DE613677C - Verfahren zur Herstellung von Schwefelsaeure aus den schwefelwasserstoffhaltigen Abgasen von Ammoniaksaettigern - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure aus den schwefelwasserstoffhaltigen Abgasen von Ammoniaksättigern Es war bekannt, schwefelwasserstoffhaltige Gase durch Vermischen mit Luft ohne Trockenbehandlung unmittelbar in einer Kontaktapparatur in Schwefelsäure umzuwandeln. Andererseits war auch schon vorgeschlagen, schwefelwasserstoffhaltige Gase an Zinnvanadatkatalysatoren zu verbrennen. In beiden Fällen fand eine Katalyse in Gegenwart von feuchten Gasen statt. Es war jedoch für die eigentliche Gewinnung der Schwefelsäure nichts Besonderes gesagt, d: h. es war offenbar die in der ganzen Welt übliche Absorption der den Kontaktofen verlassenden SOS-haltigen Gase beabsichtigt.
• Demgegenüber ist im Hauptpatent 6o6 235 ein Verfahren vorgeschlagen, die mit einer zur Bildung von H2S04 erforderlichen Wasserdampfmenge versetzten feuchten Gase über den Kontakt, der vorzugsweise aus Katalysatoren auf der Basis Vanadin-Alkalioxyd-Kieselsäure, zu leiten und unmittelbar darauf zu hochprozentiger Schwefelsäure zu kondensieren. Es sei hier ausdrücklich bemerkt, daB es an sich nicht neu ist, feuchte Gase zu katalysieren bzw. die Schwefelsäuregewinnung unter Einleiten von Dampf oder Feuchtigkeit durchzuführen. So wind in der deutschen Patentschrift 109 493 der Vorschlag gemacht, rauchende Schwefelsäure herzustellen und dabei entweder unmittelbar vor Eintritt der SO 2 haltigen Gase in den Kontaktraum oder, sobald die Gase nach Bildung,des S0$ den Kontaktraum verlassen haben, Wasserdampf einzublasen. Hierbei ist jedoch nichts über die Weiterverarbeitung dieser feuchten Abgase gesagt, geschweige denn die Möglichkeit einer Kondensation erwähnt. Die Durchführung gerade einer fraktionierten Kondensation ist sogar bei den geschilderten Voraussetzungen physikalisch unmöglich, weil S03 und Wasser in Dampfform bei den in Frage kommenden Temperaturen überhaupt nicht nebeneinander bestehen können, vielmehr beim Abkühlen alles SOS anWasser zu H2S04 gebunden sein muB. In der deutschen Patentschrift 208 74.0 wird gleichfalls das Zusammenführen von S03 und Wasserdampf erwähnt, hier jedoch mit dem Ziel, einen Nebel zu bilden, der dann z. B. durch elektrische Entladung niedergeschlagen werden soll. Eine Kondensation besteht demgegenüber aber gerade in der Bildung sich direkt aus der Gasphase abscheidender Tröpfchen von makroskopischer Größe. Diese Kondensation ist für die Gewinnung von Schwefelsäure völlig neuartig. Sie hat gegenüber den früher üblichen Methoden aber auch außerordentliche praktische Vorteile, weil jetzt mit den einfachsten Mitteln und unter enormer Verkleinerung und Verbilligung der eigentlichen Gewinnungsapparatur eine hochprozentige Säure gewonnen werden kann. Jede Nebelbildung wird dabei vermieden, und gerade hierin liegt der bedeutsame Fortschritt, weil die Beseitigung der Schwefel-Säurenebel, wie bekannt, zu den schwierigsten Aufgaben gehört.
