DE2529709C3 - Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure durch katalytische Umsetzung von SO, zu SO, in Gasen mit einem SO,-Gehalt über Vol.'Cr unter Kühlung, Reinigung und Trocknung der SO,-haltigen Gase vor dem Einsatz in die Kontaktanläge, Aufheizung von gereinigten SO.-haltigen Gasen auf die Arbeitstemperatur der ersten Kontakthorde im Wärmeaustausch mit heißen SO,-haltigen Gasen zwischen Kontakthorden unter eleichzeitioer

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 Zwischsnabsorption unter Wiederaufheizung der aus der Zwischenabsorption austretenden Gase «uf 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 Säure in Flüsse oder Küstengewässer immer mehr eingeschränkt wenden; außerdem ist die Abgabe mit beträchtlichen ι ransporrkosten 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 Stoffe 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 Primärenergie oder Wärmeenergie auf hohem Temperaturniveau verwendet werden muß. die auch wirtschaftlich für andere Zwecke, z. B. zur Dampferzeugung, verwendet werden konnte.

Aus der DE-AS 11 86 838 ist ein Verfahren bekannt, bei dem SCVhalti^e Gase mit eintr.i SO₁-Gehalt über 9*> nach einer Reinigung und Trocknung und Katalyse in einer ersten Kontaktstufe in einer heiß beriebenen Zwischenabsorption von SO, befreit, in einer zweiten Kontaktstufe fertigkatalysiert und dann das restliche SO₁ in der Endabsorption entfernt wird. Die SO,-haltigen Gase werden nach der ersten Kontaktstufe zweistufig gekühlt, wobei in der zweiten Kühlstufe die aus der Zwischenabsorption austretenden Gase auf die Arbeitstemperatur der nächsten Kontakthorde aufgeheizt werden. In der zweiten Kühlstufe oder in dem Endwärmeaustauscher kann nicht für das Kontaktsystem Wärme abgeführt werden.

Aus der DE-PS 15 67 67: ist es bekannt, heiß anfallende Gase mit einem SO₁-GeIuIt \on 8—11«,, \or der Zwischcnabsorption ebenfalls zweiMufig: /u Kühlen, wobei in der ersten kühlstufe und im End-WtiinieaiiMauschtT nach der let/ien Kontakthorde Wärnii· gewonnen werden kann, die nicht im Kontakts) stern benötigt wird.

Aus der DE-OS 23 07 ^{>73 ist es bekannt, bei hochprozentigen SO.-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 SO₃-haltigen Gasstrom mit ds-m restlichen SO,-haltigen Gas vor der zweiten Kontakthorde zu mischen. Dabei wird durch den SO,-GehaIt in der Mischung das Gleichgewicht in der zweiten Kontakthorde ebenfalls vor Erreichen einer schädlichen Temperatur erreicht.

Aus der DE-OS 21 45 546 ist es bekannt, die Endgase mit verdünnter Schwefelsäure zur Entfernung in 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 Aufkonzentrierung 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 :o einer Aufkonzentrierung /on verdünnter

Schwefelsäure,

b) Zugabe von sauerstoffhaltigen Gasen zu einem Teilstrom der SO,-haltigen Gase in einer Menge, die eine Umsetzung der Gasmischung in minde-

:5 suns einer ersten Kontakthorde bis zum Gleich- ?ewicht der Reaktion SO, + ^! , O, *^ SO, ohne Jberschreiten der für den Katalysator maximal zulässigen Temperatur ermöglicht.

c) Aufheizung der Gasmischung auf die Arbeitsjo temperatur 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

r> SO,-haltigen Gas vor einer weiteren Kontakthorde der ersten Kontaktstufe.

e) Einstellung der Menge des in die erste Kontakthorde geleiteten Teilstromes der SO.-hJtigen Gase in der Weise, daß die in Schritt (b| erzeugte

4,, Menge an SO, nach der Mischung gemäß Schritt (d) ein Verhältnis von SO, :SO, ergibt, das eine Umsetzung in den weiteren Kontakthorden bis zum Gleichgewicht ohne Überschreitung der für den Katalysator maximal zulässigen Temperatur

4. ermöglicht.

f) Durchführung der Zwischen- und Endabsorption des SO, aus den Kontaktgasen der Katalyse als Heißabsorption bei Arbeitstemperaturen son 100-200° Γ, vorzugsweise 110-160° C.

g) Durchführung der Katalyse in der zweiten Kontaktstufe in mindestens zwei Kontakthorden mit Kühlung der Gase 'wischen den Kontakthorden.

