DE2812842A1 - Verfahren zur herstellung von schwefelsaeure, insbesondere fuer die produktion von phosphatduengern - Google Patents

Verfahren zur herstellung von schwefelsaeure, insbesondere fuer die produktion von phosphatduengern

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DE2812842A1
DE2812842A1 DE19782812842 DE2812842A DE2812842A1 DE 2812842 A1 DE2812842 A1 DE 2812842A1 DE 19782812842 DE19782812842 DE 19782812842 DE 2812842 A DE2812842 A DE 2812842A DE 2812842 A1 DE2812842 A1 DE 2812842A1
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sulfuric acid
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DE19782812842
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Tadeusz Bronikowski
Kazimierz Grzadkowski
Wieslaw Kawecki
Wilhelm Korejwo
Wanda Pasiuk-Bronikowska
Jerzy Werner
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B17/00Sulfur; Compounds thereof
    • C01B17/69Sulfur trioxide; Sulfuric acid
    • C01B17/74Preparation
    • C01B17/76Preparation by contact processes
    • C01B17/775Liquid phase contacting processes or wet catalysis processes

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Description

  • Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure, insbesondere für die Produktion von Phosphatdüngern Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von insbesondere zur Produktion von Phosphatdüngern bestimmter Schwefelsäure.
  • In allen bisher bekannten Verfahren zur Herstellung der Schwefelsäure wird als Halbprodukt Schwefeldioxid eingesetzt.
  • Seine weitere Verarbeitung zum Schwefeltrioxid erfordert den Einsatz von Oxidations-Katalysatoren. In diesem Zusammenhang besteht die wichtigste Frage bei der Herstellung der Schwefelsäure in der Auswahl eines entsprechenden Katalysators, der gleichzeitig billig und beständig gegen Kontaktgifte sein soll und der eine hohe Prozeß ausbeute und eine technische Geschwindigkeit im ganzen Bereich der anzuwendenden Schwefeldioxidkonzentrationen usw. gewährleistet.
  • Außer den beim Turmverfahren verwendeten Stickstoffmonoxiden gehören zu den bekannten, bei der Herstellung von Schwefelsäure nach Kontaktverfahren verwendeten, bei hohen Temperaturen wirkenden Katalysatoren feinverteiltes Platin, Eisen(III)-oxid, Vanadium-, Chrom-Strontium- und andere Kontakte.
  • Sie werden mit gutem Erfolg in industriellem Maßstab eingesetzt, wobei die in Turmsystemen hergestellte Schwefelsäure eine Konzentration von ungefähr 80%, und die in Kontaktsystemen, die allgemein in der Welt angewandt werden, hergestellte eine Konzentration von 98% aufweist. Es besteht jedoch in der Industrie ein sehr großer Bedarf an schwächer konzentrierter Schwefelsäure. Dieser Bedarf wird meistens durch Verdünnen der in den Fabriken hergestellten Schwefelsäure von hoher Konzentration mit Wasser gedeckt, was den Einsatz einer zusätzlichen, gegen die Korrosion durch Einwirkung von verdünnten wäßrigen Schwefelsäurelösungen geschützten Apparatur erfordert.
  • Die bestehenden Verfahren zur Herstellung einer schwach konzentrierten, eine Konzentration von 30% nicht überschreitenden Schwefelsäure, die wie beispielsweise das Verfahren gemäß der PL-PS 43 279 im Kontakt von das Schwefeldioxid und gasförmigen Sauerstoff enthaltenden Gasen mit einer einen Zusatz von feinverteilten tonhaltigen Mineralstoffen und 5prozentigem Ferrosulfat als Katalysator enthaltenden Wasserlösung bestehen, haben keinen breiteren Einsatz gefunden, denn die Herstellung nach diesem Verfahren erfordert angesichts der sehr langsam verlaufenden Oxidation, den Einsatz von teuren, großen Apparaturen. Dieses Verfahren kann nach den Forschungen von St. Bretsznajder (Przemysl Chemiczny Nr. 6, Bd. 37, 1958) durch Vergrößerung der Kontaktfläche des Gases mit der Flüssigkeit, d.h. durch die Durchführung der Oxidation des Schwefeldioxids in einer Schicht dynamischen Schaumes beschleunigt werden, wobei allerdings die Menge des als Katalysator für diese Reaktion verwendeten Ferrosulfats verhältnismäßig groß ist. Außerdem stellt dieses Verfahren zur Erreichung einer genügenden Rentabilität hohe Anforderungen an die Reinheit der das Schwefeldioxid enthaltenden Gase.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein ökonomisch durchführbares Verfahren zur Erzeugung einer verdünnten wäßrigen Schwefelsäurelösung durch katalytische Oxidation von schwach konzentrierten, SO2-haltigen Gasen, wie sie als Nebenprodukte bei zahlreichen industriellen Prozessen auftreten, anzugeben, wobei die erhaltene verdünnte Schwefelsäure besonders geeignet ist, bei der Herstellung von Phosphatdüngern verwendet zu werden.
  • Die gestellte Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung einer insbesondere zur Produktion von Phosphatdüngern bestimmten Schwefelsäure durch intensiven Durchfluß eines mit Sauerstoff und eventuell anderen neutralen Gasen gemischten Schwefeldioxids durch eine gegebenenfalls Schwefelsäure enthaltende wäßrige Lösung eines Katalysators bei erhöhter Temperatur erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Katalysator für die Oxidation des Schwefeldioxids Ferro-Ferri-Verbindungen +2 +3 in einem Molverhältnis Fe : Fe im Bereich von 0,005 bis 0,1 eingesetzt werden.
  • Als Ferro-Ferri-Verbindungen werden erfindungsgemäß vor allem Sulfate angewandt, wobei aber auch Sulfite, Karbonate, Hydroxide und andere unter den Reaktionsbedingungen lösliche Eisenverbindungen eingesetzt werden können.
  • Das Verfahren wird bei einer konstanten Gasdurchflußgeschwindigkeit von 0,8 bis 4,5 m/s und bei einer Temperatur im Bereich von 40 bis 850C sowohl periodisch als auch kontinuierlich durchgeführt.
