DE1066557B

DE1066557B - Process for the production of gases containing sulfur trioxide

Info

Publication number: DE1066557B
Application number: DENDAT1066557D
Authority: DE
Inventors: Wiesbaden Dr. Gerd Petersen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Publication date: 1959-10-08

Description

DEUTSCHESGERMAN

kl. 12 i 24kl. 12 i 24

INTERNAT. KL. C Ol bINTERNAT. KL. C Ol b

PATENTAMTPATENT OFFICE

P18028IVa/12iP18028IVa / 12i

ANME LD E TA G: 22. FEBRUAR 1957ANME LD E TA G: FEBRUARY 22, 1957

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DEB
AUSLEGESCHRIFT: 8. O KTO B E R 1959NOTICE
THE REGISTRATION
AND ISSUE DEB
EDITORIAL: OCTOBER 8, 1959

Die Erfindung betrifft die katalytische Oxydation von S O₂-haltigen Gasen und ist zur Herstellung von Schwefelsäure, Oleum oder S O₃ zu benutzen.The invention relates to the catalytic oxidation of SO ₂ -containing gases and is to be used for the production of sulfuric acid, oleum or SO ₃ .

Es ist bekannt, die exotherme S O₃-Katalyse in mehreren von Gas durchströmten Katalysatorschichten vorzunehmen und die Gase zwischen diesen Schichten zu kühlen. Bekannte Kühlmaßnahmen sind die indirekte Wärmeabführung in Wärmeaustauschern oder die direkte Kühlung durch Zusatz von kälterem Gas oder von Luft. Die Notwendigkeit dieser Zwischenkühlung ergibt sich aus der temperaturabhängigen Lage des Reaktionsgleichgewichtes. Die tiefste Temperatur, von der ab eine Reaktion am Katalysator in technisch brauchbarer Geschwindigkeit verläuft, liegt bei üblichen Vanadinkontakten bei 420 bis 440⁰C. Man ist bestrebt, das Ende der Reaktion bei dieser Temperatur ablaufen zu lassen, um Umsätze von über 98% zu erreichen. Die das Kontaktsystem verlassenden Gase haben also üblicherweise eine Temperatur zwischen 420 und 440° C, und auch die S O₂-Gase müssen mindestens diese Temperatur besitzen oder auf dieselbe erwärmt werden, bevor sie der ersten Katalysatorschicht zugeführt werden. Die Temperatur der S O₃-haltigen Austrittsgase reicht also nicht aus, um in normal dimensionierten Wärmeaustauschern S O₂-Gase genügend vorzuwärmen.It is known to _{carry out the exothermic SO 3} catalysis in several catalyst layers through which gas flows and to cool the gases between these layers. Well-known cooling measures are indirect heat dissipation in heat exchangers or direct cooling by adding colder gas or air. The necessity of this intermediate cooling results from the temperature-dependent position of the reaction equilibrium. The lowest temperature, extends from the from a reaction on the catalyst in an industrially useful speed is usual Vanadinkontakten at 420-440 ⁰ C. It is anxious to run the end of the reaction at this temperature for conversions of over 98% to reach. The gases leaving the contact system therefore usually have a temperature between 420 and 440 ° C., and the SO ₂ gases must also have at least this temperature or be heated to the same before they are fed to the first catalyst layer. The temperature of the SO ₃ -containing outlet gases is therefore not sufficient to preheat _{SO 2} gases sufficiently in normally dimensioned heat exchangers.

Es ist bekannt, daß es im Verlauf der fortschreitenden SO₃-Bildung — entsprechend dem jeweils erreichten Umsatz — eine Temperatur gibt, bei der die Reaktion am schnellsten fortschreitet. Diese Temperatur liegt unterhalb der Gleichgewichtstemperatur und ist nach oben zu, im Bereich geringer S O₃-Konzentration, durch jene Temperatur begrenzt, die der Katalysator noch verträgt, ohne Schaden durch Verlust von Aktivität zu erleiden. An gute Kontakt-Systeme ist also die Forderung zu stellen, daß ein möglichst großer Teil des Reaktionsablaufes im Temperaturgebiet des raschesten Reaktionsfortschrittes erfolgt. Die Erfüllung dieser Forderung bedingt nicht nur eine Ersparung an Katalysatormasse; mit geringeren Katalysatormengen ist auch ein kleinerer Strömungswiderstand der Gase verbunden, wodurch weniger Energie zur Gasförderung verbraucht wird. Es ist von besonderem Vorteil für ein Kontaktsystem, wenn der optimale Reaktionsablauf nicht nur bei einer bestimmten Temperatur und S O₂-Konzentration der Eintrittsgase gewährleistet ist, sondern wenn auch innerhalb bestimmter Temperatur- und Konzentrationsschwankungen der Eintrittsgase eine optimale Temperatur in den einzelnen Katalysatorschichten auftritt bzw. durch einfache Reguliermaßnahmen hergestellt werden kann. Außerdem ist man bestrebt, die zur Temperaturregelung zwischen den einzelnen Katalysatorschichten und zur Erreichung der erfor-Verfahren zur Herstellung
schwefeltrioxydhaltiger GaseIt is known that in the course of the progressive _{formation of SO 3} - in accordance with the conversion achieved in each case - there is a temperature at which the reaction proceeds most rapidly. This temperature is below the equilibrium temperature and has an upper _{limit, in the range of low SO 3} concentration, by the temperature that the catalyst can still tolerate without suffering damage from loss of activity. The requirement of good contact systems is that as large a part of the reaction process as possible takes place in the temperature range of the fastest reaction progress. The fulfillment of this requirement not only requires a saving in catalyst mass; With smaller amounts of catalyst, there is also a lower flow resistance of the gases, which means that less energy is used for gas delivery. It is of particular advantage for a contact system if the optimal reaction process is not only _{guaranteed at a certain temperature and SO 2} concentration of the inlet gases, but also if an optimal temperature occurs or occurs in the individual catalyst layers within certain temperature and concentration fluctuations of the inlet gases. can be established by simple regulatory measures. In addition, efforts are made to regulate the temperature between the individual catalyst layers and to achieve the necessary manufacturing processes
gases containing sulfur trioxide

