DE1467010A1 - Verfahren zur Gewinnung von Schwefelsaeure - Google Patents

Description

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DM. A. ZIEREN Q. M. B. H. KÖLN am RHEIN Verfahren zur Gewinnung von Schwefelsäure 1 A 6 7 01

Es ist bekannt, SOg-haltige Gase in mehreren Stufen katalytisch zu oxydieren und das SO, in Schwefelsäure in zwei Türmen zu absorbieren, zwischen denen die letzte Kontaktstufe arbeitet* Es gibt eine Reihe von Vorschlägen, das Abgas der ersten Absorption mit Wärme der katalytisehen Oxydation oder mit Wärme der Schwefelverbrennung oder der Röstung sulfidischer Erze auf die Anspringtemperatur der letzten Kontaktstufe zu erhitzen. Neuerdings ist vorgeschlagen worden, Gase mit 9 bis 12 % SOg in mehreren Stufen katalytisch zu oxydieren, das SCu in zwei Stufen zu absorbieren und das SO,-freie Abgas der ersten Absorption mit Hilfe von Wärme der vorletzten Kontaktstufe auf die Anspringtemperatur der letzten Kontaktstufe zu erwärmen. Bei den bekannten Verfahren wird die Wärme durch Austauschflächen vom heißeren zum kälteren Gas übertragen.

Die Verwendung von Röstgas ist mit Schwierigkeiten verbunden, weil der Wärmeübergang durch Ablagerung von Staub auf der Übertragungsfläche behindert wird. Da im Gegen- oder Querstrom gearbeitet werden muß, sind die Übertragungsflächen an einem Ende so heiß, daß sehr teure Werkstoffe erforderlich werden. A,·: kalten Ende liegen die Wandtemperaturen dagegen unter dem Säuretaupunkt des stets 30, und HpO-Dampf enthaltenden Röstgases. Die Säuretaupunkte solcher Gase sind aber so hoch, z.B. 250?;, daß selbst die hochlegierten Edelstahle dem Angriff der Schwefelsäure nicht standhalten. Ein weiterer Nachteil sind die langen Rohrleitungen mit großem Durchmesser für das Abgas der ersten Absorption vom Kontaktapparat zum Röstofen und zurück. Da Kontaktapparate heute für sehr viel größere Leistungen gebaut werden als Etagenröstöfen, muß das Abgas der ersten Absorption mit Hilfe von kostspieligen Regulierorganen auf mehrere Wärmeaustauscher verteilt werden.

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OR. A. ZIEREN β.Μ.β.Η. — 2 — KÖLN AM RHEIN

Noch größere Schwierigkeiten bereitet der Wärmeaustausch mit Gasen der Spaltung von Abfallschwefelsäure oder der Verbrennung von Schwefelwasserstoff, weil sie heißer sind alc ) Röstgase und ihre Säuretaupunkte wegen des großen Wasserdampfgehalts besonders hoch liegen.

Schwefelverbrennungsgase mit hohem SO^-Gehalt sind ebenfalls so heiß, daß die Wärmeübertragungsflächen aus hochwertigem Werkstoff bestehen müssen, auch wenn die Gase trocken sind und ihr Taupunkt deshalb nicht unterschritten wird.

Die hohen Temperaturen von Rost-, Spalt- und Verbrennungsgasen, die an sich für den Wärmeübergang vorteilhaft sind und kleine Austauschflächen zulassen, erschweren also die Anwendung der bekannten Verfahren in apparativer Hinsicht erheblich.

