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Vorrichtung zur Herstellung von Schwefelsäure nach dem Kontaktverfahren
Gegenstand des Hauptpatents ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung
von Schwefelsäure nach dem Kontaktverfahren, wobei die Kontaktmasse z. B. in Rohren
oder Zwischenräumen zwischen solchen oder in Räumen von ringförmigem Ouerschnitt
untergebracht ist und die Reaktionsgase zwecks Wärmeaustausches vor dem Eintritt
in die Kontaktmasse durch die Zwischenräume zwischen den Begrenzungswänden der mit
Kontaktmasse beschickten bäume im Gegensinn zu ihrer Strömungsrichtung in diesen
Räumen vorbeigeführt werden, und wobei in die Zwischenräume zwischen den mit Kontaktmasse
gefüllten Räumen etwas hinter .der Hauptreaktionszone, d. h. in einer etwas größeren
Entfernung als diese von der Eintrittsstelle des Gases in die Kontaktmesser, an
auf den Gesamtquerschnitt zwischen den mit Kontaktnasse beschickten Räumen verteilten
Stellen ein kaltes bzw. nicht vorgewärmtes Gas, z. B. Luft, oder ein Gas von derselben
Zusamensetzung wie das Reaktionsgas eingeführt wird.
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Hierbei wird man die Gestaltung und Anordnung der das Kühlgas zuführenden
Organe je nach der Gestaltung und Anordnung der mit Kontaktmasse beschickten Räume
zu richten haben. So wird man z. B. bei der im allgemeinen üblichen Anordnung der
Kontaktmasse in Rohren auch für die Zuführung des Kühlgases in die Zwischenräume
zwischen diesen Rohren wieder Rohre verwenden. Bei Anordnung der Kontaktmasse in
ringförmigen Räumen wird man z. B. das Kühlgas in die ringförmigen Zwischenräume
zwischen diesen Räumen entweder ebenfalls durch ringförmige Organe oder durch auf
den ringförmigen Ouerschnitt verteilte Rohre einführen.
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Vorteilhaft wird nach dem Verfahren des Hauptpatents durch geeignete,
gegebenenfalls ungleichmäßige Verteilung der Zuführungsrohre für das Kühlgas oder/und
durch geeignete, gegebenenfalls ungleichmäßige Bemessung der Durchgangsquerschnitte
der Kühlgasrohre dafür Sorge getragen, daß die an jeder Stelle des Apparatquerschnittes
zugeführte Menge von Kühlgas den dort herrschenden Wärmeverhältnissen derart angepaßt
wird, daß die Wärmeverteilung auf den Gesamtquerschnitt des Apparates eine möglichst
gleichmäßige ist.
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Es wurde gefunden, daß dieses Ziel einer nach Maßgabe der an jeder
Stelle des Apparates herrschenden, von den anderen Stellen gegebenenfalls abweichenden
Wärmeverhältnisse verschieden geregelten Zuführung des Kühlgases zu den verschiedenen
Stellen des Apparates in hohem Maße dadurch erleichtert wird, daß man die Zuführungsorgane
für das Kühlgas, z. B. die in die Zwischenräume zwischen den mit Kontaktmasse beschickten
Rohren bis zur gewünschten Tiefe hineinragenden Rohre für das Kühlgas, nicht, wie
bei den im Hauptpatent beispielsweise beschriebenen Ausführungsformen, nur von einem
und demselben mit einer - Hauptzuleitung für das Kühlgas versehenen, in den
Kontaktapparat
eingebauten oder an diesen angebauten Gassammelraum speist, sondern mehrere Gassammelräume
mit selbständigen und selbständig regelbaren Hauptgaszuführungen vorsieht, denen
die Organe für die-Einführung des Kühlgases zwischen die mit Kontaktmasse beschickten
Räume gruppenweise je nach der für jede Gruppe benötigtem Menge des pro Zeiteinheit
zuzuführenden Kühlgases zugeteilt sind.
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Auf diese Weise kann man z. B. an verschiedenen Stellen des Kontaktkessels
etwa auftretende Ungleichmäßigkeiten der Temperaturen dadurch ausgleichen, daß man
bei im i:brigen gleichmäßiger Verteilung der Kühlgasrohre auf den Querschnitt des
Apparates diesen in gruppenweiser Zusammenfassung aus voneinander getrennten Gassammelräumen
derart verschiedene Mengen von Kühlgas zuführt, daß hierdurch die örtlichen Verschiedenheiten
der Wärmeproduktion ausgeglichen werden.