Anmelder:Applicant:

Dr. Gerd Petersen,Dr. Gerd Petersen,

Wiesbaden, Bierstadter Str. 82Wiesbaden, Bierstadter Str. 82

Dr. Gerd Petersen, Wiesbaden,
ist als Erfinder genannt wordenDr. Gerd Petersen, Wiesbaden,
has been named as the inventor

derlichen Gaseintrittstemperatur verwendeten Wärmeaustauscher möglichst klein zu halten, da diese Apparate meist korrosionsgefährdet sind und außerdem einen zusätzlichen Gaswiderstand bedingen. Die bekannte Maßnahme einer Kühlung durch Zumischung von kälteren S O₂-Gasen oder Luft erspart indirekte Wärmeaustauscher, jedoch erfordert diese Maßnahme eine genügend hohe Temperatur jener Gase, die der ersten Kontaktschicht zugeführt werden. Bekannte Verfahren, die mit S O₂-Gasen arbeiten, deren Temperatur wesentlich unter der Anspringtemperatur des Katalysators liegt, benutzen daher die indirekte Kühlung zumindest vor einer der Kontaktschichten, sofern nicht irgendwelche anderen, nicht aus dem Kontaktkessel stammenden heißen Gase zur Erhitzung der .Eintrittsgase herangezogen werden können. Als indirektes Kühlmittel wird dabei das gegebenenfalls bereits vorgewärmte S O₂-GaS benutzt, das dadurch auf oder über die Zündtemperatur des Katalysators erhitzt wird.The heat exchanger used to keep the gas inlet temperature as small as possible, since these devices are usually at risk of corrosion and also require additional gas resistance. The known measure of cooling by _{admixing colder SO 2} gases or air saves indirect heat exchangers, but this measure requires a sufficiently high temperature of the gases that are fed to the first contact layer. Known methods that work with SO ₂ gases, the temperature of which is significantly below the light-off temperature of the catalyst, therefore use indirect cooling at least in front of one of the contact layers, unless any other hot gases not coming from the contact vessel are used to heat the inlet gases can be. _{The SO 2} gas, which may have already been preheated, is used as the indirect coolant, which is heated to or above the ignition temperature of the catalytic converter.

Es wurde gefunden, daß man die erforderliche Eintrittstemperatur der für die erste Kontaktschicht bestimmten Gase auf wesentlich vorteilhaftere Weise erreichen kann als bisher, wenn man nach der Umsetzung in einer oder mehreren aufeinanderfolgenden Katalysatorstufen einen Teil des Gasstromes abzweigt und diesen bereits partiell umgesetzten heißen Gasteilstrom zur indirekten Erhitzung der Eintrittsgase der ersten Katalysatorschicht heranzieht. Dieser Teilstrom wird durch einen Wärmeaustauscher geleitet, der parallel zu einer oder mehreren Kontaktschichten geschaltet ist. Die Erfindung ermöglicht die Verwendung eines wesentlich kleineren Wärmeaustauschers als bisher, um die Eintrittsgase unter Ausnutzung der Wärme teilweise umgesetzter Gase auf Zündtempe-It has been found that the entry temperature required for the first contact layer can be determined Gases can be achieved in a much more advantageous manner than before, if you look at the implementation branches off part of the gas stream in one or more successive catalyst stages and this already partially converted hot partial gas flow for indirect heating of the inlet gases the first catalyst layer is used. This substream is passed through a heat exchanger that runs parallel to one or more contact layers is switched. The invention enables a much smaller heat exchanger to be used than before to bring the inlet gases to ignition temperature using the heat of partially converted gases

909 637/365909 637/365

ratur zu bringen. Als Zündtemperatur wird jene Temperatur verstanden, die erforderlich ist, um die exotherme Gasreaktion in der ersten Kontaktschicht einzuleiten.to bring rature. The ignition temperature is understood to be the temperature that is required to achieve the initiate exothermic gas reaction in the first contact layer.

