DD229392A1 - Verfahren zur herstellung von ammoniumhydrogensulfitloesungen - Google Patents

Abstract

Die Herstellung von Ammoniumhydrogensulfit in waessriger Loesung aus SO2-haltigen Gasen und waessrigen Ammoniumverbindungen soll bei hoher Stabilitaet des Reaktionssystems auch im Bereich von Belastungsschwankungen moeglichst selektiv in bezug auf die Ammoniumhydrogensulfitbildung in hoher Raum-Zeit-Ausbeute bei hoher Abgasqualitaet erfolgen. Dies wird dadurch erreicht, dass das aus dem Reaktor austretende Fluessigkeitsgemisch in mehrere, der Anzahl der Packungen entsprechende Teilstroeme ungleicher Menge aufgeteilt, ein Teilstrom als Fertigloesung abgefuehrt, die uebrigen Teilstroeme mit Ammoniak auf hoehere p H-Wert-Einheiten angehoben und in Seitenstromfahrweise in unterschiedlicher Hoehe in den Reaktor zurueckgefuehrt werden und dort sich vermischen, wobei in Richtung sinkender SO2-Konzentration im Abgas die p H-Werte der Kreislauffluessigkeiten ansteigen und die Berieselungsdichten in den Packungen abnehmen.

Description

- A

VEB Leuna-We-rke Leuna, den

"Walter Ulbricht"

LP 84132

Titel der Erfindung

Verfahren zur Herstellung von Ammoniumhydrogensulfitlösungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Ammoniumhydrogensulfitlösungen mit niedrigem Ammoniumsulfitanteil aus SQp-haltigen Gasen und Ammoniumverbindungen in wäßriger Lösung im Gegenstrom bei Temperaturen zwischen 293 K bis 323 K in flüssiger Phase in senkrecht stehenden, mit Einbauten und mehreren getrennten, sich im Reaktor vermischenden Plüssigkeitskreisläufen ausgerüsteten Ap-paraten. Wäßrige Ammoniumhydrogensulfitlösungen werden zur Synthese von Hydroxy lammoniumsulf at nach dem Raschigverfahren, das in großen Mengen für die Herstellung von Caprolactam, einem volkswirtschaftlich bedeutenden Produkt, benötigt wird, eingesetzt. Sowohl an die Ausbeute des Verfahrens zur Vermeidung von Verlusten, Umweltbelästigungen und -schaden, an die Selektivität

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hinsichtlich einer hohen Ammoniumhydrogensulfitbildung, als auch an die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens, gekennzeichnet durch die Raum-Zeit-Ausbeute und den spezifischen energetischen Aufwand pro Tonne Produkt, werden hohe Anforderungen gestellt·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

lach dem Stand der Technik ist die Herstellung von Ammoniumhydrogensulfitlösungen in Gegenstromfahrweise in Kolonnen, wobei zur Erzielung geringer SQp-Konzentrationen im Abgas bei gleichzeitig zufriedenstellender Ammoniumhydrogensulfitausbeute zwei bis vier Apparate hintereinander geschaltet sind, gefüllt mit Füllkörpern unterschiedlicher Art und Größe, aufgeteilt in mehrere Sektionen, ausgerüstet mit Kreislaufführungen der Ammoniumhydrogensulfitlösungen zur Abführung der Reaktionswär-me in den einzelnen Reaktorstufen, Zuführung der erforderlichen HHv-Mengen in die Kreislauflösungen außerhalb der Reaktoren und Aufgabe einer schwach alkalischen Lösung, der sogenannten Frischlösung, am Kopf der letzten Reaktorkolonne, bekannt· Dieses Verfahren hat die Nachteile, daß die Phasen einander nicht durchdringen, daß die flüssige Phase laminar in Filmform die Füllkörperoberfläche entsprechend der gewählten Berieselungsdichte teilweise oder vollständig behetzt und die Gasphase über die Flüssigkeit hinwegströmt; dadurch ergeben sich erhebliche, diffusionsbedingte Stoffaustauschwiderstände, die zu großen Kolonnenhöhen führen· Gleichzeitig treten in den Kolonnen unvermeidbare Randgängigkeiten der Flüssigkeiten, die am Stoffaustausch nicht oder nur im geringen Maße teilnehmen, auf, die zu Rückvermischungen in der flüssigen Phase und damit zu einer Verringerung der Selektivität führen· Auf den Reaktionsablauf sind die hydrodynamischen und kinetischen Einflüsse der Bildung von Ammoniumhydrogensulfit sehr komplex, die Anzahl der die Reaktion

