DE2519928B2

DE2519928B2 - Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure

Info

Publication number: DE2519928B2
Application number: DE2519928A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Dipl.-Ing. 6500 Mainz Doerr; Hugo 6000 Frankfurt Grimm; Georg 6230 Frankfurt Schmidt; Michael Tacke; Waldemar Weber
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1975-05-05
Filing date: 1975-05-05
Publication date: 1980-07-24
Also published as: CA1059727A; GB1548632A; NO147339C; US4029751A; SE7605105L; NO761497L; NO147339B; DE2519928A1; FR2310312A1; BE841446A; BR7602788A; DE2519928C3; AU1317476A; JPS51139597A; YU102976A; FR2310312B1; ZA762022B; IT1059780B; MX3195E; ES447043A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Schwefelsäure aus feuchten SO₃-haltigen Gasen

ι durch direkte Kühlung der feuchten SO₃-haltigen Gase mit wäßriger Schwefelsäure und Kondensation von Schwefelsäure in den unter den Taupunkt der Schwefelsäure gekühlten Gasen und Abfuhr des nicht zur Bildung von Schwefelsäure benötigten Wassers als

ι Wasserdampf mit den Endgasen.

Bei der sog. Trocken-Katalyse wird der SO₂-Gehalt trockener Gase katalytisch zu SO₃ umgesetzt und das SO₃ in Schwefelsäure absorbiert. Bei der sog. Naß-Katalyse wird der SO₂- und H₂S-Gehalt feuchter Gase katalytisch zu SO₃ umgesetzt. Da die Absorption des SO₃-Gehaltes in Schwefelsäure infolge Bildung von Schwefelsäurenebeln schwierig ist, wird im allgemeinen eine aus dem SO₃ und Wasserdampf gebildete Schwefelsäure auskondensiert. Feuchte SO,-haltige Gase entstehen z. B. beim Verbrennen H,S-haltiger Brüden, bei der Nachverbrennung H₂S/SO₂-haltiger Abgase des Claus-Prozesses oder aus metallurgischen Prozessen. Die H₂O/SO₂-haltigen Gase werden mit einem für die Oxydation zu SO₁ ausreichenden Sauerstoffgehalt und bei entsprechenden Temperaturen in der Kontaktanlage an V₂O,-Katalysatoren umgesetzt und anschließend wird in einer Kondensationsanlagc die Schwefelsäure auskondensiert. Überschüssiger Wasserdampf wird in dem Abgas abgeführt. Außerdem können auch SO₃-haltige feuchte Gase durch andere Prozesse entstehen, aus denen ebenfalls Schwefelsäure auskondensiert werden muß.

Aus der DT-PS 607 216 ist es bekannt, daß aus der Kontaktanlage austretende feuchte, SO,-haltige Gas in einer ersten Stufe auf 280 bis 300° C abzukühlen und dann in einer zweiten Stufe durch Kühlung auf etwa 150" C die Schwefelsäure auszukondensiercn. Die Abkühlung in der ersten Stufe kann durch indirekte Luftkühlung oder durch Einspritzen von Wasser

ι erfolgen. Die Kondensationsstufe besteht aus Kondensationkolonnen, die mit Füllkörpern ausgefüllt sind. Die Abkühlung bei der Kondensation muß langsam erfolgen und darf eine Zeit von 0,5 see nicht unterschreiten. Die Kondensationskolonnen müssen entsprechend groß ausgebildet werden.

Die DE-PS 641 258 beschreibt ein Verfahren, bei dem die Kühlung und Kondensation in einer gemeinsamen Stufe erfolgen. Die Gase werden in einem Berieselungsturm im Gegenstrom mit Wasser oder verdünnter Schwefelsäure berieselt und von 300 bis 400° Cauf 100° Cabgckühlt. Die dabei auftretenden großen Mengen an Schwcfclsäurc-Nebcln müssen in einer nachgeschaltetcn elektrischen Gasreinigung aus den Gasen abgeschieden werden.

