PROCESS FOR PREPARING SULPHURIC ACID

Abstract: 1. A process of producing sulfuric acid from SO2 -containing gases which have been scrubbed, comprising a multistage catalytic reaction of SO2 to SO3 , an interstage absorption of the resulting SO3 after one contact process stage, and an end absorption of the resulting SO3 after the last contact process stage, wherein the SO2 -containing humid gases having a water content which is not in excess of that corresponding to the water balance are dried with concentrated sulfuric acid before entering the first contact process stage, the water that has been absorbed by the dryer acid in transferred with the dryer acid to the absorber acid used to absorb SO3 , absorber acid is recycled at a corresponding rate to the drying stage, the interstage absorption is carried out at elevated temperature and surplus heat from the contact process system is utilized, characterized in that the gases are predried with dilute sulfuric acid having a concentration of 40 to 80% by weight to remove part of the water content from the gases before they are dried with concentrated sulfuric acid, at least part of the water which has been absorbed by the predryer acid is transferred with said acid to the absorber acid used to absorb SO3 , and absorber acid used to absorb SO3 is recycled at a corresponding rate to the predryer.

Description: Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure aus S02-haltigen Gasen nach einer Nasswäsche durch mehrstufige, katalytische Umsetzung von S02 zu S03, Zwischenabsorption des gebildeten S03 nach einer Kontaktstufe, Endabsorption des gebildeten S03 nach der letzten Kontaktstufe, wobei die feuchten S02-haltigen Gase mit einem maximal der Wasserbilanz entsprechenden Wassergehalt vor dem Einsatz in die erste Kontaktstufe mit konzentrierter Schwefelsäure getrocknet werden, das von der Trocknersäure absorbierte Wasser durch Einleitung von Trocknersäure in die Absorbersäure der S03-Absorption überführt und eine entsprechende Menge Absorbersäure in die Trocknung zurückgeführt wird, die Zwischenabsorption als Heissabsorption betrieben wird und überschüssige Wärme aus dem Kontaktsystem verwertet wird. Bei der Herstellung von Schwefelsäure durch katalytische Umsetzung von SO2 zu S03 und Absorption des S03 in Schwefelsäure werden die 502-haltigen Gase oder die Luft vor dem Einsatz in die Kontaktanlage mit konzentrierter Schwefelsäure getrocknet. Die Trocknersäure nimmt dabei eine dem Wassergehalt der S02-haltigen Gase oder der Luft entsprechende Menge an Wasser auf und wird verdünnt. Durch teilweisen Aus tausch der Trocknersäure mit der konzentrierten Säure der S03Absorber wird die Konzentration der Trocknersäure konstantgehalten. Zur Erzeugung einer Produktionssäure mit einer gewünschten Schwefelsäurekonzentration muss die Wasserbilanz des Systems eingehalten werden, d.h. die Wasseraufnahme der Trocknersäure darf in Abhängigkeit vom SO2-Gehalt der Gase einen bestimmten Wert nicht überschreiten. Falls die SO2- haltigen Gase oder die Luft mehr Wasser enthalten, wird der überschüssige Wassergehalt vor der Trocknung entfernt. Dazu wird die Temperatur der Gase vor der Trocknung auf einen Wert gesenkt, bei dem das überschüssige Wasser auskondensiert wird und der verbleibende Wassergehalt höchstens der Wasserbilanz entspricht. Die SO2-haltigen Gase oder die Luft, die zur Erzeugung SO2-haltiger Gase durch Verbrennung von Schwefel benutzt wird, die einen der Wasserbilanz entsprechenden Wassergehalt haben, werden in die Trocknung und dann in die Katalyse geleitet. Dabei fallen in den Säurekreisläufen deL S03-Absorber und Trockner sowie in den katalysierten Gasen Wärmemengen an, die zum Teil ein niedriges Temperaturniveau haben. Dies trifft insbesondere für die Wärme in den Säurekreisläufen zu. Im Hinblick auf die hohen Energiekosten wird es immer wichtiger, diese Wärmemengen auszunutzen. Das Problem besteht nun darin, diese