Der Strömungswiderstand der Zwischenschicht oder Zwischenschichten ermöglicht die Abzweigung eines Teilstromes auf einfachste Weise. Die abgezweigte Gasmenge ist z. B. durch eine Drosselklappe vor oder nach dem Wärmeaustauscher regelbar.The flow resistance of the intermediate layer or layers enables one to be branched off Partial flow in the simplest way. The amount of gas diverted is z. B. by a throttle before or adjustable after the heat exchanger.

Der den Wärmeaustauscher durchströmende Gasteil wird dem restlichen Gasstrom nach Umgehung von einer oder mehreren an die Gasentnahmestufe sich anschließenden Zwischenstufen vor einer oder mehreren der nachfolgenden letzten Stufen wieder zugemischt. Im Wärmeaustauscher hat sich der Teilstrom abgekühlt und wirkt daher nunmehr als Kühlmittel. Dieses derart gewonnene Kühlgas hat einen wesentlichen Vorteil gegenüber der bekannten Verwendung von frischem S O₂-GaS; es enthält wesentlich geringere Mengen S O₂ und kann also mit Vorteil an einer Stelle des Kontaktsystems verwendet werden, an der der Gesamtumsatz schon weiter fortgeschritten ist. In manchen Fällen wird es zweckmäßig sein, diesem Kühlgas zur weiteren Temperaturerniedrigung noch Luft oder S O₂-Frischgas beizumischen, bevor es zusammen mit dem anderen Gasteil der nächsten Kontaktschicht zugeführt wird. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß durch mengenmäßige Regulierung des abgezweigten Teilstromes auch bei schwankenden S O₂-Gehalten der Gase die jeweils günstigste Belastung ·—· und damit verbunden die günstigste Temperatur für die verschiedenen Katalysatorschichten — auf einfachste Weise erreicht wird. Insbesondere bei Gasen mit relativ höheren SO₂-Gehalten tritt dieser Vorteil in den Vordergrund, da er es ermöglicht, die Reaktion immer richtig auf die einzelnen Kontaktschichten abzustimmen.The gas part flowing through the heat exchanger is admixed with the remaining gas stream after bypassing one or more intermediate stages following the gas extraction stage before one or more of the subsequent final stages. The partial flow has cooled down in the heat exchanger and therefore now acts as a coolant. This cooling gas obtained in this way has a significant advantage over the known use of fresh SO ₂ gas; it contains much smaller amounts of SO ₂ and can therefore be used with advantage at a point in the contact system at which the total turnover has already progressed further. In some cases it will be expedient to add air or SO ₂ fresh gas to this cooling gas in order to lower the temperature further, before it is fed to the next contact layer together with the other gas part. Another important advantage of the invention is that by regulating the _{amount of the branched off partial flow, even with fluctuating SO 2} contents of the gases, the most favorable load · - · and associated with it the most favorable temperature for the various catalyst layers - is achieved in the simplest possible way. This advantage comes to the fore, particularly with gases with relatively higher SO ₂ contents, as it enables the reaction to always be correctly matched to the individual contact layers.

Die Erfindung bringt bedeutende Vorteile durch Vereinfachung der Bauweise des Kontaktsystems bei gleichzeitiger Erweiterung der Regulierungsmöglichkeiten. Alle Kontaktschichten können in einem gemeinsamen Kessel untergebracht werden, und eine Teilung des Kessels durch Zwischenboden ist nicht mehr erforderlich, trotzdem der indirekte Wärmeaustausch außerhalb des Kessels in einem getrennt angeordneten Wärmeaustauscher erfolgt. Alle Katalysatorschichten sind durch einen innerhalb des Kessels geführten Gasstrom direkt verbunden, und zwischen den Kontaktschichten brauchen nur einfache Einbauten zur Verbesserung der Gasmischung ■— z. B. Leitbleche — angeordnet zu werden. Insbesondere bei Verarbeitung von Gasen, deren SO₂-Gehalt starken Schwankungen unterliegt, wie dies z. B. bei Hüttengasen vorkommt, wird durch Kombination der Erfindung mit dem Verfahren gemäß Patentanmeldung P 14127IVb/12i (deutsche Auslegeschrift 1 054 431) ein Kontaktsystem erzielt, das wesentliche Vorteile gegenüber bekannten Verfahren durch seine hohe Stabilität und gute Regulierbarkeit besitzt.
' Gemäß Patentanmeldung P 14127 IVb/12i (deutsche Auslegeschrift 1054 431) wird ein Vorwärmen der Eintrittsgase ganz oder teilweise dadurch überflüssig, ■daß man einen Teil der teilweise umgesetzten Röstgase mit einer höheren Temperatur aus dem Kontaktkessel abzieht und den Frischgasen zumischt. Die Kombination des Verfahrens gemäß Patentanmeldung P 14127 IVb/12i mit den Maßnahmen des vorliegenden Verfahrens unterscheidet sich grundsätzlich von ' bekannten Verfahren, bei denen ebenfalls bereits umgesetztes Gas den Eintrittsgasen zugemischt wird.The invention brings significant advantages by simplifying the construction of the contact system while at the same time expanding the possibilities of regulation. All contact layers can be accommodated in a common boiler, and it is no longer necessary to divide the boiler by an intermediate floor, although the indirect heat exchange outside the boiler takes place in a separately arranged heat exchanger. All catalyst layers are directly connected by a gas stream conducted within the vessel, and only simple internals are required between the contact layers to improve the gas mixture. B. Baffles - to be arranged. Especially when processing gases whose SO ₂ content is subject to strong fluctuations, such as B. occurs in metallurgical gases, a contact system is achieved by combining the invention with the method according to patent application P 14127IVb / 12i (German Auslegeschrift 1 054 431) which has significant advantages over known methods due to its high stability and good controllability.
'In accordance with patent application P 14127 IVb / 12i (German Auslegeschrift 1 054 431) is a preheating of the inlet gases wholly or partially superfluous, ■ that withdrawing a portion of the partially reacted roasting gases having a higher temperature from the contact vessel and admixing the fresh gases. The combination of the method according to patent application P 14127 IVb / 12i with the measures of the present method differs fundamentally from known methods in which gas that has already been converted is also mixed with the inlet gases.