Die US-PS 2 199ft^l) I beschreibt ebenfalls die Kühlung und Kondensation in einer gemeinsamen Stufe durch BerieselungderGase mit Schwefelsäure im Geßcnstrom. Die Abkühlung erfolgt von etwa 315° C

auf 110° C und niedriger. Die Schwefelsäure wird aus dem Berieselungsturm mit 170 bis 230° C abgezogen, mit gekühlter Schwefelsäure von unter 110° C so vermischt, daß eine Mischtemperatur von unter 130° C eintritt, die gemischte Säure in einem Kühler auf unter 110° C abgekühlt und von dieser gekühlten Säure ein Teilstrom zur Säure kühlung und ein Teilstrom auf den Berieselungsturm geleitet. Die Nachteile dieses Verfahrens bestehen darin, daß eine aufwendige indirekte Kühlung der Gase vor dem Eintritt in den Kondensator erfolgen muß, und daß die gesamte Wärme, die bei der Kühlung und Kondensation in die Säure geht, durch indirekte Kühlung der Säure abgeführt werden muß.

Die GB-PS 692109 beschreibt die Kühlung und Kondensation in einer gemeinsamen Stufe, wobei das heiße Gas in einem Injektor mit kalter Schwefelsäure von etwa 20° C auf eine Temperatur von etwa 60° C abgeschreckt wird. Die entstehenden Schwefelsäure-Nebel müssen in einem Elektrofilter niedergeschlagen werden, die gesamte in die Säure übergeführte Wärme muß durch sehr aufwendige indirekte Kühlung abgeführt werden und es kann keine höher konzentrierte Säure erzeugt werden, wenn größere Mengen Wasserdampf im Gas enthalten sind.

Aus der DT-OS 1792577 ist es bekannt, den SO₂-Gehalt in Abgasen von Dampfkesselanlagen zi nächst katalytisch zu SO₃ umzusetzen, das SO₃-haltige Gas durch indirekten Wärmeaustausch auf Temperaturen von 200 bis 140° C abzukühlen und die dabei erhaltenen Schwefelsäure-Nebel in einem Cottrell-Abscheider bei der gleichen Temperatur abzuscheiden. Dabei besteht die große Gefahr der Kondensatbildung bei der Abkühlung in den indirekten Wärmeaustauschern und die Abscheidung der Nebel ist aufwendig.

Aus der DE-AS 1467 157 ist es bekannt, die feuchten SOj-haltigen Gase durch Gegenstromberieselung mit einer sehr schwefelsäurereichen wäßrigen Lösung von 70 bis 90% Schwefelsäure in einer Konzentriervorrichtung zu kühlen. Nach einem besonderen Merkmal wird die Temperatur der SO₃-haltigen Gase vor der Behandlung mit der Schwefelsäure durch indirekte Kühlung auf einen Wert etwas über ihren Nicderschlagspunkt, z. B. auf 275° C, gebracht. Die Kühlung mit der Schwefelsäure in der Konzentrierstufe erfolgt auf etwa 250° C, wobei die Aufgabetemperatur der Säure etwa 160° C beträgt. Die gesamte Berieselungssäure wird abgeschieden und als Produktionssäure abgeführt. Danach wird das Gas in einer zweiten Stufe durch Gegenstromberieselung mit einer großen Menge gekühlter Schwefelsäure 80% soweit gekühlt, daß die Schwefelsäure auskondensiert. Der größte Teil der in dieser Stufe eingeführten Schwefelsäure wird durch die Kühlung im Kreislauf geführt, und nur der Teil der Schwefelsäure in die erste Stufe geführt, der dort nach einmaligem Durchgang als Produktionssäure mit etwa 94% und 250° C anfällt. Dieses Verfahren benötigt eine aufwendige indirekte Kühlung des feuchten SO,-haltigen Gases vor dem Eintritt, wobei die Kühlung so geregelt werden muß, daß der Nicderschlagspunkt auch bei schwankenden Gastemperaturen nicht unterschritten wird. Die in die erste Kondensationsstufe geleitete Schwefelsäure muß mit hoher Temperatur gepumpt werden, und die gesamte in der zweiten Kondensationsstufe anfallende Wärme muß durch indirekte Kühlung der umgepumpten Säure abgeführt werden.

