AT29604B - Verfahren zur Darstellung von Schwefelsäureanhydrid nach dem Kontaktverfahren. - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Darstellung von Schwefelsäureanhydrid nach dem Kontaktverfahren. 



     Bei jeder chemischen Reaktion, einerlei   ob dieselbe endotherm oder exotherm verläuft, sind Reaktionsgeschwindigkeit und schliesslich eintretendes Gleichgewicht von der Versuchstemperatur abhängig, oder mit anderen Worten, bei   sonst gleichen Versuchsbedingungen   gehört zu jeder Temperatur eine bestimmte Reaktionsgeschwindigkeit und ein bestimmtes 
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 bestätigt haben, in dem Sinne sich verschiebt, dass die Produkte sich   vermehren,   weiche unter Wärmeaufnahme entstehen. 



   Von der Anwendung dieser Tatsache hat man, teils bewusst, meist aber   unbewusst,   in der chemischen Technik, namentlich in der organischen, seit langem den   ausgiebigsten     Gebrauch gemacht.   Es sei hier nur an die Beschleunigung chemischer Reaktionen durch   Erhitzen   und Kochen und an ihre Bändigung durch   Kühlung erinnert.   Auch die   anorganische   
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 innerhalb des   Kontaktraumes   in den Patentschriften und in der Fachliteratur gar keine Angaben fand, oder man nur mit dem dehnbaren Begriff der Hellrotglut   operierte,   spricht 
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 verwerten ihn zur technischen Darstellung des Schwefelsäureanhydrids. 



   Diese drei Patente nun, die an und für sich einen bedeutenden Fortschritt   befunden   gegenüber den bisher ausgeübten Kontaktverfahren, zeigen uns jedoch recht deutlich, dass sie, wie man gleich sehen wird, keinesfalls auf eine volle und klare Erkenntnis derjenigen   Vorgänge gegründet   sind, die sich innerhalb des   Kontaktraumes     abspielen und aus diesem     Grunde keinen Anspruch erlieben können,   wirklich rationell zu sein. Das   xu erstrebende   
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 zu erreichen sein wird.

   Denn die Reaktionsgeschwindigkeit kann man zwar durch Temperatursteigerung beliebig erhöhen, dadurch verschiebt man aber gleichzeitig das Gleichgewicht 
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 SO2, O und SO3 mit steigender Temperatur zuungunsten der SOg-Bildung und man erhält bei etwa 500  nur zirka 85-90% und bei etwa   5300 zirka Ausbeute   an SO3 vom angewandten   SO2,  
Weiterhin angestellte Untersuchungen haben ergeben, dass das Wachsen der Reaktionsgeschwindigkeit   überraschend     gross   ist. So ist sie bei Gegenwart von fein verteiltem Platin 
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 gemäss, in derselben Zeit bei etwa 500  zirka 20mal 90=1800 t SO2 zu SO3 um, also ungefähr das   18facho   ; bei noch höheren Temperaturen gestalten sich die Verhältnisse noch   günstiger.   



   Aus dieser experimenten festgestellten Tatsache folgt, dass die wirklich grossen   Reaktionsgeschwindigkeiten   selbst bei Anwendung besonders guter Kataly- satoren, wie es fein verteiltes Platin ist, erst bei den Temperaturen eintreten, bei denen die prozentuale Ausbeute an SO3 schlecht zu werden beginnt, und dass eine Vereinigung der beiden erwähnten günstigen Momente nicht möglich ist, solange man, wie es bisher ausnahmslos der Fall war, den ganzen Kontakt- raum auf gleicher   Temperatur erhält.   



   Man   lässt   nun den katalytischen Prozess innerhalb des   Kontaktraumes sich   zuerst bei hoher, dann bei niedriger Temperatur abspielen. In der ersten   Reaktionszone hält man   die
Temperatur so hoch, dass sehr schnell infolge der hier hohen Reaktionsgeschwindigkeit ein grosser Teil   des SO, zu 803 oxydiert   wird, hierauf   kühlt   man die Reaktionsgase auf etwa gegen   4000 herab   und lässt sie mit dieser niederen Temperatur die zweite Kontaktzone durch- streichen, wo dann der Rest des   s'O   oxydiert wird ; denn in Anbetracht der geringen noch vorhandenen SO2-Mengen genügt die Reaktionsgeschwindigkeit bei dieser niederen Temperatur. 



   Was die technische Ausführung des neuen Verfahrens betrifft, so seien als Beispiel im folgenden zwei Wege, um zum Ziele zu gelangen, angeführt. Einmal kann man vor dem bisherigen einen Kontakt einen zweiten kleineren schalten. Man lässt in diesem Falle die Roaktionsgase zunächst den kleineren Kontakt durchstreifen, z. B. bei   5300. Die Reaktions-     geschwindigkeit   ist hier eine so grosse, dass sehr schnell ein erheblicher Teil des   802 zu S03   oxydiert wird. Es seien hier etwa 75%   des vorhandenen, 802 zu 803   umgewandelt.

