DE19522927B4

DE19522927B4 - Process for the preparation of concentrated sulfuric acid

Info

Publication number: DE19522927B4
Application number: DE1995122927
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr. Dietrich; Josef Doni; Karl-Heinz Dörr
Original assignee: Outokumpu Oyj
Current assignee: Outokumpu Oyj
Priority date: 1995-06-23
Filing date: 1995-06-23
Publication date: 2006-05-24
Anticipated expiration: 2015-06-24
Also published as: DE19522927A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung von konzentrierter Schwefelsäure durch katalytische Umsetzung von SO₂ zu SO₃ in Gegenwart von Wasserdampf in zwei Kontaktstufen, wobei
a) das in der ersten Kontaktstufe eingesetzte Reaktionsgas Wasserdampf enthält, wobei der Wasserdampfgehalt so eingestellt ist, daß im Reaktionsgas nach Verlassen der ersten Kontaktstufe ein H₂O/SO₃-Molverhältnis von 0,9 bis 1,1 vorliegt;
b) man das nach der ersten Kontaktstufe erhaltene Reaktionsgas durch indirekten Wärmeaustausch mit dem in die zweite Kontaktstufe einzuführenden Gas soweit kühlt, daß eine teilweise Bildung von Schwefelsäuredampf aus dem im Gas vorhandenen Wasserdampf und dem in der ersten Kontaktstufe gebildeten Schwefeltrioxid erfolgt;
c) man das gekühlte Reaktionsgas in einem Dampferzeugungsaggregat, bestehend aus Überhitzer, Verdampfer und Economizer oder aus Verdampfer und Economizer, soweit kühlt, daß der gebildete Schwefelsäuredampf kondensiert, wobei die Austrittstemperatur des Restgases aus dem Dampferzeugungsaggregat eine Temperatur von weniger als 160°C beträgt;
d) man den im Dampferzeugungsaggregat erzeugten Dampf unter einem Druck...Process for the preparation of concentrated sulfuric acid by catalytic conversion of SO ₂ to SO ₃ in the presence of water vapor in two contact stages, wherein
a) the reaction gas used in the first contact stage contains water vapor, wherein the water vapor content is adjusted so that in the reaction gas after leaving the first contact stage, an H ₂ O / SO ₃ molar ratio of 0.9 to 1.1 is present;
b) cooling the reaction gas obtained after the first contact stage by indirect heat exchange with the gas to be introduced into the second contact stage so that a partial formation of sulfuric acid vapor takes place from the water vapor present in the gas and the sulfur trioxide formed in the first contact stage;
c) cooling the cooled reaction gas in a steam generator, consisting of superheater, evaporator and economizer or evaporator and economizer, to the extent that the sulfuric acid vapor formed condenses, wherein the outlet temperature of the residual gas from the steam generator is a temperature of less than 160 ° C;
d) the steam generated in the steam generating unit is pressurized at a pressure of ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von konzentrierter Schwefelsäure durch katalytische Umsetzung von SO₂ zu SO₃ in Gegenwart von Wasserdampf in zwei Kontaktstufen.The invention relates to a process for the preparation of concentrated sulfuric acid by catalytic conversion of SO ₂ to SO ₃ in the presence of water vapor in two contact stages.

Aus Ullmann's Encyclopaedia of Industrial Chemistry, 5th edition, Vol A25, S. 667–671 ist bekannt, die katalytische Umsetzung von SO₂ zu SO₃ in Kontaktanlagen unter Einsatz von getrockneten Gasen oder in der sogenannten Naßkatalyse unter Einsatz von feuchten Gasen durchzuführen. Der Einsatz von feuchten Gasen hat den Vorteil, daß die Trocknungskosten eingespart werden können und ein Teil der Bildungswärme der Schwefelsäure in Form von Hochdruckdampf wiedergewonnen werden kann.It is known from Ullmann's Encyclopaedia of Industrial Chemistry, 5th edition, Vol. A25, p. 667-671, to carry out the catalytic conversion of SO ₂ to SO ₃ in contact plants using dried gases or in the so-called wet catalysis using moist gases. The use of moist gases has the advantage that the drying costs can be saved and a part of the heat of formation of the sulfuric acid can be recovered in the form of high-pressure steam.

Aus der DE 29 45 021 A1 ist bekannt, daß

a) der Wasserdampfgehalt im Reaktionsgas nach Verlassen der ersten Kontaktstufe einem H₂O/SO₃-Molverhältnis von weniger als 1 entspricht,
b) das Reaktionsgas nach der ersten Kontaktstufe durch indirekten Wärmeaustausch auf eine Temperatur vorgekühlt wird, bei der die Wandtemperaturen des Wärmeaustauschers oberhalb des Taupunktes des Reaktionsgases liegen,
c) das vorgekühlte Reaktionsgas beim Eintritt in die Kondensationsstufe mit Schwefelsäure von 98,0 bis 100% und einer Temperatur von mindestens 95°C in einem Venturi unter Gleichstromführung in Berührung gebracht wird.
d) die Austrittstemperatur des Gases aus der Kondensationsstufe auf eine Temperatur von mindestens 120°C eingestellt wird.
e) das Gas in einer nachgeschalteten Absorptionsstufe durch eine Füllkörperschicht mit 98 bis 100%iger Schwefelsäure von einer Temperatur von 70 bis 120°C berieselt wird,
f) die Austrittstemperatur des trockenen und von SO₃ befreiten Gases aus der Absorptionsstufe auf eine Temperatur eingestellt wird, die gleich ist oder knapp über der Auflauftemperatur der Säure in der Absorptionsstufe liegt, und
g) die Schwefelsäurekonzentration durch Zufuhr von Wasser in die Schwefelsäure der Kondensations- und/oder Absorptionsstufe eingestellt wird.

From the DE 29 45 021 A1 is known that

a) the water vapor content in the reaction gas after leaving the first contact stage corresponds to an H ₂ O / SO ₃ molar ratio of less than 1,
b) the reaction gas after the first contact stage is precooled by indirect heat exchange to a temperature at which the wall temperatures of the heat exchanger are above the dew point of the reaction gas,
c) the precooled reaction gas is brought into contact with sulfuric acid of 98.0 to 100% and a temperature of at least 95 ° C in a Venturi under direct current flow on entering the condensation stage.
d) the outlet temperature of the gas from the condensation stage is set to a temperature of at least 120 ° C.
e) the gas is sprayed in a downstream absorption stage through a packed bed with 98 to 100% sulfuric acid at a temperature of 70 to 120 ° C,
f) the exit temperature of the dry and SO ₃ -enriched gas from the absorption stage is adjusted to a temperature which is equal to or just above the run-up temperature of the acid in the absorption stage, and
g) the sulfuric acid concentration is adjusted by adding water to the sulfuric acid of the condensation and / or absorption stage.

Aus den angeführten Beispielen geht hervor, daß die SO₂-haltigen Gase in einem Schwefelverbrennungsofen hergestellt werden.From the examples given it appears that the SO ₂ -containing gases are produced in a sulfur combustion furnace.

Die Nachteile dieses Verfahrens sind:

1.) durch das H₂O/SO₃-Molverhältnis von weniger als 1 nach Verlassen der ersten Kontaktstufe ist eine Wasserzufuhr in die Schwefelsäure der Kondensations- und/oder Absorptionsstufe erforderlich;
2.) durch die Abkühlung des Reaktionsgases im Wärmeaustauscher auf eine Wandtemperatur oberhalb des Taupunktes steht nur ein relativ kleiner Anteil der Schwefelsäure-Bildungswärme auf höherem Niveau (für die Erzeugung von Hochdruckdampf) zur Verfügung. Bei einer Gastemperatur nach dem Wärmeaustauscher von z.B. 320°C entstehen weniger als 20% der Gesamtbildungswärme;
3.) durch die Einleitung von z.B. 320°C heißem Reaktionsgas in eine Kondensationsstufe, in der dieses mit Schwefelsäure in Berührung gebracht wird, werden etwa 80% der Gesamtbildungswärme der Schwefelsäure auf ein niedrigeres Temperaturniveau verschoben, so daß eine Herstellung von Hochdruckdampf aus dieser Wärme nicht möglich ist.
4.) Das Verfahren läßt sich nur bei Schwefelverbrennung mit begrenzter Zugabe von H₂S, COS und CS₂ zur Verbrennungsluft betreiben.

The disadvantages of this method are:

1.) by the H ₂ O / SO ₃ molar ratio of less than 1 after leaving the first contact stage, a supply of water to the sulfuric acid of the condensation and / or absorption stage is required;
2.) by the cooling of the reaction gas in the heat exchanger to a wall temperature above the dew point is only a relatively small proportion of sulfuric acid formation heat at a higher level (for the generation of high-pressure steam) available. At a gas temperature after the heat exchanger of eg 320 ° C less than 20% of the total heat of formation;
3.) by the introduction of eg 320 ° C hot reaction gas in a condensation stage, in which this is brought into contact with sulfuric acid, about 80% of the total heat of formation of the sulfuric acid are shifted to a lower temperature level, so that a production of high-pressure steam from this heat not possible.
4.) The process can be operated only with sulfur combustion with limited addition of H ₂ S, COS and CS ₂ to the combustion air.

Aus der WO 91/14651 A1 ist ein Verfahren zur Gewinnung von hochwertiger Prozeßenergie aus einem Kontakt-Schwefelsäureverfahren bekannt, das im wesentlichen folgende Schritte umfaßt:

a) Wärmerückgewinnung bei höherer Temperatur der Schwefelsäuredampf-Bildungswärme eines feuchten Reaktionsgases.
b) Schwefelverbrennung mittels sauerstoffhaltigem Gas in einem Brenner.
c) Wasserdampfzugabe in den Gasstrom zwischen Brenner und Absorption. Ein Teil der Schwefelsäuredampf-Bildungswärme wird in der Gasphase zurückgewonnen.
d) Die Abkühlung der Gase in einem Economizer von 367°C auf 271°C. Da die Wandtemperatur, bedingt durch das Wärmeübertragungsmittel (Speisewasser), niedriger als die Gastemperatur liegt, wird ein Teil der Schwefelsäure kondensiert.
e) Rückgewinnung eines Teiles der Absorptionswärme zur Vorwärmung der Verbrennungsluft für den Schwefelverbrennungsofen.

WO 91/14651 A1 discloses a process for obtaining high-quality process energy from a contact sulfuric acid process which essentially comprises the following steps:

a) heat recovery at a higher temperature of the sulfuric acid vapor formation heat of a wet reaction gas.
b) sulfur combustion by means of oxygen-containing gas in a burner.
c) addition of steam into the gas stream between burner and absorption. Part of the sulfuric acid vapor forming heat is recovered in the gas phase.
d) The cooling of the gases in an economizer from 367 ° C to 271 ° C. Since the wall temperature, due to the heat transfer medium (feed water), is lower than the gas temperature, a portion of the sulfuric acid is condensed.
e) recovery of a portion of the heat of absorption for preheating the combustion air for the Sulfur incinerator.

Die Nachteiles dieses Verfahrens sind:

1.) Nur etwa 40% der gesamten Schwefelsäure-Bildungswärme können bei höherer Temperatur zurückgewonnen werden.
2.) Das Verfahren läßt sich nur bei Schwefelverbrennung betreiben.
3.) Die Wasserdampfzugabe in den heißen Gasstrom zwischen Brenner und Absorption stellt von der Werkstoffseite ein bis heute noch nicht gelöstes Problem dar.
4.) Da die Wandtemperatur im Economizer verschieden ist, entstehen trockene und feuchte Zonen, die sich bei Lastschwankungen verschieben. Phasengrenzen (trocken-feucht), die sich verschieben, bedeuten verstärkte Korrosion des Edelstahl-Economizers.
5.) Die Ausnutzung eines Teiles der Absorptionswärme zur Vorwärmung der Verbrennungsluft führt zu einer verstärkten NO_x-Bildung im Schwefelverbrennungsofen. Höhere NO_x-Gehalte er schweren die Endgasreinigung. Das abgeschiedene NO_X (z. B. in Kerzenfiltern) geht entweder in die Produktionssäure oder muß neutralisiert werden.