Bei den bekannten Verfahren erfolgt dies zu einem gänzlich verschiedenen Zweck. So wird in einem bekannten Verfahren z. B. die Rückführung nach einer S O₃-Absorption vorgenommen, um gemäß der dadurch geänderten Konzentrationsverhältnisse höhere Umsätze erreichen zu können. Das rückgeführte Gas Avird zusammen mit den frischen Eintrittsgasen erst später im Kontaktkessel indirekt erhitzt. Im Gegensatz hierzu dient im Verfahren gemäß Patentanmeldung P 14127 IVb/12i das rückgeführte heiße Gas zur direkten Erhitzung des Eintrittsgases der ersten Katalysatorschicht. Bei einer Kombination dieser Maßnahme mit der vorliegenden Erfindung werden die für die erste Schicht bestimmten Gase zunächst durch den indirekten Wärmeaustausch mit einem Teilstrom heißer Gase erwärmt und danach durch Zumischung rückgeführter, ebenfalls teilweise umgesetzter heißer Gase weitererhitzt. Apparativ erfordert diese Maßnahme eine Fördereinrichtung. Der Vorteil der Kombination mit der vorliegenden Erfindung liegt vor allem darin, daß die zur Erzielung des gewünschten Effektes rückzuführende Gasmenge kleiner ist und daß eine hervorragende Regulierbarkeit des gesamten Kontaktsystems erreicht wird. Die im Verhältnis zur gesamten verarbeiteten Gasmenge kleine rückzuführende Gasmenge kann nunmehr auf wirtschaftliche Weise durch ein Gasstrahlgebläse in den Eintrittsgasstrom eingebracht werden. Es ist also für den heißen rückgeführten Gasteilstrom kein eigenes mechanisches Gebläse erforderlich, sondern die Zusatzarbeit der Gasrückführung wird durch eine relativ geringe Leistungssteigerung des bei niedriger Gastemperatur arbeitenden Hauptgebläses der Anlage übernommen. Der Vorteil liegt darin, daß man auf sehr wirtschaftliche Weise eine höhere Eintrittstemperatur erreicht.In the known methods, this is done for a completely different purpose. Thus, in a known method, for. B. carried out the recirculation after an SO ₃ absorption in order to be able to achieve higher sales according to the concentration ratios thus changed. The recirculated gas Av is heated indirectly together with the fresh inlet gases later in the contact tank. In contrast to this, in the process according to patent application P 14127 IVb / 12i, the recirculated hot gas is used to directly heat the inlet gas of the first catalyst layer. In a combination of this measure with the present invention, the gases intended for the first layer are first heated by indirect heat exchange with a partial flow of hot gases and then further heated by admixing recirculated, likewise partially converted hot gases. In terms of apparatus, this measure requires a conveyor. The advantage of the combination with the present invention lies above all in the fact that the amount of gas to be recycled to achieve the desired effect is smaller and that excellent controllability of the entire contact system is achieved. The amount of gas to be returned, which is small in relation to the total amount of gas processed, can now be introduced into the inlet gas flow in an economical manner by means of a gas jet blower. No separate mechanical fan is therefore required for the hot recirculated partial gas flow; The advantage is that a higher inlet temperature can be achieved in a very economical way.