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

i) Aufheizung der Austreibungsgase mit mindestens einem ι eil 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 Wärme und/oder mit mindestens einem Teil der in der zweiten Kühlstufe nach der ersten Kontaktstufe und vor der Zwischenabsorption anfallenden Wärme, und

I) indirekte Übertragung von Wärmeenergie aus den Säurekreisläufen der Trocknung und/oder Zwischenabsorption und/oder Endabsorption zur Aufkonzentrierung und/oder Erwärmung der verdünnten Schwefelsäure. Die Gasmischung aus dem sauerstoffhaltigen Gas und dem SO_:-haltigen Teilstrom kann vor der Zumischung zu dem restlichen SO₂-haItigen Gas eine einzige oder mehrere hntereinandergeschaltete Kontakthorden geleitet werden. Falls durch mehrere Kontakthorden geleitet wird, erfolgt eine Kühlung zwischen den Kontakthorden im Wärmeaustausch mit SO.-haltigen Gasen oder einem Gemisch aus SO,-haltigen Gasen und zugesetzten sauerstoffhaltigen Gasen. Als sauerstoffhaltige Gase werden im allgemeinen Luft oder sauerstoff-angereicherte Luft verwendet. Vorzugsweise wird der für den Gesamtumsatz erforderliche Sauerstoff dem Teilstrom der SO,-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 Kontaktsystems. 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 Endwärmeaustauscher 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 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 SO.-haltigen Gasen mit sauerstoffhaltigen Gasen verwendet wird. Die Kühlung der SO₃-haltigen Gase aus

der Zwischenabsorption erfolgt vorzugsweise auf 130 bis 200° C. Die Kühlung der SO₃-haltigen Gase nach der zweiten Kontaktstufe vor dem Eintritt in den Endabsorber erfolgt vorzugsweise ebenfalls auf 13O-2OO^c C.

Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die Menge des gemäß Schritt (d) zugemischten restlichen SO,-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 besteht 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 inTien 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 Teilstrom der SO₂-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 SO.-haltigen Gase als Heißtrocknung durchgeführt wird" und die Gase mit einer Temperatur von 60-80° C, vorzugsweise 65-70° C, aus der Trock-■■> nung austreten. Dadurch wird Wärme mit den Gasen in das Kontaktsystem geführt, die Säurewärme fällt mit einem erhöhten Temperaturniveau an und kann nutzbringend verwendet werden.

Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin,

in daß die Zugabe der sauerstoffhaltigen Gase zu dem Teilstrom der SO₂-haItigen Gase gemäß Schritt (b) vor einem die Gasmischung fördernden Gebläse erfolgt. Dadurch kann das den restlichen Teilstrom des SO.-haltigen Gases fördernde Gebläse klein gehalten > una mit geringem 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

:o Teilstrom der SOyhaltigen 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.

: i Dadurch verringert sich der Aufwand für die Gebläse, es ist nur ein Reservegebläse erforderlich und die Ersatzteilhaltung wird verringert. Diese Ausgestaltung wird davm gewählt, wenn die Betriebskosten im Vergleich zu den geschilderten Ersparnissen geringer sind.

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

π Säure erreicht.

Die Erfindung wird anhand der Beispiele erläutert. Beispiel 1

Die in Fig. 1 dargestellte Kontaktanlage ist für eine -in Leitung von ca. 1000 tato SO₃ berechnet, wobei

Spaltgase mit einer Zusammensetzung von ca. to .4 7 υ_Λι ot. co », im \/„i ot. r\ n~.» χι ι <-/-\

zugrundegelegt wurde.

Über Leitung 1 werden ca. 40830 NmVh SO₂-GaS,

4. welches ca. 56 g/Nm' Wasser enthält, mit dem Gebläse 12a über den Venturi 2, Leitung 3, Berieselungsturm 3b, Sprühabscheider 4 gesaugt, dort mittels ca. 96 gew.%ige H₂SO₄ getrocknet und über Leitung 11 mit einer Temperatur von ca. 65 ° C abgeleitet. Die

in Trocknersäure wird über Leitung 5, Kühler 6 Leitung 7, Pumpe 8, Leitung 9, Leitung 9y zur Düse 10, Leitung 9x zur Düse 10/ im Kreislauf geführt.

