DE1186838C2 - Verfahren zur herstellung von schwefeltrioxyd und/oder schwefelsaeure durch katalytische umsetzung schwefeldioxydhaltiger gase - Google Patents
Verfahren zur herstellung von schwefeltrioxyd und/oder schwefelsaeure durch katalytische umsetzung schwefeldioxydhaltiger gaseInfo
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Description
Die katalytische Oxydation von SO2 zu SO3 soll
einerseits aus wirtschaftlichen Gründen und andererseits aus Gründen der Vermeidung von Verunreinigungen
der Luft mit SO:> zu möglichst hohen Umsetzungsgraden führen. Weilerhin soll aber dieser geforderte
hohe Umsetzungsgrad mit wirtschaftlich tragbaren Mitteln erzielt werden.
Da der Umsetzungsgrad auf Grund des Massenwirkungsgesetzes vom Verhältnis Sauerstoff zu SO2
abhängig ist, werden im allgemeinen die bei den Röstprozessen anfallenden SO2-haItigen Gase vor dem
Eintritt in den Kontaktofen mit Luft auf etwa 5 bis 7% SO2 verdünnt. Eine Katalyse mit noch weiter herabgesetztem
SO>Gehalt oder mit Gasen, die mit einen
geringeren SO2-Gehalt anfallen, ist nach den bekannter
Verfahren auf wirtschaftliche Weise nur begrenzi durchführbar, da dann die Anlagekosten zu hoch
werden.
Mit den bekannten Verfahren der Katalyse ir Kontaktofen mit mehreren Kontakthorden und dnstufi
ger Absorption des bei der Katalyse gebildeten SO werden Umsetzungsgrade von etwa 96 bis 98,5% erzielt
ίο Der Restgehalt an SO2 wird im allgemeinen in die
Atmosphäre entlassen.
Zur Erzielung höherer Umsetzungsgrade wurde
bekanntlich schon die Absorption des bei der Katalyse gebildeten SOj nicht einstufig nach der letzter
Kontakthorde, sondern mehrstufig durchgeführt. Die
Zwischenabsorption des SOj nach der ersten Kontakt stufe verhindert die Einstellung des Gleichgewichtszu
Standes des Massenwirkungsgesetzes und beeinflußt die Reaktion im Sinne einer günstigen SO3-Umsetzung ir
der zweiten Kontaktstufe.
So ist ein Zwischenabsorptionsverfahren bekannt, be
dem von Röstgasen mit 6 bis 7% und höchstens 9% SO2-Gf"halt ausgegangen wird. Dieses Verfahren wurde
aber in der Praxis nicht angewendet, da der apparative Aufwand zu teuer war und die verfahrenstechnischen
Schwierigkeiten zur Einhaltung der erforderlichen Wärmebilauz nicht überwunden werden konnten. Es
gelang nicht, die Wärmebilanz des Kontaktsystems bei der Behandlung gereinigter und deshalb mit einei
Ausgangstemperatur unter 10O0C anfallender SO2-haltiger
Gase so einzustellen, daß die bei der Zwischenabsorption verlorengehende Gaswärme im System r>hne
Zufuhr von Wärme durch äußere Wärmequellen ausgeglichen werden konnte.
Ein nicht zum bekannten Stand der Technik gehörender Vorschlag beschreibt ein Verfahren, das die
Vorurteile der Fachwelt gegenüber der zweistufigen Absorption von Gasen mit einem Ausgangsgehalt an
SO2 von etwa 3 bis 9% überwindet.
