DE759953C

DE759953C - Verfahren zur Herstellung von Schwefelsaeure nach dem Kontaktverfahren

Info

Publication number: DE759953C
Application number: DEI65829D
Authority: DE
Inventors: Otto Dr Schreiner
Original assignee: IG Farbenindustrie AG
Current assignee: IG Farbenindustrie AG
Priority date: 1939-10-21
Filing date: 1939-10-21
Publication date: 1952-10-27

Description

Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure nach dem Kontaktverfahren Bei der Herstellung von Schwefelsäure nach dem Kontaktverfahren werden bekanntlich Kontaktmassen verwendet, die einheitlich aus einer innigen Mischung von Vanad'iumverbindungen und feinverteilten inaktiven Trägerstoffen, beispielsweise Kieselgur, Bimsstein od. dgl., bestehen. Diese Kontaktmassen wurden bisher in Kornform mit Korndurchmessern von etwa 4 bis 8 mm oder auch in Form von kurzen Vollzylindern verwendet (vgl. deutsche Patentschrift 291 792 und die amerikanische Patentschrift 2 016 135).
Derartigen Kontaktmassen haften jedoch gewisse Nachteile an. Ein mit ihnen gefüllter Kontaktofen hat einen erheblichen Strömungswiderstand, wodurch die Belastungsfähigkeit begrenzt ist. Ferner liegt die Gefahr vor daß durch Verkrustung der Kontaktmassen durch die von den Röstgasen mitgeführten Verunreinigungen ein Teil für die Katalyse ausgeschaltet wird: dort wo die Gase den geringsten Widerstand finden, bilden sich bevorzugte Gaswege aus. Auch hierdurch sinkt die Leistungsfähigkeit der Kontaktmassen.
Es wurde nun gefunden, n, daß sich diese Nachteile vermeiden lassen. wenn man derartige einheitliche Kontaktmassen in Form von gasdurchlässigen Hohlkörpern, z. B.
Ringen oder Hohlzvlindern, verwendet. Insbesondere die Form der sogenannten Rasehigringe hat sich als geeignet erwiesen.
Derartige Formlinge aus Kontaktmasse können für die Schwefelsäureherstellung beispielsweise so hergestellt werden, daß man die Trägersubstanz mit der geeigneten Menge an Vanadiumverbindung anpastet und die Paste durch eine Strangpresse mit ringförmiger Öffnung verformt. Der aus der Strangpresse austretende Schlauch von Kontaktmasse wird in Stücke geeigneter Größe zerschnitten. Eine hierfür besonders geeignete Strangpresse besteht beispielsweise aus einer senkrecht stehenden Preßschnecke, die sich nach unten verjüngt und in einen Dorn ausläuft, der zentral in die Austrittsöffnung der Strangpresse (Matrize) hineinragt, wodurch ein ringförmiger Spalt gebildet wird, durch welchen die Kontaktmasse in Form eines Schlauchs ausgepreßt wird. Dorn und Matrize werden zweckmäßig auswechselbar angeordnet. Die so hergestellten Hobikörper aus Kontaktmasse werden in üblicher Weise fertiggestellt, z. B. durch Trocknen und Erhitzen auf höhere Temperaturen, vorzugsweise in Gegenwart von SO2, und sind dann gebrauchsfertig.
Die beschriebenen Formlinge können selbstverständlich in verschiedener Größe hergestellt und entsprechend dem Reaktionsverlauf in den Kontaktöfen verteilt werden. Da die Reaktion in den Kontaktöfen zunächst stürmischs verläuft, genügen in den ersten Schichten große Ringe, d. h. wenig Kontaktsubstanz, während man nach dem Ausgang des Kontaktofens hin kleinere Ringe verwendet. Zwecks guter Ausnutzung des Katalysators wird die Wandstärke der Hohlkörper möglichst klein gehalten. wobei andererseits zu beachten ist, daß die Formlinge genügend fest und widerstands fähig gegen mechanische Beanspruchung bleiben. Geeignete Abmessungen, jeweils äußerer und innerer Durchmesser, sind z. B.
6/4, @/6, 10/8, 1@/11, 16/12 oder 20/16 mm.
Die Vorteile dieser durch und durch aus einheitlicher Kontaktmasse bestehenden Hohlkörper sind mehrfacher Art: 1. Mit ihnen gefüllte Kontaktöfen besitzen bei gleicher Volumenleistung einen wesentlich geringeren Strömungswiderstand gegenüber Öfen. die mit massiven Kontaktkörpern gefüllt sind. Durch die Widerstandsverminderung tritt eine erhebliche Kraftersparnis für die Förderung der Gase ein. N'ersuche hallen gezeigt, daß die Leistung von massiven zylindrischen 6-mm-Kontaktkörnern ungefähr gleich ist der von 12/8-mm-Hohlzylindern und die Leistung von massiven zylindrischen 4-mm-Kontaktkörnern gleich ist der von '°/,I-mm-Hohlzylindern. Der Strömungswiderstand sinkt bei Übergang von diesen massiven Körnern au f dieentsprechenden Hohlzylinder ungefäbr auf ein Viertel und in gleichem Maße auch der Kraftaufwand für die Förderung der Gase.
2. Während der Widerstand von Kontaktöfen, die mit massiven Kontaktkörpern gefüllt sind, im Laufe des Betriebes dauernd durch Verkrustung der oberen Kontaktschichten ansteigt, tritt diese beobachtete Widerstandszunahme bei Füllung der Öfen mit Hohikörpern in wesentlich geringerem Maße ein.
3. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Hohlkörper gegenüber den bisher verwendeten massiven Kontaktkörpern ergibt sich aus der Vergrößerung des Zwischenraumvolumens und damit der Verweilzeit der Gase im Reaktionsraum bei nur unwesentlich kleinerer aktiver Oberfläche pro Volumen Kontaktmasse. Diese Verlängerung der Verweilzeit im Reaktionsraum ist besonders wesentlich im Bereich der tieferen Reaktionstemperaturen, wo die Geschwindigkeit des Umsatzes abnimmt. So wird das Zwischenraumvolumen und damit die Verweilzeit bei Übergang von massiven zvlindrischen Kontaktkörnern auf Hohlzylinder um 30% vergrößert.
4. In Kontaktapparaturen, in denen die Kontaktmasse so angeordnet ist, daß der Gasdurchgang durch die Kontaktschichten von unten nach oben erfolgt, besteht die Gefahr, daß bei einer zu hohen Gasgeschwindigkeit die Kontaktmasse hochgewirbelt und dadurch der Ofen in seiner Arbeitsweise empfindlich und dauernd gestört werden kann. Versuche haben ergeben, daß zylindrische 4 und 6-mm-Kontaktkörner ungeföhr bei der gleichen Gasgeschwindigkeit aufgewirbelt werden, während 10/6- und 12/8-mm-Hohlzylinder erst hei ungefähr der doppelten Gasgeschwindigkeit zu stanzen beginnen.
Es wurde zwar schon vorgeschlagen, Kontaktkörper, insbesondere für das Schwefelsäurekontaktverfahren, aus keramischen Massen in Form von Hohlkörpern, besonders Hohlzylindern, herzustellen und diese mit Platinverbindungen zu imprägnieren. Derartige Kontaktkörper, die im Gegensatz zu den vorliegenden in ihrem Aufbau uneinheitlich sind, weisen jedoch ebenfalls schwerwiegende Nachteile auf. Sie nehmen nur verhältnismäßig geringe Mengen des Katalysators auf. Ferner werden die Poren solcher keramischer Massen durch den aufgetragenen oder eingedrungenen Katalysator selbst verstopft, so daß der in den Poren befindliche Katalysator sich zum großen Teil am Umsatz nicht beteiligen kann. Man braucht daher unverhältnismäßig große Mengen von Kontaktmasse und entsprechend große Kontaktöfen zur Erzielung einer bestimmten Leistung.

Claims

Dies gilt insbesondere bei Verwendung von Vanadiumkontakten (vgl. deutsc'he Patentschrift 317 979).

Die Herstellung der erfindungsgemäß zu verwendenden Kontaktmassen wird durch das nachstehende Beispiel noch näher erläutert.

Beispiel 450 g Kieselgur werden in einem Kneter mit einer Lösung von 50 g Ammoniumvanadat in 64 ccm 50%iger Kalilauge innig vermischt.

Die entstandene Paste wird in eine Strangpresse der vorstehenden Art gegeben. Der durch die ringförmige Austrittsöffnung austretende Schlauch aus Kontaktmasse, der einen inneren Durchmesser von & und einen äußeren Durchmesser von 10 mm hat, wird durch eine geeignete Vorrichtung, beispielsweise mittels eines Drahtes, in Stücke von 10 mm Länge geschnitten. Die so entstehenden Ringe werden auf einem Transportband gesammelt, getrocknet und in Gegenwart von 5 O2 auf höhere Temperaturen erhitzt, was vor oder nach dem Einfüllen in dien Kontaktofen geschehen kann. Dde Massen sind dann gebrauchsfertig für die Katalyse der SO,-Oxydation.

P A T E N T A N S P R U C H: Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure nach dem Kontaktverfahren unter Verwendung von aus Vanadinverbindungen und feinverteilten inaktiven Träger stoffen, wie Kieselgur, Bimsstein od dgl., durch Mischen und anschließendes Verformen hergestellten Kontaktmassen, gekennzeichnet durch die Verwendung der Kontaktmassen in der Form von gasdurehlässigen Hohlkörpern, z. B. von Ringen oder Hohlzylindern.

Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschriften Nr. 25I 792, 291 792, 317 979, 319 979; britische Patentschrift Nr. 416 025; USA-Patentschrift Nr. 2 016 I35; Singer, »Die Keramik im Dienste von Industrie und Volkswirtschaft«, I923, S. I93; Ullmann, »Enzyklopädie der technischen Chemie«, 2. Aufl., Bd.
2, S. 293; Sammlung chemischer und chemisch-technischer Vorträge, Heft 30 bis 34, Neue Folge 1936, S. 43.