beträchtlichen Wärmemengen trotz ihres geringen Temperaturniveaus in möglichst wirtschaftlicher Weise zu verwerten. Aus den DE - A - 25 29 708 und 25 29 709 ist es bekannt, diese überschüssigen Wärmemengen zur Aufkonzentrierung von verdünnter Schwefelsäure zu benutzen. Dabei wird die verdünnte Schwefelsäure durch indirekten Wärmeaustausch mit heisser Absorbersäure und/oder Trocknersäure aufgeheizt und mit heissem Endgas der Katalyse und/oder inerten wasserarmen Gasen in direkte Berührung gebracht. Die Trocknung der 502-haltigen Gase und der Luft erfolgt mit konzentrierter Schwefelsäure. Zur Konstanthaltung der Konzentration der Trocknersäure wird ein Teilstrom aus den Trocknersäure-Kreisläufen in die Säurekreis läufe des Zwischenabsorbers und Endabsorbers geleitet und entsprechende Mengen von Absorbersäure aus dem Zwischenabsorber und Endabsorber werden in die Trocknung geleitet. Da der Unterschied in den Konzentrationen zwischen der Absorbersäure und der Trocknersäure gering ist, muss eine grosse Menge an Verschiebesäure zwischen den Trocknern und SO3-Absorbern hinund hergeleitet werden. Bei einer Auflauftemperatur der Säure in die Trocknung von 50 bis 70 0c beträgt die entsprechende Ablauftemperatur 60 bis 80 C. Bei einer Auflauftemperatur in die heisse Zwischenabsorption von 80 bis 160 0C beträgt die entsprechende Ablauftemperatur 100 bis 180 C. Durch die wesentlich niedrigere Temperatur der Trocknersäure und die grosse Menge an Verschiebesäure wird die Temperatur der Absorbersäure nach der Mischung beträchtlich herabgesetzt und damit das Temperaturniveau herabgesetzt. Zur Erzeugung von heller Schwefelsäure aus SO2-haltigen Gasen, die organische Bestandteile enthalten, ist es auch bekannt, zunächst eine Vortrocknung mit verdünnter Schwefelsäure von etwa 50 bis 80 Gew.-% und dann die Nachtrocknung mit konzentrierter Schwefelsäure durchzuführen. Dabei fällt dann eine grosse Menge an verdünnter, dunkler Schwefelsäure in der Vortrocknung an, die als Produktion abgesetzt werden muss (DE - A - 25 10 241), oder der grösste Teil des Wassergehaltes der feuchten Gase wird in die Nachtrocknung getrieben (GB - C - 852 073), oder das SO3-haltige Gas nach der Katalyse wird in zwei Teilströme aufgeteilt, ein Teilstrom wird in einen Absor- ber zur Erzeugung heller Säure und der andere Teilstrom in einen Absorber zur Erzeugung dunkler Säure geleitet (DE - B - 1 792 573). Keines dieser Verfahren gibt einen Hinweis auf eine Ausnutzung der Säurewärme. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Trocknung so durchzuführen, dass im Kontaktsystem eine möglichst grosse überschüssige Wärmemenge anfällt, die in günstiger Weise ausgenutzt werden kann. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäss dadurch, dass den Gasen vor der Trocknung mit konzentrierter Schwefelsäure in einer Vortrocknung mit verdünnter Schwefelsäure von 40 bis 80 Gew.-% ein Teil ihres Wassergehaltes entzogen wird, mindestens ein Teil des von der Vortrocknersäure aufgenommenen Wassers durch Einleiten von Vortrocknersäure in die Absorbersäure der SO3-Absorption überführt und eine entsprechende Menge Absorbersäure aus der SO3 -Absorption in die Vortrocknu-ng zurückgeführt wird. Die Konzentration der Schwefelsäure im Säurekreislauf des Trockners beträgt etwa 93 bis 98,5 Gew.-%. Im allgemeinen erfolgt eine Zwischenabsorption zwischen einer ersten und einer zweiten Kontaktstufe. ES können aber auch mehrere Zwischenabsorptionen zwischen mehreren Kontaktstufen erfolgen. Aus dem Säurekreislauf der Vortrocknersäure wird als Verschiebesäure ein Teilstrom in die Absorbersäure der SO3-Absorp- tion geleitet. Dabei kann dieser Teilstrom nur in die Zwischenabsorption, in die Zwischen- und Endabsorption oder nur in den Endabsorber geleitet werden. Ein Teil kann auch in die Trocknung geleitet werden. Die Menge der Verschiebesaure wird so geregelt, dass in ihr die Menge an Wasser enthalten ist, die in der Vortrocknung