DE4285C - Apparat zur Darstellung von Schwefelsäureanhydrit - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVl 4285 KLASSE

WILLIAM STEVENS SQUIRE in LONDON.

Apparat zur Darstellung von Schwefelsäure-Anhydrid.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 3. März 1878 ab

Die Erfindung besteht in der Construction eines Apparates zum Zersetzen von Schwefelsäure durch Wärme und Wiedergewinnung von Schwefelsäureanhydrid mittelst Platinschwamms oder anderer platinirter Stoffe.

Der erste Schritt ist die Zersetzung der Schwefelsäure.

Die Zersetzung der Schwefelsäuredämpfe in schweflige Säure, Sauerstoff und Wasser wird dadurch bewirkt, daß man dieselben über stark erhitzte Mauersteine (oder anderes der Säure und der Wärme widerstehendes Material) leitet. - . .

Zu diesem Zwecke dient eine Kammer aus Mauerwerk mit genügend starken Wänden, die mit durchlöcherten Mauersteinen, welche die Wärme absorbiren, angefüllt ist. Die Ventile, von besonderer Construction, sind so angelegt, daß die directe Flamme einer Feuerung oder einer Mischung brennbarer Gase und Luft in das Innere der Kammer gelangen kann, welche durch diese Vorkehrung sehr stark erhitzt wird. Sobald die nöthige Temperatur erreicht ist, welche mindestens Rothglühhitze sein soll, wird sowohl das Einlaß- als auch das Auslaßventil geschlossen und der Kanal, welcher die Zersetzungsproducte der Schwefelsäure abführt, wird geöffnet, dann wird die Kammer erst mit etwas Dampf ausgespült, um etwaige Verbrennungsproducte, welche darin zurückgeblieben, zu entfernen. Jetzt läßt man die Schwefelsäure an dem kühleren Ende eintreten, wo sie verdampft wird. Der Dampf ist gezwungen, durch die noch höher erhitzten Theile zu streichen, und sich dort größtenteils in eine Mischung von schwefliger Säure, Sauerstoff und Wasser zu zersetzen. Die Schwefelsäure kann tropfenweise eingelassen oder mit Dampf eingeblasen werden; ich ziehe vor, sie in Form von Staubregen einzubringen, mittelst Gas, welches bei der Zersetzung erzeugt und zu diesem Zweck besonders comprimirt wird. Die Gase, welche bei der Zersetzung der Schwefelsäure entstehen, werden in einen bleiernen Kühlapparat geleitet, und nachdem sich das Wasser condensirt hat, in einen Bleithurm, welcher mit Koksstücken gefüllt ist, über welche man starke -Schwefelsäure tröpfeln läßt, wodurch jene völlig getrocknet werden. Auf diese Weise erzielt man eine Mischung reiner schwefliger Säure und Sauerstoff, welche zur Erzeugung von Schwefelsäureanhydrid oder Nordhäuser-Vitriolöl dient.

Wenn die Temperatur der Zersetzungskammer so weit sinkt, daß die Zersetzung mangelhaft von statten geht, so wird die Operation unterbrochen, der Apparat wird wieder mit Dampf ausgespült, wodurch die darin befindlichen Restbestandtheile in den Condensir- oder Kühlapparat abgeführt werden, und der Erwärmungsproceß der Kammer wird wiederholt.

Die Operation besteht daher abwechselnd in Erwärmung der Kammer und Durchführung von Schwefelsäure durch dieselbe.

Das Wasser, welches in dem Kühlapparat verdichtet, sowie auch die Schwefelsäure, welche zum Trocknen der Gase verwendet wird, enthalten beide eine gewisse Menge schwefliger Säure. Um diese herauszuziehen und in den Gasstrom zurückzuführen, werden die hocherwärmten Gase, sobald sie aus der Kammer kommen, zuerst mit der verdünnten Schwefel-

(2. Auflage, ausgegeben am 20. Juli rgoy.J

säure, welche aus dem Bleithurm kommt, in Berührung gebracht und sodann mit dem condensirten Wasser (sehr verdünnte Schwefelsäure), welches sich im Kühlapparat befindet, sei es, indem man die Gase über Bleipfannen führt, in welchem sich die zu behandelnde Flüssigkeit befindet, oder dieselben durch Colonnenapparate gehen läßt, durch welche man die Flüssigkeit niederträufeln läßt.

Drei Vortheile werden durch diese Operation gewonnen.

Die heißen Gase werden sehr abgekühlt, ehe sie den kleineren Condensirungsapparat erreichen, wodurch alle Gefahr des Schmelzens des Bleies vermieden ist; die verdünnte Schwefelsäure des Trocken thurmes wird genug concentrirt, um wieder gebraucht werden zu können; alle aufgelösten Gase werden in den Kreislauf zurückgeführt.

