DE2018761A1

DE2018761A1 - Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure

Info

Publication number: DE2018761A1
Application number: DE19702018761
Authority: DE
Inventors: Joachim 5022 Junkersdorf. P Sasse
Original assignee: Chemiebau Dr A Zieren GmbH and KG
Current assignee: Chemiebau Dr A Zieren GmbH and KG
Priority date: 1970-04-18
Filing date: 1970-04-18
Publication date: 1971-10-21
Also published as: BE765849A; FR2089695A5; ES390269A1; US3818088A; DE2018761B2; NL7105175A

Description

j σ HEMIEBA.U

, Dr. A. Zieren GmbH & Co. KG

S _ Köln-Nüngersdörf
j Aachener Straße 958

Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung Von Schwefelsäure durch Kontaktoxidation SCU-haltiger Gase mit wenigstens einer Gastrocknung und je einer Zwischen- und Endabsorption des gebildeten SO, mit Schwefelsäure.

Sei der Herstellung von Schwefelsäure nach dem Kontaktverfahren ist es erforderlich, Gase zur Entfernung von Wasserdampf oder Schwefeltrioxid mit konzentrierter Schwefelsäure zu wasche-n. Bei einer Anlage, die beispielsweise ein durch Pyrit-Röstung erzeugtes, gereinigtes SOp-haltiges Gas verarbeitet, wird dieses Gas vor Eintritt in den Kontaktapparat mit konzentrierter Schwefelsäure getrocknet. Desgleichen ist es erforderlich, Luft für die Verbrennung von Schwefel und ζ. Έ. zum Einblasen in den Kontaktapparat, zu trocknen. Derartige Gastrocknungen geschehen in einem Trockenturm durch· Berieseln mit Schwefelsäure,. Um das durch'Kontakt oxidation gebildete Schwefeltrioxid dem Reaktionsgas zu entziehen, wird dieses mit konzentrierter Schwefelsäure behandelt, wobei das Schwefeltrioxid von der Schwefelsäure absorbiert wird. Zur Erreichung-eines möglichst hohen Gesamtumsatzes

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und aus Gründen der Reinhaltung der Luft wird in zunehmendem Maße das Doppelabsorptionsverfahren verwendet, wobei aas Reaktionsgas nach einer Zwischenabsorption einer erneuten Kontaktoxidation unterworfen und das dabei gebildete Schwefeltrioxid in einer Endabsorption aus dem Gas entfernt wird.

Bisher ist es üblich, Waschtürme in Schwefelsäureanlagen derart im Verbund zu betreiben, daß die in einem Turm produzierte Säure zur Beaufschlagung eines anderen Turms verwendet wird. So ist aus der belgischen Patentschrift 639 993 eine Doppelabsorptionsanlage zur Herstellung von Schwefelsäure bekannt, bei der die Schwefelsäure aus der Zwischenabsorptionsstufe frei zur Endabsorptionsstufe überläuft, die Säure aus der Endabsorptionsstufe dagegen teilweise in die Gastrocknungsstufe und die Schwefelsäure aus der Gastrocknungsstufe zurück zur Zwischenabsorptionsstufe gepumpt wird. Um einen störungsfreien Betrieb dieser Anlage zu gewährleisten, müssen die Türme mit einem Niveauregler versehen sein. Außerdem ist auch die Schwefelsäurekonzentration in den Türmen zu überwachen, damit die Säureübergabe von der Endabsorptionsstufe zur Gastrockenstufe und von dieser zur Zwisehenabsοrptionsstufe richtig eingestellt werden kann. Der Aufwand an Kontroll- und Regeleinrichtungen ist beträchtlich, und für einen sicheren Betrieb ist ständige Wartung dieser Einrichtungen erforderlich.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, den Betrieb und die "Überwachung der Trocken- und Absorptionsstufen in nach dem Doppelabsorptionsverfahren arbeitenden Schwefelsäureanlagen zu vereinfachen. Darüberhinaus soll der Aufwand für Regel- und Überwachungsanlagen gesenkt v/erden, ohne daß dadurch die Betriebssicherheit beeinträchtigt wird.