The disadvantages of this method are:

1.) Only about 40% of the total sulfuric acid heat of formation can be recovered at higher temperature.
2.) The procedure can be operated only with sulfur burning.
3.) The addition of water vapor in the hot gas flow between the burner and absorption from the material side represents a problem not yet solved.
4.) Since the wall temperature in the economizer is different, dry and moist zones are created which shift during load fluctuations. Phase boundaries (dry-humid) that shift mean increased corrosion of the stainless steel economizer.
5.) The use of a portion of the heat of absorption to preheat the combustion air leads to increased NO _x formation in the sulfur combustion furnace. Higher NO _x levels make it more difficult to clean the final gas. The separated NO _X (eg in candle filters) either goes into the production acid or has to be neutralized.

Aus der DE 32 32 446 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure bekannt, bei dem der SO₂-Gehalt von Gasen katalytisch zu SO₃ umgesetzt wird. Die SO₃-haltigen Gase werden vor der Absorption des SO₃ mehrstufig mit einem ersten Kühlmedium auf eine Temperatur kurz oberhalb des Taupunktes der SO₃-haltigen Gase abgekühlt. Der Schwefelsäurekreislauf der Absorption wird durch indirekten Wärmeaustausch mit einem zweiten Kühlmedium abgekühlt. Das aufgeheizte zweite Kühlmedium wird durch indirekten Wärmeaustausch mit dem aufgeheizten ersten Kühlmedium weiter aufgeheizt und durch indirekten Wärmeaustausch mit einem Verbraucher abgekühlt.From the DE 32 32 446 A1 a process for the production of sulfuric acid is known in which the SO ₂ content of gases is catalytically converted to SO ₃ . The SO ₃ -containing gases are cooled before the absorption of the SO ₃ multi-stage with a first cooling medium to a temperature just above the dew point of the SO ₃ -containing gases. The sulfuric acid cycle of the absorption is cooled by indirect heat exchange with a second cooling medium. The heated second cooling medium is further heated by indirect heat exchange with the heated first cooling medium and cooled by indirect heat exchange with a consumer.

Aus der DE 27 25 432 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von konzentrierter Schwefelsäure aus feuchten SO₂-haltigen Gasen bekannt, die in einem Ofen durch Verbrennung H₂S-haltiger Gase oder durch thermische Spaltung wasserhaltiger Abfallschwefelsäure gebildet wurden. Die Gase werden auf eine Temperatur im Bereich von 400 bis 480°C abgekühlt. Das in den Gasen enthaltene SO₂ wird in mehreren Kontaktstufen mit Gaskühlung zwischen den Stufen und Absorption des Schwefeltrioxids und Wasserdampfes unter Bildung von Schwefelsäure zu SO₃ oxidiert. Hierbei wird ein Teil der aus dem Verbrennungs- oder Spaltofen kommenden SO₂-haltigen Gase durch Berührung mit Kühlwasser abgekühlt, wobei der in den Gasen enthaltene Wasserdampf teilweise auskondensiert und abgetrennt wird. Die an Wasserdampf armen Gase werden in den Ofen zurückgeführt und dabei durch Wahl der Kühltemperatur des zurückgeführten Gases in den Verbrennungs- bzw. Spaltgasen ein H₂O/SO₂-Molverhältnis im Bereich von 1,0 bis 1,24 eingestellt, während der nicht zurückgeführte Teil der Gase der Kontaktoxidation zugeführt wird.From the DE 27 25 432 A1 is a method for the production of concentrated sulfuric acid from wet SO ₂ -containing gases known which were formed in an oven by combustion of H ₂ S-containing gases or by thermal decomposition of hydrous waste sulfuric acid. The gases are cooled to a temperature in the range of 400 to 480 ° C. The SO ₂ contained in the gases is oxidized to SO ₃ in several stages of contact with gas cooling between the stages and absorption of the sulfur trioxide and water vapor to form sulfuric acid. In this case, part of the coming from the combustion or cracking furnace SO ₂ -containing gases is cooled by contact with cooling water, wherein the water vapor contained in the gases is partially condensed and separated. The low-steam gases are returned to the furnace and thereby set by selecting the cooling temperature of the recirculated gas in the combustion or cracking gases H ₂ O / SO ₂ molar ratio in the range of 1.0 to 1.24, while not recycled portion of the gases is supplied to the contact oxidation.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Verfahren zu vermeiden und eine optimale Kondensation von Schwefelsäure bei gleichzeitiger Umwandlung der gesamten Schwefelsäure-Bildungswärme in Hoch- oder Mitteldruckdampf zu erreichen.Of the Invention is based on the object, the disadvantages of the known To avoid process and optimal condensation of sulfuric acid at simultaneous conversion of the total sulfuric acid heat of formation into high or to achieve medium pressure steam.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1.The solution This object is achieved according to the invention by the features of the claim 1.

Der SO₂-Gehalt des Kontaktgases liegt normalerweise zwischen etwa 7 und 13 Vol-%. Prinzipiell können auch Gase mit wesentlich höherem SO₂-Gehalt, z.B. 20–30%, oder auch geringerem SO₂-Gehalt, z.B. 3%, verarbeitet werden.The SO ₂ content of the contact gas is normally between about 7 and 13% by volume. In principle, gases with a significantly higher SO ₂ content, for example 20-30%, or even lower SO ₂ content, eg 3%, can be processed.

Eine bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß man den aus dem Dampferzeugungsaggregat abgeführten Dampf bei einem Druck von etwa 15 bis 25 bar, insbesondere bei etwa 20 bar, aus dem System abführt.A preferred embodiment is characterized in that one the steam discharged from the steam generating unit at a pressure from about 15 to 25 bar, especially at about 20 bar, from the system dissipates.

