DE640626C

DE640626C - Process for the production of sulfur trioxide

Info

Publication number: DE640626C
Application number: DEA66759D
Authority: DE
Original assignee: OSKAR MERKEL DIPL ING
Current assignee: OSKAR MERKEL DIPL ING
Priority date: 1932-08-02
Filing date: 1932-08-02
Publication date: 1937-12-30

Description

Verfahren zur Herstellung von Schwefeltrioxyd Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung -von Schwefeltrioxyd in Gegenwart von Sauerstoff.Process for the preparation of sulfur trioxide The invention relates to a process for the production of sulfur trioxide in the presence of oxygen.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, Schwefeltrioxyd aus Gemischen von Schwefeldioxyd und Luft in Gegenwart eines Platinkatalysators unter Druck zu erzeugen. Bei diesem älteren Verfahren wird lediglich mit einem geringen überdruck von 2-- bis 3 Atm. gearbeitet. - Es gelingt jedoch bei Verwendung dieser geringen Drucke nicht; den Gasdurchsatz je Zeiteinheit bei den erforderlichen hohen Ausbeuten nennenswert zu erhöhen: Es wurde nun die überraschende Feststellung gemacht, daß es bei Verwendung ;eines erheblich höheren Druckes, z. B. 12 atü, in Gegenwart eines z. B. vanadinhaltigen Katalysators möglich. ist, das Schwefeldioxyd in Röstgasen von normalem Schwefeldioxydgehalt zu 99,2 % zu Schwefeltrioxyd umzusetzen und den Durchsatz der Gase je Zeiteinheit in überraschend hohem Maße zu steigern. Bei Aufrechterhaltung einer -Temperatur von 45o° C innerhalb der gesamten Katalysatorschicht wurde im einzelnen gefunden; daß ein Gasgemisch aus 7 0/a S021 18 % Sauerstoff, Rest Stickstoff; unter einem Druck von 12 atü bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 13 1 je Gramm Katalysator und Stunde noch Einen Umsatz von 98g5 a/o der SO2 zu S O$ hervorruft, während die gleiche Menge Katalysator bei der gleichen Temperatur und bei Atmosphärendruck nur mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 2,5 1 belastet werden.-darf, wenn derselbe Umsatz von 98,5 erreicht werden soll. Ferner hat sich ergeben, daß bei einem Druck von 12 atü noch bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 111/z 1 je Gramm und Stunde ein Umsatz von 99,2 0/0 erreicht wird, während bei Atmosphärendruck und bei Strömungsgeschwindigkeiten von 1/2 bis .21/2 1 mit dem gleichen Katalysator bestenfalls ein Umsatz von 98,5 % erreicht wird.It has already been proposed to produce sulfur trioxide from mixtures of sulfur dioxide and air in the presence of a platinum catalyst under pressure. With this older method, only a slight overpressure of 2 to 3 atm. worked. - However, it does not succeed when using these low pressures; to significantly increase the gas throughput per unit of time with the required high yields: The surprising finding has now been made that when using a considerably higher pressure, e.g. B. 12 atü, in the presence of a z. B. vanadine-containing catalyst possible. is to convert the sulfur dioxide in roasting gases with normal sulfur dioxide content to 99.2% to sulfur trioxide and to increase the throughput of the gases per unit of time to a surprisingly high degree. If a temperature of 450 ° C. was maintained within the entire catalyst layer, it was found in detail; that a gas mixture of 7 0 / a S021 18% oxygen, the remainder nitrogen; Under a pressure of 12 atm at a flow rate of 13 liters per gram of catalyst and hour, a conversion of 98g5 a / o of SO2 to SO $ , while the same amount of catalyst at the same temperature and at atmospheric pressure only with a flow rate of 2 , 5 1 may be charged if the same conversion of 98.5 is to be achieved. It has also been found that at a pressure of 12 atmospheres, a conversion of 99.2 % is achieved at a flow rate of 111 / z 1 per gram and hour, while at atmospheric pressure and at flow rates of 1/2 to .21 / 2 1 with the same catalyst at best a conversion of 98.5% is achieved.

In der beiliegenden Zeichnung -ist auf Grund zahlreicher Versuche die Abhängigkeit von Strömungsgeschwindigkeit und Ausbeute bei Verwendung einer Katalysatorschicht dargestellt, welche einen Temperaturabfall von ioo° C aufweist. Die Kurven geben die Strömungsgeschwindigkeit der Gase je Gramm Katalysator in der Stunde und die Druckt an, bei denen SOg-Ausbeuten von 98, 98,5 und 99 °/o erzielt werden.In the accompanying drawing -is due to numerous experiments the dependence on flow rate and yield when using a Catalyst layer shown, which has a temperature drop of 100 ° C. The curves indicate the flow rate of gases per gram of catalyst in the Hour and the pressure, achieved in which SOg yields of 98, 98.5 and 99% will.

Die Kurven zeigen, daß bei Drucken bis zu 4 Atm. sich noch keine nennenswerte Steigerung der Strömungsgeschwindigkeit erzielen läßt. Erst oberhalb von 4 Atrn. setzt der beobachtete Effekt des hohen Gasdurchsatzes bei besserer Ausnutzung des Katalysators ein. Der Durchsatz steigt bei zunehmendem Druck nicht etwa proportional dem Druck, sondern erheblich stärker.The curves show that at pressures up to 4 atm. not yet any noteworthy Can achieve an increase in the flow rate. Only above 4 atrn. sets the observed effect of the high gas throughput with better utilization of the Catalytic converter. The throughput does not increase proportionally with increasing pressure the pressure, but considerably stronger.

Dieser Effekt bleibt bei einer Druckerhöhung auf 3 Atm., wie sie für die SOg-Katalyse- über Platin als Katalysator bereits vorgeschlagen worden ist, aus. Aus der Zeichnung ist zu ersehen, daß bei einem Druck von .3 Atm. der Gasdurchsatz für Ausbeuten von 98,01b SOS und darüber nicht. nennenswert höher ist als, bei 1 Atm. Nach den Ergebnissen der Versuche mit 3 Atm.. zu schließen, hätte es einer außerordentlich starken Druckerhöhung bedurft, um eine wesentliche Steigerung des Gasdurchsatzes zu erreichen. Das wäre aber, abgesehen von den -Mehrkosten der erhöhten Kompression, mit großen Schwierigkeiten verbunden, da wegen der leichten Kondensation des -SO2 und des entstehenden S O9 die ganze Apparatur auf einer hohen Temperatur hätte gehalten werden müssen. Gemäß der Erfindung wird jedoch bei Drucken gearbeitet, bei denen eine Kondensation nicht eintreten kann; es war nicht vorauszusehen, daß sich durch eine Druckerhöhung bis auf etwa 12 atü der Durchsatz der Gase, wie die Kurven zeigen, bis auf das 15- bis 20fache steigern ließe.This effect does not occur when the pressure is increased to 3 atm., As has already been proposed for SOg catalysis using platinum as a catalyst. From the drawing it can be seen that at a pressure of .3 Atm. the gas throughput for yields of 98.01b SOS and above is not. is significantly higher than at 1 atm. According to the results of the experiments with 3 atm .. to conclude, it would have required an extremely strong pressure increase in order to achieve a substantial increase in the gas throughput. But that would be, apart from the -Mehrkosten the increased compression, associated with great difficulties, because due to the slight condensation of the --SO.sub.2 and the resulting S O9 had the entire apparatus at a high temperature must be kept. According to the invention, however, work is carried out on prints in which condensation cannot occur; It could not be foreseen that by increasing the pressure up to about 12 atm, the throughput of the gases, as the curves show, could be increased up to 15 to 20 times.

Dies ist von größter technischer Bedeutung, denn es ist nunmehr möglich, eine Schwefeltrioxydanlage mit großer Tagesleistung in einem sehr kleinen Raume unterzubringen. Die so erzielte Raumersparnis ist überraschend groß, die Apparate werden also dementsprechend klein, so daß die Kosten für die Anlagen sich sehr stark verringern.This is of the greatest technical importance because it is now possible a sulfur trioxide plant with a large daily output in a very small space accommodate. The space savings achieved in this way are surprisingly large, the apparatus are therefore correspondingly small, so that the costs for the systems are very high to decrease.

Es empfiehlt sich, die Absorption des gebildeten Schwefeltrioxyds mittels starker Schwefelsäure vorzunehmen, solange die Gase noch unter Überdruck stehen. Die Abmessungen der Absorptionsgefäße lassen sich dabei gegenüber der Norm ebenfalls stark verkleinern.It is recommended that the absorption of the sulfur trioxide formed using strong sulfuric acid while the gases are still under overpressure stand. The dimensions of the absorption vessels can be compared to the standard also reduce greatly.

Besonders vorteilhaft arbeitet das Verfahren, wenn es auf unter überdruck anfallende Gase angewandt wird, so daß die aufzuwendende Kompressionsarbeit gering ist.. Es empfiehlt sich ferner, die in den Abgasen aufgespeicherte Kompressionsarbeit auszunutzen. Ausführungsbeispiel Bei Verwendung eines Kontaktofens, durch den stündlich bis zu 40 cbm Röstgas geleitet werden können, werden in den Katalysatorraum nur i o g eines vanadinhaltigen Katalysators (1,73 % Vanadin) gefüllt, um die Temperatur in der Katalysatorschicht konstant halten zu können. Es wird ein Röstgas von 7 % $0E, 18 % 0E und 75 % N$ unter einem Druck von etwa 12 atü über den Katalysator geleitet. Die Ausbeute Beträgt bei einer Temperatur von 450'C und einer Ströä-aingsgeschwindigkeit von i 1, 5 1 Gas je Gramm Katalysator und Stunde 99,2 % SOS-Bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 13,91 Gas je Gramm und Stunde beträgt die Ausbeute noch 98,o %, um bei einer weiteren Erhöhung der StrZmungsgeschwindigkeitlangsam zu fallen. Bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 16 1 je Gramm rund Stunde beträgt die Ausbeute 96,6 %.The method works particularly well when it is under overpressure accumulating gases is applied, so that the compression work required is low is .. It is also recommended that the compression work stored in the exhaust gases to take advantage of. Embodiment When using a contact furnace, through the hourly Up to 40 cbm of roasting gas can be passed into the catalyst room only i o g of a vanadium-containing catalyst (1.73% vanadium) filled to the temperature to be able to keep constant in the catalyst layer. There is a roasting gas of 7% $ 0E, 18% 0E and 75% N $ under a pressure of about 12 atm over the catalyst directed. The yield is at a temperature of 450 ° C. and a flow rate of i 1.5 1 gas per gram of catalyst and hour 99.2% SOS at a flow rate of 13.91 gas per gram and hour, the yield is still 98.0% to slowly decrease further increase in flow velocity. At a flow velocity of 16 liters per gram per hour, the yield is 96.6%.

Claims

PATENT CLAIM: i. Process for the production of sulfur trioxide by catalysis of sulfur dioxide in the presence of oxygen under pressure, thereby characterized that gases with normal sulfur dioxide content of vanadium-containing substances at 12 atm and a flow rate of 1, 5 1 per gram and hour the known temperatures are catalyzed.

2. Method according to claim i, characterized characterized that the absorption of this formed sulfur trioxide by means of strong Sulfuric acid is made while the gases are still under overpressure.