DE442036C - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Schwefelsaeureanhydrid nach dem Kontaktverfahren - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

5'ibliotheek

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

- JVl 442036 KLASSE 12 i GRUPPE 24

(G 65682 IV\i2i)

General Chemical Company in New York.

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Schwefelsäureanhydrid
nach dem Kontaktverfahren.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 6. November 1925 ab.

Für diese Anmeldung ist gemäß dem Unionsvertrage vom 2. Juni 1911 die Priorität auf Grund
der Anmeldung in den Vereinigten Staaten von Amerika vom 24. November 1924 beansprucht.

Die Erfindung· betrifft die Herstellung von * des Umfanges der erforderlichen Vorrichtun-Schwcfelsäureanlrydrid nach dem Kontakt- gen. Weiter handelt es sich darum, die Vorverfahren. Z\veck der Erfindung ist die Er- richtungen für längere Zeit in betriebsfähireichung größter Wirtschaftlichkeit und gern Zustand zu erhalten, ohne daß sie gerei-Gleichförmigkeit der Ergebnisse bei Durch- _t nigt werden müßten. Das wird dadurch erführung der Reaktionen und Herabniinderung ' reicht, daß die zu behandelnden Gase von

festen Unreinigkeiten, insbesondere Staub und Asche, befreit werden, bevor sie in den Kontaktraum eintreten.

Eine Vorrichtung, die den obigen Zweck in vortrefflicher Weise erfüllt, ist in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt. Abb. ι zeigt schematisch die gesamte Betriebsanlage für die Umwandlung von SO₂ in SO_n; Abb. 2 und 3 sind senkrechte Schnitte in vergrößertem Maßstab, die die oberen und unteren Teile der Vorrichtung zeigen; Abb. 4 und 5 sind Horizontalsclmitte nach der Linie 4-4 bzw. 5-5 der Abb. 2, und Abb. 6 ist ein Teilschnitt eines Wärmeaustauschers. Durch die Eintrittsöffnung 10 werden die zu behandelnden Gase, beispielsweise mit einem Gehalt von 10 bis 12 Prozent S0„, in den oberen Teil eines zylindrischen Schachtes A geleitet. Dieser umfaßt fünf übereinander angeordnete Abteilungen, von denen die oberste B₁ die unterste C und die mittlere P die Kontakträume bilden, während die dazwischenliegenden Abteilungen E und F, unmittelbar über und unter der mittleren Ab^eilung D, Wärmeaustauscher sind. Die beiden Wärmeaustauscher sind von gleicher Bauart. Auch die Kontakträume sind im wesentlichen gleich, sie unterscheiden sich jedoch in der Stärke der Kontaktwirkung, wie weiter unten auseinandergesetzt wird.

Die Kontakträume enthalten das Kontaktmaterial, z. B. Platinasbest, das in geeigneter AVeise eingelagert wird. Das Kontaktmaterial ist z. B. auf den in Zwischenräumen übereinander angeordneten durchlochten Platten 1 r i'Abb. 2 bis 5) untergebracht. Diese ruhen in einem Träger oder Korb, der aus einem Rahmen 12 und einem Gehäuse 13 zusammengesetzt ist, mit Anordnungen, um die Platten 11 im Abstand voneinander zu halten. Der ganze Korb oder Träger kann mitsamt den Platten 11 und dem Kontaktmatcrial herausgenommen werden, wenn der Kontaktraum oben geöffnet wird. Wie aus den Abb. 2 und 3 ersichtlich, sind die einzelnen Abteilungen des zylindrischen Schachtes . I derart miteinander verbunden, daß sie leicht einzeln abgenommen werden können.

Die Kontakträume B, C und D imtcrschciden sich voneinander durch die Zahl der Kontaktmaterialschichten auf den durchlochtcu Platten ir. Der obere Kontaktraum hat die wenigsten Schichten, beispielsweise fünf, der mittlere D hat mehr, beispielsweise fcchs, und der untere Kontaktraum Γ endlich hat noch mehr, beispielsweise fünfzehn. Der untere Kontaktraum C ist unten mit einer Austrittsöffnung 14 verschen.