Nach diesem Verfahren wird die Zwischenabsorption bei relativ hohen Temperaturen im Bereich von etwa
170 bis 25O0C, vorzugsweise bei etwa 2000C, durchgeführt
und das aus der ersten Kontaktstufe austretende Gas vor dem Eintritt in den Zwischenabsorber in einerr
ersten Zwischenwärmeaustauscher mit den in dei Zwischenabsorption von SO3 befreiten Gasen und in
einem zweiten Zwischenwärmeaustauscher mit der kalten Ausgangsgasen auf etwa die Betriebstemperatui
der Zwischenabsorption abgekühlt. Dabei wird dei Wärmeaustausch so bemessen, daß im ersten Zwischenwärmeaustauscher
den vorkatalysierten Gasen nur se viel Wärme entzogen wird, daß die aus derr
Zwischenabsorber kommenden Gase auf die Anspringtemperatur der zweiten Kontaktstufe gebracht werden
und im zweiten Zwischenwärmeaustauscher die vorkatalysierten Gase auf die gewünschte Arbeitstemperatui
des Zwischenabsorbers abgekühlt werden. Diese zweistufige Zwischenkühlung vor der Zwischenabsorptior
ermöglicht es, ein jeweils hohes Temperaturgefällc zwischen den zu kühlenden vorkatalysierten Gasen unc
den aufzuheizenden Gasen aus der Zwischenabsorptior bzw. den Ausgangsgasen einzuhalten, wodurch du
Wärmeaustauschflächen in wirtschaftlich kleinen Gren zen gehalten werden können und trotzdem eir
wärmeautarkes System für die zweistufige Absorptior von Gasen mit niedrigen SO2-Gehalten gebildet wird.
Dieses Verfahren ermöglicht es weiterhin, bei start·
schwankenden und niedrigen SO2-Gehalten der Aus
gangsgase mit der minimalen Wärmeaustauschfläche, d. h. der für die höchsten zu erwartenden SO>Gehahen
ausgelegten, auszukommen. Sinkt der SO^-Gehalt der Ausgangsgase unter diesen Wert, so wird die dadurch
entstehende Wärmedifferenz vorwiegend durch die Verbrennungswärme von Elementarschwefel und zusätzlich
zu einem geringeren Teil durch die Oxydationswärme des bei der Verbrennung des Elementarschwefels
auftretenden SO>-Menge gedeckt.
Es ist auch ein Zwischenabsorptionsverfahren be- ίο
kanni.das 400°C heiße Röstgase mit 10 bis 12% SO2 als
Ausgangsgas für die Katalyse verwendet. Dieses Verfahren kann zwar die Wärmebilanz des Kontaktsystems
durch die hohe Eintrittstemperatur der Röstgase ausgleichen, da aber Röstgase mit diesen hohen
Temperaturen nicht vom Staubinhalt, vor allem aber vom As-Gehalt und von den Schwefelsäurenebeln
befreit werden können, ist eine Verstopfung und eventuelle Vergiftung der Kontaktn.asse unvermeidbar.
Außerdem fällt eine As-haltige Schwefelsäure an, die für viele Zwecke nicht zu verwenden ist.
Es sind auch Zwischenabsorptionsverfahren bekannt, die nach dem System der Naßkatalyse arbeiten, d. h., die
Katalyse geht nicht von gereinigten und getrockneten Röstgasen aus. sondern von Röstgasen, die entweder
schon Wasserdampf enthalten oder denen auf verschiedene Weise Wasserdampf zugesetzt wird. Diese
naßkatalytischen Verfahren haben aber den Nachteil, daß das gebildete SOi aus den feuchten Gasen sehr
schwer zu absorbieren ist und daher üCb-Nebel
entweichen, die sich auch mit zusätzlichem apparativen Aufwand nur unvollkommen beseitigen lassen.
Auch Versuche, den Vorumsatz an SCh vor der Zwischenabsorption mit 20 bis 40% niedrig zu halten
und das gebildete SCh mit dünner Schwefelsäure bis zu 93% zu absorbieren und die mitgerissenen Nebel durch
Kühlung der Gase und Einleitung in ein Koksfilter zu beseitigen, ergaben kein nebelfreies Gas und verteuerten
die Investitionskosten. Weitere Nachteile dieses Verfahrens sind der niedrigere Gesamtumsatz und der
teilweise Anfall von 93%iger Schwefelsäure.
Ein weiteres naßkatalytisches Verfahren arbeitet mit einer Wasserdampfzugabe vor oder nach der ersten
Kontaktstufe, die so dosiert wird, dsß durch Kühlen entsprechend dem umgesetzten SCh-Gehalt eine
96%ige Schwefelsäure anfällt. Durch eine langsame Abkühlung der Kontaktgasc in dem Wärmeaustauscher
soll eine Nebelbildung weitgehend vermieden werden. Die großen Nachteile dieses Verfahrens bestehen in den
notwendigen großen und damit sehr teuren Wärmeaustauschflächen und den bei der Kondensation auftretenden
Korrosionsproblemen.