aufgenommen wird. Ein Teil der Vortrocknersäure kann auch als Produktion abgegeben werden, wenn Bedarf für verdünnte Schwefelsäure besteht. Da in diesem Fall ein Teil des in der Vortrocknung aufgenommenen Wassers in der Produktionssäure abgeführt wird, muss die Menge der Verschiebesäure entsprechend verringert werden. Wenn die feuchten, SO 2-haltigen Gase eine Wassermenge enthalten, die geringer ist als die Wassermenge, die für die Wasserbilanz erforderlich ist, wird die fehlende Wassermenge durch Zugabe von Wasser in die SO3-Absorbersäure ausgeglichen. Wenn ein Teil der Vortrocknersäure als Produktion abgeführt wird, wird die in dieser Produktionssäure enthaltene, aufgenommene Wassermenge ebenfalls durch Zugabe von Wasser in die SO3-Absorbersäure ausgeglichen. Aus den Säurekreisläufen der SO 3-Ab- sorption wird konzentrierte Verschiebesäure in die Vortrocknung zurückgeführt, deren Menge so geregelt wird, dass die Säurekonzentration in der Vortrocknung auf dem vorgegebenen Wert gehalten wird. Das Volumen dieser konzentrierten Verschiebesäure ist gering. Die konzentrierte Verschiebesäure kann auch über die Trocknung in die Vortrocknung erfolgen. Mit abnehmender Konzentration der Säure im Kreislauf der Vortrocknung nimmt die erforderliche Menge an rückgeführter, konzentrierter Verschiebesäure ab. Jedoch muss andererseits die Konzentration in der Vortrocknung so hochgehalten werden, dass die gewünschte Vortrocknung erzielt wird. Die Produktion an konzentrierter Säure kann aus der Trocknung oder der S03-Absorption entnommen werden. Die überschüssige Wärme des Kontaktsystems fällt auf höherem Temperaturniveau im Gas der Kontaktgruppe und in der Säure der SO3-Absorber an. Sie kann für eine Aufkonzentrierung von dünnen Säuren, für eine Wassererwärmung, Dampferzeugung usw. verwendet werden. Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, dass in der. Vortrocknung 50 bis 98 % der im Gas enthaltenen Menge an Wasser entfernt werden. Dadurch werden besonders gute Ergebnisse im Hinblick auf eine hohe Temperatur der Absorbersäure der S03-Absorber erzielt. Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, dass die Trocknung mit konzentrierter Schwefelsäure ohne Kühlung des Trocknersäure-Kreislaufes erfolgt. Durch die Einstellung der geringen Wassermenge, die im Trockner absorbiert werden muss, ist ein Betrieb des Trockners ohne Kühlung des Säurekreislaufes möglich. Dadurch ist die Austrittstemperatur des getrockneten Gases aus dem Trockner höher und die überschüssige Wärme im Gas des Kontaktsystems wird grösser. Eine Ausgestaltung besteht darin, dass Verdünnungsluft zwischen der Vortrocknung und der Trocknung eingeleitet-wird. Falls bei SO 2-haltigen Gasen mit hohem SO2-Gehalt Verdünnungsluft zugemischt werden muB, ergibt die Zumischung an dieser Stelle sehr gute Ergebnisse. Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, dass die aus der SO3-Absorption zurückgeführte Absorbersäure zunächst ganz oder teilweise in den Säurekreislauf des Trockners eingeleitet wird und aus dem Säurekreislauf des Trockners die in der Vortrocknung erforderliche Säuremenge zurückgeführt wird. Wenn die zurückgeführte, konzentrierte Verschiebesäure ganz in die Trocknung geleitet wird, wird ein Teil der Verschiebesäure des Vortrockners in den Trockner geleitet und dadurch die Konzen- tration der Säure in der Trocknung konstantgehalten. Durch diese Ausgestaltung erhöht sich die Austrittstemperatur des SO2-haltigen Gases aus der Trocknung um die in der rückgeführten, konzentrierten Verschiebesäure enthaltene Wärmemenge. Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, dass ein Teilstrom der Vortrocknersäure als Produktionssäure abgeführt wird, und eine der in dem Teilstrom abgefuhrten Wassermenge entsprechende Menge an Wasser in die Säurekreisläufe der S03-Absorption zugegeben wird. Wenn ein Bedarf an verdünnter Säure besteht, wird auf diese Weise ein Teil des in der Vortrocknung aufgenommenen Wassers ausgeschleust. Durch den Ersatz der ausgeschleusten Wassermenge durch Wasserzugabe in der SO3-Absorption wird die Menge an konzentrierter, rückgeführter Verschiebesaure geringer, und die Mischwärme bei der Zugabe des Wassers wird auf relativ hohem Temperaturniveau gewonnen. Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, dass bei einem in Bezug auf die Wasserbilanz zu geringen Wassergehalt der in die Vortrocknung und Trocknung eintretenden Gase die fehlende Menge an Wasser in die Säurekreisläufe der SO3-Absorption zugegeben wird. Dadurch wird die Menge an rückgeführter, konzentrierter Verschiebesäure geringgehalten und die Mischwärme fällt auf relativ hohem Temperaturniveau an. Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, dass die abgeleitete Vortrocknersäure in den Säurekreislauf des SO3- Zwischenabsorbers eingeleitet wird. Dadurch wird der SO2- Gehalt, der in der Verschiebesäure aus dem Vortrockner enthalten ist, in die folgende Kontaktstufe geleitet und dort umgesetzt. Eine Ausgestaltung besteht darin, dass nach der ersten Kontaktstufe vor der Zwischenabsorption ein Teilstrom des SO3-haltigen Gases zunächst durch eine Oleum-Erzeugung geleitet wird, der Teilstrom vor dem Eintritt in den Oleum-Erzeuger im indirekten Wärmeaustausch mit dem aus dem Oleum-Erzeuger austretenden Teilstrom abgekühlt wird, der austretende, aufgeheizte Teilstrom mit dem restlichen SO3-haltigen Gas gemischt und in die Zwischenabsorption geleitet wird. Falls Oleum erzeugt werden soll, wird dadurch die überschüssige Wärme im Gas des Kontaktsystems vergrössert, weil einerseits eine Wärmeübertragung von dem heissen SO3-haltigen Teilstrom an das aus der Oleum-Erzeugung austretende kalte Gas erfolgt und andererseits das restliche SO3-haltige Gas nicht abgekühlt wird. Ausserdem wird durch die Verringerung der Temperaturunterschiede der beiden Gasströme vor ihrer Mischung eine Nebelbildung vermieden oder verringert. Der indirekte Wärmeaustausch erfolgt vorzugsweise im Gleichstrom, da dabei die Wandtemperaturen günstiger sind und eine Kondensatbildung vermieden wird. Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, dass der Teilstrom vor dem Eintritt in den Oleum-Erzeuger auf 120 bis 160 C abgekühlt und der aus dem Oleum-Erzeuger austretende Teilstrom auf 100 bis 150 OC aufgeheizt wird. Dadurch kann eine beträchtliche Wärmemenge im indirekten Wärmeaustauscher übertragen werden, ohne dass die Gefahr von Kondensatbildung eintritt. Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, dass das nicht in die Oleum-Erzeugung geleitete restliche SO 3-haltige Gas den aus der Oleum-Erzeugung austretenden, aufgeheizten Teilstrom zunächst im indirekten Wärmeaustausch weiter aufheizt und dann mit diesem vermischt wird. Durch den Ausgleich der Gastemperaturen vor der Mischung auf indirektem Weg wird eine Nebelbildung bei der Mischung weitgehend vermieden. Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, dass die Vortrocknung und/oder Trocknung undXoder S03-Absorption in übereinander angeordneten Stufen im Gegenstrom durchgeführt wird und in die - gasseitig gesehen - erste Stufe 50 bis 80 % der Säure eingeleitet und der Rest in die folgende oder folgenden Stufen eingeleitet wird. Dadurch können die Aggregate kleingehalten werden und die Abstrahlungsverluste sind gering. Die Erfindung wird anhand von Figuren und Beispielen naher erläutert. Fig. 1 zeigt ein Fliessschema, bei dem die SO2-haltigen Gase einen Wassergehalt haben, welcher der Wasserbilanz entspricht. Die Verschiebesäure aus der Vortrocknung wird auf die Trocknung, Zwischenabsorption und Endab sorption verteilt. Die konzentrierte Verschiebesaure wird aus der Zwischen- und Endabsorption entnommen und über den Trockner in die Vortrocknung zurückgeführt. Die Produktion wird aus der Trocknung entnommen; Fig. 2 zeigt ein Fliessschema, bei dem die SO2-haltigen Gase weniger Wasser enthalten, als für die Wasserbilanz