Die Wärmeaustauscher E und F haben unten eine Eintrittsöffnung 15 für den Zutritt des Kühlmittels und oben eine Austrittsöffnung 16. Horizontale Scheidewände 17 über diesen Austritts- und unter diesen Eintrittsöffnungen dienen zur Aufnahme eines Bündels von Rohren 18, durch die die in Behändlung befindlichen Gase von einem Kontaktrautn zu dem nächsten abwärts streichen, j während das Kühlmittel an den Außenflächen dieser Rohre 18 vorbeizieht. Dem· Kühlmittel wird durch die einander teilweise überdeckenden horizontalen Bleche ro, ein schlangenförmiger Verlauf gegeben. Um zu verhüten, daß der Gasstrom in den Rohren iS hauptsächlich an den inneren Wänden der Rohre enliangstreicht, wodurch im Innern eine Art ruhender Säule entstehen würde, empfiehlt es sich, eine schneckenförmige Wand 20 innerhalb der Rohre anzuordnen, so daß der Gasstrom wirbelartig durch die Rohre tritt und alle seine Teile mit der metallischen, kühlenden Fläche in Berührung kommen ('Abb. 6).

Zwischen dem unteren Ende eines jeden Wärmeaustauschers und dem oberen Ende der Kontakträume, unmittelbar unter den Warlneaustauschern, ist ein Sammclrautn vorgesehen, der Staub und andere feste Bestandteile der Gase aufnimmt und verhindert, daß diese Bestandteile in die Kontakträume C und D eintreten und sie mehr oder weniger go verstopfen. Dieser Sammelraum besteht aus einer pfannenartigen Platte 21 mit Öffnungen 22, deren Zahl im allgemeinen geringer ist als die Zahl der Rohre 18. Die Öffnungen 22 haben rohrartige Ansätze 23, die oben mit Kappen 24 abgedeckt sind. Letztere dienen dazu. Staub und andere fremde Bestandteile von den Öffnungen 22 weg und in die Pfanne 2t zu leiten, von wo sie von Zeit zu Zeit entfernt werden.

Die Austrittsöffnung 14 ist durch ein Rohr 25 mit einem Kühler 26 verbunden (Abb. 1). Dieser steht seinerseits durch eine Rohrleitung 27 in Verbindung mit dem Absorptionsraum 28. Hier wird das SO₃ auf geeignete Weise abgeschieden. Die den Absorptionsrautn 28 verlassenden Gase werden durch Rohr 29 über ein Filter 30, beispielsweise ein Koksfilter, und durch Rohrleitungen 31, 32, 33 und die Eintrittsöffnungen 15 in die Warmeaustauscher geleitet. Sie verlassen diese durch die Austrittsöffnungen 16, um durch Rohre 34 und 35 zu einem Endkontaktraum G zu gelangen. Dieser kann wie die Kontakträume B, C und Π eingerichtet sein, ist aber leistungsfähiger und enthält eine größere Anzahl Kontaktmaterialschichten, zweckmäßig etwa ebensoviel wie die anderen drei Kontakträume B, C, D zusammen. Aus einer öffnung 36 treten die Gase des Kontaktraumcs G in ein Rohr ein und streichen der Reihe nach über einen Kühler 37 durch

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Rohr 38, einen Absorptionsraum 39, ein Rohr 40, ein Filter 41 und ein Rohr 42zum Schornstein.

Der Verlauf des' Verfahrens und die Wirkungsweise der Vorrichtung bei der Umwandlung von Gasen mit einem Gehalt \on etwa ro bis 12 Prozent SO₂ ist folgender:

Die bei 10. mit einer Temperatur von etwa .joo^c C eintretenden Gase gelangen in den oberen Kontaktraum B. wo in bekannter Weise etwa 50 Prozent des vorhandenen SO₂ in SC)₈ umgewandelt werden. Die Temperatur der Gase steigt dabei auf etwa 594⁰ C. Die heißen Gase, strömen alsdann in schnekken form igen Windungen in den Rohren i8 abwärts zu den oberen Wärmeaustauschern E. !Tier werden sie auf die Anfangstemperatur (etwa 400° C) gekühlt. Die aus den unteren linden der Rohre 18 austretenden Gase gelangen nicht unmittelbar in den zweiten Kontaktraum P, sondern werden durch die Hauben 24 abgelenkt, so daß die mitgeführten festen Bestandteile in der Sammelpfanne 21 sich absetzen, während die so von Fremdkörpern befreiten Gase durch die Öffnungen 22 in den zweiten Kontaktraum D eintreten. Angesichts der Tatsache, daß die in diesen zweiten Kontaktraum eintretenden Gase beträchtlich weniger SO₂ enthalten als die bei το eingeleiteten (sie mögen in den zweiten Kontaktraum mit etwa 5 bis 6 Prozent SO₂ eintreten"), ist der zweite Kontaktraum durch Vermehrung der Zahl der Kontaktschichten leistungsfähiger als der erste gestaltet. Es werden darin etwa 80 Prozent des ursprünglichen SO-j-Gehaltes in SO_U umgewandelt. Dabei steigt die Temperatur wieder auf ungefähr 510° C. Mit dieser Temperatur wandern die Gase in den unteren Wärmeaustauscher F₁ wo ihre Temperatur wieder auf die Anfangstemperatur (etwa 400" C) erniedrigt wird. Die abgekühlten Gase werden dann über den Staubabscheider, der zwischen dem zweiten Wärmeaustauscher D und dem dritten Konlaktraum C eingeschaltet ist, geleitet und, nachdem sie dort von festen Bestandteilen befreit worden sind, bei etwa 400" C mit dem Kontaktmateriäl des Kontaktraumes C in Berührung gebracht. Da die Gase hier vcrhältnismäßig reich an SO., und arm an SO₂ sind /beispielsweise 2 bis 2,5 Prozent SO₂), \vird die Zahl der Kontaktmaterialschichten wieder entsprechend erhöht. Somit werden, wenn die Gase den Kontaktraum C bei der Ausirittsöffnung 14 verlassen, ungefähr 90 Prozent des ursprünglichen SO.-Gehaltes in SO₃ umgewandelt sein. Die Temperatur beträgt dann etwa 455° C. Im Kühlraum 26 wird die Temperatur wieder so weit herabgesetzt, wie sie für eine erfolgreiche Gewinnung von SO₃ im Absorptionsraum 28 nötig ist.

Die Rückstandgase, die verhältnismäßig kalt sind und noch ungefähr 1 bis 1,5 Prozent SO₂ enthalten, gehen zunächst durch das Filter 30 und gelangen dann in die Wärmeaustauscher E und F. Hier wirken sie als Kühlmittel für die Gase, die in den Rohren 18 abwärts strömen. Dabei werden sie selbst auf eine Temperatur von etwa 427^ C gebracht und treten mit dieser bei 16 aus den Wärmeaustauschern aus. Xunmehr gelangen sie zum Kontaktraum Cz, wo eine praktisch fast vollständige Umwandlung von SO₂ in SO., stattfindet.

Zweckmäßig wird man einen größeren Teil der in das Rohr 31 eintretenden Gase in den oberen Wärmeaustauscher E abzweigen und einen kleineren Teil in den unteren Wärmeaustauscher D schicken, beispielsweise ²/, in den oberen Wärmeaustauscher durch das Rohr 32 und ¹J₃ an den Wärmeaustauscher F durch das Rohr τ,Ζ- Die Kühlwirkung wird auf diese Weise günstig verteilt, und zwar deshalb, weil die in den Rohren r8 abwärts strömenden Gase im ersten Wärmeaustauscher E eine beträchtlich höhere Temperatur haben als in den Rohren des zweiten Wärmeaustauschers F (etwa =594° C oder 510° C).

An geeigneten Stellen sind Hähne oder Ventile angebracht, die den Gasstrom kontrollieren oder nach Wunsch verteilen lassen. Außerdem ist ein Ventilator o. dgl. aufgestellt, um den Gasstrom durch die Vorrichtung zu drücken oder zu saugen.

Der Vorteil, den die Erfindung herbeiführt, beruht auf der außerordentlichen Vereinfachung der Betriebsänlagc, die weniger Rohrverbindungen als sonst aufweist. Die sonst häufig auftretenden Undichtheiten sind daher vermieden. Da ferner das Kontaktmaterial auf ein Minimum beschränkt ist, wird dem die Kontaktschichten durchziehenden Gasstrom weniger Widerstand entgegengesetzt, die Druckverluste werden vermindert. und es wird an Kraft für die Bewegung der Gase gespart.

Eine Herabminderung der Anschaftungs-Lind Betriebskosten wird dadurch erzielt, daß verhältnismäßig wenig Kontaktmaterial aufgewendet zu werden braucht und dieses Material nicht übermäßig erhitzt wird, da die. Temperatur der Gase herabgesetzt wird, sobald sie zu einem Punkte ansteigt, wo nur eine geringe oder gar keine Umwandlung stattfindet. Das Verfahren ist auch aus dem Grunde besonders wirtschaftlich, weil die Wärme der Gase, die der teilweisen Umwandlung im Hauptsvstem unterworfen werden, genügt, um die Gase, die als Kühlmittel wirken (d. h. die Rückstandsgase aus dem Absorptionsraum 28) auf eine Temperatur zu

Claims (10)

1. bringen, die für die Umwandlung im Endkontaktraum erforderlich ist.

   Die Erfindung ist von besonderer Wichtigkeit, wenn die bei to in das" Hauptsystem eintretenden Gase verhältnismäßig hochprozentig (z. B. 12 Prozent) an SO₂ sind. In diesem Fall ist die Umwandlung in den Kontakträumen B₁ C, D keineswegs vollständig", und die Rückstandsgase aus dem Absorptionsraum 28 enthalten noch einen beträchtlichen Anteil an SO... Tu der vorliegenden Erfindung werden deshalb die Gase einer weiteren Umwandlung im Endkoiitaktraum G unterworfen, mit anschließender Absorption im Absorptionsraum 39. Gleichzeitig werden die Rückstandsgase, die als Kühlmittel wirken, auf die Temperatur erhitzt, die notwendig ist, um die Umwandlung im Schlußkontaktrauni G vorzunehmen.

   Pa ten τ α χ a ι⁵ κ ä c ix ε :

   I.Verfahren zur Herstellung von IL SC)₁ nach dem Kontaktverfahren, im Wege der Bildung von SO., mit anschließender Absorption, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktreaktion in bekannter Weise in mehreren aufeinanderfolgenden Stufen erfolgt, worauf das gasförmige Produkt absorbiert wird und die Rückstandsgase als Kühlmittel für die Gase benutzt werden, die von einer Kontaktstufe zur nächsten ziehen.
2. 2. Verfahren nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß von einer Stufe zur anderen die Menge des Koutaktmatcrials vergrößert wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nach der Absorption zurückbleibenden Gase, die zur Küh-. lung gedient und dadurch selbst Wärme aufgenommen haben, einem weiteren Kontaktverfahren unterworfen werden, zweckmäßig mit einem Aufwand an Kontaktmaterial, der höher ist als in der letzten der vorhergehenden Kontaktstufen.
4. 4. Vorrichtung zur Ausführung

   des

   Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Kontaklriiume (B,J), C) hintereinandergcschaltet sind und die in den einzelnen Kontakträumen {B, C₁ D) befindliche Menge von Kontaktmaterial von Stufe zu Stufe zunimmt.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4 zur Durchführung des Verfahrens nach An-Spruch ι bis 3,-gekennzeichnet durch einen zwischen zwei aufeinanderfolgende Kontakträume geschalteten Kühler (E bzw.F).
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor den Kontakträumen ein Staubabscheider (21) angeordnet ist.
7. 7. Vorrichtung nach Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Kontakträumc (B₁ D₁ C) mit Staubsammler (21) hintereinandergeschaltet und zwischen jeden Kontaktraum und den Staubsammler des nächsten Kontaktraumes ein Kühler (E bzw. /·") eingeschaltet ist.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der letzte Kontaktraum (C) mit einem Absorptionsraum (28) verbunden ist, aus dem die Gase in die verschiedenen, den einzelnen Kontakträumen vorgeschalteten Kühler (E und F) verteilt werden, um von diesen aus in einen Endkontaktraum (G) zu gelangen.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlußkontaktraum (G) ungefähr ebensoviel Kontaktmaterial enthält wie die anderen Stufen zusammen.
10. 10. Vorrichtung nach Ansprüchen 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den hintereinandergeschalteten Kontakträumen (B, C, D) angeordneten Kühlvorrichtungen (E und F) Kühlrohre (18) mit schneckenförmig gewundenen .Wänden (20) haben.

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.