DE2519928A1

DE2519928A1 - Verfahren zur herstellung von schwefelsaeure

Info

Publication number: DE2519928A1
Application number: DE19752519928
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Dipl Ing Doerr; Hugo Grimm; Georg Schmidt; Michael Tacke; Waldemar Weber
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1975-05-05
Filing date: 1975-05-05
Publication date: 1976-11-18
Also published as: FR2310312B1; NO761497L; MX3195E; US4029751A; GB1548632A; JPS51139597A; YU102976A; AU1317476A; CA1059727A; FR2310312A1; ZA762022B; DE2519928C3; ES447043A1; IT1059780B; BR7602788A; NO147339B; NO147339C; BE841446A; SE416128B; DE2519928B2

Description

KETALLGESELLSCHAFT Frankiurt/M., 25. April 1975 Aktiengesellschaft Schr/HGa 6000 Frankfurt/M.

prov, Nr. 7690 LC

Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Schwefelsäure aus feuchten SO^-haltigen Gasen durch direkte Kühlung der feuchten SO,-haltigen Gase mit wäßriger Schwefelsäure und Kondensation von Schwefelsäure in den unter den Taupunkt der Schwefelsäure gekühlten Gasen und Abfuhr des nicht zur Bildung von Schwefelsäure benötigten Wassers als Wasserdampf mit den Endgasen.

Bei der sog. Trocken-Katalyse wird der S0₂-Gehalt trockener Gase katalytisch zu SO^ umgesetzt und das SO^ in Schwefelsäure absorbiert. Bei der sog. Naß-Katalyse wird der SO₂- und H₂S-GeIIaIt feuchter Gase katalytisch zu SO, umgesetzt. Da die Absorption des SO,-Gehaltes in Schwefelsäure infolge Bildung von Schwefelsäurenebeln schwierig ist, wird im allgemeinen eine aus dem SO, und Wasserdampf gebildete Schwefelsäure auskondensiert. Feuchte S0₂-haltige Gase entstehen z.B. beim Verbrennen H₂S-haltiger Brüden, bei der Nachverbrennung H₂S/S0₂-haltiger Abgase des Claus-Prozesses oder aus metallurgischen Prozessen. Die H₂0/S0₂-haltigen Gase werden mit einem für die Oxydation zu SO, ausreichenden Sauerstoffgehalt und bei entsprechenden Temperaturen in der Kontaktanlage an V₂O,--Katalysatoren umgesetzt und anschließend wird in einer Kondensationsanlage die Schwefelsäure auskondensiert. Überschüssiger Wasserdampf wird in dem Abgas abgeführt. Außerdem können auch SO,-haltige feuchte Gase durch andere Prozesse entstehen, aus denen ebenfalls Schwefelsäure auskondensiert werden muß.

- 2 609847/0812

Aus der DT-PS 607 216 ist es bekannt, das aus der Kontaktanlage austretende feuchte, SO^-haltige Gas in einer ersten Stufe auf 280 - 300⁰C abzukühlen und dann in einer zweiten Stufe durch Kühlung auf etwa 150⁰C die Schwefelsäure auszukondensieren. Die Abkühlung in der ersten Stufe kann durch indirekte Luftkühlung oder durch Einspritzen von Wasser erfolgen. Die Kondensationsstufe besteht aus Kondensationskolonnen, die mit Füllkörpern ausgefüllt sind. Die Abkühlung bei der Kondensation muß langsam erfolgen und darf eine Zeit von 0,5 see nicht unterschreiten. Die Kondensationskolonnen müssen entsprechend groß ausgebildet werden.

Die DT-PS 641 258 beschreibt ein Verfahren, bei dem die Kühlung und Kondensation in einer gemeinsamen Stufe erfolgen, Die Gase werden in einem Berieselungsturm im Gegenstrom mit Wasser oder verdünnter Schwefelsäure berieselt und von 300 - 400⁰C auf 100⁰C abgekühlt. Die dabei auftretenden großen Mengen an Schwefelsäure-Nebeln müssen in einer nachgeschalteten elektrischen Gasreinigung aus den Gasen abgeschieden werden.