Über Leitung la werden ca. 5417ONmVh atmosph. Luft, welche ca. 20 g/Nm³ Wasser enthält, mit

-,s dem Gebläse 12 über den Venturi 2α, Leitung 3α, Sprühabscheider Aa gesaugt, dort mittels ca. 96 gew.%ige H₂SO₄ getrocknet und über Leitung life mit einer Temperatur von ca. 65° C abgeleitet. Die Trocknersäure wird über Leitung 5c, Pumpe 8c, Le?-

M, tung 9c, Leitung 9n zur Düse 10c im Kreislauf geführt. Über Leitung He werden 27180NmVh 28,43 vol.%iges SO₂-GaS der Gesamtluftmenge zugemischt. Über Leitung Hc werden 81350 NmVh Gas mit ca. 9,5 Vol.% SO₂, ca. 15,14Vol.% O₂ mit

_r, dem Gebläse 12 über die Leitung 13,14,15,16.17. 18 und 20 zur ersten Kontakthorde 21a des Kontaktkessels 21 gefordert. Die Gase werden im Wärmeaustausch mit den SO,-Gasen im Wärmeaustauscher 27

von ca. 90° C auf ca. 200° C und in den beiden Wärmeaustauschern 23a und 23 von ea. 200° C auf ca. 435° C vorgewärmt. 13650NmVh hochprozentiges SO₂-GaS (ca. 28,43 Vol.% SO₂, ca. 3,86 Vol.% O₂. Rest N, + CO,) wird mit einer Temperatur von ca. 85° C über Leitung We mit dem Gebläse 12a, Leitung 19(z r-ach der Kontakthorde 21a den vorkatalysierten Gasen zugemischt. Die Temperatur der SO.-naltigen Gase nach der Kontakthorde 21a wird dadurch von ca 6 t 7° C auf ca. 540" C gesenkt. Die· SO,-haltigen Gase werden über Leitung 22, Wärmeaustauscher 23, Leitung 24 in die Kontakthorde lib mit einer Temperatur von ca. 450" C geleitet. Die weiterkatalysierten Gase verlassen über Leitung 22a mit einer Temperatur von ca. 570° C die Kontakthorde Hb, werden im Wärmeaustauscher 23a auf ca 460° C abgekühlt und über Leitung 24a zur Kontakthorde 21c geleitet.

Ober Leitung IB werden es. 89 930 NmVh 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° C (Stelle 26a) und anschließend im Wärmeaustauscher 27 auf ca. 190° C abgekühlt und über Leitung 28 in den Venturi-Zwischenabsorber 29 geleitet. Ca. 79100 NmVh vom SO, weitgehendst befreite Gase verlassen über Leitung 30, Sprühabscheider 31, Leitung 32 mit einer Temperatur von ca. 140° C die Zwischenabsorptionsanlage.

Die hochkonzentrierte Absorbersäure (ca. 98,^e-99,0 Gew.% H₂SO₄) wird über Leitung 5a, Kühler 6a, Leitung 7a, Pumpe 8a, Leitung 9a zur Düse tOa im Kreislauf geführt.

Über Leitung 33 werden die Gase mit einer Temperatur von ca. 440° C zur Kontakthorde IXd geleitet, verlassen über Leitung 34 mit einer Temperatur von ca. 482° C die Kontakthorde lid. Im Wärmeaustauscher 35 werden die weiterkatalysierten Gase auf ca. 420° C abgekühlt und über Leitung 36 zur Kontakthorde He geleitet, über Leitung 37 verlassen ca. 78590 NmVh fertigkatalysierte Gase mit einer Temperatur von ca. 422° C den Kontaktkessel 21, werden im Wäiincausiausther 4v auf ca. iöO" C abgekühlt und über Leitung 41 zum Venturi-Endabsorber 42 geleitet. Ca. 77485NmVh Endgase verlassen über Leitung 43, Sprühabscheider 44, Leitung 45 den Endabsorber 42.

Die hochkonzentrierte Absorbersäwrc (ca. 98,5-99,0 Gew. % H₂SO₄) wird ober Leitung Sb, Kühler 6b, Leitung Ib, Pumpe Bb, Leitungffc, Leitung 9; zur Düse 1Od im Kreislauf geführt. Über die Leitung 9e, 9k, 9d und 9/ wird¹ Säure zur Einstellung der in den Säurekreisläufen erforderlichen optimalen Säurekonzentrationen ausgetauscht und über Leitung 9/Tind 9h wird dasiwch erfordefHdie VerdSnnühgswasser zugegebe%. über Leitung 9g wird die Produktion mit einer Konzentration von ca. 96Gew.% H₂SO₄ abgegeben.