Die Wiedererhitzung des Abgases der ersten Absorption mittels'Wärme der KontaktOxydation set* voraus, daß die Anlage sehr gleichmäßig und präzise betrieben wird. Sonst ist es schwierig, die Anspringtemperatur zu erreichen, auch wenn die Austauschfläche reichlich bemessen wird, weil bei kleinen Temperaturdifferenzen und niedrigen Wärmedurchgangszahlen gearbeitet werden muß. Für Gase mit geringem S(^- Gehalt reidit die verfügbare Wärmemenge aus der katalytischen Oxydation nicht aus, um das Gas nach der ersten Absorption auf die Anspringtemperatur der letzten Kontaktstufe zu erhitzen.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun ein Verfahren zur Gewinnung von Schwefelsäure aus SO^-haltigen Gasen beliebiger Herkunft und technisch üblicher Konzentration durch mehrstufige Katalyse und SO,-Absorption in zwei Stufen, zwischen denen die letzte Kontaktstufe arbeitet, mit 'dem Kennzeichen, daß das Abgas der ersten SO^-Absorption auf die Anspringtemperatur der letzten Kontakt stufe mit Hilfe

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Dft. A. ZIBRKN a.M.B.H. -J- KÖLN AM RHEIN 1467010 '

von überhitztem Vaeaerdampf erwärmt wird, der beim Verbrennen von Schwefel oder Schwefelwasserstoff, beim Rösten von SuI- ι fiderzen, beim Spalten von Abfallsäuren undoe^der Kontaktoxydation des SO₂ in Abhitzekesseln entsteht und überhitzt wird.

Der aus dem Heißdampf entstehende Sattdampf wird mit Hilfe der genannten Rost-, Verbrennunge- oder Katalysewärme wieder überhitzt und üblichen Verwendungszwecken zugeführt. Entstehendes Kondensat kehrt in die Dampferzeuger zurück. Nach dor vorliegenden Erfindung wird der in Schwefelsäureanlagen üblicherweise gewonnene Dampf also mehrmals benutzt« erst zu einer betriebssicheren Deckung des Wärmebedarfs der letzten Kontaktstufe nach der ersten SO^-Absorption und dann für f

übliche Zwecke, z.B. zum Schmelzen von Schwefel und zur Erzeugung elektrischer Energie.

Besonders vorteilhaft ist es, das Abgas der ersten SO,-Absorption zunächst im Austausch mit demselben Gas nach der letzten Stufe der Kontaktoxydation zu erwärmen und es dann mit überhitztem Dampf auf die Anspringtemperatur der letzten Kontaktstufe zu erhitzen. Der Dampf wird dabei nicht auf die Sättigungstemperatur gekühlt, sondern ist noch heiß genug, | um ihn für übliche Zwecke zu verwenden, z.B. zur Erzeugung ! elektrischer Energie. '

Das Verfahren gemäß vorliegender Erfindung ist in Abbildung als Beispiel schematisch dargestellt. Das Gebläse Γ"drückt filtrierte Luft durch den Trockenturm 2. in den Schwefelofen 5 mit dem Dampferzeuger \und Überhitzer 5j wo das Verbrennungsgas mit 12 Vol.-% SO^ und 9 Vol.-% O₂ unter Gewinnung von Heißdampf, z.B. 4o atü und 45o°, von Io5o°^auf 64o° und weiter auf 46o°:gekühlt wird. Das im Filter 6 vom Staub befreite Gas kann.mit getrockneter Luft genau auf die Anspringtemperatur der ersten Kontakt stufe 7a, z.B. 45o?, eingestellt werden. Dann geht das Gas durch den Dampfüberhitzer (oder Dampferzeuger) 8, wo es von 59o° auf 45o°_L abkühlt, durch die zweite Kontaktstufe 7b^uund den Dampfüberhitzer (oder Dampferzeuger) 9, wo es von 55o° wieder auf

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abkühlt, und verläßt die dritte Kontaktstufe 7 c^ naoh- · dem 9tt* J* der ursprünglichen 8O₂-Menge umgeeetst sind, Bit 5oo°. Der Dampferzeuger lo^und Speisewasservorwärmer IX " kühlen das Gas auf 2oo°Cab, damit das 80, ie ersten Absorber 12' ▼en umlaufender Schwefelsäure aufgenommen wird. Nach dem Sprühabscheider 13 wird das praktisch 803-freie Abgas nun gemäß der Erfindung im Erhitzer 14^Lmit 4o-atü*Dampf, der auf 45o°CüberhitBt ist, von 5o° auf 425° erwärmt und in die vierte Koataktetufe 7 abgeleitet. Von dort geht es mit 4Jo⁰CIn den Dampferseuger 15 (,und Speisewasservorwärmer 16"und mit 2oo% in die zweite 80,-Abeorption 17· Das Abgas enthält nur o_fo5 ToI.^ SO₂ und ist nach dem Sprtthabetreifer 1Θ''praktisch frei von SO,, wenn trockener Schwefel verarbeitet wird, der keine VaseeretoffTsrbindungen enthält.

Die beschriebene Anlage enthält je t.H₂80₄/d insgesamt 4,o Verdampfung·- und Oberhit zunge- sowie 3 »5 ■ Vorwärmflächen, wenn Speisewasser mit 135° iur Verfügung steht« Zum trväratn dee Abgases der ersten Absorption genügen 4,8 »*· Insgesemt sind also nur 12,3 n² Väzmeübertragungsflachen vorhaaden. ^e t B₂80₄/d werden z.B. Ιοβο kg Dampf eur Krseugumf Ton elektrischer Energie abgegeben und sum Erwärmen de! Abgmses der ersten Absorption die Oberhitiung von 897 kg «ad die londeneation von 211 kg Dampf ausgenutet. Das Kondensat kehrt über die epeisewasserpumpe 19"in die Dampftrommel 2o**urÜok und der Sattdsmpf wird wieder ttberhitit, i.B. im dea Ap|>armten

Abbildung * iet das Schema eines weiteren Beispiel· dem Verfahren« geaäfl vorliegender fftiadung. Oerelatyte« «ad fetrooknetee fyritröetgas ait le Vol.·* fOg «ad Ϊ t*l.«# 0| wird vom Oetläse leeret duroh den Värmeauetausoher eHtaA dej» dttfoh des Wärmeaustauscher f>ftlt ©ampfüberhitser 4^Im den fotttaktapparet 5^§efordert» Xn den Auetaueehem «1M dej •etktloaefM Värme aus den lontaiteohiehten | *V# l^«üd $ d^ia dM ftSetgas ab, um es auf die Anspitngteaseravar der

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A. BIMMM «.M.K.H. IkN AM RHBIN

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Schicht 5 a, a.B. 45ox, zu erhitzen. Nach dieser Schicht wird kaltes Röetgae zwecks Temperaturregelung zugesetzt. Nach der swtlttn Sohioht 5 begeht das Gas durch den Bampfüberhitzer 4"UHd Austauscher 3"in die dritte Schicht 5c." Das mit 91 % dtr ursprünglichen SQjilenge umgesetzte Gas verläßt den Kontaktapparat durch den Austauscher 2*und tritt In den ersten 80,-Absorber 6"ein» dessen Abgas nach dsm Sprühabeoheider 7'prtktlsch 80,-frei 1st· £s wird im Wärmeaustauscher β"s.B. von 5o° auf 35o*b erwärmt, wobei das aus der letzten Kontaktschicht Vd kommende Reaktionsgas von 4-5o° auf 15o°C abkühlt · Im Erhitzer 9,,wird das Abgas der ersten Absorption 6'dann gemäß der Erfindung mit Hilfe von überhitztem Dampf von z.B. 4o attt und 5oo° auf 425*fc srwärmt. BtI dieser Temperatur setzt dlt Kontakt Oxydation in dtr lttstsn Horde V¹VeIn. Das Be akt ions gas geht mit 45o°cin den Wärmeaustauscher 8 und dann in die zweite 80,-Absorption loY deren Abgas nur nooh o,o4 VoI ·-4t 802 ^und P^raktl^ecn ktln enthält.

