DE169729C

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Publication number: DE169729C
Application number: DENDAT169729D
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Das vorliegende Verfahren betrifft die Darstellung von Schwefelsäure in mehreren hintereinander geschalteten, nach dem Gloverprinzip arbeitenden turmartigen Apparaten.
Die Verwendung mehrerer hintereinander geschalteter, nach Art der Glover mit nitroser Schwefelsäure berieselter Türme zur Erzeugung von Schwefelsäure ist an sich bereits bekannt. Eine solche Apparatur bezweckt jedoch lediglich einen einfachen Ersatz der Bleikammern durch mit Verteilungskörpern teilweise ausgesetzte Türme, wodurch infolge der stärkeren Durchmischung der Gase und erhöhter Reibung der Moleküle gegeneinander eine gesteigerte Reaktionsfähigkeit des Gasgemisches statt hat. Im übrigen werden bei Anwendung derartiger Apparaturen nach den für den Kammerprozeß geltenden und durch die Praxis bestätigten Reaktionsgleichungen mittels 1 Mol. TV₂ O₃ (= 2 N O + O) auch nur 2 Mol. H₂ S O₄ gebildet, wogegen im Gloverprozeß durch dieselben beiden Moleküle NO, die hier als solche in Reaktion treten, während sie im Kammerraum als N%O_B wirksam sind, 3 Mol. üf₂ S O₄ gebildet werden. Die gleiche Menge NO hat demnach im Glover in demselben Räume eine um 50 Prozent größere Wirksamkeit.

Während im Kammerprozeß nur für Entfernung der überschüssigen Reaktionswärme bei inniger Gasmischung Sorge zu tragen ist, muß im Gloverprozeß zur Zersetzung der Nitrosylschwefelsäure mittels S O₂ und H₂ O (also zur Denitrierung) eine gewisse hohe Temperatur angewendet werden, wie sie ja auch unten im Glover vorhanden ist. Dieser Vorgang schließt wegen der Reduktion des N₂ O₃ zu NO eine endothermische Reaktion in sich, verläuft also unter Absorbierung eines Teils der Schwefelsäurebildungswärme, der in dem darauffolgenden Prozeß (dem Nitrosylbildungsprozeß) neben dessen Reaktionswärme wieder abgegeben wird (weil Oxydation des NO zu 2V₂ O₃ erfolgt), so daß in dieser Phase eine viel energischere Kühlung erforderlich wird als beim Arbeiten mit dem Kammerprozeß. Da somit abwechselnd Wärme und Kälte einwirken müssen, so kann der Prozeß nur in scharf begrenzten, aufeinanderfolgenden Phasen erfolgen bezw. nur dann, wenn heiße und kalte Zonen abwechseln.

Obwohl die gleiche Menge TVO nach der GIovergleichung allein schon in demselben Räume eine um 50 Prozent größere Wirksamkeit entfaltet als nach der Kammergleichung, so wird diese Wirkung im Glover selber noch ganz bedeutend dadurch gesteigert, daß aus bekannten Gründen der Gloverprozeß sehr viel schneller verläuft als der relativ trag arbeitende Kammerprozeß.

Erfinder verwertet nun diese Tatsachen, um durch Schaffung von aufeinanderfolgenden, räumlich und zeitlich getrennten heißen und kalten Zonen in mehreren hintereinander geschalteten Glovern den so überaus frucht-

baren Gloverprozeß für den weiteren Verlauf der Schwefelsäurefabrikation nutzbar zu machen.

Technisch vorteilhaft ist der Prozeß so lange, als der Überschuß von S O₂ über den Sauerstoff groß ist, so daß die zur Zersetzung der Nitrosylschwefelsäure nötigen Temperaturen, die um so höher sein müssen, je ärmer die Gase an S O₂ werden, mit den

ίο im Betriebe zu Gebote stehenden billigen Mitteln erreicht werden können.

Die Apparatur kann an sich mannigfaltig sein und u. a. aus zwischen Glover und Bleikammer eingeschalteten oder sich an den Glover allein anschließenden Kanälen, Türmen Usw. bestehen, in denen für Schaffung von aufeinanderfolgenden heißen und kalten Zonen durch Einführung von Wärme und durch Kühlung in einer Weise, wie sie z. B. aus der nachstehenden Ausführungsform der Erfindung zu entnehmen ist, Sorge zu -tragen ist. G¹ G¹¹ G^UI sind drei Glover oder gloverähnliche Türme.

V¹ und Vⁿ sind zwei aus Steingut, Lava oder anderem säure- und hitzebeständigen Material bestehende Röhrenvorwärmer, unten von einem Bleimantel umgeben und selber vollständig gegen Wärmeausstrahlung isoliert; sie werden von den heißen Pyritofengasen durchströmt, wobei die Gase die darin liegenden Rohre heizen. Nachdem die Kiesofengase V¹¹ und V¹ passiert haben, treten sie unten in den ersten Glover G' mit einer Temperatur von etwa nur 160 bis 190⁰ (Lunge, Sodaindustrie, 2. Aufl., I, S. 539 bis 540), die mehr als hinreichend ist, völlige Denitrierung zu erzielen und verlassen ihn wie auch sonst oben, nachdem sie mit einem Gemenge von Nitrose und dünner Säure berieselt worden sind. W^Tie in jedem Glover ist auch hier eine völlige Gloverzone mit abwechselnd auf- und abgehender Agentienbewegung gebildet, d. h. oben eine Nitrosylbildungszone, die wegen des in ihr liegenden Oxydationsprözesses mit »O Za bezeichnet, und unten eine Denitrierungszone, welche wegen des in ihr liegenden Reduktionsprozesses mit »R Za bezeichnet sei.

