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Verfuhren und Vorrichtung zur Herstellung von Schwefelsäure. Diese
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von
Schwefelsäure unter Anwendung von Stickoxvd.
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Im weiteren Sinne besteht- die Erfindung darin, das -'erfahren im
ganzen oder niiigewisse Abschnitte des Verfahrens dadurch auszuführen, daß man die
mit den Gasen in Reaktion tretenden Flüssigkeiten über eine poröse Membran verteilt,
so, daß sich eine Schicht über dieser -Membran bildet und die mit der Flüssigkeit
in Reaktion tretenden Gase gezwungen werden, unter solchen Umständen durch die Flüssigkeitsschicht
hindurchzutreten, daß eine Filtrierung der Flüssigkeit im größeren Umfange verhindert
wird.
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Eine -derartige Membran kann nur aus einer aus geeignetem Material
und mit einer Anzahl von kleinen - Löchern versehenen Platte bestehen, oder sie
kann aus einem Rost oder Gitter bestehen, auf welchem eine große Anzahl kleiner
Kugeln oder anderer zweckmäßig geformter Körper aus säurebeständigem Material aufgehäuft
ist.
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Der für die Ausübung des Verfahrens be->timmte Apparat kann folgende
Teile e,rthalten: eine Membran, in der die Berührung der Gase mit der. Flüssigkeit
in der angegebenen Weise stattfindet, ein Säurereservoir, eine Temperaturregulierungsvorrichlung
und eine Vorrichtung oder @'orrichtungeii für die "wiederholte Zirkulation der Säure
aus dein Reservoir über die -Membran und durch die Kühlvorrichtung zurück zum Reservoir.
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Die hMembrankammern können in Gruppen angeordnet sein, und diese wiederum
können parallel oder in Serie oder in Kombinationsschaltung aufgestellt sein. Ferner
können eine oder mehrere solcher Gruppen für die Ausführung einer bestimmten Gruppe
von Reaktionen in Funktion gesetzt werden, z. B. eine für die Austreibung des Stickstort=e-.
während andere Elemente oder Gruppen für andere Gruppen von Reaktionen bestimmt
sind. wie z. B. .für die 02;@-diernn,; %-()ii Schwefeldioxyd und für die Bildung
von nitroser Schwefelsäure.
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In der beiliegenden Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel eine für
die Ausübung des Verfahrens dienende Anlage schematisch dargestellt; und zwar ist:
Fig. r ein teilweise im Schnitt gezeichneter Aufriß durch eine Anlage mit Brenner,
Staubreinigungskammer uncl (iat--1.@@arl: Turm, Fig. -a eine Ansicht des übrigen
Teiles der .Anlage.
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Fig. 3 ist eine Darstellung im vergrößerten Maßstabs derjenigen j'orrichtuiig.
r%e#lclir ziiiinnigen Verbindung der in Reaktion befindlichen Gase und Flüssigkeiten
dient.
In dieser Zeichnung ist i der Ofen, in dem der Schwefel oder
die Pyrite verbrannt werden; 2 ist das Rohr, durch welches die Gase in die Staubreinigungskammer
3 gelangen; 4 ist das Rohr für die Überführung der Gase nach dem Gay-4-ss;lck-Tilrm
5, der lllit pillrr auf dem Rost 7 aufgehäuften Füllung 6 und mit einem Verteiler
8 für die durch das Rohr 9 aus dem Behälter io strömende Säure versehen ist. Die
behandelte Säure sammelt sich an der mit i i bezeichneten Stelle und gelangt von
da durch einen Kühler 12 in den Behälter 13, von «-o aus die Säure durch ein Rohr
14 abgezogen werden kann oder auch durch ein mit einer Pumpe i6 in Verbindung stehendes
Rohr 15, wobei die Pumpe dann die Säure durch das Rohr 17 nach dem noch zu beschreibenden
Teil der Anlage befördert. Die in dem Turm behandelten Gase treten von dort durch
das Rohr 18 in die Kammer i9 und vou dort der Reihe nach durch die Kammern 196,
19b, ige, igd, ige, 1912 1911 und 1971 verlilittels Verbindungsrohre 2o6, tob, 20e,
:20d, 20e, 2o1, 2o9 und 2o71. Jede dieser Kammern ist mit einer perforierten Membran
a1, 2t11. -2 1 T. 21°, 21d, 21e, 21t, 21d und 2171 versehen, unterhalb welcher das
Gas 'in die Kammer i9 durch das Rohr 18 eingeführt wird und in die Kammern 1911
bis 1971, durch die \'erllin dungsrohre 2o6 bis 2o71. Ferner ist jede dieser Kammern
mit einem Einlaßrohr 22, 226, 22b, 22e, 22d, 22e, 22f, 22'7 11(1d
237' Nil doll
Eintritt der Flüssigkeit versehen, während für den Austritt
derselben die Rohre 23, 236, 23b, 23e, 23d, 23e, 23f, 239 und 237L
vorgesehen sind, welche die Flüssigkeit durch Reiniger 2d2 ,+R, 24b, 24". 2q,7,
241. 241, 2.a.'7 1171d 241' -,ULI] den Kühlern 25, 256, 25b, 25e, 25d, 25e gelangen
läßt.
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Die Kühler 25 bis 25b entladen ihren Inhalt in den Behälter 26, der
mit der l'tlulpc@ -27 und Rohr 28 verbunden ist, durch welch letzteres die Flüssigkeit
in deil über cleln Turm 5 angebrachten Behälter io getrieben wird (Fig. i). Die
Kühler 25e, 25" und- 25e münden in den Behälter 29, welcher mittels; Pumpe
30 und Rohr 31 die Flüssigkeit durch die Einlaßrohre 22, 226 und 22b' in
die Kammern ig, i96 und igb treibt.
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Die Ausläßrohre 23f, 239 und 2371 der Kammern i912 i99 und i971 sind
über .die Reiniger 24f, 2q.9 und 2q.71 hinweg mit dem Behälter 32 verbunden, welcher
seinerseits: mit der Pumpe 33 in Verbindung steht. Diese liefert die Säure durch
das Rohr 34 in den Behälter 35, welcher durch das Rohr 36 mit den Einlaßrohren 22e,
22d und 22e der Kammern i ge, i ga und i 9e in Verbindung steht. Die aus
der Kammer 1971 durch das Rohr 227° und ein Staubfilter 37 passierenden Gase gelangen
von da durch das Rohr 38, Ventilator 39 und Rohr 4o ins Freie. Der Behälter 41 empfängt
die Säure aus. dem Turm durch das Rohr 17 und liefert diese an die Kammern i91,
i99 und 1971, welche ihrerseits die Säure in dien Behälter 32 ergießen. Letzterer
wird durch ein Rohr 43 mit Salpetersäure und durch die Leitungen 44 und 45 mit Wasser
beschickt. In der Rohrleitung tot ist eine noch zll beschreibende Erweiterung
46 vorgesehen.
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Die eben beschriebene Vorrichtung wirkt in der folgenden Weise: Die
durch die Verbrennung des Schwefels, Pyrites oder anderen geeigneten Materials in
i entwickelten Gase treten durch das Rohr :2 in den Staubreiniger 3 und von dort
durch das Rohr 4 .in den Turm 5, welcher gleichzeitig mit Säure von den Kammern
i9, 19R und igb, welche die Denitrifikationsabteilung darstellen, beschickt wird.
Die von dem Turm austretenden Gase werden in diesen Kammern in innige Berührung
mit der flüssigen Säure der - Kammern i9°2 igd und 1911 gebracht, in welch letzteren
diejenigen Reaktionen 'stattfinden, die in der Bildung von Schwefeltrioxyd und nitroser
Schwefelsäure bestehen. Die von Schwefelverbindungen mehr oder weniger befreiten
Gase strömen dann in die Kammern igf, 199 und i97, durch diie Erweiterung q.6 des
Rohres 2o1, welche vorgesehen ist, um die in den Gasen enthaltenen niederen Stickstoffoxyde
zu höheren Sticlcstoffoxydell durch den dort vorhandenen Sauerstoff zu oxydieren.
