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Kondensation von Salzsäuregasen. Sowohl bei der Bisulfat- wie bei
der Sulfatfabrikation sind Temperaturen üblich, bei denen ein Gasgemisch, bestehend
aus Luft (bei Bisulfat etwa 3o Vol. Prozent, bei Sulfat etwa 7o bis 75 Vol. Prozent),
Salzsäuregas und den aus der Schwefelsäure entstehenden Wasserdämpfen, entsteht.
Arbeitet man beispielsweise bei der Sulfatfabrikation mit einer 9oprozentigen Schwefelsäure,
so würde sich, wenn das- Wasser restlos mit der bei dem, Prozeß mit überdestillierenden
Schwefelsäure verbunden wäre, eine etwa 17prozentige Schwefelsäure in dem Gemisch
von Salzsäuregas und Luft befinden. Tatsächlich liegen nun die Verhältnisse so,
daß aus einer dünnen Schwefelsäure bei der Destillation nur Wasserdampf abdestilliert
und erst bei einer Konzentration von 75 bis 8o Prozent Schwefelsäure mitgerissen
wird. Die entstehende Salzsäure wäre so gut wie unverkäuflich, wenn man nicht den
größten Teil der Schwefelsäure schon vor der Kondensation der Salzsäure aus dem
Gasgemisch abschiede. Dies geschieht bisher dadurch, daß die Gase möglichst weitgehend
heruntergekühlt und alsdann durch Koksfilter geleitet werden. An der Oberfläche
des Kokses findet eine Verdichtung der Schwefelsäureneb.el statt, und infolge der
Kühlung erhält man in diesen Kokskästen gleichzeitig eine hochkonzentrierte Salzsäure
mit einem Gehalt von i o Prozent Schwefelsäure und mehr. Eine restlose Entfernung
der Schwefelsäure gelingt um so schwerer, je höher die Reaktionstemperatur in der
Bisulfat- bzw. Sulfatschale ist, so daß bei der Bisulfatfabrikation die entstehende
Salzsäure noch einen Gehalt von o, i bis o,2 Prozent und bei der Sulfatfabrikation
je nach dem Verfahren einen Gehalt von o,2 bis i Prozent S03 aufweist. Bekanntlich
läßt sich eine Salzsäure selbst mit einem geringen Gehalt an Schwefelsäure für manche
Zwecke der Technik nicht gebrauchen. Hinzukommt, daß die beigegebene Schwefelsäure
für andere Zwecke, bei denen man sie als Hauptausgangsmaterial unbedingt benötigt,
verloren ist. Die in. Betracht kommenden Mengen Schwefel= säure spielen immerhin
eine recht erhebliche Rolle.
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Die. vorliegende Erfindung weist einen Weg, um die Schwefelsäure weitgehend
aus den zur Kondensation gelangenden Salzsäuregasen abzuscheiden. Man bedient sich
dabei der Eigenschaft in Nebelform befindlicher Gase, im elektrischen Hochspannungsfeld
in tropfbar flüssiger Form niedergeschlagen zu werden. Erfindungsgemäß werden die
aus den Pfannen kommenden Salzsäuregase zunächst durch Schwefelsäureberieselung
heruntergekühlt und alsdann durch ein elektrisches Hochspannungsfeld geschickt.
Man hält die Temperatur vorteilhaft so, daß eine Schwefelsäure von höherer Konzentration
gewonnen wird, die zudem den Vorteil besitzt, sehr
salzsäurearm
zu sein, so daß sie unmittel= bar wieder dem Sulfatprozeß zugeführt oder anderweitig
benutzt werden kann. Dabei kann die Temperatur sowie abhängig davon die Menge des
aus der Pfanne s-,ammnenden und mit der Schwelelsäure niedergeschlagenen Wassers
in weiten Grenzen schwanken.
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Im allgemeinen kann man in der elektrischen Abscheidungskammer bei
jeder beliebigen Temperatur arbeiten, die unter dem Siedepunkt der Schwefelsäure
liegt, da bei der Destillation von verdünnter Schwefelsäure nicht eine verdünnte
Schwefelsäure-destilliert, sondern Wasser, bei dem die Schwefelsäure in Nebelform
mitgerissen wird. Es ist bekannt, daß Schwefelsäure bei bestimmten; Temperaturen
bestimmte Mengen Wasser bindet und einem bestimmten Wassergehalt der Schwefelsäure
eine bestimmte Siedetemperatur entspricht. Wird in dem elektrischen Niederschlagsapparat
eine Schwefelsäure von der Konzentration erhalten, wie sie dem Siedepunkt bei der
in der Kammer herrschenden. Temperatur entspricht, so ist die Konzentration der
Säure um so höher, je höher die Temperatur in dem elektrischen Hochspannungsfeld
gehalten wird. Man wird deshalb praktisch bei einer möglichst hohen Temperatur arbeiten,
einerseits, weil elektrische Niederschlags, vorrichtungen gegen hohe Temperaturen
unempfindlich sind, und anderseits deshalb, weil die Schwefelsäure dann salzsäurefrei
erhalten wird.