Aus B. Wacser »Die Schwefelsäurefabrikation« (1961), S. 414 ist eine einstufige Kondensation bekannt, bei der das den Kontaktkessel verlassende SO₃-GaS durch Berieselung mit 78%iger Schwefelsäure gekühlt wird. Dabei muß dio anfallende Wärme aus der Säure durch indirekte Kühlung entfernt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Verfahren zu vermeiden und insbesondere eine weitgehende Entfernung des SO--Gehaltes mit möglichst geringem betrieblicher, und apparativen Aufwand auch für sehr SO₃-arme Gase und Gase mit hohem Wasserdampfgehalt zu ermöglichen, wobei gleichzeitig eine Säure mit höherer Konzentration, z. B. 70 bis 95 Gew. % H₂SO₄, erzeugt werden soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die direkte Kühlung der feuchten SO,-haltigen Gase durch Zugabe von Schwefelsäure von 70 bis 95 Gew.% im Gleichstrom auf 120 bis 230° C erfolgt, der größte Teil der Schwefelsäure in einen Sumpf abgeschieden, ein Teilstrom der abgeschiedenen Schwefelsäure nach einer indirekten Kühlung im Kreislauf geführt und den SO₃-haltigen Gasen wieder zugegeben und der andere Teil als Produktion abgeführt wird, den gekühlten Gasen kalte Luft zugemischt, das Gas-Luft-Gemisch anschließend mit verdünnter Schwefelsäure von 5 bis 70 Gew.% behandelt, die verdünnte Schwefelsäure abgeschieden, der abgeschiedenen verdünnten Schwefelsäure Wasser zugegeben, ein Teilstrom im Kreislauf geführt und dem Gas-Luft-Gemisch wieder zugeleitet, der andere Teil in den Kreislauf der 70 bis 95 Gew.%igen Säure geleitet wird, die Menge der zugegebenen Luft und des Wassers so eingestellt wird, daß das aus der Behandlung mit der verdünnten Schwefelsäure austretende Abgas eine für die nachgeschalteten Aggregate unschädliche Temperatur aufweist und bei der Behandlung mit der verdünnten Schwefelsäure die zugegebene Wassermenge in etwa verdampft wird und das Abgas in einem Nebelabscheider von Säurenebeln befreit wird.

Der SO,-Gehalt der feuchten Gase kann sehr niedrig sein. z. B. etwa 0,3%, er kann aber auch jeden höheren Wert, z. B. 8% betragen.

Die Zugabe der Schwefelsäure von 70 bis 95 Gew. % im Gleichstrom zu der Strömungsrichtung der mit einer Temperatur von etwa 330 bis 450° C anfallenden SO,-haltigen Gase kann durch Eindüsen oder Einsprühen erfolgen. Die Behandlung kann in einem Venturi, einem Füllkörperturm, einem Turm mit einer relativ dünnen Füllkörperschicht oder einem Leerturm erfolgen. Bei der direkten Kühlung im Gleichstrom auf 120 bis 230° C wird die aus dem SO, und Wasserdampf gebildete Schwefelsäure weitgehend auskondensiert und gelangt mit dem größten Teil der zugegebenen Schwefelsäure in den Sumpf. Die Säure aus dem Sumpf wird zweckmäßigerweise in eine Vorlage geleitet, aus der Vorlage über einen indirekten Säurekühler, ein Teil der gekühlten Säure als Produktion abgezweigt und der Rest wieder in die Vorlage zurückgeführt. Dadurch wird die Säuretemperatur in der Vorlage gesenkt und die Pumpe sowie der Kühler geschont. Aus der Vorlage fließt die Säure in einen Zwischenbehälter, wird dort mit der rücklaufenden verdünnten Säure gemischt und das Gemisch mit einer Pumpe rezirkuliert. Die Menge der abgezogenen Produktionssäurc entspricht der ncugebildeten Schwefelsäure. Die Konzentration der zueeeebenen Schwefel-

säure im Bereich von 70 bis 95 Gew.% und die Kühlung der Gase im Bereich von 120 bis 230° C wird so eingestellt, daß im Sumpf eine Schwefelsäure mit der gewünschten Konzentration anfällt. Es wird also nur so viel Wasser auskondensiert wie zur Bildung der Schwefelsäure mit der gewünschten Konzentration erforderlich ist.

Durch die eingeblasene Luft wird das Gasvolumen erhöht, wodurch gleichzeitig auch eine größere Menge an Wasser von dem Gas-Luft-Gemisch als Wasserdampf aufgenommen werden kann. Das heißt, das heiße Gas-Luft-Gemisch kann durch Verdampfungskühlung weiter abgekühlt werden. Die Menge der zugesetzten Luft, die Konzentration der zirkulierenden verdünnten Säure und die Menge des in die verdünnte Säure zugegebenen Wassers werden so gewählt, daß sich durch die Verdampfung des Wassers die gewünschte Temperatur im Abgas einstellt und bei dieser Temperatur das zugegebene Wasser etwa verdampft wird.