   Hierauf   kühlt   man, etwa gemäss Patent Nr. 480, durch Innenkühlung mittels direkter Vermischung der heissen Reaktionsgase mit kalten, den Reaktionsprozess nicht störenden Gasen, die aus diesem Kontaktraume austretenden noch zirka 25% SO2 enthaltenden Gase auf etwa   430"herunter   und lässt sie bei dieser Temperatur durch den   zweiten Kontaktraum hindurch-     gehen, wo   dann beinahe der ganze Rest des    < S'0.)   oxydiert wird. Es ist selbstverständlich in der Wirkung gleich und nur eine Komplikation, wenn man an Stelle dieser zwei Kontakt-   räume   deren drei oder mehrere mit fallenden Temperaturen so hintereinanderschaltet, dass die   Gase im ersten Kontakt mit zirka 530@ und   im letztes mit zirka 430  katalysiert werden. 



  Ein zweiter technisch bequemer Weg ist der, dass man den Kontaktraum sehr lang aus- einanderzieht und die mit etwa 530  eintretenden Gase allmählich bis zu ihrem Austritt 
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 nur eine Komplikation, wenn man zwei oder mehrere solcher langgezogener Kontakte benutzt. 



   Die Geschwindigkeit, mit welcher die Gase in den vorgenannten Beispielen die Kontakt-   raume hzw.   den   Kontaktraum   passieren, ist dabei eine erhöhte gegenüber den bisherigen Arbeitsweisen. Es wird hienach in derselben Zeit mit der gleichen Menge an   Kontaktmassc   das mehrfache Quantum Gas verarbeitet, als dies bislang in technisch befriedigender Weise 
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Im Anschluss an dies neue Anhydrid-Verfahren wurden nun, in Anbetracht der in der ersten Reaktionszone des Prozesses möglichen hohen Temperatur, die für den   Kontaktprozess   
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   folgende   Resultate gewonnen :
Als Katalysatoren wirksam erwiesen sich :
1. Die Metalle der Platingruppe :
2. die Oxyde und Sulfate des Fe,   ('r,   Ni, Co, Mn, U, Cu 
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4.

   Mischungen von 1 mit einer oder mehreren Substanzen von 2 und 3 ;
5. Mischungen von zwei oder mehreren der unter 2 und 3 aufgeführten Substanzen miteinander. 



   Während jedoch die unter 1 und 4 aufgeführten Katalysatoren schon bei niederen, der Bildung von SO3 günstigen Temperaturen sich wirksam erweisen, sind es die unter 
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 prozentualen SO3-Bildung aber ungünstigen Temperaturen. Man kann naher in dem gegebenen Beispiel für denjenigen Teil des   Kontaktraumes,   der bei hohen Temperaturen arbeiten soll, an Stelle des so teuren Platinmohres einen der unter 2 bis 5 aufgeführten Katalysatoren wählen, während für die bei niederer Temperatur arbeitende Kontaktzone zur Zeit wohl nur die unter   l   und 5 genannten Substanzen in Frage kommen werden. 



   Der durch dies hier geschilderte neue Verfahren erzielte technische Effekt besteht darin, dass man imstande ist, im gleichen   Kontaktraum   mit derselben Menge   natal)   tischer Substanz in derselben Zeiteinheit gegen   früher   eine ausserordentlich viel   grössere   Menge von   SO. i   zu erzeugen, ohne ins Gewicht fallende Mehrkosten und unter gleichzeitiger fast quantitativer Ausnutzung der zu verarbeitenden   $02-Gase.  

Claims (1)

1. PATENT-ANSPRUCH : Verfahren zur Gewinnung von Schwefelsäureanhydrid aus Schwefeldioxyd und Sauerstoff enthaltenden Gasen mittels des Kontaktprozesses, dadurch gekennzeichnet, dass man das Gasgemisch durch den ersten Teil des Kontaktraumes bzw. hei mehreren Kontakträumen durch den oder die ersten derselben bei einer Temperatur hindurchleitet, weiche merkbar über den für die. S'-Bildung besonders günstigen Gleichgewichtstemperaturen, also über 500 liegt und hierauf die Gase den zweiten Teil des Kontaktraumes bzw. bei Anwendung mehrerer solcher Räume den oder die folgenden Kontakträume bei einer niedrigeren, für die prozentuale Ausbeute an SOg günstigen Temperatur unter 450"passieren lässt, wobei man durch den EMI3.1