DE2519928C3

DE2519928C3 - Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure

Info

Publication number: DE2519928C3
Application number: DE2519928A
Authority: DE
Inventors: Hugo 6000 Frankfurt Grimm; Michael 6050 Offenbach Tacke
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1975-05-05
Filing date: 1975-05-05
Publication date: 1981-04-02
Also published as: BE841446A; CA1059727A; SE416128B; MX3195E; BR7602788A; NO147339B; NO147339C; FR2310312A1; NO761497L; SE7605105L; ES447043A1; US4029751A; NL7604134A; IT1059780B; JPS608965B2; DE2519928A1; GB1548632A; ZA762022B; YU102976A; DE2519928B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Schwefelsäure aus feuchten SO₃-haltigen Gasen

durch direkte Kühlung der feuchten SO₃-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 SO₂-Gehalt trockener Gase katalytisch zu SO₃ umgesetzt und das SO₃ in Schwefelsäure absorbiert. Bei der sog. Naß-Katalyse wird der SO₂- und H₂S-Gehalt feuchter Gase

katalytisch zu SO, umgesetzt. Da die Absorption des SO₃-Gehaltes in Schwefelsäure infolge Bildung von Schwefelsäurenebeln schwierig ist, wird im allgemeinen eine aus dem SO₃ und Wasserdampf gebildete Schwefelsäure auskondensiert. Feuchte SO₂-haltige Gase entstehen z. B. beim Verbrennen H,S-haltiger Brüden, bei der Nachverbrennung H₂S/SO₂-haltiger Abgase des Claus-Prozesses oder aus metallurgischen Prozessen. Die H,O/SO₂-haltigen Gase werden mit einem für die Oxydation zu SO₃ ausreichenden Sauer-

stoffgehalt und bei entsprechenden Temperaturen in der Kontaktanlage an V₂O₅-Katalysatoren umgesetzt und anschließend wird in einer Kondensatioasanlage die Schwefelsäure auskondensiert. Überschüssiger Wasserdampf wird in dem Abgas abgeführt. Außerdem können auch SO₃-haltige feuchte Gase durch andere Prozesse entstehen, aus denen ebenfalls Schwefelsäure auskondensiert werden muß.

Aus dar DE-PS 607216 ist es bekannt, daß aus der Kontaktanlage austretende feuchte, SO,-haltige Gas in einer ersten Stufe auf 280 bis 300° C abzukühlen und dann in einer zweiten Stufe durch Kühlung auf etwa 150° C die Schwefelsäure auszukondensieren. Die Abkühlung in der ersten Stufe kann durch indirekte Luftkühlung oder durch Einspritzen von Wasser erfolgen. Die Kondensationsstufe besteht aus Kondensationkolonnen, die mit Füll körpern 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 DE-PS 641258 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 bis 400° C auf 100° C abgekühlt. Die dabei auftretenden großen Mengen an Schwefelsäure-Nebeln müssen in einer nachgeschalteten elektrischen Gasreinigung aus den Gasen abgeschieden werden.

Die US-PS 2199691 beschreibt ebenfalls die Kühlung und Kondensation in einer gemeinsamen Stufe durch Berieselung der Gase mit Schwefelsäure im Gegenstrom. Die Abkühlung erfolgt von etwa 315° C

auf 110° C und niedriger. Die Schwefelsäure wird aus dem Berieselungsturm mit 170 bis 230° C abgezogen, mit gekühlter Schwefelsäure von unter 110 ° C so vermischt, daß eine Mischtemperatur von unter 130° C eintritt, die gemischte Säure in einem Kühler auf unter 110° C abgekühlt und von dieser gefühlten Säure ein Teilstrom zur Säure kühlung 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.

Die GB-PS 692109 beschreibt die Kühlung und Kondensation in einer gemeinsamen Stufe, wobei das heiße Gas in einem Injektor mit kalter Schwefelsäure von etwa 20° C auf eine Temperatur von etwa 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 DE-OS 1792577 ist es bekannt, den SO₂-Gehalt in Abgasen von Dampfkesselanlagen zunächst katalytisch zu SO₃ umzusetzen, das SO,-haltige Gas durch indirekten Wärmeaustausch auf Temperaturen von 200 bis 140° C abzukühlen und die dabei erhaltenen Schwefelsäure-Nebel in einem Cottrell-Abscheider bei der gleichen Temperatur abzuscheiden. Dabei besteht die große Gefalir der Kondensatbildung bei der Abkühlung in den indirekten Wärmeaustauschern und die Abscheidung der Nebel ist aufwendig.