Die höhere Eintrittstemperatur bedingt eine Einsparung an Katalysatormasse, da man im Kontakt rascher in das für die Reaktionsgeschwindigkeit optimale Temperaturgebiet eindringt. Dieses Temperaturgebiet liegt zu Beginn der Katalyse am höchsten. Noch wichtiger ist aber, daß durch die höhere Eintrittstemperatur das ganze System wesentlich unempfindlicher gegen Temperatur- und Konzentrations-The higher inlet temperature results in a saving in catalyst mass, since there is contact penetrates more quickly into the temperature range that is optimal for the reaction rate. This temperature area is highest at the beginning of catalysis. But it is even more important that due to the higher inlet temperature the whole system is much less sensitive to temperature and concentration

4-5 Schwankungen wird. Die Gefahr eines Kaltblasens wird wesentlich geringer. Aber auch eine Überhitzung und Zerstörung des Katalysators wird durch die Gasrückführung verhindert. Die Wärmekapazität der bereits umgesetzten Gase übernimmt einen Teil der Reaktionswärme, wodurch der Katalysator auch bei höherer Gaseintrittstemperatur nicht über 600° C erhitzt wird.4-5 fluctuations will. The risk of cold blowing is much lower. But also overheating and destruction of the catalyst is prevented by the gas recirculation. The heat capacity of the already converted gases takes over part of the reaction heat, whereby the catalyst also with higher gas inlet temperature is not heated above 600 ° C.

Man kann außer dem erfindungsgemäß geschalteten Wärmeaustauscher weitere indirekte Kühlmaßnahmen zur Temperaturregelung zwischen den Stufen heranziehen; vorzugsweise wird man jedoch davon, mit Ausnahme der letzten Schichten, absehen und die übrige Kühlung durch S O₂-Ausgangsgaszumischung oder durch Luftzusatz herbeiführen. Dabei ist es vorteilhaft, zwischen den ersten Stufen des Kontaktsystems als Kühlmittel S O₂-Ausgangsgas und zwischen den letzten Stufen des Systems Luft einzuführen. An Stelle von Luft kann auch anderes S O₂-freies oder -armes Gas verwendet werden.In addition to the heat exchanger connected according to the invention, other indirect cooling measures can be used to regulate the temperature between the stages; Preferably, however, with the exception of the last layers, this will be dispensed with and the remaining cooling will be _{brought about by admixing SO 2} starting gas or by adding air. _{It is advantageous to introduce SO 2} starting gas as the coolant between the first stages of the contact system and air between the last stages of the system. Instead of air, other SO _{2 -free or SO 2-} poor gas can also be used.

An Hand von zwei Beispielen wird im folgenden die Ausführung der Erfindung erläutert.The implementation of the invention is explained below with the aid of two examples.

Beide Beispiele betreffen gereinigte Kiesröstgase. Die Erfindung ist jedoch auch für Schwefelverbrennungsgase mit Vorteil anwendbar. Bei Verbrennung von genügend reinem Schwefel ist eine AbkühlungBoth examples relate to cleaned gravel roasting gases. However, the invention is also applicable to sulfur combustion gases applicable with advantage. When burning enough pure sulfur there is a cooling

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der Gase zum Zwecke der Reinigung nicht erforder- Das Gas wird im Wärmeaustauscher 5 im Gegen-of the gases for the purpose of cleaning is not required - The gas is in the heat exchanger 5 in counter-

lich. Ohne Notwendigkeit, den Wärmeinhalt der das strom mit den aus dem Kontaktkessel austretenden,lich. Without the need to measure the heat content of the current with the exiting from the contact tank,

Kontaktsystem verlassenden S O₃-GaSe zur S O₂-Ein- etwa 440° C heißen S O₃-Gasen auf eine TemperaturSO ₃ gases leaving the _{contact system for SO 2} -ein- about 440 ° C hot SO ₃ gases at a temperature

trittsgaserhitzung heranzuziehen, ermöglicht die Er- von 360° C gebracht. Durch die Drosselklappen 6Using step gas heating enables it to reach 360 ° C. Through the throttle valve 6

findung die Ausnutzung der Wärme der gesamten 5 wird der S O₂-Gasstrom in Form von drei TeilströmenFinding the utilization of the heat of the entire 5 is the SO ₂ gas flow in the form of three partial flows

Schwefelverbrennungsgase in einem Dampfkessel bis weitergeleitet. Der Kontaktkessel 7 enthält fünf über-Sulfur combustion gases passed up in a steam boiler. The contact kettle 7 contains five

herunter zu einer Temperatur von unter 300° C. einander angebrachte Vanadin-Kontaktschichten. Eindown to a temperature of below 300 ° C. Vanadium contact layers attached to one another. A

_ . -in Teilstrom von etwa 3000 NmVh wird dem kleineren_. -in a partial flow of about 3000 NmVh becomes the smaller one

Beispiel 1 Wärmeaustauscher 8 zugeleitet, in dem er sich imExample 1 heat exchanger 8 supplied, in which it is in

Eine Pyritröstanlage mit nachgeschalteter Gasreini- io Gegenstrom mit einem Teilstrom partiell umgesetzterA pyrite roasting plant with downstream gas purification counterflow with a partial flow that is partially converted

gung und Gastrocknungsanlage liefert stündlich heißer Austrittsgase der zweiten Schicht auf etwaand the gas drying system delivers hot exhaust gases from the second shift to around every hour

