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Verfahren zur Absorption von Schwefeldioxyd aus Gasgemischen. Die
Gewinnung von reinem Schwefeldioxyd aus S02haltigen Gasgemischen, besonders aus
Röstgasen von Schwefelerzen oder Verbrennungsgasen von Schwefel oder schwefelhaltigen
Materialien, geschieht fabrikmäßig in der Weise, daß man das Gasgemisch in einem
Absorptionsturm einem zwischen Füllkörpern herabrieselndenWasserregen entgegenführt,
die sich bildende SO,-Lösung vorwärmt und sodann in einem Durchlaufleasten
durch
Dampfeinblasen unter Bildung eines Gemisches von Schwefeldioxyd und Wasserdampf
entsäuert. Nach Kondensation i des Dampfes erhält man schließlich ein annähernd
iooprozentiges SO,-Gas. Indem die Wärme des abfließenden heißen ausgekochten Wassers
im Gegenstromapparat auf die aus dem Turm nachfließende SO,-Lösung übertragen wird,
ergibt sich von selbst ein kontinuierliches Verfahren. Die im Absorptionsturm gewonnenen
SO-Lösungen sind jedoch sehr dünn und enthalten beim Verarbeiten von 6 bis 7 Volumprozent
SOhaltigen Röstgasen nur etwa io kg S02 im Kubikmeter Wasser. Eine größere Anreicherung
ist unter gewöhnlichen Verhältnissen nicht möglich. Das vorliegende Absorptionsverfa
hren bezweckt nun, aus den gleichen Ursprungsgasen wesentlich reichere S02 Lösungen
zu gewinnen, als dies nach dem bisherigen Verfahren geschehen konnte.
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Die Gewinnung reicherer Lösungen wird dadurch erzielt, daß die Absorption
nicht wie bisher unter gewöhnlicheinAtmosphärendruck, sondern während der ganzen
Berührungszeit unter Überdruck vorgenommen wird, indem der Austritt der nicht absorbierten
Gase gedrosselt wird. Die Menge des absorbierten Gases ist unter sonst gleichen
Verhältnissen seinem Partialdruck in dem mit der Flüssigkeit in Berührung stehenden
Gasgemisch annähernd proportional. Der Partialdruck kann aber durch Erhöhung des
absoluten Druckes in gleichem Verhältnis gesteigert werden.
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Wenn daher das Wasser, wie angeführt, unter gewöhnlichem Druck aus
6 bis 7 Volumprozent S02 enthaltenden Gasgemischen nur etwa io kg im Kubikmeter
aufnehmen kann, so wird es bei i Atin. Überdruck 2o kg; bei 2 Atm. Überdruck 3o
kg usw. absorbieren, wodurch die benötigte Menge Absorptionsflüssigkeit entsprechend
herabgesetzt wird. Der Vorteil, ,welcher durch die Verminderung derselben und demgemäß
der für die Auskochung erforderlichen Dampfmenge erzielt wird, ist aber bis zu einer
gewissen Druckgrenze erheblich größer als die Kosten des Aufwandes an Kraft für
die Konmpression des Gasgemisches.
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Da bei der Absorption eines Gases unter Druck nur derjenige Teil der
für die Kompression aufgewendeten Kraft verlorengeht, welcher dem Prozentgehalt
dieses Gases im Gasgemisch entspricht, so kann die Spannkraft der nicht absorbierten
Gase wieder für den Maschinenbetrieb nutzbar gemacht werden, in erster Linie für
den Betrieb des Kompressors selbst, um die Kosten der Kompression herabzusetzen.
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Zum Beispiel kann der Antrieb des Kompressors durch einen mit dem
vom Absorber kommenden, nicht absorbierten Druckgas betr:e',)enen Zylinder ergänzt
werden, so daß bei Verarbeitung von 6 Volumprozent SO,
enthaltenden Röstgasen
noch 94 Prozent des Volumens des ursprünglichen Druckgases für den Betrieb des Kompressors
verwertbar sind.
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Eine bessere Ausnutzung der in diesen Gasen enthaltenen Spannkraft
kann noch dadurch erzielt werden, daß man die Gase auf dem Wege vom Absorber zum
Expansionszylinder erwärmt, um ihr Volumen zu verhr ößern find den Füllungsgrad
des Zylinders entsprechend zu erhöhen. Die Erwärmung des zu expandierenden Gases
kann sowohl durch fortlaufende Übertragung der Kompressionswärme des ursprünglichen
Gasgemisches erfolgen als auch durch andere Wärmequellen.
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Bei der Verarbeitung der gewonnenen S02 Lösungen auf reines Schwefeldioxydgas
und flüssige schweflige Säure kommt noch als be-"onderer Vorteil hinzu, daß man
den Abdampf des Kompressors für die Auskochung der Lösungen verwerten kann. Da der
Dampfaufwand mit dem Grade der Kompression steigt, während andererseits der Dampfverbrauch
für die Auskochung um so geringer wird, je höher der Druck war, unter welchem die
Lösungen gesättigt worden sind, so wird das Verfahren am wirtschaftlichsten arbeiten,
wenn es so ausgeglichen wird, daß die Abdampfmenge. vom Kraftbetriebe annähernd
ebenso groß ist wie die für die Auskochung der SO.-Lösung benötigte.
