DE1143492B - Process for the gradual concentration of sulfuric acid - Google Patents

Description

Verfahren zur stufenweisen Konzentration von Schwefelsäure Schwefelsäure wird im Rahmen einer großen Zahl der verschiedensten Reaktionen insbesondere als Entwässerungsmittel benutzt.Process for the gradual concentration of sulfuric acid is used in a large number of different reactions in particular as Used dehydrating agent.

Eine derartige Anwendung findet Schwefelsäure beispielsweise bei der Nitrierung und bei der Konzentration von Salpetersäure.Sulfuric acid is used, for example, in Nitration and in the concentration of nitric acid.

Bei den genannten Anwendungen werden große Mengen von Schwefelsäure hoher Konzentration, beispielsweise von einer Konzentration von 95 % HZS04, verbraucht, welche nach Anwendung in verdünntem Zustand, beispielsweise in einem Konzentrationsgrad von 65 bis 70 °/o HZS04, wieder zur Verfügung stehen. Diese Säuremengen müssen aufkonzentriert werden, um erneut zur Verfügung stehen zu können.In the applications mentioned, large amounts of sulfuric acid are used high concentration, for example from a concentration of 95% HZS04, consumed, which after application in a diluted state, for example in a degree of concentration from 65 to 70 ° / o HZS04, are available again. These amounts of acid must be concentrated to be available again.

Die Konzentration von Schwefelsäure bietet seit jeher immer schon erhebliche Schwierigkeiten, einerseits wegen der Schwierigkeit der Materialauswahl für die zur Durchführung derartiger Vorgänge erforderlichen Apparaturen und andererseits wegen der bei der Schwefelsäurekonzentration entstehenden hohen Temperaturen.The concentration of sulfuric acid has always been around considerable difficulties, on the one hand because of the difficulty in selecting the material for the equipment required to carry out such operations and on the other hand because of the high temperatures generated by the sulfuric acid concentration.

Die Konzentration von Schwefelsäure ist bisher nach zwei grundsätzlichen Verfahren ausgeführt worden 1. Nach einem bekannten Verfahren werden die zu konzentrierende Schwefelsäure und die Feuergase einer Feuerung, in welcher ein geeigneter Brennstoff verbrannt wird, unmittelbar miteinander in Berührung gebracht.The concentration of sulfuric acid has so far been based on two basic principles Procedure has been carried out 1. According to a known procedure, the to be concentrated Sulfuric acid and the fire gases of a furnace in which a suitable fuel is burned, brought into direct contact with one another.

Derartige Einrichtungen haben beträchtliche Nachteile. Schwefelsäure hoher Konzentration und insbesondere von einer Konzentration über 85 % gibt bekanntlich Schwefelsäuredämpfe ab, d. h., Schwefelsäure wird, sobald sie erwärmt wird, gleichzeitig destilliert. Infolgedessen werden bei Schwefelsäure von einem Konzentrationsgrad von 95010 HIS04 Dampfgemische frei, welche immer noch 55 Gewichtsprozent Schwefelsäure enthalten.Such devices have significant disadvantages. Sulfuric acid of high concentration, and in particular of a concentration above 85 %, is known to give off sulfuric acid vapors, ie sulfuric acid is simultaneously distilled as soon as it is heated. As a result, sulfuric acid with a concentration of 95010 HIS04 releases vapor mixtures which still contain 55 percent by weight sulfuric acid.

Daraus folgt, daß die Feuergase, welche die zur Durchführung des Konzentrationsvorgangs erforderliche Wärme zugeführt haben, die Apparatur reichlich mit Schwefelsäure beladen verlassen. Die Ausscheidung des Schwefelsäuregehaltes aus den Feuergasen ist schwierig und erfordert die Anwendung von Apparaturen, wie beispielsweise von Gaswäschern, elektrostatischen Abscheidern od. dgl., deren Wirkungsgrad bekanntlich wenig befriedigend ist.It follows that the fire gases which are used to carry out the concentration process have supplied the necessary heat, load the apparatus copiously with sulfuric acid leaving. The elimination of the sulfuric acid content from the fire gases is difficult and requires the use of equipment, such as gas scrubbers, Electrostatic precipitators or the like, the efficiency of which is known to be unsatisfactory is.