Vorzugsweise nutzt man die bei der Umsetzung von SO₂ zu SO₃ und die bei der Umsetzung von H₂O und SO₃ zu H₂SO₄ freiwerdende Wärme für die Erzeugung von Dampf, wobei man den Verdampfer des Dampferzeugungsaggregats vorzugsweise als Zwangsumlaufsystem ausbildet.It is preferable to use the heat released during the conversion of SO ₂ to SO ₃ and the heat released during the reaction of H ₂ O and SO ₃ into H ₂ SO ₄ for the production of steam, wherein the evaporator of the steam generating unit is preferably designed as a forced circulation system.

Vorzugsweise bildet man den Wärmeaustauscher nach der ersten Kontaktstufe zweistufig aus, wobei der Werkstoff der ersten, kalten Stufe Edelstahl ist.Preferably Forms the heat exchanger after the first contact stage in two stages, wherein the material the first, cold stage is stainless steel.

Die im Economizer abgeführte Wärme wird vorzugsweise zum Teil über einen Druckwasser-Kreislauf ausgenutzt, um das SO₂-haltige Gasgemisch vor der ersten Kontaktstufe über seinen Taupunkt zu erwärmen. Nach einer Variante dieses Verfahrensschrittes kann das kalte SO₂-haltige Gasgemisch direkt mittels eines elektrischen Anheizaggregates oder indirekt mit der Reaktionswärme aus der zweiten Kontaktstufe oder mit einem mit Öl oder Gas befeuerten Anheizaggregat über seinen Taupunkt erwärmt werden.The heat dissipated in the economizer is preferably partly via a pressurized water circuit exploited to heat the SO ₂ -containing gas mixture above its dew point before the first contact stage. According to a variant of this method step, the cold SO ₂ -containing gas mixture can be heated directly above its dew point by means of an electric Anheizaggregates or indirectly with the heat of reaction from the second contact stage or with an oil or gas-fired Anheizaggregat.

Bei Verwendung eines SO₂-haltigen metallurgischen Gases setzt man vorzugsweise ein entstaubtes, gewaschenes, gekühltes, entnebeltes und feuchtes Gas ein, wobei durch die Entstaubung eine Verunreinigung des Katalysators vermieden wird.When using a metallurgical gas containing SO ₂ , it is preferable to use a dedusted, washed, cooled, demistered and moist gas, whereby dedusting avoids contamination of the catalyst.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen und Aus führungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:The Invention will become apparent from the attached Drawings and examples explained in more detail. Show it:

1 ein schematisches Fließschema einer Kontaktanlage für die Verarbeitung von metallurgischen Gasen, ausgehend z.B. von Röstgasen aus einer Pyritröstanlage; 1 a schematic flow diagram of a contact system for the processing of metallurgical gases, starting, for example, from roast gases from a Pyrite roasting plant;

2 ein schematisches Fließschema einer Kontaktanlage für die Verarbeitung von metallurgischen Gasen, ausgehend z.B. von Konvertergasen aus einer Kupferhütte; 2 a schematic flow diagram of a contact plant for the processing of metallurgical gases, starting, for example, converter gases from a copper smelter;

3 ein schematisches Fließschema einer Kontaktanlage für die Verarbeitung von metallurgischen Gasen, ausgehend z.B. von einem Flammofen (Flash furnace) unter Einsatz von sauerstoff-angereicherter Luft aus einer Kupferhütte; 3 a schematic flow diagram of a contact plant for the processing of metallurgical gases, starting for example from a flash furnace using oxygen-enriched air from a copper smelter;

4 ein schematisches Fließschema einer Kontaktanlage ähnlich der von 2 mit der Möglichkeit, überhitzten Dampf herzustellen. 4 a schematic flow diagram of a contact system similar to that of 2 with the possibility of producing superheated steam.

Nach 1 gelangt über die Leitung 1 entstaubtes, gewaschenes, gekühltes und entnebeltes SO₂-haltiges Gas in den Vorwärmer 2 und wird dort mittels Druck-Heißwasser von z.B. 39°C auf 90°C (über den Taupunkt) vorgewärmt. Über die Kompressionswärme im Gebläse 4 wird das Gas auf etwa 130°C erwärmt und gelangt über den Wärmeaustauscher 6, die Leitung 7, den Wärmeaustauscher 8 und die Leitung 9 zur ersten Kontakthorde 10. Das vorkatalysierte Gas verläßt die erste Kontakthorde über die Leitung 11 und wird im Wärmeaustauscher 8 auf die Arbeitstemperatur der zweiten Kontakthorde abgekühlt. Nach der zweiten Kontakthorde 13 gelangt das Gas über die Leitung 14 zum Dampfüberhitzer 15 und wird dort auf die Arbeitstemperatur der dritten Kontakthorde abgekühlt. Nach der dritten Kontakthorde 17 gelangt das Gas über die Leitung 18 zum Zwischenwärmeaustauscher 19 und 20 über die Leitung 21 zum Vorüberhitzer 22, dem Verdampfer 23 und Economizer 24. Im Zwischenwärmeaustau scher 19 und 20 erfolgt eine teilweise Bildung von Schwefelsäuredampf aus dem im Gas vorhandenen Wasserdampf und dem in den ersten drei Kontakthorden gebildeten SO₃. Im Vorüberhitzer 22, Verdampfer 23 und Economizer 24 wird weiter Schwefelsäuredampf gebildet und dieser zu Schwefelsäure kondensiert. Über die Leitung 25 gelangt das Gas über den Sprühabscheider 26 und die Zwischenwärmeaustauscher 20 und 19 zur vierten Kontakthorde 30. In der vierten Kontakthorde wird das verbleibende SO₂ und das von SO₃ und H₂O weitestgehend befreite Gas weiter umgesetzt und gelangt über die Leitung 31, den Wärmeaustauscher 6, die Leitung 32 zum Absorptionsturm 34. Im Absorptionsturm wird das Gas gekühlt und von SO₃ befreit und über die Leitung 35 zum Kamin geführt.To 1 gets over the line 1 dedusted, washed, cooled and demistered SO ₂ -containing gas in the preheater 2 and is there by means of pressurized hot water of, for example, 39 ° C to 90 ° C (above the dew point) preheated. About the heat of compression in the blower 4 the gas is heated to about 130 ° C and passes through the heat exchanger 6 , The administration 7 , the heat exchanger 8th and the line 9 to the first contact horde 10 , The pre-catalyzed gas leaves the first contact tray via the line 11 and is in the heat exchanger 8th cooled to the working temperature of the second contact horde. After the second contact horde 13 the gas passes over the pipe 14 to the steam superheater 15 and is cooled there to the working temperature of the third contact horde. After the third contact horde 17 the gas passes over the pipe 18 to the intermediate heat exchanger 19 and 20 over the line 21 to the superheater 22 , the evaporator 23 and economizer 24 , In Zwischenwärmeaustau shear 19 and 20 a partial formation of sulfuric acid vapor takes place from the water vapor present in the gas and the SO ₃ formed in the first three contact hordes. In the pre-heater 22 , Evaporator 23 and economizer 24 Sulfuric acid vapor is further formed and this condensed to sulfuric acid. About the line 25 the gas passes through the spray separator 26 and the intermediate heat exchangers 20 and 19 to the fourth contact horde 30 , In the fourth contact horde, the remaining SO ₂ and the largely freed of SO ₃ and H ₂ O gas is further reacted and passes through the line 31 , the heat exchanger 6 , The administration 32 to the absorption tower 34 , In the absorption tower, the gas is cooled and freed of SO ₃ and over the line 35 led to the fireplace.

Im Speisewasservorwärmer 36 wird Speisewasser von z.B. 30°C vorgewärmt und gelangt über die Leitung 38 zum Speisewasserbehälter 39. Das benötigte Speisewasser gelangt über die Speisewasserpumpe 40 zusammen mit dem Kreislaufwasser über die Druckerhöhungspumpe 41 und die Leitung 42 zum Economizer 24. Das praktisch auf Sattdampftemperatur vorgewärmte Speisewasser gelangt nach dem Economizer zum Teil über die Leitung 44 zum Gasvorwärmer 2 und über die Leitung 45 zur Druckerhöhungspumpe 41. Der andere Teil des vorgewärmten Speisewassers gelangt über die Leitung 43 zur Dampftrommel 46. Über die Leitung 47, die Umwälzpumpe 48, den Verdampfer 23 und die Leitung 50 wird der größte Teil der Schwefelsäure-Bildungswärme in Form eines Dampf-Wasser-Gemisches in die Dampftrommel 46 überführt. Sattdampf gelangt über die Leitung 51 zum Vorüberhitzer 22 und über die Leitung 53 zum Endüberhitzer. Über die Leitung 55 wird die kondensierte und abgeschiedene Schwefelsäure mit einer Konzentration von etwa 100% zum Absorptionsturm 34 geleitet. Über die Leitung 33 wird die produzierte Säure abgegeben.In the feedwater pre-heater 36 feed water is preheated from eg 30 ° C and passes over the pipe 38 to the feedwater tank 39 , The required feed water passes through the feedwater pump 40 together with the circulating water via the booster pump 41 and the line 42 to the economizer 24 , The practically preheated to saturated steam temperature feed water passes through the economizer partly on the line 44 to the gas preheater 2 and over the line 45 to the booster pump 41 , The other part of the preheated feedwater passes over the pipe 43 to the steam drum 46 , About the line 47 , the circulation pump 48 , the evaporator 23 and the line 50 Most of the sulfuric acid formation heat in the form of a steam-water mixture in the steam drum 46 transferred. Saturated steam passes over the pipe 51 to the superheater 22 and over the line 53 to the final superheater. About the line 55 becomes the condensed and deposited sulfuric acid with a concentration of about 100% to the absorption tower 34 directed. About the line 33 the produced acid is released.

Nach 2 gelangt über die Leitung 1 entstaubtes, gewaschenes, gekühltes und entnebeltes SO₂-haltiges Gas in den Vorwär mer 2 und wird dort mittels Druck-Heißwasser von z.B. 27°C auf 90°C (über den Taupunkt) vorgewärmt. Über die Kompressionswärme im Gebläse 4 wird das Gas auf etwa 140°C erwärmt und gelangt über den Wärmeaustauscher 6, die Leitung 7, den wärmeaustauscher 8 und die Leitung 9 zur ersten Kontakthorde 10. Das vorkatalysierte Gas nach der ersten Kontakthorde wird durch Einblasen von kaltem, nicht umgesetztem Gas über die Leitung 5a gekühlt. Das gekühlte Gas wird in der zweiten Kontakthorde 13 weiter umgesetzt und wird dann über die Leitung 13a zum Wärmeaustauscher 8 geführt und dort auf die Arbeitstemperatur der dritten Kontakthorde 17 gekühlt.To 2 gets over the line 1 dedusted, washed, cooled and demistered SO ₂ -containing gas in the preheater mer 2 and is there preheated by means of pressurized hot water of eg 27 ° C to 90 ° C (above the dew point). About the heat of compression in the blower 4 the gas is heated to about 140 ° C and passes over the heat exchanger 6 , The administration 7 , the heat exchanger 8th and the line 9 to the first contact horde 10 , The pre-catalyzed gas after the first contact well is introduced by blowing cold, unreacted gas over the line 5a cooled. The cooled gas is in the second contact horde 13 implemented further and then over the line 13a to the heat exchanger 8th led and there to the working temperature of the third contact horde 17 cooled.