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

Beispiel 2

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

a) Verlegung der Gasleitung 1 la von der Saugseite des Gebläses 12 auf die Druckseite des Gebläses 12a, so daß das Gebläse 12 nur 54170NmVh getrocknete Luft statt 81350NmVh Mischgas,

und das Gebläse 12a 40830 NmVh hochkonzentriertes SO₂-GaS statt 13650NmVh hochkonzentriertes Gas fördern muß;

b) nur der Wärmeaustauscher 40 wird zur Vorwärmung der Endgase genutzt. Die Endgase werden

ίο im Wärmeaustauscher 40 von ca. 110" C auf ca.

340° C vorgewärmt und anschließend über Leitung 46 in eine nicht dargestellte Dünnsäureaufkonzentrierungsstufe geleitet;

c) der Wärmeaustauscher 35 wird zur Vorwärmung is von atmosph. Luft benutzt. Die als Wasserdampfträger für eine nicht dargestellte Diinn- säureaufkonzentrierstufe erforderliche Luftmann« χ,πη /-<· Al IB« M_m'/U ...1,A ;;U-, I „:...„„

■ ■■»■■Q«. Wff ·*·«. «SO. CU.' I «III I Il TW Il \M UlS^I I^VIIUIIg 47 mit einer Temperatur von ca. 30° C in den Wärmeaustauscher 35 geleitet, dort auf ca. 115° C vorgewärmt und über Leitung 46a in eine nicht dargestellte Dünnsäureaufkonzcntrierstufe geleitet.

2s Beispiel 3

Die in Fig. 3 dargestellte Kontaktanlage ist für eine Leistung von ca. 1000 tato SO₁ berechnet, wobei Spaltgase mit einer Zusammensetzung von ca. 17,0 Vol.% SO₂, ca. 1,50 Vol.% O₂, Rest N₂ + CO,

zugrundegelegt wurden.

Über Leitung lic werden ca. 67430NmVh getrocknetes SO₂-GaS mit einer Konzentration von ca. 17,0 Vol.% und einer Temperatur von ca. 65° C mit dem Gebläse 12 angesaugt. Über Leitung He werden

ca. 63 570 NmVh getrocknete Luft mit einer Temperatur von ca. 65° C mit dem Gebläse 12a angesaugt, über Leitung 11a werden ca. 53900NmVh ca. 17,0 vol.%iges SO₂-GaS der Gesamtluftmenge zugemischt, so daß insgesamt 117 470 NmVh Gas mit einer

SO₂-Konzentration von ca. 9,2 Vol.% SO,, ca. 12,0 Vol.% O₂ über die Leitungen 13,14,15,1*6, 17, ie und 2ü zur ersten Kontakthorde Ha des ivomaktkessels 21 geleitet werden. Diese Gase werden im Wärmeaustausch mit den SO.-Gasen im Wärmeaus tauscher 40 von ca. 90° C auf ca. 260° C und in den beiden Wärmeaustauschern 23 und 35 von ca. 260° C auf ca. 440° C vorgewärmt.

13520 NmVh ca. 17,0 vol%iges SO₂-GaS wird mit einer Temperatur von ca. 90° C über Leitung 13a

so nach der Kontakthorde 21a den vorkatalysierten Gasen zugemischt. Die Temperatur der SOyhaltigen Gase wird dadurch von 610° C auf ca. 550° C geserikt. Die SOj-haltigen Gase werden über Leitung 22, Wärmeaustauscher 23, Leitung 24 in die Kontakt-

horde Hb mit einer Temperatur von ca. 450° C geleitet.

Über Leitung 25 werden ca. 126240 NmVh SO,-haltige Gase mit einer Temperatur von ca. 527° C in den Zwischenwärmeaustauscher 26 geleitet, dort im Wärmeaustausch mit den absorbierten Gasen auf ca. 277° C (Stelle 26a) und anschließend im Wärmeaustauscher 27 auf ca. 185° C abgekühlt lind über Leitung 28 in den Venturi-Zwischenabsorber 29 geleitet, wo fiber Leitung 9g und Düse 1Od die Absor-

bersäure eingedüst wird. Ca. 116 570 NmVh vom SO, weitgehendst befreite Gase verlassen über Leitung 30, Sprühabscheider 31, Leitung 32 mit eine Temperatur von ca. 140° C die Zwischenabsorptionsanlage und

werden anschließend über Leitung 33 mit einer Temperatur von ca. 430° C zur Kontakthorde Hd geleitet. Über Leitung 34 verlassen die Gase mit einer Temperatur von ca. 470° C die Kontakthorde lld und werden im Wärmeaustauscher 3S auf ca. 420° C abgekühlt und über Leitung 36 zur Kontakthorde lie geleitet. Übet Leitung37 verlassen ca. 113820NmVh fertigkatalysierte Oase mit einer Temperatur von ca. 422° C den Kontaktkessel 21, werden im Wärmeaustauscher 40 auf ca. 255° C abgekühlt, über Leitung Ma zum Wärmeaustauscher 40a geleitet, wo die Gase auf ca. 180° C abgekühlt werden. Über Leitung 41 werden die Gase zum Endabsorber geleitet.

