DE479680C

DE479680C - Kontaktverfahren zur Darstellung von Schwefelsaeureanhydrid und Schwefelsaeure

Info

Publication number: DE479680C
Application number: DEV22490D
Authority: DE
Original assignee: Ver Chemische & Metallurgische
Current assignee: Ver Chemische & Metallurgische
Priority date: 1927-05-05
Filing date: 1927-05-06
Publication date: 1929-07-20

Description

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.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:, i. Kontaktverfahren zur Herstellung von Schwefelsäureanhydrid und Schwefelsäure aus SO2 und Sauerstoff enthaltenden Gasen, bei dem die Umsetzung des S02 zu S03 in mehreren Stufen, unter Abscheidung von S03 nach jeder Stufe, erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionswärme jeder Stufe mehr oder weniger weitgehend für die Beheizung des Kontaktraumes der nachfolgenden Stufe verwendet und die Umsetzung der SO2-Gase in einer Stufe derart geregelt wird, daß die Reaktionswärme dieser Umsetzung für die Erhaltung der Umsetzung in der nachfolgenden Stufe vollständig oder nahezu ausreicht.
2. Verfahren nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, das die Wärme der aus einer Kontaktstufe abziehenden Reaktionsgase zur direkten Beheizung des Kontaktraumes der nachfolgenden' Stufe ausgenutzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch z - und dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakträume aufeinanderfolgender,,1Stufen räumlich vereinigt, z. B. konzentrisch angeordnet sind, so daß der Kontaktraum der nachfolgenden Stufe von dem Kontaktraum der vorhergehenden Stufe umschlossen wird. q.. Verfahren nach Anspruch =, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzungswärme der vorhergehenden Kontakt-,stufe sowohl zur Vorwärmung der in den nachfolgenden Kontaktraum einströmenden Gase als auch zur Beheizung des Kontaktraumes verwendet wird.