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Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure ohne Bleikammern oder
Türme. In der Patentschrift 370369 ist ein Verfahren zur Darstellung von Schwefelsäure
beschrieben, gemäß dem unter Benutzung mechanischer Mischapparate nitrose Schwefelsäure
von mindestens 5q.° B6 mit schwefligsäurehaltigen Gasen in feinster Verteilung und
in solcher Menge zu-,ammengebracht wird, daß die durch die Anlage fließende Säure
überall und unter allen Umständen nitros bleibt und ferner eine der erzeugten Schwefelsäure
ungefähr entsprechende Menge der im Kreislauf befindlichen und neu erzeugten Nitrose
abgesondert und zu Handelssäure in beliebiger Weise denitriert wird. In dieser Patentschrift
ist angegeben, daß der Gehalt der Nitrose zweckmäßig in den Grenzen von 54 und
58' B6 gehalten werden soll. Demgemäß wird die gewonnene Handelssäure e13enfalls
in diesen Stärkegrenzen anfallen. Es gibt jedoch zahlreiche Fälle, in denen eine
stärkere Säure als 58 ° B6 erwünscht ist. Es ging daher das Bestreben dahin, durch
das Verfahren auch Säure von höherer Grädigkeit zu gewinnen. Da bei dem Verfahren
für gewöhnlich eine einheitliche Säuregrädigkeit aufrecht erhalten wird, und durch
die Schwefelsäurebildung an sich die Neigung für eine Zunahme der Säurestärke besteht,
so wurde bisher, um die erwünschte Säurestärke zu erhalten, entsprechend Wasser
in die Anlage zugeführt. Wenn man diese Wasserzufuhr beschränkt, so entsteht von
selbst stärkere Säure. Diese stärkere Säure hat eine größere Lösungsfähigkeit für
nitrose Gase, hält aber auch das zur Schwefelsäurebüdung notwendige Wasser stärker
gebunden. Wenn man also mit stärkergrädiger Säure den Prozeß betreiben will, so
ist man von einer gewissen Grädigkeit an gezwungen auf andere Weise dafür zu sorgen,
daß die Bindung des zur Schwefelsäurebildung erforderlichen Wassers gelockert wird.
Dies geschieht dadurch, daß man die Säuretemperatur etwas höher hält, wobei zu bemerken
ist, daß natürlich bei einer geringen Überschreitung der Stärke von 58' B6
bis etwa 59' B6 eine Temperaturerhöhung noch nicht erforderlich ist. Erst
wenn man mit 6o und mehr Graden B6 arbeiten will, wird eine solche Temperaturerhöhung
erforderlich. Die Temperaturerhöhung erzielt man einfach dadurch, daß man die Säure,
die durch die Reaktionswärme sich erwärmt, weniger kühlt.
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Eine weitere Möglichkeit mit höhergrädiger Säure zu arbeiten besteht
darin, daß man eine sogenannte Doppelringberieselung einführt. Diese besteht darin,
daß man den vordersten Teil der Anlage, d. h. diejenigen Mischräume, in die die
schwefligsäurehaltigen Gase zuerst eintreten und den hintersten Teil der Anlage,
also die Mischvorrichtungen am Ausgang, mit hochgrädiger Säure berieselt, während
der mittlere
Teil mit schwächerer Säure (über 54° Be) berieselt
wird. Beide Säuren müssen dann natürlich in verschiedenen Behältern immer wiedef
vereinigt werden, damit eine Vermischung nicht stattfindet. Die Folge dieser Berieselungsart
ist nun die, daß die hochgrädige Säure in den von ihr durchflossenen Mischapparaten
die auftretenden nitrosen Gase sehr vollkommen und rasch absorbiert und hochprozentige
Nitrose bildet. Diese hochprozentige nitrose Schwefelsäure übt natürlich infolge
ihres hohen Nitrosegehalts in den ersten Mischapparaten eine sehr starke Oxydationswirkung
aus, die eine weitere Beschleunigung des Prozesses bewirkt. Andererseits wirkt die
schwächere Säure in dem mittleren Teil der Anlage fördernd auf die Schwefelsäurebildung
infolge ihres höheren Wassergehaltes und der lockerer gebundenen Stickoxyde, zumal
die starke Säure in den ersten Mischapparaten den N\'assergehalt der schwefligsäurehaltigen
Gase fast vollständig absorbiert hat. Durch diese geteilte Berieselung gelingt es,
sehr hochgrädige Säure, unter Umständen über 6o° B6 zu gewinnen, andererseits eine
zu hohe Temperatur in der Anlage, insbesondere in den mittleren Kästen, zu vermeiden.
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Die Durchführung des Verfahrens mit verschiedengrädiger Säure gestattet
noch eine weitere Ausbildung, die eine überraschend große Beschleunigung des Reaktionsverlaufes
bewirkt. Diese Ausführungsform des Verfahrens besteht in folgendem Angenommen, eine
Anlage von mehreren Einheiten (Mischvorrichtungen) dient zurDurchfühning des Verfahrens.
In die erste Mischvorrichtung gelangen die schwefligsäurehaltigen Gase, und die
Mischvorrichtungen werden aus einem gemeinsamen Nitrosebehälter in der Art berieselt,
daß jeder Mischvorrichtung eine bestimmte Menge Nitrose zufließt und die aus jeder
Mischvorrichtung abfließende Nitrose in einen gemeinsamen Behälter zurückgeführt
wird, wo die Säure sich wieder mischt und den Kreislauf von neuem beginnt. Soweit
entspricht der Vorgang genau der bisherigen Verfahrensweise. Während nun nach dieser
bisherigen Verfahrensweise die Gase durch so viel Mischvorrichtungen strömen und
überall mit der gleichen Nitrose zusammentreffen, bis ihr S02 Gehalt praktisch vollständig
oxydiert und gleichzeitig die in das Gas infolge der Reaktion übergetretenen Stickstoffoxyde
von der Berieselungssäure aufgenommen sind, findet nach der vorliegenden Ausführungsform
nach einer bestimmten Anzahl Mischvorrichtungen, etwa drei oder mehr, insoweit eine
Änderung statt, als nunmehr durch Zuführung des gesamten Betriebswassers in die
eine Mischvorrichtung plötzlich die Nitrose so weit in ihrer Säuregrädigkeit erniedrigt
wird, daß sie zwar nicht vollständig, aber doch sehr weitgehend von ihrem Nitrosegehalt
befreit (denitriert) wird. Infolgedessen treten in das Gas große Mengen nitroser
Dämpfe über, die nun eine sehr rasche und vollständige Oxydation des darin noch
befindlichen SO, bewirken, was auch durch die starke Wasserzufuhr zu der
Säure, die den Gasen in der :Mischvorrichtung entgegengespritzt wird, noch unterstützt
wird. Die Gase verlassen die Mischvorrichtung, in der dieser Vorgang stattfand,
praktisch frei von S02, dafür stark stickoxydhaltig. Es muß daher jetzt dafür gesorgt
werden, daß diese Stickstoffverbindungen von Schwefelsäure festgehalten werden.
Dazu ist nötig, daß den Gasen bei entsprechender Verlangsamung ihrer Bewegung erst
eine gewisse Zeit gelassen wird, ihren Sauerstoffgehalt an die Stickstoffoxyde abzugeben.
Dies geschieht entweder dadurch, daß man die Gase nach Verlassen der letzten Mischvorrichtung
in einen kammerartigen leeren Raum einführt oder sie durch eine genügend lange Leitung
führt oder in anderer geeigneter Weise. Dann schließt sich eine Absorptionsanlage
beliebiger Art an, in der die Gase ihre Stickstoffsauerstoffverbindungen an starke
Schwefelsäure unter Nitrosebildung abgeben. Es können für diesen Zweck mit starker
nitrosehaltiger bzw. nitrosefreier Schwefelsäure berieselte Einrichtungen bekannter
Art oder Walzenkästen benutzt werden.
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Bei der beschriebenen Ausführung des Verfahrens wird der Hauptteil
des S02-Gehalts wie bisher in den ersten Mischvorrichtungen der Anlage rasch aufgearbeitet
und der verdünnte Rest durch die plötzliche Einwirkung der mittels Wasser freigemachten
Stickstoffverbindungen fast augenblicklich oxydiert, ohne daß es weiterer Mischvorrichtungen
bedarf.