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Vorrichtung zur Konzentration von Schwefelsäure Für die Konzentration
von Schwefelsäure dienen im allgemeinen große, mit einem Dephlegmator verbundene
Kessel, in welchen ständig etwa :2o ts konzentrierte Schwefelsäure kochen. Der Raumbedarf
der Kessel, deren Durchmesser etwa, 22,5 m beträgt, ist im Vergleich zu ihrer
Leistung verhältnismäßig groß. Ein Nachteil liegt auch darin, daß im Falle des Durchbrennens
eines Kessels sich große Mengen von siedend heißer hochkonzentrierter Schwefelsäure
in die Feuerung ergießen und so die Bedienungsmannschaft und den Betrieb sehr gefährden.
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Gemäß der Erfindung wird größte Betriebssicherheit und eine wesentlich
erhöhte Leistung bei bedeutend kleinerem Raumbedarf dadurch erreicht, daß sich bei
gleichem Durchsatz gegenüber den üblichen Kesseln stets nur wenig Schwefelsäure
in der Konzentration befindet, indem die Vorrichtung jeweils aus einem einzigen
Rohr besteht, das in seinem unteren Teil als Dünnschichtverdampfer und in seinem
oberen Teil als Rektifikatiohseinrichtung ausgebildet ist. Die Leistungsfähigkeit
solcher Rohre ist im Vergleich zu den Kochkesseln viel. höher, weil die Heizflächen
besser ausgenutzt werden. Denn die Wandstärke der Rohre ist in jedem Fall schwächer
als die von einem Kessel, und außerdem ist die Strömungsgeschwindigkeit der Schwefelsäure
in einem Rohr größer als in einem Kessel. Die bessere Ausnutzung der Heizflächen
hat auch eine wesentliche Materialersparnis zur Folge.
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Der untere Teil des Rohres, der als Dünnschichtverdampfer ausgebildet
ist, liegt vollständig in einem beheizten Raum, während der Rektifikationsteil über
den beheizten Raum hinausragt, damit hier eine Rektifikation der aus dem Dünnschichtverdampfer
aufsteigenden Schwefelsäure-Wasser-Dämpfe mit der zu konzentrierenden Schwefelsäure
ermöglicht wird, die oben auf den Rektifikationsteil aufgegeben wird. Der Rektifikationsteil
soll natürlich gut isoliert sein; er kann gegebenenfalls auch einer gelinden Heizung
durch die Abgase-der eigentlichen Heizzone unterworfen werden. In dem Rektifikationsteil
sind
Glockenböden oder ähnlich wirkende Einrichtungen angeordnet.
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Um zu erreichen, daß die aus dem Rektifikationsteil zuströmende Schwefelsäure
in dem als Verdampfer dienenden Teil des Rohres an der Wandung in dünner Schicht
herab# rieselt, wird dieser Teil, wie dies für Rieselverda.inpfer bereits vorgeschlagen
wurde, vollständig mit kleinstückigern Material gefüllt, denn es ist eine bekannte
Erscheinung, daß in einer sog. Füllsäule die Flüssigkeit, selbst wenn sie oben in
der Mitte des Rohrquerschnitts aufgegeben wird, nach einer verhältnismäßig kleinen
Strömungslänge nur noch an der Wandung in dünner Schicht herabströmt. Derselbe Erfolg
wird natürlich auch durch die bekannte Anordnung einer Platte am oberen Rand des
Verdampferrohres erreicht, welche die aus dem Rektifikationsteil kommende Schwefelsäure
an die Wand leitet.
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Da sich bei der Konzentration von Schwefelsäure lei&t Schlamm
absetzt, ist es zweckmäßig, in dem unteren Teil des Rohres konaxial ein engeres
Rohr anzuordnen, das aus dem gleichen Material wie das im Feuerraum liegende Rohr
besteht oder aber, da eine gute Wärmeleitung für dieses Rohr nicht erforderlich
ist, aus billigerem unangreifbarem keramischem Material hergestellt ist. In den
Wandungen dieses Rohres sind Schlitze oder Bohrungen vorgesehen, die von außen nach
innen schräg nach oben verlaufen und dazu dienen, die Dämpfe in das Innere des engeren
Rohres zu führen. Dieses Innere bleibt frei, während der von den beiden Rohren gebildete
Ringraurn mit kleinstückigem Material gefüllt wird.