Ein anderes bekanntes Verfahren betreibt die Zwischenabsorption mit dünner, z. B. 20%iger Schwefelsäure
bei Siedetemperatur. Dabei wird Wasser verdampft und die Säure konzentriert. Die Nachteile
dieses Verfahrens bestehen in der diskontinuierlichen Arbeitsweise, da die Absorbersäure bei einem bestimmten
Konzentrationsgrad durch dünne Säure ersetzt werden muß, der unvollkommenen SCh-Absorption der
dünnen Säure, die erst bei höheren Konzentrationen verbessert wird, und der damit verbundenen schwankenden
SO2-Beaufschlagung der nachgeschalteten Kontakthorden sowie des Problems der Beseitigung der
auftretenden Nebel.
Es ist auch ein Verfahren zur Zwischenabsorption von gereinigten und getrockneten Kiesröstgasen oder
SCh-haltigen Gasen anderer Herkunft mit SO; Gehalten
von 9 bis 12% bekannt, das die Zufuhr von Wärmi
durch äußere Heizung unnötig macht und Umsetzungs grade von über 99,5% erzielt. Dieses Verfahren arbeite
in der Weise, daß die gekühlten und gereinigter Ausgangsgase im Wärmeaustausch mit den aus dei
letzten und der ersten Kontaktsiufe, die aus zwe Kontakthorden besteht, austretenden fertig- bzw
vorkatalyiierten Gasen auf die Anspringtemperatur dei ersten Kontakthorde aufgeheizt werden und in diese
eingeleitet werden. Zwischen der ersten und zweiter Kontakthorde erfolgt eine Kühlung der Kontaktgase
durch Einblasen von Kaltgas. Die vorkatalysierten Gase der ersten Kontaktstufe werden im Wärmeaustausch
mit den Röstgasen auf die Anspringtemperatur der zweiten Koniaktstufe abgekühlt und treten aus dieser
Kontaktstufe mit einem Umsetzungsgrad von 80 bis 95% in einen Wärmeaustauscher, wo sie durch die Gase
der Zwischenabsorption auf 175 bis 215°C abgekühlt werden. Anschließend erfolgt die Zwischenabsorption
des gebildeten SOj mit starker Absorbersäure. Die austretenden Gase werden im Wärmeaustausch mit den
heißen vorkatalysierten Gasen der zweiten Kontaktstiife
auf die Anspringtemperatur der dritten Kontaktstufe aufgeheizt und dem Endumsatz in dieser Stufe
zugeführt. Anschließend erfolgt die Absorption des restlichen SO3 im Endabsorber.
Dieses Verfahren stellt ein in sich geschlossenes wärmeautarkes System dar. In der Gesamtwärmebilanz
gesehen tritt jedoch — neben den unvermeidlichen Abstrahlungsverlusten — ein Wärmeverlust bei der
Zwischenabsorption ein. Die gesamte Gasmenge der aus der zweiten Koniaktstufe austretenden vorumgesetzten
Gase wird im Zwischenabsorber auf etwa 70°C abgekühlt, und die dabei abgeführte Wärmemenge geht
in den Säurekreislauf und damit verloren, obwohl der Wärmeinhalt und damit die Temperatur der den
Endwärmeaustauscher verlassenden fertigkatalysierten Gase, der sich aus der Summe der Wärmeinhalte der
gekühlten Ausgangsgase, der Reaktionswärme, dem Wärmeinhalt der Gase aus der Zwischenabsorption
minus der Summe der Abstrahlungsverluste und im Zwischenabsorber abgeführten Wärmemenge zusammensetzt,
ausreicht, um die Ausgangsgase auf die Anspringtemperatur der ersten Kontakthorde aufzuheizen.
Auch bei einer Zwischenabsorption, die als Heißabsorption durchgeführt wird, wird eine beträchtliche
Wärmemenge in den Säurekreislauf abgeführt und geht damit für das Kontaktsystem verloren.
