DE2529709A1

DE2529709A1 - Verfahren zur herstellung von schwefelsaeure

Info

Publication number: DE2529709A1
Application number: DE19752529709
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Dipl Ing Doerr; Helmut Dr Feucht; Rudolf Dr Gerken; Hugo Grimm; Christoph Dipl Ing Muecke; Wolfgang-Dieter Dr Mueller; Georg Schmidt; Karl E Schmitt; Hermann Wieschen
Original assignee: Bayer AG; Metallgesellschaft AG
Current assignee: Bayer AG; GEA Group AG
Priority date: 1975-07-03
Filing date: 1975-07-03
Publication date: 1977-01-20
Also published as: IN143873B; JPS5235793A; NO761603L; SE7607631L; GB1553307A; FR2316187A1; FR2316187B1; BR7604336A; DE2529709B2; CA1099484A; ZA762985B; ES448720A1; IT1079128B; SE417700B; DE2529709C3; FI761918A; BE843772A; NL7604961A

Description

AG

rrcni:xurt/H., '»η. üuni 1975 509 Leverkusen 3ohr/HGa

I-IETALLGESELLSCHAF?

Aktiengesellschaft . prov. Nr. 7727 LC

6000 Frankfurt/M.

Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure durch katalytische Umsetzung von SOp zu SO^ in Gasen mit einem SOp-Gehalt über 10 Vol.56 unter Kühlung, Reinigung und Trocknung der S02"-haltigen Gase vor dem Einsatz in die Kontaktanlage, Aufheizung von gereinigten SOp-haltigen Gasen auf die Arbeitstemperatur der ersten Kontakthorde im Wärmeaustausch mit heißen SO^-haltigen Gasen zwischen Kontakthorden unter gleichzeitiger Kühlung der SO^r-haltigen Gase auf die Arbeitstemperatur der nächsten Kontakthorde, Zwischenabsorption des nach mehreren Kontakthorden in einer ersten Kontaktstufe gebildeten SO^ in Schwefelsäure mit erhöhter Temperatur, zweistufiger Kühlung der aus der ersten Kontaktstufe austretenden SO^-haltigen Gase vor der Zwischenabsorption unter Wiederaufheizung der aus der Zwischenabsorption austretenden Gase auf die Arbeitstemperatur der nächsten Kontakthorde in der ersten Kühlstufe, Kühlung der in der zweiten Kontaktstufe fertigkatalysierten Gase in einem Endwärmeaustauscher unter Gewinnung von nicht im Kontaktsystem benötigter Wärme, und Absorption des in der zweiten Kontaktstufe erzeugten SO, in einem Endabsorber.

Bei vielen chemischen Prozessen fallen verdünnte Schwefelsäuren an, die auch Verunreinigungen enthalten können. Aus Gründen des Umweltschutzes muß eine Abgabe dieser Säuren in Flüsse oder Küstengewässer immer mehr eingeschränkt werden; außerdem ist die Abgabe mit beträchtlichen

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Transportkosten verbunden. Bei einer Abgabe in das Meer treten noch höhere Transportkosten auf.

Diese verdünnten Säuren müssen also in geeigneter Weise aufgearbeitet werden, um wiederverwertbare oder unschädliche Produkte zu erzeugen oder um das Transportgewicht und Transportvolumen zu verringern. Diese Aufarbeitung wird auch aus Gründen der Rückgewinnung von Rohstoffen immer dringender.

Die Aufarbeitung der verdünnten Säuren erfolgt im allgemeinen durch Aufkonzentrierung und evtl. durch thermische Spaltung. In beiden Fällen müssen größere Mengen von Wasser aus den verdünnten Säuren ausgetrieben werden, wozu große Wärmemengen erforderlich sind. Diese benötigten Wärmemengen verursachen beträchtliche Betriebskosten, insbesondere wenn teure Primär energie oder Wärmeenergie auf hohem Temperaturniveau verwendet werden muß, die auch wirtschaftlich für andere Zwecke, z.B. zur Dampferzeugung, verv/endet werden könnte.

