DE641258C - Herstellung hochkonzentrierter Schwefelsaeure aus Schwefeltrioxyd und Wasserdampf enthaltenden Gasen - Google Patents

Description

• Herstellung hochkonzentrierter Schwefelsäure aus Schwefeltrioxyd und Wasserdampf enthaltenden Gasen Zur Niederschlagung von Schwefelsäuredämpfen ist bereits die Verwendung einer elektrischen Gasreinigung vorgeschlagen. Zu diesem ZAveck wurden völlig abgekühlte Schwefelsäurenebel in die elektrische Gasreinigung, im folgenden kurz E. G. R. genannt, eingeführt und elektrostatisch ausgeschieden. Hierbei ist jedoch eine genaue Dosierung des Wasserdampfgehalts erforderlich, weil infolge der Abkühlung -aller Wasserdampf zusammen mit der Säure in der E. G. R. ausgeschieden wird. Falls daher feuchte Gase behandelt werden, in denen ein über- die zur Bildung von Schwefelsäure hinausgehender Wasserdampfgehalt vorhanden ist, kann nur eine verdünnte Säure gewonnen werden, die dann auf besonderem Wege weiter konzentriert werden muß. Es findet sich dann auch der Vorschlag, diese Säure der Reinigungsapparatur zuzuführen, ohne daß jedoch hierdurch eine Konzentrierung ermöglicht wird.
• Zur Kondensation von Schwefelsäuredämpfen ist in neuerer Zeit dann weiterhin ein Verfahren ausgearbeitet worden, bei dem die Kondensation auch in Gegenwart überschüssigen Wasserdampfs fraktioniert unter Einhaltung gewisser Bedingungen erfolgen kann. Zur Vermeidung einer Nebelbildung müssen jedoch diese Bedingungen ziemlich streng eingehalten werden.
• Gegenstand der Erfindung ist nun ein kombiniertes Verfahren der Kondensation von Schwefelsäure mit nachfolgender elektrischer Niederschlagung etwa entstehender Schwefelsäurenebel, bei der die Gewinnung hochkonzentrierter Säure auch unabhängig von der Einhaltung der genauen Kondensationsbedingungen möglich ist. Dieses Verfahren besteht darin, die heißen, vom Kontakt kommenden Gase in einen Rieselturm mit Kühlflüssigkeit zu leiten, dabei jedoch unmittelbar hochkonzentrierte Schwefelsäure zu gewinnen. Zu diesem Zweck werden die S 03- .und H2.0 haltigen Gase zunächst unter solchen Bedingungen durch den Rieselturm geleitet, daß eine Kondensation von freiem Wasser praktisch noch nicht eintritt. Die hierbei auftretenden Schwefelsäurenebel werden dann in einer nachgeschalteten elektrischen Niederschlagsapparatur bei solchen Temperaturen abgeschieden, bei denen die Wassermenge, die über die zur Kühlung in dem Berieselungsturm erforderliche hinausgeht, zusammen mit den Gasen abgeführt wird, während die gleichzeitig anfallende verdünnte Schwefelsäure unmittelbar über den Rieselturm geleitet wird. Unter diesen Bedingungen erfolgt in diesem Turm gleichzeitig eine Abkühlung der zu kondensierenden Gase unter teilweiser unmittelbarer Kondensation der Schwefelsäure sowie im übrigen eine Konzentration der Berieselungssäure, so daß in diesem Turm unmittelbar Schwefelsäure in hochkonzentrierter Form gewonnen wird.