Es ist weiterhin bekannt, die Zwischenabsorption so zu unterteilen, daß ein Teil des SO3 mit Hilfe von Oleum
und der Rest mit Schwefelsäure absorbiert wird. Auch hier geht die der Temperaturdifferenz der Gase
zwischen dem Austritt aus der zweiten Kontaktstufe und dem Austritt aus der Monohydrat-Zwischenabsorption
entsprechende Wärmemenge verloren.
Aus B. W a es er, »Die Schwefelsäurefabrikation«, 1961, S. 370 und 371, ist es für das Verfahren der
Normalkatalyse ohne Zwischenabsorption bekannt, die aus dem Absorptionsturni über den Trockenturm für
das SO2-haltige Gas in den Lufttrockenturm geleitete Säure im Luftlrockenturm zu entgasen. Auf S. 392 ist für
das Verfahren der Normalkatalyse die Verwendung eines Speisewasservorwärmers beschrieben.
In B. W a e s e r, »Handbuch der Schwefelsäurefabrikation«,
1930, wird auf S. 1603 beschrieben, daß bei der Normalkatalyse die Säure bei drei hintereinandergeschalteten
Oleumtürmen jeweils in den niedrigeren Turm läuft. Auf S. 1588 ist rlpr Ahlailf Her "säure aus
einem Tauchabsorber gezeigt.
Auch aus diesem Stand der Technik konnte der Fachmann keinen Hinweis für das erfindungsgemäße
Verfahren entnehmen, da bei den Verfahren ohne Zwischenabsorption nicht die Wärmeverluste in der
Zwischenabsorptionsstufe auftreten, und daher die Verhältnisse aus einem Verfahren der einfachen
Absorption nicht ohne weiteres auf ein Verfahren der Zwischenabsorption übertragen werden können.
Erfindungsgemäß wurde nun überraschend gefunden, daß es möglich ist, das Verfahren der heißen
Zwischenabsorption nicht nur wärmeautark zu gestalten, sondern auch noch zusätzlich beträchtliche
Wärmemengen für andere Zwecke, wie z. B. Dampferzeugung oder Speisewasservorwärmung, zu gewinnen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist für Gase mit einem SO2-Gehalt von etwa 9% bis zur oberen
zulässigen Grenze der zur Katalyse gehenden Gase geeignet.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur katalytischen Umsetzung kalter SO2-haltiger Gase mit einem
Schwefeldioxydgehalt von mindestens etwa 9% zu SOi und/oder Schwefelsäure unter Reinigung und Trocknung
der Gase, heißer Zwischenabsorption des in der ersten Kontaktstufe gebildeten SO3, Vorwärmung der
einzusetzenden SO2-haltigen Gase im Wärmeaustausch gegen die heißen S03-haltigen Gase und Zwischenkühlung
der heißen SOj-haltigen Gase nach den Koniakthorden
der ersten Kontaklstufe und ist dadurch gekennzeichnet, daß die aus der ersten Kontaktstufe
austretenden Gase vor dem Eintritt in die bei 170 bis 2500C, vorzugsweise 2000C, betriebene Zwischenabsorption
in einer ersten Zwischenwärmeaustauschstufe im Wärmeaustausch gegen die vom SOj befreiten Gase
der Zwischenabsorption und anschließend in einer zweiten Wärmeaustauschstufe auf einen Wärmeinhalt
abgekühlt werden, der mit der von den Gasen in der Zwischenabsorption aufgenommenen Wärmemenge
eine Austrittstemperatur der Gase ergibt, die etwa der Betriebstemperatur der Zwischenabsorption entspricht,
die Zwischenabsorption in einem Tauchabsorber unter Entgasung der mit SO2 beladenen Absorbersäure
erfolgt, die Absorbersäure des Zwischenabsorbers in den Endabsorber überläuft und der gesamte überschüssige
Wärmeinhalt des Kontaktsystems in einem nicht in den Kontaktkreislauf eingeführten Kühlmedium gewonnen
wird.
Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der Wärmeaustausch der aus der ersten Kontaktstufe
austretenden SOa-haltigen Gase in der zweiten Zwischenwärmeaustauschstufe im Wärmeaustausch gegen
die einzusetzenden, nicht vorgewärmten SO2-haltigen Gase erfolgt und die aus der zweiten Kontaktstufe
austretenden SO3-haltigen Gase in einem Wärmeaustauscher gegen ein nicht in den Kontaktkreislauf
eingeführtes Kühlmedium abgekühlt werden.
