DE19522927B4

DE19522927B4 - Verfahren zur Herstellung von konzentrierter Schwefelsäure

Info

Publication number: DE19522927B4
Application number: DE1995122927
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr. Dietrich; Josef Doni; Karl-Heinz Dörr
Original assignee: Outokumpu Oyj
Current assignee: Outokumpu Oyj
Priority date: 1995-06-23
Filing date: 1995-06-23
Publication date: 2006-05-24
Anticipated expiration: 2015-06-24
Also published as: DE19522927A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung von konzentrierter Schwefelsäure durch katalytische Umsetzung von SO₂ zu SO₃ in Gegenwart von Wasserdampf in zwei Kontaktstufen, wobei
a) das in der ersten Kontaktstufe eingesetzte Reaktionsgas Wasserdampf enthält, wobei der Wasserdampfgehalt so eingestellt ist, daß im Reaktionsgas nach Verlassen der ersten Kontaktstufe ein H₂O/SO₃-Molverhältnis von 0,9 bis 1,1 vorliegt;
b) man das nach der ersten Kontaktstufe erhaltene Reaktionsgas durch indirekten Wärmeaustausch mit dem in die zweite Kontaktstufe einzuführenden Gas soweit kühlt, daß eine teilweise Bildung von Schwefelsäuredampf aus dem im Gas vorhandenen Wasserdampf und dem in der ersten Kontaktstufe gebildeten Schwefeltrioxid erfolgt;
c) man das gekühlte Reaktionsgas in einem Dampferzeugungsaggregat, bestehend aus Überhitzer, Verdampfer und Economizer oder aus Verdampfer und Economizer, soweit kühlt, daß der gebildete Schwefelsäuredampf kondensiert, wobei die Austrittstemperatur des Restgases aus dem Dampferzeugungsaggregat eine Temperatur von weniger als 160°C beträgt;
d) man den im Dampferzeugungsaggregat erzeugten Dampf unter einem Druck...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von konzentrierter Schwefelsäure durch katalytische Umsetzung von SO₂ zu SO₃ in Gegenwart von Wasserdampf in zwei Kontaktstufen.
Aus Ullmann's Encyclopaedia of Industrial Chemistry, 5th edition, Vol A25, S. 667–671 ist bekannt, die katalytische Umsetzung von SO₂ zu SO₃ in Kontaktanlagen unter Einsatz von getrockneten Gasen oder in der sogenannten Naßkatalyse unter Einsatz von feuchten Gasen durchzuführen. Der Einsatz von feuchten Gasen hat den Vorteil, daß die Trocknungskosten eingespart werden können und ein Teil der Bildungswärme der Schwefelsäure in Form von Hochdruckdampf wiedergewonnen werden kann.

Aus der DE 29 45 021 A1 ist bekannt, daß

a) der Wasserdampfgehalt im Reaktionsgas nach Verlassen der ersten Kontaktstufe einem H₂O/SO₃-Molverhältnis von weniger als 1 entspricht,
b) das Reaktionsgas nach der ersten Kontaktstufe durch indirekten Wärmeaustausch auf eine Temperatur vorgekühlt wird, bei der die Wandtemperaturen des Wärmeaustauschers oberhalb des Taupunktes des Reaktionsgases liegen,
c) das vorgekühlte Reaktionsgas beim Eintritt in die Kondensationsstufe mit Schwefelsäure von 98,0 bis 100% und einer Temperatur von mindestens 95°C in einem Venturi unter Gleichstromführung in Berührung gebracht wird.
d) die Austrittstemperatur des Gases aus der Kondensationsstufe auf eine Temperatur von mindestens 120°C eingestellt wird.
e) das Gas in einer nachgeschalteten Absorptionsstufe durch eine Füllkörperschicht mit 98 bis 100%iger Schwefelsäure von einer Temperatur von 70 bis 120°C berieselt wird,
f) die Austrittstemperatur des trockenen und von SO₃ befreiten Gases aus der Absorptionsstufe auf eine Temperatur eingestellt wird, die gleich ist oder knapp über der Auflauftemperatur der Säure in der Absorptionsstufe liegt, und
g) die Schwefelsäurekonzentration durch Zufuhr von Wasser in die Schwefelsäure der Kondensations- und/oder Absorptionsstufe eingestellt wird.