8500 Nm³ Gas mit einem Gehalt von 8 Volumprozent 420° C erwärmt. Diese auf 420° C erwärmten8500 Nm ^{3 of} gas with a content of 8 percent by volume 420 ° C heated. These heated to 420 ° C

S O₂. Ein Gebläse fördert die Gase durch das Kontakt- S O₂-Gase werden in 9 mit etwa 2000 NmVh heißem,SO ₂ . A fan conveys the gases through the contact _{- SO 2} gases are hot in 9 with about 2000 NmVh,

system, welches in Abb. 1 schematisch dargestellt ist. teilweise umgesetztem Gas gemischt, und das 480° Gsystem, which is shown schematically in Fig. 1. partially reacted gas mixed, and the 480 ° G

Die Gase treten in den Wärmeaustauscher 1 ein und 15 heiße Gemisch, welches etwa 4,8% SO₂ enthält, trittThe gases enter the heat exchanger 1 and 15 hot mixture, which contains about 4.8% SO ₂ , enters

erwärmen sich hier im Gegenstrom mit den den Kon- in die erste Kontaktschicht ein. Die exothermeheat up here in countercurrent with the con in the first contact layer. The exothermic

taktkessel verlassenden SO₃-Gasen auf etwa 300° C. SO₃-Bildung bewirkt einen Temperaturanstieg aufSO ₃ gases leaving the clock boiler to around 300 ° C. SO ₃ formation causes a rise in temperature

Die Gase werden nunmehr dem Kontaktkessel 2 züge- etwa 575° C und ein Absinken des S O₂-Gehaltes aufThe gases are now drawn to the contact tank 2 at about 575 ° C. and the SO ₂ content drops

leitet. Der Kontaktkessel enthält fünf Schichten etwa 1,6 Volumprozent. Etwa 2000 NmVh dieses ausdirects. The contact kettle contains five layers about 1.6 percent by volume. About 2000 NmVh of this

Vanadinkontakt. 20 der ersten Kontaktschicht austretenden Gases werdenVanadium contact. 20 of the first contact layer escaping gas

Der S O^-Gasstrom wird durch die Drosselklappen 3 regulierbar durch ein Gasstrahlgebläse 9 abgesaugtThe S O ^ gas flow is sucked off by a gas jet blower 9 through the throttle valve 3, which can be regulated

in drei Teile geteilt. Ein Teil von etwa 3000 NmVh und den schon genannten Eintrittsgasen der erstendivided into three parts. A part of about 3000 NmVh and the already mentioned inlet gases of the first

durchströmt den Wärmeaustauscher 4, in dem er sich Kontaktschicht beigemischt. Durch diese Gasrück-flows through the heat exchanger 4, in which it admixes the contact layer. Through this gas return

im Gegenstrom mit einem parallel zur dritten Kon- führung verbleiben für die zweite Kontaktschichtin countercurrent with a parallel to the third cone remain for the second contact layer

taktschicht geführten Teilstrom heißer, teilweise um- 25 3000 NmVh, die mit etwa 3000 NmVh S O₂-Ausgangs-clock shift led partial flow hotter, partly by- 25 3000 NmVh, with about 3000 NmVh SO ₂ -output-

gesetzter Gase erhitzt. gas von 360° C gemischt werden, wodurch sich eineset gases are heated. gas of 360 ° C can be mixed, creating a

Nach Verlassen dieses Wärmeaustauschers 4 tritt Eintrittstemperatur von etwa 468° C für die zweite das S O₂-GaS mit etwa 450° C in die erste Kontakt- Schicht ergibt. Die S O₃-Bildung in der zweiten schicht ein. Das Gas wird in dieser Stufe durch die Schicht bedingt einen Temperaturanstieg auf etwa exotherme SO₃-Bildung auf etwa 600° C erwärmt 3° 56O⁰C und ein Absinken des SO₂-Gehaltes auf etwa und hat beim Austritt noch etwa 2,7%. SO₂. Dieses 1,4%. Etwa 3000 NmVh dieser die zweite Schicht Gas wird nun mit etwa 3000 NmVh Ausgangsgas verlassenden Gase werden durch den Wärmeausgemischt, und die Mischung enthält dementsprechend tauscher 8 geleitet und unter Umgehung der dritten etwa 5,3 %i SO₂ bei einer Temperatur von 450° C und Schicht an den Eintritt der vierten Schicht geführt, tritt in die zweite Kontaktschicht ein. Unter Bildung 35 Die restlichen 3000 NmVh werden mit 2000 NmVh von weiterem S O₃ und Erwärmung auf etwa 560° C S O₂-Ausgangsgas gemischt, wodurch sich eine Einsinkt der SO₂-Gehalt auf 1,7 Volumprozent. Nun- trittstemperatur von etwa 460° C für die dritte Schicht mehr wird dem heißen Gasstrom ein Teil regulierbar einstellt. Nach der dritten Kontaktschicht ist der entnommen und durch den obengenannten Wärme- SO₂-Gehalt auf etwa 1,2% abgesunken, und die austauscher 4 geleitet. Dieser Teil beträgt etwa 4° S O₃-Bildung hat eine Temperatursteigerung auf 2500 NmVh, während die restlichen 3500 NmVh mit 535° C herbeigeführt.After leaving this heat exchanger 4, the inlet temperature of about 468 ° C. for the second _{results in the SO 2} gas with about 450 ° C. in the first contact layer. The SO ₃ formation in the second layer. The gas is in this stage by the layer causes a temperature rise to about exothermic SO ₃ formation to about 600 ° C heated 3 ° ⁰ 56o C and a decrease in the SO ₂ content about and has at the outlet for about 2,7% . SO ₂ . This 1.4%. About 3000 NmVh of this the second layer of gas is now mixed with about 3000 NmVh of the gases leaving the starting gas, and the mixture accordingly contains exchanger 8 and bypassing the third about 5.3% i SO ₂ at a temperature of 450 ° C and layer passed to the entrance of the fourth layer, enters the second contact layer. With formation 35 The remaining 3000 NmVh are mixed with 2000 NmVh of further SO ₃ and heating to about 560 ° CSO ₂ starting gas, whereby the SO ₂ content drops to 1.7 percent by volume. Now the temperature of around 460 ° C for the third layer is increased, a part of the hot gas flow is adjusted in a controllable manner. After the third contact layer, it is removed and, due to the above-mentioned heat SO ₂ content, has dropped to about 1.2%, and the exchanger 4 is passed. This part amounts to about 4 ° SO ₃ formation has a temperature increase to 2500 NmVh, while the remaining 3500 NmVh is brought about at 535 ° C.