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Srfindungsgemäß wird'diese Aufgabe dadurch gelöst, daß nan die Schwefelsäure aus der Gastrocknungsstufe in die Z v/i sehen-" absorptionsstufe und die Schwefelsäure aus der Zwischenabsorptionsstufe und der Endabsorptionsstufe in einen Sammelbehälter frei ablaufen läßt. Durch den freien Ablauf von Stufe zu Stufe kommen die Pumpen und die Niveaurege!anlagen in Fortfall. Die Gastrocknungsstufe kann zur Trocknung von SOp-haltigem Gas oder von Luft dienen.

ITach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung läßt man die Schwefeisäure aus der Gastrocknungsstufe nacheinander durch die Zwischenabsorptionsstufe und die Endabsorpticnsstufe in den Sammelbehälter fließen. Diese kaskadenartige Hintereinanderschaltung gewährleistet einen ständigen selbsttätigen Schwefelsäurefluß von der Trocknungsstufe zum Sammelbehälter, wobei die Schwefelsäurekonzentration von Stufe zu Stufe etwas zunimmt. Sie betragt in der Gastrocknungsstufe beispielsweise 96 %, in der Zwischenabsorptionestufe beispielsweise 98,1 % und in der Endabsorptionsstufe 98,3 %·■

Zweckmäßigerweise gibt man das für die Schwefelsäurebildung erforderliche Wasser in der Zwischenabsorptionsstufe zu, so daß bis zum Sammelbehälter noch eine ausreichende Misch-Strecke zur Erreichung einer gleichmäßigen Säurekonzentration zur Verfugung steht.

Man kann auch die Schwefeisäure aus der Gastrocknungsstufe durch die Z\d.schenabsorptionsstufe in die Endabsorptionsstufe fließen lassen und im Sumpf der Endabsorpt ions stu'fe sammeln.

, Der füllkörperfreie Unterteil des Endabsorptionsturms muß ! dann entsprechend groß ausgebildet sein.

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Nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die. Schwefelsäure beim Überlauf zwischen den Stufen gekühlt. So wird sichergestellt, daß die Säure temperatur im Sumpf der Absorptionsstufe nicht zu hoch wird. Nach einer anderen Ausführungsform wird Schwefelsäure aus dem Sammelbehälter nach Kühlung in die Sümpfe der Gastrocknungsstufe und der Absorptionsstufen zurückgegeben. Auch hierdurch wird eine zu große Temperatursteigerung der Säure in den Stufen vermieden. Darüberhinaus werden vorzugsweise beide Absorptionsstufen aus dem Sammelbehälter mit gekühlter Schwefelsäure beaufschlagt. Diese Beaufschlagung kann über separate Säureleitungen erfolgen oder durch eine gemeinsame Leitung mit je einer einstellbaren Verteilerleitung für jede Absorptionsstufe .

Die Anlage zur Herstellung von Schwefelsäure aus SCU-haltigen Gasen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht im wesentlichen aus wenigstens einem mit Schwefelsäure beaufschlagten Turm für die Luft- oder Gastrocknung, einem mehrstufigen Kontaktapparat mit zugehörigen*Wärmeaustauschern, einem vor. der letzten oder den beiden letzten Kontaktstufen angeordneten Zwischenabsorptionsturm und einem Endabsorptionsturm. Diese Anlage ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Sumpf des Luft- und/oder Gastrocknungsturms durch ein abgetauchtes Überlaufrohr mit dem Zwischenabsorptionsturm und die Sümpfe des Zwischenabsorptionsturms und des Endabsorptionsturms durch abgetauchte Überlaufrohre mit einem Sammelbehälter für Schwefelsäure verbunden sind. Die Verbindung der Türme durch abgetauchte Überlaufrohre, deren höhenmäßige Anordnung das Säureniveau in dem Turm bestimmt, gewährleistet die Trennung der Gasräume der Türme, läßt aber den freien Ablauf der dem Turm zufließenden und in dem Turm produzierten Säure "zu. Anstelle der abgetauchten überlaufrohre können auch andere

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Verbindungen zwischen den Türmen gewählt werden, die den freien Säureüberlauf von Turm zu Turm gestatten, eine Verj mischung der Gasvolumina der Türme jedoch ausschließen. Beispielsweise ist es auch möglich, die Türme unmitterbar aneinander zu setzen, so daß die Gasräume nur durch eine bis unter das Säureniveau reichende Wand· getrennt sind.