Aus den angeführten Beispielen geht hervor, daß die SO₂-haltigen Gase in einem Schwefelverbrennungsofen hergestellt werden.

Die Nachteile dieses Verfahrens sind:

1.) durch das H₂O/SO₃-Molverhältnis von weniger als 1 nach Verlassen der ersten Kontaktstufe ist eine Wasserzufuhr in die Schwefelsäure der Kondensations- und/oder Absorptionsstufe erforderlich;
2.) durch die Abkühlung des Reaktionsgases im Wärmeaustauscher auf eine Wandtemperatur oberhalb des Taupunktes steht nur ein relativ kleiner Anteil der Schwefelsäure-Bildungswärme auf höherem Niveau (für die Erzeugung von Hochdruckdampf) zur Verfügung. Bei einer Gastemperatur nach dem Wärmeaustauscher von z.B. 320°C entstehen weniger als 20% der Gesamtbildungswärme;
3.) durch die Einleitung von z.B. 320°C heißem Reaktionsgas in eine Kondensationsstufe, in der dieses mit Schwefelsäure in Berührung gebracht wird, werden etwa 80% der Gesamtbildungswärme der Schwefelsäure auf ein niedrigeres Temperaturniveau verschoben, so daß eine Herstellung von Hochdruckdampf aus dieser Wärme nicht möglich ist.
4.) Das Verfahren läßt sich nur bei Schwefelverbrennung mit begrenzter Zugabe von H₂S, COS und CS₂ zur Verbrennungsluft betreiben.

Aus der WO 91/14651 A1 ist ein Verfahren zur Gewinnung von hochwertiger Prozeßenergie aus einem Kontakt-Schwefelsäureverfahren bekannt, das im wesentlichen folgende Schritte umfaßt:

a) Wärmerückgewinnung bei höherer Temperatur der Schwefelsäuredampf-Bildungswärme eines feuchten Reaktionsgases.
b) Schwefelverbrennung mittels sauerstoffhaltigem Gas in einem Brenner.
c) Wasserdampfzugabe in den Gasstrom zwischen Brenner und Absorption. Ein Teil der Schwefelsäuredampf-Bildungswärme wird in der Gasphase zurückgewonnen.
d) Die Abkühlung der Gase in einem Economizer von 367°C auf 271°C. Da die Wandtemperatur, bedingt durch das Wärmeübertragungsmittel (Speisewasser), niedriger als die Gastemperatur liegt, wird ein Teil der Schwefelsäure kondensiert.
e) Rückgewinnung eines Teiles der Absorptionswärme zur Vorwärmung der Verbrennungsluft für den Schwefelverbrennungsofen.

Die Nachteiles dieses Verfahrens sind:

1.) Nur etwa 40% der gesamten Schwefelsäure-Bildungswärme können bei höherer Temperatur zurückgewonnen werden.
2.) Das Verfahren läßt sich nur bei Schwefelverbrennung betreiben.
3.) Die Wasserdampfzugabe in den heißen Gasstrom zwischen Brenner und Absorption stellt von der Werkstoffseite ein bis heute noch nicht gelöstes Problem dar.
4.) Da die Wandtemperatur im Economizer verschieden ist, entstehen trockene und feuchte Zonen, die sich bei Lastschwankungen verschieben. Phasengrenzen (trocken-feucht), die sich verschieben, bedeuten verstärkte Korrosion des Edelstahl-Economizers.
5.) Die Ausnutzung eines Teiles der Absorptionswärme zur Vorwärmung der Verbrennungsluft führt zu einer verstärkten NO_x-Bildung im Schwefelverbrennungsofen. Höhere NO_x-Gehalte er schweren die Endgasreinigung. Das abgeschiedene NO_X (z. B. in Kerzenfiltern) geht entweder in die Produktionssäure oder muß neutralisiert werden.

