DE607017C

DE607017C - Vorrichtung und Verfahren zur Kondensation von Schwefelsaeure

Info

Publication number: DE607017C
Application number: DEM123209D
Authority: DE
Inventors: Dr Conway Freiherr V Girsewald; Dr Wolfhart Siecke; Dr Max Wohlwill
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1932-11-20
Filing date: 1933-03-12
Publication date: 1934-12-15
Also published as: BE399799A; FR764056A; DE607216C

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Kondensation von Schwefelsäure Es ist bekannt, daß die Kondensation von Schwefelsäuredämpfen erhebliche Schwierigkeiten macht, weil dabei häufig Nebel auftreten, die dann nicht mehr in tropfbar flüssiger Form gewonnen werden können. Um diese Nebelbildung zu vermeiden, wurde vorgeschlagen, die SOS-haltigen Gase durch siedendes Wasser zu leiten und das S O3 durch den hierbei mitgerissenen Wasserdampf absorbieren zu lassen. Hierbei würde man jedoch nur eine stark verdünnte Säure gewinnen. Weiterhin ist behauptet worden, daß ein längeres N ebeneinanderbestehen von S O3 und H20 in dem Temperaturintervall von 45o° abwärts bis 338° erforderlich sei, um zunächst die Vereinigung der Schweftlsäure in Dampfform zu erleichtern.
Die Frage der Kondensation gewinnt erhöhte Bedeutung, weil Verfahren vorgeschlagen sind, das S 02 in Gegenwart einer zur Bildung von Monohydrat ausreichenden Wasserdampfmenge zu katalysieren und dann direkt Schwefelsäure zu kondensieren. Dieses Verfahren ist von großer Bedeutung für die Schwefelsäuregewinnung, weil es möglich ist, ohne die umfangreichen Anlagen zur Vortrocknung der Gase auszukommen.
Im Zusammenhang hiermit sind dann auch die Kondensationsbedingungen untersucht, wobei gefunden wurde, daß es wichtig ist, die Kondensation in einem Temperaturintervall durchzuführen, dessen obere Grenze bei dem Taupunkt der Gase und dessen untere Grenze bei etwa r¢o° C liegt, und die Abkühlung in diesem Temperaturintervall möglichst gleichmäßig zu bewirken.
Gegenstand der Erfindung ist nun eine weitere Verbesserung der bei der Kondensation der Schwefelsäure anzuwendenden Arbeitsweise mit dem Ziel, das Verfahren zu vereinfachen und die erforderliche Apparatur zu verbilligen. Da gerade die Zeit zur Abkühlung nicht zu klein -gehalten werden darf, ist eine gewisse Vorsicht bei der Wahl der Kühlmittel erforderlich. In erster Linie hatte man daher bisher vorgesehen, die indirekte Luftkühlung oder die direkte Kühlung mit geringen Mengen hochprozentiger Schwefelsäure zu benutzen.
Es ist nun gelungen, einen Wärmeaus.-tauscher zu entwickeln, bei dem auch eine indirekte Kühlung mit Kühlflüssigkeiten durchgeführt werden kann. Dieser Apparat ist in den Abb. r und 3 im Längsschnitt, in Abb. a im Querschnitt bildlich dargestellt. Er besteht aus einem äußeren Mantel a aus beliebigem Material, vorzugsweise Eisenblech und darin mit kleinen Zwischenräumen eingelassenen Rohren b. Diese Rohre selbst sind aus zwei verschiedenen Materialien hergestellt, die zweckmäßig durch eine Füllmasse e miteinander in Kontakt gehalten werden. Das äußere, der Kühlflüssigkeit zugewendete Material c soll dabei hochfest und standsicher sein, um allen auftretenden mechanischen Beanspruchungen gewachsen zu sein. Es braucht dagegen keine Korrosionsbeständigkeit aufzuweisen, da es nur mit den äußeren Kühlmitten in Berührung kommt. Das innere Material muß dagegen ein gegen kondensierende und heiße konzentrierte Schwefelsäure widerstandsfähiges keramisches Material d sein, um den auftretenden chemischen Beanspruchungen gewachsen zu sein. Allenfalls haben sich auch Ferrosilicium öder hochsilicierte Stahlrohre hierfür als brauchbar erwiesen. Weiterhin soll dieses Material eine schlechte Wärmeleitfähigkeit aufweisen, um den Wärmeübergang nach außen zu verlangsamen, der bei Anwendung von Kühlflüssigkeiten leicht das zulässige Maß überschreiten könnte. Es sind zwar auch bisher schon Gefäße aus Metall im Innern mit einer keramischen Masse ausgekleidet und Temperaturen bis zu ioo° ausgesetzt worden. Man hat jedoch derartige Gefäße noch nie zum Wärmeaustausch herangezogen.
Die Kombination dieser zwei-Baumaterialien hat gerade für die Kondensation der Schwefelsäure besondere Bedeutung.
