(57)【要約】  方法は、二酸化硫黄を含有するプロセスガスが、外側から供給されたプロセス空気を用いた液体硫黄の燃焼によって、又は廃硫酸の分解によって得られ、かつ該二酸化硫黄が、二酸化硫黄含有プロセスガスから三酸化硫黄に酸化され、そして接触法によって硫酸に変換される硫酸の製造方法において、硫黄の燃焼のために外側から供給されたプロセス空気、又は廃硫酸の分解によって得られる二酸化硫黄含有プロセスガスが、その冷却によって水蒸気含有率を低減することを特徴とする硫酸の製造方法によって提供される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化硫黄含有プロセスガスを、外側から供給されたプロセス空気を用いた液体硫黄の燃焼によって、又は廃硫酸の分解によって得て、かつ該二酸化硫黄を、硫黄含有プロセスガスから三酸化硫黄に酸化し、そして接触法によって硫酸に変換する硫酸の製造方法において、硫黄の燃焼のために外側から供給されたプロセス空気、又は廃硫酸の分解によって得られる二酸化硫黄含有プロセスガスが、その冷却によって水蒸気含有率を低減することを特徴とする硫酸の製造方法。
【請求項２】
前記の液体硫黄の燃焼のための外側からのプロセス空気が、圧縮機によって導かれる請求項１に記載の方法であって、該プロセス空気が、圧縮機に供給される前に、それらの冷却によって水蒸気含有率を低減されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記の液体硫黄の燃焼のためのプロセス空気、又は廃硫酸の分解によって得られる二酸化硫黄含有プロセスガスが、冷却媒体との直接接触によって冷却されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記の冷却媒体として、１〜１０℃の範囲における温度を有する水、又は−５〜＋１０℃の範囲における温度を有する硫酸、又は食塩水を使用することを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記の液体硫黄の燃焼のためのプロセス空気、又は廃硫酸の分解によって得られる二酸化硫黄含有プロセスガスが、冷却媒体との間接的な接触によって冷却されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項６】
前記の間接的な冷却が、市販の空調設備で行われることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
５℃未満の温度に冷却されることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記の硫黄の燃焼のために外側から供給されたプロセス空気、又は廃硫酸の分解によって形成される二酸化硫黄含有プロセスガスの水蒸気含有率が、１体積％未満に低減されることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の詳細な説明
本発明は、接触法による硫酸の製造方法に関する。
【０００２】
硫酸は、化学産業の基礎生成物の一つである。硫酸は、二酸化硫黄から製造され、この二酸化硫黄を酸化して三酸化硫黄にされる。これらは、水と反応させて、濃硫酸の形の硫酸に変える。
【０００３】
二酸化硫黄は、大部分は元素硫黄の燃焼によって生じるが、しかしながら、廃硫酸からもその分解によって生じる。
【０００４】
雰囲気酸素での二酸化硫黄への元素硫黄の燃焼は、激しい発熱量である：
【化１】
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【０００５】
前記燃焼は、工業的な、液体硫黄のための噴霧燃焼器を使用する燃焼炉中で、酸化剤として乾燥空気を使用して、実施される。１４０〜１５０℃の液体硫黄は、ノズルによって、微細に分散された液滴形で、燃焼室において噴霧される。排出されたガス混合物中の二酸化硫黄の濃度は、通常では、空気で９〜１１．５体積％に調整され；ガス混合物中に存在する酸素の含有率は、その後の三酸化硫黄の製造のために十分である。熱ガスは、さらに、水蒸気が生じる廃熱釜によって、約４５０℃に冷却される。洗浄操作は、必要ではない（K.H. Buechel et al.: Industrielle Anorganische Chemie, 3. Auflage, Verlag Chemie, Weinheim 1999, S. 110〜122を参照）。
【０００６】
代わりに、それらの分解によって、廃硫酸からも二酸化硫黄を得ることができる。汚染された硫酸は、多くの過程において、特に有機化学、石油化学において、及び金属工業において生じる。廃物の問題及び可能な環境汚染の回避のために最も安全な方法は、以下の反応式に従って、二酸化硫黄を形成する熱分解である：
【化２】