Aus der DE 32 32 446 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure bekannt, bei dem der SO₂-Gehalt von Gasen katalytisch zu SO₃ umgesetzt wird. Die SO₃-haltigen Gase werden vor der Absorption des SO₃ mehrstufig mit einem ersten Kühlmedium auf eine Temperatur kurz oberhalb des Taupunktes der SO₃-haltigen Gase abgekühlt. Der Schwefelsäurekreislauf der Absorption wird durch indirekten Wärmeaustausch mit einem zweiten Kühlmedium abgekühlt. Das aufgeheizte zweite Kühlmedium wird durch indirekten Wärmeaustausch mit dem aufgeheizten ersten Kühlmedium weiter aufgeheizt und durch indirekten Wärmeaustausch mit einem Verbraucher abgekühlt.

Aus der DE 27 25 432 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von konzentrierter Schwefelsäure aus feuchten SO₂-haltigen Gasen bekannt, die in einem Ofen durch Verbrennung H₂S-haltiger Gase oder durch thermische Spaltung wasserhaltiger Abfallschwefelsäure gebildet wurden. Die Gase werden auf eine Temperatur im Bereich von 400 bis 480°C abgekühlt. Das in den Gasen enthaltene SO₂ wird in mehreren Kontaktstufen mit Gaskühlung zwischen den Stufen und Absorption des Schwefeltrioxids und Wasserdampfes unter Bildung von Schwefelsäure zu SO₃ oxidiert. Hierbei wird ein Teil der aus dem Verbrennungs- oder Spaltofen kommenden SO₂-haltigen Gase durch Berührung mit Kühlwasser abgekühlt, wobei der in den Gasen enthaltene Wasserdampf teilweise auskondensiert und abgetrennt wird. Die an Wasserdampf armen Gase werden in den Ofen zurückgeführt und dabei durch Wahl der Kühltemperatur des zurückgeführten Gases in den Verbrennungs- bzw. Spaltgasen ein H₂O/SO₂-Molverhältnis im Bereich von 1,0 bis 1,24 eingestellt, während der nicht zurückgeführte Teil der Gase der Kontaktoxidation zugeführt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Verfahren zu vermeiden und eine optimale Kondensation von Schwefelsäure bei gleichzeitiger Umwandlung der gesamten Schwefelsäure-Bildungswärme in Hoch- oder Mitteldruckdampf zu erreichen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1.

Der SO₂-Gehalt des Kontaktgases liegt normalerweise zwischen etwa 7 und 13 Vol-%. Prinzipiell können auch Gase mit wesentlich höherem SO₂-Gehalt, z.B. 20–30%, oder auch geringerem SO₂-Gehalt, z.B. 3%, verarbeitet werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß man den aus dem Dampferzeugungsaggregat abgeführten Dampf bei einem Druck von etwa 15 bis 25 bar, insbesondere bei etwa 20 bar, aus dem System abführt.

Vorzugsweise nutzt man die bei der Umsetzung von SO₂ zu SO₃ und die bei der Umsetzung von H₂O und SO₃ zu H₂SO₄ freiwerdende Wärme für die Erzeugung von Dampf, wobei man den Verdampfer des Dampferzeugungsaggregats vorzugsweise als Zwangsumlaufsystem ausbildet.

Vorzugsweise bildet man den Wärmeaustauscher nach der ersten Kontaktstufe zweistufig aus, wobei der Werkstoff der ersten, kalten Stufe Edelstahl ist.