Nach der bevorzugten Ausführungsform sind die Sümpfe des Zwischenabsorptionsturins, des Endabsorptionsturms und des Sammelbehälters durch die abgetauchten "überlaufrohre hintereinandergeschaltet.

Nach einer anderen Ausführungsform ist das Unterteil des Endabsorptionsturms als Sammelbehälter für die Produktsäure ausgebildet.

Zur Erreichung einer guten Vermischung des für die Schwefelsäufeprodukt ion erforderlichen Wassers mit der Schwefeisäure ist die Zugabeleitung für das Wasser zweckmäßigerweise am Zwischenabsorptionsturm angeordnet. - '

Zur Temperaturhaltung in den Türmen kann wenigstens eins der Überlaufrohre als Säurekühler ausgebildet sein.

Weitere Merkmale des erfindungsgemäßen-Verfahrens und einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens ergeben sich, aus der folgenden Beschreibung der Zeichnung. ·.'■

Die Zeichnung zeigt einen Turm 1 zur Trocknung von Luft, einen Turm 2 für die Zwischenabsorption und einen Turm 3 für die Endabsorption SCU-haltiger Gase einer Doppelabsorptionsanlage. Die übrigen Anlagenteile, wie Kontaktapparat, Wärmeaustauscher, usv/. wurden aus Gründen der besseren Übersicht verkleinert dar* gestellt.

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Der Lufttrockenturm 1 und der Zwischenabsorptionsturm." 2 sind durch ein Überlaufrohr 22 verbunden. Vom Sumpf des Lufttröckenturms 1 ist durch eine Wand ein Teil abgetrennt, an don das tJberlaufrohr 22 angeschlossen ist. Hierdurch werden bei Schwankungen des Gasdruckes im Turm 1 zu starke Säurebewegungen durch das tJberlaufrohr 22 und ein Rücksaugen des Gases aus dem Zwischenabsorptionsturm 2 in den Trockenturm 1 vermieden. Der Absorptionsturm 2 ist. mit dem Absorptionstum 3 durch ein abgetauchtes Überlaufrohr 23 und der Absorptionsturm 3 mit dem Sammelbehälter 4 durch ein abgetauchtes tJberlaufrohr 24 verbunden.

Der Eintritt der zu trocknenden Luft in den Lufttrockenturm 1 ist bei 10 und der Austritt bei 11. dargestellt. Die getrocknete Luft dient der Verbrennung in dem Schwefelverbrennungsofen 32, dem bei 38 flüssiger Schwefel zugeführt wird. Das SOp-haltige Verbrennungsgas wird in dem schematisch dargestellten Abhitzekessel 33 auf die für die Kontaktoxidation erforderliche Temperatur abgekühlt und in den Kontaktkessel 27 eingeleitet. Nach Durchströmen der Kontaktschichten 28, 29 und 30 mit den zwischengeschalteten Wärmeaustauschern 34 und 36 tritt das SO^-haltige Gas nach Kühlung in dem Wärmeaustauscher 35 bei 12 in den Zwischenabsorptionsturm 2 ein. Bei 13 tritt das von SO^ befreite Gas aus. Es wird nach .Wiedererwärmung in dem Wärmeaustauscher 35 in der letzten Kontaktschicht 31 des Kontaktapparates 27 weiter umgesetzt und tritt nach Passieren des Endwärmeaustauschers 37 bei 14 in den Endabsorptionsturm 3 ein, in dem das restliche Schwefeltrioxid aus dem Gas entfernt wird. Das Endgas tritt bei 15 aus und \iird nach Passieren eines nicht dargestellten Sprühabscheiders dem Kamin zugeführt.