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Wenn man diesem Zwischenraum die zu konzentrierende Schwefelsälire
nicht kontinuierlich, sondern beispielsweise nur alle Minuten innerhalb weniger
Sekunden zufÜhrt, so entsteht ein sog% Flüssigkeitskolben, der innerhalb der Füllun-
mit einer bestimmten Geschwindigkeit heruntersinkt, wobei er den Zwischenraum zwischen
den einzelnen kleinen Füllkörpern völlig ausfüllt. Es wird damit eine kräftige Spülung
des kleinstückigen Materials erzielt, ohne daß, über eine längere Zeit gerechnet,
die Menge der Flüssigkeit vergrößert wird.
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Die einzelnen Rohre sind an ihrem unteren Ende, welches am zweckmäßigsten
außerhalb des Feuerraumes liegt, mit einem Verschluß versehen, der die ablaufende
konzentrierte Schwefelsäure auffängt und vor, dem sie der weiteren Verwendung zugeführt
wird, sei es zu einem Sammelrohr, sei es zu einem getrennten oder gemeinsamen Kühler.
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Eine Ausführungsform der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung
ist beispielsweise -in der Zeichnung dargestellt. Abb. i ist eine Darstellung der
Vorrichtung im Aufriß. Der untere Teil des senkrecht angeordneten Rohres, welcher
als Dünnschichtverdampfer dienen soll, trägt die Bezeichnung a, der obere, für die
Rektifikation bestimmte Teil ist mit b bezeichnet. Der Rektifikationsteil
ist mit einer Reihe von Glockenböden c versehen, auf welchen sich die Rektifikation
zwischen den von unten aufströmenden Schwefelsäure-Wasser-Dämpfeh und der durch
Leitung d zugeführten Schwefelsäure abspielt. Konaxial in dem Rohrteil a
ist ein engeres Rohr c mit von außen nach innen schräg von unten nach oben
verlaufenden Schlitzenf angeordnet, durch welche die Schwefelsäure-Wasser-Dämpfe
in das Innere des Rohres eintreten und mit geringem Überdruck nach oben abströmen.
Der Zwischenraum zwischen den Rohren a und e ist mit einer kleinstückigen
Füllungg versehen. Die konzentrierte Schwefelsäure tritt am unteren Ende des Rohres
a durch den Stutzen h aus, während andererseits Wasserdämpfe am oberen Ende
des Rohrteils b durch den Stutzen i entweichen. Der Rohrteil a befindet sich
in dem Heizraum k, in welchen die Feuergase durch die Offnungl eintreten
und durch die öffnung in austreten.
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Es hat sich gezeigt, daß man auch aus mehreren kleinen Rohren ein
Einzelrohr von großer Länge zusammensetzen kann, ohne daß die Dichtungen, die sowohl
dem Angriff der Feuergase wie der Schwefelsäure ausgesetzt sind, Schaden leiden,
was man befürchten mußte. Dies ist darauf zurückzuführen, daß an den Dichtungen
kein hydrostatischer Druck herrscht, da die Rohre nicht vollständig mit Schwefelsäure
gefüllt sind, sondern diese an den Innenflächen der Rohrwände herabfließt.
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Gemäß den Abb. 2, 3 und 4 ist eine große Anzahl von Rohren
z. B. mit einem Durchmesser von 300 mni um einen Generator angeordnet, der
für die Vergasung des iür den Heizbetrieb benötigten' Brennstoffes dient. Infolge
dieser Anordnung wird nicht nur eine sehr große Heizfläche at#f verhältnismäßig
kleinem Raum erreicht, sondern auch ein Wärmeverlust des Generators durch Abstrahlung
an die äußere Umgebung vermieden.
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Bei der Anordnung von z. B. 32 Rohren von je 4 qm Heizfläche
in zwei kreisförmigen Reihen um einen Generator gemäß Abb. 3
können in einem
Mauerblock von 4 X 4 m Grundfläche und 5 In eigentlicher Höhe bei 2 m Fundamenthöhe
1:2,3 qm Heizfläche untergebracht werden.
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Liegen die Rohre gemäß Abb. 4 in Form eines Hufeisens um den Generator,
so ist die Beschickung des Generators sowie die Beseitigung der Schlacken von der
Stirnseite anstatt von oben bzw. von unten möglich.