• Gegenstand -der Erfindung ist nun eine weitere Ausbildung dieses Verfahrens in der Richtung, daß als Quelle für die S02 haltigen Gase die Abgase der Schwefelwasserstoff- und kohlensäurehaltigen Gase von Ammoniaksättigern verwendet werden. Gerade die neuere Praxis hat sich bisher stets gegen die Verbrennung und unmittelbar anschließende Katalyse derartiger Gase gewendet, weil man der Ansicht war, daß eine vollkommene Trocknung der verbrannten Gase erforderlich sei. Man glaubte, daß die stark verdünnten Gase nur -dann wirksam zu SO, umgesetzt werden konnten, wenn sie völlig wasserfrei dem Kontaktofen zugeführt werden. Es wurde jedoch gefunden, daß .das im Hauptpatent beschriebene Verfahren sich mit gutem Erfolg auch für die Verarbeitung von Abgasen von Ammoniaksättigern anwenden läßt. Die Verbrennung von Schwefelwasserstoff dient dazu, die zur Bildung der Schwefelsäure erforderliche Menge Wasser zu liefern, während auch der Kohlensäuregehalt der Gase unschädlich ist. Gewöhnlich wird sogar durch die immer vorhandene Luftfeuchtigkeit eine größere Menge Wasserdampf zugegen sein, so daß normalerweise eine fraktionierte Kondensation der Gase erforderlich wird. Auf diese Weise erhält man eine außerordentlich einfache Apparatur, was für die Verarbeitung derartiger Abgase wichtig ist, weil sie im allgemeinen nicht in so großen Mengen anfallen, daß die Aufstellung - umfangreicherer Apparaturen gerechtfertigt wäre. So hat beispielsweise ein Kokereigas einen Schwefelgehalt von etwa 7 bis 8 g;cbm. Bei Produktion von selbst ioo ooo cbm pro Tag fallen also nur insgesamt 700 bis 8oo kg Schwefel an. Selbst bei völliger Gewinnung dieses Schwefels im Ammoniaksättiger in Form von Schwefelwasserstoff würde nur eine Schwefelsäureproduktion von etwa 2 bis 2,5 t resultieren.
• Die Verbrennungswärme ermöglicht sogar den Wegfall eines Wärmeaustauschers, wodurch die Anlage noch einfacher wird. Es genügt, eine Kühlung der Gase vor und nach dem Kontakt anzuordnen, um die für die Vorgänge geeignetsten Temperaturen einstellen zu können. Die Kühlung kann jedoch auch durch Zusatz überschüssiger Luft erfolgen.
• An Stelle eines besonderen Verbrennungsofens kann man eine Verbrennung des Schwefelwasserstoffs auch mit demselben Katalysator vornehmen, der die Umsetzung der S02 zu SOs bewirken soll. Auf diese Weise läßt sich die Apparatur noch weiterhin vereinfachen und besteht dann nur noch aus Katalysator und Kondensationsapparatur. Für diesen Fall wäre lediglich eine kleine Zusatzheizung, die aus direkter Gasbeheizung bestehen kann, anzuordnen, um den Katalysator einmal jeweils bei Inbetriebsetzung auf Arbeitstemperatur vorzuwärmen; die weitere Wärmezufuhr wird dann durch die Verbrennung der, Gase herbeigeführt.
• Die zur Verbrennung benötigte Luft kann unmittelbar der Atmosphäre entnommen sein und ihren natürlichen Feuchtigkeitsgrad enthalten. Auch nach dieser Richtung ist also keine zusätzliche Einrichtung notwendig, um etwa diese Luft vorzutrocknen. Naturgemäß ist dann insgesamt etwas mehr Feuchtigkeit vorhanden, als der Bildung von Monohydrat entspricht. Dies ist jedoch unbedenklich, da die Kondensation der gebildeten Schwefelsäure zu 9o bis 98°joiger Schwefelsäure ohne Schwierigkeit bei Temperaturen von etwa 200 bis 25o° fraktioniert durchgeführt werden kann, wobei der überschüssige Wasserdampf entweicht.