Die im Economizer abgeführte Wärme wird vorzugsweise zum Teil über einen Druckwasser-Kreislauf ausgenutzt, um das SO₂-haltige Gasgemisch vor der ersten Kontaktstufe über seinen Taupunkt zu erwärmen. Nach einer Variante dieses Verfahrensschrittes kann das kalte SO₂-haltige Gasgemisch direkt mittels eines elektrischen Anheizaggregates oder indirekt mit der Reaktionswärme aus der zweiten Kontaktstufe oder mit einem mit Öl oder Gas befeuerten Anheizaggregat über seinen Taupunkt erwärmt werden.

Bei Verwendung eines SO₂-haltigen metallurgischen Gases setzt man vorzugsweise ein entstaubtes, gewaschenes, gekühltes, entnebeltes und feuchtes Gas ein, wobei durch die Entstaubung eine Verunreinigung des Katalysators vermieden wird.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen und Aus führungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

1 ein schematisches Fließschema einer Kontaktanlage für die Verarbeitung von metallurgischen Gasen, ausgehend z.B. von Röstgasen aus einer Pyritröstanlage;

2 ein schematisches Fließschema einer Kontaktanlage für die Verarbeitung von metallurgischen Gasen, ausgehend z.B. von Konvertergasen aus einer Kupferhütte;

3 ein schematisches Fließschema einer Kontaktanlage für die Verarbeitung von metallurgischen Gasen, ausgehend z.B. von einem Flammofen (Flash furnace) unter Einsatz von sauerstoff-angereicherter Luft aus einer Kupferhütte;

4 ein schematisches Fließschema einer Kontaktanlage ähnlich der von 2 mit der Möglichkeit, überhitzten Dampf herzustellen.