erforderlich ist. Die fehlende Wassermenge wird durch Zugabe von Wasser in die Endabsorption ausgeglichen. Die Verschiebesäure aus der Vor trocknung wird auf die Trocknung und Zwischenabsorption verteilt; Fig 3 zeigt ein Fliessschema, bei dem die SO2-haltigen Gase einen Wassergehalt haben, welcher der Wasserbilanz entspricht, und bei dem verdünnte Säure aus der Vor trocknung als Produktion abgegeben wird. Die dadurch abgeführte Wassermenge wird durch Zugabe von Wasser in die Zwischen- und Endabsorption ausgeglichen. Die Ver schiebesäure aus der Vortrocknung wird auf die Trock nung und Zwischenabsorption verteilt; Fig. 4 zeigt ein Fliessschema, bei dem der Wassergehalt der SO2-haltigen Gase noch geringer ist als in Fig. 2. Die fehlende Wassermenge wird durch Zugabe von Wasser in die Zwischen- und Endabsorption ausgeglichen. Die Verschiebesäure aus der Vortrocknung wird auf die Trocknung und Zwischenabsorption verteilt. Die konzen trierte Verschiebesäure wird zum Teil aus dem Endab sorber in die Trocknung zurückgeführt. Der andere Teil wird aus der Zwischenabsorption zurückgeführt und auf die Trocknung und Vortrocknung aufgeteilt; Fig. 5 zeigt ein Fliessschema mit einer Oleum-Erzeugung. Die SO2-haltige;n Gase haben einen Wassergehalt, welcher der Wasserbilanz entspricht. Die Verschiebesäure aus der Vortrocknung wird auf die Zwischen- und Endabsorp tion verteilt. Die Verschiebesäure wird aus der Endab Absorption und aus der Zwischenabsorption über die Trocknung in die Vortrocknung geleitet.Die Produktion wird in Form von Oleum entnommen; Fig. 6 zeigt ein Fliessschema, das den Stand der Technik ohne Vortrocknung zeigt. der Wassergehalt der SO2-hal tigen Gase entspricht der Wasserbilanz. Das SO2-haltige Gas wird über Leitung 1 in die Vortrocknung 2 geleitet. Nach dem Austritt über Leitung 4 wird über Leitung 5 Luft zugemischt, und das Gas über Leitung 6 in die Trocknung 7 geleitet. Uber Leitung 9 wird das trockene, SO2--haltige Gas in die Kontaktgruppe 10 geführt. Nach der ersten Kontaktstufe wird das SO3-haltige Gas über Leitung 11 in den Zwischenwärmeaustauscher 12 geleitet, dort abgekühlt und über Leitung 13 in die Zwischenabsorption 14 geleitet. Das von SO3 befreite Gas wird über Leitung 16 in den Zwischenwäremaustauscher 12 geleitet, dort aufgeheizt und über Leitung 17 in die zweite Kontaktstufe geleitet. Uber Leitung 18 wird das SO3-haltige Gas in den Wärmeaustauscher 19 geleitet, dort mit Luft, Endgas oder Speisewasser abgekühlt und über Leitung 20 in die Endabsorption 21 geleitet. Das Endgas wird über Leitung 23 abgeführt. Die Säure der Vortrocknung 2 wird über den Wärmeaustauscher 3 im Kreislauf geführt. Ein Teilstrom wird über Leitung 25 als Verschiebesaure abgezogen. Ein Teil wird über Leitung 26 in die Zwischenabsorption 14 und ein Teil über Leitung 28 in die Trocknung 7 geführt bzw. ein Teil wird über Leitung 27 in die Endabsorption 21 geleitet. In Figur 5 wird ein Teilstrom aus dem Säurekreislauf der Trocknung 7 über Leitung 25a als Verschiebesäure abgezogen und in die Endabsorption 21 geführt. In Figur 6 wird dieser Teilstrom über Leitung 26 auf die Zwischenabsorption 14 und über Leitung 27 auf die Endabsorption 21 aufgeteilt. Die Säure der Zwischenabsorption 14 wird über den Wärmeaustauscher 15 im Kreislauf geführt. Ein Teilstrom wird über Leitung 29 als konzentrierte Verschiebesäure abgezogen und über Leitung 31 in der Trocknung 7, in Figur 4 zum Teil über Leitung 31a in die Vortrocknung 2 und in Figur 5 zum Teil über Leitung 29a in die Oleum-Absorption 14a geführt. Die Säure der Endabsorption 21 wird über den Wärmeaustauscher 22 im Kreislauf geführt. Ein Teilstrom wird als konzentrierte Verschiebesäure über Leitung 30 abgezogen und in die Trocknung 7 zurückgeführt. In Figur 5 wird davon ein Teil über Leitung 30a in die Oleum-Absorption 14a geleitet. Aus der Trocknung 7 wird konzentrierte Verschiebesäure über Leitung 24 in die Vortrocknung 2 geführt (nicht