DE2905083C2

DE2905083C2 -

Info

Publication number: DE2905083C2
Application number: DE2905083A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Dipl.-Ing. 6500 Mainz De Doerr; Helmut Ing.(Grad.) 6369 Karben De Diekmann; Hugo Ing.(Grad.) 8760 Miltenberg De Grimm; Ulrich Dipl.-Chem. Dr. 6382 Friedrichsdorf De Sander; Michael Ing.(Grad.) Tacke; Waldemar Ing.(Grad.) 6050 Offenbach De Weber
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1979-02-10
Filing date: 1979-02-10
Publication date: 1988-02-25
Also published as: JPH0233645B2; JPS55109209A; DE2905083A1; ZA796848B; ES486477A1; US4333917A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure aus SO₂-haltigen Gasen durch katalytische Umsetzung zu SO₃ und Absorption des SO₃ mittels konzen trierter Schwefelsäure, unter Reinigung und Kühlung des SO₂-haltigen Gases, Vortrocknung von gereinigtem und ge kühltem SO₂-haltigen Gas mit verdünnter Schwefelsäure, End-Trocknung des SO₂-haltigen Gases mit konzentrierter Schwefelsäure, Aufkonzentrierung von verdünnter Schwefel säure aus der Vortrocknung durch direkten Kontakt mit Wasser aufnehmenden Gasen und Rückführung in die Vor trocknung.

Bei der Herstellung von Schwefelsäure durch katalytische Umsetzung von SO₂ und SO₃ und Absorption des SO₃ in Schwefel säure werden die SO₂-haltigen Gase vor dem Einsatz in die Kontaktanlage mit konzentrierter Schwefelsäure getrocknet.

Diese Trocknersäure nimmt dabei eine dem Wassergehalt der SO₂-haltigen Gase entsprechende Menge an Wasser auf und wird verdünnt. Durch teilweisen Austausch der Trocknersäure mit der konzentrierten Absorbersäure wird die Konzentration der Trocknersäure konstant gehalten. Zur Erzeugung einer Produktionssäure mit einer gewünschten Schwefelsäurekon zentration muß also die Wasserbilanz des Systems eingehal ten werden, d. h. die Wasseraufnahme der Trocknersäure darf in Abhängigkeit von SO₂-Gehalt der Gase einen bestimmten Wert nicht überschreiten. Falls die SO₂-haltigen Gase mehr Wasser enthalten, muß der überschüssige Wassergehalt vor der Trocknung entfernt werden. Dazu wird die Temperatur der SO₂-haltigen Gase vor der Trocknung auf einen Wert ge senkt, bei dem das überschüssige Wasser auskondensiert und der im Gas verbleibende Wasserdampfgehalt höchstens der Wasserbilanz entspricht. Die Kühlung der SO₂-haltigen Gase auf diese Temperatur erfolgt in der konventionellen Gas reinigung und Kühlung, wobei die Kühlung entsprechend durch geführt wird. Die Kühlung erfolgt auf direktem Weg durch Behandlung der Gase mit verdünnter Schwefelsäure und/oder Wasser und auf indirektem Weg durch Wasser und/oder Luft. Die Kühlung ist jedoch durch die Temperatur des zur Ver fügung stehenden Wassers oder der Luft begrenzt.