Nach 1 gelangt über die Leitung 1 entstaubtes, gewaschenes, gekühltes und entnebeltes SO₂-haltiges Gas in den Vorwärmer 2 und wird dort mittels Druck-Heißwasser von z.B. 39°C auf 90°C (über den Taupunkt) vorgewärmt. Über die Kompressionswärme im Gebläse 4 wird das Gas auf etwa 130°C erwärmt und gelangt über den Wärmeaustauscher 6, die Leitung 7, den Wärmeaustauscher 8 und die Leitung 9 zur ersten Kontakthorde 10. Das vorkatalysierte Gas verläßt die erste Kontakthorde über die Leitung 11 und wird im Wärmeaustauscher 8 auf die Arbeitstemperatur der zweiten Kontakthorde abgekühlt. Nach der zweiten Kontakthorde 13 gelangt das Gas über die Leitung 14 zum Dampfüberhitzer 15 und wird dort auf die Arbeitstemperatur der dritten Kontakthorde abgekühlt. Nach der dritten Kontakthorde 17 gelangt das Gas über die Leitung 18 zum Zwischenwärmeaustauscher 19 und 20 über die Leitung 21 zum Vorüberhitzer 22, dem Verdampfer 23 und Economizer 24. Im Zwischenwärmeaustau scher 19 und 20 erfolgt eine teilweise Bildung von Schwefelsäuredampf aus dem im Gas vorhandenen Wasserdampf und dem in den ersten drei Kontakthorden gebildeten SO₃. Im Vorüberhitzer 22, Verdampfer 23 und Economizer 24 wird weiter Schwefelsäuredampf gebildet und dieser zu Schwefelsäure kondensiert. Über die Leitung 25 gelangt das Gas über den Sprühabscheider 26 und die Zwischenwärmeaustauscher 20 und 19 zur vierten Kontakthorde 30. In der vierten Kontakthorde wird das verbleibende SO₂ und das von SO₃ und H₂O weitestgehend befreite Gas weiter umgesetzt und gelangt über die Leitung 31, den Wärmeaustauscher 6, die Leitung 32 zum Absorptionsturm 34. Im Absorptionsturm wird das Gas gekühlt und von SO₃ befreit und über die Leitung 35 zum Kamin geführt.
Im Speisewasservorwärmer 36 wird Speisewasser von z.B. 30°C vorgewärmt und gelangt über die Leitung 38 zum Speisewasserbehälter 39. Das benötigte Speisewasser gelangt über die Speisewasserpumpe 40 zusammen mit dem Kreislaufwasser über die Druckerhöhungspumpe 41 und die Leitung 42 zum Economizer 24. Das praktisch auf Sattdampftemperatur vorgewärmte Speisewasser gelangt nach dem Economizer zum Teil über die Leitung 44 zum Gasvorwärmer 2 und über die Leitung 45 zur Druckerhöhungspumpe 41. Der andere Teil des vorgewärmten Speisewassers gelangt über die Leitung 43 zur Dampftrommel 46. Über die Leitung 47, die Umwälzpumpe 48, den Verdampfer 23 und die Leitung 50 wird der größte Teil der Schwefelsäure-Bildungswärme in Form eines Dampf-Wasser-Gemisches in die Dampftrommel 46 überführt. Sattdampf gelangt über die Leitung 51 zum Vorüberhitzer 22 und über die Leitung 53 zum Endüberhitzer. Über die Leitung 55 wird die kondensierte und abgeschiedene Schwefelsäure mit einer Konzentration von etwa 100% zum Absorptionsturm 34 geleitet. Über die Leitung 33 wird die produzierte Säure abgegeben.
Nach 2 gelangt über die Leitung 1 entstaubtes, gewaschenes, gekühltes und entnebeltes SO₂-haltiges Gas in den Vorwär mer 2 und wird dort mittels Druck-Heißwasser von z.B. 27°C auf 90°C (über den Taupunkt) vorgewärmt. Über die Kompressionswärme im Gebläse 4 wird das Gas auf etwa 140°C erwärmt und gelangt über den Wärmeaustauscher 6, die Leitung 7, den wärmeaustauscher 8 und die Leitung 9 zur ersten Kontakthorde 10. Das vorkatalysierte Gas nach der ersten Kontakthorde wird durch Einblasen von kaltem, nicht umgesetztem Gas über die Leitung 5a gekühlt. Das gekühlte Gas wird in der zweiten Kontakthorde 13 weiter umgesetzt und wird dann über die Leitung 13a zum Wärmeaustauscher 8 geführt und dort auf die Arbeitstemperatur der dritten Kontakthorde 17 gekühlt.