in Figur 4). In Figur 5 ist vor die Zwischenabsorption 14 eine Oleum Absorption 14a geschaltet. Das SO3-haltige Gas wird nach Verlassen des wärmeaustauschers 12 zum Teil über Leitung 13a in den Wärmeaustauscher 13b geleitet, dort abgekühlt und über Leitung 13c in den Oleum-Absorber 14a geführt. Das Gas tritt über Leitung 14b aus dem Oleum-Absorber 14a aus, wird im Wärmeaustauscher 13b aufgeheizt, über Leitung 13e mit dem über Leitung 13d geführten Teilstrom vereinigt und über Leitung 13 in die Zwischenabsorption 14 geführt. Die Säure der Oleum-Absorption 14a wird über den Wärmeaustauscher 14c im Kreislauf geführt. Aus dem Säurekreislauf der Trocknung 7 wird über Leitung 32 und Kühler 32a ein Teilstrom als Produktion abgezogen. In Figur 3 wird ein Teilstrom aus dem Säurekreislauf der Vortrocknung 2 als verdünnte Schwefelsäure über Leitung 33 entnommen. In Figur 5 wird nur Oleum über Leitung 14d entnommen. In den Figuren 2 bis 4 wird Wasser über Leitung 27a in die Endabsorption bzw. über Leitung 26a in die Zwischenabsorption geleitet. In Figur 6 entfällt die Vortrocknung 2 und die Säure der Trocknung 7 wird über den Kühler 8a im Kreislauf geführt. In der Tabelle entspricht die Numerierung der Ausführungsbeispiele der Numerierung der Figuren. Ausführungsbeispiel 1 2 3 4 5 6 Leitung 1 Volumen, Nm3/h, f. 59557 58985 59557 56597 56598 - Temperatur, oc 46,74 45,15 46,74 36,3 36,3 - Vol.-% SO2, feucht 9,08 9,17 9,077 9,552 9,552 - H2O im Gas, kg/h 5272 4812 5272 2892 2893 - Vortrocknung 2 H2SO4-Konz.Gew.-% 78 78 78 78 78 -absorb.H2O, kg/h 5147 4687 5147 2767 2768 - Leitung 4 Volumen, Nm /h, f. 53155 53155 53155 53155 53155 59557 Temperatur, oc 63 63 63 63 63 46,74 H2O im Gas, kg/h 125 125 125 125 125 5272 Leitung 5 Volumen, Nm3/h, f. 7183 7183 7183 7183 7183 7183 Temperatur, oc 25 25 25 25 25 25 H2O in Luft, kg/h 147 147 147 147 147 147 Leitung 6 Volumen, Nm 3/h, f. 60338 60338 60338 60338 60338 66740 Temperatur, oc 58,5 58,5 58,5 58,5 58,5 44,45 H2O im Gas, kg/h 272 272 272 272 272 5419 Trocknung 7 H2SO4-Konz.,Gew.-% 96 96 96 96 96 absorbiertes H2O 272 272 272 272 272 5419 Leitung 9 Volumen, Nm /h 60000 60000 60000 60000 60000 60000 Temperatur, C. 88 86 87 84 82 70 Vol.-% S02 9,0 9,0 9,0 9,0 9,0 9,0 Vol.-* 02 3 9.67 9,67 9,67 9,67 9,67 9,67 H2O im Gas, mg/Nm < 50 < 50 < 50 < 50 < 50 < 100 Kontaktgruppe 10 Umsatz So2 zu SO3 nach Stufe 1, % 90,05 90,05 90,05 90,05 90,05 90,05 nach Stufe 2, % 99,6 99,6 99,6 99,6 99,6 99,6 Leitung 11 Volumen, Nm /h 57324 57324 57324 57324 57324 57324 Temperatur, oC 487 487 487 487 487 487 Vol.-% SO3 8,48 8,48 8,48 8,48 8,48 8,48 SO3 im Gas, kg/h 17743 17743 17743 17743 17743 17743 Leitung 13 Volumen, Nm /h 57324 57324 57324 57324 55409 57324 Temperatur, C 218 218 218 2i8 174 218 SO3 im Gas, kg/h 17743 17743 17743 17743 10743 17743 Zwischenabsorption 14 H2SO4-Konz.Gew.-% 98,5 98,5 98,5 98,5 98,5 98,5 absorb. SO3, kg/h 17743 17743 17743 17743 10743 17743 Leitung 13a Volumen, Nm3/h -- -- -- -- 26050 - Temperatur, oc - -- -- -- 218 - SO3 im Gas, kg/h -- -- -- -- 8063 - Leitung 13e Temperatur, oc -- -- -- -- 117 - Leitung 13d Volumen, Nm /h -- -- -- -- 31274 - Temperatur, C -- -- -- -- 218 - SO3 im Gas, kg/h -- -- -- -- 9680 - Oleumabsorption 14a Oleumkonz.,% fr.sO3 -- -- -- -- 27 -absorb. SO3, kg/h -- -- -- -- 7000 - Leitung 14b Volumen, Nm3/h -- -- -- -- 24135 - Temperatur, oc -- -- -- -- 40 - SO3 im Gas, kg/h -- -- -- -- 1063 - Leitung 14d Säuremenge, t/h -- -- -- -- 22,671 - Temperatur, oc -- -- -- -- 40 - Leitung 16 Volumen, Nm /h 52463 52463 52463 52463 52463 52463 Temperatur, C 100 ;00 100 100 100 100 Leitung 17 Volumen, Nm /h 52463 52463 52463 52463 52463 52463 Temperatur, C 420 420 420 420 420 420 Leitung 18 3 Volumen, Nm /h 52202 52202 52202 52202 52202 52202 Temperatur, oc 278 276 277 274 272 260 Leitung 20 Volumen, Nm /h 52202 52202 52202 52202 52202 52202 Temperatur, oc 150 150 150 150 150 150 Endabsorption 21 H2SO4-Konz.,Gew.-% 98,5 98,5 98,5 98,5 98,5 98,5 absorb. SO3, kg/h 1888 1888 1888 1888 1888 1888 Leitung 23 Volumen, Nm /h 51686 51686 51686 51686 51686 51686 Temperatur, oc 90 90 90 90 90 90 Leitung 32 Konzentr.,Gew.-% 96 96 96 96 -- 96 Säuremenge, t/h 25,05 25,05 16,7 25,05 -- 25,05 Temperatur, oc 88 86 87 84 -- 70 Leitung 33 Konzentration,Gew.-% -- -- 78 -- -- - Säuremenge, t/h -- -- 10,277 -- -- - Temperatur, oc -- -- 63 -- -- - Leitung 24 Säuremenge, t/h 22,3 20,31 22,304 -- 11,995 - Temperatur, oc 88 86 87 -- 82 - Leitung 25 Säuremenge, t/h 27,45 24,997 17,174 13,295 14,763 - Temperatur, oc 75 75 75 75,9 74,9 - Leitung 25a Säuremenge, t/h -- -- -- -- 8,713 188,46 Temperatur, OC -- -- -- -- 82 88,8 Leitung 26 Säuremenge, t/h 20,773 20,773 13,723 11,547 12,577 170,33 Temperatur, C 75 75 75 75,9 74,9 88,8 Leitung 26a H2O-Menge, t/h -- -- 1,467 1,92 -- - Temperatur, C -- -- 20 20 -- - Leitung 27 Säuremenge, t/h 2,21 -- -- -- 2,186 18,13 Temperatur, oc 75 -- -- -- 74,9 88,8 Leitung 27a H2O-Menge, t/h -- 0,46 0,46 0,46 -- - Temperatur, oc -- 20 20 20 -- - Leitung 28 Säuremenge, t/h 4,468 4,224 3,451 i,748 -- - Temperatur, oc 75 75 75 75,9 -- - Leitung 29 Säuremenge, t/h 38,516 38,516 32,933 31,21 23,32 188,076 Temperatur, C 100 100 100 100 100 100 Leitung 30 Säuremenge, t/h 4,098 2,348 2,348 2,348 12,787 20,013 Temperatur, OC 90 90 90 90 90 90 Leitung 30a Säuremenge, t/h -- -- -- -- 2,342 - Temperatur, oc -- -- -- -- 90 - Leitung 30b Säuremenge, t/h -- -- -- -- 10,445 - Temperatur, oc -- -- -- -- 90 - Leitung 31 Säuremenge, t/h 42,614 40,864 35,281 20,682 9,991 208,089 Temperatur, C 99 100 99 100 100 99 Wärmeaustauscher 3 Säuremenge, t/h 729,4 652,3 739,68 323,5 323,5 - Eintrittstemp., C 75 75 75 75,9 74,9 - Austrittstemp., C 63 63 63 63 63 - Wärmemenge, GJ/h 17,166 15,366 17,434 8,206 7,762 - Wärmeaustauscher 8a Säuremenge, t/h -- -- -- -- -- 851 Eintrittstemp., OC -- -- -- -- -- 88,8 Austrittstemp., oc -- -- -- -- -- 70 Wärmemenge, GJ/h -- -- -- -- -- 25,037 Wärmenaustauscher 14c Säuremenge, t/h -- -- -- -- 375,17 - Eintrittstemp., oc -- -- -- -- 60,5 - Austrittstemp., oc -- -- -- -- 40 - Wärmemenge, GJ/h -- -- -- -- 8,583 - Wärmeaustauscher 15 Säuremenge, t/h 443,3 443,3 437,7 436,0 329,72 592,9 Eintrittstemp., oc 149,5 149,5 151,8 153,5 137,9 132 Austrittstemp., C 100 100 100 100 100 100 Wärmemenge, GJ/h 35,044 35,044 36,810 37,380 20,993 30,145 Wärmeaustauscher 19 (Gaswärmeaustauscher) Gasmenge, Nm /h 52202 52202 52202 52202 52202 52202 Eintrittstemp., C 278 276 277 274 272 260 Austrittstemp., OC 150 150 150 150 150 150 Wärmemenge GJ/h 9,210 9,069 9,140 8,919 8,780 7,913 Wärmeaustauscher 22 Säuremenge, t/h 435,3 433,6 433,6 433,6 443,98 451,2 Eintrittstemp., OC 99,5 100,5 100,5 100,5 99 97,5 Austrittstemp., OC 90 90 90 90 90 90 Wärmemenge, GJ/h 6,741 7,264 7,264 7,264 6,443 5,929 Wärmeaustauscher 32a Säuremenge, t/h- 25,05 25,05 16,7 25,05 -- 25,05 Eintrittstemp., C 88 86 87 848 -- 88,8 Austrittstemp., OC 40 40 40 40 -- 40 Wärmemenge, GJ/h 1,800 1,725 1,172 1,650 -- 1,830 Gesamt-Wärme, GJ/h 69,961 68,468 71,820 63,419 52,561 70,854 Hochtemperaturwärme a) gasseitig Wärmeaust. 19 GJ/h 9,210 9,069 9,140 8,919 8,780 7,913 b) säureseitig GJ/h Wärmeaust. 15 35,044 35,044 36,810 37,380 20,993 30,145 Wärmeaust. 22 6,741 7,264 7,264 7,264 6,443 5,929 Summe a) + b) GJ/h 50,995 51,377 53,214 53,563 36,216 43,987 Niedrigtemperaturwärme (bei Eintrittstemp. von 75-88,9 C und Austrittstemp. von 0 40-63 C) GJ/h Wärmeaustauscher 3 17,166 15,366 17,434 8,206 7,762 - Wärmeaustauscher 8a -- -- -- -- -- 25,037 Wärmeaustauscher 14c -- -- -- -- 8,583 - Wärmeaustauscher 32a 1,800 1,725 1,172 1,650 -- 1,830 Summe 18,966 17,091 18,606 9,856 16,345 26,867 Daraus ergibt sich, dass bei der erfindungsgemässen Arbeitsweise die auf relativ hohem Temperaturniveau anfallende Wärmemenge gegenüber der bekannten Arbeitsweise beträchtlich gesteigert werden kann und selbst bei einer Oleum-Erzeugung noch hoch liegt.