Nach der dritten Kontakthorde 17 gelangt das Gas über die Leitung 18 zum Zwischenwärmeaustauscher 19 und 20 und über die Leitung 21 zum Verdampfer 23 und Economizer 24. Im Zwischenwärmeaustauscher 19 und 20 erfolgt eine teilweise Bildung von Schwefelsäuredampf aus dem im Gas vorhandenen Wasserdampf und dem in den ersten drei Kontakthorden gebildeten SO₃. Im Verdampfer 23 und Economizer 24 wird weiter Schwefelsäuredampf gebildet, der zu Schwefelsäure kondensiert wird. Über die Leitung 25 gelangt das Gas über den Sprühabscheider 26, die Zwischenwärmeaustauscher 20 und 19 zur vierten Kontakthorde. In der vierten Kontakthorde 30 wird das verbleibende SO₂ und das von SO₃ und H₂O weitestgehend befreite Gas weiter umgesetzt und gelangt über die Leitung 31, den Wärmeaustauscher 6 und die Leitung 32 zum Absorptionsturm 34. Im Absorptionsturm wird das Gas gekühlt und von SO₃ befreit.After the third contact horde 17 the gas passes over the pipe 18 to the intermediate heat exchanger 19 and 20 and over the line 21 to the evaporator 23 and economizer 24 , In the intermediate heat exchanger 19 and 20 a partial formation of sulfuric acid vapor takes place from the water vapor present in the gas and the SO ₃ formed in the first three contact hordes. In the evaporator 23 and economizer 24 Sulfuric acid vapor is further formed, which is condensed to sulfuric acid. About the line 25 the gas passes through the spray separator 26 , the intermediate heat exchanger 20 and 19 to the fourth contact horde. In the fourth contact horde 30 The remaining SO ₂ and the most of SO ₃ and H ₂ O liberated gas is further reacted and passes through the line 31 , the heat exchanger 6 and the line 32 to the absorption tower 34 , In the absorption tower, the gas is cooled and freed from SO ₃ .

Im Speisewasservorwärmer 36 wird Speisewasser von z.B. 30°C vorgewärmt und gelangt über die Leitung 38 zum Speisewasserbehälter 39. Das benötigte Speisewasser gelangt über die Speisewasserpumpe 40 zusammen mit dem Kreislaufwasser über die Druckerhöhungspumpe 41 und die Leitung 42 zum Economizer 24. Das praktisch auf Sattdampftemperatur vorgewärmte Speisewasser gelangt nach dem Economizer 24 zum Teil über die Leitung 44 zum Gasvorwärmer 2 und über die Leitung 45 zur Druckerhöhungs pumpe 41. Der andere Teil des vorgewärmten Speisewassers gelangt über die Leitung 43 zur Dampftrommel 46. Über die Leitung 47, die Umwälzpumpe 48, den Verdampfer 23 und die Leitung 50 wird der größte Teil der Schwefelsäure-Bildungswärme in Form eines Dampf-Wasser-Gemisches in die Dampftrommel 46 überführt und gelangt über die Leitung 54 zum Verbraucher.In the feedwater pre-heater 36 feed water is preheated from eg 30 ° C and passes over the pipe 38 to the feedwater tank 39 , The required feed water passes through the feedwater pump 40 together with the circulating water via the booster pump 41 and the line 42 to the economizer 24 , The practically preheated to saturated steam temperature feed water passes to the economizer 24 partly over the line 44 to the gas preheater 2 and over the line 45 for pressure booster pump 41 , The other part of the preheated feedwater passes over the pipe 43 to the steam drum 46 , About the line 47 , the circulation pump 48 , the evaporator 23 and the line 50 Most of the sulfuric acid formation heat in the form of a steam-water mixture in the steam drum 46 transferred and gets over the line 54 to the consumer.

Über die Leitung 55 wird die kondensierte und abgeschiedene Schwefelsäure mit einer Konzentration von etwa 100% zum Absorptionsturm 34 geleitet. Die produzierte Säure wird über die Leitung 33 abgegeben.About the line 55 becomes the condensed and deposited sulfuric acid with a concentration of about 100% to the absorption tower 34 directed. The acid produced is over the line 33 issued.

Nach 3 gelangt über die Leitung 1 entstaubtes, gewaschenes, gekühltes und entnebeltes SO₂-haltiges Gas in den Vorwärmer 2 und wird dort mittels Druck-Heißwasser von z.B. 42°C auf 90°C (über den Taupunkt) vorgewärmt. Über die Kompressionswärme im Gebläse 4 wird das Gas auf etwa 130°C erwärmt und gelangt über den Wärmeaustauscher 6, die Leitung 7, den Wärmeaustauscher 8 und die Leitung 9 zur ersten Kontakthorde 10. Das vorkatalysierte Gas verläßt die erste Kontakthorde über die Leitung 11 und wird im Wärmeaustauscher 8 auf die Arbeitstemperatur der zweiten Kontakthorde abgekühlt. Nach der zweiten Kontakthorde 13 gelangt das Gas über die Leitung 14 zum Dampfüberhitzer 15 und wird dort auf die Arbeitstemperatur der dritten Kontakthorde abgekühlt. Nach der dritten Kontakthorde 17 gelangt das Gas über die Leitung 18 zum Zwischenwärmeaustauscher 19 und 20 und über die Leitung 21 zum Verdampfer 23 und Economizer 24. Im Zwischenwärmeaustauscher 19 und 20 erfolgt eine teilweise Bildung von Schwefelsäuredampf aus dem im Gas vorhandenen Wasserdampf und dem in den ersten drei Kontakthorden gebildeten SO₃. Im Verdampfer 23 und Economizer 24 wird weiter Schwefelsäuredampf gebildet, der zu Schwefelsäure kondensiert wird. Über die Leitung 25 gelangt das Gas über den Sprühabscheider 26, die Zwichenwärmeaustauscher 20 und 19 zur vierten Kontakthorde. In der vierten Kontakthorde 30 wird das verbleibende SO₂ und das von SO₃ und H₂O weitestgehend be freite Gas weiter umgesetzt. Im Verdampfer 31a wird das Gas vorgekühlt und gelangt über die Leitung 31b, den Wärmeaustauscher 6 und die Leitung 32 zum Absorptionsturm 34. Im Absorptionsturm wird das Gas gekühlt und von SO₃ befreit.To 3 gets over the line 1 dedusted, washed, cooled and demistered SO ₂ -containing gas in the preheater 2 and is there preheated by means of pressurized hot water of eg 42 ° C to 90 ° C (above the dew point). About the heat of compression in the blower 4 the gas is heated to about 130 ° C and passes through the heat exchanger 6 , The administration 7 , the heat exchanger 8th and the line 9 to the first contact horde 10 , The pre-catalyzed gas leaves the first contact tray via the line 11 and is in the heat exchanger 8th cooled to the working temperature of the second contact horde. After the second contact horde 13 the gas passes over the pipe 14 to the steam superheater 15 and is cooled there to the working temperature of the third contact horde. After the third contact horde 17 the gas passes over the pipe 18 to the intermediate heat exchanger 19 and 20 and over the line 21 to the evaporator 23 and economizer 24 , In the intermediate heat exchanger 19 and 20 a partial formation of sulfuric acid vapor takes place from the water vapor present in the gas and the SO ₃ formed in the first three contact hordes. In the evaporator 23 and economizer 24 Sulfuric acid vapor is further formed, which is condensed to sulfuric acid. About the line 25 the gas passes through the spray separator 26 , the intermediate heat exchanger 20 and 19 to the fourth contact horde. In the fourth contact horde 30 the remaining SO ₂ and the SO ₃ and H ₂ O largely be free gas is further reacted. In the evaporator 31a the gas is pre-cooled and passes over the pipe 31b , the heat exchanger 6 and the line 32 to the absorption tower 34 , In the absorption tower, the gas is cooled and freed from SO ₃ .