Daraus folgt, daß bei Anwendung derartiger Apparaturen stets große Mengen von Säuredämpfen in die Atmosphäre gelangen. Diese Unannehmlichkeiten haben dazu geführt, daß man sich bei Anwendung des genannten bekannten Verfahrens im allgemeinen damit begnügt, eine geringere Endkonzentration in Kauf zu nehmen, indem man den Grad der Endkonzentration der Schwefelsäure auf etwa 92 bis 93 °/a HZS04 festlegt, was in vielen Fällen ungenügend ist.It follows that when using such apparatus always large Amounts of acid vapors are released into the atmosphere. Have this inconvenience led to the fact that when using the known process mentioned in general content with accepting a lower final concentration by using the Sets the degree of the final concentration of sulfuric acid at about 92 to 93 ° / a HZS04, which is insufficient in many cases.

z. Bei einem weiteren bekannten Verfahren werden diese Nachteile vermieden, indem die Konzentration der Schwefelsäure in einer Apparatur ausgeführt wird, welche im wesentlichen aus einer über einem offenen Feuer angeordneten Gußeisenpfanne besteht, über welcher ein Dephlegmator angeordnet ist, in welchem die Schwefelsäuredämpfe, welche die Gußeisenpfanne verlassen, abgefangen werden, um in die zu konzentrierende Säure zurückgeführt zu werden.z. In another known method, these disadvantages are avoided, by carrying out the concentration of sulfuric acid in an apparatus which consists essentially of a cast iron pan placed over an open fire, above which a dephlegmator is arranged, in which the sulfuric acid vapors, which leave the cast iron pan, are caught in order to be concentrated in the Acid to be recycled.

Bei Anwendung derartiger Apparaturen erreicht man Konzentrationsgrade von 95 bis 96 °/o H,S04, und das Verfahren hat den Vorteil, daß keine Säuredämpfe in die Außenatmosphäre ausgestoßen werden.When using such apparatuses, degrees of concentration are achieved from 95 to 96% H, SO4, and the process has the advantage that no acid vapors be expelled into the outside atmosphere.

Ein Nachteil dieses bekannten Verfahrens liegt aber darin, daß der thermische Wirkungsgrad des Verfahrens verhältnismäßig schlecht ist. Dies hat seine Ursache darin, daß, falls die in der Gußeisenpfanne befindliche Schwefelsäure auf einem Konzentrationsgrad von 95 bis 96 °/o gehalten werden soll, deren Temperatur ungefähr bei 310°C liegen muß.A disadvantage of this known method is that the thermal efficiency of the process is relatively poor. This has its The reason is that if the sulfuric acid in the cast iron pan occurs a degree of concentration of 95 to 96% should be maintained, the temperature of which must be around 310 ° C.

Daraus folgt, daß die Abgase der Feuerung mit einer Temperatur in der Größenordnung von 450 bis 500°C in den Schornstein gelangen, was einer sehr schlechten Ausnutzung des zur Erzeugung der erforderlichen Temperaturen benötigten Brennstoffes gleichkommt.It follows that the flue gases from the furnace have a temperature in of the order of 450 to 500 ° C get into the chimney, which is a very poor utilization of the required to generate the Temperatures required fuel equals.

Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Apparaturen liegt darin, daß die Produktionsquote je Einheit nur gering ist. Die benutzten Gußeisenpfannen müssen, um eine einigermaßen vertretbare Lebensdauer zu haben, aus Gußeisen mit einer Wandstärke von 60 bis 100 mm hergestellt werden. Der Wärmedurchgang der durch die Feuerungsgase an die eine Wandung der Pfanne herangeführten Wärme durch eine derart dicke Wandung ist selbstverständlich entsprechend schlecht. Daraus ergibt sich, daß eine derartige Apparatur notwendigerweise teuer ist.Another disadvantage of these known apparatus is that the production quota per unit is only low. The cast iron pans used must in order to have a reasonably reasonable service life, made of cast iron with a wall thickness from 60 to 100 mm. The heat transfer through the combustion gases heat introduced to one wall of the pan through such a thick wall is of course correspondingly bad. It follows that such Apparatus is necessarily expensive.