Diese Stickstoffoxyde. entstehen in den vorhergehenden Kammern infolge der Einführung
von Salpetersäure durch die Rohre 43, 4.5, den Behälter 32, die Pumpe 33, Roltl-
3_l2 Behälter 35, Rohr 36 und die entsprechenden Säurezuführungen der Kammern ige,
igd und ige. Die höheren, sich bildenden Stickstoffoxyde werden von der Säure vom
Turm 5 absorbiert, welche Säure durch den Behälter 41 eingeführt wird, und zwar
durch das Rohr 42 und die entsprechenden Säurezuführungen der Gefäße igf, i99 und
I971, unter der Bildung nitroser Schwefelsäure, welche in dem Behälter 32 gesammelt
und mit einem Wasserzusatz und etwaiger in der angegebenen Weise eingeführter Salpetersäure,
die die Aufgabe hat, die vorkommenden Stickstoffoxydverluste auszugleichen, «-eitergeleitet
wird.
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Die mit Membranen ausgerüsteten Kammern können in der in Fig. 3 gezeigten
Weise konstruiert sein, in welcher eine untere Abteilung 19a für die Aufnahme der
Membran m, der Säurezuführungsleitung 22 und .Ableitung 23 vorgesehen ist und eine
ollere Abteilung igY, die finit einem Rohransatz 2o0
und einem sich
nach unten erstreckenden und in geeigneter Weise in einer Bohrung 2o2 befestigten
Rohr 2o" au>gerüstet ist.
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Es ist beobachtet worden, daß die Bedingungen, unter denen die Reaktionen
der Gase und Flüssigkeiten in diesen Kammern stattfinden, sich scharf von den Bedingungen
unterscheiden, unter denen die Reaktionen in den bisher gebräuchlichen Bleikammern
stattfinden., in denen die aufeinander wirkenden Stoffe und die Reaktionsprodukte
ein homogenes System in den Reaktionszonen bilden, d. h. also in den Teilen der
Kammern, die nicht in der direkten Nähe der Wände oder des Bodens der Kammern liegen,
und sie unterscheiden sich ferner scharf von den in mit Packungen versehenen Türmen
herrschenden. , In den bisher bekannten Vorrichtungen dieser Art konnten die Temperatur
und die Mischungsverhältnisse bei Verwendung von Stickoxyd nur mit- Schwierigkeit
reguliert werden. Jedoch in einer Anordnung wie der eben beschriebenen können die
besten Bedingungen für die Reaktion erhalten werden, und die Regulierung der Temperatur
der aufeinander wirkenden Stoffe und ihrer Mischungen kann in den verschiedenen
Stufen in bequemer eise durchgeführt werden, so daß die Reaktionen unter den denkbar
günstigsten Bedingungen in bezug auf Temperatur oder Mischung oder in bezug auf
beide stattfinden können. , Es ist zu bemerken, daß das Vorhanden-.,ein von verhältnismäßig
kleinen Teilen von 1\:örpern, welche normalerweise flüssig sind und in flüssiger
Form oder als Dämpfe in den Gasen enthalten sind, unvermeidlich ist, wenn das Verfahren
gemäß vorliegender Erfindung in praktischer Weise durchgeführt wir(l. Jedoch die
Gegenwart dieser Teile ist nicht schädlich, und es muß überdies darauf hingewiesen
werden, daß die Menge dieser Teile in keiner Weise mit derjenigen zu vergleichen
ist, in welcher diese Körper in den in den Bleikammern erzeugten Gasen vorhanden
ist.
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Zum Schluti mag noch darauf hingewiesen w;rden, daß es bekannt ist,
Gase mittels Flüssigkeiten zu waschen, indem inan die Waschflüssigkeit über eine
poröse Membran, durch welche die Gase hindurchtreten. verteilt, und zwar unter solchen
Bedingungen. daß eine Filtrierung der Flüssigkeit: in größerem Umfange durch die
Membran hindurch verhindert ist.