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Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure ohne Bleikammern und Türme.
Im Stammpatent Nr. 93553 ist ein Verfahren zur Darstellung von Schwefelsäure beschrieben, gemäss dem unter Benutzung mechanischer Mlehapparate nitrose Schwefelsäure von mindestens 540 Bé mit schwefligsäurehaltigen Gasen in feinster Verteilung und in solcher Menge zusammengebracht wird, dass die durch die Anlage fliessende Säure überall und unter allen Umständen nitros bleibt und ferner eine der erzeugten Schwefelsäure ungefähr entsprechende Menge der im Kreislauf befindlichen und neu erzeugten Nitrose abgesondert und zu Handelssäure in beliebiger Weise denitriert wird. In diesem Patent ist angegeben, dass der Gehalt der Nitrose zweckmässig in den Grenzen von 54 und 580 Bé gehalten werden soll. Demgemäss wird die gewonnene Handelssäure ebenfalls in diesen St rkegrenzen anfallen.
Es gibt jedoch zahlreiche Fälle, in denen eine stärkere Säure als 580 Bé erwünscht ist. Es ging daher das Bestreben dahin, durch das Verfahren auch Säure von höherer Grädigkeit zu gewinnen. Da bei dem Verfahren für gewöhnlich eine einheitliche Säuregrädigkeit aufrecht erhalten wird, und durch die Schwefelsäurebildung an sich die Neigung für eine Zunahme der Säurestärke besteht, so wurde bisher, um die erwünschte Säurestärke zu erhalten, entsprechend Wasser in die Anlage zugeführt. Wenn man diese Wasserzufuhr beschränkt, so entsteht von selbst stärkere Säure. Diese stärkere Säure, hat eine grössere Lösungsfähigkeit für nitrose Gase, hält aber auch das zur Schwefelsäurebildung notwendige Wasser stärker gebunden.
Wenn man also mit stärker grädiger Säure den Prozess betreiben will, so ist man von einer gewissen Grädigkeit an gezwungen, auf andere Weise dafür zu sorgen, dass die Bindung des zur Schwefelsäurebildung erforderlichen Wassers gelockert wird. Dies geschieht dadurch, dass man
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erforderlich. Die Temperaturerhöhung erzielt man einfach dadurch, dass man die Säure, die durch die Reaktionswärme sich erwärmt, weniger kühlt.
Eine weitere Möglichkeit mit höhergrädiger Säure zu arbeiten, besteht darin, dass man eine sogenannte Doppelringberieselung einführt. Diese besteht darin, dass man den vordersten Teil der Anlage, d. h. diejenigen Misehräume, in die die schwefligsäurehaltigen Gase zuerst eintreten und den hintersten Teil der Anlage, also die Mischvorrichtungen am Ausgang, mit hochgrädiger Säure berieselt, während der mittlere Teil mit schwächerer Säure (über 540 Bé) berieselt wird. Beide Säuren müssen dann natürlich in verschiedenen Behältern immer wieder vereinigt werden, damit eine Vermischung nicht stattfindet.
Die Folge dieser Berieselungsart ist nun die, dass die hochgrädige Säure in den von ihr durchflossenen Mischapparaten die auftretenden nitrosen Gase sehr vollkommen und rasch absorbiert und hochprozentige Nitrose bildet. Diese hochprozentige nitrose Schwefelsäure übt natürlich infolge ihres hohen Nitrosegehalts in den ersten Mischapparaten eine sehr starke Oxydationswirkung aus, die eine weitere Beschleunigung des Prozesses bewirkt. Anderseits wirkt die schwächere Säure in dem mittleren Teil der Anlage fördernd auf die Schwefelsäurebildung infolge ihres höheren Wassergehaltes und der lockerer gebundenen Stickoxyde, zumal die starke Säure in den ersten Mischapparaten den Wassergehalt der schwefligsäurehaltigen Gase fast vollständig absorbiert hat.
Durch diese geteilte Berieselung gelingt es, sehr hochgrädige Säure, unter Umständen über 600 Bé zu gewinnen, anderseits eine zu hohe Temperatur in der Anlage, insbesondere in den mittleren Kästen zu vermeiden.
