DE923966C

DE923966C - Verfahren zur Herstellung von Schwefelsaeure

Info

Publication number: DE923966C
Application number: DEP49476A
Authority: DE
Inventors: Alfred Dr-Ing Haltmeier
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1949-07-21
Filing date: 1949-07-21
Publication date: 1955-02-24

Description

Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure Gemäß dem Verfahren des Patents Sao oha wird Schwefelsäure hergestellt durch Zusammenführen von Schwefeltrioxyd enthaltenden Gasen und wasserhaltigen Flüssigkeiten oder Wasser, wobei die Temperatur der Säure mindestens i5o° erreicht.
Es ist bekannt, Wasser oder Wasser enthaltende Flüssigkeiten durch Teilverdampfung bei niederem Druck abzukühlen oder zum Gefrieren zu bringen, wobei der entstandene Wasserdampf durch Schwefelsäure aufgenommen wird. Die Verdünnung der Schwefelsäure, welche durch die Wasseraufnahme eintritt, kann durch Zuführung von S 03 wieder ausgeglichen werden.

Dieses Verfahren besitzt den Nachteil, daß die notwendige S 03 Menge relativ groß ist. Dies zeigt das nachstehende Beispiel:

Eiserzeugung ..................... i kg

Notwendige Kältemenge .......... ioo kcal

Zu verdampfende Wassermenge .... 0,17 kg

Zur Bildung von H2 S 04 (o,5) not-

wendige S 03 Menge ............. 0,5 kg

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure durch Zusammenführen von Schwefeltrioxyd enthaltenden Gasen und wasserhaltigen Flüssigkeiten, bei welchem Verfahren gleichzeitig dadurch Kälte erzeugt wird, daß Wasser oder Wasser enthaltende Flüssigkeiten durch Teilverdampfung bei niederem Druck abgekühlt oder zum Gefrieren gebracht werden, wobei der entstandene Wasserdampf durch Schwefelsäure aufgenommen und die Verdünnung der Schwefelsäure, die durch die Wasseraufnahme eintritt, durch Zuführung von Schwefeltrioxyd wieder ausgeglichen und die bei der Absorption des Schwefeltrioxyds auftretende Wärme zur Verdampfung des bei niederem Druck aufgenommenen Wassers benutzt wird. Es gelingt so, die zur Erzeugung einer bestimmten Kältemenge erforderliche Menge Schwefeltrioxyd erheblich niedriger zu halten als bei dem bekannten Verfahren. In einfacher Weise wird dies erreicht, indem man die bei der Absorption auftretende Wärme nicht abführt. Hierdurch kommt die Absorptionsflüssigkeit zum Sieden; der gebildete Wasserdampf verläßt zusammen mit etwaigen Restgasen den Absorber. Die Konzentrierung der Säure erfolgt nicht allein durch Aufnahme von S 03, sondern gleichzeitig durch Entfernung von Wasser.