• Die Einfachheit des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich aus beiliegenden Zeichnungen. Hierbei ist in Abb. i die Apparatur unter Anwendung eines besonderen Verbrennungsofens und in Abb. 2 unter Anwendung einerKontaktverbrennung schematischwiedergegeben. Mit i ist hierbei die Zuleitung der Gase der Abdämpfe des Ammoniaksättigers bezeichnet. Zur Zuführung der Luft dient die Leitung 2, die in einem an sich bekannten Brenner 3 den Gasen zugesetzt wird. Die Verbrennung erfolgt im Ofen q., in dem zur ständigen sicheren Zündung des Gemisches eine Gasflamme 5, wie bekannt, angeordnet sein kann. Aus dem Ofen q. wird das verbrannte Gas-Luft-Gemisch mittels Leitung 6 entweder über einen Kühler 7 oder unmittelbar dem Katalysator 8 zugeführt. Dieser Katalysator besteht vorteilhafterWeise aus Schichten vonVanadinkontaktmasse, zwischen denen gegebenenfalls zur Regelungder Arbeitstemperatur zusätzliche Frischluft oder Reaktionsgas eingeführt werden kann. Die Gase werden dann durch die Leitung 9 einem Kondensationsgefäß io zugeleitet. Dieses Kondensationsgefäß ist beispielsweise mit keramischen Füllkörpern besetzt, an denen sich die Schwefelsäure kondensiert, und mit einem Ablaß ii versehen, an dem die gebildete Schwefelsäure abgezogen werden kann. Da die Gase den Kontaktofen mit einer Temperatur von etwa 35o bis 40o° verlassen und nicht nur durch die weitere Abkühlung der Säure bis auf die Temperatur der fraktionierten Kondensation, das sind etwa Zoo bis 25o°, sondern auch durch die Hydratation wärmefrei wird, kann es besonders bei Verarbeitung größerer Mengen Säure notwendig werden, eine Kühlung der Gase auch auf dem Wege vom Katalysator zum Kondensator oder im Kondensator selbst vorzusehen. Diese kann in der Weise erfolgen, daß man entweder in die Leitung 9 zusätzliche Frischluft einführt oder daß man im Kondensator 1o bzw. in die Leitung 9 Wasser einsprizt oder den Kondensator mit Wasser oder verdünnter Säure berieselt, deren Verdampfung die überschüssige Wärme bindet. Die Einführung von Wasserdampf schadet dabei der Produktion konzentrierter Säure nicht, da ja ohnehin diese Kondensation fraktioniert durchgeführt wird, so daß alles überschüssige Wasser in Dampfform entweichen kann. Die Kühlung kann selbstverständlich auch indirekt erfolgen. Die Leitung 9 ist zweckmäßig sehr weit zu dimensionieren, damit die Strömungsgeschwindigkeit der Gase hierin herabgesetzt und die Abkühlungszeit vergrößert wird.
• In Abb. 2 werden wiederum die Gase durch die Leitung i .und die sauerstoffhaltige Luft durch die Leitung 2 in einem geeigneten Gefäß 12 gemischt und dann unmittelbar dem Katalysator 8 zugeführt. Hierin ist die Kontaktmasse wiederum schichtenweise angeordnet, wobei zwischen ,den einzelnen Schichten durch Zuführung von Frischluft für eine Regelung der Temperatur Vorsorge getroffen werden kann. In diesem Fall ist dann zweckmäßig eine Zusatzheizung 13 angeordnet, mittels der bei Inbetriebsetzung die Vorerhitzung des Katalysators durchgeführt wird. Nach der Katalyse werden die Gase, wie in Abb. i dargestellt, zu Schwefelsäure kondensiert.
• Aus diesen Zeichnungen geht ohne weiteres hervor, daß durch das Verfahren gemäß Erfindung eine wesentliche Vereinfachung der Gesamtapparatur erzielt wird, so daß es nunmehr möglich werden dürfte, auch geringere Mengen Abgase, wie z. B. die in Gasanstalten anfallenden H@ S-haltigen Abschwaden, nutzbar zu machen.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Weitere Ausbildung des Verfahrens gemäß Patent 6o6 235 zur Herstellung von Schwefelsäure nach dem Kontaktverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß durch Verbrennung von aus Ammoniaksättigern kommenden schwefelwasserstoffhaltigen Abgasen mit Luft erzeugte S02 haltige Gase ohne Trocknung katalysiert und die gebildete Schwefelsäure vorzugsweise fraktioniert kondensiert wird.
2. 2. Verfahren gemäß Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung der Gase nach der Katalyse in weit dimensionierten Rohrleitungen genügend langsam vorgenommen wird, um vollständige Kondensation zu gewährleisten.