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Die Durchführung des Verfahrens mit verschiedengrädiger Säure gestattet nun noch eine weitere Ausbildung, die eine überraschend grosse Beschleunigung des Reaktionsverlaufes bewirkt. Dieses neue Ausführungsform des Verfahrens besteht in folgendem :
Angenommen eine Anlage von mehreren Einheiten (Mischvorrichtungen) dient zur Durchführung des Verfahrens. In die erste Mischvorrichtung gelangen die schwefligsäurehaltigen Gase, und die Misehvorrichtungen werden aus einem gemeinsamen Nitrosebehälter in der Art berieselt, dass jeder Mischvorrichtung eine bestimmte Menge Nitrose zufliesst und die aus jeder Mischvorrichtung abfliessende Nitrose in einen gemeinsamen Behälter zurückgeführt wird, wo die Säure sich wieder mischt und den Kreislauf von neuem beginnt.
Soweit entspricht der Vorgang genau der Verfahrensweise gemäss dem Stammpatent. Während nun nach dieser bisherigen Verfahrensweise die Gase durch so viel Misch-
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vollständig oxydiert und gleichzeitig die in das Gas infolge der Reaktion übergetretenen Stickstoffoxyde von der'Berieselungssäure aufgenommen sind, findet nach der neuen Ausführungsform nach einer bestimmten Anzahl Mischvorrichtungen, etwa drei oder mehr, insoweit eine Änderung statt, als nunmehr durch Zuführung des gesamten Reaktionswassers in die eine Mischvorrichtung plötzlich die Nitrose soweit in ihrer Säuregrädigkeit erniedrigt wird, dass sie zwar nicht vollständig aber doch sehr weitgehend von ihrem Nitrosegehalt befreit (denitriert) wird.
Infolgedessen treten in das Gas grosse Mengen nitroser Dämpfe über, die nun eine sehr rasche und vollständige Oxydation des darin noch befindlichen S02 bewirken, was auch durch die starke Wasserzufuhr zu der Säure, die den Gasen in der Mischvorrichtung entgegengespritzt wird, noch unterstützt wird. Die Gase verlassen die Misehvorrichtung, in der dieser Vorgang stattfand, praktisch frei von SOn dafür stark stickstoffhaltig. Es muss daher jetzt dafür gesorgt werden, dass diese Stickstoffverbindungen von Schwefelsäure festgehalten werden. Dazu ist nötig, dass den Gasen bei entsprechender Verlangsamung ihrer Bewegung erst eine gewisse Zeit gegeben wird, ihren Sauerstoffgehalt auf die Stickstoffoxyde einwirken zu lassen.
Dies geschieht entweder dadurch, dass man die Gase nach Verlassen der letzten Mischvorrichtung in einen kammerartigen leeren Raum einführt, oder sie durch eine genügend lange Leitung führt, oder in anderer geeigneter Weise. Dann schliesst sich eine Absorptionsanlage beliebiger Art an, in der die Gase ihre Stickstoffsauerstoffverbindungen an starke Schwefelsäure unter Nitrosebildung abgeben. Es können für diesen Zweck mit starker nitrosehaltiger bzw. nitrosefreier Schwefelsäure berieselte Einrichtungen bekannter Art oder Walzenkästen benutzt werden.
Bei der neuen Ausführung des Verfahrens wird der das Hauptteil des S02-Gehaltes wie nach dem Stammpatent in den ersten Mischvorrichtungen der Anlage rasch aufgearbeitet und der verdünnte Rest durch die plötzliche Einwirkung der mittels Wasser freigemachten Stickstoffverbindungen fast augen- blicklich oxydiert.
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1. Ausführungsform des Verfahrens nach Stammpatent Nr. 93553 zur Herstellung von Schwefelsäure ohne Bleikammern und Türme, dadurch gekennzeichnet, dass zur Berieselung der Anlageeinheiten (Mischvorrichtungen) eine nitrose Schwefelsäure von über 58 Ö Bé benutzt wird, die nötigenfalls auf höherer Temperatur erhalten wird.