Aus der DE-AS1467157 ist es bekannt, die feuchten SOj-haltigen Gase durch Gegenstromberieselung mit einer sehr schwefelsäurereichen wäßrigen Lösung von 70 bis 90% Schwefelsäure in einer Konzentriervorrichtung zu kühlen. Nach einem besonderen Merkmal wird die Temperatur der SO₃-haltigen Gase vor der Behandlung mit der Schwefelsäure durch indirekte Kühlung auf einen Wert etwas über ihren Niederschlagspunkt, z.B. auf 275⁰C, gebracht. Die Kühlung mit der Schwefelsäure in der Konzentrierstufe erfolgt auf etwa 250° C, wobei die Aufgabetemperatur der Säure etwa 160° C beträgt. Die gesamte Berieselungssäure wird abgeschieden und als Produktionssäure abgeführt. Danach wird das Gas in einer zweiten Stufe durch Gegenstromberieselung mit einer großen Menge gekühlter Schwefelsäure 80% soweit gekühlt, daß die Schwefelsäure auskondensiert. Der größte Teil der in dieser Stufe eingeführten Schwefelsäure wird durch die Kühlung im Kreislauf geführt, und nur der Teil der Schwefelsäure in die erste Stufe geführt, der dort nach einmaligem Durchgang als Produktionssäure mit etwa 94% und 250° C anfällt. Dieses Verfahren benötigt eine aufwendige indirekte Kühlung des feuchten SO₃-haltigen Gases vor dem Eintritt, wobei die Kühlung so geregelt werden muß, daß der NiederschlagspunH nach bei schwankenden Gastemperaturen nicht unterschritten wird. Die in die erste Kondensationsstufe geleitete Schwefelsäure muß mit hoher Temperatur gepumpt werden, und die gesamte in der zweiten Kondensationsstufe anfallende Wärme muß durch indirekte Kühlung der umgepumpten Säu^e abgeführt werden.

Aus B. WAeSt-"r »Die Schwefelsäurefabrikation« (1961), S. 414 ist eine einstufige Kondensation bekannt, bei der das den Kontaktkessel verlassende SO₃-GaS durch Berieselung mit 78%iger Schwefelsäure gekühlt wird. Dabei muß die anfallende Wärme aus der Säure durch indirekte Kühlung entfernt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Verfahren zu vermeiden und insbesondere eine weitgehende Entfernung des SO₃-

Gehaltes mit möglichst geringem betrieblichen und apparativen Aufwand auch für sehr SO₃-arme Gase und Gase mit hohem Wasserdampfgehalt zu ermöglichen, wobei gleichzeitig eine Säure mit höherer Konzentration, z. B. 70 bis 95 Gew.% H₂SO₄, erzeugt werden soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die direkte Kühlung der feuchten SO₃-haltigen Gase durch Zugabe von Schwefelsäure von 70 bis 95 Gew.% im Gleichstrom auf 120 bis 230° C erfolgt, der größte Teil der Schwefelsäure in einen Sumpf abgeschieden, ein Teilstrom der abgeschiedenen Schwefelsäure nach einer indirekten Kühlung im Kreislauf geführt und den SO₃-haltigen Gasen wieder zugegeben und der andere Teil als Produktion abgeführt wird, den gekühlten Gasen kalve Luft zugemischt, das Gas-Luft-Gemisch anschließend mit verdünnter Schwefelsäure von 5 bis 70 Gew.% behandelt, die verdünnte Schwefelsäure abgeschieden, der abgeschiedenen verdünnten Schwefelsäure

ίο Wasser zugegeben, ein Teilstrom im Kreislauf geführt und dem Gas-Luft-Gemisch wieder zugeleitet, der andere Teil in den Kreislauf der 70 bis 95 Gew.%igen Säure geleitet wird, die Menge der zugegebenen Luft und des Wassers so eingestellt wird, daß das aus der

j5 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 SO₃-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 bis 95 Gew.% im Gleichstrom zu der Strömungsrichtung der mit einer Temperatur von etwa 330 bis 450° C anfallenden SO₃-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 120 bis 230° C wird die aus dem SO₃ und Wasserdampf gebildete Schwefelsäure weitgehend auskondensiert und gelangt mit dem größten Teil der zugegebenen Schwefelsäure in den Sumpf. Die Säure aus dem Sumpf wird zweckmäßigerweise in eine Vorlage geleitet, aus der Vorlage über einen indirekten Säurekühler, ein Teil der gekühlten Säure als Produk-

bo tion 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 zuffeup.hp.npn Srhwpfpl-

säure im Bereich von 70 bis 95 Gew.% und die Kühlung der Gase im Bereich von 120 bis 230° C wird so eingestellt, daß im Sumpf eine Schwefelsäure mit der gewünschten Konzentration anfällt. Es wird also nur so viel 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 bis 95 Gew.%igen Säure. Bei der Behandlung mit der verdünnten Schwefelsäure entsteht jedoch auch noch ein geringer Teil an Schwefelsäure.