Die Kondensation und Bildung der Schwefelsäure aus dem Gas erfolgt weitgehend bei der Kühlung mit der 70 bis 95 Gew.%igen Säure. Bei der Behandlung mit der verdünnten Schwefelsäure entsteht jedoch auch noch ein geringer Teil an Schwefelsäure.

Eine bevorzugte Ausgestaltung besteht darin, daß das Gas-Luft-Gemisch in einer ersten Stufe mit verdünnter Schwefelsäure von 40 bis 70 Gew.% behandelt und danach in einer zweiten Stufe mit verdünnter Schwefelsäure von 5 bis 40 Gew.% behandelt wird und abgeschiedene verdünnte Schwefelsäure aus dem Kreislauf der zweiten Stufe in den Kreislauf der ersten Stufe geleitet wird. Dadurch kann die Kühlung mit der 70 bis 95 Gew.%igen Säure auf eine niedrigere Temperatur erfolgen, wodurch die Kondensation und Bildung von Schwefelsäure begünstigt wird.

Eine bevorzugte Ausgestaltung besteht darin, daß die bei der Nebelabscheidung anfallende Säure in den letzten Kreislauf der verdünnten Schwefelsäure geleitet wird. Dadurch wird der Wassergehalt dieser Säure zum Teil für die Verdampfungskühlung ausgenutzt.

Eine bevorzugte Ausgestaltung besteht darin, daß die direkte Kühlung der SOyhaltigen Gase mit 70 bis 95 Gew.%iger Schwefelsäure in einem Venturi erfolgt. Die Kühlung in einem Venturi ist bei kleinen Apparatabmessungen möglich und benötigt relativ geringe Betriebskosten.

Eine bevorzugte Ausgestaltung besteht darin, daß die Zumischung der Luft in einer als Sprühabscheider ausgebildeten Verbindungsleitung zwischen der direkten Kühlung mit 70 bis 95 Gew.%iger Schwefelsäure und der Behandlung mit der verdünnten Schwefelsäure erfolgt. Dabei wird mit geringem Aufwand eine gute Durchmischung erzielt und es treten keine Kondensationsprobleme während der Zumischung auf.

Eine bevorzugte Ausgestaltung besteht darin, daß die Behandlung mit der verdünnten Schwefelsäure im Gegenstrom erfolgt. Dadurch wird eine gute Durchmischung und eine weitgehende Kondensation und Bildung der im Gasgemisch noch vorhandenen restlichen Säure bewirki.

Eine Ausgestaltung besteht darin, daß der im Kreislauf geführte Teilstrom der abgeschiedenen verdünnten Schwefelsäure mindestens teilweise durch einen indirekten Kühler geleitet wird. Dadurch kann die Temperatur mit relativ geringem Aufwand gesenkt werden, falls die Menge der zugemischten Luft ge-

5840 NmVh N₂
3180NmVhH₂O

senkt werden soll.

Eine bevorzugte Ausgestaltung besteht darin, da die Temperatur des Abgases aus der Behandlung mi der verdünnten Schwefelsäure 70 bis 85° C beträgi Diese Temperatur ist besonders günstig im Hinblic auf die Schonung der nachgeschalteten Aggregate um dem erforderlichen Aufwand für die Kühlung.

Die Erfindung wird an Hand der Beispiele und Fi guren näher und beispielhaft erhläutert.

Beispiel 1 (Fig. 1)

Über Leitung 1 werden 10000 NmVh feuchte SO₂ und H₂S-haltige Gase mit einer Gaszusammensetzunj von .

