DE1257757B

DE1257757B - Verfahren zur Trocknung von Chlorwasserstoff enthaltenden Gasen

Info

Publication number: DE1257757B
Application number: DEF39857A
Authority: DE
Inventors: Dr Hans Zirngibl; Dr Jakob Rademachers
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1963-05-28
Filing date: 1963-05-28
Publication date: 1968-01-04
Also published as: AT249697B; BE648361A; GB1057537A; US3273312A; NL6405837A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

COIb

Deutsche Kl.: 12 i-7/08

Nummer: 1 257 757

Aktenzeichen: F 39857IV a/12 i

Anmeldetag: 28. Mai 1963

Auslegetag: 4. Januar 1968

Die vorliegende Erfindung betrifft ein kontinuierliches Verfahren zur Trocknung von Chlorwasserstoff enthaltenden Gasen, die eventuell auch Feststoffe enthalten können, mit Schwefelsäure.

Alle bisher bekanntgewordenen Verfahren zur Erzeugung von wasserfreiem Chlorwasserstoffgas mittels Schwefelsäure haben den Nachteil, daß erhebliche Korrosionsfragen und schwierige Regenerierungsverfahren der dabei anfallenden verdünnten Schwefelsäure auftreten. Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, hat man in neuerer Zeit andere, wenig wirtschaftliche Trocknungsmittel, beispielsweise Boroxid oder Metaborsäure, eingesetzt. Diese Trocknungsmittel sind jedoch für feststoffhaltige Gase nicht geeignet.

Es wurde nun ein Verfahren zur Trocknung von Chlorwasserstoff enthaltenden Gasen mit Schwefelsäure gefunden, das die obenerwähnten Schwierigkeiten vermeidet. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserdampf und Chlorwasserstoff enthaltende Gas in eine mindestens 125° C heiße, mindestens 55%ige Schwefelsäure eingetaucht und anschließend mit dieser Temperatur in eine darüber befindliche Absorptionsapparatur geleitet wird, um dort mit einer im Gegenstrom geführten halbkonzentrierten Schwefelsäure unter Abführung der dabei auftretenden Wärmemenge in der Art getrocknet zu werden, daß sich am Kopf der Absorptionsapparatur eine Temperatur von höchstens 60° C einstellt, wobei die Konzentration der in die Absorptionsapparatur einlaufenden Schwefelsäure etwa 70%, vorzugsweise 68% H₂SO₄ betragen soll, während die Konzentration der ablaufenden Schwefelsäure nicht unter 55% H₂SO₄ und ihre Temperatur in der Nähe des Siedepunktes der verdünnten Säure liegen soll.

Die auf höchstens 55% H_aSO₄-Gehalt verdünnte Schwefelsäure wird noch heiß über einen Überlauf, bevorzugt in einen Tauchbrennerverdampfer geleitet, dort zu einem H₂SO₄-Gehalt von etwa 70%, vorzugsweise 68%, konzentriert und nach Kühlen sowie Befreien von eventuell auftretenden Feststoffen wieder im Kreislauf zur Absorptionsapparatur zurückgeführt.

Die Temperatur am Kopf der Absorptionsapparatur muß deshalb bei 60° C oder tiefer liegen, weil andernfalls keine vollständige Trocknung eintritt. Diese Temperatur kann nun dadurch eingehalten werden, indem man die auftretende Wärme in der Absorptionsapparatur durch ein Kühlmittel, beispielsweise Wasser, über indirekte Kühlung oder durch stärkere Beaufschlagung mit der kälteren 68-

Verfahren zur Trocknung von
Chlorwasserstoff enthaltenden Gasen

Anmelder:

Farbenfabriken Bayer Aktiengesellschaft,

5090 Leverkusen

Als Erfinder benannt:

Dr. Hans Zirngibl, 4100 Duisburg;

Dr. Jakob Rademachers, 4150 Krefeld

*

bis 70%igen Einlaufschwefelsäure im direkten Austausch abführt.

Im letzten Fall wird die indirekte Kühlung in den hinter den Tauchbrenner geschalteten Kühler verlegt. Hierbei erreicht die ablaufende dünnere Schwefelsäure nicht den niedrigen Schwefelsäuregehalt wie bei geringerer Beaufschlagung der Kreislaufsäure pro Volumeinheit des durchgesetzten Chlorwasserstoffgases.