Weiterhin ist auch bereits ein Verfahren bekannt, gemäß welchem die Konzentration von Schwefelsäure bis zu einem Konzentrationsgrad von 96 % bei Unterdruck in kaskadenmäßig angeordneten Behältern erfolgt, welche in bezug auf die Fließrichtung der Säure durch einen Gegenstromölumlauf beheizt werden. Da dieses Verfahren im Gegenstrom arbeitet, müssen den einzelnen Behältern jeweils erhebliche Wärmemengen zugeführt werden, so daß der thermische Wirkungsgrad dieses Verfahrens ebenfalls schlecht ist. Außerdem ergeben sich bei diesem bekannten Verfahren in der Endkonzentrationsstufe ebenfalls ziemlich hohe Temperaturen, woraus sich die bereits genannten Nachteile ergeben.Furthermore, a method is already known according to which the Concentration of sulfuric acid up to a degree of concentration of 96% at negative pressure takes place in cascaded containers, which in relation to the direction of flow the acid can be heated by a countercurrent oil circulation. Since this procedure is in If countercurrent works, the individual containers each have to have considerable amounts of heat are supplied, so that the thermal efficiency of this process as well bad is. In addition, this known method results in the final concentration stage also quite high temperatures, which leads to the disadvantages already mentioned result.

Ausgehend von einem Verfahren zur stufenweisen, unter indirekter Beheizung bei Unterdruck vorgenommenen Konzentration von Schwefelsäure zur Erreichung eines Konzentrationsgrades von 95 bis 96 0/0 112S04 ist das Verfahren nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Vorkonzentration bis zu einem Konzentrationsgrad von etwa 85 % in einer oder mehreren Stufen bei einem Unterdruck von etwa 60 mm Hg abs. und die Konzentration in der Endstufe bei einem Unterdruck von etwa 10 mm Hg abs. vorgenommen wird, wobei die in der Endstufe entstehenden Säuredämpfe in einem Kreislauf gekühlter Schwefelsäure niedergeschlagen werden und wobei die Temperatur in sämtlichen Verfahrensstufen unterhalb 180°C liegt.Based on a process for gradual, indirect heating Concentration of sulfuric acid carried out at negative pressure to achieve a Concentration degrees from 95 to 96 0/0 112S04 is the method according to the invention characterized in that the pre-concentration up to a degree of concentration of about 85% in one or more stages at a vacuum of about 60 mm Hg abs. and the concentration in the final stage at a negative pressure of about 10 mm Hg abs. is carried out, the acid vapors produced in the final stage in a cycle of cooled sulfuric acid are precipitated and with the temperature is below 180 ° C in all process stages.

Als ein besonderer Vorteil des Verfahrens nach der Erfindung erweist es sich, daß die Reaktionstemperatur in keiner Verfahrensstufe den Wert von 180°C übersteigt. Infolgedessen können zur Auskleidung der Reaktionsgefäße bestimmte Metalle, beispielsweise Tantal und verschiedene Speziallegierungen, Verwendung finden, welche bis zu einer Temperatur von 180°C gegenüber Schwefelsäure chemisch beständig sind.Proves to be a particular advantage of the method according to the invention it turns out that the reaction temperature does not reach 180 ° C. in any stage of the process exceeds. As a result, certain metals, for example tantalum and various special alloys, find use which are chemically resistant to sulfuric acid up to a temperature of 180 ° C.

Wenn in keiner Stufe des Verfahrens nach der Erfindung die Temperatur von 180°C überschritten werden soll, muß nach der Dampfdruckkurve von Schwefelsäure in der Endkonzentrationsstufe der Druck kleiner als 12 mm Hg sein. Dies wird nach der Erfindung dadurch sichergestellt, daß in der Endstufe die entstehenden Säuredämpfe in einem Kreislauf gekühlter Schwefelsäure niedergeschlagen werden.If in any stage of the process according to the invention the temperature of 180 ° C is to be exceeded, must be according to the vapor pressure curve of sulfuric acid in the final concentration stage the pressure must be less than 12 mm Hg. This will be after the invention ensured that in the final stage the resulting acid vapors be precipitated in a circuit of cooled sulfuric acid.