Eine bevorzugte Ausgestaltung besteht darin, daß das Gas-Luft-Gemisch in einer ersten Stufe mit verdünnter Schwefelsäure von 40 bis 70 Gew.% behandelt und danach in einer zweiten Stufe mit verdünnter Schwefelsäure von 5 bis 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 bis 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 SO₃-haltigen Gase mit 70 bis 95 Gew.%iger Schwefelsäure in einem Venturi erfolgt. Die Kühlung in einem Venturi ist bei kleinen Apparatabmessungen 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 bis 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.

Eine Ausgestaltung besteht darin, daß der im Kreislauf geführte Teüstrom 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 ge-450 NmVh O₂
5840 NmVh N₂
3180NmVhH₂O

senkt werden soll.

Eine bevorzugte Ausgestaltung besteht darin, daß die Temperatur des Abgases aus der Behandlung mit der verdünnten Schwefelsäure 70 bis 85^c C 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 erhläutert.

Beispiel 1 (Fig. 1)

Über Leitung 1 werden 10000 NmVh feuchte SO₂- und H₂S-haItige Gase mit einer Gaszusammensetzung von

55NmVhSO, = 0,55 Vol.%

65NmVhH₂S = 0,65 Vol.%

410NmVhCO, = 4,10 Vol.%

= 4,50 Vol.%
= 58,40 Vol.%
= 31,80 Vol.%

mit einer Temperatur von 450° C in den Kontaktkessel 2 eingeleitet. In den beiden Kontakthorden 3 und 3a werden mit Vanadinkatalysatoren das eingebrachte H₂S zu SO₂ verbrannt und das gesamte SO₂

zu SO₃ umgesetzt. Zwischen den Kontakthorden 3 und 3a erfolgt eine Zwischenkühlung des Reaktionsgases mittels 2620 NmVh Luft, welche über ein Luftfilter 4 gesaugt und mit dem Gebläse 5 über Leitung 5a in die Mischvorrichtung 6 mit einer Temperatur von ca. 30° C in den Kontaktkessel 2 geblasen wird. 12620NmVh SO₃-haltige Gase werden mit einer Temperatur von ca. 405 ° C über Leitung 7 in den Venturi 8 geleitet. Dort erfolgt eine direkte Kühlung des Gases bei gleichzeitiger weitgehender Kondensa-

tion des im Gas enthaltenen SO₃ zu H,SO₄. 12 mVh H₂SO₄ mit einer Konzentration von 85 Gew.% und einer Temperatur von ca. 85° C werden mit der Pumpe 17 über Leitung 14, Düse 9 im Gleichstrom mit den Gasen eingedüst. Die Füllkörperschicht 10 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° C 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 NmVh Luft mit einer Temperatur von ca. 30° C in der Gasleitung 12 dem Hauptgasstrom zugemischt. Hierbei werden die Gase

so auf ca. 140° C abgekühlt. In dem Berieselungsturm 26 mit Füllkörperschicht 27 erfolgt die restliche Kondensation des noch im Gas enthaltenen SO₃. Hierbei werden 12 mVh H₂SO₄ mit 40 Gew.% mit der Pumpe 32 über Leitung 31, Düse 28 in den Turm 26 einge-

düst. Die Säure wird im Tunnsumpf 26a gesammelt. Die Gaskühlung auf 75° C erfolgt durch H₂O-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 3· das Kühl- und Kondensationsaggregat 8 und 26. In dem Nebelabscheider 36, welcher mit Fälterkerzen 37 ausgerüstet ist, werden die Schwefelsäurenebel abgeschieden. Über Leirung 38 verlassen die vom SO₃ 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.% H₂SO₄ und einer Temperatur von ca. 180° C verläßt über Leitung 19 den Venturisumpf 11 und wird in die Vorlage 20 geleitet. Mit der Pumpe 22 werden ca. 50 nrVh Säure über den Kühler 23 gefördert und dort von ca. 85° C auf 60° C abgekühlt. Über Leitung 24 werden ca. 49,5 mVh Säure wieder in die Vorlage 20 geleitet. Ca. 0,5 rtvVh Produktion werden mit einer Konzentration von 85 Gew.% H,SO₄ und einer Temperatur von 60° C abgegeben. Über Leitung 21 lauft die auf ca. 85 ° C gekühlte Säure in eine Mischvorlage 16 wo über Leitung 35 die Dünnsäure zugegeben wird.