  • Das Schwefeldioxid kann aus den Abgasen von chemischen, energetischen, petrochemischen und Hüttenvorgängen stammen und im Gemisch mit anderen Gasen vorliegen. Dieses Gemisch kann dabei außer dem Schwefeldioxid und Sauerstoff zusätzlich solche neutralen Gase wie N2, SO3,CO, COS, CO2, H2O und andere enthalten.
  • Es hat sich unerwarteterweise erwiesen, daß das Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure, bestehend im intensiven Durchfluß eines Schwefeldioxids, Sauerstoff und eventuell andere neutrale Gase enthaltenden Gasgemisches durch eine einen Katalysator enthaltende wäßrige Lösung, durch Erreichen einer hohen Prozeßgeschwindigkeit und hohen Reaktionsausbeute des eingeführten Schwefeldioxids ökonomisch werden kann, wenn die Qualität und die Menge des verwendeten Katalysators genau bestimmt wird. Die ökonomisch erforderliche Geschwindigkeit kann auch in Anwesenheit von Verunreinigungen in dem zusammen mit dem Schwefeldioxid und dem Sauerstoff zugeführten Gasgemisch erreicht werden.
  • Die Verwendung einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Schwefelsäure ist insbesondere in Industriezweigen von Bedeutung, in denen keine konzentrierte Schwefeläure verbraucht wird; somit wird ein wesentlicher Teil dieses wichtigen Handelsrohstoffes eingespart.
  • Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Schwefelsäure kann entweder als solche verwendet werden oder zur Verdünnung von konzentrierter Schwefelsäure dienen.
  • Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbare Schwefelsäure findet eine besondere Anwendung in der Produktion von Phosphatdüngern, wobei sich der Gehalt von aus dem verwendeten Katalysator stammenden Spurenmengen von Ferrum-Ionen vorteilhaft auswirkt.
  • Wie allgemein bekannt, werden die in solchen Mineralen wie Apatit und Phosphorit enthaltenen in Wasser nicht löslichen Kalziumphosphate mit Schwefelsäure von einer durchschnittlichen Konzentration von 62 bis 70% behandelt, wodurch eine Umwandlung der unlöslichen Phosphate in eine durch die Pflanzen assimilierbare Form erfolgt Bei der Herstellung von Phosphatdüngern werden vor dem Beginn des Verfahrens die Rohminerale zunächst z.B. in einer Kugelmühle fein vermahlen und dann in einem Mischer mit Schwefelsäure gemischt, deren Konzentration durch Mischen konzentrierter Schwefelsäure mit Wasser eingestellt wird.
  • Es hat sich erwiesen, daß der Ersatz des Wassers beim Verdünnen der konzentrierten Schwefelsäure durch die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Schwefelsäure die Qualität der Phosphatdünger wesentlich erhöht. Die Zugabe von zusammen mit der Schwefelsäurelösung eingeführten Ferrum-Ionen wirkt der Bildung von Klumpen aus dem Dünger-Granulat entgegen und stellt ein wertvolles. Spurenelement für die Pflanzen dar.
  • Ein zusätzlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Schwefelsäure besteht darin, daß es den Verbrauch von Gasen mit sehr kleinen Schwefeldioxidkonzentrationen ermöglicht, die bei anderen bekannten Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure ökonomisch nicht genutzt werden können.
  • In diesem Zusammenhang weisen die nicht durchreagierten, die Anlage verlassenden Gase nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure eine wesentlich niedrigere Konzentration an Schwefeldioxid auf, als die Abgase z.B. aus den Absorptionskolonnen der Kontaktsysteme zur Herstellung von konzentrierter Schwefelsäure, was von großer Bedeutung für den Umweltschutz ist.
  • Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
  • Beispiel 1 Durch 13,1 1 einer wäßrigen Lösung, enthaltend 1,5% Schwefelsäure und 1,4% Eisen in Form von Ferrosulfat und Ferrisulfat, wobei das Verhältnis Fe+2 : Fe+3 0,04 beträgt, wird bei einer Temperatur von 73°C mit einer konstanten Geschwindigkeit von 185 m3/h ein Gasgemisch geleitet, das 0,58% SO2, 3,16% O2, 61 CO2, 0,1% CO und 85,15% N2 enthält. Es wird nach 2 Stunden ein Anstieg der Schwefelsäurekonzentration auf 5,5% erreicht, was der Herstellung von 0,76 kg Schwefelsäure entspricht.
  • Beispiel 2 3 Durch einen Behälter, enthaltend anfangs 1,5 m einer Lösung mit O,E> Pe in Form von Sulfaten mit einem Verhältnis Fe Fe von O,Ü3 werden bei einer Temperatur von 830c mit einer konstanten Geschwindigkeit von 8800 Nm3/h Gase geleitet, die 0,36% SO2, 9,8% O2, 0,04% SO3, 9% H2O in Dampfform und 80,80% N2 enthalten. Die Lösung wird kontinuierlich mit einer Geschwindigkeit von 1000 l/h dem Behälter zugeführt und abgeleitet. Die Prozeßausbeute beträgt während einzel Stunde 1100 kg 14,5prozentige Schwefelsäure mit einem 0,6prozentigen Eisengehalt.
  • Beispiel 3 In einem bei 800C arbeitenden Mehrstufenabsorber werden bei einem Verbrauch an Gasgemisch wie im Beispiel 1 und des Katalysators mit einem Verhältnis von Fe+2 Fe+3 von 0,1 während 5 Stunden 10 Tonnen 8prozentiger Schwefelsäure mit einem 0,38prozentigen Zusatz an Eisen hergestellt. Mit der gewonnenen Säure wurde konzentrierte Schwefelsäure verdünnt und dann wurde mit dieser in bekannter Weise 34,5% Phosphorpentoxid enthaltender Phosphorit der Art Marokko, der zunächst zu einer einem Rückstand von 20% auf einem Sieb mit 1600 Maschen/cm2 entsprechenden Korngröße vermahlen worden war, angeteigt. Es wurden 82,5 Tonnen staubartiges Superphosphat, darunter 2,25 Tonnen staubartiges Superphosphat aus der aus dem Absorber stammenden Säure gewonnen, wodurch bei gleichzeitiger Einsparung einer äquivalenten Menge konzentrierter Schwefelsäure,des sogenannten Monohydrates, die Produktion um 2,8% anstieg.