Aus dem Vorratsbehälter 4 wird durch Pumpe 7 Schwefelsäure über Leitung 19 mit Kühler 20 zu den drei Türmen 1, 2, 3 gepumpt. Durch die drei Ventile 16, 17, 18 kann die

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Beaufschlagungsmenge der Türme 1, 2, 3 geregelt werden. Der Lufttrockenturm 1 hat darüberhinaus eine eigene Säurezirkulation, bestehend aus der Leitung 8 mit der Pumpe-5, dem ! Ventil 9.und dem Kühler 21. '

In den Türmen 1, 2, 3 ist das Säureniveau unabhängig von den variablen Gasdrücken in den Türmen durch die Höhe der Trennwand im Sumpf des Turms 1 bzw. ei ir Anordnung der-Überlaufrohre 23 und 24 festgelegt. Lediglich der Sammelbehälter 4· ist mit einem Niveauregler und Regelventil 25 ausgestattet, das zusammen mit der Pumpe 6 in der Entnahmeleitung für Produktsäure angeordnet ist. ■ ■

Beim Betrieb der erfindungsgemäßen Anlage entsteht ein selbsttätiger Fluß der Schwefelsäure von dem Lufttrockenturm 1 zum Sammelbehälter 4-. Dabei ergibt sich eine beträchtliche · Ersparnis an Investitionskosten, da die üblichen Unterteile der Türme 2 und 3, die Mveaukontrollgeräte der Türme 1 bis 3, die Geräte für eine Konzentrationsmessung sowie die Zirkulationspumpe für den Zwischenabsorptionsturm 2 wegfallen.

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Claims

GHEMIEBAU .

Dr. A.'Zieren GmbH & Co. KG

S Köln-Münp;ersdorf
Aachener Straße 958

Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure durch Kontakt_: oxidation SOp-haltiger Gase mit wenigstens einer Gastrocknung mit Schwefelsäure und je einer Zwischen- und Endabsorption des gebildeten SO, mit Schwefelsäure, dadurch gekennzeichnet, daß man die Schwefelsäure aus der Gastrocknungsstufe in die Zwischenabsorptionsstufe und die Schwefelsäure aus der Zwischenabsorptionsstufe und der Endabsorptionsstufe in einen Sammelbehälter frei ablaufen läßt.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,-daß man die Schwefelsäure aus der Gastrocknungsstufe nacheinander durch die Zwischenabsorptionsstufe und die Endabsorptionsstufe in den Sammelbehälter fließen läßt.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Schwefelsäure aus der Gastrocknungsstufe durch •die Zwischenabsorptionsstufe fließen läßt und im Sujr.pf der Endabsorptionsstufe sammelt.

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4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man in der Zwischenabsorptionsstufe Wasser für die Säureproduktiön zugibt.

5· "Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwefelsäure beim Ablauf zwischen, den Stufen gekühlt wird.

6. . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Schwefelsäure aus dem Sammelbehälter nach Kühlung in die Sümpfe der Gastrocknungsstufe und der A%sörptionsstufen zurückgegeben wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß beide Absorptionsstufen aus dem Sammelbehälter mit gekühlter Schwefelsäure beaufschlagt werden.

8. "Anlage zur Herstellung von Schwefelsäure aus SOp-haltigen

Gasen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bestehend aus wenigstens einem mit Schwefelsäure beaufschlagten Turm für die Luft- oder Gastrocknung, einem mehrstufigen Kontaktapparat mit zugehörigen Wärmeaustauschern, einem vor der letzten Kontaktstufe angeordneten Zwischenabsorptionsturm und einem Endabsorptionsturm, dadurch gekennzeichnet, daß der Sumpf des Luft- und/oder Gastro'cknungsturms (1) durch ein abgetauchtes Überlaufrohr (22) mit dem Zwischenabsorptionsturm (2) und die Sümpfe des Zwischenabsorptionsturms (2) und des Endabsorpti.onsturms (3) durch abgetauchte Überlaufrohre (23, 24) mit einem Sammelbehälter "(4) für Schwefelsäure verbunden sind.

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9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,.daß die Sümpfe des Zwischenabsorptionsturms (2), des Endabsorptionsturms (3) und des Sammelbehälters (4) durch die abgetauchten Überlaufrohre (23, 24) hintereinandergeschaltet sind.

10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dall das Unterteil des Endabsorptionsturms (3) als Sammelbehälter' für die Produktsäure ausgebildet ist.

11.. Anlage nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zugabeleitung (26) für Wasser am Zwischenabsorptionsturm (2) angeordnet ist.

12. Anlage nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eins der Überlaufrohre (22, 23, 24) als Säurekühler ausgebildet ist.

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