Nach der dritten Kontakthorde 17 gelangt das Gas über die Leitung 18 zum Zwischenwärmeaustauscher 19 und 20 und über die Leitung 21 zum Verdampfer 23 und Economizer 24. Im Zwischenwärmeaustauscher 19 und 20 erfolgt eine teilweise Bildung von Schwefelsäuredampf aus dem im Gas vorhandenen Wasserdampf und dem in den ersten drei Kontakthorden gebildeten SO₃. Im Verdampfer 23 und Economizer 24 wird weiter Schwefelsäuredampf gebildet, der zu Schwefelsäure kondensiert wird. Über die Leitung 25 gelangt das Gas über den Sprühabscheider 26, die Zwischenwärmeaustauscher 20 und 19 zur vierten Kontakthorde. In der vierten Kontakthorde 30 wird das verbleibende SO₂ und das von SO₃ und H₂O weitestgehend befreite Gas weiter umgesetzt und gelangt über die Leitung 31, den Wärmeaustauscher 6 und die Leitung 32 zum Absorptionsturm 34. Im Absorptionsturm wird das Gas gekühlt und von SO₃ befreit.
Im Speisewasservorwärmer 36 wird Speisewasser von z.B. 30°C vorgewärmt und gelangt über die Leitung 38 zum Speisewasserbehälter 39. Das benötigte Speisewasser gelangt über die Speisewasserpumpe 40 zusammen mit dem Kreislaufwasser über die Druckerhöhungspumpe 41 und die Leitung 42 zum Economizer 24. Das praktisch auf Sattdampftemperatur vorgewärmte Speisewasser gelangt nach dem Economizer 24 zum Teil über die Leitung 44 zum Gasvorwärmer 2 und über die Leitung 45 zur Druckerhöhungs pumpe 41. Der andere Teil des vorgewärmten Speisewassers gelangt über die Leitung 43 zur Dampftrommel 46. Über die Leitung 47, die Umwälzpumpe 48, den Verdampfer 23 und die Leitung 50 wird der größte Teil der Schwefelsäure-Bildungswärme in Form eines Dampf-Wasser-Gemisches in die Dampftrommel 46 überführt und gelangt über die Leitung 54 zum Verbraucher.
Über die Leitung 55 wird die kondensierte und abgeschiedene Schwefelsäure mit einer Konzentration von etwa 100% zum Absorptionsturm 34 geleitet. Die produzierte Säure wird über die Leitung 33 abgegeben.
Nach 3 gelangt über die Leitung 1 entstaubtes, gewaschenes, gekühltes und entnebeltes SO₂-haltiges Gas in den Vorwärmer 2 und wird dort mittels Druck-Heißwasser von z.B. 42°C auf 90°C (über den Taupunkt) vorgewärmt. Über die Kompressionswärme im Gebläse 4 wird das Gas auf etwa 130°C erwärmt und gelangt über den Wärmeaustauscher 6, die Leitung 7, den Wärmeaustauscher 8 und die Leitung 9 zur ersten Kontakthorde 10. Das vorkatalysierte Gas verläßt die erste Kontakthorde über die Leitung 11 und wird im Wärmeaustauscher 8 auf die Arbeitstemperatur der zweiten Kontakthorde abgekühlt. Nach der zweiten Kontakthorde 13 gelangt das Gas über die Leitung 14 zum Dampfüberhitzer 15 und wird dort auf die Arbeitstemperatur der dritten Kontakthorde abgekühlt. Nach der dritten Kontakthorde 17 gelangt das Gas über die Leitung 18 zum Zwischenwärmeaustauscher 19 und 20 und über die Leitung 21 zum Verdampfer 23 und Economizer 24. Im Zwischenwärmeaustauscher 19 und 20 erfolgt eine teilweise Bildung von Schwefelsäuredampf aus dem im Gas vorhandenen Wasserdampf und dem in den ersten drei Kontakthorden gebildeten SO₃. Im Verdampfer 23 und Economizer 24 wird weiter Schwefelsäuredampf gebildet, der zu Schwefelsäure kondensiert wird. Über die Leitung 25 gelangt das Gas über den Sprühabscheider 26, die Zwichenwärmeaustauscher 20 und 19 zur vierten Kontakthorde. In der vierten Kontakthorde 30 wird das verbleibende SO₂ und das von SO₃ und H₂O weitestgehend be freite Gas weiter umgesetzt. Im Verdampfer 31a wird das Gas vorgekühlt und gelangt über die Leitung 31b, den Wärmeaustauscher 6 und die Leitung 32 zum Absorptionsturm 34. Im Absorptionsturm wird das Gas gekühlt und von SO₃ befreit.