Hierbei ist es vorteilhaft, die durch S 03 Aufnahme erhitzte Säure mit Luft abzukühlen. Die übertragene Wärme kann nutzbar gemacht werden, wenn man diese Luft dann mit der durch Wasseraufnahme verdünnten Säure in Wärme- und Stoffaustausch bringt. Etwaige von der Luft mitgeführte Säuredämpfe werden in der verdünnten Säure niedergeschlagen. Da frische Außenluft stets Wasserdampf enthält, dessen Absorption in der Säure die Kühlwirkung der Luft vermindert und außerdem eine unerwünschte Verdünnung der Säure bewirkt, ist es zweckmäßig, stets die gleiche Luft zu verwenden, d. h. diese Luft zwischen der konzentrierten und der verdünnten Säure im Kreislauf zu führen.
Um den Erfolg des neuen Verfahrens an Hand eines Zahlenbeispiels zu belegen, werde angenommen, es stehe eine Säure mit 0,5 Mol Wasser für die Kälteerzeugung zur Verfügung. Diese werde durch Wasserdampfaufnahme bei niederem Druck, z. B. 3 Torr, auf 2 Mol Wassergehalt verdünnt. Durch S 03 Absorption soll die Anfangskonzentration der Säure wiederhergestellt werden.
Entsprechend der Konzentrationsveränderung beträgt die Verdünnungswärme d H= 340,25 - 33424 = 6,o= kcal. Da das Verdünnungswasser in dampfförmigem Zustand aufgenommen wird, ist noch die Verdampfungswärme von 1,5 Mol Wasser V =1,5 - 10,57 kcal zu addieren. Insgesamt sind hiernach 21,865 kcal zu entfernen. Bei der Wiederkonzentrierung der Säure durch Verdampfung von Wasser ist die gleiche Wärmemenge aufzubringen. Erfindungsgemäß wird hierzu die bei der S03 Absorption auftretende Wärme benutzt. Durch diese bei der Absorption von z Mol S03 (g) entstehende Wärmemenge könnte bei der Bezugstemperatur von r8° C, welche den verwendeten Bildungswärmen zugrunde liegt, eine Säuremenge mit 29,22/21,865 = 1,336 Mol H2S04 von 2 auf 0,5 Mol Wasser konzentriert werden, wobei 1,336 ' 1.5 = 2004 Mol Wasserdampf entstehen würden. Damit der Wasserdampf sich ohne Aufwendung von Pumparbeit entfernen kann, muß die Verdampfung bei dem normalen Siedepunkt der Säure, d. h. bei rund 2oo° C erfolgen. Die Enthalpie des Wasserdampfes bei 2oo° C ist um 8,4 - 1o-3 - 182 = 1,53 kcal/Mol größer als bei I8° C. Bei 2oo° C Dampftemperatur werden mit der aus der S 03 Absorption zur Verfügung stehenden Wärmemenge 1,5 # 29,22/(2r,865 -j- 1,5 - 1,53) = 1,82, Mol Wasser aus der verdünnten Säure ausgetrieben. Die zur Erwärmung der Säure auf die Verdampfungstemperatur notwendige Wärme wird erfindungsgemäß durch den Luftkreislauf zurückgewonnen und braucht daher in der Rechnung nicht berücksichtigt zu werden.
Im vorliegenden Beispiel werden von I Mol Schwefeltrioxyd nach dem bisherigen Verfahren 1,5 Mol H20 zu H,S04 (o,5) gebunden. Das neue Verfahren benutzt die Absorptionswärme des Schwefeltrioxyds zur Verdampfung von weiteren 1,82 Mol H20. Zur Gewinnung der gleichen Kältemenge durch Teilverdampfung benötigt das neue Verfahren im vorliegenden Beispiel den (1,5 + I,82)/1,5 = 2,2lten Teil der bei dem bisherigen Verfahren gebrauchten S 03 Menge, d. h. nicht die eingangs genannten o,5 kg SO, sondern nur 0,225 kg S03 für I kg-Eis.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure gemäß dem Verfahren des Patents 92o 962 unter gleichzeitiger Kältegewinnung durch die an sich bekannte Teilverdampfung von Wasser oder Wasser enthaltenden Flüssigkeiten bei niederem Druck, Absorption des entstehenden Wasserdampfes durch Schwefelsäure und Ausgleich der Verdünnung . der Schwefelsäure durch Absorption von Schwefeltrioxyd, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Absorption des Schwefeltrioxyds auftretende Wärme zur Verdampfung des bei niederem Druck aufgenommenen Wassers verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch SO"-Absorption erhitzte Säure mit Luft abgekühlt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese Luft dann mit der durch Wasseraufnahme verdünnten Säure in Wärme-und Stoffaustausch gebracht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß diese Luft zwischen der konzentrierten und der verdünnten Säure im Kreislauf geführt wird.