DE1467007C - Verfahren zur Herstellung von Schwefel saure - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung liehe Wärme, um die Oxydation in der letzten Konvon Schwefelsäure aus SO₂-haltigen Gasen durch taktstufe in Gang zu halten.

katalytische Oxydation des SO₂ zu SO₃ in mehreren Nach einer bevorzugten Ausführungsform der ErStufen mit einer ersten Absorption des gebildeten findung wird dem Abgas vor dem Schwefelzusatz eine SO₃ vor und einer zweiten SO₃-Absorption nach der 5 vorzugsweise dem stöchiometrischen Sauerstoffbedarf letzten Kontaktstufe. . der Schwefelverbrennung entsprechende^ Luftmenge

Aus der deutschen Auslegeschrift 1136 988 ist ein zugemischt. Zweckmäßigerweise erfolgtj die Zu-Doppelabsorptionsverfahren zur Herstellung von mischung der Luft vor dem Wärmeaustausch zur VorSchwefelsäure aus Kiesröstgasen mit 9 bis 12% wärmung auf eine Temperatur von ,wenigstens Schwefeldioxyd bekannt. Dieses bekannte Verfahren ίο 250° C. .'*

eignet sich nicht für Gase mit weniger als 9% SO₂. Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der

Eine bestehende Anlage zur Herstellung von Schwefel- Zeichnung näher beschrieben, in der eine Anlage zur säure mit einfacher Absorption läßt sich unter Ver- Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens Wendung dieses Verfahrens nur schwierig zu einer schematisch dargestellt ist. Das Gebläse 8 saugt bei 2 Doppelabsorptionsanlage umbauen. 15 gereinigtes, getrocknetes Röstgas an und, fördert es

Aus der deutschen Auslegeschrift 1177117 ist ein durch die Wärmeaustauscher 9 und 10 in den Kon-Doppelabsorptionsverfahren zur Herstellung von taktapparat 11. In den Wärmeaustauschern 9, 10 gibt Schwefelsäure bekannt, bei dem auch Gase mit einem das Reaktionsgas Wärme aus den Kontaktschichten SO₂-Gehalt unterhalb 9%, vorzugsweise 3 bis 9% lla, 116 und lic an das Röstgas ab, ,um es auf verwendet werden können. Hierbei wird in einem a° die Anspringtemperatur der Kontaktschicht lla zu Teilstrom des Gases vor Eintritt in die erste Kontakt- erhitzen. Nach der Kontaktschicht 11α wird dem Restufe soviel Schwefel verbrannt, daß die Wärme der aktionsgas zur Temperaturregelung kaltes Röstgas zuOxydation bis zum SO₃ ausreicht, um den durch die gemischt. Nach der zweiten Kontaktschicht 116 geht Zwischenabsorption bedingten Wärmeverlust auszu- das Gas durch den Zwischenwärmeaustauscher 10 in gleichen. Bei dieser Arbeitsweise ist die für die Um- 35 die dritte Schicht lic. Nach dieser Schicht verläßt satzoptimierung wichtige Steuerung de,r Temperatur das zu 85 bis 95% der ursprünglichen SO₂-Menge der letzten Kontaktstufe schwierig. Der Umbau be- umgesetzte Gas den Kontaktapparat 11 über den stehender Einfach-Absorptionsanlagen in-Doppel- Wärmeaustauscher 9 und tritt in den ersten SO₃-Ababsorptionsanlagen nach diesem Verfahren ist ver- sorber 12 ein. Dessen Abgas wird durch Leitung 6 Mltnismäßig aufwendig. 3» mit getrockneter Luft versetzt und im Wärmeaus-