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Die Kühlung der aus dem Sulfatofen kommenden Salzsäuregase geschieht
am besten mit Schwefelsäure zweckmäßig von derjenigen Konzentration, wie man sie
im elektrischen Niederschlagsapparat zu erhalten wünscht. Beispielsweise wird die
aus dem Niederschlagsapparat kommende Schwefelsäure auf etwa 2o Prozent abgekühlt
und aus dem Vorratsbehälter auf einen mit Füllkörpern versehenen Kühlturm geschickt
in einer solchen Menge, daß die mit z. B. ¢0o° reintretenden Gase auf etwa i 2o
bis i 5o° abgekühlt werden. Die Schwefelsäure soll mit einer Temperatur von etwa
150' aus dem Apparat ablaufen, um sie salzsäurefrei zu erhalten; sie fließt
darauf durch einen Kühler in den Vorratsbehälter zurück und von neuem in den Umlauf
ein. Der Zuwachs an Schwefelsäure geht in die Sulfatfabrikation zurück.
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Es ist wichtig, bei einer solchen Temperatur zu arbeiten und die Gase
so warm zu halten, daß nicht die Gesamtmenge des aus dem Sulfatofen stammenden Wasserdampfes
niedergeschlagen wird. Es muß vielmehr der größte Teil des Wassers aus dem System
heraus in die Salzsäurekondensation mit überführt werden, es sei denn, daß man das
in der Niederschlagskammer kondensierte Wasser (verdünnte Schwefelsäure) in anderen
Fabrikationszweigen wieder verarbeitet.
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Die Gase gehen mit einer Temperatur von izo bis i5o° in den Niederschlagsapparat,
in dem eine dieser Temperaturentsprechende Schwefelsäure niedergeschlagen wird.
Diese Schwefelsäure läuft mit auf den Kühler zur Kühlung der Gase auf dem ersten
Kühlturm.
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Die Gase verlassen den elektrischen Niederschlagsapparat und werden
nunmehr vollends heruntergekühlt, zweckmäßig ebenfalls durch direkte Berieselung,
und zwar in diesem Falle mit konzentrierter Salzsäure. Die von dem Kühlturm ablaufende
Salzsäure wird in einem Schlangenkühler weitgehend abgekühlt und aus dem Vorratsbehälter
durch eine Umlaufpumpe wieder auf den Kühlturm .gedrückt. Die Menge der umlaufenden
Salzsäure soll eine solche Temperatur der ablaufenden Salzsäure ergeben, daß man
eine Salzsäure mit 3o bis 33 Prozent HCI erhält, also bei etwa 2
5 bis 3o°. Da in diesem Kühlturm gleichzeitig die Hauptkondensation der Salzsäure
stattfindet, so wird oben auf dem Turm noch so viel frisches Wasser hinzugegeben,
als zur Erzielung einer 3o- bis 33prozentigen Salzsäure notwendig ist.
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Gegebenenfalls wird hinter diesen Kühlturm noch ein zweiter Absorptionsturm
angeschlossen, aus dem eine weitere Niederschlagung der aus dem ersten Kühlturm
hinausgelangenden sehr stark salzsäurehaltigen Gase stattfindet.
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Vom Kühlturm aus kann man die Gase in eine zweite Hochspannungskammer
leiten. Der bei der intensiven Berieselung in dem Turm sich ergebende wässerige
Salzsäurenebel wird in diesem zweiten Hochspannungsfeld völlig niedergeschlagen.
Diese so gewonnene Salzsäure geht in den ersten Salzsäurebehälter und läuft mit
auf den Kühlturm.
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Die Vorteile des geschilderten Verfahrens liegen auf der Hand, insbesondere
der wesentliche Umstand, daß es eine Schwefelsäure; freie Salzsäure liefert und
die ausgeschiedene Schwefelsäure restlos wiederverwendbar macht.