Die Kondensation der Säuredämpfe erfolgt dann, wenn dieselben mit einer Flüssigkeit in Berührung kommen, deren Dampfdruck niedriger als der Dampfdruck der zu kondensierenden Dämpfe ist. Infolgedessen muß der Dampfdruck der Flüssigkeit, durch welche die in der einem Konzentrationsgrad von 95 0/0 entsprechenden Endkonzentrationsstufe anfallenden Säuredämpfe kondensiert werden sollen, unterhalb des Wertes von 12 mm Hg liegen. Nach der Erfindung erfolgt die Kondensation der Schwefelsäuredämpfe in gekühlter Schwefelsäure. Aus der Dampfdrucktafel für Schwefelsäure verschiedener Konzentration läßt sich die jeweilige Temperatur entnehmen, bei welcher eine Schwefelsäure bestimmter Konzentration einen Dampfdruck von 12 mm Hg aufweist. Es ergibt sich, daß der Dampfdruck einer 70%igen 112S04 bei Temperaturen unterhalb 65'C 68%igen 112S04 bei Temperaturen unterhalb 60'C 66%igen 112S04 bei Temperaturen unterhalb 55°C 64%igen 112S04 bei Temperaturen unterhalb 50'C 62%igen 112S04 bei Temperaturen unterhalb 45'C kleiner als 12 mm Hg ist.The condensation of the acid vapors takes place when the same with come into contact with a liquid whose vapor pressure is lower than the vapor pressure of the vapors to be condensed. As a result, the vapor pressure of the liquid through which the final concentration level corresponding to a concentration level of 95 0/0 acid vapors are to be condensed below the value of 12 mm Hg lie. According to the invention, the sulfuric acid vapors are condensed in chilled sulfuric acid. Different from the vapor pressure table for sulfuric acid Concentration can be taken from the respective temperature at which a sulfuric acid certain concentration has a vapor pressure of 12 mm Hg. It turns out that the vapor pressure of a 70% 112S04 at temperatures below 65'C is 68% 112S04 at temperatures below 60'C 66% strength 112S04 at temperatures below 55 ° C 64% 112S04 at temperatures below 50'C 62% 112S04 at temperatures below 45'C is less than 12 mm Hg.

Aus den angegebenen Zahlen ergeben sich sofort die Vorteile des Verfahrens nach der Erfindung im Vergleich zum bekannten Stand der Technik. An Hand dieser Zahlen ist das Grundprinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens auch ohne weiteres verständlich.The advantages of the method immediately result from the figures given according to the invention compared to the known prior art. On the basis of this Numbers is the basic principle of the method according to the invention, even without further ado understandable.

Zur Beschreibung des Verfahrens und der Einrichtung nach der Erfindung wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, in welchen in schematischer Form die Grundzüge sowohl des bekannten Standes der Technik als auch des Verfahrens nach der Erfindung einander gegenübergestellt sind. In den Zeichnungen stellen dar: Fig. 1 ein Kurvenbild, in welchem die Dampfspannungskurve von 95%iger Schwefelsäure und die Partialdampfspannungskurve der von 95%iger Schwefelsäure abgegebenen Säuredämpfe wiedergegeben sind, Fig.2 ein Schema einer bekannten Apparatur, welche dazu benutzt wird, um die Schwefelsäurekonzentration nach dem oben unter Punkt 2 beschriebenen bekannten Verfahren durchzuführen, und Fig. 3 ein Schema einer Apparatur, welche die Ausführung des Konzentrationsverfahrens nach der Erfindung gestattet.To describe the method and the device according to the invention reference is made to the drawings, in which in schematic form the main features both of the known prior art and of the method according to the invention are opposed to each other. The drawings show: FIG. 1 a graph, in which the vapor tension curve of 95% sulfuric acid and the partial vapor tension curve the acid vapors given off by 95% sulfuric acid are shown, Fig. 2 a diagram of a known apparatus which is used to measure the sulfuric acid concentration to be carried out according to the known method described above under point 2, and Figure 3 is a schematic of an apparatus which enables the concentration process to be carried out permitted according to the invention.