Die Konzentration der ablaufenden Schwefelsäure soll deshalb nicht unter 55% sinken, da dann der in der Schwefelsäure verbleibende HCl-Gehalt merklich steigt. Ebenfalls steigt der HCl-Gehalt mit fallender Temperatur der Ablauf säure. In einer mit 125° C ablaufenden 55%igen Schwefelsäure wurde ein HCl-Gehalt von 0,05 Gewichtsprozent bestimmt, entsprechend einem HCl-Verlust von 0,15%.

Die Konzentration der einlaufenden Säure soll nicht über 70% H₂SO₄ steigen, da dann in den Abgasen des Tauchbrennerverdampfers merkliche Anteile von SO₃-Gasen auftreten.

Die Absorptionsapparatur kann vorteilhaft aus Graphit erstellt und als Plattenkühler, Linsenkühler oder auch als Füllkörperkolonne ausgebildet sein.

Da bei der Verwendung von Füllkörperkolonnen die Berieselungsdichte der aufzugebenden Schwefelsäure bei vernünftiger Leerrohrgeschwindigkeit des durchzuschickenden Chlorwasserstoffgases relativ gering ist, empfiehlt es sich, durch eine aufgesetzte Bodenkolonne für einen besseren Stoffaustausch in der Endphase zu sorgen. Aus gleichem Grund versieht man bei Verwendung eines Plattenkühlers die Überläufe von Platte zu Platte zweckmäßigerweise mit Glocken.

Die heißen, wasserdampfhaltigen Chlorwasserstoffgase werden vorteilhaft in eine Blase geleitet, in der sich die ablaufende dünnere Schwefelsäure sammelt.

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Hier wird die Temperatur der heißen Gase gebrochen. Die Blase ist gummiert und säurefest ausgemauert, besitzt einen Gaseinlaß, der die Gase zwingt, in die Säure einzutauchen, sowie einen Beruhigungsraum auf der Seite der aufsteigenden Gase, um mitgerissene Tropfen abzuscheiden.

Die Aufkonzentrierung der verdünnten Säure erfolgt zweckmäßigerweise in einem Tauchbrennerverdampfer bekannter Bauart. Wenn eine Brennerkonstruktion gemäß der belgischen Patentschrift 589 339 verwendet wird, kann die Heizenergie in sehr wirtschaftlicher Weise durch Verbrennen von Bunkeröl aufgebracht werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl für die Trocknung von reinem Chlorwasserstoffgas wie auch von solchen Gasen in Betracht gezogen werden, die neben Chlorwasserstoff noch andere, gegenüber Schwefelsäure indifferente Gase, wie Chlor oder Stickstoff, enthalten. Solche Gase treten beispielsweise beim Deacon-Prozeß auf.

Das Verfahren nach der Erfindung eignet sich besonders für die Trocknung von solchen Chlorwasserstoff enthaltenden Gasen, die neben Inertgasanteilen noch mitgerissene Feststoffe enthalten, wie sie beispielsweise bei der thermischen Zersetzung von FeCl₂ · 4 H₀O auftreten. Die dabei mitgerissenen Eisenoxidstaubteilchen werden von der Schwefelsäure aus dem Gasstrom herausgewaschen, setzen sich mit dieser zu Eisensulfat um, das bei Konzentrierung der Schwefelsäure im Tauchbrennerverdämpfer als Monohydrat ausfällt und nach der Kühlung im nachgeschalteten Eindicker abgetrennt wird.

Nachfolgend wird das Verfahren an Hand von Beispielen und einer Abbildung näher beschrieben.