55NmVhSO₂ = 0,55 Vol.%

65NmVhH₂S = 0,65 Vol.%

410Nnv7hCO₂ = 4,10 Vol.%

450NmVhO, = 4,50 Vol.%

= 58,40 Vol.%
= 31,80 Vol.%

mit einer Temperatur von 450° C in den Kontaktkes sei 2 eingeleitet. In den beiden Kontakthorden 3 unc 3a werden mit Vanadinkatalysatoren das eingebrachte H₂S zu SO₁ verbrannt und das gesamte SO zu SO₃ umgesetzt.'Zwischen den Kontakthorden 2 und 3a erfolgt eine Zwischenkühlung des Reaktions gases mittels 2620 NmVh Luft, welche über ein Luft filter 4 gesaugt und mit dem Gebläse 5 über Leitung 5a in die Mischvorrichtung 6 mit einer Temperatui von ca. 30° C in den Kontaktkessel 2 geblasen wird 12620NmVh SO₃-haltige Gase werden mit eine Temperatur von ca. 405 ° C über Leitung 7 in dei Venturi 8 geleitet. Dort erfolgt eine direkte Kühlung des Gases bei gleichzeitiger weitgehender Kondensa tion des im Gas enthaltenen SO, zu H₂SO₄. 12 mV! H₂SO₄ mit einer Konzentration von 85 Gew.% unc einer Temperatur von ca. 85° C werden mit de Pumpe 17 über Leitung 14, Düse 9 im Gleichstrom mit den Gasen eingedüst. Die Füllkörperschicht IC dient zur Verbesserung des Kühl- und Kondensa tionsvorgangs. Der Großteil der eingedüsten Schwe feisäure wird im Sumpf 11 abgeschieden. Das Gas wird mit einer Temperatur von 190° C über die als Sprühabscheider ausgebildete Gasleitung 12, welche Umlenkvorrichtungen 15 enthält, aus dem Venturi I abgeleitet. Über Stutzen 13, Leitung 41 werden mi dem Ventilator 40 ca. 2500 NmVh Luft mit eine Temperatur von ca. 30° C in der Gasleitung 12 dem Hauptgasstrom zugemischt. Hierbei werden die Gase auf ca. 140° C abgekühlt. In dem Berieselungsturn 26 mit FüHkörperschicht 27 erfolgt die restliche Kon densation des noch im Gas enthaltenen SO₃. Hierbe werden 12 mVh H₂SO₄ mit 40 Gew.% mit der Pump( 32 über Leitung 31, Düse 28 in den Turm 26 einge düst. Die Säure wird im Turmsumpf 26a gesammelt Die Gaskühlung auf 75° C erfolgt durch H₂O-Ver dampf ung. Das zur Kühlung benötigte H₂O wird übei Leitung 42 in den Säurekreislauf eingespeist. Das Gas-Luft-Gemisch, beladen mit dem überschüssige ι H₂O-Dampf und mit Säurenebeln verläßt über Säure sprühabscheider 29, Leitung 30 das Kühl- und Kon densationsaggregat 8 und 26. In dem Nebelabscheidei 36, welcher mit Filterkerzen 37 ausgerüstet ist, wer den die Schwefelsäurenebel abgeschieden. Über Lei tung 38 verlassen die vom SO₃ und von den Schwefel säurenebeln weitgehendst befreiten Abgase die Anlage. Die in den Filterkerzen 37 abgeschiedene Flüssigkeit wird im Sumpf 36a gesammelt und über

Leitung 39 in den Dünnsäurekrcislauf des Berieselungsturmes 26 bzw. in die Vorlage 33 geleitet. Die Starksäure mit einer Konzentration von 85 Gew.% H₂SO₄ und einer Temperatur von ca. 180° C verläßt über Leitung 19 den Vcnturisumpf 11 und wird in die Vorlage 20 geleitet. Mit der Pumpe 22 werden ca. 50 mVh Säure über den Kühler 23 gefördert und dort von ca. 85° C auf 60° C abgekühlt. Über Leitung 24 werden ca. 49,5 mVh Säure wieder in die Vorlage 20 geleitet. Ca. 0,5 mVh Produktion werden mit einer Konzentration von 85 Gew.% H,SO₄ und einer Temperatur von 60° C abgegeben, über Leitung 21 läuft die auf ca. 85 ° C gekühlte Säure in eine Mischvorlage 16 wo über Leitung 35 die Dünnsäure zugegeben wird.

Beispiel 2 (Fig. 2)

Über Leitung la werden 10000 NmVh feuchte SO₂- und H₂S-haltige Gase mit einer Gaszusammensetzung von
30 NmVh SO₂
75 NmVh H₂S
15NmVhCOS
395 NmVh CO₂
460 NmVh O₁

5855 NmVh N₂
317ONmVhH₂O

173 NmVhSO,
11,5NmVhSO,

386,4 NmVh CO₂
1123,0NmVhO₂
6135,9NmVhN₂
2170,2NmVhH₂O

= 1,73 Vol.%
= 0,12 Vol. %
= 3,86Vol.%
= 11,23 Vol. %
= 61,36 Vol. %
= 21,70 Vol.%

mit einer Temperatur von ca. 400° C in die Kühl- und Kondensationsanlage 8 und 26 eingeleitet.

In dieser Anlage erfolgt wie im Beispiel 1 beschrieben die Aufarbeitung des SO₃ zu 85%iger Schwefelsaure.

welche über Leitung 5a zugemischt wird, verbrannt. Die Verbrennungsgase gelangen anschließend über Leitung \d in den Abhitzekessel Ie, wo sie auf ca. 600° C abgekühlt werden. Über Leitung Ig verlassen die Gase den Abhitzekessel. Durch Luftzumischung von 2225 NmVh über Leitung 1/ wird die Temperatur auf 450° C gesenkt.

Über Leitung 1 werden ca. 10000 NmVh feuchte SO₂-haltige Gase mit einer Gaszusammensetzung von

600 NmVh SO₂
1208NmVhO₂
7582 NmVh N,

611 NmVh h;o

= 0,30 Vol.%
= 0,75 Vol.%
= 0,15 Vol.%
= 3,95 Vol.%
= 4,60 Vol.%
= 58,55 Vol.%
= 31,70 Vol.%

mit einer Temperatur von ca. 360° C über den Wärmeaustauscher \b geleitet, dort auf 450° C vorgewärmt und über Leitung 1 in den Kontaktkessel 2 eingeleitet. In den drei Kontakthorden 3, 3a und 3b werden mit Vanadinkatalysatoren das eingebrachte H₂S zu SO, verbrannt und das gesamte SO₂ zu SO₃ umgesetzt, über Leitung 3r werden die vorumgeselztcn Gase in den Wärmeaustauscher Ib geleitet, dort auf ca. 440° C abgekühlt und über Leitung 3d zur Kontakthorde 3a geleitet. Zwischen den Kontakthorden 3a und 3b erfolgt eine Zwischenkühlung mittels 800 NmVh Luft, welche über Luftfilter 4, Gebläse 5 über Leitung 5a, Mischvorrichtung 6 mit einer Temperatur von da. 30° C in den Kontaktkessel 2 geblasen wird.

Die SO,-haltigen Gase werden mit einer Temperatur von ca. 405 ° C über Leitung 7 in die Kühl- und Kondensationsanlage 8 und 26 eingeleitet. In dieser Anlage erfolgt wie im Beispiel 1 beschrieben die Aufarbeitung des SO, zu 85%iger Schwefelsäure.

Beispiel 3 (Fig. 3)

Über Leitung 7 werden 10000 NmVh feuchte SO,-haltige Gase mit einer Gaszusammensetzung von

Beispiel 4 (Fig. 4)

Über Leitung la werden 435 kg/h flüssiger Schwefel und über Leitung 1 b 463 kg/h H₂S in den Verbrennungsofen Ic eingeleitet und mit ca. 7175 NmVh Luft, = 6,0 Vol.%
= 12,08 Vol.%
= 75,82 Vol.%
= 6,11 Vol.%

in den Kontaktkessel 2 eingeleitet. In den Kontakthorden 3, 3a, 3ö und 3c werden mit Vanadinkataiysatoren das SO₂ zu SO, umgesetzt. Zwischen den Kontakthorden wird zur Kühlung des Reaktionsgases atmosphärische Luft mit einer Temperatur von 30° C eingeblasen. Über die Mischvorrichtungen 6, 6a und 6b werden insgesamt 6700 NmVh Luft zugeführt. Die Luft (einschließlich der Verbrennungs- und Verdünnungsluft) wird über das Luftfilter 4 mit dem Gebläse 5 angesaugt.

16400 NmVh SO₃-haltige Gase werden mit einer Temperatur von ca. 410° C über Leitung 7 in den Venturi 8 geleitet. Dort erfolgt eine direkte Kühlung des Gases bei gleichzeitiger weitgehender Kondensation des im Gas enthaltenen SO₃ zu H₂SO₄. Ca. 55 mVh H₂SO₄ mit einer Konzentration von 95 Gew.% und einer Temperatur von ca. 75° C werden mit der Pumpe 17 über Leitung 14, Düse 9 im Gleichstrom mit den Gasen eingedüst. Die Füllkörperschicht 10 dient zur Verbesserung des Kondensationsvorganges. Der Großteil der eingedüsten Schwefelsäure wird im Sumpf 11 abgeschieden. Das Gas wird mit einer Temperatur von ca. 170° C über die als Sprühabscheider ausgebildete Gasleitung 12, welche Umlenkvorrichtungen 15 enthält, aus dem Venturi 8 abgeleitet. Die Starksäure mit einer Konzentration von 95 Gew.% H₂SO₄ und einer Temperatur von ca. 170° C verläßt über Leitung 19 den Venturisumpi 11 und wird in die Vorlage 20 geleitet. Mit der Pumpe 22 werden ca. 200 mVh Säure über den Kühler 23 gefördert und dort von ca. 75° Cauf50° Cabgekühlt.Über Leitung 24 werden ca. 198,4 m³/h Säure wieder in die Vorlage 20 geleitet. Ca. 1,6 mVh Produktion werden mit einer Konzentration von ca. 95 Gew. % H₂SO₄ und einer Temperatur von 50° C abgegeben. Über Leitung 21 läuft die auf ca. 75° C eingestellte Säure in eine Mischvorlage 16, wo über Leitung 35 die ca. 0,47 m Vh Dünnsäure mit einer Konzentration von 70 Gew. % H₂SO₄ zugegeben wird. Über Stutzen 13, Leitung 41 werden mit dem Ventilator 40 ca. 1750 NmVh Luft mit einer Temperatur von ca. 30° C in der Gasleitung 12 dem Hauptgasstrom zugemischt. Hierbei werden die Gase auf ca. 155° C abgekühlt. In dem zweistufigen Berieselungsturm 26 mit den Füllkörperschichten 27 und 27a erfolgt die restliche Kondensation des noch im Gas enthaltenen SO₃. Hierbei werden ca. 25 mVh HjSO₄ mit 70 Gew.% mit der Pumpe

32 über Leitung 31, Düse 28 auf die Füllkörperschicht 27 verteilt. Die Säure wird im Turmsumpf 26a gesammelt und läuft über Leitung 34 in den Vorlauf behälter

33 ab. Die Gaskühlung auf ca. 95 ° C am Austritt der ersten Stufe des Berieselungsturmes 26 erfolgt durch Wasserverdampfung.

Über Gasstutzen 26b verläßt das Gas-Luft-Ge-

misch die erste Stufe des Berieselungsturmes 26 und gelangt in die zweite Stufe. Mit der Pumpe 32a werden über Leitung 31a ca. 25 mVh H₂SO₄ mit 20 Gew.% über die Düse 28α auf die Füllkörperschicht 27a verteilt. Die Säure wird im Turmsumpf 26c gesammelt und läuft über Leitung 34a in den Vorlaufbchälter 33a ab. Die Gaskühlung auf 45° C am Austritt der zweiten Stufe des Berieselungsturmes 26 erfolgt ebenfalls durch Wasserverdampfung.

Das Gas-Luft-Gemisch, beladen mit dem überschüssigen H₂O-Dampf und mit Säurenebeln verläßt über Sprühabscheider 29, Leitung 30 das Kühl- und Kondensationsaggregat 8 und 26. In dem Nebelabscheider 36, welcher mit Filterkerzen 37 ausgerüstet ist, werden die bei der Kühlung gebildeten Nebel abgeschieden. Über Leitung 38 verlassen die vom SO₃ und von den Schwefelsäurenebeln weitgehendst befreiten Abgase die Anlage. Die in den Filterkerzen 37 abgeschiedene Flüssigkeit wird im Sumpf 36a gesammelt und über Leitung 39 in den Dünnsäurekreislauf des Berieselungsturmes 26 bzw. in die Vorlage 33 geleitet.

Die Vorteile der Erfindung bestehen hauptsächlich

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darin, daß es möglich ist, die Kondensation in einfacher Weise in direktem Wärmeaustausch mit verdünnter Schwefelsäure durchzuführen, gleichzeitig eine relativ konzentrierte Schwefelsäure zu erzeugen und die Bildung von Nebeln gering zu halten. Alle anfallenden Zwischenprodukte können in das System zurückgeführt werden.