Die US-PS 2 199 691 beschreibt ebenfalls die Kühlung und Kondensation in einer gemeinsamen Stufe durch Berieselung der Gase mit Schwefelsäure im Gegenstrom. Die Abkühlung erfolgt von etwa 315⁰C auf 110⁰C und niedriger. Die Schwefelsäure wird aus dem Berieselungsturm mit 170 - 230°C abgezogen, mit gekühlter Schwefelsäure von unter 11O⁰C so vermischt, daß eine Mischtemperatur von unter 130°C eintritt, die gemischte Säure in einem Kühler auf unter 11O⁰C abgekühlt und von dieser gekühlten Säure ein Teilstrom zur Säurekühlung und ein Teilstrom auf den Berieselungsturm geleitet. Die Nachteile dieses Verfahrens bestehen darin, daß eine aufwendige indirekte Kühlung der Gase vor dem Eintritt in den Kondensator erfolgen muß, und daß die gesamte Wärme, die bei der Kühlung und Kondensation in die Säure geht, durch indirekte Kühlung der Säure abgeführt werden muß.

609847/0812 '3-

Die GB-PS 692 109 beschreibt die Kühlung und Kondensation in einer gemeinsamen Stufe, wobei das heiße Gas in einem Injektor mit kalter Schwefelsäure von etwa 20⁰C auf eine Temperatur von etv/a 60°C abgeschreckt wird. Die entstehenden Schwefelsäure-Nebel müssen in einem Elektrofilter niedergeschlagen werden, die gesamte in die Säure übergeführte Wärme muß durch sehr aufwendige indirekte Kühlung abgeführt werden und es kann keine höher konzentrierte Säure erzeugt werden, wenn größere Mengen Wasserdampf im Gas enthalten sind.

Aus der DT-OS 1 792 577 ist es bekannt, den S0₂-Gehalt in Abgasen von Dampfkesselanlagen zunächst katalytisch zu SO, umzusetzen, das SO,-haltige Gas durch indirekten Wärmeaustausch auf Temperaturen von 200 - 14O°C abzukühlen und die dabei erhaltenen Schwefelsäure-Nebel in einem Cottrell-Abscheider bei der gleichen Temperatur abzuscheiden. Dabei besteht die große Gefahr der Kondensatbildung bei der Abkühlung in den indirekten Wärmeaustauschern und die Abscheidung der Nebel ist aufwendig.

Aus der DT-AS 1 467 157 ist es bekannt, die Gase zunächst in einer Konzentriervorrichtung durch Gegenstromberieselung mit einer geringen Menge von Schwefelsäure mit etwa 160°C und 80 % von etwa 275⁰C auf 245⁰C abzukühlen, und danach die Gase in einer zweiten Stufe durch Gegenstromberieselung mit einer großen Menge von gekühlter Schwefelsäure mit etv/a 80 % soweit zu kühlen, daß die Schwefelsäure auskondensiert. In der ersten Stufe fällt eine Säure mit 25O⁰C und 94 % an. Bei diesen Verfahren muß heiße Schwefelsäure umgepumpt werden und es ist eine aufwendige indirekte Kühlung der Gase vor dem Eintritt erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Verfahren zu vermeiden und insbesondere eine weitgehende Entfernung des SO^-Gehaltes mit möglichst geringem betrieblichen xiid apparativen Aufwand auch für sehr SO,-arme Gase und Gase mit hohem Wasserdampfgehalt zu ermöglichen,