2500 NmVh S O_?-Eintrittsgas gemischt werden, wo- Der nach der zweiten Schicht abgezweigte Teil-2500 NmVh SO _? -Inlet gas are mixed, where- The part branched off after the second layer-

durch sie sich auf 450° C abkühlen und so der dritten strom von 3000 NmVh kühlt sich im Gegenstrom mitit cools you down to 450 ° C and so the third stream of 3000 NmVh cools in countercurrent

Kontaktschicht zugeführt werden. Die SO₃-Bildung den S O₂-Eintrittsgasen der ersten Schicht ab undContact layer are supplied. The SO ₃ formation from the SO ₂ inlet gases of the first layer and

bewirkt in dieser Schicht einen Temperaturanstieg 45 wird zur weiteren Temperatursenkung mit etwacauses a temperature rise in this layer 45 is used to further reduce the temperature with about

auf 545° C und ein Absinken des S O₂-Gehaltes auf 1000 Nm³ trockener Luft von 40° C gemischt und zu-to 545 ° C and a decrease in the SO ₂ content to 1000 Nm ³ dry air of 40 ° C and mixed

etwa 1,3 Volumprozent. sammen mit den aus der dritten Schicht kommendenabout 1.3 percent by volume. along with those coming from the third shift

Der vor der dritten Schicht abgezweigte Teilstrom Gasen in die vierte Kontaktschicht eingeleitet. Die hat sich im Wärmeaustauscher unter Wärmeabgabe Vereinigung von Gasströmen wird in allen Fällen so an die Eintrittsgase der ersten Stufe abgekühlt und 50 vorgenommen, daß eine gute gegenseitige Durchwird durch Zusatz von 1100 NmVh trockener Luft mischung sichergestellt ist. Zwischen der vierten und von etwa 4O⁰C weitergekühlt und danach den Aus- fünften Kontaktschicht wird der auf etwa 0,35 Volumtrittsgasen der dritten Schicht zugemischt. Das prozent S O₂-Gehalt abgesunkene Gasstrom nochmals Gemisch hat etwa 450⁰C und durchströmt die vierte durch Zusatz von etwa 1000 NmVh trockener Luft Kontaktschicht. Die Austrittsgase dieser vierten 55 gekühlt. Nach der fünften Schicht hat die Ausbeute Schicht haben nur noch etwa 0,3 Volumprozent SO₂ an Schwefeltriocxyd über 98%, bezogen auf insgesamt bei 480° C. Vor der fünften Kontaktschicht wird noch- eingebrachtes S O₂, erreicht.The partial flow of gases branched off before the third layer is introduced into the fourth contact layer. The gas streams are combined in the heat exchanger with the release of heat. In all cases, the inlet gases of the first stage are cooled and carried out in such a way that good mutual penetration is ensured by adding 1100 NmVh of dry air mixture. Between the fourth and further cooled from about 4O ⁰ C and then the training fifth contact layer of the third layer to about 0.35 Volumtrittsgasen is admixed. The gas flow, which has decreased in percent SO ₂ content, again mixture has about 450 ⁰ C and flows through the fourth contact layer by adding about 1000 NmVh of dry air. The exit gases of this fourth 55 are cooled. After the fifth layer the yield is obtained. The layers have only about 0.3 volume percent SO ₂ of sulfur trioxide over 98%, based on a total of 480 ° C. Before the fifth contact layer, introduced SO _{2 is} achieved.