Aus der DT-AS 1 186 838 ist ein Verfahren bekannt, bei dem SOo-haltige Gase mit einem SOg-Gehalt über 9 % nach einer Reinigung und Trocknung und Katalyse in einer ersten Kontaktstufe in einer heiß betriebenen Zwischenabsorption von S(K befreit, in einer zweiten Kontaktstufe fertigkatalysiert und dann das restliche SCU in der Endabsorption entfernt wird. Die SCU-haltigen Gase werden nach der ersten Kontaktstufe zweistufig gekühlt, wobei in der ersten Kühlstufe die aus der Zwischenabsorption austretenden Gase auf die Arbeitstemperatur der nächsten Kontakthorde aufgeheizt werden. In der zweiten Kühl stufe oder in dem Endwärmeaustauscher kann nicht für das Kontaktsystem benötigte Wärme abgeführt werden.

Aus der DT-PS 1 567 672 ist es bekannt, heiß anfallende Gase mit einem SC^-Gehalt von 8 - 11 % vor der Zwischenabsorption

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ebenfalls z^T.veistufig zu kühlen, wobei in der zweiten Kühlstufe und im Endwärmeaustauscher nach der letzten Kontakthorde Wärme gewonnen werden kann, die nicht im Kontaktsystem benötigt wird.

Aus der DT-OS 2 307 973 ist es bekannt, bei hochprozentigen S02~haltigen Gasen einen Teilstrom der Gase mit sauerstoffhaltigen Gasen derart zu mischen, daß die Mischung in der ersten Kontakthorde bis zum Gleichgewicht umgesetzt werden kann, ohne daß die für den Katalysator maximal zulässige Temperatur überschritten wird, und den aus der ersten Kontakthorde austretenden SO^-haltigen Gasstrom mit dem restlichen SOg-haltigen Gas vor der zweiten Kontakthorde zu mischen. Dabei wird durch den SO^-Gehalt in der Mischung das Gleichgewicht in der zweiten Kontakthorde ebenfalls vor Erreichen einer schädlichen Temperatur erreicht.

Aus der DT-OS 2 145 546 ist es bekannt, die Endgase mit verdünnter Schwefelsäure zur Entfernung von SO^ und Schwefelsäurenebeln zu behandeln, wobei die verdünnte Schwefelsäure aufkonzentriert werden kann und die Endgase aufgeheizt werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Auf konzentrierung von verdünnten Schwefelsäuren möglichst viel überschüssige Wärme aus dem Kontaktsystem in wirtschaftlicher Weise zu gewinnen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Kombination folgender Schritte:

a) Kombination der. .Schwefelsäureherstellung mit einer Aufkonzentrierung von verdünnter Schwefelsäure

b) Zugabe von sauerstoffhaltigen Gasen zu einem Teilstrori der SOp-haltigen Gase in einer Menge, die eine Umsetzung der Gasmischung in mindestens einer

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ersten Kontakthorde bis zum Gleichgewicht der Reaktion SO₂ + 1/2 O₂ ^ SO, ohne Überschreiten der für den Katalysator maximal zulässigen Temperatur ermöglicht

c) Aufheizung der Gasmischung auf die Arbeitstemperatur der ersten Kontakthorde im Wärmeaustausch mit heißen SO,-haltigen Gasen zwischen Kontakthorden

d) Mischung des SO,-haltigen Gases aus mindestens der ersten Kontakthorde mit dem restlichen S0₂-haltigen Gas vor einer weiteren Kontakthorde der ersten Kontaktstufe

e) Einstellung der Menge des in die erste Kontakthorde geleiteten Teilstromes der SOg-haltigen Gase in der Weise_? daß die In Schritt (b) erzeugte Menge an SO-* nach der Mischung gemäß Schritt (d) ein Verhältnis von SO₂ : SO, ergibt, das eine Umsetzung in den weiteren Kontakthorden bis zum Gleichgewicht ohne Überschreitung der für den Katalysator maximal zulässigen Temperatur ermöglicht

f) Durchführung der Zwischen- und Endabsorption des SO, aus den Kontaktgasen der Katalyse als Heißabsorption bei Arbeitstemperaturen von 100 - 200 ⁰C, vorzugsweise 1.10 - 160 ⁰G

g) durchführung der Katalyse in der zweiten Kontaktstufe in mindestens zwei Kontakthorden mit Kühlung der Gase zwischen den Kontakthorden

h) Austreibung von Wasser aus den verdünnten Schwefelsäuren durch direkten Kentakt mit heißen Gasen, die aus Endgas der Katalyse nach der Endabsorption und/ oder inerten wasserarmen Gasen bestehen