609847/0812

- ^h - 2519528

wobei gleichzeitig eine Säure mit höherer Konzentration, z.B. 70 - 95 Gew.?ij H₂SO^, erzeugt werden soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die direkte Kühlung der feuchten SO^-haltigen Gase durch Zugabe von Schwefelsäure von 70 - 95 Gew.% im Gleichstrom auf 120 - 230 ⁰C erfolgt, der größte Teil der Schwefelsäure in einen Sumpf abgeschieden, ein Teilstrom der abgeschiedenen Schwefelsäure nach einer indirekten Kühlung im Kreislauf geführt und den SO-z-haltigen Gasen wieder zugegeben und der andere Teil als Produktion abgeführt wird, den gekühlten Gasen kalte Luft zugemischt, das Gas-Luft-Gemisch anschließend mit verdünnter Schwefelsäure von 5-70 Gew.% behandelt, die verdünnte Schwefelsäure abgeschieden, der abgeschiedenen verdünnten Schwefelsäure Wassei" zugegeben, ein Teilstrom im Kreislauf geführt und dem Gas-Luft-Gemisch wieder zugeleitet, der andere Teil in den Kreislauf der 70 - 95 Gew.%igen Säure geleitet wird, die Menge der zugegebenen Luft und des Wassers so eingestellt wird, daß das aus der Behandlung mit der verdünnten Schwefelsäure austretende Abgas eine für die nachgeschalteten Aggregate unschädliche Temperatur aufweist und bei der Behandlung mit der verdünnten Schwefelsäure die zugegebene Wassermenge in etwa verdampft wird und das Abgas in einem Nebelabscheider von Säurenebeln befreit wird.

Der SO-z-Gehalt der feuchten Gase kann sehr niedrig sein, z.B. etwa 0,3 %, er kann aber auch jeden höheren Wert, z.B. 8 % betragen.

Die Zugabe der Schwefelsäure von 70 - 95 Gew.% im Gleichstrom zu der Strömungsrichtung der mit einer Temperatur von etwa 330 - 450 ⁰C anfallenden SO-z-haltigen Gase kann durch Eindüsen oder Einsprühen erfolgen. Die Behandlung kann in einem Venturi, einem Füllkörperturm, einem Turm mit einer relativ dünnen Füllkörperschicht oder einem Leerturm erfolgen. Bei der direkten Kühlung im Gleichstrom auf

609847/0812

— 5 —

— +, t> ft *% t

J I 3 J L

120 - 230 ⁰C wird die aus dem SO, und Wasserdampf gebildete Schwefelsäure weitgehend auskondensiert und gelangt mit dem größten Teil der zugegebenen Schwefelsäure in den Sumpf. Die Säure aus dem Sumpf wird zweckmäßigerv/eise in eine Vorlage geleitet, aus der Vorlage über einen indirekten Säurekühler, ein Teil der gekühlten Säure als Produktion abgezweigt und der Rest wieder in die Vorlage zurückgeführt. Dadurch wird die Säuretemperatur in der Vorlage gesenkt und die Pumpe sowie der Kühler geschont. Aus der Vorlage fließt die Säure in einen Zwischenbehälter, wird dort mit der rücklaufenden verdünnten Säure gemischt und das Gemisch mit einer Pumpe rezirkuliert. Die Menge der abgezogenen Produktionssäure entspricht der neugebildeten Schwefelsäure. Die Konzentration der zugegebenen Schwefelsäure im Bereich von 70 - 95 Gew.% und die Kühlung der Gase im Bereich von 120 - 230 ⁰C wird so eingestellt, daß im Sumpf eine Schwefelsäure mit der gewünschten Konzentration anfällt. Es wird also nur soviel Wasser auskondensiert wie zur Bildung der Schwefelsäure mit der gewünschten Konzentration erforderlich ist.

Durch die eingeblasene Luft wird das Gasvolumen erhöht, wodurch gleichzeitig auch eine größere Menge an Wasser von dem Gas-Luft-Gemisch als Wasserdampf aufgenommen werden kann. Das heißt, das heiße Gas-Luft-Gemisch kann durch Verdampfungskühlung weiter abgekühlt werden. Die Menge der zugesetzten Luft, die Konzentration der zirkulierenden verdünnten Säure und die Menge des in die verdünnte Säure zugegebenen Wassers werden so gewählt, daß sich durch die Verdampfung des Wassers die gewünschte Temperatur im Abgas einstellt und bei dieser Temperatur das zugegebene Wasser etwa verdampft wird.

Die Kondensation und Bildung der Schwefelsäure aus dem Gas erfolgt weitgehend bei der Kühlung mit der 70 - 95 Gew.?6igen Säure. Bei der Behandlung mit der verdünnten Schwefelsäure entsteht jedoch auch noch ein geringer Teil an Schwefel-

6098 47/0812 OR₁GlNAL inspected

— 6 —

Eine bevorzugte Ausgestaltung bestellt darin, daß das Gas-Luft-Gemisch in einer ersten Stufe mit verdünnter Schwefelsäure von 40 - 70 Gew.% behandelt und danach in einer zweiten Stufe mit verdünnter Schwefelsäure von 5-40 Gew.% behandelt wird und abgeschiedene verdünnte Schwefelsäure aus dem Kreislauf der zweiten Stufe in den Kreislauf der ersten Stufe geleitet wird. Dadurch kann die Kühlung mit der 70 - 95 Gew.%igen Säure auf eine niedrigere Temperatur erfolgen, wodurch die Kondensation und Bildung von Schwefelsäure begünstigt wird.

Eine bevorzugte Ausgestaltung besteht darin, daß die bei der Nebelabscheidung anfallende Säure in den letzten Kreislauf der verdünnten Schwefelsäure geleitet wird. Dadurch wird der Wassergehalt dieser Säure zum Teil für die Verdampfungskühlung ausgenutzt.

Eine bevorzugte Ausgestaltung besteht darin, daß die direkte Kühlung der SO^-haltigen Gase mit 70 - 95 Gew.%iger Schwefelsäure in einem Venturi erfolgt. Die Kühlung in einem Venturi ist bei kleinen App ar at abmessungen möglich und benötigt relativ geringe Betriebskosten.

Eine bevorzugte Ausgestaltung besteht darin, daß die Zumischung der Luft in einer als Sprühabscheider ausgebildeten Verbindungsleitung zwischen der direkten Kühlung mit 70 - 95 Gew.%iger Schwefelsäure und der Behandlung mit der verdünnten Schwefelsäure erfolgt. Dabei wird mit geringem Aufwand eine gute Durchmischung erzielt und es treten keine Kondensationsprobleme während der Zumischung auf.

Eine bevorzugte Ausgestaltung besteht darin, daß die Behandlung mit der verdünnten Schwefelsäure im Gegenstrom erfolgt. Dadurch wird eine gute Durchmischung und eine weitgehende Kondensation und Bildung der im- Gasgemisch noch vorhandenen restlichen Säure bewirkt.

609847/0812 - 7 -

Eine Ausgestaltung besteht darin, daß der im Kreislauf geführte Teilstrom der abgeschiedenen verdünnten Schwefelsäure mindestens teilweise durch einen indirekten Kühler geleitet wird. Dadurch kann die Temperatur mit relativ geringem Aufwand gesenkt werden, falls die Menge der zugemischten Luft gesenkt werden soll.

Eine bevorzugte Ausgestaltung besteht darin, daß die Temperatur des Abgases aus der Behandlung mit der verdünnten Schwefelsäure 70 - 85 ⁰C beträgt. Diese Temperatur ist besonders günstig im Hinblick auf die Schonung der nachgeschalteten Aggregate und dem erforderlichen Aufwand für die Kühlung.

Die Erfindung wird an Hand der Beispiele und Figuren näher und beispielhaft erläutert.

Beispiel 1 (Fig. 1)

Über Leitung 1 werden 10 000 Nm⁵/h feuchte SO₂- und H₂S-haltige Gase mit.einer Gaszusammensetzung von

55 Nm³/h SO₂ = 0,55 Vol.tf

65 Nm⁵/h H₂S = 0,65 VoI.%

410 Nm³/h CO₂ = 4,10 VoI.%

450 Nm³/h O₂ = 4,50 Vol.?6

5840 Nm⁵/h N₂ = 58,40 Vol.tf

3180 Nm³/h H_£0 = 31,30 VoI .#

mit einer Temperatur von 45O°C in den Kontaktkessel 2 eingeleitet. In den beiden Kontakthorden 3 und 3a werften mit Vanadinkatalysatoren das eingebrachte H₂S zu SO₂ verbrannt und das gesamte SO₂ zu SO, umgesetzt. Zwischen den Kontakthorden 3 und 3a erfolgt eine Zwischenkühlung des Reaktionsgases mittels 2620 Nm³/h Luft, welche über ein Luftfilter 4 gesaugt und mit dem Gebläse 5 über Leitung 5a in die Mischvorrichtung 6 rat einer Temperatur von ca. 30°C in den Kontaktkessel 2 geblasen wird. 12620 Nnr/h SO,-haltige Gase werden mit einer Temperatur von ca. 405 ⁰C über Leitung. 7

609847/0812

— <j ■— <-* r- ·+ /·> /η λ

,: ■■> 1 Ci J- i

in den Venturi 8 .geleitet. Dort erfolgt eine direkte Kühlung des Gases bei gleichzeitiger weitgehender Kondensation des im Gas enthaltenen SO, zu H₂SO^. 12 nr/h H₂SO^ mit einer Konzentration von 85 Gew.% und einer Temperatur von ca. 85 ⁰C werden mit der Pumpe 17 über Leitung 14, Düse 9 im Gleichstrom mit den Gasen eingedüst. Die Füllkörperschicht dient zur Verbesserung des Kühl- und Kondensationsvorgangs. Der Großteil der eingedüsten Schwefelsäure wird im Sumpf 11 abgeschieden. Das Gas wird mit einer Temperatur von 190 ⁰C über die als Sprühabscheider ausgebildete Gasleitung 12, welche Umlenkvorrichtungen 15 enthält, aus dem Venturi 8 abgeleitet. Über Stutzen 13, Leitung 41 werden mit dem Ventilator 40 ca. 2500 Nnr/h Luft mit einer Temperatur von ca. 30 ⁰C in der Gasleitung 12 dem Hauptgasstrom zugemischt. Hierbei werden die Gase auf ca. 140 ⁰C abgekühlt. In dem ' Berieselungsturm 26 mit Füllkörperschicht 27 erfolgt die restliche Kondensation des noch im Gas enthaltenen SO,. Hierbei werden 12 m^/h H₂SO^ mit 40 Gew.% mit der Pumpe 32 über Leitung 31, Düse 28 in den Turm 26 eingedüst. Die Säure wird im Turmsumpf 26a gesammelt. Die Gaskühlung auf 75 ⁰C erfolgt durch H₂0-Verdampfung. Das zur Kühlung benötigte H₂O wird über Leitung 42 in den Säurekreislauf eingespeist. Das Gas-Luft-Gemisch, beladen mit dem überschüssigen H₂O-Dampf und mit Säurenebeln verläßt über Säuresprühabscheider 29, Leitung 30 das Kühl- und Kondensationsaggregat 8 und In dem Nebelabscheider 36, welcher mit Filterkerzen 37 ausgerüstet ist, werden die Schwefelsäurenebel abgeschieden. Über Leitung 38 verlassen die vom SO, und von den Schwefelsäurenebeln weitgehendst befreiten Abgase die Anlage. Die in den Filterkerzen 37 abgeschiedene Flüssigkeit wird im Sumpf 36a gesammelt und über Leitung 39 in den Dünnsäurekreislauf des Berieselungsturmes 26 bzw. in die Vorlage 33 geleitet. Die Starksäure mit einer Konzentration von 85 Gew.% H₂SO^ und einer Temperatur von ca. 180 ⁰C verläßt über Leitung 19 den Venturisumpf 11 und wird in die Vorlage 20 geleitet. Mit der Pumpe 22 werden ca. 50 m /h Säure über den Kühler 23 gefördert und dort von ca. 85 ⁰C auf 60 ⁰C

ORIGINAL INSPECTED 60984 7/0812

-9- *519928

abgekühlt. Über Leitung 24 werden ca. 49,5 m /h Säure wieder in die Vorlage 20 geleitet. Ca. 0,5 m /h Produktion werden mit einer Konzentration von 85 Gew.% H₂SO^ und einer Temperatur von 60 ⁰C abgegeben. Über Leitung 21 läuft die auf ca. 85 ⁰C gekühlte Säure in eine Mischvorlage 16 wo über Leitung 35 die Dünnsäure zugegeben wird.

BeisOiel 2 (Fig. 2)

Über Leitung 1a werden 10 000 Nm³/h feuchte SO₂- und H₂S-haltige Gase mit einer Gaszusammensetzung von

30 Nm³/h SO₂ = 0,30 Vol.96

75 Nm³/h H₂S = 0,75 Vol.%

15 Nm³/h COS = 0,15 Vol.9«

395 Nm³/h CO₂ = 3,95 VoI .96

460 Nm³/h O₂ = 4,60 Vol.9£

5855 Nm³/h N₂ = 58,55 VoI.96

3170 Nm³/h H₂O = 31,70 Vol.96

mit einer Temperatur von ca. 360 ⁰C über den Wärmeaustauscher 1b geleitet, dort auf 450 ⁰C vorgewärmt und über Leitung 1 in den Kontaktkessel 2 eingeleitet. In den drei Kontakthorden 3, 3a und 3b werden mit Vanadinkatalysatoren das eingebrachte H₂S zu SO₂ verbrannt und das gesamte SO₂ zu SO, umgesetzt. Über Leitung 3c werden die vorumgesetzten Gase in den Wärmeaustauscher 1b geleitet, dort auf ca. 440 ⁰C abgekühlt und über Leitung 3d zur Kontakthorde 3a geleitet. Zwischen den Kontakthorden 3a und 3b erfolgt eine Zwischenkühlung mittels SOO Nm³/h Luft, welche über Luftfilter 4, Gebläse 5 über Leitung 5a, Mischvorrichtung 6 mit einer Temperatur von ca. 30 ⁰C in den Kontaktkessel 2 geblasen wird.

Die SO,-haltigen Gase werden mit einer Temperatur von ca. 405 ⁰C über Leitung 7 in die Kühl- und Kondensationsanlage 3 und 26 eingeleitet. In dieser Anlage erfolgt wie im Beispiel 1 "beschrieben die Aufarbeitung des SO, zu 85 %±ger Schwefelsäure. ORIGINAL INSPECTED

609847/0812 - 10 - .

Beis-oiel 3 (Fig. 3)

Über Leitung 7 werden 10 000 Nm,³/h feuchte SO^-haltige Gase

mit einer Gaszusammensetzur*g von

173 Nm³/h SO₃ = 1,73 Vol. 96

11,5 Nm³/h SO₂ = 0,12 Vol.96

386,4 Nm³/h CO₂ = 3,86 VoI .96

1123,0 Nm³/h O₂ =11,23 Vol.96

6135,9 Nm³/h N₂ = 61,36 Vol.96

2170,2 Nm³Ai H₉O = 21,70 Vol.96

O,

mit einer Temperatur von ca. 400 C in die Kühl- und Kondensationsanlage 8 und 26 eingeleitet.

In dieser Anlage erfolgt wie im Beispiel 1 beschrieben die Aufarbeitung des SO^ zu 85 %iger Schwefelsäure.

Beispiel 4 (Fig. 4)

Über Leitung 1a wird 435 kg/h flüssiger Schwefel und über Leitung 1b 463 kg/h H₂S in den Verbrennungsofen 1c eingeleitet und mit ca. 7175 Nnr/h Luft, welche über Leitung 5a zugemischt wird, verbrannt. Die Verbrennungsgase gelangen anschließend über Leitung 1d in den Abhitzekessel 1e, wo sie auf ca. 600 ⁰C abgekühlt werden. Über Leitung 1g verlassen die Gase den Abhitzekessel. Durch Luftzumischung von 2225 Nm³Ai über Leitung 1f wird die Temperatur auf 450 ⁰C gesenkt.

Über Leitung 1 werden ca. 10 000 Nm³/h feuchte S0₂-haltige Gase mit einer Gaszusammensetzung von

600 Nm³Ai SO₂ = 6,0 Vol.96

1208 Nm³Ai O₂ = 12,08 Vol.96

7582 Nm³Ai N₂ = 75,82 Vol.96

611 Nm³Ai H₂O = 6,11 Vol.96

in den Kontaktkessel 2 eingeleitet. In den Kontakthorden 3, 3a, 3b und 3c werden mit Vanadinkatalyäatoren das SO₂ zu SO^ umgesetzt. Zwischen den Kontakthorden wird zur Kühlung des Reaktionsgases atmosphärische Luft mit einer Temperatur

609847/0812

2S1S328

von 30 ⁰C eingeblasen. Über die Mischvorrichtungen 6, 6a und 6b werden insgesamt 6700 Nm /h Luft zugeführt. Die Luft (einschließlich der Verbrennungs- und Verdünnungsluft) wird über das Luftfilter 4 mit dem Gebläse 5 angesaugt.

16 4OQ Nnr/h SO-^-haltige Gase werden mit einer Temperatur von ca. 410 ⁰C über Leitung 7 in den Venturi 8 geleitet. Dort erfolgt eine direkte Kühlung des Gases bei gleichzeitiger weitgehender Kondensation des im Gas enthaltenen SO, zu HoSOa . Ca. 55 nr/h H₂SO^ mit einer Konzentration von 95 Gew.% und einer Temperatur von ca. 75 ⁰C werden mit der Pumpe 17 über Leitung 14, Düse 9 im Gleichstrom mit den Gasen eingedüst. Die Füllkörperschicht 10 dient zur Verbesserung des Kondensationsvorganges. Der Großteil der eingedüsten Schwefelsäure wird im Sumpf 11 abgeschieden. Das Gas wird mit einer Temperatur von ca. 170 ⁰C über die als Sprühabscheider ausgebildete Gasleitung 12, welche Umlenkvorrichtungen 15 enthält, aus dem Venturi 8 abgeleitet. Die Starksäure mit einer Konzentration von 95 Gew.% H₂SO^ und einer Temperatur von ca. 170 ⁰C verläßt über Leitung 19 den Venturisumpf 11 und wird in die Vorlage 20 geleitet. Mit der Pumpe 22 werden ca. 200 nr/h Säure über den Kühler 23 gefördert und dort von ca. 75 ⁰C auf 50 ⁰C abgekühlt. Über Leitung 24 werden ca. 198,4 nr/h Säure wieder in die Vorlage 20 geleitet. Ca. 1,6 nr/h Produktion werden mit einer Konzentration von ca. 95 Gew.% H₂SO^ und einer Temperatur von 50 ⁰C abgegeben. Über Leitung 21 läuft die auf ca. 75 ⁰C eingestellte Säure in eine Mischvorlage 16, wo über Leitung 35 die ca. 0,47 nr/h Dünnsäure mit einer Konzentration von 70 Gew.% H₂SO^ zugegeben wird. Über Stutzen 13, Leitung 41 werden mit dem Ventilator 40 ca. 1750 Nnr/h Luft mit einer Temperatur von ca. 30 ⁰C in der Gasleitung 12 dem Hauptgasstrom zugemischt. Hierbei werden die Gase auf ca. 1-55 ⁰C abgekühlt. In dem zweistufigen Berieselungsturm 26 mit den Füllkörperschichten 27 und 27a erfolgt die restliche Kondensation des noch im Gas enthaltenen SO^. Hierbei werden ca. 25 Tcr/h. H₂SO^ mit 70 Gevr.% mit der Pumpe 32 über Leitung 31, Düse 28 auf die

609847/0812 origsnal inspected

- 12 -

Füllkörperschicht 27 verteilt. Die Säure wird im Turmsumpf 26a gesammelt und läuft über Leitung 34 in den Vorlaufbehälter 33 ab. Die Gaskühlung auf ca. 95 °C am Austritt der ersten Stufe des Berieselungsturmes 26 erfolgt durch Wasserverdampfung .

Über Gasstutzen 26b verläßt das Gas-Luft-Gemisch die erste Stufe des Berieselungsturmes 26 und gelangt in die zweite Stufe. Mit der Pumpe 32a werden über Leitung 31a ca. 25 m /h H₂SO^ mit 20 Gew.% über die Düse 28a auf die Füllkörperschicht 27a verteilt. Die Säure wird im Turmsumpf 26c gesammelt und läuft über Leitung 34a in den Vorlaufbehälter 33a ab. Die Gaskühlung auf 45 ⁰C am Austritt der zweiten Stufe des Berieselungsturmes 26 erfolgt ebenfalls durch Wasserverdampfung.

Das Gas-Luft-Gemisch, beladen mit dem überschüssigen H₂0-Dampf und mit Säurenebeln verläßt über Sprühabscheider 29, Leitung 30 das Kühl- und Kondensationsaggregat 8 und 26. In dem Nebelabscheider 36, welcher mit Filterkerzen 37 ausgerüstet ist, werden die bei der Kühlung gebildeten Nebel abgeschieden. Über Leitung 38 verlassen die vom SO^, und von den Schwefelsäurenebeln weitgehendst befreiten Abgase die Anlage. Die in den Filterkerzen 37 abgeschiedene Flüssigkeit wird im Sumpf 36a gesammelt und über Leitung 39 in den Dünnsäurekreislauf des Berieselungsturmes 26 bzw. in die Vorlage 33 geleitet.

Die Vorteile der Erfindung bestehen hauptsächlich darin, daß es möglich ist, die Kondensation in einfacher Weise in direktem Wärmeaustausch mit verdünnter Schwefelsäure durchzuführen, gleichzeitig eine relativ konzentrierte Schwefelsäure zu erzeugen und die Bildung von Nebeln gering zu halten. Alle anfallenden Zwischenprodukte können in das System zurückgeführt werden.

- Patentansprüche -

ORlGfK¹AL LMSPECTED

609847/0812

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Erzeugung von Schwefelsäure aus feuchten SO^-haltigen Gasen durch direkte Kühlung der feuchten SCU-haltigen Gase mit wäßriger Schwefelsäure und Kondensation von Schwefelsäure in den unter den Taupunkt der Schwefelsäure gekühlten Gasen und Abfuhr des nicht zur Bildung von Schwefelsäure benötigten Wassers als Wasserdampf mit den Endgasen, dadurch gekennzeichnet, daß die direkte Kühlung der· feuchten SO-^-haltigen Gase durch Zugabe von Schwefelsäure von 70 - 95 Gew.$ im Gleichstrom auf 120 - 230 ⁰C erfolgt, der größte Teil der Schwefelsäure in einen Sumpf abgeschieden, ein Teilstrom der abgeschiedenen Schwefelsäure nach einer indirekten Kühlung im Kreislauf geführt und den SO^-haltigen Gasen wieder zugegeben und der andere Teil als Produktion abgeführt wird, den gekühlten Gasen kalte Luft zugemischt, das Gas-Luft-Gemisch anschließend mit verdünnter Schwefelsäure von 5-70 Gew.% behandelt, die verdünnte Schwefelsäure abgeschieden, der abgeschiedenen verdünnten Schwefelsäure Wasser zugegeben, ein Teilstrom im Kreislauf geführt und dem Gas-Luft-Gemisch wieder zugeleitet, der andere Teil in den Kreislauf der 70 - 95 Gew.%igen Säure geleitet wird, die Menge der zugegebenen Luft und des Wassers so eingestellt wird, daß das aus der Behandlung mit der verdünnten Schwefelsäure austretende Abgas eine für die nachgeschalteten Aggregate unschädliche Temperatur aufweist und bei der Behandlung mit der verdünnten Schwefelsäure die zugegebene Wassermenge in etwa verdampft wird und das Abgas in einem Nebelabscheider von Säurenebeln befreit wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas-Luft-Gemisch in einer ersten Stufe mit verdünnter Schwefelsäure von 40 - 70 Gew.% behandelt und danach einer zweiten Stufe mit verdünnter Schwefelsäure von

ORIGINAL INSPECTED 609847/0812 _ 2 - "

5-40 Ge\i.% behandelt wird und abgeschiedene verdünnte Schwefelsäure aus dem Kreislauf der zweiten Stufe in den Kreislauf der ersten Stufe geleitet wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Nebelabscheidung anfallende Säure in den letzten Kreislauf der verdünnten Schwefelsäure geleitet wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die direkte Kühlung der SCU-haltigen Gase mit 70 - 95 Gew.^iger Schwefelsäure in einem Venturi erfolgt.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zumischung der Luft in einer als Sprüh abscheider ausgebildeten Verbindungsleitung zwischen der direkten Kühlung mit 70 - 95 Gew.^iger Schwefelsäure und der Behandlung mit der verdünnten Schwefelsäure erfolgt.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung mit der verdünnten Schwefel säure im Gegenstrom erfolgt.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der im Kreislauf geführte Teilstrom der abgeschiedenen verdünnten Schwefelsäure mindestens teilweise durch einen indirekten Kühler geleitet wird.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Abgases aus der Behandlung mit der verdünnten Schwefelsäure 70 - 85 ⁰C beträgt. .

INSPECTE
609847/0812

4$

Leerseite