Nachträgliche Kühlung kann noch dadurch erreicht werden, daß man die erhitzten Gase unter Bleipfannen durchziehen läßt, welche condensirtes Wasser (verdünnte Schwefelsäure) enthalten, dem man in eben beschriebener Weise vorher im Apparat die schweflige Säure entzogen hat, wodurch dieses Wasser zugleich eingekocht wird.

Der ganze Apparat, Kammer- und Mauerwerkverbindung mit dem Kühlapparat, ist mit Bleiplatten bedeckt, oder einem anderen Metall, welches gegen Schwefelsäure unempfindlich ist: das Mauerwerk dick genug, um der Gefahr des Schmelzens des Bleies vorzubeugen. Auf diese Weise ist das Durchsickern der Gase durch etwaige Risse, welche das Mauerwerk erhält, unmöglich gemacht.

Die eigenthümliche Construction der Ventile besteht darin, daß der Apparat hermetisch geschlossen wird:

1. Durch einen unvollkommenen Verschluß (fähig, der Wirkung der Hitze und Säure zu widerstehen), der

2. gesichert ist durch einen Wasserverschluß dahinter.

Die zwischen beiden befindliche Luftschicht verhindert den Durchgang der Hitze und Säure genügend, um den Gebrauch eines Wasserverschlusses zu ermöglichen. Dementsprechend werden auch alle Oeffnungen der Feuerung, so gut es angeht, durch feuerfeste Steine und hydraulische Verschlüsse geschlossen. Die Action dieses Apparates ist intermittierend, bei dem Gebrauche zweier Apparate jedoch, welche wechselweise wirken, so daß, während dei eine erwärmt wird, der andere thätig ist, Säure zu zersetzen, kann man eine ununterbrochene Production von Gasen erzielen.

Hat man auf diese Weise schweflige Säure und Sauerstoff im richtigen Verhältnis erzeugt, so schreitet man dazu, diese so zu vereinigen, daß Schwefelsäureanhydrid daraus entsteht.

Zu diesem Zweck dient eine Kammer aus Gußeisen, gefüttert mit dünnen Mauersteinen oder Ziegeln. Innerhalb dieser Kammer befindet sich eine andere, aus schwachen Mauersteinen hergestellt, derart construirt, daß zwischen der inneren und der äußeren Kammer ein Zwischenraum bleibt. Dieser Zwischenraum ist mit Ouerstegen durchzogen, beide Wände so verbindend, daß der Zwischenraum auf- und niedersteigende Züge bildet. Diese Wände tragen dazu bei, die innere Kammer zu versteifen.

Die gußeiserne Kammer, versehen mit je einem Ein- und Auslaßrohre, ist so mit Mauerwerk umgeben, daß sie immerwährend gleichmäßig erwärmt ist.

Die innere Kammer ist mit stufenförmigen Vorsprüngen versehen, auf welche platinirter Asbest gelagert ist, auch befindet sich ein Pyrometer darin, um die Temperatur zu messen.

Die Gase werden nun gezwungen, in die eiserne Kammer zu treten. Ehe sie indessen dieselbe erreichen, müssen sie die Züge, welche beide Kammern getrennt halten, passiren, um genügend erwärmt zu werden. Die fortwährende Circulation, welche so zwischen beiden Kammern stattfindet, trägt zur gleichmäßigen Erwärmung der inneren Kammer bei. Sind die Gase in der inneren Kammer angekommen, so haben sie die mit Asbest gefüllten Vorsprünge zu passiren, wodurch Schwefelsäureanhydrid gebildet wird.

Um die Anhydriddämpfe zu condensiren, werden sie mit stärkster Schwefelsäure in Berührung gebracht; ich benutze dazu einen gußeisernen Thium mit am Boden befindlichem Reservoir, von welchem das Product abgezogen werden kann. Dieses Reservoir trägt ein System von Schalen, welche eine, in die andere passen, jede mit einer kurzen Röhre in der Mitte versehen. Dieser Thurm ist einer Reihe von W ο u 1 f f ' sehen Flaschen vergleichbar; der Boden der einen Schale bildet immer den Deckel der anderen. Die starke Schwefelsäure wird in das oberste Gefäß eingelassen, während die Anhydriddämpfe, von Schale zu Schale emporsteigend, derselben begegnen, und auf diese Weise vollständig von derselben absorbirt werden.

Durch dieses Verfahren kann Nordhäuseroder rauchende Schwefelsäure in jeder beliebigen Stärke erzeugt werden.

Beschreibung der Zeichnungen.