• Der Berieselungsturm selbst ist dabei nach Art eines Gloverturms eingerichtet. Die feuchten, vom Kontakt kommenden S 03haltigen Gase treten in diesen Turm unten mit einer Temperatur von etwa 3oo bis 4oo° ein und werden hierin ohne Rücksicht auf etwa sich bildende Schwefelsäurenebel mit so viel Wasser bzw. verdünnter Säure berieselt, daß sich ein Teil der Schwefelsäure unter Abkühlung kondensiert. Die aus dem Turm entweichenden Schwefelsäurenebel werden dann zusammen mit einem Teil des vorhandenen Wasserüberschusses in einer verbleiten elektrischen Gasreinigung niedergeschlagen und die hier sich abscheidende verdünnte Säure direkt dem Berieselungsturm zugeführt. Die Restgase werden zusammen mit einer ihrer Temperatur entsprechenden Menge Feuchtigkeit ins Freie gelassen. Der größte Teil des Kühlwassers befindet sich also im Kreislauf, da er im Berieselungsturm verdampft, in der E. G. R. mit Schwefelsäurenebeln niedergeschlagen und von hier dem Berieselungsturm wieder zugeführt wird. Es ist nur erforderlich, die mit den Gasen laufend zugeführten überschüssigen Wasserdampfmengen sowie das im Berieselungsturm jeweils zugesetzte Frischwasser mit den Endgasen aus der E. G. R. abzuführen. Je nach dem Ausmaß der in der E. G. R. durch die natürliche Luftkühlung stattfindenden Abkühlung kann die Temperatur der Endgase natürlich etwas höher oder niedriger sein. Man hat es aber in der Hand, durch die Verwendung der Frischwasserzufuhr im Berieselungsturm alle Schwankungen auszugleichen. Der Berieselungsturm selbst wird in seinen Ausmaßen so gehalten, daß Zeit für die Verdampfung des zugesetzten Wassers ist.
• Auf diese Weise wird die Wärme der in dem Berieselungsturm aufsteigenden Gase, die sich aus der fühlbaren Wärme und der Bildungswärme der H2 S 04 zusammensetzt, ausgenutzt zur Konzentrierung der aus der E. G. R. kommenden verdünnten Säure. Man kann also selbst große Mengen Säure schnell und in einer relativ unempfindlichen Apparatur in hochkonzentrierter Form niederschlagen, ohne daß man von der Abkühlungsgeschwindigkeit der Gase abhängt. Die Menge der dem Berieselungsturm jeweilig v an außen neu zugeführten Berieselungsflüssigkeit wird natürlich um dasjenige Maß herabgesetzt, das der Kühlarbeit der aus der E. G. R. kommenden verdünnten Säure entspricht.
• Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß zur Kühlung Wasser in reiner oder in Form verdünnter Säuren im Überschuß zu der für die H2 S 04 Bildung erforderlichen Menge herangezogen werden känn. Hierin liegt eine für das gute Arbeiten der elektrischen Gasreinigung wichtige Maßnahme, weil die elektrostatische Niederschlagung der H2 S 04 Nebel bei Gegenwart überschüssigen Wasserdampfs besser durchgeführt werden kann.
• An Hand einiger Beispiele sei das Verfahren noch näher erläutert. Beispiel i Es wurde ein Hüttengas mit 3 VolumproZent S02, io Volumprozent Sauerstoff und .4 Volumprozent H20 nach der Befreiung von mechanischen Verunreinigungen über einen Kontakt geleitet, der aus Vanadinoxyd, Kaliumoxyd und Kieselsäure bestand. Hier wurde SO, zu S 03 umgewandelt. Die mit 35o° aus dem Kontakt austretenden Gase wurden in einen mit Füllkörpern ausgesetzten Turm am unteren Ende eingeleitet. Zur Abkühlung der Gase bis auf ioo° und zur gleichzeitigen Bildung von tropfbar flüssiger Schwefelsäure wurde die hierbei frei werdende Wärmemenge durch Wasserverdampfung abgeführt. Bei der Inbetriebnahme wurde zunächst auf den Turm Wasser aufgegeben, und zwar in solchen Mengen, daß auf i t Schwefelsäure i t Wasser angewandt wurde. Durch die plötzlich benötigte Verdampfungswärme tritt im Gas eine teilweise Übersättigung an H2 S 04 ein, so daß sich Nebel bilden. Zwei Drittel des im Kontaktapparat gebildeten S 03 wurden im Berieselungsturm niedergeschlagen. Ein Drittel entwich mit dem Wasserdampf und den Abgasen zusammen. Die Wasserdampf- und Schwefelsäurenebel enthaltenden Abgase traten mit ioo° in eine feucht arbeitende elektrische Gasreinigung ein. Hier wurden die Schwefelsäurenebel praktisch vollständig niedergeschlagen, und bei 30° entwich ein S 03 und H2 S 04 freies Gas aus der E. G. R. mit nahezu 3i/2 Volumprozent Wasser. Das in der E. G. R. gebildete Kondensat lief wieder auf den Berieselungsturm und diente so wieder als Kühlmedium, indem beim Herunterrieseln das Wasser verdampfte, die Säure sich konzentrierte. Am unteren Ende des ersten Berieselungsturmes fiel eine Säure mit einer Konzentration von 971/2 % Ha SO, an.
• Die Austrittstemperatur der Gase, welche die E. G. R. verlassen, wurde auf etwa 30° gehalten. Der natürliche Sättigungsgrad bei dieser Temperatur bringt es mit sich, daß mehr Feuchtigkeit in den Endgasen abgeführt wird, als an überschüssigem Wasser über die zur Bildung hochprozentiger Schwefelsäure erforderliche Menge vorhanden ist. Diebe Bedingungen wurden aber bewußt eingehalten, um auf jeden Fall die Sicherheit zu haben, daß die im Berieselungsturm anfallende Säure hochprozentig ist. Es ist einfacher, das in der E. G. R. zuviel abgeführte Wasser als Frischwasser dem Berieselungsturm neu zuzugeben, . weil hierdurch erheblich besser der Betrieb etwaigen Schwankungen angepaßt werden kann. Bei den vorstehend geschilderten Bedingungen betrug die Zugabe an Frischwasser etwa 175 kg je Tonne produzierte Schwefelsäure.
• Beispiel 2 Ein Gas, welches 3 Volumprozent SO, neben 8 Volumprozent 02 enthielt und durch Waschen mit Wasser zwischen 45 und 5o° von Staub befreit war, enthielt etwa io VolumprozentWasserdampf. Das Gasgemisch wurde durch Wärmeaustausch gegen ein vorhandenes heißes Gas auf 42o° gebracht und nunmehr über einen Kontakt, wie in Beispiel i angegeben, geleitet. Nach der Oxydation des SO 2 zu SO, trat das Reaktionsgemisch mit 38o° in einen Waschturm unten ein. Zu Anfang wurde, wie in Beispiel i angegeben, der Turm durch Aufgabe von je einer Tonne Wasser für je eine zu produzierende Tonne Schwefelsäure gekühlt. Die entweichenden schwefelsäurenebelhaltigen Gase wurden in einer naß arbeitenden E. G. R. von den Schwefelsäurenebeln befreit. Die Temperatur der aus der E. G. R. austretenden Gase betrug 40°. Die hier niedergeschlagene verdünnte Schwefelsäure würde wieder auf den Berieselungsturm gegeben und diente zur Kühlung der heißen Gase. Durch die Abgastemperatur von 4o' am Ende der E. G. R. wurden je produzierte Tonne Schwefelsäure rund 6o kg Wasser zuviel im Gas fortgeführt, die in Farm von Frischwasser wieder auf den Berieselungsturm gegeben wurden. Die am unteren Ende des Berieselungsturmes abgezogene Produktionssäure enthielt 97,5 % H2 S O,.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Gewinnung von hochkonzentrierter Schwefelsäure durch Kondensation gasförmiger Gemische von S 03 und Wasserdampf aus diese enthaltenden Gasen in berieselten Türmen, anschließende elektrostatische Abscheidung der Bierbei noch auftretenden Schwefelsäurenebel, dadurch gekennzeichnet, daß die Gase und die Berieselungsflüssigkeit unter solchen Temperaturbedingungen durch die Türme geleitet werden, daß eine Kondensation von freiem Wasser praktisch nicht eintritt, die hierbei auftretenden Schwefelsäurenebel dann in einer nachgeschalteten elektrischen Niederschlagsapparatur unter solchen Temperaturverhältnissen abgeschieden werden, daß die über die zur Kühlung in den Berieselungstürmen erforderliche Wassermenge hinausgehenden Wasserdampfmengen nicht kondensiert werden und die hierbei anfallende verdünnte Schwefelsäure zur Berieselung der Kondensationstürme verwendet wird.