beeinflussenden Parameter sehr hoch. Es sind intensive Bemühungen bekannt geworden, die zu einer Verringerung der Hebenproduktbildung und zu einer Steigerung der Raum-Zeit-Ausbeute führten.

Bekannt ist auch ein Verfahren zur Herstellung von Ammoniumhydrogensulfitlösungen aus SOp-haltigen Gasen und wäßrigen Ammoniumverbindungen in Gegenwart von freiem oder gebundenem Kohlendioxid in einem Strahlapparat, in dem die flüssige Phase verschäumt wird (DD 127 579)· Dieses Verfahren kann als einstufiger Gleichgewichtsprozeß nur eine der gestellten Forderungen erfüllen· Je nach Lage des eingestellten pH-Wertes der zur Abführung der Reaktions- und der Lösungswärme erforderlichen Kreislaufflüssigkeit wird entweder eine zufriedenstellende Ausbeute an Am-moniumhydrogensulfit oder eine vertretbare SQp-Konzentration im Abgas erreicht. Außerdem besitzt dieses Verfahren den Hachteil, daß die erforderliche, außerordentlich empfindliche und äußerst zuverlässige pH-Wert-Regelung technisch kaum realisierbar ist. Zur Vermeidung von SOp-Verlusten, Umweltbelästigungen und -schaden ist man des- . halb gezwu-ngen, dem Strahlapparat mindestens einen Reaktor herkömmlicher Bauart nachzuschalten. Damit wird, bedingt durch die erhöhte Rückvermischung der Phasen in dem nachgeschalteten Reaktor, die Gesamtapparatur ebenfalls sehr kostenaufwendig und die Selektivität der Reaktion äußerst ungünstig beeinflußt. Weiterhin wird dieses Verfahren durch das erforderliche freie oder gebundene COp verkompliziert, falls nicht die zur Reaktion verwendeten SOp-haltigen Gase, ζ. Β. als Rauchgas, zwangsläufig CO₂ enthalten, oder durch ein anderes Verfahren gebundenes COp, z. B. in Form von Am-moniumcarbonatlösung, in genügender Menge billig zur Verfügung steht.

Bekannt ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung von Ammoniumhydrogensulfitlösungen aus S02~haltigen Gasen und wäßrigen Ammoniumverbindungen in einem Vollraumreaktor, in dem Siebböden gleicher Ausführung in gleichen Abständen angeordnet

sind, das SQp-haltige, aufsteigende Gas durch die Bohrungen in den Böden in der Flüssigkeit verteilt wird, die chemosorbierende Flüssigkeit von oben nach unten durch die Ablaufrohre hindurchtritt, die bei der Reaktion freiwerdende Wärme durch Kühlelemente, die sich zwischen den Böden befinden, abgeführt und die ammoniakalische Frischlösung wahlweise am Kolonnenkopf oder im Seitenstr'om dem Reaktor zugeführt wird (Ch-im. prom. 1960, 3, 128 - 132). Dieses Verfahren hat die Nachteile, daß bei gleichbleibender Flüssigkeitsbelastung in axialer Richtung des Reaktors ein breiter pH-Wert-Bereich in der flüssigen Phase eingestellt werden muß, der weder günstig für die Abgasqualität noch für die Selektivität der Reaktion ist, und außerdem das Reaktionssystem belastungsempfindlich ist.