Aus der in Fig. 1 der Zeichnungen wiedergegebenen Dampfspannungskurve 1 für Schwefelsäure von einem Konzentrationsgrad von 95 % 112S04 geht hervor, daß die im Verlauf zunehmender Konzentration durchschrittenen Temperaturbereiche hoch sind, und es zeigt sich dabei sofort, daß es schwierig ist, geeignete Materialien für die Herstellung der zur Durchführung des Verfahrens erforderlichen Apparaturen zu finden, welche den dabei auftretenden harten Bedingungen widerstehen.From the vapor voltage curve shown in Fig. 1 of the drawings 1 for sulfuric acid at a concentration level of 95% 112S04 shows that the temperature ranges passed through in the course of increasing concentration are high and it is immediately apparent that it is difficult to find suitable materials for the production of the equipment required to carry out the process to find which can withstand the harsh conditions that arise.

Der Grund, warum die bei Durchführung des oben unter Punkt 1 beschriebenen bekannten Verfahrens erheblichen Mengen von Säuredämpfen mit den an der zu konzentrierenden Schwefelsäure vorbeistreichenden Feuergasen mitgeführt werden, ergibt sich ohne weiteres aus der in Fig. 1 wiedergegebenen Partialdampfspannungskurve 2 für die von Schwefelsäure mit einem Konzentrationsgrad von 95 % 112S04 abgegebenen Säuredämpfe.The reason why when performing the above in point 1 known method considerable amounts of acid vapors with the to be concentrated Sulfuric acid are carried by flue gases passing by, arises without further from the partial vapor voltage curve 2 reproduced in FIG. 1 for the acid vapors given off by sulfuric acid with a concentration of 95% 112S04.

Die in Fig. 2 der Zeichnungen schematisch wiedergegebene, an sich bekannte Apparatur zur Durchführung des oben unter Punkt 2 beschriebenen bekannten Verfahrens zur Schwefelsäurekonzentration besteht im wesentlichen aus einer Gußeisenpfanne 3, welche innerhalb einer aus feuerfestem Material gebildeten Feuerkammer 4 angeordnet ist und in welcher die in der Pfanne befindliche Schwefelsäure mittels eines Brenners 5 auf eine Temperatur von 310°C erhitzt wird, wobei die Verbrennungsgase über einen Schornstein 6 ausgestoßen werden. An die Pfanne 3 ist eine Rohrleitung 7 angeschlossen, über welche die konzentrierte Schwefelsäure abgezogen werden kann. Oberhalb der Pfanne 3 ist ein Dephlegmator 8 angeordnet, welchem die zu konzentrierende Schwefelsäure über eine Rohrleitung 9 zugeführt wird, während der entstehende Wasserdampf über eine Rohrleitung 10 abgezogen wird.The apparatus shown schematically in Fig. 2 of the drawings, known per se for carrying out the known method for sulfuric acid concentration described above under point 2 consists essentially of a cast iron ladle 3, which is arranged within a fire chamber 4 made of refractory material and in which the in The sulfuric acid located in the pan is heated to a temperature of 310 ° C. by means of a burner 5, the combustion gases being expelled via a chimney 6. A pipeline 7 through which the concentrated sulfuric acid can be drawn off is connected to the pan 3. A dephlegmator 8 is arranged above the pan 3, to which the sulfuric acid to be concentrated is fed via a pipeline 9, while the resulting water vapor is drawn off via a pipeline 10 .

Demgegenüber wird das Verfahren nach der Erfindung nunmehr an Hand einer Apparatur beschrieben, die in Fig. 3 der Zeichnungen schematisch dargestellt ist und beispielsweise zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens Anwendung finden kann.In contrast, the method according to the invention is now on hand an apparatus which is shown schematically in Fig. 3 of the drawings and is used, for example, to carry out the method according to the invention Can be found.

