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Verfahren zur Herstellung von Schwefeltrioxyd
Bei der Herstellung von Schwefelsäure nach dem Kontaktverfahren wird technisch erzeugtes Schwefeldioxyd im Gemisch mit überschüssiger Luft an Katalysatoren, z. B. Vanadinpentoxyd-Kieselgur-Kontakten bei geeigneter Temperatur verbrannt. Erst wenn der Kontakt eine bestimmte Mindesttemperatur
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ein. Beim Durchgang des Gases durch die Kontaktmasse tritt Erwärmung ein, u. zw. proportional dem Umsetzungsgrad.'Bei einer bestimmten, von der Anfangszusammensetzung des Gases abhängigen Temperatur, z. B. bei 580 C, kommt die Reaktion zum Stehen, weil dann die Bildungsgeschwindigkeit des Schwefeltrioxyds genau so gross ist wie seine Zerfallsgeschwindigkeit.
Um einen möglichst grossen Umsatz zu erzielen, muss man die Temperaturspanne möglichst hoch halten, d. h. man wird die Anfangstemperatur so niedrig halten wie möglich, d. h. man wählt die oben definierte Anspringtemperatur als Gaseintrittstemperatur.
Nach der ersten Stufe wird das heisse Gasgemisch auf geeignete Weise, z. B. durch Wärmeaustauscher oder durch direkte oder indirekte Kühlung, wieder auf die Anspringtemperatur herunter gekühlt, worauf es durch einen zweiten Kontaktteil geleitet wird, wobei wieder Erwärmung eintritt. Da aber schon viel, die Verbrennung hemmendes 503 vorhanden ist, wird die Höchsttemperatur jetzt viel früher, z. B. bei 500oC, erreicht. Nach dem Durchgang durch diesen zweiten Kontaktteil wird wieder auf die Anspringtemperatur gekühlt und durch einen dritten, eventuell nach nochmaliger Kühlung durch einen vierten usw. Kontaktteil geleitet.
Dabei wird jedesmal die Verbrennung weitergetrieben, u. zw. theoretisch bis zu einem Umsetzungsgrad, der durch die Temperatur des aus dem letzten Kontaktteil austretenden Gases und die Anfangszusammensetzung des Gases gegeben ist.
Es ist bekannt und ergibt sich aus dem Massenwirkungsgesetz, dass man zu höheren Umsätzen gelangt, wenn man das schon zum Teil umgesetzte Gas vor dem Eintritt in einen weiteren Kontaktteil von dem bis dahin gebildeten Schwefeltrioxyd z. B. durch Waschen mit Schwefelsäure befreit. Dieser Vorschlag ist schon im Handbuch der Schwefelsäurefabrikation von Bruno Waeser, III. Bd. [1930], S. 1492 bis 1495, eingehend erläutert und mit Zahlenbeispielen belegt.
Wenn trotz des ausserordentlichen Interesses
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zu einer Herabsetzung der S02 - Konzentration auf unter 0, 05% SO, im Abgas führen müsste, noch nicht technisch verwertet worden ist, so liegt das offensichtlich daran, dass bei seiner Durchführung das im ersten Teil der Katalyse entstehende heisse Gas durch die Behandlung mit relativ kalter Schwefelsäure auf deren Temperatur abgekühlt wird und dann zur Durchführung der zweiten Katalyse auf die Anspringtemperatur der Kontaktmasse wieder aufgeheizt werden muss. Dieser Wärmebedarf ist zwar rechnerisch durch die Oxydationswärme de'SO zu SO zu decken, technisch ist aber, wie ein durchgeführter Grossversuch
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Process for the production of sulfur trioxide
In the production of sulfuric acid by the contact process, technically produced sulfur dioxide is mixed with excess air on catalysts, e.g. B. vanadium pentoxide diatomaceous earth contacts burned at a suitable temperature. Only when the contact has reached a certain minimum temperature
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one. When the gas passes through the contact mass, heating occurs, u. zw. proportional to the degree of conversion. At a certain temperature dependent on the initial composition of the gas, e.g. B. at 580 C, the reaction comes to a standstill because then the rate of formation of sulfur trioxide is just as great as its rate of decomposition.
In order to achieve the largest possible conversion, the temperature range must be kept as high as possible, i. H. the initial temperature will be kept as low as possible, d. H. the light-off temperature defined above is selected as the gas inlet temperature.
After the first stage, the hot gas mixture is in a suitable manner, for. B. by heat exchangers or by direct or indirect cooling, cooled down again to the starting temperature, whereupon it is passed through a second contact part, whereupon heating occurs again. But since there is already a lot of 503 that inhibits combustion, the maximum temperature is now much earlier, e.g. B. at 500oC. After passing through this second contact part, it is cooled to the light-off temperature again and passed through a third, possibly after further cooling through a fourth, etc. contact part.
The combustion is continued each time, u. zw. theoretically up to a degree of conversion which is given by the temperature of the gas emerging from the last contact part and the initial composition of the gas.
It is known, and results from the law of mass action, that higher conversions are achieved if the already partially converted gas is removed from the sulfur trioxide formed up to that point before it enters a further contact part. B. freed by washing with sulfuric acid. This suggestion is already in the manual of sulfuric acid production by Bruno Waeser, III. Vol. [1930], pp. 1492 to 1495, explained in detail and given numerical examples.
If despite the extraordinary interest
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would have to lead to a reduction in the SO2 concentration to below 0.05% SO in the exhaust gas, has not yet been technically utilized, this is obviously due to the fact that the hot gas produced in the first part of the catalysis is also involved in the treatment relatively cold sulfuric acid is cooled to its temperature and then has to be heated again to the light-off temperature of the contact mass in order to carry out the second catalysis. This heat requirement can be covered mathematically by the heat of oxidation from SO to SO, but technically it is like a large-scale experiment
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