Im Speisewasservorwärmer 36 wird Speisewasser von z.B. 30°C vorgewärmt und gelangt über die Leitung 38 zum Speisewasserbehälter 39. Das benötigte Speisewasser gelangt über die Speisewasserpumpe 40 zusammen mit dem Kreislaufwasser über die Druckerhöhungspumpe 41 und die Leitung 42 zum Economizer 24. Das praktisch auf Sattdampftemperatur vorgewärmte Wasser gelangt nach dem Economizer 24 zum Teil über die Leitung 44 zum Gasvorwärmer 2 und über die Leitung 45 zur Druckerhöhungspumpe 41. Der andere Teile des vorgewärmten Wassers gelangt über die Leitung 43 zur Dampftrommel 46. Über die Leitung 47, die Umwälzpumpe 48, den Verdampfer 23 und die Leitung 50 wird der größte Teil der Schwefelsäure-Bildungswärme in Form eines Dampf-Wasser-Gemisches in die Dampftrommel 46 überführt. Sattdampf gelangt über die Leitung 51 zum Überhitzer 15 und von dort über die Leitung 54 zum Verbraucher.
Über die Leitung 55 wird die kondensierte und abgeschiedene Schwefelsäure mit einer Konzentration von etwa 100% zum Absorptionsturm 34 geleitet. Die produzierte Säure wird über die Leitung 33 abgegeben.
Nach 4 gelangt über die Leitung 1 entstaubtes, gewaschenes, gekühltes und entnebeltes SO₂-haltiges Gas in den Vorwärmer 2 und wird dort mittels Heißluft, die im Luftvorwärmer 55 erzeugt wird, von z.B. 27°C auf 90°C (über den Taupunkt) vorgewärmt. Über die Kompressionswärme im Gebläse 4 wird das Gas auf etwa 140°C erwärmt und gelangt über den Vorwärmer 44a, der mit Speisewasser von über 200°C betrieben wird, über den Wärmeaustauscher 6, die Leitung 7, den Wärmeaustauscher 8 und die Leitung 9 zur ersten Kontakthorde 10. Das vorkatalysierte Gas nach der ersten Kontakthorde wird durch Einblasen von kaltem, nicht umgesetztem Gas über die Leitung 5a gekühlt. Nach der zweiten Kontakthorde 13 gelangt das Gas über die Leitung 13a zum Wärmeaustauscher 8 und wird dort auf die Arbeitstemperatur der dritten Kontakthorde gekühlt. Nach der dritten Kontakthorde 17 gelangt das Gas über die Leitung 18 zum Zwischenwärmeaustauscher 19 und 20 und über die Leitung 21 zum Vorüberhitzer 22, Verdampfer 23 und Economizer 24. Im Zwischenwärmeaustauscher 19 und 20 erfolgt eine teilweise Bildung von Schwefelsäuredampf aus dem im Gas vorhandenen Wasserdampf und dem in den ersten drei Kontakthorden gebildeten SO₃. Im Vorüberhitzer 22, Verdampfer 23 und Economizer 24 wird weiter Schwefelsäuredampf gebildet, der zu Schwefelsäure kondensiert wird. Über die Leitung 25 gelangt das Gas über den Sprühabscheider 26, die Zwischenwärmeaustauscher 20 und 19 zur vierten Kontakthorde. In der vierten Kontakthorde 30 wird das verbleibende SO₂ und das von SO₃ und H₂O weitestgehend befreite Gas weiter umgesetzt und gelangt über die Leitung 31 zum Endüberhitzer 53a, zum Wärmeaustauscher 6, zum Luftvorwärmer 55 und über die Leitung 32 zum Absorptionsturm 34. Im Absorptionsturm wird das Gas gekühlt und von SO₃ befreit. Im Speisewasservorwärmer 36 wird Speisewasser von z.B. 30°C vorgewärmt und gelangt über die Leitung 38 zum Speisewasserbehälter 39. Das benötigte Speisewasser gelangt über die Speisewasserpumpe 40 zusammen mit dem Kreislaufwasser über die Druckerhöhungspumpe 41 und die Leitung 42 zum Economizer 24. Das praktisch auf Sattdampftemperatur vorgewärmte Speisewasser gelangt nach dem Economizer 24 zum Teil über die Leitung 44 zum Vorwärmer 44a und über die Leitung 45 zur Druckerhöhungspumpe 41. Der andere Teile des vorgewärmten Speisewassers gelangt über die Leitung 43 zur Dampftrommel 46. Über die Leitung 47, die Umwälzpumpe 48, den Verdampfer 23 und die Leitung 50 wird der größte Teil der Schwefelsäure-Bildungswärme in Form eines Dampf-Wasser-Gemisches in die Dampftrommel 46 überführt. Sattdampf gelangt über die Leitung 51 zum Vorüberhitzer 22 und von dort über die Leitung 53 zum Endüberhitzer 53a und über die Leitung 54 zum Verbraucher.
Über die Leitung 55 wird die kondensierte und abgeschiedene Schwefelsäure mit einer Konzentration von 100% zum Absorptionsturm 34 geleitet. Die produzierte Säure wird über die Leitung 33 abgegeben.
Die an den einzelnen Positionen gemessenen Parameter sind in der nachstehenden Tabelle angegeben: Tabelle