Diese erfindungsgemäße Ausgestaltung des Zwischenwärmeaustauschers
ergibt gegenüber den bekannten Verfahren Jen wesentlichen Vorteil, daß nicht nur
der bisher unvermeidliche Wärmeverlust bei der Zwischenabsorption ausgeschaltet wird, sondern zu-
-sätzlich mindestens ein Teil der Absorptionswärme der Zwischenabsorption für die Gesamtwärmebilanz des
Kontaktsystems gewonnen wird. Dadurch ist es möglich, den wirtschaftlich nutzbaren Wärmeinhalt der
fertigkatalysierten Gase der zweiten Kontaktstufe für andere Zwecke als die Herstellung der Wärmeautarkic
des Kontaktsystems weitgehend nutzbar zu machen, da die nach der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des
Wärmeaustausches zur Verfügung stehende Wärmemenge zur Deckung der Wärmebilanz für die
Aufheizung der Ausgangsgase auf Anspringtemperatur der ersten Kontakthorde ausreicht. Die Ausnutzung des
Wärmeinhalts der fertigkatalysierten Gase kann üblicherweise, z. B. zur Speisewasservorwärmung oder
Niederdruckdampferzeugung, erfolgen.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der Wärmeaustausch in der zweiten
Zwischenwärmeaustauschstufe gegen ein nicht in den Kontaktkreislauf eingeführtes Kühlmedium erfolgt und
die aus der zweiten Kontaktstufe austretenden Gase in einem Wärmeaustauscher im Wärmeaustausch gegen
die einzusetzenden, nicht vorgewärmten SO2-haltigen Gase abgekühlt werden.
Diese Ausgestaltung ist besonders dann vorteilhaft, wenn Ausgangsgase mit schwankenden SO2-Gehalten
zur Verfügung stehen, weil die Ausführung der zweiten Stufe des Zwischenwärmeaustausches als z. B. Speisewasservorwärmer
eine Temperatureinstellung der Gase in weiten Grenzen ohne Änderung der Wärmeaustauschfläche
ermöglicht.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht z. B. bei der Abröstung von Pyriten in einem Wirbelschichtofen
und nachfolgender Kontaktkatalyse eine Steigerung der Dampferzeugung von etwa 25% bei Einsatz von
Speisewasser in den Abhitzekessel, das mit der in der Wärmebilanz des Kontaktverfahrens überschüssigen
Wärmemenge vorgewärmt wird.
Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, den Tauchabsorber der
Zwischenabsorption als Überlaufgefäß so auszugestalten, daß der Überlauf der Absorptionssäure in den
Endabsorber erfolgt und daß die Entgasung der gesamten Austauschsäure von SO2 im Zwischenabsorber
erfolgt. Das bei der Entgasung frei werdende SO: geht in die zweite Kontaktstufe und wird zu SO3
umgesetzt. Die zur Einstellung der geforderten Säurekonzentration eventuell benötigte restliche Menge an
Verdünnungswasser kann in Form von Wasser in den Säurekreislauf, vorzugsweise den Säurekreislauf des
Endabsorbers, eingeführt werden.
Der wesentliche Vorteil dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß eine
entgaste Absorptionssäure aus dem Zwischenabsorber in den Endabsorber läuft und damit ein praktisch
vollkommen SO2-freies Endgas aus dem Endabsorber austritt, wodurch SO2-Verluste und Verunreinigungen
der Luft vermieden werden.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Arbeitsweise Desteht in einem geringeren Verbrauch an
Kühlwasser für die Kühlung des Säurekreislaufes gegenüber den bekannten Verfahren.
Das Verfahren gemäß der Erfindung ist an Hand der Figuren und Ausführungsbeispiele schematisch und
beispielsweise näher erläutert.
F i g. 1 zeigt ein Schemabild für die Anordnung eines Ekonomisers als Wärmeaustauschaggregat für die
fertigkatalysierten Gase der zweiten Kontaktstufe und
F i g. 2 für die zweite Stufe des Zwischenwärmeaustausches nach der ersten Kontaktstufe.