Gemäß der Erfindung wird die sich in der ersten Konzentrationsstufe vollziehende Konzentration der Schwefelsäure unter normalem Vakuum durchgeführt, d. h. in einem Vakuum, welches sich ohne besondere Aufwendungen erzielen läßt. Für die meisten industriellen Anwendungen dürfte für diesen Zweck beispielsweise ein Vakuum von 920/" entsprechend einem absoluten Druck von 60 mm Hg, ausreichen. Die Schwefelsäure erreicht in diesem Zustand eine Konzentration von ungefähr 850/, Hp.S04, wobei die Siedetemperatur einer solchermaßen zusammengesetzten Schwefelsäure bei dem genannten Vakuum bei 155'C liegt, bei welcher Temperatur sich die genannten Werkstoffe im Sinne der Schaffung genügend großer Heizflächen noch ohne Schwierigkeiten verwenden lassen.According to the invention, the concentration of the sulfuric acid which takes place in the first concentration stage is carried out under normal vacuum, that is to say in a vacuum which can be achieved without special expenditure. For most industrial applications, should for this purpose, for example, a vacuum of 920 / "corresponding to an absolute pressure of 60 mm Hg, suffice. The sulfuric acid reached in this state, a concentration of about 850 / Hp.S04, the boiling temperature a composite in such a way Sulfuric acid is 155 ° C. at the vacuum mentioned, at which temperature the materials mentioned can still be used without difficulty in terms of creating sufficiently large heating surfaces.

In einer zweiten Verfahrensstufe wird der Konzentrationsgrad auf einen Wert von 950/, H2S04 angehoben, wobei unter hohem Vakuum gearbeitet wird, beispielsweise bei einem Druck von 10 mm Hg, entsprechend einer Siedetemperatur der Schwefelsäure von 175'C.In a second process stage, the degree of concentration is reduced to one Value of 950 /, H2S04 increased, with working under a high vacuum, for example at a pressure of 10 mm Hg, corresponding to the boiling point of sulfuric acid from 175'C.

Die in dieser Verfahrensstufe anfallenden Säuredämpfe werden durch Berührung mit Schwefelsäure niedergeschlagen, welche einen Konzentrationsgrad von 64"/, und eine Temperatur von 45'C hat, d. h. deren Dampfdruck etwa 8,2 mm Hg beträgt.The acid vapors produced in this process stage are through Contact with sulfuric acid precipitated, which has a degree of concentration of 64 "/, and a temperature of 45'C, i.e. the vapor pressure of which is about 8.2 mm Hg.

Das soeben in groben Zügen beschriebene Verfahren nach der Erfindung wird nunmehr unter Bezug auf Fig.3 der Zeichnungen nochmals im einzelnen beschrieben, wobei vorausgesetzt sei, daß die zu konzentrierende Schwefelsäure einen Konzentrationsgrad von 60 °/o H2S04 habe. Diese Schwefelsäure wird über eine Leitung 12 in einen Behälter 11 eingeführt. In diesen Behälter wird außerdem über eine Leitung 13 Schwefelsäure von einem Konzentrationsgrad von 640/, eingeführt, mittels welcher zuvor die in der Endstufe anfallenden Säuredämpfe kondensiert worden waren. Das so entstandene Säuregemisch wird mittels einer Druckpumpe 14 in eine Rohrleitung 15 gedrückt.The method according to the invention that has just been roughly described will now be described again in detail with reference to FIG. 3 of the drawings, it being assumed that the sulfuric acid to be concentrated has a degree of concentration of 60% H 2 SO 4. This sulfuric acid is introduced into a container 11 via a line 12. Sulfuric acid with a concentration of 640 / is also introduced into this container via a line 13, by means of which the acid vapors produced in the final stage had previously been condensed. The acid mixture thus produced is pressed into a pipeline 15 by means of a pressure pump 14.

In dieser ersten Verfahrensstufe erfolgt die Säurekonzentration mittels eines Wärmeaustauschers 16, dessen wärmeaustauschende Flächen beispielsweise von einem Röhrenbündel oder einem Rohrschlangensatz gebildet werden, welcher mittels eines Heizmittels beheizt wird, dessen Temperatur genügend hoch ist (beispielsweise Wasserdampf von geeignetem Druck oder einem umlaufenden flüssigen Heizmittel).In this first stage of the process, the acid is concentrated by means of a heat exchanger 16, the heat exchanging surfaces of which, for example, of a tube bundle or a set of tube coils are formed, which by means of a heating medium is heated, the temperature of which is sufficiently high (for example Water vapor at a suitable pressure or a circulating liquid heating medium).