Auch bei einer direkten Rückkühlung der Wasch- und Kühl säure, wie sie in der GB-PS 7 44 465 beschrieben ist, ist der Kühleffekt durch die Temperatur und den Feuchtigkeits gehalt der Luft beschränkt. Luft mit einem hohen Feuchtig keitsgehalt gestattet nur eine geringe Wasserverdampfung und einen entsprechend geringen Kühleffekt. Bei diesem Verfahren werden die heißen SO₂-haltigen Gase in der kon ventionellen Gasreinigung und Kühlung in einer ersten Stufe mittels zirkulierender, verdünnter Schwefelsäure von 45% gekühlt und gewaschen, ein Teilstrom oder die gesamte ablaufende Waschsäure wird mit Luft in direkten Kontakt unter Wasserverdampfung gekühlt und wieder in den Wasch kreislauf zurückgeführt. In einer zweiten Stufe erfolgt eine weitere Kühlung der Gase durch direkten Kontakt mit einer Waschflüssigkeit, die durch indirekten Wärmeaustausch gekühlt und im Kreislauf geführt wird. Die End-Kühlung in der zweiten Stufe ist damit außerdem wiederum von der Temperatur des Kühlmittels abhängig. Die Begrenzung der Kühltemperatur wirkt sich insbesondere bei Gasen mit einem niedrigen SO₂-Gehalt aus und auch bei Gasen mit höheren SO₂-Gehalten, wenn Oleum erzeugt werden soll. Die gerei nigten und gekühlten Gase werden anschließend allgemein in einer Naß-EGR von Schwefelsäure-Nebeln befreit, die sonst durch den Trockner gehen und in die Kontaktanlage gelangen. Die Erzielung niedriger Gastemperaturen in der konventio nellen Gasreinigung und Kühlung kann auch, wie in der US-PS 36 84 440 und DE-PS 19 22 012 beschrieben, bei hohen Kühltemperaturen durch Wasserdampfungskühlung mit Hilfe des Endgases der Kontaktanlage erfolgen. In einer ersten Stufe werden die heißen Gase mit verdünnter Schwefel säure von 2 bis 7% gewaschen, die ablaufende Waschsäure wird indirekt mit Wasser gekühlt und zurückgeführt. In einer zweiten Stufe werden die Gase durch direkten Kontakt mit verdünnter Schwefelsäure von 2 bis 7% weiter gekühlt, die ablaufende Waschsäure wird durch direkten Kontakt mit dem Endgas unter Wasserverdampfung gekühlt und wieder in den Wäscher zurückgeführt. Das Endgas kann vorher durch indirekten Wärmeaustausch gekühlt werden. Die gekühlten SO₂-haltigen Gase werden dann wie üblich in eine Naß-EGR zur Nebelabscheidung geleitet. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß ein großer Teil des in der sehr dünnen Schwe felsäure gelösten SO₂ von dem Endgas ausgetrieben und in die Atmosphäre gelangt, wenn der SO₂-Gehalt im Endgas an stelle der angegebenen 1500 ppm nur noch 500 ppm beträgt, wie es heute allgemein gefordert wird.

Wenn infolge zu hoher Temperatur des Kühlwassers oder der Kühlluft das SO₂-haltige Gas in der konventionellen Gas reinigung und Gaskühlung nicht auf die für die Wasser bilanz erforderliche niedrige Temperatur gekühlt werden kann, kann der danach noch vorhandene überschüssige Wasser gehalt der SO₂-haltigen Gase mit verdünnter Schwefelsäure in einer Vortrocknung entfernt werden.

Aus der US-PS 24 15 142 ist es bekannt, den nach einer kon ventionellen Gasreinigung und Kühlung in den SO₂-haltigen Gasen noch vorhandenen überschüssigen Wassergehalt in einer Vortrocknung mit verdünnter Schwefelsäure von 35-85 Gew.-% unter Gegenstromführung von Gas und Schwefelsäure zu ent fernen, die ablaufende verdünnte Schwefelsäure eventuell aufzuheizen im direkten Kontakt mit dem Endgas der Kontakt anlage unter Gegenstromführung aufzukonzentrieren und nach einer Kühlung wieder in die Vortrocknung zu leiten. Dabei können mehrere Stufen angewendet werden. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß die gesamte verdünnte Schwefelsäure in den Aufkonzentrierer gepumpt wird und dort eine relativ große SO₂-Menge ausgetrieben und in das Abgas gelangt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den nach einer konventionellen Gasreinigung und Gaskühlung in den SO₂- haltigen Gasen noch vorhandenen überschüssigen Wassergehalt in einer Vortrocknung zu entfernen, wobei möglichst wenig SO₂in die Atmosphäre gelangt, und die Vortrocknung in möglichst wirtschaftlicher Weise erfolgt.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß

a) die verdünnte Schwefelsäure von 30-70 Gew.-% in der Vortrocknung im Kreislauf geführt wird,
b) ein Teilstrom der verdünnten Schwefelsäure aus dem Kreislauf der Vortrocknung in einer Aufkonzentrierung durch direkten Kontakt mit Wasser aufnehmenden Gasen aufkonzentriert und in die Vortrocknung zurückgeleitet wird, wobei die Konzentration der aufkonzentrierten rückgeleiteten verdünnten Schwefelsäure merklich über der Konzentration der verdünnten Schwefelsäure im Kreislauf der Vortrocknung gehalten wird,
c) der Teilstrom der verdünnten Schwefelsäure in der Aufkonzentrierung im Kreislauf geführt und durch indirekten Wärmeaustausch aufgeheizt wird,
d) der Kreislauf der verdünnten Schwefelsäure in der Vortrocknung durch indirekten Wärmeaustausch gekühlt wird,
e) die Temperatur des SO₂-haltigen Gases beim Austritt aus der Vortrocknung gleich oder höher gehalten wird als die Temperatur des Gases beim Eintritt in die Vortrocknung,
f) mehr Wasser in der Vortrocknung aus dem SO₂-haltigen Gas entfernt wird als theoretisch zur Erzielung der gewünschten Konzentration der Produktions-Schwefel säure erforderlich ist, und die über die theoretische Menge hinausgehende Menge an entferntem Wasser in Form von verdünnter Schwefelsäure aus dem Vortrockner in das konventionelle Säuresystem der Kontaktanlage geleitet und in Form von Produktions-Schwefelsäure aus dem Säuresystem abgeführt wird,
g) und die gemäß (f) aus der Vortrocknung in der ver dünnten Schwefelsäure abgeleitete Menge an Schwefel säure durch Zugabe von konzentrierter Schwefelsäure mit einem entsprechenden Schwefelsäuregehalt aus dem konventionellen Säuresystem der Kontaktanlage er setzt wird.