Ausführungsbeispiel 1 ( F i g. 1)
Ein mit 9,5 Volumprozent SO2 anfallendes Röstgas wird in bekannter Weise gekühlt und gereinigt. Die
Kühlung des Röstgases erfolgt auf 45°C. Über die
Leitung 1 werden 10 000 NmVStunde Ausgangsgas in den Trockenturm 2 geführt, über Leitung 3 mit
56 mVStunde 96%iger Trocknersaure von 5O0C berieselt
und mit einer Temperatur von 600C über Leitung 4,
Gebläse 5 und Leitung 6 abgeführt. Über Leitung 7 werden 9000 NmVStunde in die zweite Stufe 8 des
Zwischenwärmeaustauschers 9, die 48% der gesamten Wärmeaustauschfläche hat, welche für die Regulierung
der Temperaturverhältnisse innerhalb des Kontaktsystems erforderlich ist, geleitet, dort auf 240'C
vorgewärmt und über Leitung 10 abgeführt. Ein Teilstrom von 4200 NmVStunde gehl über Leitung 11 in
den Wärmeaustauscher 12, der 11% der gesamten Wärmeaustauschfläche hat, wird dort auf 4500C
aufgeheizt und über Leitung 13 abgeführt. Ein weiterer Teilstrom von 4800 NmVStunde geht über Leitung 14 in
den Wärmeaustauscher 15, der 11% der gesamten Wärmeaustauschfläche hat, wird ebenfalls auf 4500C
aufgeheizt, über Leitung 16 abgeführt, in Leitung 17 mit den Gasen aus Leitung 13 vereinigt und in die erste
Kontakthorde 18 des Hordenkontaktkessels 19 geführt. Die vorkatalysierten Gase verlassen die Kontakthorde
18 über Leitung 20 mit einer Temperatur von 630°C, werden in der Mischkammer 21 mit 1000 NmVStunde
Ausgangsgas, das über Leitung 22 eingeführt wird, auf 5800C gekühlt und über Leitung 23 in den Wärmeaustauscher
15 geleitet. Dort wird das vorkatalysierte Gas im Wärmeaustausch mit den über Leitung 14 eingeführten
vorgewärmten Ausgangsgasen auf 4800C abgekühlt und über Leitung 24 in die zweite Kontakthorde 25
geführt. Das weiterkatalysierte Gas wird mit einer Temperatur von 5500C über Leitung 26 in den
Wärmeaustauscher 12 geleitet, dort im Wärmeaustausch mit den über Leitung 11 eingeführten vorgewärmten
Ausgangsgasen auf 4600C abgekühlt und über Leitung 27 in die dritte Horde 28 geführt. Aus der
Kontakthorde 28 wird das vorumgesetzte Gas über Leitung 29 in die erste Stufe 30 des Zwischenwärmeaustauschers
9 geleitet, auf 3200C abgekühlt, in die zweite Stufe 8 geführt, dort im Wärmeaustausch mit den über
Leitung 7 zugeführten Ausgangsgasen auf 130° C
abgekühlt und über Leitung 31 in das Tauchrohr 32 des Zwischenabsorbers 33 geführt. Das von SOj weitgehend
befreite vorumgesetzte Gas geht in einer Menge von 820 NmVStunde über Leitung 34 in die erste Stufe 30
des Zwischenwärmeaustauschers 9, die 30% der gesamten Wärmeaustauschfläche hat, wo es im
Wärmeaustausch mit den über Leitung 29 zugeführten vorumgesetzten Gasen der ersten Kontaktstufe auf
4000C aufgeheizt und über Leitung 35 in die Kontakthorde 36 der zweiten Kontaktstufe eingeleitet
wird. Über Leitung 37 werden 8680 NmVStunde des fertigkatalysierten Gases in den Ekonomiser 38 geführt
auf 1300C abgekühlt, über Leitung 39 in den
Endabsorber 40 eingeleitet, dort mit 90 mVStunde Absorptionssäure von 700C, die über Leitung 41
eingeleitet wird, behandelt und über Leitung 42 über Dach gefahren. Die Absorbersäure des Zwischenabsorbers
33 fließt durch das Überlaufrohr 43 mit einer Temperatur von 2000C in den Endabsorber 40. Die
Säure des Endabsorbers wird durch Wasserzugabe über Leitung 44 auf 98,5 Gewichtsprozent eingestellt, über
Leitung 45 und Pumpe 46 abgeführt und im Kühler 47 auf 700C gekühlt. Über Leitung 48 wird die Produktion
abgenommen, und über Leitung 49 wird die Austauschsäure in den Trockner 2 geführt. Aus dem Trockner 2
wird über die Leitung 50 und Pumpe 51 die Trocknersäurc abgezogen. Davon geht ein Teilstrom als
Austauschsäure über Leitung 52 in den Zwischenabsorber 33 und ein Teilstrom über Kühlet 53 zurück in den
Trockner als Berieselungssätirc.