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i) Aufheizung der Austreibungsgase mit mindestens einem Teil der in dem Endwärmeaustauscher nach der zweiten Kontaktstufe anfallenden Wärme

k) Aufheizung der Austreibungsgase mit mindestens einem Teil der bei der Kühlung der Katalysegass gemäß Schritt (g) anfallenden Wärme und/oder mit mindestens einem Teil der in der zweiten Kühlstufe nach der ersten Kontaktstufe und vor der Zwischenabsorption anfallenden Wärme.

Die Gasmischung aus dem sauerstoffhaltigen Gas und dem SOg-haltigen Teilstrom kann vor der Zumischung zu dem restlichen S02-haltigen Gas eine einzige oder mehrere hintereinandergeschaltete Kontakthorden geleitet werden. Falls durch mehrere Kontakthorden geleitet wird, erfolgt eine Kühlung zwischen den Kontakthorden im Wärmeaustausch mit SOp-haltigen Gasen oder einem Gemisch aus SOp-haltigen Gasen und zugesetzten sauerstoffhaltigen Gasen. Als sauerstoffhaltige Gase wird im allgemeinen Luft oder sauerstoff-angereicherte Luft verwendet. Vorzugsweise wird der für den Gesamtumsatz erforderliche Sauerstoff dem Teilstrom der SC^-haltigen Gase vor der ersten Kontakthorde zugemischt. Es ist aber auch möglich, nur die zur Steuerung der Umsetzung in der ersten Kontakthorde notwendige Menge zuzugeben und den Rest an einer späteren Stelle des Kontaktsystecis. Die erste Kontaktstufe besteht aus zwei bis drei Kontakthorden, die zweite Kontaktstufe im allgemeinen aus zwei Kontakthorden. Eine Vergrößerung der Zahl der Kontakthorden ist zwar möglich, bringt jedoch keine Vorteile. Wenn der Endwäraeaustauseher nach der letzten Kontakthorde einstufig ausgebildet ist, wird der ganze Wärmeaustauscher zur Aufheizung von Austreibungsgasen verwendet; wenn er zweistufig hintereinander oder parallel ausgebildet ist, wird eine der beiden Stufen zur Aufheizung der Austreibungsgase verwendet. Die weitere Aufheizung der Austreibungsgase erfolgt entweder in der zweiten Kühlstufe nach der

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ersten Kontaktstufe und vor der Zwischenabsorption oder in dem Wärmeaustauscher zwischen den Kontakthorden der zweiten Kontaktstufe, wobei, je nach Arbeitsweise, der andere Wärmeaustauscher zur Aufheizung einer Mischung von SOp-haltigen Gasen mit sauerstoffhaltigen Gasen verwendet wird. Die Kühlung der SO^-haltigen Gase aus der ersten Kontaktstufe in der zweiten Kühlstufe vor der Zwischenabsorption erfolgt vorzugsweise auf 130 bis 200 ⁰C. Die Kühlung der SO^-haltigen Gase nach der zweiten Kontaktstufe vor dem Eintritt in den Endabsorber erfolgt vorzugsweise ebenfalls auf 130 - 200 ⁰C.

Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die Menge des gemäß Schritt (d) zugemischten restlichen S0£- haltigen Gases so bemessen wird, daß nach der Mischung eine Gastemperatur vorliegt, die der Arbeitstemperatur der nächsten Kontakthorde entspricht. Dadurch kann ein Wärmeaustauscher an dieser Stelle eingespart werden.

Eine vorzugsweise Ausgestaltung bestellt darin, daß die sauerstoffhaltigen Gase vor dem Einsatz in den Kontaktkessel getrennt mit Schwefelsäure getrocknet werden. Dadurch ist es möglich, die bei der Trocknung der sauerstoffhaltigen Gase auftretende Wärme in den Gasen abzuführen und den Säurekreislauf des Trockners ohne Kühlung zu betreiben, Weiterhin wird so die im Gas abgeführte Wärme in das Kontaktsystem eingeleitet, Es ist auch möglich, den TeilstroB der SO_?-haltigen Gase den sauerstoffhaltigen Gasen vor dem Eintritt in den Trockner zuzugeben. Dabei entfällt allerdings der vorstehend geschilderte Vorteil.

Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin., daß die Trocknung der sauerstoffhaltigen Gase und/oder der SO₂-haltigen Gase als Heißtrocknung durchgeführt wird und die Gase mit einer Temperatur von 60 - 80 ⁰C, vorzugsweise 65 - 70 ⁰Cj aus der Trocknung austreten« Dadurch wird Wärme mit den Gasen in das Kontaktsystem geführt, die

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Säurewärme fällt mit einem erhöhten Temperaturniveau an und kann nutzbringend verwendet werden.

Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die Zugabe der sauerstoffhaltigen Gase zu dem Teilstrom der SOp-haltigen Gase gemäß Schritt (b) vor einem die Gasmischung fördernden Gebläse erfolgt. Dadurch kann das den restlichen Teilstrom des S0₂-haltigen Gases fördernde Gebläse klein gehalten und mit geringerem Druck betrieben werden, wodurch sich die Betriebskosten für die Förderung der Gase im Kontaktsystem erniedrigen.

Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die Zugabe der sauerstoffhaltigen Gase zu dem Teilstrom der S0₂-haltigen Gase gemäß Schritt (b) nach einem die sauerstoffhaltigen Gase fördernden Gebläse erfolgt. In diesem Fall entfällt zwar der vorstehend geschilderte Vorteil, jedoch können beide Gebläse druckseitig etwa gleich ausgelegt werden. Dadurch verringert sich der Aufwand für die Gebläse, es ist nur ein Reservegebläse erforderlich und die Ersatzteilhaltung wird verringert. Diese Ausgestaltung wird dann gewählt, wenn die Betriebskosten im Vergleich zu den geschilderten Ersparnissen geringer sind.

Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß zur Aufkonzentrierung und/oder Vorwärmung der verdünnten Schwefelsäure Wärmeenergie aus den Säurekreisläufen der Trocknung und/oder Zwischenabsorption und/oder Endabsorption verwendet wird. Dadurch können große Wärmemengen zusätzlich für die Aufkonzentrierung nutzbringend verwendet werden.

Eine weitere vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die Trocknung und/oder Zwischenabsorption und/oder Endabsorption zumindest teilweise in Venturiabsorbern im Gleichstrom erfolgt. Dadurch werden hohe Austrittstemperaturen der Gase und der Säure erreicht.

Die Erfindung wird anhand der Beispiele erläutert.

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Beisniel 1

Die in Fig. 1 dargestellte Kontaktanlage ist für eine Leistung von ca. 1000 tato SO^ "berechnet, wobei Spaltgase mit einer Zusammensetzung von ca. 28,43 Vol.% SO₂, ca. 3,86 Vol.% O₂, Rest N₂H-CO₂, zugrundegelegt wurde.

Über Leitung 1 werden ca. 40 830 Nm /h SO₉-GaS, welches ca. 56 g/Nm·³ Wasser enthält, mit dem Gebläse 12a über den Venturi I. Leitung 3, Berieselungsturm 3b, Sprühabscheider gesaugt, dort mittels ca. 96 Gew.^ige H₂SO^ getrocknet und über Leitung 11 mit einer Temperatur von ca. 65 °C abgeleitet. Die Trocknersäure wird über Leitung 5, Kühler 6, Leitung 7, Pumpe 8, Leitung 9, Leitung 9y zur Düse 10, Leitung 9x zur Düse 1Of im Kreislauf geführt.

Über Leitung 1a werden ca. 54 170 Nm /h atmosph. Luft, welche ca. 20 g/Nm V/asser enthält, mit dem Gebläse 12 über den Venturi 2a, Leitung 3a, Sprühabscheider 4a gesaugt, dort mittels ca. 96 Gew.^ige H₂SO^ getrocknet und über Leitung 11b mit einer Temperatur von ca. 65 ⁰C abgeleitet. Die Trocknersäure wird über Leitung 5c, Pumpe 8c, Leitung 9c, Leitung 9n zur Düse 10c im Kreislauf geführt.