Beispiel 1

Ein aus der FeCl₂ · 4 H₂O-Zersetzung kommendes 400° C heißes Gasgemisch mit 92 Gewichtsteilen Chlorwasserstoff, 68 Gewichtsteilen Wasserdampf und 167 Gewichtsteilen inerten Gasen (Stickstoff) wird in eine 125° C heiße, 55%ige Schwefelsäure eingeleitet. Die Schwefelsäure befindet sich in einem ausgemauerten Behälter 1, der über einen Überlauf mit einem Tauchbrennerverdampfer 2 in Verbindung steht. Über dem Behälter ist ein Plattenkühler aus Graphit 3 angebracht, in dem die aus der 55°/oigen Schwefelsäure aufsteigenden Gase durch entgegengeführte 69%ige Schwefelsäure vom Wasser befreit werden. Die Überläufe von Platte zu Platte sind mit Glocken versehen, um einen besseren Stoffaustausch zu bewirken. Die dabei auftretende Wärmemenge (Kondensations- und Verdünnungswärme sowie fühlbare Wärme der Gase) wird, durch Wasserkühlung abgeführt. Wird so viel Wärme abgeführt, daß sich am Kopf des Kühlers bei einer Aufgabe von 268 Gewichtsteilen 69%iger Schwefelsäure eine Temperatur von 60° C und tiefer einstellt, dann wird dem Gasgemisch das Wasser praktisch zu 100% entzogen. Hierbei müssen bei 1000 Nm³ Zersetzungsgas mindestens 200 000 Kcal abgeführt werden. Die in den Tauchbrenner mit 55% H₂SO₄-Gehalt überlaufende Säure wird auf 69% konzentriert, wobei 68 Gewichtsteile Wasser zu verdampfen sind, anschließend im Behälter 4 auf 50° C gekühlt und in einem Eindicker 5 durch Absetzen des aus Eisenoxidstaub entstandenen Eisensulfatmonohydrats geklärt, um dann wieder im Kopf des Plattenkühlers aufgegeben zu werden. Der HCl-Gehalt in der heißen, dem Tauchbrennerverdampfer zufließenden 55%igen Säure beträgt 0,05 Gewichtsprozent.

Beispiel 2

Bei der gleichen Anordnung wie im Beispiel 1 wird durch geringere Wärmeabfuhr in der Absorptionsstufe eine Kopftemperatur von 70° C eingehalten. Das abgehende Gasgemisch enthält dann noch neben dem Inertgasanteil 4 Gewichtsprozent Wasser, auf Chlorwasserstoff bezogen. Bei einer Kopftemperatur von 80^: C ist im abgehenden Gas bereits 9% Wasser enthalten.

Beispiel 3

Bei der gleichen Anordnung wie im Beispiel 1 verringert sich die abzuführende Wärmemenge in der Absorptionsapparatur um 11 %, wenn so viel 69%ige Säure im Kreislauf geführt wird, daß sich die dem Tauchbrennerverdampfer zugeführte Schwefelsäure auf 60 Gewichtsprozent einstellt. Das entspricht einer Säuremenge, die um 70% höher liegt als im Beispiel 1. Bei einer Endkonzentration der aus der Blase 1 ablaufenden Schwefelsäure von 65 Gewichtsprozent verringert sich die in der Absorptionsstufe abzuführende Wärmemenge um 52%, während sich die umlaufende Säure um 313 Gewichtsprozent erhöht.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Trocknung von Chlorwasserstoff enthaltenden Gasen mit Schwefelsäure, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserdampf und Chlorwasserstoff enthaltende Gas in eine mindestens 125° C heiße, mindestens 55%ige Schwefelsäure eingetaucht und anschließend mit dieser Temperatur in eine darüber befindliche Absorptionsapparatur geleitet wird, um dort mit einer im Gegenstrom geführten halbkonzentrierten Schwefelsäure unter Abführung der dabei auftretenden Wärmemenge in der Art getrocknet zu werden, daß sich am Kopf der Absorptionsapparatur eine Temperatur von höchstens 6O⁰C einstellt, wobei die Konzentration der in die Absorptionsapparatur einlaufenden Schwefelsäure etwa 70%, vorzugsweise 68% H₂SO₄ betragen soll, während die Konzentration der ablaufenden Schwefelsäure nicht unter etwa 55% H₂SO₄ und ihre Temperatur in der Nähe des Siedepunktes der verdünnten Säure liegen soll.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ablaufende verdünnte Schwefelsäure über Tauchbrennerverdampfer bekannter Bauart wieder auf vorzugsweise 68%ige Schwefelsäure eingedampft und nach Kühlung auf vorzugsweise etwa 60^c C wieder in den Kreislauf zurückgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abführung von Gaswärme oder Absorptionswärme in der Absorptionsapparatur entweder ganz oder teilweise mit der auf 60° C gekühlten Schwefelsäure erfolgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen