u l f u r i c a c i d .U n l i k e t h e Outokumpu m e t h o d , t
h e p r e s e n t m e t h o de m p l o y s t h e m e r c u r y a b
s o r p t i o n t o w e r d i s p o s e d i n t h ea c i d making e
r i e s , s o t h a t t h e t e m p e r a t u r e o f S0 2 a s i sa
s lo w a s 3 5 C r t h e r e a b o u t , t h e concentration of a c
i di s i n t h e r a n g e o f 3 0 t o 99%, t h e t e m p e r a t u
r e o f a c i du s u a l l y s u f ? c e s t o be a s low a s 20 t
o 7 0 C , a nd t h e r e i sno t r o u b l e i n r e s p e c t o f
t h e m a t e r i a l o f t h e a p p a r a t u s .B e s i d e s ,
when c o m p a r e d w i t h t h e Outokumpu m e t h o d ,t h e q u
a n t i t y o f i m p u r i t i e s ( s u c h a s Z n , P b a n d
Cu) cont a i n e d i n t h e g a s i s s m a l l , s o t h a t t h
e r e i s no f e a r o f t h ed i s s o l v e d i m p u r i t i e s
e d u c i n g a n d c l o g g i n g t h e p i p e l i n ea t t h e
t i m e o f c o o l i n g t h e a c i d . A c c o r d i n g l y , t
h e r emoval o f mercury c a n be p e r f o r m e d e f f i c i e n
t l y , and t h eq u a n t i t y o f i m p u r i t i e s ' i n t h
e p r o d u c t s u l f u r i c a c i d b ecomes e x t r e m e l y
s m a l l , f o r i n s t a n ce , t h e me rcury cont e n t ca n
be reduced t o l e s s t h a n 1 ppm. Moreover, byv i r t u e o f d
i s p o s i n g t h e m e r c u r y a b s o r p t i o n t o w e r i
n t h ev i c i n i t y o f t h e o u t l e t o f t h e m a i n b l
o w e r a n d t r e a t i n g t h er o a s t i n g g a s coming o u
t o f t h e d r y i n g tower n t h e t h u sd i s p o s e d m e r
c u r y a b s o r p t i o n t o w e r , t h e i m p u r i t i e s i
nt h e p r o d u c t s u l f u r i c a c i d ca n be f u r t h e r
m i n i m i z e d .
F u r t h e r , t h e p r e s e n t i n v e n t i o n h a s s u
c h m e r i t s t h a t i tr e n d e r s i t p o s s i b l e t o p
r o v i d e p l e n t y o f c i r c u l a t e d a c i da n d v t o
p e r f o r m t h e s c r u b b i n g w i t h v a n a c i d o f
?xedc o n c e n t r a t i o n f r e e o f d i l u t i o n w i t h w
a t e r . Not o n l y t h a t ,t h e a c i d o f t h e mercury a b
s o r p t i o n tower s u f ? c e s t o ber e p l a c e d w i t h t
h e a c i d o f o t h e r t o w e r s i n s m a l l q u a n t it i
e s , b u t a c i d c o o l e r i s n o t r e q u i r e d . I n o t
h e r w o r d s , t h ep r e s e n t method s c h a r a c t e r i z
e d by t h e m e r c u r y a b s o r pt i o n t ower which ca n be
independently maintained a t as u i t a b l e c o n d i t i o n i n
terms of t h e c o n c e n t r a t i o n a s w e l las the tempe
rature of a c i d .B e s i d e s , t h e p r e s e n t m e t h o d
, when c o m p a r e d w i t ht h e Outokumpu method h a s s u c h
a d d i t i o n a l m e r i t s t h a tt h e a b s o r p t i o n
tower f o r t h e p u r p o s e o f d e m e r c u r a t i o ncan be
i n s t a l l e d n e a r t h e group o f d r y i n g / a b s o r p
t i o nt o w e r s , i s e a s y t o i n s p e c t , ca n employ a
common i r c ul a t i n g pump, a n d r e n d e r s i t p o s s i b
l e t o a d j u s t t h e c o n d it i o n f o r d e m e r c u r a
t i o n by t h e u s e o f a h e a t e x c h a n g e r ,s o t h a t
i t i s i n d e e d a p r o ? t a b l e method o f m a n u f a c t
u r i n gs u l f u r i c a c i d e f f e c t i v e i n r e m o v i
n g m e r c u r y by a b s o r ption. -H e r e u n d e r w i l l b
e g i v e n s e v e r a l e x a m p l e s e m b o d y i n gthe m e
t h o d of the p r e s e n t i n v e n t i o n .
DESCRIPTIQNOFTHEPREFERREDEMBODIMENTSEXAMPLE. ' .
The r o a s t i n g g a s g e n e r a t e d i n a ? u i d r o a
s t i n g f u r n a c ef o r u s e i n t r e a t i n g z i n c s u
l ? d e o r e i s p a s s e d t h r o u g h t h eb o i l e r , c y
c l o n e , h o t C o t t r e l l , c o o l i n g t o w e r, w a s
h i n gt o w e r , g a s c o o l e r a n d m i s t C o t t r e l l
i n o r d e r , a n d t h e n i sl e d t o t h e d r y i n g t o w
e r ( w h i c h c o n c u r r e n t l y f u n c t i o n s
1 0
1 5
2 5
3 5
1 2t o r e ? n e t h e d e m e r c u r a t e d a c i d ) shown i
n t h e ? o ws h e e t o f t h e s u l f u r i c a c i d m a n u f
a c t u r i n g e q u i p m e n t i nFIG. 1 , wherein a v e r y s m
a l l q u a n t i t y o f mercury a sc o n t a i n e d i n theSOz g
a s i s m a de t o d i s s o l v e and b er e t a i n e d i n a s u
l f u r i c a c i d h a v i n g t h e c o n c e n t r a t i o n o
r9 3 t o 95% o e x i s t t h e r e i n a s mercury s u l f a t e ,
e t c . Ont h i s o c c a s i o n , a s t h e a c i d i s a p t t o
b e d i l u t e d w i t h t h es a t u r a t e d w a t e r o f t h
e S O 2 g a s , t h e c o n c e n t r a t i o n i smaintained by v
i r t u e of t h e a c i d having t h e concentrat i o n o f 9 8 t
o 9 9 % s u p p l i e d f r o m t h e a b s o r p t i o n tower ,a
n d , i n e x c h a n g e f o r t h e a c i d t h u s s u p p l i e
d , a p a r t o f t h ed i l u t e d a c i d o f t h e d r y i n g
t o w e r ( t h a t i s , a c i d c o n t a m in a t e d w i t h
mercury a n d o t h e r heavy m e t a l s ) i s r e ? n e dby t h e
d e m e r c u r a t i o n method o f t h e p r e s e n t i n v e n
t i o na nd drawn o u t t o be added t o t h e a b s o r p t i o n
tower 8 a st h e e x c h a n g e a c i d . I n o t h e r w o r d s
, a p a r t o f t h e c i r c ul a t e d a c i d w i t h i n t h e
d r y i n g tower 1 i s drawn o u t a ndthen water i s a d d e d t
o t h e e x t e n t of permitted l i m i t of >t h e water a l a
n c e t o lower t h e c o n c e n t r at i o n , a r e a g e n
tsuch a s N a 2 S , Na2SeO4, S , e t c . i s added and t h e n merc
u r y i s p r e c i p i t a t e d t o b e f o l l o w e d by ? l t
r a t i o n a n ds e p a r a t i o n , o r a f t e r a d d i n g a
p r e c i p i t a t i o n a c c e l e r a t i n gr e a g e n t a nd
n e x t a r e a g e n t such a s NazS, e t c . , mercuryi s p r e c
i p i t a t e d t o b e f o l l o w e d by ? l t r a t i o n a n d
s e p a r at i o n , a n d t h e r e s u l t i n g m e r c u r y -
f r e e a c i d i s a p p l i e d t ot h e a b s o r p t i o n t o
w e r 8 i n p l a c e o f w a t e r t o a b s o r b SO,w i t h i n
s a i d t o w e r , whereby a 9 8 % s u l f u r i c a c i d f r e e
o fmercury i s m a n u f a c t u r e d . I n t h i s c o n n e c t
i o n , i n t h ea p p e n d e d d r a w i n g s , t h e n u m e r
a l r e f e r e n c e 7 d e n o t e st h e c o n v e r t o r , 1 0
d e n o t e s t h e s t o r a g e t a n k ( d i l u t i o nt a n k
) , 1 1 d e n o t e s t h e r e a c t i o n t a n k , 1 2 d e n o t
e s t h e ? l t e r ,1 4 d e n o t e s t h e c i r c u l a t i n g
t a n k f o r t h e d r y i n g t o w e r , 1 7d e n o t e s t h e
c i r c u l a t i n g t a n k f o r t h e a b s o r p t i o n t o w
e r ,andP denotes t he pump.
EXAMPLE 'The S0 ; g a s g e n e r a t e d a t t h e t i m e o f
m a n u f a c t u r i n g
s i n t e r e d o r e s by means o f a s i n t e r i n g p l a n
t e m p l o y i n gt h e s u l ? d e o r o x i d e of z i n c a nd
l e a d a s t h e m a t e r i a l i sp a s s e d t h r o u g h t h
e h o t C o t t r e l l , c o o l e r , w a s h i n g t o w e r ,a
n d m i s t C o t t r e l l i n ' o r d e r i n t h e s a m e w a y
a s i n Examp l e l , a n d t h e n i s l e d t o t h e mercury a b
s o r p t i o n t o w e r(the 1 s t d r y i n g tower p e r s e m a
y s u f ? c e ) l a nd t h e
5 5
6 5
d r y i n g t o w e r ( t h e 2 n d d r y i n g t o w e r p e r
s e ma y s u f ? c e )2 shown i n t h e ?ow s h e e t of t h e s u
l f u r i c a c i d manufact u r i n g e q u i p m e n t i n F I G
. 2 , whereby H g , A s , e t c . c o nt a i n e d i n t h e S0 2 a
s i s m a de t o d i s s o l v e i n t h e c i r c ul a t e d s u l
f u r i c a c i d o f t h e m e r c u r y a b s o r p t i o n t o w
e r a n da p a r t o f s a i d s u l f u r i c a c i d t h u s m a
d e t o a b s o r b Hg , A s ,e t c . i s drawn o u t t o s e r v e
a s ' t h e a d d i t i o n a l a c i d f o r t h ea b s o r p t i
o n t o w e r a c c o r d i n g t o t h e c o n v e n t i o n a l
methodo f e x c h a n g i n g a c i d . ( O n t h i s o c c a s i o
n , t h e c o n c e n t r a t i o n o f u l f u r i c a c i d s , f
o r i n s t a n c e , 7 7 % . ) S u b s e q u e n t l y ,upon l e a
d i n g t h e s u l f u r i c a c i d t h u s drawn o u t t o t h
er e a c t i o n t a n k 11 , a r e a g e n t s u c h a s N a 2 S ,
e t c . i s ad ded t os a i d a c i d e i t h e r d i r e c t l y v
o r a f t e r a d d i n g a p r e c i p i t a t i o na c c e l e r
a t i n g r e a g e n t t o mak e s i l v e r i o n o r c o p p e r
i o ne x i s t i n a d v a n c e , ' w h e r e b y mercury i s c o
n v e r t e d i n t om e r c u r y s u l ? d e t o b e r e m o v e
d b y ? l t r a t i o n . I n t h i sc o n c e n t r a t i o n , t
w i l l do t o p e r f o r m t h e a d d i t i o n v o f s a i dp r
e c i p i t a t i o n a c c e l e r a t i n g r e a g e n t i n t h
e c i r c u l a t i n gt a n k 1 4 f o r t h e mercury a b s o r p
t i o n t o w e r . I n o r d e r t oa v o i d t h e l e a k o f ~
? n e p r e c i p i t a t e s i n t h e ? l t e r 1 2 , i t i sd e
s i r a b l e t o u s e a ? l t e r employing diatomaceous e a r t
hand t h e l i k e . As t o t h e t e m p e r a t u r e o f a c i d
a t t h e t i m e o f? l t r a t i o n , t h e h i g h e r i t i s
, t h e h i g h e r t h e s p e e d o f ? l t r at i o n , b u t f
r o m t h e v i e w p o i n t o f s i m p l i c i t y o f a p p l i
c a b l e
-
7/27/2019 Us 4057423
13/18
l 3m a t e r i a l a n d o t h e r o p e r a t i o n a l c o n d
i t i o n s , i t i s p r e f e r ab l e t o b e l e s s t h a n 7
0 C . By v i r t u e o f t h e a d d i t i o n o f t h em e r c u r
y r e m o v a l p r o c e s s a c c o r d i n g t o t h e p r e s e
n t i nv e n t i o n , t h e p r o d u c t s u l f u r i c a c i d
h a v i n g t h e c o n c e n t r at i o n o f 98% s drawn o u t o
f t h e 1 s t a b s o r p t i o n tower 8w h i l e c o n d u c t i
n g t h e e x c h a n g e o f a c i d a m o n g t h e merc u r y a
b s o r p t i o n t o w e r 1 , d r y i n g t o w e r 2 a n d 2 n d
a bs o r p t i o n t o w e r 9 , i s f r e e o f m e r c u r y .I t
i s a l s o p o s s i b l e t o o b t a i n a p r o d u c t s u l f
u r i c a c i dh a v i n g t h e c o n c e n t r a t i o n o f , f
o r i n s t a n c e , 77% f r e e o fm e r c u r y t h r o u g h t
h e p r o c e s s o f a d d i n g t h e r e a g e n t t o' t h e s
u l f u r i c a c i d drawn o u t o f t h e mercury a b s o r p t i
o nt o w e r 1 a n d r e m o v i n g m e r c u r y by ? l t r a t i
o n . By u t i l i zi n g t h i s 77% s u l f u r i c a c i d i n p
l a c e o f w a t e r t o b e addedt o t h e l s t a b s o r p t i
o n t o w e r 8 a n d making t a b s o r b S0 3w i t h i n s a i d
t o w e r , i t i s p o s s i b l e t o o b t a i n a p r o d u c
ts u l f u r i c a c i d h a v i n g t h e c o n c e n t r a t i o
n o f 98%. I n t h i sc o n n e c t i o n , t h e n u m e r a l r e
f e r e n c e 1 5 i n t h e appendedd r a w i n g s d e n o t e s t
h e c i r c u l a t i n g t a n k f o r t h e d r y i n gt o w e r
( 2 n d d r y i n g t o w e r p e r s e m a y s u f f i c e ) 2 , a
n d 1 8d e n o t e s t h e c i r c u l a t i n g t a n k f o r t h
e 2 n d a b s o r p t i o ntower.
EXAMPLE
4 , 0 5 7 , 4 2 3
1 0
1 4s a i d a c i d t o convert mercury i n t o mercury s u l f a
t e orm e r c u r y s e l e n a t e t o b e removed by ? l t r a t
i o n . (Whens a i d c i r c u l a t e d a c i d s o f h i g h c o
n c e n t r a t i o n , t h e p o w d e rof a metal more a c t i v
e t h a n mercury i n i o n i z a t i o n s e r i e so r t h e l i
k e i s added i n l i e u o f t h e r e a g e n t . ) I t a l s o w
i l l dot o p e r f o r m t h e a d d i t i o n o f a i d r e a g e
n t i n t h e c i r c u l a t i n gt a n k 1 4 f o r t h e 1 s t d
r y i n g t o w e r . The 80; g a s t h u s b ec o m e s f r e e o
f m e r c u r y a n d o t h e r i m p u r i t i e s i s l e d t o t
h eb l o w e r 3 , c o n v e r t o r 7 , 1 s t a b s o r p t i o n
t o w e r 8 a n d 2 n da b s o r p t i o n t o w e r 9 i n o r d e
r . While t h e a c i d e x c h a n g e i se f f e c t e d among t
h e 1 s t d r y i n g t o w e r 1 , 2 n d d r y i n gtower 2 and
2nd a b s o r p t i o n tower , i n o r d e r t o r a i s e t h
econcentration or t h e temperature or both t h e concentrat i o n
a n d t e m p e r a t u r e o f s a i d c i r c u l a t e d a c i d
o f d r y i n gt o w e r , e x c h a n g i n g o f t h e a c i d o
f t h e c i r c u l a t i n g t a n k 1 8f o r t h e 2 n d a b s o
r p t i o n t o w e r 9 w i t h t h a t o f t h e c i r c u l a ti
n g t a n k 1 5 f o r t h e 2 n d d r y i n g t o w e r 2 i s p e r
f o r m e d a n d ,a t t h e same t i m e , t h e q u a n t i t y o
f a c i d t o b e r e p l a c e d i sa d j u s t e d .
E X A M l L E sThe r o a s t i n g g a s g e n e r a t e d by a
? u i d r o a s t i n g f u r n a c e
f o r u s e i n t r e a t i n g z i n c s u l ? d e o r e i s ?
r s t s u b j e c t e d t od u s t r e m o v i n g by means o f t h
e b o i l e r a n d c y c l o n e a n d
S u l f u r i c a c i d d e m e r c u r a t i o n p e r f o r m
a n c e( M e r c u r y r e m o v a l p e r f o r m a n c e b y Na2S
i n c a s e o fe m p l o y i n g a ? l t e r h a v i n g ? l t r a
t i o n a r e a o f 3 0 m 2 )T e s tI t e m No . l 2 3 4
concentrat i o n o fs u l f u r i c % 7 8 . 0 2 7 7 . 6 7 7 7 .
2 4 7 7 . 3 0o r i g i n a l a c i da c i d Hg o n t e n t p p m 3
. 5 8 3 2 . 2 2 2 . 4 2 8 . 8d i a t o m a - d i a t o m a - d i a
t o m a - d i a t o m akind of i l t e r a i d ceous ceous ceous
ceouse a r t h e a r t h e a r t h e a r t hq u a n t i t y o f ? l
t e r g/m2 1 . 3 3 1 . 0 0 1 . 0 0 1 . 0 0a i d e m p l o y e dr a
t e o f Na2S t oo r i g i n a l a c i d % 0 . 1 0 . 0 7 0 . 0 5 0 .
0 5Hg o n t e n t o ft r e a t e d p p m < 0 . 0 l ~0.55 < O
. l ~0.3 < 0 . ] ~0.2 99 >99.l >99.3q u a n t i t y o f a
c i ds u b j e c t e d t o
t 1 9 8 . 3 7 4 . 9 6 8 . 5 8 7 . 2? l t r a t i o nt i m e r e
q u i r e d f o rh r 14 1 5 1 6 3 0 ' 1 9 2 0 " 1 1 2 5 '
?ltration -mean i l t r a t i o n
T/hr/m2 0 . 4 6 3 0 . 1 5 1 0 . 1 2 4 0 . 2 5 5s p e e dp r e s
s u r e f o rs t a r t i n g kg/cm2 2 . 1 1 . 6 2 . 4 3 .0? l t r a
t i o nm a x i mum p r e s s u r e " 4 . 0 3 9 3 . 9 4
EXAMPLE 5 5 t h e n i s l e d t o t h e d r y i n g tower ( W h
l C h c o n c u r r e n t l yThe S0 ; a s g e n e r a t e d i n t h
e same wa y a s i n Example2 i s p a s s e d t h r o u g h t h e m
i s t C o t t r e l l a n d l e d t o t h e 1 s td r y i n g t o w
e r ( m e r c u r y a b s o r p t i o n t o w e r ma y s u f ? c e
) 1a n d t h e 2nd d r y i n g t o w e r 2 shown i n t h e f l o w
s h e e t o ft h e s u l f u r i c a c i d m a n u f a c t u r i n
g e q u i p m e n t i n F I G . 3 ,where m e r c u r y , a r s e n
i c e t c . c o n t a i n e d i n t h e SO; a s i s ;? r s t m a d
e t o d i s s o l v e a nd c a t c h i n t h e c i r c u l a t e d
s u l f ur i c a c i d o f t h e d r y i n g tower and a p a r t o
f s a i d s u l f u r i ca c i d t h u s m a d e t o a b s o r b m
e r c u r y , a r e s e n i c , e t c . i sdrawn o u t t o s e r v
e a s t h e a d d i t i o n a l a c i d f o r t h e a b s o r pt i
o n tower a c c o r d i n g t o t h e c o n v e n t i o n a l
method o fe x c h a n g i n g a c i d . Upo n l e a d i n g t h e s
u l f u r i c a c i d t h u sdrawn o u t t o t h e r e a c t i o n
t a n k 1 1 , a r e a g e n t i s added t o
f u n c t i o n s i n d e m e r c u r a t i o n r e ? n i n g )
1 shown i n t h ef l o w s h e e t o f t h e s u l f u r i c a c i
d m a n u f a c t u r i n g equipment
6 0
6 5
i n F I G . 4 t h r o u g h t h e h o t C o t t r e l l , c o o
l i n g t o w e r ,washing tower and m i s t C o t t r e l l i n o
r d e r . On h i s o c c as i o n , t h e c o n d i t i o n s o f t
h e g a s a r e a s f o l l o w s : Ga s v o l ume= 0 0 Nm 3m i n ,
S0 2 o n t e n t = .5%, t e m p e r a t u r e o fg a s a t t h e i
n l e t of drying tower 1 = 0 C ; , and mecuryc o n t e n t = 1 0 m
g / N m 3 . I n t h i s d r y i n g tower 1 , a b o u t8 0 % o f
mercury c o n t a i n e d i n t h e S0 2 a s i n a v e r y s m a l
lq u a n t i t y i s d i s s o l v e d a n d c a u g h t i n a 9 5
% s u l f u r i c a c i d( s c r u b b i n g a c i d t e m p e r a
t u r e : 3 5 C) t o s t a y t h e r e i n a sm e r c u r y s u l f
a t e , e t c . S u b s e q u e n t l y , t h e 80; a s i s i n t r
oduced i n t o t h e mercury a b s o r p t i o n tower 4 by means
of
-
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4 , 0 5 7 , 4 2 31 5t h e main blower 3 . The t h u s i n t r o
d u c e d SO; g a s i s i nc r e a s e d i n p r e s s u r e by v i
r t u e o f s a i d main blower 3 , s ot h a t t h e t e m p e r a
t u r e o f g a s r i s e s 1 0 ' . t o 2 0 C . h i g h e rt h a n
t h e t e m p e r a t u r e a t t h e o u t l e t o f d r y i n g
tower 1 duet o a d i a b a t i c c o m p r e s s i o n , a nd t h e
g a s e n t e r s t h e me rc u r y a b s o r p t i o n tower 4 a t
t h e t e m p e r a t u r e o f 7 0 C . I nt h i s c o n n e c t i
o n , i t a l s o w i l l d o t o r a i s e t h e temperatureo f t
h e a c i d by m e a n s of t h e h e a t exchanger 5 a t t h e t i
m eo f i n t r o d u c i n g i t i n t o s a i d mercury a b s o r
p t i o n t o w e r 4 .I n t h i s m e r c u r y a b s o r p t i o
n t o w e r 4 , t h e 8 0 ; a s i s s u bj e c t e d t o s c r u b
b i n g w i t h a 9 8 % s u l f u r i c a c i d ( a c i d temp e r
a t u r e : 6 5 C ) , whereby 9 5 % o f m e r c u r y c o n t a i n
e d i nt h e g a s i n a v e r y s m a l l q u a n t i t y and f a
i l e d t o b e c a u g h tby t h e d r y i n g t o w e r 1 i s c a
u g h t . I n o t h e r w o r d s , merc u r y c o n t a i n e d i
n t h e su p p l i e d SO; g a s comes t o b ea b s o r b e d i n t
h e s c r u b b i n g s u l f u r i c a c i d ' wi t h i n t h e d
r yi n g tower 1 a nd t h e mercury a b s o r p t i o n tower 4 t o
t h ee x t e n t of 80% + 20% + 95% = 9.0%. T he g a s comi n g o u
t o f t h e mercury a b s o r p t i o n t o w e r 4 i s r a i s e d
i nt e m p e r a t u r e by m e a n s o f t h e h e a t e x c h a n
g e r 6 u s u a l l yc o n s i s t i n g o f more t h a n one u n i
t , i s l e d t o t h e c o n v e r t e r7 t o be s u b j e c t e d
t o o x i d a t i o n t h e r e i n , t h e n i s l e d t o t h ea
b s o r p t i o n tower through t h e h e a t e x c h a n g e r s 6
5 s o a st o mak e t a b s o r b t h e SO; a s g e n e r a t e d i
n t h e c o n v e r t e r7 , a n d i s t h e r e a f t e r d i s c
h a r g e d i n t o t h e a i r .As t h e s cr u b b i n g a c i d
f o r u s e i n t h e mercury a b s o r pt i o n tower , i t i s p
r e f e r a b l e t o a p p l y a p a r t o f t h e c i r c ul a t
e d a c i d drawn o u t o f t h e a b s o r p t i o n tower 8 , b u
t i ta l s o w i l l do t o a p p l y a p a r t o f t h e c i r c u
l a t e d a c i d o f t h ed r y i n g t o w e r 1 o r t h e a c i
d u n d e r g o n e p u r i ? c a t i o n bythe demercuration
equipment. The as t o be introducedi n t o t h e mercury a b s o r
p t i o n t o w e r 4 h a s a l r e a d y b e e nd e p r i v e d o
f w a t e r by means o f t h e d r y i n g tower 1 , s ot h a t t h
e c i r c u l a t e d a c i d i n t h e mercury a b s o r p t i o n
tower4 s f r e e o f d i l u t i o n and m a i n t a i n s a ?xed c
o n c e n t r a t i o n .The c i r c u l a t e d a c i d c o n t a
m i n a t e d w i t h i n t h e mercurya b s o r p t i o n t o w e
r 4 i s e i t h e r s u p p l i e d t o t h e c i r c u l a t i n
gt a n k 1 4 f o r t h e d r y i n g tower o r s t o r e d i n t h
e s t o r a g et a n k 1 0 f o r t h e mercury r e m o v a l e q u
i p m e n t . A e a g e n ti s a d d e d t o t h e s u l f u r i c
a c i d d r a w out t o convert m e rcury i n t o mercury s u l ? d
e t o be removed by ? l t r a t i o nw i t h t h e ? l t e r 1 2 .
(When t h e c i r c u l a t e d a c i d i s o f h i g hc o n c e n
t r a t i o n , t h e p o w d er o f a m e t a l more a c t i v e t
h e nmercury i n i o n i z a t i o n s e r i e s i s added i n p l
a c e o f t h er e a g e n t ) . I t a l s o w i l l - d o t o a p
p l y t h e r e a g e n t d i r e c t l y t ot h e c i r c u l a t
i n g t a n k 1 4 f o r t h e d r y i n g tower o r t h e c i rc u
l a t i n g t a n k 1 6 f o r t h e mercury a b s o r p t i o n t o
w e r . I no r d e r t o a v o i d t h e l e a k o f ?ne r e c i p
i t a t e s , i t i s d e s i r a b l et o u s e a ? l t e r
employing diatomaceous e a r t h a nd t h el i k e . The m e r c u
r y r e m o v a l e f f i c i e n c y o f t h e p r e s e n t? l t
e r 1 2 h a s proved t o be 9 9 . 5 % . The a c i d t h u s f r e e
d o fmercury i s employed a s t h e a d d i t i o n a l a c i d f o
r t h e a bs o r p t i o n tower 8 , p r o d u c i n g a 9 8 % s u
l f u r i c a c i d a t t h er a t e o f 1 7 1 k g / m i n , and t
h e mercury c o n t e n t o f t h eproduct s a s s m a l l a s 0 .
5 p p m. I n t h i s c o n t e x t , s a i d a c i df r e e of
mercury may be drawn out a s a product a c i dh a v i n g t h e c o
n c e n t r a t i o n o f 77% o r t h e r e a b o u t . I t i s t
obe noted t h a t t h e mercury c o n t e n t of a s u l f u r i c
a c i dm a n u f a c t u r e d w i t h o u t a p p l y i n g t h e
method o f t h e p r es e n t i n v e n t i o n i s i n t h e range
of 3 5 t o 40 p p m.
EXAMPLE .I n t h e same w a y a s i n Example 4 , t h e S O Z '
g a s genera t e d by a r o a s t i n g f u r n a c e i s p r e v i
o u s l y c l e a n e d w h i l ep a s s i n g t h e b o i l e r ,
c y c l o n e , h o t C o t t r e l l , c o o l i n g t o w e r
,washing t o w e r , m i s t C o t t r e l l and s o o n , and t h
e n i s
i n t r o d u c e d i n t o t h e 1 s t d r y i n g tower 1
shown i n t h e? o w s h e e t o f t h e s u l f u r i c a c i d m
a n u f a c t u r i n g e q u i p m e n t
20
2 5
3 5
1 6i n FIG. 5 . On h i s o c c a s i o n , t h e c o n d i t i o
n s o f t h e g a s a tthe i n l e t of s a i d t o w e r a r e a s
f o l l o w s : Ga s volume =l 0 0 0 N m i i m i n , 8 0 ; c o n t
e n t = . 4 % , t e m p e r a t u r e o f g a sa t t h e i n l e t
= 3 0 C, a n d mercury content = . 8 3mg/Nm3. I n t h i s 1 s t d r
y i n g t o w e r 1 , t h e g a s i s s u b j e c t e dt o s c r u
b b i n g w i t h - a 77% s u l f u r i c a c i d c i r c u l a t i
n gt h e r e i n a s w e l l a s d r y i n g . : N e x t , t h e '
g a s i s i n t r o d u c e di n t o t h e 2 nd d r y i n g tower 2
, where i t i s s u b j e c t e d t os c r u b b i n g w i t h - a
" 9 6 % s u l f u r i c a c i d ( a c i d t e m p e r a t u r e :3
8 C ) , i t s . w a t e r c o n t e n t i s removed a nd mercury co
nt a i n e d i n - i t i s d i s s o l v e d i n t h e s u l f u r
i c a c i d , whereby t h eq u a n t i t y o f m e r c u r y ' i n
t h e g a s a t t h e o u t l e t of h i s towerbecomes 1 . 0 5 m g
/ N m 3 a n d t h e mercury a b s o r p t i o n r a t ei s 82%. The
g a s coming o u t o f t h e 2nd d r y i n g tower 2i s n e x t i n
t r o d u c e d i n t o t h e mercury a b s o r p t i o n tower 4by
means o f t h e main blower 3 . On h i s o c c a s i o n , t h et e
m p e r a t u r e o f g a s a t t h e i n l e t o f t h e mercury a
b s o r pt i o n t o w e r 4 i s 8 3 ' C , a n d t h e d r o p p i
n g t e m p e r a t u r e o ft h e c i r c u l a t e d a c i d i n
t h i s tower t o d i s s o l v e and c a u g h tmercury c o n t a
i n e d i n t h e g a s i n a v e r y s m a l l q u a n t i t
ywhich a i l e d t o b e c a u g h t by t h e d r y i n g t o w e r
2 i s 7 6 ' C .As a r e s u l t o f a b s o r p t i o n by t h i s
mercury a b s o r p t i o ntower , mercury c o n t e n t of t h e g
a s a t t h e o u t l e t o f t h etower becomes 0 . 0 6 m g / N m
3 and t h e mercury a b s o r pt i o n r a t e i s 94%. The g a s
coming o u t o f t h e mercurya b s o r p t i o n tower 4 i s i n t
r o d u c e d i n t o t h e c o n v e r t e r 7t h r o u g h t h e
c o n v e n t i o n a l h e a t e x c h a n g e r 6 f o r c o n v e
rs i o n from S0 ; a s t o S0 ; a s , a n d , a f t e r a b s o r p
t i o n by a9 8 % s u l f u r i c a c i d w i t h i n t h e a b s o
r p t i o n t o w e r 8 , i sd i s c h a r g e d i n t o t h e a i
r . A a r t o f t h e a c i d c o n t a m i n a t e dw i t h
mercury i n t h e mercury a b s o r p t i o n tower 4 i sdrawn o u
t and i n t r o d u c e d i n t o t h e c i r c u l a t i n g t a n
k 1 5f o r t h e 2 nd d r y i n g tower 2 o r t h e s t o r a g e t
a n k 1 0 f o r t h emercury removal e q u i p m e n t , whereby
mercury i s r em o v e d t h r o u g h t h e same p r o c e s s a s
i n Example 4 .
B e s i d e s , a p a r t o f t h e c i r c u l a t e d a c i d
o f t h e a b s o r p t i o nt o wer 8 s drawn out a n d a d d e d
a s t h e c i r c u l a t e d a c i d oft h e mercury a b s o r p t
i o n tower 4 .A a r t o f t h e c i r c u l a t e d a c i d of h e
2nd d r y i n g t o w e r2 i s d r a w n out t o serve a s t h e a
d d i t i o n a l a c i d f o r t h ec i r c u l a t i n g t a n k
1 4 f o r t h e 1 s t d r y i n g tower 1 , a n d , a s as u b s t
i t u t e ' t h e r e f o r , a p a r t o f t h e c i r c u l a t e
d a c i d o f t h e1 s t d r y i n g tower 1 i s s t o r e d i n t
h e s t o r a g e t a n k 1 0 f o r t h emercury r e m o v a l e q
u i p m e n t , whereby m e r c u r y i s s e p arated and removed.
_As a r e s u l t o f d e m e r c u r a t i o n p e r f o r m e d
by means o fthe mercury removal equipment i n t h e s a m e way s i
n
5 0
6 5
E x a m p l e 1 , : 9 9 . 5 % o f m e r c u r y r e s i d u e i
s s e p a r a t e d a n dremoved. The s u l f u r i c a c i d f r e
e o f mercury s t o r e d i n t h es t o r a g e t a n k 1 3 f o r
t h e mercury r e m o v a l e q u i p m e n t i ss e r v e d a s t
h e a d d i t i o n a l a c i d f o r t h e a b s o r p t i o n
tower ,p r o d u c i n g a 9 8 % s u l f u r i c a c i d a t t h e
r a t e o f 280 k g / m i n .The c o n c e n t r a t i o n o f
mercury i n t h e p r o d u c t s u l f u r i ca c i d o n t h i s
o c c a s s i o n i s 0 . 3 p p m.
EXAMPLEI n t h e same w a y a s i n Examples 4 and 5 , t h e SO;
a sg e n e r a t e d by a r o a s t i n g f u r n a c e i s ? r s t
c l e a n e d a n d t h e ni s i n t r o d u c e d i n t o t h e 1
s t d r y i n g tower 1 shown i n t h ef l o w s h e e t o f t h e
d o u b l e c o n t a c t - p r o c e s s s u l f u r i c a c i dm
a n u f a c t u r i n g p l a n t i n F I G . 6 . On t h i s o c c
a s i o n , t h e
conditions of the gas are a s f o l l o w s : Ga s volume = 0 0
0N m 3 / i n , SO; o n t e n t = . 7 % , t e m p e r a t u r e a t
t h e i n l e t= _ 2 0 C, a n d mercury content = 1 3 . 9 m g / N m
3 . T h ec o n c e n t r a t i o n o f t h e c i r c u l a t e d s
u l f u r i c a c i d o f t h e 1 s td r y i n g t o w e r 1 i s 7
7 % l i k e i n t h e c a s e o f Example 2 .The g a s s u b j e c
t e d t o s c r u b b i n g w i t h t h i s s u l f u r i c a c i d
i nt h e 1 s t d r y i n g tower 1 i s n e x t s u b j e c t e d t
o s c r u b b i n g
-
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1 7w i t h a s u l f u r i c a c i d h a v i n g t h e c o n c e
n t r a t i o n o f 9 6 %( a c i d d r o p p i n g t e m p e r a t
u r e : 3 2 ' ' C ) i n t h e 2 n d d r y i n gt o w e r 2 ,
whereby t h e w a t e r c o n t a i n e d i n t h e g a s i
sremoved a n d f u r t h e r mercury c o n t a i n e d i n t h e g
a s i sd i s s o l v e d i n t h e s u l f u r i c a c i d . As a r
e s u l t , mercury cont e n t o f t h e g a s a t t h e o u t l e
t o f t h e d r y i n g t o w e r 2 b ecomes 3 . 4 8 m g / N m 3 ,
a nd t h e mercury removal r a t e i s75%. The g a s coming o u t o
f t h e 2 n d d r y i n g t o w e r 2 i si n t r o d u c e d i n t
o t h e m e r c u r y a b s o r p t i o n t o w e r 4 bymeans o f t
h e main blower . The t e m p e r a t u r e o f g a s a t 1 0t h e
i n l e t o f t h e m e r c u r y a b s o r p t i o n t o w e r 4 i
s 8 5 C , a n d' t h e t e m p e r a t u r e o f t h e c i r c u l
a t e e d a c i d o f h i s mercurya b s o r p t i o n t o w e r 4
t t h e t i m e o f d r o p p i n g i s 7 5 C . Av e r y s m a l l
q u a n t i t y o f m e r c u r y c o n t a i n e d i n t h e g a
swhich h a s f a i l e d t o b e c a u g h t by t h e 2nd d r y i n
g t o w e r2 i s d i s s o l v e d a n d c a u g h t i n t h i s r
e c y c l i n g a c i d , , s o t h a tmercury c o n t e n t o f t
h e g a s a t t h e o u t l e t o f t h e mercury
4,057,423
5
a c i d , a p a r t o f t h e c i r c u l a t e d a c i d o f t
h e 1 s t d r y i n g t o w e r1 i s drawn o u t t o b e s t o r e
d i n t h e s t o r a g e t a n k 1 0 f o r t h ed e m e r c u r a
t i o n e q u i p m e n t . I n t h i s d e m e r c u r a t i o n e
q u i pm e n t , mercury c o n t e n t o f t h e 77% s u l f u r i
c a c i d i s s e p ar a t e d a n d removed t h r o u g h t h e
same o p e r a t i o n a s i nE x a m p l e s 1 a n d 2 . The u l f
u r i c a c i d t h u s p u r i ? e d i n t h ed e m e r c u r a t
i o n e q u i p m e n t i s e i t h e r f u r n i s h e d t o t h e
c i rc u l a t i n g t a n k s 1 7 , 1 8 f o r t h e 1 s t a b s o
r p t i o n t o w e r 8 a n d2 nd a b s o r p t i o n tower 9 o r d
i r e c t l y t a k e n o u t a s t h ep r o d u c t . I n o r d e
r t o o b t a i n a p r o d u c t s u l f u r i c a c i d ha vi n g
t h e c o n c e n t r a t i o n o f 98%, a p a r t o f t h e c i r
c u l a t e da c i d o f t h e 1 s t a b s o r p t i o n tower 8 .
I n t h i s way, i t i sp o s s i b l e t o p r o d u c e a s u l f
u r i c a c i d h a v i n g t h e c o n c e nt r a t i o n o f 77%
a t t h e r a t e o f 8 7 kg/min and a s u l f u r i ca c i d h a v
i n g t h e c o n c e n t r a t i o n o f 9 8 % a t t h e r a t e o
f 2 2 9k g / m i n , b o t h p r o d u c t s c o n t a i n i n g 0
. 8 p p m o f m e r c u r y .
E x a m p l e 8 .D e m e r c u r a t i o n p e r f o r m a n c e
a t m e r c u r ya b s o r p t i o n tower t h a t d i s on t h eo
u t l e t s i d e o f main l o w e rT e s tI t e m No . l 2 3 4
g a s v e l o c i t y m3 /m2 /min 3 4 . 4 3 4 . 4 3 5 . 0 2 4 .
0tem- 8 tc o n d i t i o n p e - i n l e t ' C 7 3 . 0 7 0 . 5 8 0
. 5 7 7 . 5o f g a s ture atf o r o u t l e t C 7 2 . 0 6 8 . 0 7 6
. 0 7 4 . 0mercury a t mm .G.a b s o r p - p r e s i n l e t 5 8 0
6 2 8 540 330tion sure tower a t
o u t l e t " 4 50 500 4 10 2 6 5p r e s s u r e drop " 1 3 0 1
2 8 1 3 0 6 5t e m p e r a t u r ec g n d i t i o n o f f e e d a c
i d V C 7 5 . 0 6 9 . 0 7 9 . 0 7 6 . 00 c o n c e n t r a t i o na
c i d % 9 8 . 7 4 9 8 . 7 1 9 8 . 7 1 9 8 . 1 6o f f e e d a c i
d
a c i d c i r c u l a t l /m i n 8 2 82 8 2 30~40i n g r a t eP
i g c o n t e n t a t i n l e t mg/m3 5 . 3 1 3 . 7 1 1 . 2 1 4 . 5
80 ga sa t o u t l e t mg/m3 0 . 1 4 0 . 2 5 0 . 0 3 0 . 3 1mercury
a b s o r p t i o n r a t e % 9 7 . 2 9 6 . 8 9 7 . 5 9 3 . 2
a b s o r p t i o n t o w e r 4 b e c o m e s 0 . 1 7 mg/Nm3 n d
t h e merc u r y a b s o r p t i o n r a t e i s 95%. The g a s
coming o u t o f t h emercury a b s o r p t i o n tower 4 s i n t r
o d u c e d i n t o t h e dou What s claime d i s :1 . I n a method
o f m a n u f a c t u r i n g s u b s t a n t i a l l y me rb l e c
o n t a c t - t y p e c o n v e r t e r 7 t h r o u g h } t h e c o
n v e n t i o n a l 4 5 c u r y - f r e e s u l f u r i c a c i d b
y r o a s t i n g n o n - f e r r o u s m e t a lh e a t e x c h a
n g e r 6 , a n d t h e g a s c o n v e r t e d b y t h e 1 s t s u
l ? d e m a t e r i a l a n d t h e n r e m o v i n g d u s t , c o
o l i n g , w a s hc a t a l y s t l a y e r i s i n t r o d u c e
d i n t o t h e 1 s t a b s o r p t i o n - i n g a n d r e m o v i
n g m i s t f r o m t h e r o a s t ed g a s t o p r e p a r et o w
e r 8 t h r o u g h t h e i n t e r m e d i a t e h e a t e x c h a
n g e r 6 ' t o a c o o l f e e d g a s c o n t a i n i n g S0 2 a
n d i m p u r i t i e s c o m p r i st h e r e b y a b s o r b S 0
3 g a s g e n e r a t e d b y t h e c o n v e r t e r 7 , i n g w a
t e r a n d m e r c u r y , c o n v er t i n g t h e S 0 ; o S 0 ;
a n dn e x t i s i n t r o d u c e d i n t o t h e 2 n d c a t a l
y s t l a y e r o f t h e - 5 0 a b s o r b i n g t h e S 0 , i n d
i l u t e s u l f u r i c a c i d , t h e i m p r o v ec o n v e r
t o r 7 t h r o u g h t h e h e a t e x c h a n g e r 6 . t o t h e
r e b y m e n t w h i c h c o m p r i s e s t h e s t e p s o f :c
o n v e r t t h e r e m a i n i n g SO; a s , t h e n i s i n t r o
d u c e d i n t o c o n t i n u o u s l y ?owi n g a s t r e a m o
f s a i d f e e d g a s i n t ot h e 2 n d a b s o r p t i o n t o
w e r 9 t h r o u g h t h e h e a t e x c h a n g e r s a n d t h r
o u g h s c r u b b i n g m e a n s a n d t h e r e i n c o n t i n
u6 , 5 t o t h e r e b y a b s o r b t h e S03 g a s , and t h e r
e a f t e r i s o u s l y s c r u b b i n g s a i d f e e d g a s w
i t h a c o n t i n u o u s l yd i s c h a r g e i n t o t h e a i
r . 5 5 c i r c u l a t i n g s t r e a m o f l i q u i d s c r u b
b i n g a g e n t c o nTo e r v e a s t h e scrubbing s u l f u r i
c a c i d i n t h e mercurya b s o r p t i o n t o w e r 4 , a p a
r t o f t h e c i r c u l a t e d a c i d o f t h e2 n d a b s o r
p t i o n t o w e r 9 h a v i n g t h e v c o n c e n t r a t i o n
o f99.6% i s drawn o u t , a n d , i n p l a c e t h e r e o f , t
h e a c i d con
s i s t i n g e s s e n t i a l l y o f s u l f u r i c a c i d
s o l u t i o n h a v i n ga n H2SO4 o n c e n t r a t i o n o f
from 8 0 t o 9 9 wt.% andh a v i n g a t e m p e r a t u r e o f
from 2 0 ' t o 7 0 C , t o a bs o r b i m p u r i t i e s c o m p r
i s i n g w a t e r a n d m e r c u r yt a m i n a t e d w i t h m
e r c u r y i s s u p p l i e d t o t h e c i r c u l a t i n g 6 0
p r e s e n t i n s a i d f e e d g a s i n t o s a i d s c r u b b
i n g a g e n t
t a n k 1 5 f o r t h e 2nd d r y i n g tower 2 s o a s t o m a
i n t a i n t h e a n d t o p r o d u c e a s t r e a m o f p u r i
? e d f e e d g a s co nc o n c e n t r a t i o n o f t h e c i r c
u l t e d a c i d o f t h e 2 n d d r y i n g t a i n i n g 5 0 ;
;t o w e r 2 a t 96%. B e s i d e s , i n o r d e r t o m a i n t a
i n t h e c o n - c o n v e r t i n g t h e SO; n s a i d p u r i ?
e d f e e d g a s t o S0 ;c e n t r a t i o n o f t h e c i r c u l
a t e d a c i d o f t h e 1 s t d r y i n g t o w e r a n d t h e n
f l o w i n g s a i d r e s u l t a n t s O g - c o n t a i n i n g
g a s1 a t 7 7 % , a 9 6 % s u l f u r i c a c i d i s s u p p l i
e d t o t h e c i r c u l a t - 6 5 t h r o u g h a b s o r p t i o
n t o w e r m e a n s a n d t h e r e i n c o ni n g t a n k 1 4 f
o r t h e 1 s t d r y i n g t o w e r a s t h e a d d i t i o n a
la c i d t h r o u g h t h e o u t l e t o f t h e c i r c u l a t
i n g pump o f t h e2 n d d r y i n g t o w e r . A n d , i n e x c
h a n g e f o r t h i s a d d i t i o n a l
t a c t i n g s a i d r e s u l t i n g g a s w i t h d i l u t
e s u l f u r i c a c i ds o l u t i o n t o a b s o r b t h e S03
w h e r e b y t o p r o d u c ec o n c e n t r a t e d s u l f u r
i c a c i d s o l u t i o n ;
-
7/27/2019 Us 4057423
16/18
c o n t i n u o u s l y w i t h d r a w i n g a ' p o r t i o n
o f s a i d c i r c u l a ti n g s c r u b b i n g a g e n t s t r
e a m v w h i l e c o n t i n u i n g t oc i r c u l a t e t h e b
a l a n c e o f s a i d s c r u b b i n g a g e n t s t r e a mt h
r o u g h s a i d s c r u b b i n g means w i t h o u t the f o l l
o wi n g m e r c u r y r e m o v a l t r e a t m e n t , a d d i n
g t o s a i dwithdrawn p o r t i o n one o r more m e t a l i c p r
e c i p i t a ti n g a g e n t s s e l e c t e d f r o m t h e g r
o u p c o n s i s t i n g o faluminum m e t a l p o w d e r , ' z i
n c m e t a l ' p o w d e r a n dcopper m e t a l p o w d er i n a
n "amount e f f e c t i v e t op r e c i p i t a t e t h e mercury
p r e s e n t t h e r e i n a s mercurym e t a l , s a i d m e t a
l l i c p r e c i p i t a t i ng a g e n t o r a g e n t sb e i n g
t h e o n l y p r e c i p i t a t i n g a g e n t a d d e d t o s a
i dw i t h d r a w n p o r t i o n , r e m o v i n g " t h e p r e
c i p i t a t e dmercury m e t a l from s a i d withdrawn p o r t i
i o n o fs a i d s c r u b b i n g a g e n t , r e c o v e r i n g
t h e b a l a n c e o f a i dwithdrawn p o r t i o n o f s c r u b
b i n g a g e n t a s ap u r i ? e d d i l u t e s u l f u r i c a
c i d s o l u t i o n , a n d u t i l i z i n ga t l e a s t a p o
r t i o n o f s a i d p u r i ? e d d i l u t e s u l f u r i c a c
i ds o l u t i o n o b t a i n e d f r o m s a i d withdrawn p o r
t i o n a st h e d i l u t e s u l f u r i c a c i d s o l u t i o
n employed i n s a i dcontacting s t e p . '2 . The method o f c l
a i m 1 i n which s a i d p r e c i p i t a t i n g
agent s aluminum m e t a l .3 . The method o f c l a i m 1 i n
which s a i d p r e c i p i t a t i n ga g e n t i s z i n c m e t
a l .4 . The method o f c l a i m 1 i n which s a i d p r e c i p i
t a t i n ga g e n t i s c o p p e r metal.
4 , 0 5 7 , 4 2 3
1 0
20
5 . The method o f c l a i m 1 i n which t h e H1 8 0 4 o n c e
n - [t r a t i o n o f s a i d s u l f u r i c a c i d s o l u t i
o n i s from 9 8 t o 9 9wt.%. .6 . I n a method of manufacturing s
u b s t a n t i a l l y m e rc u r y - f r e e s u l f u r i c a c
i d b y r o a s t i n g n o n - f e r r o u s m e t a l s u l? d e
m a t e r i a l a n d t h e n r e m o v i n g d u s t , c o o l i n
g , w a s h i n gand removing m i s t from t h e r o a s t e d g a
s t o p r e p a r e ac o o l f e e d g a s c o n t a i n i n g S 0
; a n d i m p u r i t i e s c o m p r i s i n g w a t e r a n d m e
r c u r y , r e m o v i n g s a i d i m p u r i t i e s from t h er
o a s t e d g a s , c o n v e r t i n g t h e S0; t o S0; a n d a b
s o r b i n gt h e S0, n d i l u t e s u l f u r i c a c i d , t h
e i m p r o v e m e n t w h i c hcomprises:
c o n t i n u o u s l y ?owing a s t r e a m o f s a i d f e e d
g a s i n t oand through ? r s t s c r u b b i n g me a n s and t h
e r e i n co nt i n u o u s l y s c r u b b i n g s a i d f e e d g
a s w i t h a c o n t i n uo u s l y c i r c u l a t i n g s t r e
a m o f ? r s t l i q u i d s c r u b b i n g
_ a g e n t c o n s i s t i n g e s s e n t i a l l y of u l f u
r i c ' a c i d s o l u t i o nh a v i n g a n H2504 c o n c e n t
r a t i o n o f from 3 0 t o 9 9wt.% and h a v i n g a t e m p e r
a t u r e o f f r o m - 2 0 v t o 7 0 '
3 0
v 4 - 0
C o absorb i m p u r i t i e s comprising w a t er a n d
mer-curypresent i n s a i d c o o l f e e d g a s i n t o s a i d s
c r u bb i n g a g e n t and t o p r o d u c e a s t r e a m o f p
u r i ? e d f e e dg a s c o n t a i n i n g 80;; -c o n t i n u o
u s l y r e m o v i n g s a i d s t r e a m o f s a i d ? r s t l i
q u i ds c r u b b i n g a g e n t f r o m s a i d ? r s t s c r u
b b i n g m e a n s ,w i t h d r a w i n g a p o r t i o n o f s a
i d s t r e a m , a d d i n g t os a i d withdrawn p o r t i o n a
r e a g e n t e f f e c t i v e t o p r ec i p i t a t e mercury p
r e s e n t i n s a i d w i t h d r a w n p o rt i o n , r e m o v
i n g t h e p r e c i p i t a t e d m e r c u r y f r o m s a i dw
i t h d r a w n p o r t i o n , r e c o v e r i n g t h e b a l a n
c e o f s a i dwithdrawn p o r t i o n a s a p u r i ? e d d i l u
t e s u l f u r i c a c i ds o l u t i o n , and c o n t i n u i n
g t o c i r c u l a t e t h e b a l a n c e o fs a i d s t r e a m
o f s a i d ? r s t l i q u i d s c r u b b i n g a g e n tt h r o
u g h s a i d ? r s t s c r u b b i n g means w i t h o u t p r e c
i p it a t i n g a n d r e m o v i n g m e r c u r y p r e s e n t
t h e r e i n ;
c o n t i n u o u s l y f e e d in g s a i d l s t r e a m o f p
u r i ? e d f e e d g a se x i t i n g f r o m s a i d I ? r s t s
c r u b b i n g m e a n s t h r o u g hs e c o n d s c r u b b i n
g m e a n s ' a n d t h e r e i n c o n t i n u o u s l ys c r u b
b i n g s a i d p u r i ? e d f e e d g a s w i t h a c o n t i n
uo u s l y c i r c u l a t i n g s t r e a m o f s e c o n d l i q
u i d s c r u b b i n ga g e n t c o n s i s t i n g e s s e n t i
a l l y o f u l f u r i c a c i d s o l u t i o n
5 5
6 0
6 5
20h a v i n g a n H2804 c o n c e n t r a t i o n o f a b o u t
9 8 t o 9 9' wt.% a n d a temperature of about ' 6 0 t o 8 0 t oa b
s o r b i n t o s a i d s e c o n d s c r u b b i n g a g e n t a n
a d d it i o n a l ' q u a n t i t y ' o f t h e m e r c u r y p r
e s e n t i n s a i d p u r i? e d f e e d ' g a s w h e r e b y t
o p r o d u c e a n a d d i t i o n a l l yp u r i ? e d f e e d g
a s c o n t a i n i n g 8 0 ; , s a i d s e c o n d l i q u i ds c
r u b b i n g a g e n t h a v i n g a ' h i g h e r c o n c e n t r
a t i o n , ah i g h e r ' t e m p e r a t u r e o r b o t h h i g
h e r c o n c e n t r a t i o n a n d h i g h e r t e m p e r a t u
r e , t h a n s a i d ? r s t l i q u i d s c r u bbing agent; " '
' '
c o n v e r t i n g t h e SO; n s a i d a d d i t i o n a l l y
p u r i ? e d f e e dg a s t o S0 , and t h e n ?owing t h e s O g
i - c o n t a i n i n g g a st h r o u g h two a b s o r p t i o n
s t a g e s i n s e r i e s a n d i n e a c ho f s a i d s t a g e
s c o n t a c t i n g s a i d S O s - c o n t a i n in g g a sw i t
h d i f f e r e n t d i l u t e s u l f u r i c a c i d s o l u t i
o n s t o a bs o r b t h e S 0 3 w h e r e b y t o p r o d u c e '
t w o s e p a r a t e c o n c e n t r a t e d s u l f u r i c a c i
d s o l u t i o n s , t h e d i l u t e s u lf u r i c a c i d s o
l u t i o n e m p l o y e d i n t h e ? r s t a b s o r p t i o ns
t a g e c o m p r i s i n g t h e p u r i ? e d d i l u t e s u l f
u r i c a c i ds o l u t i o n o b t a i n e d by p r e c i p i t a
t i n g m e r c u r y f r o mt h e s c r u b b i n g a g e n t u s
e d i n t h e ? r s t s c r u b b i n gm e a n s , t h e d i l u t
e s u l f u r i c a c i d s o l u t i o n employed i nt h e second
a b s o r p t i o n s t a g e comprising a secondp o r t i o n o f
t h e s c r u b b i n g a g e n t e m p l o y e d i n t h e ? r s
ts c r u b b i n g me a n s and which i s n o t s u b j e c t e d t
om e r c u r y r e m o v a l , a n d i n c l u d i n g t h e s t e
p o f f e e d i n gt h e c o n c e n t r a t e d s u l f u r i c a
c i d s o l u t i o n from t h es e c o n d a b s o r p t i o n s t
a g e t o s a i d s e c o n d s c r u b b i n gm e a n s t o serve
a s s a i d sec
![[en-us] bosch-home.com/us/mybosch mybosch [en-us] Dishwasher](https://img.pdfslide.us/doc/110x75/615cc8afbe7e0d1e5a38c77e/en-us-bosch-homecomusmybosch-mybosch-en-us-dishwasher.jpg)