Blatt I. A A zeigt zwei verticale Abtheilungen der Zersetzungskammer. B ist ein niederzulassendes Rohr, welches aus einem Gaserzeuger den gasförmigen Brennstoff zuführt. Soll der Apparat erwärmt werden, so wird der Wasserverschluß α geöffnet und der Ziegel a¹ herausgenommen. Das bewegliche Gaszuleitungsrohr

wird niedergedrückt, bis es in den Wasserverschluß eintritt; das Ventil wird nun geöffnet und das Brenngas tritt durch den durchbiOchenen Bogen c in den Feuerraum C, wo es mit Luft aus den Luftöffnungen D D, deren Wasserverschlußkappen fortgenommen sind, verbindet. DD sind mit Blei bekleidete irdene Röhren, deren Umhüllung mit dem Bleimantel der Kammer verbunden wird. Die im Feuerraum erzeugte Flamme steigt durch die Steinringe d und durchstreicht die durchlöcherten Steine; die Verbrennungsproducte ziehen durch den Schornstein e ab, nachdem der Ziegel e¹ und der Wasserverschluß g entfernt wurden.

Sobald die Kammer genügend erwärmt ist, wird der Verschluß g-e¹ wieder hergestellt und der Zufluß des Brenngases abgesperrt durch Emporschieben der beweglichen Gasröhre B. Die Luftröhren D D werden nun ebenfalls geschlossen und ein Strom trockenen Dampfes wird bei f eingelassen, bis derselbe bei a¹ erhitzt entweicht.

Der Ziegel a¹ wird dann wieder aufgelegt, der Wasserverschluß α wieder hergestellt, und endlich der Dampfzufluß abgeschlossen. Die Kammer enthält dann nichts als überhitzten Dampf. Sobald dieses Resultat erzielt ist, wird starke Schwefelsäure durch die Öffnungen g g mittelst comprimirten Gases, untei Zuhülfenahme einer Piatinabrause, eingeblasen; dieses Gas wurde bei der Zersetzung gewonnen. Hierdurch wird der Dampf ausgetrieben, und es wird ein Strahl von schwefliger Säure und Sauerstoff gegen den Kühl- und Condensirungsapparat gerichtet, wie in Zeichnung No. II gezeigt werden wird. ·

E, Blatt I, ist ein Horizontalschnitt der Kammer, gerade oberhalb des Gasgewölbes c, welcher ihre Construction, ebenso das Arrangement für Vertheilung und Zuführung der zur Verbrennung nöthigen Luft zeigt.

F zeigt eins der Gewölbe, welche die. Steinringe d unterstützen, in deren Mitte eine durchbrochene Wand ist, um die Luft, welche in den Feuerraum einzieht, zu vertheilen. Diese Wand bildet die eine Seite.

G zeigt die Anlage des Mauerwerks zwischen den Steinringen d.

Blatt II veranschaulicht den Kühl-, Condensir- imd Wiedervereinigungsapparat.

Die hocherwärmten Gase kommen aus der Zersetzungskammer und treten in den Fuchs H, welcher aus Stein erbaut und mit Ziegeln bedeckt innerhalb einer Bleipfanne steht. Diese Bleipfanne ist bestimmt, die Schwefelsäure aus dem Trockerithurm K zu concentriren und aus derselben die schweflige Säure auszutreiben. Von diesem Fuchs durchziehen die Gase einen kleinen Bleithürm J, welcher mit Steinen ausgefüttert und mit Koksstücken oder durchlöcherten Steinen gefüllt ist, und gehen dann in die Kühlröhren / über. Das Wasser, welches sich hier verdichtet, geht durch die kleine Röhre i zu dem Bleithürm I zurück, nachdem ihm die schweflige Säure infolge eines heißen Gasstromes entzogen, und läuft endlich in die Blei_: pfanne j, welche an dem Fuchs H placirt ist, wo es verdampft wird.

Die Gase, jetzt beinahe wasserfrei und ganz kalt, durchströmen die Röhre k und den Wasserverschluß / zu dem Trockenthurm K, aus welchem sie, völlig ausgetrocknet, hervortreten. Die Schwefelsäure, welche zum Trocknen der Gase gebraucht wurde, passirt die Röhre ni zur Bleipfanne, welche den Boden des Fuchses H bildet, um dort verdampft zu werden und um die schweflige Säure, welche darin aufgelöst, dort abzugeben. Der ganze Fuchs H ist mit Bleiplatten belegt, die entweder an die Bleipfanne festgelöthet sind oder doch bis unter die Oberfläche der in derselben befindlichen Flüssigkeit tauchen. Wenn die Kammer erwärmt wird, sind die Verschlüsse / und η stets geschlossen, wird aber Dampf in die Kammer gelassen, ist η offen.

