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Verfahren und Apparat zur Herstellung von Schwefelsäure.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und einen Apparat zu Herstellung von Schwefelsäure unter Vermittlung von Stickstoffoxyd.
Der Erfindung gemäss wird das Verfahren in seiner Gänze oder in einzelnen Stufen desselben in der Weise durchgeführt, dass die mit Gas in Reaktion tretenden Flüssigkeiten über die Oberfläche eines durchlässigen Diaphragmas verteilt werden, so dass sich auf diesem eine Flüssigkeitsschichte bildet und die mit der Flüssigkeit in Reaktion tretenden Gase durch die Flüssigkeitsschicht unter solchen Umständen hindurchgeführt werden, dass im Wesen ein Mitreissen von Flüssigkeit durch das Diaphragma hindurch verhindert wird.
Der zur Durchführung des Verfahrens dienende Apparat besteht aus einer Diaphragmaeinrichtung, in welcher der Kontakt zwischen Flüssigkeit und Gas in der angegebenen Weise bewirkt wird, aus einem Vorratsbehälter für die Säure, einer Temperatureinstellvorrichtung und einer Einrichtung, um die Säure wiederholt aus dem Behälter über das Diaphragma und durch die Kühlvorrichtung zurück zum Behälter zirkulieren zu lassen.
Bei einer Ausführungsform kann der Behälter mit dem Diaphragma und der Zirkulationvorrichtung in einem einzigen Gefäss angeordnet werden. So kann das Gefäss beispielsweise zylindrisch und mit einem abgeteilten Ringraum versehen sein, dessen Oberende mit einem perforierten als Diaphragma dienenden Deckel versehen ist, während in der Ringmitte ein Propeller drehbar montiert ist, durch dessen Drehung die im Mittelteil des Gefässes enthaltene Flüssigkeit gehoben und gezwungen wird, über das Diaphragma zu einem oder mehreren Aus-
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eine Einrichtung vorgesehen ist, die das Gas in den Ringraum unter dem Diaphragma einführt und das Gas, nachdem es durch die auf dem Diaphragma befindliche Flüssigkeitssehichte, e- gangen ist, aus dem Gefäss ableitet.
Die Diaphragmaeinrichtungen können in Gruppen arbeiten, wobei eine Reihen-oder Parallel-oder auch eine kombinierte Reihenparallelanordnung benützt werden kann, und eine oder mehrere dieser Gruppen eine Vorrichtung bilden können, in der eine Gruppe von Reaktionen beispielsweise eine Denitrifikation stattfindet, während andere Elemente oder Gruppen eine Vorrichtung bilden, in der eine andere Gruppe von Reaktionen, beispielsweise die Oxydation des Schwefeldioxyds und die Bildung von Nitrosulphonsäure und Nitrosylschwefelsäure stattfindet.
In den Zeichnungen ist eine zur Durchführung des Verfahrens dienende Anlage beispielsweise veranschaulicht. Fig. i zeigt den Brennofen, Staubabschneider und Konzentrationsturm der Anlage, teilweise in Ansicht und im Schnitt. Fig. 2 zeigt in zwei aneinanderzureihenden Darstellungen den übrigen Teil der Anlage im Aufriss. Fig. 3 zeigt in grösserem Massstabe einen der Apparate, um die Reaktionsgase und Flüssigkeit in innigem Kontakt zu bringen.
Von dem Schwefel-oder Pyritbrennofen 1 führt ein Rohr 2 die vom Ofen abströmenden Gase zu einer Staubkammer 3, aus der dieselben durch ein Rohr 4 in den Turm 5 geleitet werden.
Die Füllung 6 des letzteren ruht auf dem Rost 7. Der Turm 5 ist mit einem Verteiler 8 für Säure versehen, die demselben durch das Rohr 9 aus einem Behälter 10 zugeführt wird, während die behandelte Säure bei 11 gesammelt und über den Kühler 12 in den Behälter 13 geleitet wird, aus welchem sie durch das Rohr 14 oder durch das Rohr 15 mittels der Pumpe 16 abgezogen werden kann, welch letztere die Säure durch Rohr 17 dem nachstehend beschriebenen Teil der Anlage zuführt.
Die im Turm behandelten Gase strömen aus diesem durch ein Rohr 18 zu einem Gefäss 19 (Fig. 2) und dann aufeinanderfolgend zu den Gefässen Ma, 19b, 19c, 19d, 19e. 19/, j ! 9g und 1A
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ist mit einem perforierten Diaphragma 21 bzw. 21a, 21b, 21c, 21d, 21e. 2/. 21g, 21/ : versehen, unterhalb welchen das Gas bei Gefäss 19 durch Rohr 18 und bei den Gefässen 19a bis jA durch die Anschlüsse 20a bis 20h eingeführt wird. Als Diaphragma kann eine aus geeignetem Mate. ial hergestellte, in geeigneter Weise perforiert oder mit vielen kleinen Löchern versehene Platte oder ein Gitter dienen, das eine grosse Anzahl kleiner Kugeln oder anderer geeignet geformter Körper aus säurefestem Material trägt.
Jedes der Gefässe ist mit einem Flüssigkeitseinlassrohr 22
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zu einem zugehörigen Flüssigkeitsverschluss 24 bzw. 24a bis 24A führt. von denen die Ver- schlüsse 24 bis 24e ihrerseits mit Kühlern 25 bis 25e verbunden sind.
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Die Kühler 25 bis 25b geben die Flüssigkeit an einen Behälter 26 ab, aus dem sie mittels der Pumpe 27 und des Rohres 28 in den Behälter 10 oberhalb des Turmes 5 (Fig. I) zurück geleitet wird. Die Kühler 25c, 25d. und 25e leiten die Flüssigkeit in den Behälter 29, der mit der Pumpe 30 und dem Rohr 31 verbunden ist, um Flüssigkeit zu den Gefässen 19, 19a und 19b durch ihre Flüssigkeitseinlässe 22, 22a und 22b zu leiten.
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Flüssigkeitsverschlüsse 24f, 24g und 24h mit dem Behälter 32 verbunden, mit dem die Pumpe 33 in Verbindung steht. Letztere befördert die Flüssigkeit durch das Rohr 34 in den Behälter 35, der durch das Rohr 36 mit den Einlässen 22c, 22d und 22e der Gefässe 19c, 19d und 19e verbunden ist.
Die vom Gefäss 19h durch Rohr 20h abströmenden Gase gehen durch einen Staubabscheider 37 und strömen durch ein Rohr 38, einen Exhaustor 39 und ein Rohr 40 ins Freie. Der Behälter 41, empfängt Säure aus dem Turm 5 mittels des Rohres 17 und gibt sie an die Gefässe 19. f, und und 19h ab, die ihrerseits die Flüssigkeit in den Behälter 32 abgeben. Letzterer wird durch das Rohr 43 mit Salpetersäure und durch Rohre 44 und 45 mit Wasser beschickt. In der Verbindung 20f ist eine Erweiterung 46 vorgesehen, deren Zweck nachstehend angegeben ist.
Die Wirkungsweise des Apparates ist folgende : Die beim Brennen von Schwefel, Pyriten oder anderen geeigneten Materialien im Ofen 1 erzeugten Gase gehen durch das Rohr 2 in den Staubabscheider oder Staubfänger 3 und aus diesem durch Rohr 4 zum Turm 5, welchem Säure aus den Kammern 19, 19a, 19b zugeführt wird, die jenen Teil der Anlage bilden, in welchen die Denitrifikation stattfindet. Die aus dem Turm kommenden Gase werden in diesen Kammern in innigen Kontakt mit der flüssigen Säure aus den Kammern 19c, 19d und 19e gebracht, in welchen die die Bildung von Schwefeltrioxyd bewirkenden Reaktionen als auch Reaktionen, durch welche Nitrosulphosäure und Nitrosylschwefelsäure gebildet wird, stattfinden.
Die mehr oder weniger aus den Schwefelverbindungen frei gewordenen Gase strömen in die Kammern 19f, 199 und 79A, und zwar über die Erweiterung 46 im Rohr 20. f, die es ermöglicht, dass die niederen Oxyde des in den Gasen enthaltenen Stickstoffes durch den vorhandenen atmosphärischen Sauerstoff zu höheren Oxyden des Stickstoffes oxydiert werden können. Diese Stickstoffoxyde entstehen durch die in den vorhergehenden Kammern stattfindenden Reaktionen, die davon herrühren, dass Salpetersäure durch die Rohre 43, 45, den Behälter 32, die Pumpe 33, Rohr 34, Behälter 35.