Es wurde nun gefunden, daß die vorgenannten tauscher 13 auf Temperaturen oberhalb 250 bis Nachteile bei einem Verfahren zur Herstellung von 300° C erhitzt, so daß nach Schwefelzusatz in den Schwefelsäure aus SO₂-haltigen Gasen durch kata- Mischraum 15 durch Leitung 4 die Oxydation in der tytische Oxydation des SO₂ zu SO₃ in mehreren Stufen Kontaktschicht 11 d dm Gang bleibt und ί 99,5 bis mit einer ersten Absorption des gebildeten SO₃ vor 35 99,9 % der eingesetzten SO₂-Menge zu SO₃ umgesetzt und einer zweiten SO₃-Absorption nach der letzten werden. Das Reaktionsgas geht nach Kühlung im Kontaktstufe dadurch vermieden werden können, daß Wärmeaustauscher 13 durch den zweiten Absorber 14 erfindungsgemäß das Abgas der ersten SO₃-Ab- und verläßt'diesen praktisch SO₃-frei und mit nur 0,1 sorption durch ein aus einer Kontaktstufe kommendes bis 0,5 % der verarbeiteten SO₂-Menge.
Gas auf wenigstens 250⁰C vorgewärmt, dann mit 40 Obgleich der restliche SO₂-Gehalt im Endgas der festem oder flüssigem Schwefel versetzt und durch die Absorption ebenso gering wie bei den bekannten VerVerbrennung des Schwefels auf die Anspringtempe- fahren ist, geht die nötige Wärmeaustauschfläche für ratur der letzten Kontaktstufe erhitzt wird. Auf diese die Wiedererwärmung des Abgases der ersten SO₃-Weise können Gase mit technisch üblicher SO₂- Kon- - Absorptionsstufe im Vergleich zu den bekannten Verzentration, insbesondere auch unter 9% SO₂, mit 45 fahren bei gleicher SO₂-Konzentration auf etwa die den Vorteilen doppelter SO₃-Absorption, wie hohem Hälfte zurück, wie sich aus den folgenden Beispielen Gesamtumsatz und geringer Luftverunreinigung, ver- ergibt. Für ein nach dem erfindungsgemäßen Verfaharbeitet werden. Die Schwefelverbrennung in dem ren verarbeitetes Eingangsgas mit 8% SO₂ beispiels-Gas vor Eintritt in die letzte Kontaktstufe gestattet weise genügt die gleiche Wärmeaustauschfläche für eine sehr genaue Temperatursteuerung in dieser Stufe 50 die Wiedererwärmung des Zwischenabsorberabgases und damit die Einhaltung optimaler Umsetzungsbedin- wie bei einem Eingangsgas mit 10% SO₂, wenn die gungen. Darüber hinaus lassen sich bestehende Kon- Wiedererwärmung des Zwischenabsorberabgases nur taktanlagen zur Herstellung von Schwefelsäure mit mit Kontaktwärme erfolgt.

einfacher Absorption in Doppelabsorptionsanlagen Der erfindungsgemäß zugesetzte Schwefel wird mit

umbauen, indem einfach die zusätzlich erforderlichen 35 hoher Ausbeute zu Schwefelsäure umgesetzt. Da Apparate, nämlich ein Wärmeaustauscher zur Vor- Schwefelsäure ohnehin' in wachsendem Maße aus wärmung des Zwischenabsorberabgases, ein Schwefel- Schwefel erzeugt wird, ist ein zusätzlicher Aufwand dosiergerät, eine Konktaktstufe und ein weiterer Ab- von z.B. 5% des Schwefeleinsatzes in elementarer sorber an die bestehende Anlage angehängt werden. Form im Interesse der Lufthygiene zu vertreten.
Ein Umbau der bestehenden Anlage ist nicht erfor- 60 Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das derlich, da zur Erhitzung des Zwischenabsorber- Kontaktgas zwischen den Kontaktschichten durch abgases keine Kontaktwärme aus der bestehenden Einblasen getrockneter Luft direkt gekühlt werden. Anlage entnommen wird. Der bei dem erfindungsge- Der dadurch erhöhte Sauerstoffgehalt des Kontaktmäßen Verfahren dem Gas zugesetzte Schwefel kann gases wirkt sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahvorher getrocknet und, wenn er in fester Form ein- 65 ren auf den Gesamtumsatz des SO₂ zu SO₃ günstig dosiert wird, gemahlen werden. Bei Temperaturen aus. Bei den bekannten Verfahren ist eine Verdünvon 250 bis 300⁰C schmilzt und entzündet sich der nung des Kontaktgases unzweckmäßig, damit der Schwefel sofort und liefert sehr schnell die erforder- Wärmebedarf zur Wiedererwärmung des Abgases der

ersten Absorptionsstufe das Wärmeangebot aus der vorangegangenen Kontaktstufe nicht übersteigt.