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そしてその後、二酸化硫黄を硫酸に変換し、この二酸化硫黄はさらに使用できる。
【０００７】
二酸化硫黄の三酸化硫黄への酸化、及び硫酸への変換は、今日、ほとんどもっぱら、接触法によって、殊に二重接触法によって実施される。二酸化硫黄の酸化のための接触法は、次の平衡を基礎とする；
【化３】
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それは、触媒の存在においてのみ、十分に速く生じる。それは、一方で、温度の上昇と共に出発材料が優位となるようにシフトするため、できる限り低温で作業しなければならず、その際、加減の温度は、触媒の作業温度によって決定される。より高い二酸化硫黄転化率は、形成された三酸化硫黄の濃度を低下すること（二重接触法）又は高圧（５ｂａｒ）下で作業することによって達せられる（Ｕｇｉｎｅ−Ｋｕｈｌｍａｎｎによる方法）。触媒として、今日、工業において、ほとんどもっぱら銅／ビスマス触媒が使用される。
【０００８】
三酸化硫黄から硫酸への変換、
【化４】
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は、水又は低濃度の硫酸の均一な付加で、濃硫酸中への三酸化硫黄の溶解によって生じる。
【０００９】
硫酸は、化学産業の重要な生成物の１つとして多様な使用を見出す。重要な使用の分野は、いわゆる共沸硝酸の、すなわち硝酸約６８％の共沸組成物の範囲における濃度を有する硝酸の、１００％までの硝酸の含有率を有する濃硝酸への濃縮である。濃硝酸は、例えば、ジニトロトルエンの製造のために必要である。このプロセスにおいて、硝酸の濃縮のプロセス中で生じた希硫酸の蒸留による多大なエネルギーを消費する濃縮を避けるために、硫酸８６質量％を超える濃硫酸、又は９５質量％を超える新鮮な硫酸を使用することが有利である。
【００１０】
従って、本発明の課題は、硫酸の製造のための方法において水の導入を低減することであった。
【００１１】
この課題は、二酸化硫黄含有プロセスガスが、外側から供給されたプロセス空気を用いた液体硫黄の燃焼によって、又は廃硫酸の分解によって得られ、かつ該二酸化硫黄が、二酸化硫黄含有プロセスガスから三酸化硫黄に酸化され、そして接触法によって硫酸に変換される硫酸の製造方法において、硫黄の燃焼のために外側から供給されたプロセス空気、又は廃硫酸の分解によって得られる二酸化硫黄含有プロセスガスが、その冷却によって水蒸気含有率を低減させることを特徴とする硫酸の製造方法によって解決される。
【００１２】
一実施態様において、液体硫黄の燃焼のための外側からのプロセス空気が、圧縮機を介して導かれる。液体硫黄の燃焼のためのプロセス空気が、圧縮機に供給される前にそれらの冷却によって水蒸気含有率を低減させることが有利である。圧縮機が冷却空気を圧縮し、かつ従って熱力学的な理由からより少ないエネルギーを必要とするために、前記方法の水平衡が有利な影響を与えるだけでなく、該方法はさらにエネルギー的に有利である。
【００１３】
液体硫黄の燃焼のためのプロセス空気、又は廃硫酸の分解によって得られる二酸化硫黄含有プロセスガスは、本発明の好ましい一実施態様において、冷却媒体との直接接触によって冷却される。
【００１４】
冷却媒体として、１〜１０℃の範囲における温度を有する水、又は−５〜＋１０℃の範囲における温度を有する硫酸、又は食塩水を使用することが有利である。
【００１５】
液体硫黄の燃焼のためのプロセス空気、又は廃硫酸の分解によって得られる二酸化硫黄含有プロセスガスは、他の好ましい一実施態様において、冷却媒体との間接的な接触によって冷却されうる。
【００１６】
前記の間接的な冷却は、有利には市販の空調設備を使用して行うことができる。
【００１７】
冷却によってどれくらい水蒸気含有率を低減すべきかは、特に、前記の方法の使用場所で空気の水蒸気負荷及び製造されるべき硫酸の所望の濃度を考慮に入れて、個々の場合において経済的な視点をもとにして当業者が決定する。有利には、硫黄の燃焼のための外側から供給されたプロセス空気又は二酸化硫黄含有プロセスガスは、５℃未満の温度に冷却されうる。
【００１８】
液体硫黄の燃焼のためのプロセス空気、又は廃硫酸の分解によって形成される二酸化硫黄含有プロセスガスの水蒸気含有率は、有利には１体積％未満に低減されうる。
【００１９】
本発明による方法は、硫酸の製造のための方法における水の導入工業的に簡単にを実現することができる方法で低減するという利点を有する。
【００２０】
さらに、予め冷却されたプロセス空気の使用によって、プロセス空気のための圧縮機のためのエネルギー費用を安くする。分解した硫酸からの二酸化硫黄含有プロセスガスの本発明による処理によって、硝酸の濃縮のための方法において、希硫酸及び従って安価な硫酸が使用されうる。
【００２１】