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In manchen Fällen wird es z. B. Vorteile bieten, die Sammelräume für
das Kühlgas konzentrisch zueinander anzuordnen, z. B. derart, daß ein mittlerer
Sammelraum von kreisförmiger Grundfläche, dem die der Längsachse des. Apparates
zunächstliegenden Kühlgasrohre zugeteilt sind, von einem ringförmigen Sammelraum
oder mehreren ringförmigen Sammelräumen konzentrisch umgeben ist, so daß auch die
in diese Sammelräume einmündenden Kühlgasrohre zu Gruppen in entsprechend konzentrischer
Anordnung zusammengefaßt sind und die Zufuhr von Kühlgas für die in verschiedenen
Abständen von der Mittellinie des Kessels liegenden ringförmigen Zonen desselben
verschieden geregelt werden kann.
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An Stelle einer solchen Anordnung der verschiedenen Gruppen von Kühlgasrohren
und der zugehörigen Gassammelräume in Form von konzentrisch zueinander gelagerten
Ringen kann man die Unterteilung der Rohrgruppen und Sammelräume in bezug auf den
Apparatquerschnitt ;auch in der verschiedensten anderen Weise, z. B. sektorweise,
vornehmen.
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Insbesondere z. B. bei ringförmiger Ausbildung der einzelnen voneinander
getrennten Sammelräume wird es sich im Interesse einer gleichmäßigen Verteilung
der Gaszufuhr aus jedem dieser Sammelräume zu den angeschlossenen Rohren oder sonstigen
Organen für die Einführung des Kühlgases zwischen die mit Kontaktmasse beschickten
Organe im allgemeinen empfehlen, den Gassammelräumen das Kühlgas nicht nur an einer
einzigen, sondern an mehreren, z. B. an zu zweit einander gegenüberliegenden Stellen
des ringförmigen Ouerschnitts des Gassammelraumes zuzuführen. Um eine gleichmäßige
Zuführung des Kühlgases durch die sämtlichen für einen Gassammelraum vorgesehenen
Zuführungsstellen zu sichern, wird es sich in vielen Fällen empfehlen, in die verschiedenen
Zuleitungen zu `den einzelnen Sammelräumen Gasmengenmeßapparate einzuschalten. Im
übrigen kann j e nach Lage der Sache die Gleichmäßigkeit der Gasverteilung im Innern
der Sammelräume noch durch weitere, an sich bekannte Maßnahmen, wie z. B. durch
vorhandene Prallbleche u. dgl., verbessert werden.
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Vor allem aber empfiehlt es sich, durch Zuhilfenahme von Gasmengenmeßapparaten
an sich bekannter Art, wie z. B. Staurändern oder Venturirohren, in Verbindung mit
den Regelungsorganen für die Zuführung des Kühlgases zu den verschiedenen Gassammelräumen
dafür Sorge ztt tragen, daß die Zuteilung des Kühlgases zu jedem dieser Sammelräume
und damit zu jeder an diese angeschlossenen Gruppe von Kühlgasrohren und damit wieder
zu jeder einzelnen Zone des Querschnitts des Kontaktapparates mit höchster Genauigkeit
in der gewünschten Weise erfolgt, weil, hiervon, wie die ausgedehnten Versuche der
Erfinder gezeigt haben, in hohem Maße die Größe der durch die Kühlgaszuführung ermöglichten
Wirkungen abhängig ist. Im übrigen können auch bei Anwendung -verschiedener voneinander
getrennter Sammelräume für das Kühlgas nach der Erfindung die sonstigen im Hauptpatent
im einzelnen beschriebenen Maßnahmen und Anordnungen Verwendung finden, so insbesondere
auch die Bekleidung der Rohre oder sonstigen das Kühlgas in die Zwischenräume zwischen
den mit Kontaktmasse beschickten Räumen einführenden Organe mit wärmeisolierenden
Stoffen oder das Aufschieben von weiteren Rohren über die vorerwähnten Rohre, gegebenenfalls
unter Zwischenschaltung von wärmeisolierender Masse zum gleichen Zwecke. Auch empfiehlt
es sich, um einer Wärmeübertragung von dem vom Reaktionsgase durchströmten Raume
auf die Sammelräume für das Kühlgas nach Möglichkeit vorzubeugen, -auch die zwischen
diesen Räumen vorgesehenen Trennwände, z. B. den als Trennwand dienenden Boden,
in den die Kühlgasrohre eingesetzt sind, mit h-ärmeisolierenden '`Überzügen zu versehen.
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Gegebenenfalls kann man auch zu den verschiedenen Gassammelräumen
Kühlgas verschiedener Art, z. B. zu einem Sammelrauen Luft und zu einem anderen
Sammelraum ein S 02 haltiges Gas, zuführen.