Beispiel 1

Pyritröstgas mit 10 Volumprozent SO₂ und 8Volumprozent O₂ wurde in zwei Kontaktstufen, bestehend aus 3 Schichten und einem Wärmeaustauscher, nach der zweiten Schicht ohne Verdünnung mit Luft katalysiert, wobei ein 9O°/oiger Umsatz erreicht wurde. In einem zweiten Wärmeaustauscher mit einer wirksamen Fläche von 2,9 m² je t H₂SO₄/d wurde das Reaktionsgas auf 220° C gekühlt. Es ging dann durch den ersten SO₃-Absorber. Das Abgas dieses Absorbers wurde mit 0,026 Nm³ trockener Luft je Nm³ Abgas versetzt und als Kühlmittel durch den genannten zweiten Wärmeaustauscher geleitet, wobei es sich auf 375° C erwärmte. Vor seinem Eintritt in die letzte Kontaktstufe wurden je Nm³ Gas 7,9 g reiner flüssiger Schwefel zugesetzt, um es auf die Anspringtemperatur zu erhitzen. Der gesamte Umsatz über alle Kontaktstufen betrug 99,5 °/o. Der Schwefelzusatz entsprach 5,4% des Schwefelinhaltes der Produktion.

Wird im Gegensatz zu dem erfindungsgemäßen Verfahren das Abgas der ersten Absorptionsstufe nur mit Kontaktgas auf die Anspringtemperatur der letzten Kontaktstufe erhitzt, so ist hierzu eine Heizfläche von 5,3 m² je t H₂SO₄/d erforderlich.

Beispiel2

Pyritröstgas mit 8 Volumprozent SO₂ und 10,5 Volumprozent O₂ wurde in zwei Kontaktstufen, bestehend aus 3 Schichten und einem ersten Wärmeaustauscher, nach der zweiten Schicht bei Temperaturen zwischen 425 und 550° C mit 91°/oigem Umsatz zu SO₃ katalysiert. Ein zweiter Wärmeaustauscher mit 5,3 m² je t H₂SO₄/d kühlte das Reaktionsgas auf 178° C ab, bevor es in die erste SO₃-Absorptionsstufe eintrat. Das Abgas dieser Absorptionsstufe wurde vor Wiedereintritt in den zweiten Wärmeaustauscher mit 0,025 Nm³ getrockneter Luft je Nm³ Abgas vermischt und das Gemisch als Kühlmittel im zweiten Wärmeaustauscher auf 375⁰C erhitzt. Das erhitzte Abgas wurde mit 7,5 g S/Nm³ versetzt und dadurch auf die Anspringtemperatur der dritten Kontaktstufe erhitzt. In dieser Kontaktstufe wurde 99,8 % Umsatz über alle Stufen erreicht. Das ausreagierte Gas ging durch einen dritten Wärmeaustauscher, in dem es auf 157° C abgekühlt wurde, und dann in den Endabsorber. Die Wandtemperaturen an den kalten Enden des zweiten und dritten Wärmeaustauschers lagen mit 105° C hoch genug, um Kondensattjildung zu vermeiden. |

Wenn das Abgas der Zwischenabsorptiohsstufe mit dem zu dieser Stufe gehenden Kontaktg^s auf 425° C wiedererwärmt wird, ist ein zweiter Wärmeaustauscher mit 11,6 m² je t H₂SO₄/d erforderlich. Das Kontaktgas kühlt sich vor Eintritt in die Zwischenabsorptionsstufe auf 130° C ab; das' ausreagierte Gas kühlt sich vor Eintritt in die zweite Absorptionsstufe in dem dritten Wärmeaustauscher auf 147° C ab. Die Austrittstemperaturen des 'Kontaktgases in dem zweiten und dritten Wärmeaustauscher liegen niedriger als bei dem erfindungsgemäßen Verfahren. Die Wandtemperaturen, am kalten Ende dieser Austauscher lagen bei etwa 90° C, also in einem Bereich, wo auch bei sorgfältiger Entnebelung und Trocknung des Röstgases aus SO₃ und restlichem Wasserdampf noch Schwefelsäure gebildet wird, die in den Austauschern kondensiert.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure aus SO₂-haltigen Gasen durch katalytische Oxydation des SO₂ zu SO₃ in mehreren Stufen mit einer ersten Absorption des gebildeten SO₃ vor und einer zweiten SO₃-Absorption nach der letzten Kontaktstufe, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas der ersten SO₃-^Absorption durch ein aus einer Kontaktstufe k'ommendes Gas auf wenigstens 25*0° C vorgewärmt, dann mit festem oder flüssigem Schwefel versetzt und durch die Verbrennung des Schwefels auf die Anspringtemperatur der letzten Kontaktstufe erhitzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch!, dadurch gekennzeichnet, daß dem Abgas vor dem Schwefelzusatz eine vorzugsweise dem stöchiometrischen Sauerstoffbedarf der Schwefelverbrennung entsprechende Luftmenge zugemischt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen