-
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von reinem Schwefeldioxid
- -Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von reinem Schwefeldioxid
durch Umsetzung von kontinuierlich ugeführtem geschmolzenem Blementarschwefel mit
Oleum bei einer unter der Erstarrungs temperatur des Schwefels liegenden Temperatur
sowie eine Vorrichtung zur DurohfUhrung des Verfahrens.
-
Es sind verschiedene Verfahren zur Erzeugung von reinem Schwefeldioxid
bekannt, welche von der Reaktion von Schwafeltriosid mit Elementarschwefel Gebrauch
machen.
-
Dabei sind prinzipiell zwei Verfahrensgruppen zu unterscheiden, bei
denen das Schwefeltrioxid als solches gasförmig oder flüssig oder aber in Porm von
Oleum eingesetzt wird.
-
Bei Binbringung von Schwefeltrioxid in gasförmiger oder flüssiger
Porm ist nur das entstandene mehr oder weniger mit Schwefeltrioxid beladene gasförmige
Schwefeldioxid aus dem Reaktionsraum abzuführen, während bei Verwendung von Oleum
neben dem Schwefeldioxid auch noch das aufgebrauchte schwarze Oleum entnommen und
durch neues ersetzt werden muß. Bei der zuletzt genannten Verfahrensweise besteht
die Gefahr, daß mit dem Oleum noch nicht ausreagierter Schwefel abgeführt wird,
was - um Verluste zu vermeiden - durch besondere Maßnahmen zu verhindern ist.
-
Hierzu wird bei dem Verfahren der Deutschen juslegeschrift 1 194 380
ein Teil des das Reaktionsmilieu bildende und den festen Schwefel in Suspension
enthaltenden Oleum durch ein im Innern des Reaktionsgefäßes angeordneten Filter
abgezogen, durch welches anschließend in entgegengesetzter Richtung an Schwefeltrioxid
reiches Oleum eingeleitet wird.
-
Eine ähnliche Arbeitsweive beschreibt der Bios-Bericht Nr. 260. Auch
hier wird das Oleum mit einer unter dem Schwefelachmelzpunkt liegenden Temperatur
von unten in den Reaktor eingeführt. Der feste Schwefel gelangt über einen Bunker
mit Förderschnecke und ein Tauchrohr in den Unterteil des Reaktors. Ein silber,
über welches aufgebrauchtes Oleum aus dem Reaktor abgesogen wird und da. mittels
eines von außen zu bedienenden Kratzers freigemacht werden kann, soll den festen
Schwefel
zurück halten. Trotzdem sind auch dadurch Schwefelverlust.
nicht zu vermeiden. Außer-dem arbeitet das Verfahren mit geringer Raum/Zeit-Ausbeute.,
da der Schwefel in kompakter Porm eingebracht wird und dadurch die Reaktionsgeschwindigkeit
vergleichsweise klein ist.
-
Mit dem in der Deutschen Auslegeschrift 1 250 416 beschriebenen Verfahren
sollen die vorgenannten Nachteile vermieden werden, indem innerhalb eines großen
Volumens an schwefeltrioxidarmem Oleum, dessen temperatur unterhalb des Schmelzpunktes
des Schwefels liegt, im unteren Teil konzentrierteres Oleum und geschmolzener Schwefel,
deren Temperaturen jeweils über 1200 a liegen, derartig gegenläufig zueinander eingedüst
werden, daß eine innige Vermischung der beiden Reaktionskomponenten erfolgt.
-
Dem eingedüsten Oleum soll eine BevegungsrichtvLng nach oben erteilt
werden1 so daß sich innerhalb des Volumens des schwefeltrioxidarmen Oleums eine
begrente Reaktionszone ausbildet, in der die Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes
des Schwefels liegt. Das gebildete hochprozentige Schwefeldioxid und schwefeltrioxidarmes
Oleum werden im oberen Teil kontinuierlich abgezogen.
-
Aber auch dieses Verfahren weist Mängel auf. Die mit dem Oleum zugeführte
Wärme muß durch die Gefäßwand abgeführt werden. Bg iBt schwierig diese Abfuhr und
di Oleuzzirkulation im Reaktor so zu begrenzen, daß die
heiße Zone
wie erforderlich erhalten bleibt. Wenn dies auch nur zeitweise nicht der Pall ist,
tritt Verstopfung der Schwefeldüse ein. Die Gefahr der Verstopfung der Duse wird
auch dadurch erhöht, daß der flüssige Schwefel auf dem Weg zur Düse durch die unterhalb
des Schwefelschmelzpunktes liegende Temperatur des Reaktionsmilieus gekühlt und
gegebenenfalls zur Erstarrung gebracht wird.
-
Außerdem hat die Praxis erwiesen, daß die Reaktionsgeschwindigkeit
abfällt, wenn die Reaktionstemperatur oberhalb des Schwefelachmelzpunktes liegt.