Claims: Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure aus SO2-hal tigen Gasen nach einer Nasswäsche durch mehrstufige, kataly tische Umsetzung von SO2 zu SQ3, Zwischenabsorption des gebildeten SO3 nach einer KontÅaktstufe, Endabsorption des gebildeten SO3 nach der letzten Kontaktstufe, wobei die feuchten SO2-haltigen Gase mit einem maximal der Wasser bilanz entsprechenden Wassergehalt vor dem Einsatz in die erste Kontaktstufe mit konzentrierter Schwefelsäure ge trocknet werden, das von der Trocknersäure absorbierte Was ser durch Einleitung von Trocknersäure in die Absorbersäure der SO3-Absorption überführt und eine entsprechende Menge Absorbersäure in die Trocknung zurückgeführt wird, die Zwischenabsorption als Heissabsorption betrieben wird und überschüssige Wärme aus dem Kontaktsystem verwertet wird, dadurch gekennzeichnet, dass den Gasen vor der Trocknung mit konzentrierter Schwefelsäure in einer Vortrocknung mit ver dünnter Schwefelsäure von 40 bis 80 Gew.-% ein Teil ihres Wassergehaltes entzogen wird, mindestens ein Teil des von der Vortrocknersäure aufgenommenen Wassers durch Einleiten von Vortrocknersäure in die Absorbersäure der SO3-Absorp tion überführt und eine entsprechende Menge Absorbersäure aus der SO3-Absorption in die Vortrocknung zurückgeführt wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Vortrocknung 50 bis 98 % der im Gas enthaltenen Menge an Wasser entfernt werden. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknung mit konzentrierter Schwefelsäure ohne Kühlung des Trocknersäure-Kreislaufs erfolgt. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Verdünnungsluft zwischen der Vortrock nung und der Trocknung eingeleitet wird. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die aus der SO3-Absorption zurückge führte Absorbersäure zunächst ganz oder teilweise in den Säurekreislauf des Trockners eingeleitet wird und aus dem Säurekreislauf des Trockners die in der Vortrocknung erfor derliche Säuremenge zurückgeführt wird. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, dass ein Teilstrom der Vortrocknersäure als Pro duktionssäure abgeführt wird, und eine der in dem Teilstrom abgeführten Wassermenge entsprechende Menge an Wasser in die Säurekreisläufe der SO3-Absorption zugegeben wird. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, dass bei einem in Bezug auf die Wasserbilanz zu geringen Wassergehalt der in die Vortrocknung und Trocknung eintretenden Gase die fehlende Menge an Wasser in die Säurekreisläufe der SO3-Absorption zugegeben wird. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, dass die abgeleitete Vortrocknersäure in den Säurekreislauf des SO3-Zwischenabsorbers eingeleitet wird. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, dass nach der ersten Kontaktstufe vor der Zwischenabsorption ein Teilstrom des SO3-haltigen Gases zunächst durch eine Oleum-Erzeugung geleitet wird, der Teilstrom vor dem Eintritt in den Oleum-Erzeuger im indi rekten Wärmeaustausch mit dem aus dem Oleum-Erzeuger aus tretenden Teilstrom abgekühlt wird, der austretende, aufge heizte Teilstrom mit dem restlichen SO3-haltigen Gas gemischt und in die Zwischenabsorption geleitet wird. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilstrom vor dem Eintritt in den Oleum-Erzeuger auf 120 bis 160 0C abgekühlt und der aus dem Oleum-Erzeuger aus tretende Teilstrom auf 100 bis 150 OC aufgeheizt wird. 11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das nicht in die Oleum-Erzeugung geleitete restliche SO3-haltige Gas den aus der Oleum-Erzeugung austretenden, aufgeheizten Teilstrom zunächst im indirekten Warmeaus tausch weiter aufheizt und dann mit diesem vermischt wird. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vortrocknung und/oder Trocknung und/oder SO3-Absorption in übereinander angeordneten Stufen im Gegenstrom durchgeführt wird und in die - gas seitig gesehen - erste Stufe 50 bis 80 9s der Saure einge leitet und der Rest in die folgende oder folgenden Stufen eingeleitet wird.

Inventors: DORR, KARL-HEINZ, GERKEN, RUDOLF, DR., GRIMM, HUGO, LAILACH, GUNTER, DR., Dörr, Karl-Heinz, Lailach, Günter, Dr.
Applicants: BAYER AG, METALLGESELLSCHAFT AG
Application year: 1984
Main classification: C01B17
IPC codes: C01B17