Rohr 36 und durch die bezüglichen Säureeinlässe der Kammern 19c, 19d undue in das System eingeführt wird. Die gebildeten höheren Oxyde des Stickstoffes werden durch die vom Turm ; ; kommende Säure absorbiert, die vom Behälter 41 durch das Rohr 42 und die bezüglichen Flüssigkeitseinlässe der Gefässe 19f, 199 und 19A eingeführt wird, wobei sich Nitrosulphonsäure und Nitrosylschwefelsäure bildet, die ebenfalls im Behälter 32 gesammelt und weitergeleitet wird mit zusätzlichen Wasser und etwas Salpetersäure, die in der angegebenen Weise eingeführt wird, um die Verluste an Stickstoffoxyden zu kompensieren.
Die mit Diaphragmen versehenen Gefässe 19, 19a usw. können, wie Fig. 3 zeigt, aus einem unteren Teil 19x, in welchem das Diaphragma 21, der Säureeinlass 22 und der Auslass 23 vorgesehen sind und aus einem Oberteil 79y bestehen, der mit einem Rohrstutzen 20x und einem nach unten sich erstreckenden Rohr 20y versehen ist, das in einer Öffnung 20z des Diaphragmas eingekittet oder in anderer Weise gesichert ist.
Es ist zu bemerken, dass die Bedingungen, unter welchen die Reaktionen zwischen Gasen und Flüssigkeiten in diesen Gefässen stattfinden, wesentlich verschieden sind von den Bedingungen, unter welchen die Reaktionen in den bisher gebräuchlichen Bleikammern stattfinden.
An Stelle des beschriebenen Konzentrationsturmes J kann auch ein Gaillardturm o. dgl. verwendet werden, um die Kühlung der Schwefeldioxyd enthaltenden Gase zu bewirken oder die in ihnen enthaltene Wärme auszunutzen.
Die Regelung der Temperatur des Absorptionsmittels und der Zusammensetzung derselben und des Gases ist nur bei dem bisher gebräuchlichen Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure unter Vermittlung von Stickstoffoxyd mit Schwierigkeit verbunden. Bei der Lokalisierung aber, wie sie durch die vorliegende Erfindung vorgesehen ist, werden'die günstigsten Bedingungen für den Kontakt erzielt und die Regelung der Temperaturen der Reaktionsmaterialien (durch die Kühlgefässe 25) und ihrer ZusÅammensetzungen in den verschiedenen Stufen (durch die Pumpen 27,30, 33 im Verein mit den Behältern 26,29, 32) kann leicht erzielt werden, so dass die Reaktionen hinsichtlich der Temperatur oder der Zusammensetzung oder beiden unter günstigsten Bedingungen stattfinden.
- Es ist klar, dass das Vorhandensein einer verhältnismässig geringen Menge von flüssigen Körperteilchen, die als Flüssigkeit in den Gasen mitgeführt oder als Dampf in diesen enthalten sind, unvermeidlich ist, wenn das Verfahren gemäss der Erfindung durchgeführt wird. Das Vorhandensein solcher flüssiger Körper in geringen. Mengen ist aber nicht schädlich, wobei diese Menge keineswegs mit jenen Mengen verglichen werden kann, die in den Gasen b. ei Benutzung von Bleikammern enthalten sind.
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Es wurde bereits vorgeschlagen Gase mit Flüssigkeiten in der Weise zu waschen, dass die Waschflüssigkeit über ein durchlässiges Diaphragma verteilt wird, durch welches die Gase unter solchen Bedingungen gehen, dass im Wesen ein Mitreissen von Flüssigkeit durch das Diaphragma verhindert wird.
PATENT-ANSPRÜCHE : i. Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure mit Hilfe von Stickstoffoxyden, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren als Ganzes oder in einzelnen Stufen in der Weise durchgeführt wird, dass die in Reaktion mit den Gasen eintretenden Flüssigkeiten über die Oberfläche eines durchlässigen Diaphragmas verteilt werden, so dass die mit der Flüssigkeit in Reaktion tretenden Gase veranlasst werden, durch die Flüssigkeitsschichte zu strömen und ein Mitreissen von Flüssigkeit durch das Diaphragma hindurch verhindert wird.