Im Speisewasservorwärmer 36 wird Speisewasser von z.B. 30°C vorgewärmt und gelangt über die Leitung 38 zum Speisewasserbehälter 39. Das benötigte Speisewasser gelangt über die Speisewasserpumpe 40 zusammen mit dem Kreislaufwasser über die Druckerhöhungspumpe 41 und die Leitung 42 zum Economizer 24. Das praktisch auf Sattdampftemperatur vorgewärmte Wasser gelangt nach dem Economizer 24 zum Teil über die Leitung 44 zum Gasvorwärmer 2 und über die Leitung 45 zur Druckerhöhungspumpe 41. Der andere Teile des vorgewärmten Wassers gelangt über die Leitung 43 zur Dampftrommel 46. Über die Leitung 47, die Umwälzpumpe 48, den Verdampfer 23 und die Leitung 50 wird der größte Teil der Schwefelsäure-Bildungswärme in Form eines Dampf-Wasser-Gemisches in die Dampftrommel 46 überführt. Sattdampf gelangt über die Leitung 51 zum Überhitzer 15 und von dort über die Leitung 54 zum Verbraucher.In the feedwater pre-heater 36 feed water is preheated from eg 30 ° C and passes over the pipe 38 to the feedwater tank 39 , The required feed water passes through the feedwater pump 40 together with the circulating water via the booster pump 41 and the line 42 to the economizer 24 , The practically preheated to saturated steam temperature water passes to the economizer 24 partly over the line 44 to the gas preheater 2 and over the line 45 to the booster pump 41 , The other part of the preheated water passes over the pipe 43 to the steam drum 46 , About the line 47 , the circulation pump 48 , the evaporator 23 and the line 50 Most of the sulfuric acid formation heat in the form of a steam-water mixture in the steam drum 46 transferred. Saturated steam passes over the pipe 51 to the superheater 15 and from there via the line 54 to the consumer.

