-
Kontaktverfahren zur Darstellung von Schwefelsäureanhydrid und Schwefelsäure
Verschiedene Vorschläge zielten bereits darauf hin, die Herstellung von Schwefelsäureanhydrid
und Schwefelsäure durch Umsetzung des -SO2 zu S03 in mehreren Stufen vorzunehmen,
wobei zwischen jeder Kontaktstufe eine Abscheidung des = gebildeten S03 aus den
Reaktionsgasen erfolgen sollte. Bei diesen Verfahren mußten dem für die späteren
Kontaktstufen bestimmten, an SO, verarmten Gas erhebliche Wärmemengen durch
Heizung zugeführt werden, oder es mußte das Gas durch Zusatz von S02 reichen Gasen
in seinem S02 Gehalt aufgebessert werden. Die Zufuhr von Wärme durch äußere Heizung
bedingt aber eine erhebliche Verteuerung der Produktion, während durch Zusatz von
SOZ reichen Gasen der Hauptvorteil der mehrstufigen Arbeitsweise, die Umsetzung
des SO, in S03 ausbeutemäßig zu verbessern, zum größten Teil wieder verlorengeht.
-
Gemäß vorliegender Erfindung werden diese Nachteile auf einfache Weise
vermieden, wenn man die Reaktionswärme jeder Kontaktstufe für die Beheizung des
Kontaktraumes der nachfolgenden Stufe verwendet und die Umsetzung der S02 Gase in
einer Stufe so weit führt, daß die Reaktionswärme dieser Umsetzung für die Erhaltung
der Umsetzung in der nachfolgenden Stufe vollständig oder nahezu ausreicht.
-
Bei bekannten Verfahren mit mehreren Kontaktstufen und Zwischenabsorption
des gebildeten S03 ist ferner vorgeschlagen worden., die Wärme der aus einer Kontaktstufe
abziehenden Reaktionsgase zur Vorwärmung der von der Absorption kommenden und zur
nächsten Kontaktstufe gehenden Gase zu verwenden; bei dem geringen S02 Gehalte der
von der Absorption kommenden Gase, der beispielsweise o,6 bis x °/o SO, beträgt,
reicht diese Wärmezufuhr für die Erhaltung der Reaktionstemperatur im Nachkontakt
nicht aus. Dagegen gelingt die Umsetzung von Gasen so geringen S02 Gehaltes, wenn
die Reaktionswärme der vorhergehenden Kontaktstufe mehr oder weniger weitgehend
zur Beheizung des Kontaktraumes benutzt wird, wobei ein Teil dieser Reaktionswärme
auch zur Vorwärmung der in diesen Kontaktraum strömenden Gase benutzt werden kann.
-
Für die Durchführung des vorliegenden Verfahrens kommen verschiedene
Ausführungsformen in Betracht, z. B. kann die in den abziehenden Gasen einer Kontaktstufe
enthaltene Wärme vor Absorption des S03 zur Beheizung des nächstfolgenden Kontaktraumes
verwendet werden.-Eine schematische Anordnung dieser Art zeigt die Abb. z. Die gereinigten
Röstgase mit z. B. 6 bis 7 °/o SOa treten bei a in einen ersten Wärmeaustauscher,
in dem sie durch die Wärme der aus dem zweiten Kontaktraume kommenden, bei h eingeführten
Gase vorgewärmt werden, und gehen dann durch b
zum ersten Kontaktraum,
in dem sie mit zu 8o bis 9o °/o in S03 übergeführt werden. Die aus der Kontaktzone
mit etwa 43o° C strömenden Gase werden in einen gut isolierten, den Kontaktraum
der zweiten Stufe umschließenden Mantel geführt, von dem sie durch c und einen zweiten
Wärmeaustauscher bei d zur Absorption gehen. Die von der Absorption kommenden Restgase
treten bei f in den zweiten Wärmeaustauscher ein, in dem sie durch die Abwärme der
Gase von der ersten Kontaktstufe vorgewärmt werden, und gehen von dort durch g zum
zweiten Kontaktraum, in dem eine Umsetzung der armen Gase bis etwa 8o bis go °%
erzielbar ist. Die Gesamtumsetzung, bezogen auf den S02 Gehalt der Ausgangsgase,
erreicht daher in beiden Kontaktstufen 96
bis 99 °/o.