Je kälter — bis zu einer gewissen Grenze — diese OZ ist, desto mehr iVO-Moleküle werden jedesmal als Nitrosylschwefelsäure zur Umkehr nach unten genötigt werden. Zur Erzielung des hierzu erforderlichen Temperaturoptimums sind oben in den Turm aus säurefestem Material bestehende Röhrenkühlkörper eingebaut, die mit kalten Flüssigkeiten oder durch Luftzug gekühlt werden. Kondensation von Wasserdampf oben und damit zu frühes Eintreten der Denitrierung (Lunge, Sodaindustrie, 2. Aufl., I, S. 545) also Verringerung des aktiven Reaktionsraumes, ist deshalb nicht zu befürchten, weil bei Eintrittstemperaturen von 200 ° und darunter überhaupt viel weniger Wasser verdampft wird als bei gewöhnlichen Glovertemperaturen von 350 bis 450⁰ und weil die Berieselungssäure dementsprechend stark genommen werden kann (57 bis 58⁰ Be.), so daß die unten herausgedampfte Menge Wasser gerade zur Bildung der neuen Menge H₂ S O_i aufgebraucht wird.

Das -hier nicht umgesetzte Gasgemenge (NO, S O₂, O neben ganz wenig H₂O) entweicht oben aus der Gasleitung, wird nach unten geführt und auf diesem Wege neuer Mischung und Kühlung unterworfen, wobei sich von neuem Nitrosylschwefelsäure (ist in der Tat H₂ O-Mangel vorhanden, so muß die hier nötige Menge H₂ O an geeigneter Stelle mittels Zerstäubers eingeführt werden) bilden wird, die sich bei der nun folgenden Durchleitung des Gasgemenges durch die heißen engen Rohre des ersten Vorwärmers V¹ nach der Glovergleichung in H₂ S O₄ umsetzen muß. Somit ist auf diesem Wege ein zweites Paar O Z und R Z geschaffen, allerdings nur mit einfach durchgehender Gasbewegung, wobei die um 50 Prozent mehr Wirksamkeit zeigende Glovergleichung in Kraft tritt.

Ein Teil der in V¹ gebildeten Säure sammelt sich auf dem Boden an, von wo sie durch einen Stutzen abfließt. Ihrer hohen Konzentration halber ist sie stark nitrosehaltig, muß also den Glover zur Denitrierung passieren, auf diese Weise die Berieselungssäure auf die gewollto Stärke von 57 bis 5 8° konzentrierend.

Aus V tritt das Gasgemenge, auf 170 bis 2OO° erhitzt, in G¹¹ unten ein, der ebenso wie G¹ funktioniert, also einen zweiten Glover darstellt. Von dort nach V¹¹ passiert es ein gleiches Paar O Z und R Z wie von G¹ nach V¹, worauf es, auf i8obis2io° erhitzt, in G^IU der dritten vollständigen Gloverbehandlung unterworfen wird.

Es ist somit unter Anwendung bezw. Verteilung der Hitze der Kiesofengase an geeigneten Stellen mit darauf folgenden Kühlungen möglich gewesen, das Gasgemenge drei vollständige Gloverzonen von je einem Paar O Z und R Z mit vielfach auf- und abgehender Agentienbewegung und außerdem noch zwei Paar O Z und R Z mit einfach durchgehender Gasbewegung durchlaufen zu lassen.

Selbstverständlich ist es auch möglich, die Hitze der Kiesofengase durch direkte Heizung oder durch die Hitze von Feuerzügen, wie irgend eines Kaminfuchses, zu ersetzen, was sogar erforderlich wird, wenn die Hitze der Kiesofengase nicht ausreicht. Im Interesse absoluter Betriebssicherheit für vorliegende Anordnung ist es ratsam, soweit als möglich

die Benutzung und Verteilung der Hitze der Kiesofengase als die selbst beim Platzen oder Defektwerden der Heizrohre jeden Gasverlust ausschließende und als die im übrigen auch bequemste und billigste allen anderen Heizungsmöglichkeiten vorzuziehen, zumal gleichzeitig somit Überhitzung des Glovers und damit zu schnelles Verschleißen des Glovermaterials vermieden wird.

ίο Nachdem das Gasgemenge diese drei Glover und die zwei Paar O Z und R Z durchlaufen hat, ist es an SO₂ relativ so arm geworden, daß die zur Umsetzung nach der Glovergleichung jetzt nötigen hohen Temperaturen auf vorteilhafte Weise nicht mehr zu erzielen sind, und man am besten tut, das verbleibende Gas in eine kleine Kammer zu leiten und dort aufzuarbeiten.

Die Vorteile des neuen Verfahrens bestehen in:

ι. Erheblicher Beschleunigung des Schwefelsäurebildungsprozesses bei bedeutender Ersparnis an Reaktionsraum, also Produktionserhöhung einer Anlage.

2. Ersparnis an Salpetersäure, da bei den niedrigen Glovereintrittstemperaturen eine Reduktion des Stickoxyds bis zum Stickoxydul nicht mehr zu befürchten ist.

3. Schonung des Glovermaterials.

Claims

Patent-Anspruch:

Verfahren zur Darstellung von Schwefelsäure in mehreren hintereinander geschalteten, nach Art der Glovertürme mit nitroser Schwefelsäure berieselten turmartigen Apparaten, gekennzeichnet durch Schaffung von Kühlzonen im oberen und Heizzonen im unteren Teil dieser Apparate, und zwar in der Art, daß die Temperatur der aufeinanderfolgenden Heizzonen in dem Maße steigt, wie der Gehalt der Gase an schwefliger Säure abnimmt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.