Ausführungsbeispiel 2 ( F i g. 2)
Ein mit 9,5 Volumprozent SCh anfallendes Röstgas wird in bekannter Weise gekühlt und gereinigt. Die
Kühlung des Röstgases erfolgt auf 45°C. Über die Leitung 1 werden 10 000 NmVStunde Ausgangsgas in
den Trockenturm 2 geführt, über Leitung 3 mit 56 mVStunde 96%iger Trocknersäure von 50"C berieselt
und mit einer Temperatur von 6O0C über Leitung 4,
Gebläse 5 und Leitung 6 abgeführt. Über Leitung 7 werden 9000 NmVStunde in den Wärmeaustauscher 8,
der 31% der gesamten Wärmeaustauschfläche hat, geleitet, dort auf 2400C vorgewärmt und über Leitung
10 abgeführt. Ein Teilstrom von 2400 NmVStunde geht über Leitung 11 in den Wärmeaustauscher 12, der 14.5%
der gesamten Wärmeaustauschfläche hat, wird dort auf 4500C aufgeheizt und über Leitung 13 abgeführt. Ein
weiterer Teilstrom von 4800 NmVStunde geht über Leitung 14 in den Wärmeaustauscher 15, der 14,5% der
gesamten Wärmeaustauschfläche hat, wird ebenfalls auf 4500C aufgeheizt, über Leitung 16 abgeführt, in Leitung
17 mit den Gasen aus Leitung 13 vereinigt und in die erste Kontakthorde 18 des Hordenkontaktkessels 19
geführt. Die vorkatalysierten Gase verlassen die Kontakthorde 18 über Leitung 20 mit einer Temperatur
von 630°C, werden in der Mischkammer 21 mit 1000 NmVStunde Ausgangsgas, das über Leitung 22
eingeführt wird, auf 580°C gekühlt und über Leitung 23 in den Wärmeaustauscher 15 geleitet. Dort wird das
vorkatalysierte Gas im Wärmeaustausch mit den über Leitung 14 eingeführten vorgewärmten Ausgangsgasen
auf 480cC abgekühlt und über Leitung 24 in die zweite
.Kontakthorde 25 geführt. Das weiterkatalysierte Gas wird mit einer Temperatur von 5500C über Leitung 26 in
den Wärmeaustauscher 12 geleitet, dort im Wärmeaustausch mit den über Leitung 11 eingeführten vorgewärmten
Ausgangsgasen auf 4600C abgekühlt und über Leitung 27 in die dritte Horde 28 geführt. Aus der
Kontakthorde 28 wird das vorumgesetzte Gas über Leitung 29 in die erste Stufe 30 des Zwischenwärmeaustauschers
9 geleitet, auf 3200C abgekühlt, in die zweite Stufe 38, welche als Ekonomiser ausgebildet ist, geführt,
dort im Wärmeaustausch mit Speisewasser auf 130° C
abgekühlt und über Leitung 31 in das Tauchrohr 32 des Zwischenabsorbers 33 geführt. Das von SCh weitgehend
befreite vorumgesetzte Gas geht in einer Menge von 8720 NmVStunde über Leitung 34 in die erste Stufe 30
des Zwischenwärmeaustauschers 9, die 40% der gesamten Wärmeaustauschfläche hat, wo es im
Wärmeaustausch mit den über Leitung 29 zugeführten vorumgesetzten Gasen der ersten Kontaktstufe aul
4000C aufgeheizt und über Leitung 35 in die
Kontakthorde 36 der zweiten Kontaktstufe eingeleitet wird, über Leitung 37 werden 8630 NmVStunde des
fertigkatalysierten Gases in den Wärmeaustauscher ϊ geführt und dort im Wärmeaustausch mit den übei
Leitung 7 kommenden Gasen auf 2300C abgekühlt, übet Leitung 39 in den Endabsorber 40 eingeleitet, dort mii
90 mVStunde Absorptionssäure von 70" C die übei
Leitung 41 eingeleitet wird, behandelt und über Leitung