Die durch Verdampfung im Wärmeaustauscher 16 anfallenden Dämpfe werden in einem Abscheider 17 von der nunmehr auf 850/" konzentrierten Säure getrennt. Die Dämpfe werden in einem Oberflächenkondensator 18 unter Vakuum niedergeschlagen. Innerhalb dieses Kondensators befindet sich ein Rohrsystem 19, in welchem eine Kühlflüssigkeit zirkuliert. An den Oberflächenkondensator 18 ist eine Vakuumpumpe 20 angeschlossen. Die Kondensation der Säuredämpfe vollzieht sich im Kondensator 18 unter einem absoluten Druck von 60 mm Hg, was keinerlei Schwierigkeiten bereitet. An Stelle eines Oberflächenkondensators kann selbstverständlich auch ein Mischkondensator Anwendung finden.The vapors resulting from evaporation in the heat exchanger 16 are separated in a separator 17 from the acid, which is now concentrated to 850 / " . The vapors are precipitated in a surface condenser 18 under vacuum. Inside this condenser there is a pipe system 19 in which a cooling liquid circulates. A vacuum pump 20 is connected to the surface condenser 18. The condensation of the acid vapors takes place in the condenser 18 under an absolute pressure of 60 mm Hg, which does not cause any difficulties.

Die einen Konzentrationsgrad von 85 °/o aufweisende Schwefelsäure wird sodann unmittelbar der Endstufe zugeführt, in welcher sich ein Wärmeaustauscher 21 befindet, in welchem sich die weitere Konzentration unter einem absoluten Druck von 10 mm Hg vollzieht. Das in dieser zweiten Konzentrationsstufe anfallende Dampfgemisch aus (H,504 + 11,0) gelangt zunächst in einen Abscheider 22 und wird sodann in einem Mischkondensator 23 niedergeschlagen, welcher in seinem unteren Teil infolge der Tätigkeit der Pumpe 25 von Schwefelsäure durchströmt wird. Diese Schwefelsäure, die einen Konzentrationsgrad von 64 % H,.S04 hat, wird mittels eines von Kühlwasser durchströmten Oberflächenkühlers 24 auf einer Temperatur von 35 bis 45°C gehalten. Die Schwefelsäure kann beispielsweise mit einer Temperatur von 45°C in den Kühler eintreten und diesen mit einer Temperatur von etwa 35'C wieder verlassen.The sulfuric acid, which has a concentration of 85%, is then fed directly to the final stage, in which there is a heat exchanger 21, in which the further concentration takes place under an absolute pressure of 10 mm Hg. The vapor mixture obtained in this second concentration stage from (H, 504 + 11.0) first reaches a separator 22 and is then precipitated in a mixing condenser 23, through which sulfuric acid flows in its lower part as a result of the action of the pump 25. This sulfuric acid, which has a concentration of 64 % H, .S04, is kept at a temperature of 35 to 45 ° C. by means of a surface cooler 24 through which cooling water flows. The sulfuric acid can, for example, enter the cooler at a temperature of 45.degree. C. and leave it again at a temperature of about 35.degree.

Da in dieser Säure Wasser niedergeschlagen wird, verdünnt sie sich, und sie wird dadurch wieder auf einen Konzentrationsgrad von 64 % gebracht, daß mittels einer Pumpe 26 eine ausreichende Menge Schwefelsäure von einem Konzentrationsgrad von 95 °/o H2SO4 dem Kondensator 23 zugeführt wird. Diese 95°/oige Schwefelsäure wird von der am Auslaß des Abscheiders 22 abgezogenen Schwefelsäure abgezweigt und in einem Oberflächenkühler 27 gekühlt, bevor sie oben in den Mischkondensator 23 eingespritzt wird. Der dem Ausstoß der Anlage entsprechende Säureüberschuß von einem Konzentrationsgrad von 95 °/a wird am Überlauf des unter barometrischem Druck stehenden Fallbehälters 28 abgezogen.Since water is precipitated in this acid, it is diluted and it is brought back to a concentration of 64 % by feeding a sufficient amount of sulfuric acid with a concentration of 95% H2SO4 to the condenser 23 by means of a pump 26. This 95% sulfuric acid is branched off from the sulfuric acid drawn off at the outlet of the separator 22 and cooled in a surface cooler 27 before it is injected into the mixing condenser 23 at the top. The excess acid corresponding to the output of the plant, with a concentration of 95 ° / a, is drawn off at the overflow of the falling container 28 , which is under barometric pressure.

Da im Mischkondensator 23 alle Säuredämpfe niedergeschlagenwerden, braucht die Vakuumpumpe 29 nur die nicht niederschlagbaren Gase abzuziehen.Since all acid vapors are precipitated in the mixing condenser 23, the vacuum pump 29 only needs to draw off the gases that cannot be precipitated.

Die am Auslaß des unter barometrischem Druck stehenden Fallbehälters 30 des Kondensators 23 abgezogene 64°/oige Säure wird über die Rohrleitung 13 in den Behälter 11 zurückgeführt und so dem Konzentrationskreislauf wieder nutzbar gemacht.The 64% acid withdrawn at the outlet of the falling container 30 of the condenser 23, which is under barometric pressure, is returned to the container 11 via the pipe 13 and thus made usable again for the concentration cycle.

Falls die zu konzentrierende Schwefelsäure einen Konzentrationsgrad von mehr als 640/0 aufweist, wird dieselbe zweckmäßig zuvor in den Kreislauf des Kondensators 23 eingeleitet, um an der dort stattfindenden Kondensation teilzunehmen, wodurch sich die zusätzlich zuzuführende Schwefelsäuremenge von einem Konzentrationsgrad von 95 °/o noch weiter vermindert.If the sulfuric acid to be concentrated has a degree of concentration of more than 640/0, the same is expediently previously in the circuit of the Condenser 23 initiated in order to take part in the condensation taking place there, whereby the additional amount of sulfuric acid to be added differs from one degree of concentration reduced still further from 95 per cent.

Durch das Verfahren nach der Erfindung wird die Temperatur an allen Punkten der erfindungsgemäßen Apparatur unterhalb des kritischen Wertes von 180°C gehalten, wodurch sich die Konstruktion der erfindungsgemäßen Apparatur wesentlich vereinfacht und wodurch es möglich ist, die wärmeaustauschenden Flächen in Form von Rohrbündeln oder Rohrschlangensätzen vorzusehen.By the method according to the invention, the temperature is at all Points of the apparatus according to the invention below the critical value of 180 ° C held, whereby the construction of the apparatus according to the invention is essential Simplified and making it possible to shape the heat exchanging surfaces of tube bundles or tube coil sets to be provided.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung werden keinerlei Säuredämpfe in die umgebende Außenatmosphäre ausgestoßen.In the process according to the invention, no acid vapors are produced ejected into the surrounding outside atmosphere.

Die Produktionsquote ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in keiner Weise beschränkt, da die als wärmeaustauschende Flächen dienenden Rohrsätze beliebig groß gehalten werden können.The production quota is in none in the method according to the invention Way limited since those serving as heat-exchanging surfaces Pipe sets can be kept as large as desired.

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur stufenweisen, unter indirekter Beheizung bei Unterdruck vorgenommenen Konzentration von Schwefelsäure zur Erreichung eines Konzentrationsgrades von 95 bis 960/, HZSOQ, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorkonzentration bis zu einem Konzentrationsgrad von etwa 85 °/o in einer oder mehreren Stufen bei einem Unterdruck von etwa 60 mm Hg abs. und die Konzentration in der Endstufe bei einem Unterdruck von etwa 10 mm Hg abs. vorgenommen wird, wobei die in der Endstufe entstehenden Säuredämpfe in einem Kreislauf gekühlter Schwefelsäure niedergeschlagen werden und wobei die Temperatur in sämtlichen Verfahrensstufen unterhalb 180°C liegt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 557 810.PATENT CLAIM: Process for the gradual concentration of sulfuric acid carried out under indirect heating at negative pressure to achieve a concentration level of 95 to 960 /, HZSOQ, characterized in that the pre-concentration up to a concentration level of about 85% in one or more stages at one Vacuum of about 60 mm Hg abs. and the concentration in the final stage at a negative pressure of about 10 mm Hg abs. is carried out, the acid vapors formed in the final stage being precipitated in a circuit of cooled sulfuric acid and the temperature in all process stages being below 180 ° C. Documents considered: German Patent No. 557 810.