Nach 4 gelangt über die Leitung 1 entstaubtes, gewaschenes, gekühltes und entnebeltes SO₂-haltiges Gas in den Vorwärmer 2 und wird dort mittels Heißluft, die im Luftvorwärmer 55 erzeugt wird, von z.B. 27°C auf 90°C (über den Taupunkt) vorgewärmt. Über die Kompressionswärme im Gebläse 4 wird das Gas auf etwa 140°C erwärmt und gelangt über den Vorwärmer 44a, der mit Speisewasser von über 200°C betrieben wird, über den Wärmeaustauscher 6, die Leitung 7, den Wärmeaustauscher 8 und die Leitung 9 zur ersten Kontakthorde 10. Das vorkatalysierte Gas nach der ersten Kontakthorde wird durch Einblasen von kaltem, nicht umgesetztem Gas über die Leitung 5a gekühlt. Nach der zweiten Kontakthorde 13 gelangt das Gas über die Leitung 13a zum Wärmeaustauscher 8 und wird dort auf die Arbeitstemperatur der dritten Kontakthorde gekühlt. Nach der dritten Kontakthorde 17 gelangt das Gas über die Leitung 18 zum Zwischenwärmeaustauscher 19 und 20 und über die Leitung 21 zum Vorüberhitzer 22, Verdampfer 23 und Economizer 24. Im Zwischenwärmeaustauscher 19 und 20 erfolgt eine teilweise Bildung von Schwefelsäuredampf aus dem im Gas vorhandenen Wasserdampf und dem in den ersten drei Kontakthorden gebildeten SO₃. Im Vorüberhitzer 22, Verdampfer 23 und Economizer 24 wird weiter Schwefelsäuredampf gebildet, der zu Schwefelsäure kondensiert wird. Über die Leitung 25 gelangt das Gas über den Sprühabscheider 26, die Zwischenwärmeaustauscher 20 und 19 zur vierten Kontakthorde. In der vierten Kontakthorde 30 wird das verbleibende SO₂ und das von SO₃ und H₂O weitestgehend befreite Gas weiter umgesetzt und gelangt über die Leitung 31 zum Endüberhitzer 53a, zum Wärmeaustauscher 6, zum Luftvorwärmer 55 und über die Leitung 32 zum Absorptionsturm 34. Im Absorptionsturm wird das Gas gekühlt und von SO₃ befreit. Im Speisewasservorwärmer 36 wird Speisewasser von z.B. 30°C vorgewärmt und gelangt über die Leitung 38 zum Speisewasserbehälter 39. Das benötigte Speisewasser gelangt über die Speisewasserpumpe 40 zusammen mit dem Kreislaufwasser über die Druckerhöhungspumpe 41 und die Leitung 42 zum Economizer 24. Das praktisch auf Sattdampftemperatur vorgewärmte Speisewasser gelangt nach dem Economizer 24 zum Teil über die Leitung 44 zum Vorwärmer 44a und über die Leitung 45 zur Druckerhöhungspumpe 41. Der andere Teile des vorgewärmten Speisewassers gelangt über die Leitung 43 zur Dampftrommel 46. Über die Leitung 47, die Umwälzpumpe 48, den Verdampfer 23 und die Leitung 50 wird der größte Teil der Schwefelsäure-Bildungswärme in Form eines Dampf-Wasser-Gemisches in die Dampftrommel 46 überführt. Sattdampf gelangt über die Leitung 51 zum Vorüberhitzer 22 und von dort über die Leitung 53 zum Endüberhitzer 53a und über die Leitung 54 zum Verbraucher.To 4 gets over the line 1 dedusted, washed, cooled and demistered SO ₂ -containing gas in the preheater 2 and is there by means of hot air, in the air preheater 55 is heated, for example from 27 ° C to 90 ° C (above the dew point) preheated. About the heat of compression in the blower 4 the gas is heated to about 140 ° C and passes through the preheater 44a , which is operated with feed water of over 200 ° C, via the heat exchanger 6 , The administration 7 , the heat exchanger 8th and the line 9 to the first contact horde 10 , The pre-catalyzed gas after the first contact well is introduced by blowing cold, unreacted gas over the line 5a cooled. After the second contact horde 13 the gas passes over the pipe 13a to the heat exchanger 8th and is cooled there to the working temperature of the third contact horde. After the third contact horde 17 the gas passes over the pipe 18 to the intermediate heat exchanger 19 and 20 and over the line 21 to the superheater 22 , Evaporator 23 and economizer 24 , In the intermediate heat exchanger 19 and 20 a partial formation of sulfuric acid vapor takes place from the water vapor present in the gas and the SO ₃ formed in the first three contact hordes. In the pre-heater 22 , Evaporator 23 and economizer 24 Sulfuric acid vapor is further formed, which is condensed to sulfuric acid. About the line 25 the gas passes through the spray separator 26 , the intermediate heat exchanger 20 and 19 to the fourth contact horde. In the fourth contact horde 30 The remaining SO ₂ and the most of SO ₃ and H ₂ O liberated gas is further reacted and passes through the line 31 to the final superheater 53a , to the heat exchanger 6 , to the air preheater 55 and over the line 32 to the absorption tower 34 , In the absorption tower, the gas is cooled and freed from SO ₃ . In the feedwater pre-heater 36 feed water is preheated from eg 30 ° C and passes over the pipe 38 to the feedwater tank 39 , The required feed water passes through the feedwater pump 40 together with the circulating water via the booster pump 41 and the line 42 to the economizer 24 , The practically preheated to saturated steam temperature feed water passes to the economizer 24 partly over the line 44 to the preheater 44a and over the line 45 to the booster pump 41 , The other part of the preheated feedwater passes over the pipe 43 to the steam drum 46 , About the line 47 , the circulation pump 48 , the evaporator 23 and the line 50 Most of the sulfuric acid formation heat in the form of a steam-water mixture in the steam drum 46 transferred. Saturated steam passes over the pipe 51 to the superheater 22 and from there via the line 53 to the final superheater 53a and over the line 54 to the consumer.

Über die Leitung 55 wird die kondensierte und abgeschiedene Schwefelsäure mit einer Konzentration von 100% zum Absorptionsturm 34 geleitet. Die produzierte Säure wird über die Leitung 33 abgegeben.About the line 55 becomes the condensed and separated sulfuric acid with a concentration of 100% to the absorption tower 34 directed. The acid produced is over the line 33 issued.

Die an den einzelnen Positionen gemessenen Parameter sind in der nachstehenden Tabelle angegeben: Tabelle

The parameters measured at the individual positions are given in the following table: table

Claims

Process for the preparation of concentrated sulfuric acid by catalytic conversion of SO ₂ to SO ₃ in the presence of water vapor in two contact stages, wherein a) the reaction gas used in the first contact stage contains water vapor, wherein the water vapor content is adjusted so that in the reaction gas after leaving the first Contact stage is a H ₂ O / SO ₃ molar ratio of 0.9 to 1.1; b) cooling the reaction gas obtained after the first contact stage by indirect heat exchange with the gas to be introduced into the second contact stage so that a partial formation of sulfuric acid vapor takes place from the water vapor present in the gas and the sulfur trioxide formed in the first contact stage; c) cooling the cooled reaction gas in a steam generator, consisting of superheater, evaporator and economizer or evaporator and economizer, to the extent that the sulfuric acid vapor formed condenses, wherein the outlet temperature of the residual gas from the steam generator is a temperature of less than 160 ° C; d) removing the steam generated in the steam generating unit under a pressure of 5 to 30 bar from the system; e) heating the residual gas after exiting the steam generating unit by indirect heat exchange with the receive from the first contact stage NEN reaction gas to the working temperature of the second contact stage, passes into the second contact stage and f) the remaining SO _{2 converted} to SO ₃ and this by addition is converted from water to sulfuric acid.

Method according to claim 1, characterized in that that he the steam discharged from the steam generating unit at a pressure from 15 to 25 bar, especially at about 20 bar, discharges from the system.

A method according to claim 2, characterized in that the evaporator of the steam generation aggregates as a forced circulation system.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized that he the heat exchanger formed in two stages after the first contact stage, wherein the material the first, cold stage is stainless steel.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that one uses the heat dissipated in the economizer partly via a pressurized water circuit to heat the SO ₂ -containing gas mixture before the first contact stage above its dew point.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the cold SO ₂ -containing gas mixture before entering the first contact stage directly by means of an electric Anheizaggregates or indirectly with the heat of reaction from the second contact stage or with an oil or gas-fired Anheizaggregat heated above its dew point.

Process according to one of Claims 1 to 6, characterized in that a dedusted, washed, cooled, demulsified and moist SO ₂ -containing gas is used.