Als Wasser aufnehmendes Gas kann Endgas der Kontaktanlage, Luft, sauberes Rauchgas oder ein Gemisch dieser Gase ver wendet werden. Die Konzentration der Schwefelsäure in dem Kreislauf der Vortrocknung und dem Kreislauf der Aufkon zentrierung wird konstant gehalten. Die Menge des Teil stromes, der aus der Vortrocknung in die Aufkonzentrierung geleitet wird, und die Menge und Konzentration des Teil stromes, der aus der Aufkonzentrierung in die Vortrocknung geleitet wird, wird so eingestellt, daß die Konzentrationen in den Kreisläufen konstant bleiben und die gewünschte Menge an Wasser aus der Vortrocknung in die Aufkonzentrierung befördert wird. In der Vortrocknung wird die Säurekonzen tration im Kreislauf und die Ablauftemperatur der Säure so gewählt, daß die gewünschte Menge an Wasser aus dem SO₂- haltigen Gas von der Säure aufgenommen wird. Die Ablauf temperatur der Säure ist höher als ihre Auflauftemperatur. Die bei der Wasseraufnahme in der Säure entstandene Wärme wird durch den indirekten Wärmeaustausch mit einem Kühl medium und von dem SO₂-haltigen Gas abgeführt. Die Säure konzentration im Kreislauf der Aufkonzentrierung und Auf lauftemperatur der Säure wird so gewählt, daß die gewünschte Menge an Wasser aus der Säure von dem Wasser aufnehmenden Gas aufgenommen wird. Die Ablauftemperatur der Säure ist niedriger als ihre Auflauftemperatur. Die verlorene Wärme menge wird durch den indirekten Wärmeaustausch bzw. durch fühlbare Wärme der Wasser aufnehmenden Gase wieder ersetzt. Die Aufheizung im indirekten Wärmeaustausch kann mittels Absorbersäure, Dampf usw. erfolgen. Durch die Entfernung von mehr Wasser in der Vortrocknung als theoretisch erfor derlich und durch Überführung dieser Menge in Form einer ent sprechenden Menge von verdünnter Schwefelsäure in das kon ventionelle Säuresystem der Kontaktanlage, wird ein geringer Teilstrom der verdünnten Schwefelsäure aus der Vortrocknung und Aufkonzentrierung abgeleitet. Dadurch wird verhindert, daß sich die verdünnte Schwefelsäure mit Verunreinigungen anreichert, die auch nach der konventionellen Gasreinigung noch in sehr geringen Mengen im SO₂-haltigen Gas vorhanden sind. Das konventionelle Säuresystem der Kontaktanlage be steht aus dem End-Trockner, dem Endabsorber und evtl. dem Zwischenabsorber und Oleumturm. Es ist auch möglich, in der Vortrocknung mehr Wasser zu entfernen und dieses in der Aufkonzentrierung in dem Wasser aufnehmenden Gas abzuführen. Dies kann bei stark schwankenden Betriebsbedingungen von Vorteil sein. Das fehlende Wasser wird dann in dem konven tionellen Säuresystem der Kontaktanlage von außen dosiert zugegeben. Die Vortrocknung und Aufkonzentrierung kann in Venturi-Apparaten, Leertürmen oder Türmen mit Füllkörpern erfolgen.

Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die ver dünnte Schwefelsäure gemäß (f) aus dem Vortrockner in den End-Trockner geleitet wird. Dadurch wird der SO₂-Gehalt der verdünnten Schwefelsäure dem in die Kontaktanlage eintre tenden SO₂-haltigen Gas zugeführt.

Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die Konzentration der aufkonzentrierten verdünnten Schwefel säure gemäß (g) 2 bis 40 Gew.-% höher ist als die Konzen tration der verdünnten Schwefelsäure im Kreislauf der Vor trocknung. Dadurch ist nur die Zuleitung eines kleinen Teilstromes der verdünnten Schwefelsäure aus der Vor trocknung in die Aufkonzentrierung erforderlich und der SO₂-Gehalt im Abgas ist sehr gering.

Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die Temperatur des SO₂-haltigen Gases beim Austritt aus der Vortrocknung gemäß (e) 5 bis 20°C höher liegt als beim Eintritt. Dadurch können die Flächen der Kühler gering ge halten werden, da Wärme mit dem SO₂-haltigen Gas abgeführt wird.

Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß gas seitig gesehen vor der Vortrocknung gemäß (a) bis (g) eine erste Vortrocknung durchgeführt wird, die verdünnte Schwe felsäure der ersten Vortrocknung in einer zusätzlichen Aufkonzentrierung auf etwa die Konzentration der ersten Vortrocknung im direkten Kontakt mit Wasser aufnehmenden Gasen aufkonzentriert und in die erste Vortrocknung zurück geleitet wird, wobei die Temperatur in der ersten Vor trocknung so eingestellt wird, daß bei der gewählten Kon zentration der verdünnten Schwefelsäure die gewünschte Menge an Wasser von der verdünnten Schwefelsäure aufgenommen wird und in der zusätzlichen Aufkonzentrierung bei einer bestimmten Temperatur des Wasser aufnehmenden Gases wieder ausgetrieben wird. Die Aufkonzentrierungen können gas seitig gesehen hintereinander oder parallel geschaltet werden. Dadurch sind nur geringe Wärmeaustauschflächen für die Kreisläufe der verdünnten Schwefelsäure erforder lich.

Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die Vortrocknung in zwei hintereinandergeschalteten Vor trocknern erfolgt, ein Teilstrom der verdünnten Schwefel säure aus dem Kreislauf des gasseitig gesehenen zweiten Vortrockners in den ersten Vortrockner geleitet wird und die Konzentration der verdünnten Schwefelsäure im Kreis lauf des zweiten Vortrockners höher gehalten wird als im Kreislauf des ersten Vortrockners, die Aufkonzentrierung in zwei säureseitig hintereinandergeschalteten Aufkonzen trierern erfolgt, ein Teilstrom der verdünnten Schwefel säure aus dem Kreislauf des ersten Vortrockners in den säureseitig gesehen ersten Aufkonzentrierer geleitet wird, ein Teilstrom der verdünnten Schwefelsäure aus dem Kreis lauf des ersten Aufkonzentrierers in den zweiten Aufkon zentrierer geleitet wird, ein Teilstrom der aufkonzen trierten verdünnten Schwefelsäure aus dem Kreislauf des zweiten Aufkonzentrierers in den zweiten Vortrockner ge leitet wird, und die Konzentration in allen Säurekreisläu fen konstant gehalten wird. Die Aufkonzentrierung kann gasseitig gesehen hintereinander oder parallel geschaltet werden. Dadurch braucht nur eine sehr geringe Menge an verdünnter Schwefelsäure aus der Vortrocknung in die Auf konzentrierung geleitet werden, und es gelangt dement sprechend sehr wenig SO₂ aus der verdünnten Schwefelsäure in das Abgas.

Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die erste Vortrocknung im Gleichstrom zwischen Gas und ver dünnter Schwefelsäure durchgeführt wird. Dadurch erfolgt nur eine geringe SO₂-Aufnahme in der verdünnten Schwefel säure.

Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die Temperatur der aus der End-Trocknung austretenden SO₂-hal tigen Gase auf 70 bis 90°C gehalten wird. Dadurch sind nur geringe Wärmeaustauschflächen erforderlich und die Wärmebilanz für das Kontaktsystem wird verbessert.

Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß bei SO₂-haltigen Gasen mit einem SO₂-Gehalt über 4% nur eine Teilgasmenge in die Vortrocknung geleitet wird und daraus die, bezogen auf das Gesamtvolumen der SO₂-haltigen Gase erforderliche Menge an Wasser entfernt wird. Dadurch können die Vortrockner klein gestaltet werden.

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

Fig. 1 zeigt ein Fließschema für Gase mit einem SO₂-Gehalt von 4,5%, bei dem nur eine Teil gasmenge in die Vortrocknung geleitet wird, und Vortrocknung und Aufkonzentrierung ein stufig mit Kreislaufführung der verdünnten Schwefelsäure erfolgt.

Fig. 2 zeigt ein Fließschema für Gase mit einem SO₂-Gehalt von 3%, bei dem Vortrocknung und Aufkonzentrierung zweistufig mit Kreislauf führung der verdünnten Schwefelsäure in allen Stufen erfolgt.

Fig. 3 zeigt ein Fließschema für Gase mit einem SO₂-Gehalt von 1,7%, bei dem Vortrocknung und Aufkonzentrierung zweistufig mit Kreis laufführung der verdünnten Schwefelsäure in jeder Stufe der Vortrocknung und in der ersten Stufe der Aufkonzentrierung erfolgt.