Beispiel 2 (Fig. 2)

Über Leitung la werden 10000 NmVh feuchte SO,- und H,S-haltige Gase mit einer Gaszusammensetzung von

30NmVhSO, = 0,30 Vol.%

75 NmVh H₂S = 0,75 Vol.%

15 Nm-Vh COS = 0,15 Vol.%

395NmVhCO, - 3,95 Vol.%

460NmVhO," = 4,60 Vol.%

5855 NmVh Nj = 58,55 Vol.%

3170 NmVh H,O = 31.70 Vol.%

mit einer Temperatur von ca. 360° C über den Wärmeaustauscher Xb geleitet, dort auf 450" C vorgewärmt und über Leitung 1 in den Kontaktkessel 2 eingeleitet. In den drei Kontakthorden 3, 3a und 3b werden mit Vanadinkatalysatoren das eingebrachte H-.S zu SO₂ verbrannt und das gesamte SO₂ zu SO, umgesetzt. Über Leitung 3c werden die vorumgesetzten Gase in den Wärmeaustauscher \b geleitet, dort auf ca. 440° C abgekühlt und über Leitung 3d zur Kontakthorde 3a geleitet. Zwischen den Kontakthorden 3a und 3b erfolgt eine Zwischenkühlung mittels 800 NmVh Luft, welche über Luftfilter 4, Gebläse 5 über Leitung Sa, Mischvorrichtung 6 mit einer Temperatur von da. 30° C in den Kontaktkessel 2 geblasen wird.

Die SOj-haltigen Gase werden mit einer Temperatur von ca. 405° C über Leitung 7 in die Kühl- und Kondensationsanlage 8 und 26 eingeleitet. In dieser Anlage erfolgt wie im Beispiel 1 beschrieben die Aufarbeitung des SO₃ zu 85%iger Schwefelsäure.

Beispiel 3 (Fig. 3)

Über Leitung 7 werden 10000 NmVh feuchte SO,-haltige Gase mit einer Gaszusammensetzung von

173 NmVhSO. = i,73Voi.%

11,5NmVhSO₂ = 0,12 Vol.%

386,4 NmVh CO, = 3,86 Vol.%

1123,0 NmVh O, " =11,23 Vol.%

6135,9 NmVh Nj =61,36 \'o\.^cA

2170,2 NmVh H₂O = 21,70 Vol. ¹Zc

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 la werden 435 kg/h flüssiger Schwefel und über Leitung Xb 463 kg/h H,S in den Verbrennungsofen Ic eingeleitet und mit ca. 7175 NmVh Luft, welche über Leitung 5« zugemischt wird, verbrannt. Die Verbrennungsgase gelangen anschließend über Leitung Xd in den Abhitzekessel Xe, wo sie auf ca. 600° C abgekühlt werden. Über Leitung Ig verlassen • die Gase den Abhitzekessel. Durch Luftzumischung von 2225 NmVh über Leitung Xf wird die Temperatur auf 450° C gesenkt.

Über Leitung 1 werden ca. 10000 Nm-Vh feuchte SO₂-haltige Gase mit einer Gaszusammensetzung von

'" 600NmVhSO, = 6,0 Vol.%

1208 NmVh O- * =12,08 Vol.%

7582 NmVh N," = 75,82 Vol.%

611 NmVh h;O = 6,11 Vol.%

>■> in den Kontaktkessel 2 eingeleitet. In den Kontakthorde!) 3, 3a, 3b und 3c werden mit Vanadinkatalysatoren das SO₂ zu SO₃ umgesetzt. Zwischen den Kontakthorden wird zur Kühlung des Reaktionsgases atmosphärische Luf; mit einer Temperatur von 30° C

ή eingeblasen. Über die Mischvorrichtungen 6, 6a und 6b werden insgesamt 6700 NmVh Luft zugeführt. Die Luft (einschließlich der Verbrennungs- und Verdünmingsluft) wird über das Luftfilter 4 mit dem Gebläse 5 angesaugt.

16400 NmVh SO,-haltige Gase werden mit einer Temperatur von ca. 410° C 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 H₂SO₄. Ca. 55 mVh H₂SO₄ mit einer Konzentration von 95 Gew.% und einer Temperatur von ca. 75° C 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° C über die als Sprühabscheider ausgebildete Gasleitung 12, welche Umlenkvorrichtungen 15 enthält, aus dem Venturi 8 abgeleitet. Die Starksäure mit einer Konzentration von 95 Gew.% H₁SO₄ und einer Temperatur von ca. 170° C verläßt über Leitung 19 den Venturisumpf 11 und wird in die Vorlage 20 geleitet. Mit der Pumpe 22 werden ca. 200 mVh Säure über den Kühler 23 gefördert und dort von ca. 75° C auf 50° C abgekühlt. Über Leitung 24 werden ca. 198,4 mVh Säure wieder in die Vorlage 20 geleitet. Ca. 1,6 mVh Produktion werden mit einer Konzentration von ca. 95 Gew.% HjSO₄ und einer Temperatur von 50° C abgegeben. Über Leitung 21 läuft die auf ca. 75° C eingestellte Säure in eine Mischvorlage 16, wo über Leitung 35 die ca. 0,47 m'/h Dünnsäure· mit einer Konzentration von 70 Gew.% H₂SO₄ zugegeben wird. Über Stutzen 13, Leitung 41 werden mit dem Ventilator 40 ca. 1750 NmVh Luft mit einer Temperatur von ca. 30° C in der Gasleitung 12 dem Hauptgasstrom zugemischt. Hierbei werden die Gase auf ca. 155° C abgekühlt. In dem zweistufigen Berieselungsturm 26 mit den Füllkörperschichten 27 und 27a erfolgt die restliche Kondensation des noch im Gas enthaltenen SO₃. Hierbei werden ca. 25 m'/hH₂SO₄ mit 70 Gew.% mit der Pumpe

32 über Leitung 31, Düse 28 auf die FüHkörperschicht 27 verteilt. Die Säure wird im Turmsumpf 26e 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-Ge-

misch die erste Stufe des Bericselungsturmes 26 und gelangt in die zweite Stufe. Mit der Pumpe 32a werden über Leitung 31a ca. 25 mVh H₂SO₄ 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 Vorlaufbchälter 33a ab. Die Gaskühlung auf 45° C am Austritt der zweiten Stufe des Berieselungsturmes 26 erfolgt ebenfalls durch Wasserverdampfung.

Das Gas-Luft-Gemisch, beladen mit dem überschüssigen H₂O-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 SO₃ 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.

Das feuchte SO^-haltige Gas kann ohne vorherige indirekte Kühlung in die erste Kondensationsstufe geleitet werden, die Aufgabetemperatur der Säure in diese Stufe liegt wesentlich niedriger und der Hauptanteil der entsprechend dem Taupunktsgleichgewicht aus der Gasphase auskondensierenden Schwefelsäure wird bereits in dieser Stufe abgeschieden. Durch die Kaltluftzumischung wird die Gastemperatur herabgesetzt, das Gasvoiumen erhöht und bei der Behandlung mit verdünnter Schwefelsäure in der zweiten Kontaktstufe das aufsteigende Gas durch adiabatische Wasserverdampfung weiter abgekühlt, wobei die restlichen 3chwefelsäuredämpfe aus der Gasphase auskondensitrt werden. Die adiabatische Wasserverdampfung und Kühlung kann durch abgestimmte Zugabe von Wasser gesteuert werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Erzeugung von Schwefelsäure aus feuchten SO,-haltigen Gasen durch direkte Kühlung der feuchten SO₃-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 SO₃-haltigen Gase durch Zugabe von Schwefelsäure von 70 bis 95 Gew.% im Gleichstrom auf 120bis 230° Cerfolgt, der größte Teil der Schwefelsäure in einen Sumpf abgeschieden, ein Teilstrom der abgeschiedenen Schwefelsäure nach einer inairekten Kühlung im Kreislauf geführt und den SO₃-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 bis 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 bis 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 bis 70 Gew.% behandelt und danach einer zweiten Stufe mit verdünnter Schwefelsäure von 5 bis 40 Gew.% 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 SOj-haltigen Gase mit 70 bis 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 Sprühabscheider ausgebildeten Verbindungsleitung zwischen der direkten Kühlung mit 70 bis 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 Schwefelsäure 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 bis 85° C beträgt.