DE972117C - Vorrichtung zur Herstellung schwefeltrioxydhaltiger Gase - Google Patents

Description

Es ist bekannt, bei Hordenöfen zur Herstellung schwefeltrioxydhaltiger Gase aus schwefeldioxyd- und sauerstoffhaltigen Gasen in einem mehrstufigen katalytischen Verfahren die Reaktionsgase zwischen den einzelnen Umsetzungsstufen durch Zusatz kalter schwefeldioxyd- und sauerstoffhaltiger Gase und/oder kalter Luft direkt zu kühlen. Damit in der jeweils nächsten Katalysatorschicht ein über den ganzen Querschnitt gleichmäßiger Fortgang der Umsetzung gewährleistet ist, müssen diese kalten Gase mit den heißen Reaktionsgaseir möglichst homogen vermischt werden. Zu diesem Zweck ist bereits der Einbau von strombrechenden, ζ. Β. schirmartigen Einsätzen in den Räumen zwischen den einzelnen Umsetzungsstufen bekannt. Solche Einbauten bedingen indes eine größere Ofenhöhe, zudem unterliegen sie, da sie ohne Kühlung den heißen Kontaktgasen ausgesetzt sind, einer ständigen Verzunderung, selbst bei Anwendung legiert ter Stähle, und verursachen als Folge davon Ver- ao krustungen des Katalysators und damit eine allmä'hHche Erhöhung des Gaswiderstandes im Ofen.

Einbauten in Form von Gitterblechen zwischen, ringförmigen Flanschschei'ben sind für die Kühlung der Zwischenräume zwischen den Katalysatorstufen bekannt.

Man hat bekanntlich auch bereits empfohlen, zwecks möglichst gleichmäßiger Verteilung 'des Kühlgases auf die mit Katalysatormasse gefüllten Räume das Kühlgas durch Rohre zuzuführen, die zwischen mit Katalysatormasse gefüllten Rohren parallel zu diesen angeordnet sind und aus denen das Kühlgas durch seitliche Perforierungen austritt. Bekanntgeworden ist ferner der Vorschlag,

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in einem Kontaktkessel, in dem die Katalysatormasse in einer Vielzahl von Rohren untergebracht ist, die Organe für die Zuführung des Kühlgases in Gruppen zu unterteilen, wobei für jede dieser Gruppen eine besondere regelbare Zuführung von Kühlgas vorgesehen ist. Zu diesem Zweck sind die in einen Rohrboden eingesetzten: Kühlgasrohre in konzentrischen Gruppen angeordnet und erfolgt der Gaseintritt in die jeweiligen Gruppen durch ίο Sammelräume, die durch zylindrische Zwischenwände voneinander getrennt sind und in die die jeweiligen Gruppen von Kühlgasrohren einmündem. Nach einem anderen bekanntgewordenen Vorschlag soll über die erste Katalysatorschicht eines Kontaktofens Kühlgas mittels eines quer durch den Ofen gehenden, mit Bohrungen versehenen Rohres geleitet werden.

Für die Zumischung von kalten Frischgasen nach der ersten Umsetzungsstufe hat man sich auch schon einer Venturidüse bedient. Eine solche Verfahrensweise hat den Nachteil, daß d^!ie aus der vorhergehenden Katalysatorschicht kommenden Gase vor ihrem Eintritt in die Venturidüse 'auf den engen Querschnitt der Düse zusammengepreßt werden. Hierdurch bildet sich sdion in der vorhergehenden Katalysatorschicht eine über den Querschnitt der Schicht ungleichförmige Strömungsgeschwindigkeit aus. und 'die Gase müssen nach der Vermischung in der Düse wieder auf den gesamten Querschnitt des Ofens verteilt werden.

In Anwendung auf die katalytische Verbrennung von Ammoniak mit Luft oder Sauerstoff ist schließlich eine Anordnung bekanntgeworden, bei der unterhalb der Katalysatormasse eine große Anza'hl verhältnismäßig kleiner Diffuseren angeordnet ist, durch die die Gase dem Katalysatorraum zugeführt werden. Diese Anordnung dient lediglich dazu, ein vorgegebenes Gas gleichmäßig aus einem engen Strömungsquerschnitt auf einen erweiterten Strömungsquerschnitt zu verteilen, nicht aber diazu, ein großes Volumen eines heißen Gases mit einem verhältnismäßig kleinen Volumen eines Kaltgases so zu vermischen, daß ein Gemisch mit einer über den ganzen Ofenquerschnitt gleichmäßigen Tempe-4-5 ratur und gleichmäßigen Konzentration an reaktionsfähigen Gaskomponenten entsteht, wie dies für eine wirtschaftliche Herstellung schwefeltrioxydhaltiger Gase aus schwefeldioxyd- und sauerstoffhaltigen Gasen Voraussetzung ist. Es wurde gefunden, daß gegenüber den bekannten Mischorganen und ihrer Anordnung in. Hordenöfen zur Herstellung schwefeltrioxydhaltiger Gase durch katalytische Umsetzung schwefeldioxid- und sauerstoffhaltiger Gase in mehreren Stufen unter Zwischenkühlung der Reaktionsgase durch Zumischung kälterer Gase zwischen den einzelnen Katalysatorschichten es im Hinblick auf die konstruktive Vereinfachung und die damit erzielbare Wirkung besonders vorteilhaft ist, daß zwischen den Katalysatorschichten aus einer Vielzahl von Mischdüsen zusammengesetzte Böden angeordnet sind. Diese Anordnung ist schematisch und beispielsweise in Abb. 1 dargestellt. Die Gase treten durch den Stutzen· 1 in den Wärmeaustauscher 2 ein und erhitzen sich durch die aus der ersten Katalysatorschicht 3 kommenden Reaktioiisgase auf die Anspringtemperatur des Katalysators, treten von oben, in die erste Katalysatorschicht 3 ein, strömen von da in den Wärmeaustauscher 2 zurück und geben einen Teil ihrer Wärme an das frisch zugeführte Gas ab. Durch den Kanal 4 gelangen sie in die zweite Katalysatorstufe 5 und werden nach deren Passieren mit bei 6 zugeführtem kaltem Röstgas in dem Düsenboden, 7 vermischt, ehe sie der dritten Kataiysatorstufe 8 zugeführt werden. Nach deren Verlassen werden sie im Düsenboden 10 mit bei 9 eingeführter trockener kalter Luft vermischt und durch die Katalysatorschicht 11 geleitet. Dieses Vermischen mit getrockneter Frischluft wiederholt sich in den Düsenböden 13 und 16, die den Umsetzungsstufen 14 und 17 zugeordnet sind. Bei 18 verlassen die umgesetzten Gase den Ofen. Abb. 2 gibt einen Teil des Mischdüsenibodens im Querschnitt wieder. Die Reaktionsgase strömen bei 2i von. oben zu und werden mit dem bei 22 in den Düsenboden eingeführten und durch die Düsen 23 austretenden Kühlgas innig vermischt, ehe sie bei 24 den Düsenibodeii verlassen.

Zur Aufrechterhaltung einer über den gesamten Ofenquerschnitt einheitlichen Temperatur ist es vorteilhaft, jeden Düsenboden in einzelne Abschnitte zu unterteilen und jedem Abschnitt das Kühlgas getrennt und unabhängig von den anderen Abschnitten zuzuführen·.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird außer einer gutem Durchmischung erreicht, daß die Beaufschlagung der dem Düsenlboden folgenden Katalysatorschicht sehr gleichmäßig ist, da die Gase in senkrechter Richtung zur Katalysatorschicht auf diese auftreffen. Die Durchmischung erfolgt selbst bei einem Verhältnis von beispielsweise 50 Raumteilen Reaktionsgas zu 1 Raumteil Frischgas vollständig gleichmäßig über den. gesamten Querschnitt der Katalysatorschicht. Der Druckverlust ist sehr gering und beträgt nur einen Bruchteil dessen, der beim Durchströmen der Gase durch Kanäle mit hoher Geschwindigkeit auftritt.

Da die Düsen und die zugehörigen Verbindungsstücke durch die eingeführten kälteren Zusatzgase gekühlt werden und¹ überdies auf einfache und vorteilhafte Weise auch aus keramischem Material hergestellt werden können, das bei den im Kontaktofen herrschendien Temperaturen gegen den Angriff saurer Gase absolut beständig ist, wird eine Verkrustung des Katalysators, wie dies bei den bisher üblichen Bauweisen unter Verwendung von ungekühlten metallischen schirmartigen Einsätzen, Prallblechen u. dgl. stets beobachtet wurde, vermieden.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Vorrichtung zur Herstellung schwefeltrioxydhaltiger Gase durch katalytische Umsetzung schwefeldioxyd- und sauerstoffhaltiger Gase in Hordenöfen in mehreren Stufen unter

   Zwischenkühlung der Reaktionsgase durch Zumischung kälterer Gase zwischen den einzelnen Katalysatorschichten, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Katalysatorschichten aus einer Vielzahl von Maschdüsen zusammengesetzte Böden angeordnet sind.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch x, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Düsenboden in einzelne Abschnitte unterteilt ist, deren jeder mit einer von den übrigen Abschnitten getrennten und unabhängigen Kühlgaszufuhr versehen ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen und die dazugehörigen Verbindungsstücke aus gegen die Reaktionsgase widerstandsfähigem keramischem Material bestehen.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   Deutsche Patentschriften Nr. 406 864, 482 502, 445, 670 672, 676 850;

   USA.-Patentschrift Nr. 2 104858;

   Uli mann, Enzyklopädie der techn. Chemie, Bd. i, 1951, S. 181, 695, 907 und 908;

   Kirschbaum, Destillier- und Rektifiziertechnik, 2. Auflage, S. 97;

   Chemical Engineer's Handbook, 2. Ed. 1941, S. 1542, 1543, 1560, 1561, 1864, 2426 undi2427;

   Chemical Engineering, Oktober 1950, S. 106.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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