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Schließlich ist noch ein wesentlicher Vorteil der Absorption unter
Überdruck darin zu erblicken, daß die sich im unteren Teil des Absorptionsturmes
ansammelnde S02 Lösung auch unter Druck steht und demgemäß eine erhebliche Steigekraft
besitzt, welche ausreichend ist, um die Lösung durch ein ihrer Vorwärmung dienendes
Bleirohrsystem, das vom heißen entgasten Wasser umspült wird, auf die Höhe eines
Entgasungsturmes zu führen, in welchem sie beim Herabrieseln durch den aufwärts
strömenden Dampf von ihrem S02 Gehalt befreit wird. Da hierbei das Gegenstromprinzip
voll zur Durchführung kommt, so braucht man für die Entgasung erheblich weniger
Dampf als bei der jetzt in Anwendung stehenden Auskochung in einem Durchlaufkasten,
in welchem für die vollständige Austreibung der SO, übermäßig viel Dampf erforderlich
ist.
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Eine zur Ausführung dieses neuen Verfahrens dienende Anlage ist in
der Zeichnung dargestellt.
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<#1 ist einKompressor mit dreiZylindern,und zwar dem Dampfzylinder
a, dem Kompressionszylinder b und dem Expansionszylinder c,
in welchem
die Kraft des nicht absorbierten Druckgases ausgenutzt wird. B ist ein Absorptionsturm,
dessen unterer Teil als Sammelbecken d für die herabgerieselte SO,-Lösung dient.
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Darüber befindet sich der Rost e, auf welchem die Füllkörper f ruhen,
und über diesen die Verteilungsschlangen g für das durch die Leitung lt von der
Druckpumpe kommende Absorptionswasser. Das vom Kompressor angesaugte Gas gelangt
durch die Druckleitung i unten in den Absorptionsturm und verläßt ihn oben durch
Leitung k nach Abgabe der SO, an das Rieselwasser, um im Expansionszylinder
c seine Kraft wieder abzugeben.
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Die im unteren Teile des Absorptionsturmes sich sammelnde SO, -Lösung
fließt kontinuierlich, reguliert durch ein in der Leitung l befindliches Ventil,
durch das als Vorwärmen ausgebildete Bleischlangensystem C, welches in hintereinanderliegenden
Bleikästen angeordnet ist, die nach dein Prinzip des Gegenstromes von dem vom Entsäuerungsturm
kommenden heißen Wasser nacheinander durchströmt werden. Das vorgewärmte S02 haltige
Wasser gelangt dann mit seiner eigenen Steigekraft durch die Leitung m und die Verteilungsschlange
n oben in den mit Füllkörpern ausgesetzten Entsäuerungsturm D, in welchem es beim
Herabrieseln durch den durch Leitung o aus dein Abdampfsammler F des Kompressors
eingeblasenen Dampf entgast wird. Der Abdampf des Zylinders a gelangt durch
Rohrleitung t in den Dampfsammler F. Das S02 Gas tritt aus dem oberen Teil
des Turmes durch Leitung p in den Rückflußkühler E über, um hier von dem überschüssigen
Dampf im wesentlichen befreit zu werden, und gelangt dann zur weiterer. Verwendung.
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Durch die Leitung r kehrt schließlich das entgaste Wasser in den Vorwärmen
C zurück, in weichem es jetzt ohne Druck die die Schlangen umgebenden Kästen durchströmt,
um seine Wärme möglichst weitgehend an das nachfließende kalte SOhaltige Wasser
im Gegenstrombetriebe zu übertragen. Schließlich gelangt es durch Leitung q zum
Abfluß.
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Das gewonnene reine Schwefeldioxydgas kann verwertet werden zur Herstellung
flüssiger schwefliger Säure sowie auch besonders in Mischung mit Luft zur Gewinnung
von Schwefelsäure oder Oleum nach dem Kontaktverfahren, wobei es infolge seiner
Reinheit den wesentlichen Vorteil bietet, daß die platinhaltige Kontaktsubstanz
unbegrenzt ihre Wirksamkeit behält, sowie ferner, daß man mit einer weit kleineren
Apparatur auskommt als bei direkter Verarbeitung von Röstgasen..
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Das SO=-Absorptionsverfahren unter Überdruck im Rieselturm kann auch
Verwendung linden zur Herstellung von Sulfitlaugen für die Zellstoffgewinnung. Man
kann auf diesem Wege wesentlich reichere Laugen. erzielen als im bisherigen drucklosen
Turmbetriebe, was besonders dann von Vorteil ist, wenn verhältnismäßig arme SO-Gase
verwertet werden sollen.