Bekannt ist ebenfalls ein Verfah-ren, bei dem in einem Reaktor formperforierte Packungen aus plattenartigem Grundmaterial, entsprechend DD 82 457 auch als Hochleistungspackung bezeichnet, unterschiedlicher Höhe eingesetzt werden, wobei die Höhen der im Reaktionsraum angeordneten Packungselemente mit steigender Konzentration von Ammoniumhydrogensulfit in der Lösung anwachsen, die Belastung des Reaktors, entgegen der üblichen Betriebsweise von Hochleistungspackungen, so gesteigert wird, daß das Zweiphasengemisch zur Schaffung einer sehr großen Stoffaustauschfläche und zur Verringerung des radialen Konzentrationsgefälles und damit zur Verbesserung der Selektivität in ein hochturbulentes Tropfen- und Sprayregime überführt wird (DD 145 394). Dieses Verfahren hat zwar die Vorteile einer guten Selektivität und einer hohen Raum-Zeit-Ausbeute, -besitzt jedoch den Nachteil, daß die flüssige Phase in so kleine Bestandteile zerlegt wird,, daß sich erhebliche Probleme bei der Trennung des Zweiphasengemisches ergeben und zusätzliche, kostenaufwendige Einbauten zur Abscheidung der Flüssigkeitsanteile aus dem Gasstrom erforderlich werden. Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens ist, daß die HH.,-Verluste, durch Erhöhung ihrer Konzentration im Abgasstrom, ansteigen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Verfahren zur Herstellung von Ammoniumhydrogensulfitlösungen aus SOg-haltigen Gasen und wäßrigen Ammoniumverbindungen zu vermeiden und mit Hilfe einer einfachen Technologie eine möglichst von Belastungsschwankungen unabhängige, gleichbleibend hohe Selektivität, eine hohe. Abgasqualität und eine große Raum-Zeit-Ausbeute bei hoher Stabilität und Betriebssicherheit des Reaktionssystems zu erreichen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung voa Ammoniumh^drogensulfitlösungen aus SOg-haltigen Gasen und wäßrigen Ammoniumverbindungen in senkrecht stehenden, mit mindestens drei formperforierten Packungen bestückten Reaktoren im Temperaturbereich zwischen 293 K und 323 K in flüssiger Phase zu entwickeln, bei dem sowohl eine niedrige Uebenproduktbildung an Ammoniumsulfit, eine hohe Abgasqualität, gekennzeichnet durch einen niedrigen SOp-Anteil und bei gleichzeitig hoher Raum-Zeit-Ausbeute der SQp-Anteile im Gasstrom als auch im Bereich von Belastungsschwankungen eine stabile Fahrweise und eine hohe Betriebssicherheit des Reaktionssystems erreicht wird·

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von Ammoniumhydrogensulfitlösungen mit niedrigem Ammoniuiasulfitanteil bei gleichzeitig hoher Abgasqualität aus SOg-haltigen Gasen und wäßrigen Lösungen von Ammoniumverbindungen im Gegenstrom im Temperaturbereich zwischen 293 K und 323 K in flüssiger Phase in mit mindestens drei kompakten, richtungsorientierten, senkrecht stehenden Hochleistungsstoffaustauschpackungen versehenen Reaktoren, wobei erfindungsgemäß das aus dem Reaktor austretende Plüssigkeitsgemisch in mehrere Teilströme, in die Pertiglösu-ng und in eine der Anzahl der im Reaktor vorhandenen

Hochleistungsstoffaustauschpackungen entsprechende Zahl von Kreislaufflüssigkeiten ungleicher Menge, aufgeteilt wird, wobei das Kreislaufflüssigkeitsmengenverhältnis so abgestuft wird, daß si ch im Reaktor in den Hochleistungsstoffaustauschpackungen zunehmende Flüssigkeitsbelastungen in Richtung steigender SOg-Konzentration im Gasstrom ergeben, dabei jede der Kreislaufflüssigkeiten in einem getrennten Kreislauf geführt wird und die Kreislaufflüssigkeiten als Seitenströme in unterschiedlichen Höhen in den Reaktor eingeleitet und im Reaktor vermischt werden, der pH-Wert der Fertiglösung im Bereich von 4,8 bis 5j4 pH-Wert-Einheiten gehalten wird und die pH-Werte der einzelnen Flüssigkeitskreisläufe in Richtung abnehmender SQp-Konzentration im Gasstrom durch Zugabe von Ammoniak ansteigen.