Über Leitung 45 werden ca. 50000NmVh atmosph.Luftvonca. 30° C auf ca. 210° C vorgewärmt

und über Leitung 46 in eine nicht dargestellte Dünn-,säureaufkonzeritrierstufe geleitet. Über Leitung 47 werden ca. 100000 NmVh atmosph. Luft von ca. 30° C auf ca. I60³ C vorgewärmt und über Leitung 46 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 Tempera'urnivcau vermieden oder verringert werden.

3 Biaii Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche: I. Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure durch katalytische Umsetzung von SO, zu SO3 in Gasen mit einem SO,-Gehalt über 10 Vol.% unter Kühlung, Reinigung"und Trocknung der SOvhaltigen Gase vor dem Einsatz in die Kontaktanlage, Aufheizung von gereinigten SO,-haltigen Gasen auf die Arbeitsternperatur der "ersten Kontakthorde im Wärmeaustausch mit heißen SO3-haltigen Gasen zwischen Kontakthorden unter gleichzeitiger Kühlung der SO3-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 Zwischenatsorption 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 SO1 in einem Endabsorber, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Verbindung der Schwefelsäureherstellung mit ein^r Aufkonzentrierung von verdünnter Schwefelsäure. b) Zugabe von sauerstofflialtigen Gasen zu einem Teilstrum der SO,-haltigen Gase in einer Menge, die eine UmxMzung der Gasmischung in mindestens einer ersten Kontakthorde bis zum Gleichgewicht der Reaktion SO, + ' ,O, *± 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,-haitigen Gases aus mindestens der ersten Kontakthorde mit dem restlichen SO,-haltigen Gas vor einer weiteren Kontakthorde der ersten Kontaktstufe. e) Einstellung der Menge des in die erste Kontakthorde geleiteten Teilstromes der SO,-haltigen Gase in der Weise, daß die in Schritt (b) erzeugte Menge an SO, nach der Mischung gemäß Schritt (d) ein Verhältnis von SO,:SO, ergibt, das eine Umsetzung in d:n weiteren Kontakthorden bis zum Gleichgewicht ohne Überschreitung der für den Katalysator maximal zulässigen Temperatur <-i moglicht. f) Durchfuhrung der Zwischen- und Lndabsorption des SO. aus den Kontaktgasen der Katalyse als Heißabsorption bei Arbeitstemperaturen von 100-200° C. vorzugsweise 110-160° C. g) Durchführung der Katalyse in der zweiten Kontaktstufe in mindestens zwei Kontakthorden mit Kühlung der Gase zwischen den Kontakthorden. Austreibung von Wasser aus den verdünnten Schwefelsäurt \ durch direkten Kontakt mit heißen Gasen, die aus Endgas der Katalyse nach der Endabsorption 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 Wärme und/oder mit mindestens einem Teil der in der zweiten Kühlstufe nach der ersten Kontaktstufe und vor der Zwischenabsorption anfallenden Wärme, und

1) indirekte Übertragung von Wärmeenergie aus den Säurekreisläufen der Trocknung und/oder Zwischenabsorption und/oder Endabsorption zur Aufkonzentrierung und' oder Vorwärmung der verdünnten Schwefelsäure.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des gemäß Schritt (d) zugemischten restlichen SO,-haltigen Gases so bemessen wird, daß nach der Mischung eine Gastemperatur vorliegt, die der Arbeitstemperatur der nächsten Kontakthorde entspricht.

3. Verfahren nach den Ansprüchen I 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 60-80° C. vorzugsweise 65-70° C. aus der Trocknung austreten.

5. Verfahren nach der. Ansprüchen 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Zugabe der sauerstoffhaltigen Gase zu dem Teüstrom der SO.-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 SO,-haltigen Gase gemäß Schritt (b) nach einem die sauerstoffhaltigen Gase fördernden Gebläse erfolgt.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung und oder Zwischenabsorption und/oder Endabsorption zumindest teilweise in Venturi-Absorbern im Gleichstrom erfolgt.