Mittels eines derartigen Wärmeaustauschers wird es möglich, die Kühlung nicht nur mittels indirekt zugeführter Luft oder S OZ-haltigen kalten Gasen auszuüben, sondern auch Flüssigkeiten, wie Öl oder Wasser, als Wärmeableitungsmittel zu verwenden. Es ist natürlich bekannt, daß keramisches Material auch gegenüber heißer konzentrierter Schwefelsäure widerstandsfähig ist. Es wäre jedoch kaum möglich, derartiges Material unmittelbar als Rohr für einen Wärtneaustauscher zu verwenden, wenn z. B. eine Kühlflüssigkeit benutzt wird, weil es den auftretenden Wärmespannungen nicht gewachsen sein würde. Auf der anderen Seite ist gerade die Eigenschaft der schlechten Wärmeleitfähigkeit bedeutungsvoll für den spezielllen Zweck der Schwefelsäurekondensation, da auf diese Weise Abschreckwirkungen vermieden werden.
Zweckmäßigerweise werden beide Rohrmaterialien durch eine Masse e miteinander verbunden, um eine erhöhte Stabilität zu gewährleisten und den Wärmeübergang nicht zu gering werden zu lassen. Man kann dabei geeignete Metallegierungen, z. B. Blei-Antimon-Legierungen, oder einen säurefesten Kitt, der eine gewisse Federung für das keramische Material und eine ziemliche Porosität aufweist, benutzen. Wesentlich besser haben sich jedoch als Füllmasse Pulver, z. B. von Metallen, oder feiner Seesand erwiesen, weil diese eine Verschiebung der Rohrkörper gegeneinander zulassen.
Wenn im vorstehenden das keramische Material für das Innenrohr und das festere Material für das Außenrohr vorgeschlagen wurde, so gilt dies nur vorzugsweise, da man, wie bei jedem Wärmeaustauscher, die Verhältnisse auch umkehren und die Kühlflüssigkeiten durch die Rohre hindurchleiten kann, während die Kondensation sich außen abspielt. Eine derartige Anordnung wird je- doch komplizierter, da dann auch die Wandung des Wärmeaustauschers mit säurefestem Material verkleidet sein muß.
Die Führung der Gase durch den Wärmeaustauscher kann sowohl im Gleichstrom wie auch im Gegenstrom erfolgen. Am besten ist die Führung im Gegenstrom, weil hierdurch auch, wenn Wasserdampf in erheblichem Überschuß vorhanden ist, konzentrierte Schwefelsäure abgezogen werden kann. In diesem Falle würden die von dem Kontaktkessel kommenden, mit H,0 beladenen Gase durch das Rohr g in den Sammelraum h mit einer Temperatur von etwa 3q.0° eintreten und durch die mit Füllkörpern ausgesetzten Rohre hindurch nach oben strömen. Die sich hierbei kondensierende Schwefelsäure sammelt sich im Raum lt und wird durch den siphonartigen Abschluß i abgezogen. Die von Schwefelsäure befreiten Gase werden durch das Rohr h zur Esse abgeführt. Aus Gründen eines möglichst geringen Temperaturintervalles ist es vorteilhaft, die benutzten Kühlmittel sich auf höhere Temperaturen erwärmen zu lassen. Man verwendet daher schwer siedende Öle oder bis auf Siedetemperatur erhitztes Wasser als Kühlflüssigkeit. Besonders gering kann die Differenz der Temperaturen von Gas und Kühlwasser gehalten «-erden, wenn der Kühler nach Art eines Dampfkessels drucksicher gebaut ist. In diesem Falle kann man mit der Temperatur des Kühlwassers bis auf etwa i @o° heraufgehen.
Die Bewehrung des keramischen Materials schafft für diese Arbeitsweise wiederum erst die Voraussetzung.
Die hiermit ermöglichte Erzeugung von Dampf (etwa 1,5 ts pro t H2 SO, mit bis q. atü) ergibt eine neuartige Verbilligung in der Schwefelsäurefabrikation.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Wärmeaustauscher in Form eines Röhrenkühlers für die Gewinnung von Schwefelsäure aus Gasen, die SO, und eine mindestens zur Bildung von H
2 S 04 ausreichende Menge Wasserdampf enthalten, unter Gewährleistung einer verminderten, eine Abschreckung der Gase= zwischen 340 und 14o° vermeidenden Abkühlungsgeschwindigkeit, gekennzeichnet durch zwei ineinandergesteckte, durch einen zweckmäßig mit einer Füllmasse gefüllten Zwischenraum getrennte Rohre, von denen eines hohe Festigkeit und Dehnung, wie z. B. Eisen, das andere hohe chemische Festigkeit bei schlechter Wärmeleitfähigkeit, wie z. B. keramisches Material, besitzt. a. Wärmeaustauscher gemäß Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum zwischen' den Rohren durch säurefesten Kitt oder trockenes Pulver, z. B. Sand, ausgefüllt ist.
3. Verfahren zur Kondensation von Schwefelsäure ih Vorrichtungen gemäß Anspruch i und a, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abführung der Wärme siedendes Wasser verwendet wird.
4. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser unter Druck bei ioo° übersteigenden Temperaturen steht.