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Natürlich können auch in der Ausführung und Anordnung der zu einer
und derselben von einem bestimmten Gassaininelraum mit IS.ülilgas gespeisten Gruppe
gehörigen Külilgasrohre
Unterschiede z. B. derart gemacht werden,
daß die Kühlgasrohre auch auf den Querschnittsteil des betreffenden Gassammelraumes
nach Maßgabe der gewünschten ungleichmäßigen Wirkung der Kühlgase auf den entsprechenden
Teil des Gesamtquerschnitts des Apparates ungleichmäßig verteilt sind oder -daß
den einzelnen Kühlgasrohren verschiedene Durchlaßfähigkeiten gegeben werden, z.
B. durch Anwendung von Kühlrohren-mit verschiedenem Durchmesser innerhalb einer
und derselben Gruppe oder dadurch, daß man in einzelne Kühlrohre einer solchen Gruppe
Verengungen oder sonstige Drosselorgane einbaut, durch welche die Gasdurchlaßfähigkeit
des betreffenden Rohres gegenüber anderen Rohren derselben Gruppe in gewünschter
Weise verringert wird.
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In der Zeichnung sind nach der Erfindung mit mehreren getrennten Sammelräumen
für das Kühlgas versehene Vorrichtungen in beispielsweisen Ausführungen dargestellt,
und zwar in Fig. i in einem Vertikallängsschnitt und in Fig. 2 in einem Horizontalschnitt
nach A-B der Fig. i sowie in den Fig. 3 und 4 in weiteren ebensolchen Schnitten
durch in anderer Weise unterteilte Kühlgassammelräume.
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Es bedeutet in der Zeichnung in den Fig. i und 2 1 die Seitenwand,
:: den Deckel und 3 den Boden des Kontaktkessels, 4 den Einlaß für das gegebenenfalls
bereits außerhalb des Kessels in einem Wärmeaustauschapparat bekannter Art durch
das aus 9 Tiber den Sammelraum io abgehende Gas vorgewärmte Reaktionsgas.
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i i ist eine zusätzliche Zuleitung für nicht zwischen den Kontaktrohren
vorgewärmtes Frischgas. 5 sind die in den Boden 6 eingesetzten, mit der durch die
Siebe 12 geti agenen Kontaktmasse beschickten Rohre.
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7 sind die in den Rohrboden 8 eingesetzten, oben in die Gassammelräume
13, 14 und 15 einmündenden Kühlgasrohre, die in konzentrisch angeordnete Gruppen
7a, 7L und 7 unterteilt sind. Durch zylindrische Zwischenwände 16 und 17 sind die
vbrerwähnten Sammelräume für das Kühlgas derart voneinander getrennt, daß zunächst
ein mittlerer kreisförmiger Raum 13 gebildet ist, in den die Kühlgasrohre 711 einmünden.
Dieser ist von einem zweiten ringförmigen Raum 14 umgeben, der mit den Kühlgasrohren
7U in Verbindung steht. Um diesen herum erstreckt sich schließlich ein weiterer
ringförmiger Gassammelraum 15, dem die Kühlgasrohre 7c zugeteilt sind. Durch mit
getrennt regelbaren Zuführungen für das Kühlgas versehene Gaseinlässe 18 für den
mittleren Gassammelraum, i9 und 2o für den nächsten ringförmigen Sammelraum und
21 und 22 für den äußeren ringförmigen Sammelraum ist es möglich, diesen Sammelräumen
und damit den an sie angeschlossenen Guppen von Kühlgasrohren getrennt völlig-unabhängig
voneinander die für jede Gruppe der Kühlgasrohre nach Maßgabe der Wärmeverhältnisse
im Innern des Kontaktkessels benötigten Kühlgasmengen zuzuführen.
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Um jede Erwärmung des Kühlgases vor seinem Austritt aus den Rohren
7 nach Möglichkeit zu vermeiden, sind diese Rohre mit l:Tberzügen 23 aus wärmeisolierender
Masse versehen, die z. B. aus über die Kühlrohre übergeschobenen weiteren Rohren
mit oder ohne Zwischenlage von Isoliermaterial, wie z. B. Asbest, bestehen können.
Ferner ist auf den die Kühlgassammelräume von dem vom Reaktionsgas durchströmten
Raum des Kessels trennenden Boden 8 eine Schicht 23 aus wärmeisolierender Masse
aufgebracht.
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Nach Fig.3 sind außer einem mittleren, vier mittlere Kühlrohre speisenden
quadratischen Sammelraum 25 vier diesen sektorartig umgebende Räume ?6 bis 29 vorgesehen,
denen je zwei Kühlgasrohre zugeteilt sind.
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Fig.4 zeigt eine gleichmäßige .Unterteilung des Gesamtquerschnitts
der Gassammelräume in vier Sektoren 3o bis 33, von denen einem jeden drei Kühlgasrohre
zugeteilt sind.