Jt t HoSO^/d sind dlt wirksamen Flächen im Wärmeaustauscher 3,9 m und im Erhitzer ο,7 m , also zusammen nur 4,6 α . Die gesamtt Anlage (ohne dtn Abhitzekessel im Röstofen und ohne dlt Säurekühler) tnthält Io m Austausch-, Obtrhltsungs« und Kühlflächen. Dtr Dampf kommt aus dtr Röstung mit 4o atü und ^■^und wird naoh dtr beschriebenen Verwendung gemäß vorlltftndtr Bvflndung mit 41o°C zur Irzeugung von elektrischer SM*fi# wltdtrbenutzt. Dlt Dempfmenge aus Röstung und Kon* '

tskttxjdatlon btträgt 933 kg·

Aus dtn btsohxltbtntn Beispielen geht hervor, daß das Vtrftiutn gtmäA vorliegender Srflndung alle lachteile, dlt mit dtr Ausnutzung dtr Rost·, Ytrbrtnnttngs- und Katalystwäxmt zum

im tHs«t· 4tr tfH·» aOj-Abserptlon MuMr gzittm s4<üt dureh Bthrfatat Tefwendung dta uV> llohtrwelst in Sohwt fels mureanlagen trzeugten Dampf te vermeidet, DsmpXtrstuttr und Dampfüberhitzer baten den Vorteil, daß dlt

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OM. A. SISfIBN •.M.B.H. _m g _ KÖLN AM RHBIN 1ÄR7010

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Temperatur der Kühl fache auch dann über dem Säuretaupunkt > <

SOx-haltiger Oase bleibt, wenn sie Infolge betrieblicher j Unregelmäßigkeit nloht trocken sind. Das Verfahren nutet In ' vorteilhafter Welse die Dampferseugung ssur wärmeautarken ; und betriebssicheren mehrstufigen SOg-Katalyae und swelstufIgen SO,-Absorption auch bei Si^-armen Gasen aus. , Abhitzekessel sind heute nicht nur möglich, wenn Schwefel und Pyrit, sondern auch wenn Zinkblende, Kupferkies, Abfallsäuren und andere arme Rohstoffe auf Schwefelsaure verarbeitet werden. Von weiterem wesentlichen Vorteil ist es, ; nach der vorliegenden Erfindung bestehende Schwefelsäureanlagen auf die zweistufige Absorption umzubauen, damit daa Abgas der «weiten SO«-Abeorption den heutigen Reinheitsanforderungen genügt.

Claims (2)

CHEMIBBAU DH. A.ZllfttN ·Μ.·.Η. - 7 "" KÖLN AM RHKIN

1. Verfahren tür Gewinnung von Schwefelsäure aus SOg-haltigen Qaeen beliebiger Herkunft und technisch üblicher Konten· tration durch mehrstufige Katalyse und 80,-Abaorption in swei Stufen, zwischen denen die letste Kontaktstufe arbeitet, dadurch gekennzeichnet» dafl das Abgas der ersten SOj-Absorption auf die Aaspringteaperatur der loteten Kontakt stufe alt Hilfe von überhitatea Wasserdampf indirekt j erwärmt wird, der beim Verbrennen von Schwefel oder Schwefelwasserstoff , bein Resten von SuIfidersen, beta Spelten ' von Abfallesuren und/oder bei der Kontaktoxydation des SO₂

in Abhltsekeeseln entsteht und überhitzt wird. *

2. Verfahren nach Anspruoh 1, dadurch gekennzeichnet, daß der entstehende Sattdampf durch die genannten exothermen ; Reaktionen wieder Überhitet und in Üblicher Weise verwendet I wird. ι

♦ Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennieichnet, da8 des Abgas der ersten SO.-Abeorption durch Austausch von Varae der katalyttsehen Oxydation von Ots su Oas auf Temperaturen swisohen 3oo° und tootvorgevaxat und dann alt ÜberhitsteB Wasserdeapf auf die Anapringteaperatur der let β ten Kontaktstufe gebraoht wird·

Verfahren nach Anspruoh 3, dadurch gekennzeichnet, da4 41· Daapfaenge und die Überhlttungsteaperatur so gewühlt werden, dafl der tMsiyf naeh seiner f «HfSAduag su* Erwäraen das Abgases der ersten i0^«AbS0rptlOA dl· sur weiteren B·· nutzung erforderliehe Oberhitsuj^sHsjperatur besltt«·

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