Vorzugsweise werden die Flüssigkeitsbelastungen der eingesetzten Hochleistungsstoffaustauschpackungen in Richtung mit steigender SOp-Konzentration im Gasstrom im Masseverhältnis von 1 zu 3 bis 1 zu 8 erhöht·

Es ist zwe-ckmäßig, den pH-Y/ert des untersten Flüssigkeitskreislaufes durch Zugabe einer entsprechenden Menge an Ammoniak im Vergleich zum pH-Wert der Fertiglösung um höchstens 0,1 bis 0,3 pH-Wert-Einheiten und den pH-Wert des obersten Flüssigkeitskreislaufes im Vergleich zum pH-V/ert des untersten Flüssigkeitskreislaufes um mindestens 1,0 bis 2,0 pH-Wert-Einheiten zu erhöhen. Überraschend wurde bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gefunden, daß durch die in erheblichem Maße ansteigende Flüssigkeitsbelastung in den richtungsorientierten Hochleistungsstoffaustauschpac-kungen in Richtung zunehmender SOp-Konzentration im Gasstrom, besonders in den Zonen hoher Reaktionsgeschwindigkeit, die Selektivität der Ammoniumhydrogensulfitbildung bei Einhaltung einer hohen Abgasqualität, in hohem Maße gesteigert werden kann. Vorteilhafterweise werden beim Einsatz eines Reaktors mit drei richtungsorientierten Hochleistungsstoffaustauschpackungen zwei' getrennt⁸, sich im

Reaktor vermischende Flüssigkeitskreisläufe an-geordnet. Auf die oberst-e Hochleistungsstoffaustauschpackung des Reaktors wird reines Wasser oder eine schwach ammoniakalische Lösung aufgegeben. Das SO₂-haltige Gas wird in den Sumpf des Reaktors eingeleitet· Als Hochleistungsstoffaustauschpackungen eignen sich vorteilhaft Packungen aus plattenartigem Grundmat-erial mit richtungsorientierten Durchtrittsöffnungen, dem sogenannten Perfonngrid, oder Zellpackungen.

Eine Erhöhung der Zahl der Packungen und damit eine Erhöhung der Zahl der Fliissigkeitskreisläufe von mindestens drei auf fünf führt zu einer weiteren Senkung der SOp-Abgaskonzentration, dadurch wird jedoch der technische Aufwand vergrößert. Eine weitere Er-höhung der Packungsanzahl über fünf erbringt keine nennenswerte zusätzlichen Effekte.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens bestehen in der hohen Selektivität der Reaktion in bezug auf die Ammoniumhydrogensulfitbildung bei gleichzeitig hoher Abgasqualität in bezug auf die SO₂- und die NH~-Anteile, sowie in einer hohen hydrodynamischen Stabilität des Reaktionssystems. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen, Anordnung mehrerer getrennter Flüssigkeitskreisläufe, die sich im Reaktor vermischen und durch richtungsorientierte Hochleistungsstoffaustauschpackungen strömen, sowie durch die Festlegung eines vorgegebenen, abgestuften pH-Wert-Bereiches im Reaktionssystem, wird erreicht, daß die Randgängigkeit und ein freies Durchfal-len von Flüssigkeitstropfen vermieden wird, die Flüssigkeit in gleichmäßiger Verteilung nach unten strömt, ohne daß unbenetzte Gebiete oder stark mit Flüssigkeit beaufschlagte Zonen auftreten, \ eine Rückvermischung der Phasen und Ausbildung radialer Konzentrations- und pH-Wertprofile in den einzelnen Packungen, die erfahrungsgemäß die Selektivität verschlechtern, nahezu vermieden und die Bildung von Nebenprodukten, im wesentlichen die Bildung von Ammoniumsulfit, in erheblichem Maße verringert

werden, der Reaktionsablauf intensiviert, die SQp-Konzentration im Abgas gesenkt, die Raum-Zeit-Ausbeute gesteigert und damit die Reaktion im Bereich günstigster Reaktionsbedingungen geführt werden kann· Die bei Nutzung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehenen Einbauten sind konstruktiv einfach und damit leicht herstellbar, als kompakte Packung bequem im Reaktor zu montieren und zu demontieren, sind unempfindlich gegen Verschmutzungen und garantieren eine gute Verteilung des in den Reaktor gelangenden Gases· Die technische Losung zeichnet sich durch Einfachheit aus und bedarf gegenüber anderen Lösungen geringerer Aufwendungen an Investitionskosten. Die Selektivität der Reaktion kann 93 bis 95 Mol-% betragen. Das den Reaktor verlassende Reaktionsprodukt wird in bekannter Weise zur Herstellung von Hydrozylainmoniumsulfat, einem Vorprodukt der Caprolactamsynthese, eingesetzt.