Das feuchte SO^-haltige Gas kann ohne vorherige indirekte Kühlung in die erste Kondensationsstufe geleitet werden, die Aufgabetemperatur der Säure in diese Stufe liegt wesentlich niedriger und der Hauptanteil der entsprechend dem Taupunktsgleichgewicht aus der Gasphase auskondensierenden Schwefelsäure wird bereits in dieser Stufe abgeschieden. Durch die Kaltluftzumischung wird die Gastemperatur herabgesetzt, das Gasvolumen erhöht und bei der Behandlung mit verdünnter Schwefelsäure in der zweiten Kontaktstufe das aufsteigende Gas durch adiabatische Wasserverdampfung weiter abgekühlt, wobei die restlichen Schwefelsäuredämpfe aus der Gasphase auskondensiert werden. Die adiabatische Wasserverdampfung und Kühlung kann durch abgestimmte Zugabe von Wasser gesteuert werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Erzeugung von Schwefelsäure aus feuchten SO,-haltigen Gasen durch direkte Kühlung der feuchten SOj-haltigen Gase mit wäßriger Schwefelsäure und Kondensation von Schwefelsäure in den unter den Taupunkt der Schwefelsäure gekühlten Gasen und Abfuhr des nicht zur Bildung von Schwefelsäure benötigten Wassers als Wasserdampf mit den Endgasen, dadurch gekennzeichnet, daß die direkte Kühlung der feuchten SO₃-haltigen Gase durch Zugabe von Schwefelsäure von 70 bis 95 Gew.% im Gleichstrom auf 120 bis 230⁰C erfolgt, der größte Teil der Schwefelsäure in einen Sumpf abgeschieden, ein Teilstrom der abgeschiedenen Schwefelsäure nach einer indirekten Kühlung im Kreislauf geführt und den SO₃-haltigen Gasen wieder zugegeben und der andere Teil als Produktion abgeführt wird, den gekühlten Gasen kalte Luft zugemischt, das Gas-Luft-Gemisch anschließend mit verdünnter Schwefelsäure von 5 bis 70 Gew.% behandelt, die verdünnte Schwefelsäure abgeschieden, der abgeschiedenen verdünnten Schwefelsäure Wasser zugegeben, ein Teilstrom im Kreislauf geführt und dem Gas-Luft-Gemisch wieder zugeleitet, der andere Teil in den Kreislauf der 70 bis 95 Gew.%igen Säure geleitet wird, die Menge der zugegebenen Luft und des Wassers so eingestellt wird, daß das aus der Behandlung mit der verdünnten Schwefelsäure austretende Abgas eine für die nachgeschalteten Aggregate unschädliche Temperatur aufweist und bei der Behandlung mit der verdünnten Schwefelsäure die zugegebene Wassermenge in etwa verdampft wird und das Abgas in einem Nebelabscheider von Säurenebeln befreit wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas-Luft-Gemisch in einer ersten Stufe mit verdünnter Schwefelsäure von 40 bis 70 Gew.% behandelt und danach einer zweiten Stufe mit verdünnter Schwefelsäure von 5 bis 40 Gew.% behandelt wird und abgeschiedene verdünnte Schwefelsäure aus dem Kreislauf der zweiten Stufe in den Kreislauf der ersten Stufe geleilet wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Nebelabscheidung anfallende Säure in den letzten Kreislauf der verdünnten Schwefelsäure geleitet wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die direkte Kühlung der SOj-haltigen Gase mit 70 bis 95 Gew.%igcr Schwefelsäure in einem Venturi erfolgt.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zumischung der Luft in einer als Sprühabscheider ausgebildeten Verbindungsleitung zwischen der direkten Kühlung mit 70 bis 95 Gew.%iger Schwefelsäure und der Behandlung mit der verdünnten Schwefelsäure erfolgt.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung mit der verdünnten Schwefelsäure im Gegenstrom erfolgt.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der im Kreislauf geführte Teilstrom der abgeschiedenen verdünnten Schwefelsäure mindestens teilweise durch einen indirekten Kühler geleitet wird.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Abgases aus der Behandlung mit der verdünnten Schwefelsäure 70 bis 85° C beträgt.