42 über Dach gefahren. Die Absorbersäure de; Zwischenabsorbers 33 fließt durch das Überlaufrohr 4c
mit einer Temperatur von 200°C in den Endabsorber 40 Die Säure des Endabsorbers wird durch Wasserzugabi
über Leitung 44 auf 98,5 Gewichtsprozent eingestellt, über Leitung 45 und Pumpe 46 abgeführt und im Kühler
47 auf 700C gekühlt. Über Leitung 48 wird die Produktion abgenommen, und über Leitung 49 wird die
Austauschsäure in den Trockner 2 geführt. Aus dem
10
Trockner 2 wird über Leitung 50 und Pumpe 51 die Trocknersäure abgezogen. Davon geht ein Teilstrom als
Austauschsäure über Leitung 52 in den Zwischenabsorber 33 und ein Teilstrom über Kühler 53 zurück in den
Trockner 2 als Berieselungssäure.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Verfahren zur katalytischen Umsetzung kalter SO2-haltiger Gase mit einem Schwefeldioxydgehalt
von mindestens etwa 9% zu SOj und/oder Schwefelsäure unter Reinigung und Trocknung der
Gase, heißer Zwischenabsorption des in der ersten Kontaktstufe gebildeten SOj, Vorwärmung der
einzusetzenden SO2-haltigen Gase im Wärmeaustausch gegen die heißen SOj-haltigen Gase und
Zwischenkühlung der heißen SOj-haltigen Gase nach den Kontakthorden der ersten Kontaktstufe,
dadurch gekennzeichnet, daß die aus der ersten Kontaktstufe austretenden Gase vor dem
Eintritt in die bei 170 bis 2500C, vorzugsweise 2000C,
betriebene Zwischenabsorption in einer ersten Zwischenwärmeaustauschstufe im Wärmeaustausch
gegen die vom SOj befreiten Gase der Zwischenabsorption und anschließend in einer zweiten Wärmeaustauschstufe
auf einen Wärmeinhalt abgekühlt werden, der mit der von den Gasen in der
Zwischenabsorption aufgenommenen Wärmemenge eine Austrittstemperatur der Gase ergibt, die
etwa der Betriebstemperatur der Zwischenabsorption entspricht, die Zwischenabsorption in einem
Tauchabsorber unter Entgasung der mit SO2 beladenen Absorbersäure erfolgt, die Absorbersäure
des Zwischenabsorbers in den Endabsorber überläuft und der gesamte überschüssige Wärmeinhalt
des Kontaktsystems in einem nicht in den Kontaktkreislauf eingeführtes Kühlmedium gewonnen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustausch der aus der
ersten Kontaktstufe austretenden SOj-haltigen Gase in der zweiten Zwischenwärmeaustauschstufe
im Wärmeaustausch gegen die einzusetzenden, nicht vorgewärmten S02-haltigen Gase erfolgt und die
aus der zweiten Kontaktstufe austret&iiden SOj-haltigen
Gase in einem Wärmeaustauscher in Wärmeaustausch gegen ein nicht in den Kontaktkreislauf
eingeführtes Kühlmedium abgekühlt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustausch in der zweiten
Zwischenwärmeaustauschstufe gegen ein nicht in den Kontaktkreislauf eingeführtes Kühlmedium
erfolgt und die aus der zweiten Kontaktstufe austretenden Gase in einem Wärmeaustauscher im
Wärmeaustausch gegen die einzusetzenden, nicht vorgewärmten S02-haltigen Gase abgekühlt werden.
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