Ausführungsb-eispiele

Die Beispiele 2 und 3 zeigen gegenüber dem Vergleichsbeispiel 1 die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Beispiel 1 (Vergleichsbeispiel)

In eine aus zwei in Reihe geschalteten Füllkörperkolonnen, gefüllt mit je 12,6 nr Hochleistungsfüllkörpern aus Polypropylen der Größe 35 mm in mehreren Schüttungen gleicher Höhe, bestehende Reaktorkaskade werden stündlich 8000 nr i. N. Gas mit einem SOp-Gehalt von 8,6 Vol.-$ und einer Temperatur von 303 K in den Sumpf der ersten Kolonne eingeleitet und durch den nachgeschalteten Reaktor geführt. Im Gegenstrom dazu werden 396O 1 h"¹ Kondensat am Kopf des zweiten Reaktors aufgegeben, mit der Kreislaufflüssigkeit dieses Reaktors und mit einer Menge von 1100 1 h SOp-haltigen Kondensates, das einen SOg-Anteil von 18g 1 Lösung besitzt, aus 4er Direktkühlung des SOo-haltigen Gasstromes vermischt, als Teilstrom nach Austritt aus dem zweiten Reaktor in den Flüssigkeitskreislauf des ersten Reaktors eingeleitet und als Fertiglösung gemeinsam mit der

Kreislaufflüssigkeit im Sumpf der ersten Kolonne abgezogen. Jeder Reaktor besitzt zur Abführung der Reaktions- und der Lösungswär-me einen eigenen Flüssigkeitskreislauf mit einer

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Berieselungsdichte von 15,6 m^J m Reaktorqu-erschnittsflache h~ · Der pH-Wert der Fertiglösung wurde auf den Wert von 5,2, der des ersten Kreislaufes auf 6,2 und der des dritten Kreislaufes auf den Wert von 6,8 eingestellt. Die Temperaturen der Kreislaufflüssigkeiten liegen zwischen 298 K und 303 K. Der SOp-Gehalt des Abgases beträgt 0,021 Vol.-%, die erzeugte Fertiglösung besitzt einen Gehalt von 3, 723 mol Ammonium-

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hydrogensulfit 1 Lösung, 0,615 mol Ammoniumsulfit 1 Lösung und 0,230 mol Ammoniumsulfat I^-" Lösung· Damit ergibt sich eine Selektivität von 85,9 Mol-5» auf das gewünschte Endprodukt Ammoniumhydrogensulfit.

Beispiel 2

In einem Reaktor, ausgerüstet mit drei Packungen aus formperforiertem, plattenartigem Grundmaterial mit richtungsorientierten Durchtrittsöffnungen entsprechend DD 82 457, gleicher

3 Höhe und einem Gesamtvolumen der Packungselemente von 8,0 m , werden im Sumpf des Reaktors die gleiche Gasmenge mit vergleichbarer SOp-Konzentration und etwa gleicher Eintrittstemperatur wie im Vergleichsbeispiel 1 ein- und vom Kolonnenkopf in die Atmosphäre geleitet. Im Gegenstrom dazu wird am Kolonnenkopf Reinkondensat in gleicher Menge wie im Vergleichs·

3 —2

beispiel 1 in einer Berieselungsdichte von 5,6 m m Reaktorquerschnittsfläche h~ und einer Temperatur von 298 K aufgegeben. Zur Abführung der Reaktions- und der lIHo-Lösungswärmen wird die 10,5fache Menge der am Kolonnenkopf aufgegebenen Flüssigkeitsmenge kontinuierlich gekühlt und im Kreislauf gefahren. Di-e aus dem Reaktor austretende Flüssigkeitsmenge wird in drei Teilströme, in die Fertiglösung, in die Kreislaufflüssigkeit, die auf die mittlere Packung des Reaktors und in die Kreislaufflüssigkeit, die auf die untere Packung