Außerdem wird das SO₂-haltige Gas im Kontakt system durch Fremdwärme aufgeheizt. Diese Aufheizung durch Fremdwärme kann bei geringen SO₂-Gehalten von unter etwa 3% vorteil haft sein und kann vor oder im Kontaktsystem erfolgen.

In den Figuren stellen die Positionen folgende Teile dar:

Pos. 1 bis 4:Gasleitung für die SO₂-haltigen Gase Pos. 5:Gasleitung für SO₃-haltiges Gas aus letzter Kontakthorde zum Endabsorber Pos. 6 bis 7:Gasleitungen für das Endgas nach dem Endabsorber Pos. 10 bis 12, 16 a bis 19, 30, 31:Säureleitungen für die verdünnte Schwefelsäure Pos. 13 bis 16,
25, 26:Säureleitungen für die konzentrierte Trocknersäure Pos. 20 bis 22, 27 bis 29:Säureleitungen für die konzentrierte Endabsorbersäure Pos. 23, 24, 27 s, 28:Säureleitungen für die konzentrierte Zwischenabsorbersäure (nur Fig. 1) Pos. 40:Vortrockner
Gleichstrom-Venturi (Fig. 1)
bedüster Turm (Fig. 2, 3) Pos. 40 a:erster Vortrockner
Gleichstrom-Venturi (Fig. 2, 3) Pos. 41:Sprühabscheider Pos. 42:Trockner Pos. 43:Aufkonzentrierer Gleichstrom-Venturi (Fig. 1) Pos. 43 a:erster Aufkonzentrierer bedüster Turm (Fig. 2, 3) Pos. 43 b:zweiter Aufkonzentrierer Gleichstrom-Venturi (Fig. 2, 3) Pos. 44:Kontaktsystem Pos. 45:Endabsorber Pos. 46:Zwischenabsorber Pos. 47:Säurekühler Pos. 48:Aufheizer für verdünnte Schwefelsäure Pos. 49:Säurepumpen Pos. 50:Gebläse Pos. 51:Gas-Wärmeaustauscher (Fig. 3) Pos. 52:Aufheizer mit Fremdwärme (Fig. 3)

Ausführungsbeispiele

Alle Angaben sind wie folgt zu verstehen:

a) Gas
Prozente als Vol.-% bezogen auf trockenes Gas,
Nm³ als Nm³/h,
b) Säuren
Schwefelsäuregehalt in Gew.-%,
kg als kg/h

Das SO₂-haltige Gas fällt in Leitung 1 nach der konventio nellen Reinigung und Kühlung, d. h. nach der Naß-EGR, an.

Ausführungsbeispiel nach Fig. 1

Leitung 155 460 Nm³ (50 000 Nm³ trocken); 4,5% SO₂; 14,7% O₂; 80,8% N₂; 45°C; 84 g H₂O Leitung 1 a33 276 Nm³; 45°C; 84 g H₂O Leitung 1 b22 184 Nm³; 45°C; 84 g H₂O Leitung 2 a30 936 Nm³; 57°C; 24 g H₂O Leitung 2 b30 936 Nm³; 57°C; 24 g H₂O Leitung 253 120 Nm³; 52°C; 48 g H₂O Leitung 350 000 Nm³; 80°C; trocken (50-100 mg H₂O) Leitung 450 000 Nm³; 115°C Leitung 4 a48 987 Nm³; 500°C Leitung 4 b30 000 Nm³; 500°C Leitung 4 c18 987 Nm³; 500°C Leitung 4 d30 000 Nm³; 210°C Leitung 4 e28 760 Nm ³; 100°C Leitung 4 f28 760 Nm³; 400°C Leitung 4 g47 747 Nm³; 440°C Leitung 547 643 Nm³; 170°C Leitung 646 649 Nm³; 85-90°C Leitung 6 a36 649 Nm³; 85-90°C; trocken Leitung 6 b10 000 Nm³; 85-90°C Leitung 7 a38 738 Nm³; 81°C; 43,86 g H₂O Leitung 7 b38 738 Nm³; 81°C; 43,86 g H₂O Leitung 748 738 Nm³; 82-83°C; 32,97 g H₂O; 500 ppm SO₂; Spuren SO₃- und H₂SO₄- Nebel Leitung 10244 775 kg 60%ige Schwefelsäure; 57°C Leitung 11244 775 kg 60%ige Schwefelsäure; 57°C Leitung 12227 090 kg 60%ige Schwefelsäure; 49°C Leitung 13357 624 kg 93%ige Schwefelsäure; 98°C Leitung 14310 753 kg 93%ige Schwefelsäure; 98°C Leitung 15300 000 kg 93%ige Schwefelsäure; 80°C Leitung 16 350 kg 93%ige Schwefelsäure; 98°C Leitung 17 543 kg 60%ige Schwefelsäure; 57°C Leitung 18 17 685 kg 60%ige Schwefelsäure; 57°C Leitung 19 16 077 kg 66%ige Schwefelsäure; 81°C Leitung 20320 321 kg 98,8%ige Schwefelsäure; 113°C Leitung 21320 321 kg 98,8%ige Schwefelsäure; 113°C Leitung 22300 000 kg 98,8%ige Schwefelsäure; 90°C Leitung 23334 180 kg 98,3%ige Schwefelsäure; 128°C Leitung 23 a334 180 kg 98,3%ige Schwefelsäure; 120,7°C Leitung 24300 000 kg 98,3%ige Schwefelsäure; 100°C Leitung 25 46 871 kg 93%ige Schwefelsäure; 98°C Leitung 26 17 209 kg 93%ige Schwefelsäure; 98°C Leitung 26 a 29 312 kg 93%ige Schwefelsäure; 98°C Leitung 27 16 198 kg 98,8%ige Schwefelsäure; 90°C Leitung 27 a 27 730 kg 98,3%ige Schwefelsäure; 100°C Leitung 28 10 753 kg 93%ige Schwefelsäure; 80°C Leitung 29 10 753 kg 93%ige Schwefelsäure; 50°C Leitung 30228 698 kg 66%ige Schwefelsäure; 81°C Leitung 31227 090 kg 66%ige Schwefelsäure; 88,5°C