Claims

Verfahren zur Herstellung von konzentrierter Schwefelsäure durch katalytische Umsetzung von SO₂ zu SO₃ in Gegenwart von Wasserdampf in zwei Kontaktstufen, wobei a) das in der ersten Kontaktstufe eingesetzte Reaktionsgas Wasserdampf enthält, wobei der Wasserdampfgehalt so eingestellt ist, daß im Reaktionsgas nach Verlassen der ersten Kontaktstufe ein H₂O/SO₃-Molverhältnis von 0,9 bis 1,1 vorliegt; b) man das nach der ersten Kontaktstufe erhaltene Reaktionsgas durch indirekten Wärmeaustausch mit dem in die zweite Kontaktstufe einzuführenden Gas soweit kühlt, daß eine teilweise Bildung von Schwefelsäuredampf aus dem im Gas vorhandenen Wasserdampf und dem in der ersten Kontaktstufe gebildeten Schwefeltrioxid erfolgt; c) man das gekühlte Reaktionsgas in einem Dampferzeugungsaggregat, bestehend aus Überhitzer, Verdampfer und Economizer oder aus Verdampfer und Economizer, soweit kühlt, daß der gebildete Schwefelsäuredampf kondensiert, wobei die Austrittstemperatur des Restgases aus dem Dampferzeugungsaggregat eine Temperatur von weniger als 160°C beträgt; d) man den im Dampferzeugungsaggregat erzeugten Dampf unter einem Druck von 5 bis 30 bar aus dem System abführt; e) man das Restgas nach Austritt aus dem Dampferzeugungsaggregat durch indirekten Wärmeaustausch mit dem aus der ersten Kontaktstufe erhalte nen Reaktionsgas auf die Arbeitstemperatur der zweiten Kontaktstufe aufheizt, in die zweite Kontaktstufe leitet und f) das restliche SO₂ zu SO₃ umgesetzt und dieses durch Zusatz von Wasser in Schwefelsäure umgewandelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den aus dem Dampferzeugungsaggregat abgeführten Dampf bei einem Druck von 15 bis 25 bar, insbesondere bei etwa 20 bar, aus dem System abführt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den Verdampfer des Dampferzeugungsaggregats als Zwangsumlaufsystem ausbildet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man den Wärmeaustauscher nach der ersten Kontaktstufe zweistufig ausbildet, wobei der Werkstoff der ersten, kalten Stufe Edelstahl ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die im Economizer abgeführte Wärme zum Teil über einen Druckwasser-Kreislauf ausnutzt, um das SO₂-haltige Gasgemisch vor der ersten Kontaktstufe über seinen Taupunkt zu erwärmen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man das kalte SO₂-haltige Gasgemisch vor Eintritt in die erste Kontaktstufe direkt mittels eines elektrischen Anheizaggregates oder indirekt mit der Reaktionswärme aus der zweiten Kontaktstufe oder mit einem mit Öl oder Gas befeuerten Anheizaggregat über seinen Taupunkt erwärmt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man ein entstaubtes, gewaschenes, gekühltes, entnebeltes und feuchtes SO₂-haltiges Gas einsetzt.