-
Durch die Erfindung werden die bekannten Nachteile vep mieden. Sie
betrifft ein Verfahren zur Herstellung von reinem Schwefeldioxid durch Umsetzung
von kontinuierlich zugeführtem geschmolzenem Elementarschwefel mit Oleum bei einer
unter der Erstarrungstemperatur des Schwefels liegenden Temperatur, wobei werbrauchtes
Oleum kontinuierlich abgezogen wird. Das Verfahren ist gemäß der Erfindung dadurch
gekennzeichnet, daß die Reaktionspartner von oben zugeführt und vermittels eines
gasdichten Tauchrohres 3 nahe dem Boden des Reaktors in das Reaktionsmilieu eingetragen
werden.
-
Durch das gasdichte Tauchrohr wird verhindert, daß der im Versorgungsrohr
zulaufende flüssige Schwefel vor seinem Austritt durch das Reaktionsmilieu gekühlt
wird und daher erstarrt.
-
Vorzugsweise wird das Reaktionsmilieu nahe der Bintrittsstelle der
Reaktionspartner gerührt, zu damit der Schwefel vor der Erstarrung fein verteilt
wird und eine möglichst gleichmäßige Mischung der Reaktionspartner entsteht.
-
Um eine möglichst quantitative Umsetzung des Schwefels zu erzielen,
wird in bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens die Aufenthaltsdauer des Oleums
duroh im Reaktor angeordaete Einbauten verlängert.
-
Die bevorzugten Bintrittstempexaturen für Schwefel und Oleum liegen
im Bereich von 120 bis 1300 a baw, im Bereich von 40 bis 90° C. Optimal ist die
Einstellung der Eintrittatemperatur innerhalb dea gennnnten Bereiches in der Weise,
daß die Temperatur des Reaktionsmilieus in Intervall von 40 bis 900 C liegt.
-
Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist gekennzeichnet durch einen Behälter 1 mit darin angeordnetem am Deckel befestigten
bis in Bodennähe reichendem gasdichten Tauchrohr 3, im Tauchrohr 3 angeordieten
von oben nach unten führenden Zuleitungen 7, 8 für Oleum und Schwefel, die Verlängerung
des Reaktionsweges bewirkende Einbauten 6, eine Abzugsleitung 5 für verbrauchtes
Oleum und eine am Behälterdeokel angeordnete Abzugeleitung 4 für Schwefeldioxid.
-
Vorzugsweise weist die Vorrichtung einen Rührer auf, dessen Welle
axial durch das Tauchrohr verläuft und der in Nähe des Behälterbodens wirkt.
-
In bevorzugter jusgestaltung der Vorrichtung sind die die Verlängerung
des Reaktionsweges bewirkenden Einbauten durch eine ringförmige am Boden des Behälters
befestigte bis nahe unter die Oberfläche des Reaktionsmilieus reichende Trennwand
aumgestaltet.
-
Die Abbildung dient der Erläuterung der Erfindung.
-
Der Reaktionsbehälter 1 weist einen gasdichten Deckel 2 und ein darin
gasdicht befestigtes Tauchrohr 3 auf, das bis in die Nähe des Behilterbodeng reicht.
Die Abführung des gebildeten Schwefeldicxidgases erfolgt über die Leitung 4, die
des verbrauchten Oleums über die Leitung 5.
-
Im Behälter ist eine ringförmige am Boden befestigte und bis nahe
unter die Oberfläche des Reaktionsmilieus reichende Trennwand 6 angebracht, die
eine Umlenkung des Strömungeweges und damit praktisch Verdoppelung der Reaktionszeit
ermöglicht. ueber die Versorgungsleitungen 7 und 8 werden Oleum und flüssiger Schwefel
zugeführt.
-
Um sicherzustellen, daß der flüssige Schwefel nicht an der Wandung
des Tauchrohres 3 bzw. durch Berieseln mit Oleum im Inneren der Versorgungsleitung
8 erstarrt, erstrecken sich beide Leitungen 7 und 8 bis kurz tor das Ende des Tauchrohres
3. Um das Reaktionsmilieu im
gewünschten Temperaturbereich zu halten,
kann eine beispielsweise als Rohrschlange ausgebildete Kühl- oder Heizvorrichtung
9 angewendet worden Vermittels des Rührers 10 werden der flüssige Schwefel vor der
Erstarrung fein verteilt und die Reaktionspartner gründlich vermischt.
-
Ausführungsbeispiel: In der vorstehend beschriebenen Vorrichtung wurden
stündlich über die Versorgungsleitungen 7 und 8 100 kg 30»wiges Oleum mit einer
Temperatur von 600 C und 5,5 kg Schwefel mit einer Temperatur von 12500 zur Reaktion
gebracht. Die Temperatur des Reaktionsmilieus betrug ca. 60ca. Das über die Leitung
5 abfließende Oleum enthilft noch ca. 5 s Schwefeltrioxid und war praktisch schwefelfrei.
Uber die Leitung 4 traten stündlich etwa 31,5 kg Schwefeldioxid, das nur mit geringfügigen
Mengen Schwefeltrioxid vermischt war, aus.
-
- Patentansprüche -