Ausführungsbeispiel nach Fig. 2

Leitung 1 53 646 Nm³(50 000 Nm³ trocken); 3,0% SO₂; 16,2% O₂; 80,8% N₂; 38°C; 56,1 g H₂O Leitung 2 a 52 600 Nm³; 43°C; 40,0 g H₂O Leitung 2 51 494 Nm³; 42°C; 23,0 g H₂O Leitung 3 50 000 Nm³; 80°C; trocken (50-100 mg H₂O) Leitung 4 50 000 Nm³; 110°C Leitung 5 49 257 Nm³; 160°C Leitung 6 47 772 Nm ³; 82°C-90°C; trocken Leitung 7 a 48 393 Nm³; 62°C Leitung 7 49 715 Nm³; 65°C 31,28 g H₂O; 500 ppm SO₂; Spuren SO₂- und H₂SO₄-Nebel Leitung 10125 446 kg 50%ige Schwefelsäure; 48°C Leitung 11125 446 kg 50%ige Schwefelsäure; 48°C Leitung 12125 446 kg 50%ige Schwefelsäure; 40°C Leitung 10 a128 934 kg 40%ige Schwefelsäure; 43°C Leitung 11 a128 934 kg 40%ige Schwefelsäure; 43°C Leitung 12 a125 446 kg 40%ige Schwefelsäure; 38°C Leitung 13349 797 kg 96%ige Schwefelsäure; 95°C Leitung 14349 797 kg 96%ige Schwefelsäure; 95°C Leitung 15300 000 kg 96%ige Schwefelsäure; 80°C Leitung 16 174 kg 96%ige Schwefelsäure; 95°C Leitung 16 a 2 760 kg 50%ige Schwefelsäure; 48°C Leitung 16 b 3 346 kg 70%ige Schwefelsäure; 67°C Leitung 17 334 kg 50%ige Schwefelsäure; 48°C Leitung 18 3 488 kg 40%ige Schwefelsäure; 43°C Leitung 19 1 993 kg 70%ige Schwefelsäure; 62°C Leitung 20355 013 kg 98,6%ige Schwefelsäure; 120°C Leitung 20 a355 013 kg 98,6%ige Schwefelsäure; 115°C Leitung 21355 013 kg 98,6%ige Schwefelsäure; 115°C Leitung 22300 000 kg 98,6%ige Schwefelsäure; 90°C Leitung 25 49 797 kg 96%ige Schwefelsäure; 95°C Leitung 26 49 623 kg 96%ige Schwefelsäure; 95°C Leitung 2748 313 kg 98,6%ige Schwefelsäure; 90°C Leitung 28 6 700 kg 98,6%ige Schwefelsäure; 90°C Leitung 29 6 700 kg 98,6%ige Schwefelsäure; 50°C Leitung 30130 000 kg 60%ige Schwefelsäure; 67°C Leitung 31130 000 kg 60%ige Schwefelsäure; 77°C Leitung 30 a130 000 kg 70%ige Schwefelsäure; 62°C Leitung 31 a130 000 kg 70%ige Schwefelsäure; 62°C