Über Leitung "1a werden 27 180 Nm³Zh 28,43 Völliges SO₂-GaS der Gesamtluftmenge zugemischt. Über Leistung 11c -werden 81 350 Hm³/h Gas mit ca. 9,5 VoI .9ί SO₂, ca. 15,14.VoI.96 O₂ mit dem Gebläse 12 über die Leitung 13, 14, 15, 16, 17, und 20 zur ersten Kontakthorde 21a des Kontaktkessels 21 gefördert« Die Gase werden im "Wärmeaustausch mit den SO^- Gasen im "Wärmeaustauscher 27 von ca» 90 ⁰C auf ca* 200 C und in den beiden Wärmeaustauschern 23a und 23 von ca. 200⁰C auf ca. 435 ⁰C vorgewärmt. 13 650 Nm-⁵Zh hochprozentiges SO₂-GaS (ca. 28,43 VoI.^ SO₂* ca, 3,36 ¥ο1,|έ O₂, flest Mg+CGg) wird mit einer Temperatur von ca. 85 ⁰C über Leitung 11 e mit dem Gebläse 12a, Leitung 13a nach der Kontakthorde 21a den vorkatalysierten Gasen zugemischt. Die Temperatur der SO^-haltigen Gase nach der Kontakthorde 21a wird dadurch von ca. 617 ⁰C auf ca» 540 ⁰C gesenkt, Die SO,-haltigen Gase

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.werden über Leitung 22, Wärmeaustauscher 23, Leitung 24 in die Kontakthorde 21b mit einer Temperatur von ca. 450 C geleitet. Die weiterkatalysierten Gase verlassen über Leitung 22a mit einer Temperatur von ca. 570 C die Kontakthorde 21b, werden im Wärmeaustauscher 23a auf ca. 460 ⁰C abgekühlt und über Leitung 24a zur Kontakthorde 21c geleitet.

über Leitung 25 werden ca. 89 930 Nm³/h SO^-haltige Gase mit einer Temperatur von ca. 507 °C in den Zwischenwärmeaustauscher 26 geleitet, dort im Wärmeaustausch mit den absorbierten Gasen auf ca. 280 ⁰C (Stelle 26a) und anschließend in Wärmeaustauscher 27 auf ca. 190 ⁰C abgekühlt und über Leitung 28 in den Venturi-Zwischenabsorber 29 geleitet. Ca. 79 100 Nm /h vom SO- weitgehendst befreite Gase verlassen über Leitung 30, Sprühabscheider 31? Leitung 32 mit einer Temperatur von ca. 140 ⁰C die Zwischenabsorptionsanlage,

Die hochkonzentrierte Absorbersäure (ca. 98,5 - 99,0 Gev;.% HpSO^) wird über Leitung 5a, Kühler 6a, Leitung 7a, Pumpe 8a, Leitung 9s. zur Düse 10a im Kreislauf geführt. Über Leitung 33 werden die Gase mit einer Temperatur von ca. 440⁰C zur Kontakthorde 21d geleitet, verlassen über Leitung 34 mit einer Temperatur von ca. 482 ⁰C die Kontakthorde 21d. Im Wärmeaustauscher 35 werden die weiterkatalysierten Gase auf ca. 420 ⁰C abgekühlt und über Leitung 36 zur Kontakthorde 21e geleitet. Über Leitung 37 verlassen ca. 73 590 Km/h fertigkatalysierte Gase mit einer Temperatur von ca. 422 ⁰C den Kontaktkessel 21, werden im Wärmeaustauscher 40 auf ca. 180 ⁰C abgekühlt und über Leitung 41 zum "enturi-Endabsorber 42 geleitet. Ca. 77 485 Nm^/h Endgase verlassen über Leitung 43, Sprühabscheider 44, Leitung 45 den Endabsorber 42.

Die hochkonzentrierte Absorbersäure (ca. 98,5 - 99,0 HpSO^) wird über Leitung 5b, Kühler 6b, Leitung 7b, Pumpe 8b, Leitung 9b, Leitung 9z zur Düse 10b im Kreislauf geführt. Über die Leitung 9e, 9k, 9d und 9i wird Säure zur Einstellung der in den Säurekreisläufen erforderlichen optimalen

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Säurekonzentrationen ausgetauscht und über Leitung 9f und 9h wird das noch erforderliche Verdünnungswasser zugegeben. Über Leitung 9g wird die Produktion mit einer Konzentration von ca. 96 Gew.% HpSO^ abgegeben.