本発明は、以下の図をもとに詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】二重接触法に従った本発明による硫酸プラントの流れ図を示す図。
【図２】本発明による分解硫酸プラントの流れ図を示す図。
【００２３】
図１において示されたプラントにおいて、空気、流れ１は、本発明によって、熱交換器ＷＴを通って、液体硫黄、流れ２のための燃焼プラントＶＳ１に供給される。燃焼の場合に生じたエネルギーの大部分が、供給水、流れ３を、蒸気、流れ４に変換することによって、燃焼ガスの冷却下での蒸気の製造のために利用される。
【００２４】
硫黄燃焼ＶＳ１からの反応混合物を、いわゆる二重接触法の第一の方法工程、ＶＳ２に供給し、その方法工程は、約９５％の効率を有する。第三の方法工程、ＶＳ３において、硫酸及び発煙硫酸、流れ６を製造する。ここで、三酸化硫黄を、水、流れ５の一定の添加で、濃硫酸中に溶解する。発煙硫酸の濃度を、硫酸の連続添加によって一定に維持する。
【００２５】
方法工程ＶＳ４は、二酸化硫黄の空気酸素での二重接触法による三酸化硫黄への触媒酸化の第二工程である。方法工程ＶＳ３において行われる化学平衡から三酸化硫黄の除去によって、方法工程ＶＳ４において、約５％の残りの二酸化硫黄の転化を促進する。方法工程ＶＳ２及びＶＳ４、すなわち二重接触法の第一の及び第二の工程における合計転化率は、９９．７％よりも多い。
【００２６】
方法工程ＶＳ３における中間吸収装置に類似して、最終吸収装置、ＶＳ５において方法工程ＶＳ４で形成された三酸化硫黄の吸収によって硫酸を製造する。最終吸収装置ＶＳ５を去る廃ガス、流れ７は、主として、窒素及び残りの酸素からなる。
【００２７】
ＶＳ３とＶＳ５との間の破線は、中間吸収工程と最終吸収工程との間の酸交換を示す。
【００２８】
図２は、本発明による分解硫酸プラントの流れ図を示す。分解及び蒸気産出Ａに、供給水、流れ８、回収された酸、流れ９、重油、流れ１０、硫黄、流れ１１、噴霧空気、流れ１２、及び空気、流れ１３を供給する。分解及び蒸気産出から、蒸気、流れ１４を取り出し、そして二酸化硫黄含有プロセスガス１５を、ガス洗浄及びガス冷却Ｂによって、そこから廃水１６を排出し、本発明によって、示されていないＳＯ2乾燥器及び熱交換器によって接触部分Ｃ及びさらに吸収Ｄに導く。これから、廃空気１７及び硫酸、流れ１８を取り出す。
【図１】
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【図２】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年8月28日(2009.8.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化硫黄含有プロセスガスを、外側から供給されたプロセス空気を用いた液体硫黄の燃焼によって得て、かつ該二酸化硫黄を、硫黄含有プロセスガスから三酸化硫黄に酸化し、そして接触法によって硫酸に変換する硫酸の製造方法において、硫黄の燃焼のために外側から供給されたプロセス空気が、その冷却によって水蒸気含有率を低減することを特徴とする硫酸の製造方法。
【請求項２】
前記の液体硫黄の燃焼のための外側からのプロセス空気が、圧縮機によって導かれる請求項１に記載の方法であって、該プロセス空気が、圧縮機に供給される前に、それらの冷却によって水蒸気含有率を低減されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記の液体硫黄の燃焼のためのプロセス空気が、冷却媒体との直接接触によって冷却されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記の冷却媒体として、１〜１０℃の範囲における温度を有する水、又は−５〜＋１０℃の範囲における温度を有する硫酸、又は食塩水を使用することを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記の液体硫黄の燃焼のためのプロセス空気が、冷却媒体との間接的な接触によって冷却されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項６】
前記の間接的な冷却が、市販の空調設備で行われることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
５℃未満の温度に冷却されることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記の硫黄の燃焼のために外側から供給されたプロセス空気の水蒸気含有率が、１体積％未満に低減されることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法。
【国際調査報告】
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