Ausführungsbeispiel nach Fig. 3

Leitung 1 53 646 Nm³ (50 000 Nm³ trocken); 1,7% SO₂; 17,5% O₂; 80,8% N₂; 38°C; 56,1 g H₂O Leitung 2 a 52 600 Nm³; 60°C; 40,0 g H₂O Leitung 2 51 040 Nm³; 42°C; 16 g H₂O Leitung 3 50 000 Nm³; 83°C; trocken (50-100 mg H₂O) Leitung 4 50 000 Nm ³; 110°C Leitung 4 a 16 000 Nm³; 364°C Leitung 4 g 16 000 Nm³; 480°C Leitung 5 49 583 Nm³; 170°C Leitung 6 48 750 Nm³; 75°C-80°C; trocken Leitung 7 a 49 796 Nm³; 52°C; 20,52 g H₂O Leitung 7 51 139 Nm³; 65°C; 37,71 g H₂O; 500 ppm SO₂; Spuren SO₃- und H₂SO₄- Nebel Leitung 10202 144 kg 56%ige Schwefelsäure; 51,3°C Leitung 11202 144 kg 56%ige Schwefelsäure; 51,3°C Leitung 12186 648 kg 56%ige Schwefelsäure; 40°C Leitung 10 a 58 648 kg 56%ige Schwefelsäure; 60°C Leitung 12 b 57 843 kg 56,78%ige Schwefelsäure; 48°C Leitung 13260 894 kg 93%ige Schwefelsäure; 83°C Leitung 14244 009 kg 93%ige Schwefelsäure; 83°C Leitung 15240 000 kg 93%ige Schwefelsäure; 83°C Leitung 16 253 kg 93%ige Schwefelsäure; 83°C Leitung 16 a 253 kg 56%ige Schwefelsäure; 60°C Leitung 17 420 kg 56%ige Schwefelsäure; 51,3°C Leitung 18 15 496 kg 56%ige Schwefelsäure; 50°C Leitung 19 14 463 kg 60%ige Schwefelsäure; 67°C Leitung 20259 507 kg 98,8%ige Schwefelsäure; 110°C Leitung 20 a259 507 kg 98,8%ige Schwefelsäure; 100°C Leitung 21259 507 kg 98,8%ige Schwefelsäure; 100°C Leitung 22240 000 kg 98,8%ige Schwefelsäure; 80°C Leitung 25 16 718 kg 93%ige Schwefelsäure; 83°C Leitung 26 16 465 kg 93%ige Schwefelsäure; 83°C Leitung 27 19 507 kg 98,8%ige Schwefelsäure; 80°C Leitung 28 4 009 kg 93%ige Schwefelsäure; 83°C Leitung 29 4 009 kg 93%ige Schwefelsäure; 50°C Leitung 30171 770 kg 60%ige Schwefelsäure; 67°C Leitung 31171 770 kg 60%ige Schwefelsäure; 77°C Leitung 30 a 57 843 kg 56,78%ige Schwefelsäure; 49°C Leitung 31 b 58 648 kg 56%ige Schwefelsäure; 59°C

Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß aus Gasen mit einem hohen Wassergehalt und relativ niedrigen SO₂-Konzentrationen der überschüssige Wassergehalt in wirtschaftlicher und technisch einfacher Weise entfernt werden kann, wobei sehr wenig SO₂ in die Atmosphäre gelangt und keine zusätzlichen Abfallprodukte anfallen, und für die Entfernung des überschüssigen Wassergehaltes keine Fremdwärme erforderlich ist, sondern nur bei geringen SO₂-Gehalten von etwa 1,5 bis 3% im Hinblick auf eine Verkleinerung der erforderlichen Wärmeaustausch flächen vorteilhaft sein kann.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure aus SO₂-haltigen Gasen durch katalytische Umsetzung zu SO₃ und Absorption des SO₃ mittels konzentrischer Schwefel säure, unter Reinigung und Kühlung des SO₂-haltigen Gases, Vortrocknung von gereinigtem und gekühltem SO₂-haltigen Gas mit verdünnter Schwefelsäure, End- Trocknung des SO₂-haltigen Gases mit konzentrierter Schwefelsäure, Aufkonzentrierung von verdünnter Schwe felsäure aus der Vortrocknung durch direkten Kontakt mit Wasser aufnehmenden Gasen und Rückführung in die Vortrocknung, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die verdünnte Schwefelsäure von 30 bis 70 Gew.-% in der Vortrocknung im Kreislauf geführt wird,
b) ein Teilstrom der verdünnten Schwefelsäure aus dem Kreislauf der Vortrocknung in einer Aufkon zentrierung durch direkten Kontakt mit Wasser aufnehmenden Gasen aufkonzentriert und in die Vortrocknung zurückgeleitet wird, wobei die Kon zentration der aufkonzentrierten rückgeleiteten verdünnten Schwefelsäure merklich über der Kon zentration der verdünnten Schwefelsäure im Kreis lauf der Vortrocknung erhalten wird,
c) der Teilstrom der verdünnten Schwefelsäure in der Aufkonzentrierung im Kreislauf geführt und durch indirekten Wärmeaustausch aufgeheizt wird,
d) der Kreislauf der verdünnten Schwefelsäure in der Vortrocknung durch indirekten Wärmeaustausch gekühlt wird,
e) die Temperatur des SO₂-haltigen Gases beim Aus tritt aus der Vortrocknung gleich oder höher ge halten wird als die Temperatur des Gases beim Eintritt in die Vortrocknung,
f) mehr Wasser in der Vortrocknung aus dem SO₂-haltigen Gas entfernt wird als theoretisch zur Erzielung der gewünschten Konzentration der Produktions-Schwefel säure erforderlich ist, und die über die theoretische Menge hinausgehende Menge an entferntem Wasser in Form von verdünnter Schwefelsäure aus dem Vortrockner in das konventionelle Säuresystem der Kontaktanlage ge leitet und in Form von Produktions-Schwefelsäure aus dem Säuresystem abgeführt wird und
g) die gemäß (f) aus der Vortrocknung in der verdünnten Schwefelsäure abgeleitete Menge an Schwefelsäure durch Zugabe von konzentrierter Schwefelsäure mit einem entsprechenden Schwefelsäuregehalt aus dem konventionellen Säuresystem der Kontaktanlage er setzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verdünnte Schwefelsäure gemäß (f) aus dem Vortrockner in den End-Trockner geleitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration der aufkonzentrierten verdünnten Schwefelsäure gemäß (b) 2 bis 40 Gew.-% höher ist als die Konzentration der verdünnten Schwefelsäure im Kreis lauf der Vortrocknung.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des SO₂-haltigen Gases beim Austritt aus der Vortrocknung gemäß (e) 4 bis 20°C höher liegt als beim Eintritt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß gasseitig gesehen vor der Vortrocknung gemäß (a) bis (g) eine erste Vortrocknung durchgeführt wird, die verdünnte Schwefelsäure der ersten Vortrocknung in einer zusätzlichen Aufkonzentrierung auf etwa die Konzentration der ersten Vortrocknung im direkten Kontakt mit Wasser aufnehmenden Gasen aufkonzentriert und in die erste Vortrocknung zurückgeleitet wird, wobei die Temperatur in der ersten Vortrocknung so eingestellt wird, daß bei der gewählten Konzentration der verdünnten Schwefelsäure die gewünschte Menge an Wasser von der verdünnten Schwefelsäure aufgenommen wird und in der zusätzlichen Aufkonzentrierung bei einer bestimmten Temperatur des Wasser aufnehmenden Gases wieder ausgetrieben wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vortrocknung in zwei hinter einandergeschalteten Vortrocknern erfolgt, ein Teil strom der verdünnten Schwefelsäure aus dem Kreislauf des gasseitig gesehenen zweiten Vortrockners in den ersten Vortrockner geleitet wird und die Konzentration der verdünnten Schwefelsäure im Kreislauf des zweiten Vortrockners höher gehalten wird als im Kreislauf des ersten Vortrockners, die Aufkonzentrierung in säure seitig zwei hintereinandergeschalteten Aufkonzen trierern erfolgt, ein Teilstrom der verdünnten Schwe felsäure aus dem Kreislauf des ersten Vortrockners in den säureseitig gesehen ersten Aufkonzentrierer geleitet wird, ein Teilstrom der verdünnten Schwefelsäure aus dem Kreislauf des ersten Aufkonzentrierers in den zweiten Aufkonzentrierer geleitet wird, ein Teilstrom der aufkonzentrierten verdünnten Schwefelsäure aus dem Kreislauf des zweiten Aufkonzentrierers in den zweiten Vortrockner geleitet wird, und die Konzentration in allen Säurekreisläufen konstant gehalten wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Vortrocknung im Gleichstrom zwischen Gas und verdünnter Schwefelsäure durchgeführt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der aus der End- Trocknung austretenden SO₂-haltigen Gase auf 70 bis 90°C gehalten wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei SO₂-haltigen Gasen mit einem SO₂-Gehalt über 4% nur eine Teilgasmenge in die Vor trocknung geleitet wird und daraus die, bezogen auf das Gesamtvolumen der SO₂-haltigen Gase erforderliche Menge an Wasser entfernt wird.