Die praktisch wasserdampffreien Endgase werden von ca. 110 C über Leitung 45, Wärmeaustauscher 40, Leitung 46, Wärmeaustauscher 35 auf ca. 420 ⁰C vorgewärmt und über Leitung 46a in eine nicht dargestellte Dünnsäure-Aufkonzentrieranlage geleitet, wo der Wärmeinhalt der Gase zur Aufkonzentrierung von Dünnsäure genutzt wird.

Beispiel 2

Die in Fig. 2 dargestellte Kontaktanlage unterscheidet sich zum Beispiel 1, Fig. 1 durch:

a) Verlegung der Gasleitung 11a von der Saugseite des Gebläses 12 auf die Druckseite des Gebläses 12a, so daß das Gebläse 12 nur 54 170 Nm^/h getrocknete Luft statt 81 350 Nnr/h Mischgas, und das Gebläse 12a 40 830 Nm-vh hochkonzentriertes SOp-Gas statt 13 650 Nnr/h hochkonzentriertes Gas fördern muß;

b) nur der Wärmeaust aus eher 40 wird zur Vorwärmung der Endgase benutzt. Die Endgase werden im Wärmeaustauscher 40 von ca. 110 ⁰C auf ca. 340 ⁰C vorgewärmt und anschließend über Leitung 46 in eine nicht dargestellte Dünnsäureaufkonzentrierstufe geleitet;

c) der Wärmeaustauscher 35 wird zur Vorwärmung von atmosph. Luft benutzt. Die als Wasserdampf träger für eine nicht dargestellte Dünnsäureaufkonzentrierstufe erforderliche Luftmenge von ca. 62 285 Nnr/h wird über Leitung 47 mit einer Temperatur von ca. 30 ⁰C in den Wärmeaustauscher 35 geleitet, dort auf ca. 115 °C vorgewärmt und über Leitung 46a in eine nicht dargestellte Dünnsäureaufkonzentrierstufe geleitet.

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Die in Fig. 3 dargestellte Kontaktanlage ist für eine Leistung von ca. 1OOO tato SO^ berechnet, wobei Spaltgase mit einer Zusammensetzung von ca. 17,0 YoI.^ SOp, ca. 1,50 Vol.% Op, Rest Np+COp zugrundegelegt wurden.

Über Leitung 11c werden ca. 67 430 Nm /h getrocknetes SOo-Gas mit einer Konzentration von ca. 17,0 VoI.^ und einer Temperatur von ca. 65 C mit dem Gebläse 12 angesaugt. Über Leitung 11 e v/erden ca. 63 570 Nnr/h getrocknete Luft mit einer Temperatur von ca. 65 ⁰C mit dem Gebläse 12a angesaugt. Über Leitung 11a v/erden ca. 53 900'Nmr/h ca. 17,0 Völliges SO₉-GaS der Gesamtluftmenge zugemischt, so daß insgesamt 117 470 Nm /h Gas mit einer SOp-Konzentration von ca. 9,2 Vol.^c/o SO₂, ca. 12,0 Vol.% O₂ über die Leitungen 13, 14, 15, 16, 17, 18 und 20 zur ersten Kontakthorde 21a des Kontaktkessels 21 geleitet werden. Diese Gase werden im Wärmeaustausch mit den SO^-Gasen im Wärmeaustauscher 40 von ca. 30 ⁰C auf ca. 260 ⁰C und in den beiden Wärmeaustauschern 23 und 35 von ca. 260 ⁰C auf ca. 440 ⁰C vorgewärmt. 13 520 Nm^/h ca. 17,0 Völliges SO₂-GaS wird mit einer Temperatur von ca. 90 ⁰C über Leitung 13a nach der Kontakthorde 21a den vorkatalysierten Gasen zugemischt. Die Temperatur der SO--haltigen Gase wird dadurch von 610 ⁰C auf ca. 550 ⁰C gesenkt. Die SO^-haltigen Gase werden über Leitung 22, Wärmeaustauscher 23, Leitung 24 in die Kontakthorde 21b mit einer Temperatur von ca. 450 ⁰C geleitet. Über Leitung 25 werden ca. 126 240 NnrVh SOyhaltige Gase nlt einer Temperatur von ca. 527 C in den Zwischenwärmeaustauscher 26 geleitet, dort im Wärmeaustausch mit den absorbierten Gasen auf ca. 277 ⁰C (Stelle 26a) und anschließend im. Wärmeaustauscher.' 27 auf ca. 185 ⁰C abgekühlt und über Leitung 23 in den Venturi-Zwischenabsorber 29 geleitet, wo über Leitung 9g und Düse 10a die Absorbersäure eingedüst -■rlrd. Ca. 116 570 Nnr/h vom SO-* weitgehendst befreite Gase verlassen über Leitung 30, Sprühabscheider 31, Leitung 32

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mit einer Temperatur von ca. 140 ⁰C die Zwischenabsorptionsanlage und werden anschließend über Leitung 33 niit einer Tem~ peratur von ca. 430 ⁰C zur Kontakthorde 21d geleitet. Über Leitung 34 verlassen die Gase mit einer Temperatur von ca. 470 ⁰C die Kontakthorde 21 d und werden im Wärmeaustauscher 35 auf ca. 420 ⁰C abgekühlt und über Leitung 36 zur Kontakthorde 21e geleitet. Über Leitung 37 verlassen ca.
115 820 Nm /h fertigkatalysierte Gase mit einer Temperatur von ca. 422 ⁰C den Kontaktkessel 21, werden im Wärmeaustauscher 40 auf ca. 255 ⁰C abgekühlt, über Leitung 37a zum Wärmeaustauscher 40a geleitet, wo die Gase auf ca. 180 ⁰C abgekühlt werden. Über Leitung 41 werden die Gase zum Endabsorber geleitet.

Über Leitung 45 werden ca. 50 000 Nur/h atmosph. Luft von ca. 30 ⁰C auf ca. 210 ⁰C vorgewärmt und über Leitung 46 in eine nicht dargestellte Dünnsäureaufkonzentrierstufe geleitet. Über Leitung 47 werden ca. 100 000 Nm /h atmosph.
Luft von ca. 30 ⁰C auf ca. 160 ⁰C vorgewärmt und über
Leitung 46a in eine nicht dargestellte Dünnsäureaufkonzentrierstufe geleitet.

Die Vorteile der Erfindung bestehen hauptsächlich darin, daß es möglich ist, überschüssige Wärme aus dem Kontaktsystem, einschließlich solcher Wärme, die mit relativ niedrigem Temperaturniveau anfällt, in wirtschaftlicher Weise für die Aufkonzentrierung von verdünnten Schwefelsäuren auszunutzen.
Dadurch kann der Verbrauch von teurer Primärenergie oder der Einsatz von Wärme mit hohem Temperaturniveau vermieden oder verringert werden.

Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche 2529709

Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure durch katalytische Umsetzung von SOp zu SO^ in Gasen mit einem SOp-Gehalt über 10 Vol.% unter Kühlung, Reinigung und Trocknung der S02~haltigen Gase vor dem Einsatz in die Kontaktanlage, Aufheizung von gereinigten S02~haltigen Gasen auf die Arbeitstemperatur der ersten Kontakthorde im ΐ/ärmeaustausch mit heißen SO^-haltigen Gasen zwischen Kontakthorden unter gleichzeitiger Kühlung der SO^-haltigen Gase auf die Arbeitstemperatur der nächsten Kontakthorde, Zwischenabsorption des nach mehreren Kontakthorden in einer ersten Kontaktstufe gebildeten SO^ in Schwefelsäure mit erhöhter Temperatur, zweistufiger Kühlung der aus der ersten Kontaktstufe austretenden SO-~haltigen Gase vor der Zwischenabsorption unter Wiederaufheizung der aus der Zwischenabsorption austretenden Gase auf die Arbeitstemperatur der nächsten Kontakthorde in der ersten Kühlstufe, Kühlung der in der zweiten Kontaktstufe fertigkatalysierten Gase in einem Endwärmeaustauscher unter Gewinnung von nicht im Kontaktsystem benötigter Wärme, und Absorption des in der zweiten Kontaktstufe erzeugten SO^ in einem Endabsorber, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Schritte:

a) Kombination der Schwefelsäureherstellung mit einer Aufkonzentrierung von verdünnter Schwefelsäure

b) Zugabe von sauerstoffhaltigen Gasen zu einem Teilstrom der SGp-haltigen Gase in einer Menge, die eine Umsetzung der Gasmischung in mindestens einer ersten Kontakthorde bis zum Gleichgewicht der Reaktion SO2 τ 1/2 Op ~i SO, ohne Überschreiten der für den Katalysator maximal zulässigen Temperatur ermöglicht

c) Aufheizung der Gasmischung auf die Arbeitstemperatur der ersten Kontakthorde im Wärmeaustausch mit heißen SO^-haltigen Gasen zwischen Kontakthorden

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d) Mischung des SO^-haltigen Gases aus mindestens der ersten Kontakthorde mit dem restlichen SCU-haltigen Gas vor einer weiteren Kontakthorde der ersten Kontaktstufe

e) Einstellung der Menge des in die erste Kontakthorde geleiteten Teilstromes der SOg-haltigen Gase in der Weise^ daß die in Schritt (b) erzeugte Menge an SO, nach der Mischung gemäß Schritt {d) ein Yerhältnis von SOo ϊ SO^ ergibt, das eine Umsetzung in den weiteren Kontakthorden bis zum Gleichgewicht ohne Überschreitung der für den Katalysator maximal zulässigen Temperatur ermöglicht

χ} Durchführung der Zwischen- und Endabsorption des SO, aus den Kontafctgasaider Katalyse als Heißabsorption bei Arbeitstemperaturen von 100 - 200 ⁰C, vorzugsweise 110 - 160 ⁰C

g) Durchführung der Katalyse in der zweiten Kontaktstufe in mindestens zwei Kontakthorden mit Kühlung der Gase zwischen den Kontakthorden

h) Austreibung von Wasser aus den verdünnten Schwefelsäuren durch direkten Kontakt mit heißen Gasen_? die aus Endgas der* Katalyse nach, der Endabsorptiöii und/ oder inerten wasserarmen Gasen bestehen

i) Aufheizung der Austreibungsgase mit mindestens einem Teil der in dem Endwärmeaustauscher nach der zweiten Kontaktstufe anfallenden Wärme

k) Aufheizung der Austreibungsgase mit mindestens einem Teil der bei der Kühlung der Katalysegase gemäß Schritt (g) anfallenden lärme und/oder mit mindestens einem Teil der in der zweiten Künlstufe nach der ersten Kontaktstufe und vor der Zwischenabsorption anfallenden Wärme«

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des gemäß Schritt (d) zugemischten restlichen SOp-haltigen Gases so bemessen wird, daß nach der Mischung eine Gastemperatur vorliegt, die der Arbeitstemperatur der nächsten Kontakthorde entspricht.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die sauerstoffhaltigen Gase vor dem Einsatz in den Kontaktkessel getrennt mit Schwefelsäure getrocknet werden.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung der sauerstoffhaltigen'Gase und/oder der SO^-haltigen Gase als Heißtrocknung durchgeführt wird und die Gase mit einer Temperatur von 60 - 30 ⁰C, vorzugsweise 65 - 70 ⁰C, aus der Trocknung austreten.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugabe der sauerstoffhaltigen Gase zu dem Teilstrom der SOp-haltigen Gase gemäß Schritt (b) vor einem die Gasmischung fördernden Gebläse erfolgt.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugabe der sauerstoffhaltigen Gase zu dem Teilstrom der S02~haltigen Gase gemäß Schritt (b) nach einem die sauerstoffhaltigen Gase, fördernden Gebläse erfolgt.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufkonzentrierung und/oder Vorwärmung der verdünnten Schwefelsäure Wärmeenergie aus . den Säurekreisläufen der Trocknung und/oder Zwischenabsorption und/oder Endabsorption verwendet wird.

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8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung und/oder Zwischenabsorption und/oder Endabsorption zumindestens teilweise in Venturiabsorbem im Gleichstrom erfolgt.

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