Claims (1)

  1. Patentanspruch Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure, insbesondere zur Produktion von Phosphatdüngern, durch intensiven Durchfluß von mit Sauerstoff und gegebenenfalls anderen neutralen Gasen gemischtem Schwefeldioxid durch eine gegebenenfalls Schwefelsäure enthaltende wäßrige Lösung eines Katalysators bei erhöhter Temperatur, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß als Katalysator Ferro-Ferri-Verbindungen mit einem Molverhältnis Fe92 Fe+3 im Bereich von 0,005 bis 0,1 verwendet werden
DE19782812842 1977-03-30 1978-03-23 Verfahren zur herstellung von schwefelsaeure, insbesondere fuer die produktion von phosphatduengern Withdrawn DE2812842A1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
PL19703877A PL107500B1 (pl) 1977-03-30 1977-03-30 Sposob wytwarzania kwasu siarkowego,zwlaszcza do produkcji nawozow fosforowych

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2812842A1 true DE2812842A1 (de) 1978-10-05

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DE19782812842 Withdrawn DE2812842A1 (de) 1977-03-30 1978-03-23 Verfahren zur herstellung von schwefelsaeure, insbesondere fuer die produktion von phosphatduengern

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DD (1) DD135073A5 (de)
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FI (1) FI66161C (de)
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2215177A1 (de) * 1971-03-29 1972-10-12 Chiyoda Chem Eng Construct Co Verfahren zur Behandlung eines Schwefeldioxid enthaltenden Gases

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2215177A1 (de) * 1971-03-29 1972-10-12 Chiyoda Chem Eng Construct Co Verfahren zur Behandlung eines Schwefeldioxid enthaltenden Gases

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GMELINS Handbuch der anorganischen Chemie, 8. Aufl. Nr.9, Teil B, Lfg.3 (1963), S. 1457 - 1461) *

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PL197038A1 (pl) 1978-10-09
FI66161B (fi) 1984-05-31
CS195660B2 (en) 1980-02-29
FI66161C (fi) 1984-09-10
PL107500B1 (pl) 1980-02-29
DD135073A5 (de) 1979-04-11
FI780959A (fi) 1978-10-01

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