-loReaktors aufgegeben wird, diese im Masse-Verhältnis von 1 zu 7,4, geteilt» In den Flüssigkeitskreislauf, der auf die mittlere Packung aufgegeben wird, werden zusätzlich 1100 1 h SOo-haltiges Kondensat, mit einem SQp-Anteil von 18 g 1 Lösung aus der Direktkühlung des SOg-haltigen Gasstromes, eingeleitet. Der pH-Wert dieser Kreislaufflüssigkeit wird vom Ausgangswert'5,4 mit gasförmigen Ammoniak auf den Wert von 6,8 angehoben· Dieser Kreislaufflüssigkeitsstrom wird auf eine Temperatur von 292 K gekühlt und auf die mittlere Packung aufgegeben, damit stellt sich unter Berücksichtigung der aus der darüberliegenden Packung abfließenden Flüssigkeits-

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menge .eine Berieselungsdichte von 11,3 m m Reaktorquer-

•»1

schnittsfläche h ein. Der Kreislaufstrom, der auf die unterste Packung des Reaktors aufgegeben wird, wird vom Ausgangs-pH-Wert 5»4 mit gasförmigen Ammoniak auf den pH-Wert von.5,6 angehoben, ebenfalls auf 302 K gekühlt und in den Reaktor eingeleitet. Unter Berücksichtigung des aus der darüberliegenden Packung abfließenden Flüssigkeitsmenge stellt sich in diesem Bereich des Reaktors eine Berieselungsdichte von 77,3 m m Reaktorquerschnittsfläche h ein. Der pH-Wert der erzeugten Fertiglösung wird auf den Wert von 5,4 eingestellt. Der durchschnittliche SO^-Gehalt im Abgas liegt bei 0,008 VoI.-^. Die erzeugte Pertiglösung besitzt einen Gehalt von 4,015 mol Ammoniumhydrogensulfit 1" Lösung, 0,301 mol Ammoniumsulfit 1 Lösung und 0,230 mol Ammoniumsulfat 1 Lösung. Damit ergibt sich eine Selektivität von 93,3 Mol-%, bezogen auf das gewünschte Endprodukt Ainmoniumhydrogensulfit.

Beispiel 3

In den gleichen Reaktor wie im Beispiel 2 werden im Sumpf des Reaktors die gleiche Gasmenge mit vergleichbarer SCU-Konzentration und etwa gleicher Eintrittstemperatur wie im Beispiel 2 ein- und vom Kolonnenkopf in die Atmosphäre geleitet. Im Gegenstrom dazu wird am Kolonnenkopf Reinkondensat in gleicher Menge aufgegeben» Die aus dem Reaktor austretende Flüssigkeitsmenge wird ebenfalls in drei Teilströme, in die Pertiglösung, in die Kreislaufflüssigkeit, die auf die mittlere Packung des Reaktors und in die Kreislaufflüssigkeit, die auf die untere Packung des Reaktors aufgegeben wird, geteilt. Das Kreislaufflüssigkeit-Massenverhältnis beträgt 1 zu 3· In den Flüssigkeitskreislauf, der auf die mittlere Packung aufgegeben wird, werden ebenfalls zusätzlich 1100 1 h SOg-haltiges Kondensat mit vergleichbarem SOp-Anteil wie im Beispiel 2 aus der Direktkühlung des SOp-haltigen Rauchgasstromes aufgegeben. Der pH-Wert der mittleren Kreislaufflüssigkeit wird vom Ausgangswert der den Reaktor verlassenden Flüssigkeit von 4,9 pH-Wert-Einheiten mit gasförmigem Ammoniak auf den Wert von 6,5 pH-Wert-Einheiten angehoben. Dieser Flüssigkeitskreislauf wird ebenfalls auf eine' Temperatur von 292 K gekühlt und auf die mittlere Packung aufgegeben, damit stellt sich unter Berücksichtigung der aus der darüberliegenden Packung abfließenden Flüssigkeit eine Berieselungsdichte von 25,6 arm Reaktorquerschnittsfläche h ein. Der Kreislaufstrom, der auf die untere Packung des Reaktors aufgegeben wird, wird vom pH-Ausgangswert von 4»9 pH-Wert-Ei-nheiten, dem pH-Wert der Fertiglösung, mit gasförmigem Ammoniak auf den pH-Y/ert von 5,1 pH-Wert-Einheiten angehoben, ebenfalls auf 302 K gekühlt und in den Reaktor

eingeleitet. Unter Berücksichtigung der aus der darüberliegenden Packung abfließenden Flüssigkeitsmenge stellt sich in diesem Bereich des Reaktors ebenfalls eine Berieselungsdichte von 77,3 πΑΓ² Reaktorquerschnittsfläche h~ ein. Der pH-Wert der austretenden Flüssigkeitsmenge wird auf dem Wert von

4|9 pH-Wert-Einheiten gehalten. Der durchschnittliche SO₂-Gehalt im Abgas liegt bei 0,013 Vol.-$. Die erzeugte Fertiglösung besitzt einen Gehalt von 4>09β mol Ammoniumhydrogen-

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sulfit 1 Lösung, 0,214 niol Anmioniumsulfit 1 Lösung und gleichbleibend 0,230 mol Ammoniumsulfat 1 Lösung; damit ergibt sich eine Selektivität von 95,04 Mol-$, bezogen auf das gewünschte Endprodukt Ammoniumhydrogensulfit.

Claims (3)

Erfindungsanspruch

1. Verfahren zur Herstellung von Ammoniumhydrogensulfitlösungen mit niedrigem Ammoniumsulfitanteil bei gleichzeitig hoher Abgasqualität aus SOg-haltigen Gasen und wäßrigen Lösungen von Ammoniumverbindungen im Gegenstrom im Temperaturbereich zwischen 293 K und 323 K in flüssiger Phase in mit mindestens drei kompakten, richtungsorientierten, senkrecht stehenden Hochleistungsstoffaustauschpackungen versehenen Reaktoren, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem Reaktor austretende Flüssigkeitsgemisch in mehrere Teilströme, in die Fertiglösung und in eine der Anzahl der im Reaktor vorhandenen Hochleistungsstoffaustauschpackungen entsprechende Zahl von Kreislaufflüssigkeiten ungleicher Menge, aufgeteilt wird, wobei das Kreislaufflüssigkeitsmengenverhältnis so abgestuft wird, daß sich im Reaktor in den Hochleistungsstoffaustauschpackungen zunehmende Flüssigkeitsbelastungen in Richtung steigender SO^-Konzentration im Gasstrom ergeben, dabei jede der Kreislaufflüssigkeiten in einem getrennten Kreislauf geführt wird und die Kreislaufflüssigkeiten als Seitenströme in unterschiedlichen Höhen in den Reaktor eingeleitet und im Reaktor vermisc-ht werden, daß der pH-Wert der Fertiglösung im Bereich von 4,8 bis 5,4 pH-Wert-Einheiten gehalten wird und die pH-Werte der einzelnen Flüssigkeitskreisläufe in Richtung abnehmender SOp-Konzentration im Gasstrom durch Zugabe von Ammoniak ansteigen.

2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsbelastungen der eingesetzten Hochleistungsstoffaustauschpacküngen in Richtung mit steigender SOp-Konzentration im Gasstrom im Masseverhältnis von 1 zu 3 bis 1 zu 8 erhöht werden»

3·.Verfahren nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert des untersten Fliissigkeitskreislaufes durch Zugabe einer entsprechenden Menge an Ammoniak im Vergleich zum pH-We-rt der Fertiglösung um höchstens 0,1 bis 0,3 pH-Wert-Einheiten und der pH-Wert des obersten Flüssigkeitskreislaufes im Vergleich zum pH-Y/ert des untersten Flüssigkeitskreislaufes um mindestens 1,0 bis 2,0 pH-Wert-Einheiten erhöht wird.