-
Weitere zweckmäßige Ausführungsformen der Erfindung sind in Abb. 2
und 3 veranschaulicht. Das diesenAusführungsformenzugrunde liegende Prinzip besteht
darin, die Kontakträume aufeinanderfolgender Stufen räumlich miteinander derart
zu vereinigen, daß der Kontaktraum der nachfolgenden Stufe von dem Kontaktraum der
vorhergehenden Stufe umschlossen wird.
-
Bei der in. Abb. ¢ dargestellten Ausführungsform umschließt der erste
Kontaktraum nicht unmittelbar den Katalysatorraum des nachfolgenden Kontaktraumes,
sondern die Gaszuführung zu diesem Katalysatorraum. Die hier aufsteigenden Gase
erhalten demnach sowohl die Wärme der vorhergehenden wie auch die in der nächsten
Kontakstufe entwickelte Wärme, so daß ein weitgehender Ausgleich bei plötzlichen
Änderungen der Betriebsverhältnisse automatisch eintritt. Außer der an das strömende
Gas abgegebenen Wärme kommt hier auch die durch Strahlung von dem äußeren an den
inneren Kontaktraum abgegebene Wärme (und umgekehrt) zur Geltung, die das ganze
System auf eine gleichmäßige Reaktionstemperatur erhält. Bei dieser Anordnung können
äußere Wärmeaustauscher ganz in Wegfall kommen, wenn der Kontaktofen (wie in der
Abbildung angedeutet) einen weitgehenden Wärmeaustausch im Ofeninnern ermöglicht.
-
Infolge der in Abb. 2, 3 und q. angewendeten, mit Abb. i übereinstimmenden
Buchstabenbezeichnung sind diese Abbildungen unter Berücksichtigung der bei Abb.
i gegebenen Erläuterung ohne weiteres verständlich.
-
Die Ausbildung der Kontaktapparatur kann in beliebiger Weise erfolgen;
die Kontakträume können z. B. in Röhrenform oder Etagenform usw. ausgebildet sein.
Ebenso können die Wärmeaustauscher in verschiedener Weise ausgestaltet sein; es
kann gegebenenfalls auch ein Teil der Wärme durch äußere Heizung zugeführt werden,
doch wird dies im allgemeinen nicht notwendig sein, wenn genügend wirksame Katalysatormassen
zur Anwendung gelangen und die Umsetzung des S02, der oben aufgestellten Forderung
entsprechend, in den einzelnen Kontaktstufen derart geführt wird, daß die Reaktionswärme
der vorhergehenden Stufe zur Aufrechterhaltung der Umsetzung der nächsten Stufe
ausreicht. ° Eine allgemeine Regel über das in den einzelnen Stufen einzuhaltende
Maß der Umsetzung läßt sich nicht geben; dieses Maß wird zweckmäßig durch Versuche
festgestellt, wobei übrigens - besonders bei der Ausführungsform nach Abb. q. -ein
erheblicher Spielraum für die Wahl der Umsetzungsverhältnisse bleibt, da sich diese
Anordnung innerhalb eines verhältnismäßig großen Temperaturintervalls im Gleichgewicht
befindet. Die Umsetzung im Gesamtsystem kann bei dieser Anordnung mit einer verhältnismäßig
sehr geringen Katalysatormenge ohne Schwierigkeiten bei 98 bis 9g
%
erhalten werden.
-
Der Hauptvorteil des vorliegenden Verfahrens liegt demnach in der
mit bisher unerreicht geringen Mengen an Katalysatoren erzielten nahezu vollständigen
Umsetzung der Röstgase ohne oder ohne wesentliche Zufuhr äußerer Wärme. Ein weiterer
Vorteil liegt darin, daß man bei dem Verfahren auch mit Röstgasen höheren S02 Gehaltes
ohne Schwierigkeit arbeiten kann, als dies bisher möglich war. Während die bisherigen
Kontaktsysteme im allgemeinen auf die Verwendung von 6 bis 7 °/o S02 enthaltenden
Röstgasen angewiesen waren, ist es nach dem neuen Verfahren auch möglich, Röstgase
mit 8 bis g °/o S02 Gehalt ohne Gefahr und mit hoher Umsetzung zu verarbeiten. Die
sich daraus ergebenden Vorteile, wie Kraftersparnis für die Gasbewegung und Vereinfachung
der Gasreinigung, kommen dem technischen und wirtschaftlichen Effekt des Verfahrens
zugute.