mais durch Zusatz von etwa UOONmVh trockener Eine Variante, die sowohl für das erste als auch Luft gekühlt. Der Gesamtumsatz an SO₃ der aus der für das zweite Beispiel anwendbar ist, besteht darin, fünften Schicht mit etwa 436° C austretenden Gase 60 daß man von einer Kühlung durch Luftzumischung beträgt über 98%, bezogen auf das insgesamt in das absieht. In diesem Fall muß durch bekannte Maß-Kontaktsystem eingebrachte SO₂. nahmen für eine Wärmeabfuhr durch indirekte Kühvj. · \ ο hmg zwischen der dritten und vierten und zwischen ^eisP^ie der vierten und fünften Schicht gesorgt werden. Diecorn by adding about UOONmVh drier A variant that is both for the first and air cooled. The total conversion of SO ₃ that can be used for the second example consists in the fifth layer with about 436 ° C. exiting gases 60 that one disregards cooling by admixing air is over 98%, based on the total in that. _{In this case, SO 2} introduced by a known dimensional contact system must be used. took for heat dissipation through indirect Kühvj. · \ Ο hmg between the third and fourth and between the fourth and fifth P ^ice layer ^ie be provided. the

Je Stunde werden 8000 Nm³ Kiesofenröstgas mit 65 zwischen den letzten Schichten abzuführenden Wärme-8000 Nm ³ gravel oven roasting gas with 65 heat to be dissipated between the last layers per hour

etwa 7 Volumprozent SO₂ durch eine übliche Gas- mengen sind relativ gering, und die erforderlichenaround 7 percent by volume of SO ₂ through a normal amount of gas are relatively small, and the required

reinigungs- und -trocknungsanlage geleitet und durch Austauschflächen können ohne Schwierigkeiten imcleaning and drying system and through exchange areas can be in the

ein Fördergebläse mit etwa 50° C dem Kontaktsystem, Kontaktkessel untergebracht werden. Die indirektea conveyor fan with about 50 ° C the contact system, contact boiler can be accommodated. The indirect one

welches in Abb. 2 schematisch dargestellt ist, züge- Kühlung vermeidet eine Verdünnung mit Luft undwhich is shown schematically in Fig. 2, tensile cooling avoids dilution with air and

leitet. 70 wird z. B. dann vorteilhaft sein, wenn zum Zweckedirects. 70 is z. B. then be advantageous if for the purpose

einer Oleumproduktion ein möglichst hoher S O₃-Gehalt der Gase angestrebt wird.A high SO ₃ content of the gases is aimed for in oleum production.

Eine weitere Variante des zweiten Beispiels besteht darin, daß man neben dem erfindungsgemäß gewonnenen Kühlgas nur Luft als Kühlmittel zwischen allen Schichten zumischt. In diesem Fall wird der Wärmeaustauscher 8 parallel zur zweiten Kontaktschicht geschaltet und die gesamte S O₂-Gasmenge durch diesen Wärmeaustauscher geleitet. Zwischen allen Schichten wird regulierbar Luft zugemischt, damit vor jeder Schicht die zweckmäßigste Temperatur der Gase erreicht wird. Die Ausbeute an S O₃ erreicht in diesem Fall über 98,5% des eingebrachtenA further variant of the second example consists in that, in addition to the cooling gas obtained according to the invention, only air is mixed in as a coolant between all layers. In this case, the heat exchanger 8 is connected in parallel to the second contact _{layer and the entire amount of SO 2} gas is passed through this heat exchanger. Adjustable air is added between all layers so that the most suitable temperature of the gases is reached before each layer. In this case, the yield of SO _{3 is} over 98.5% of the amount introduced

Claims

Patent claims:

1. Process for the production of gases containing sulfur trioxide by catalytic conversion sulfur dioxide and oxygen-containing gases in several stages with cooling of the gases between ao the stages, characterized in that after the reaction in one or more successive Catalyst stages branches off part of the gas flow, uses it for indirect heating of the inlet gas of the ignition stage and after bypassing one or more subsequent intermediate stages for direct cooling which supplies gases again before one or more of the subsequent final stages.

2. The method according to claim 1, characterized in that the partial gas flow used for indirect heating of the inlet gas of the ignition stage is mixed with SO ₂ -AuS-input gas or oxygen-containing gases, in particular air, before it is introduced into the subsequent stage or stages.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that to further increase the temperature the inlet gases of the ignition stage are partially converted, hot, recycled Gas is mixed in.

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that SO ₂ starting gas is supplied for cooling between the stages.

5. The method according to claim 1 to 3, characterized in that air or O ₂ -containing gas is supplied for cooling between the stages.

6. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the cooling of the first stages with SO ₂ starting gas and the cooling of the last stages of the system with air or O ₂ -containing gas is carried out.

Considered publications:
German Patent No. 749 145;
Swiss Patent No. 138 310;
German patent application B 17127 IVa / 12i
made known on March 12, 1953).

1 sheet of drawings