Wie vorher beschrieben, bleibt der Verschluß a-a¹ offen, bis der Dampf daraus entweicht, und wird sodann geschlossen. Jetzt wird die Schwefelsäure hineingespritzt und der Arbeiter erwartet die Ankunft der schwefligen Säure und Sauerstoffgase bei n. Sobald sie hier im Zustande gewisser Reinheit entweichen, wird η geschlossen und der Wasserverschluß / wird geöffnet, um die Gase nach dem Wiedervereinigungsapparate L gelangen zu lassen. In dieser Weise wird die Mischung fremder Gase mit der schwefligen Säure und Sauerstoff verhindert.

Die Zeichnung zeigt verschiedene Theile des Apparates in der Stellung, welche sie einnehmen würden zu der Zeit, in welcher der Dampf abgesperrt ist, das Einspritzen der Schwefelsäure begonnen hat, und der Arbeiter die Ankunft der reinen Gase an dem Ventile η erwartet.

LMNO zeigen verschiedene Abtheilungen der Wiedervereinigungskammer, welche aus einer großen, mit Mauersteinen bekleideten Q - förmigen gußeisernen Retorte besteht.

Diese Retorte ist mit dünnen Ziegeln ausgefüttert, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist. Die Wände der inneren Kammer sind in jedem Schnitt mit o-o-o bezeichnet. M zeigt das Aeußere der inneren Kammer, das Arrangement der Steinlagerung zwischen der inneren und der äußeren Kammer, um die auf- und absteigenden Kanäle zu erzeugen.

Der Boden der inneren Kammer ist . aus Dachziegeln zusammengesetzt, welche auf Mauersteinen lagern (sie sind in P mit punktirten Linien angegeben). In dieser Weise werden die Kanäle weiter geführt und kehren

Claims (5)

1. sowohl unter der Kammer, als auch an deren Seiten wieder.

   Die Gase treten bei φ in die Kammer, durchlaufen die Kanäle zwischen der inneren und äußeren Kammer, und treten in erstere bei r ein, werden durch die horizontale Abtheilung gezwungen, bis zum anderen Ende und wieder zurück zu gehen, event, bei s auf ihrem Wege nach dem Absorbirthurm R auszutreten.

   Das Pyrometer ist mit Q bezeichnet und wird an dem Abgangsrohre beliebig angebracht. Die stufenförmigen Vorsprünge, welche den Asbest enthalten, sind durch unterbrochene Linien angedeutet. Die Construction des Absorbirthurmes wird durch s veranschaulicht, welches die Schalen, woraus das System besteht, in vergrößertem Maßstabe darstellt. Die absorbirende Säure fällt von Schale zu Schale durch dieselben Löcher, durch welche das Schwefelsäureanhydrid entweicht, aber, wie T t zeigt, kommt die Säure, welche überfließt, von der unteren und also mehr concentrirten Schicht des Inhaltes jeder Schale.

   Falls einige Theile der beiden Gase in der Wicderverbindungskammer sich nicht verbinden, sondern durch den Absorbirthurm entschlüpfen sollten, kann man dieselben durch eine zweite Wiedervereinigungskammer leiten.

   Pa τ ε ν τ - A ν s ρ r ü c η ε :

   i. Die Einbringung der Schwefelsäure in Form von Staubregen, vermittelst besonders verdichteter schwefliger Säure und Sauerstoff in bestimmtem Verhältniß, um die Vereinigung fremder Gase mit dem Zersetzungsproduct zu verhindern.
2. 2. Das Ausspülen des Apparates mit Dampf vor der Einspritzung der Schwefelsäure, um alle Verbrennungsstoffe zu entfernen, und nachdem die Einspritzung beendet, alle übrig gebliebenen Producte der Zersetzung in den Condensirapparat überzuführen.
3. 3. Das Bekleiden der Zersetzungskammer und der nöthigen Backsteinkanäle, deren Wände hinreichend dick sind, mit Bleiplatten behufs Verhinderung jedes Leckes, und um die Operation event, unter Druck vornehmen zu können.
4. 4. Die Construction der Wiederverbindungskammer, so daß die Gase gezwungen werden, zwischen der inneren und äußeren Kammer zu circuliren, um sie auf die erforderliche Temperatur zu bringen, ehe sie mit dem platinirten Asbest (Platinschwamm) in Berührung kommen, und ebenso die gleichmäßige Erwärmung der inneren Kammer zu sichern.
5. 5. Die Construction des Absorbirthurmes, durch Aufbauen eines Systems von Schalen, in der Weise wie beschrieben, und zwar derait, daß der Dampf des Schwefelsäureanhydrids mit den sich folgenden Oberflächen dei Schwefelsäure in Berührung gebracht wird, nach der Art der W ο u 1 f f ' sehen Flaschen. Diese Schalen können aus Gußeisen, gebranntem Thon oder anderen der Wirkung der Säure widerstehenden Substanzen bestehen.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen·