DE2210637A1

DE2210637A1 - Verfahren zur herstellung eines schwefeldioxid enthaltenden gases aus einer eisen(ii)sulfat-haltigen schwefelsaeure

Info

Publication number: DE2210637A1
Application number: DE2210637A
Authority: DE
Inventors: Herbert Furkert
Original assignee: Chemiebau Dr A Zieren GmbH and KG
Current assignee: Chemiebau Dr A Zieren GmbH and KG
Priority date: 1972-03-06
Filing date: 1972-03-06
Publication date: 1973-09-20
Also published as: GB1424778A; DE2210637B2; FR2174916A1; BE796201A; US3906039A; IT981074B; FR2174916B1; JPS49196A

Description

C H E Ά Ι E Β A U

5 Köln-Hungersdorf
Aachener Straße 958

Verfahren zur Herstellung eines Schwefeldioxid enthaltenden Gases aus einer Eisen(II;sulfathaltigen .Schwefelsäure

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schwefeldioxid enthaltenden Gases aus einer wässrigen Eisen(II)sulfat und ggfs. andere Metallsulfate und etwa 10 bis 40 Gew.-% H₂SO₄ enthaltenden Schwefelsäure durch Eindampfen und reduzierende Spaltung der Säure bei Temperaturen zwischen 850 und 1100⁰G zu einem SO₂-enthaltenden Spaltgas.

Bei mehreren chemisch-technischen Verfahren fällt eine Metallsulfat-haltige, wässrige Schwefelsäure an, deren umweltneutrale Beseitigung Probleme aufwirft. So entsteht bei der Titandioxid-Herstellung eine wässrige Abfallschwefelsäure, die beträchtliche Mengen FeSO₄ und geringe Anteile MgSO₄, TiOSO. und andere Metallsulfate enthält. Beim Beizen von Eisen mit Schwefelsäure fällt eine Absäure mit beispielsweise 15 Gew.-% H₂SO^ und 15 Gew.-% FeSQ₄ an, deren FeSO₄-Gehalt verringert und deren H₂ SO^-Gehalt entsprechend erhöht werden muß, wenn sie erneut als Beizsäure verwendet werden soll.

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Es ist bereits-bekannt, die Absäure aus Beizereien durch Versprühen in einen Turm, der von Heizgasen durchzogen wird, soweit zu konzentrieren, daß nach Zumischen von konzentrierter Schwefelsäure Eisen(II)sulfat-Monohydrat ausfällt, das anschließend abgetrennt wird. Nach diesem Verfahren wird der Eisensulfat-Gehalt gesenkt und der Schwefelsäuregehalt erhöht. Das Verfahren stellt jedoch nur eine Teilregeneration der Säure dar, denn es gelingt nicht, das Eisen vollständig zu entfernen. Demzufolge müssen diese Säuren häufig ausgetauscht werden (Stahl und Eisen 21 095^), S. 888 ff.)·

Es ist ferner bekannt, eine Eisensulfat-Monohydrat-Suspension zusammen mit einem Brennstoff und einem sauerstoffhaltigen Gas bei Temperaturen zwischen 700 und 1100 C unter Bildung von SO₂ abzurosten. Diese Suspension soll durch Auflösung von Eisensulfat-Heptahydrat gebildet werden. Als Heptahydrat kann jedoch nur ein Teil des in eisenhaltigen Abfallschwefelsäuren enthaltenen Eisen(II)sulfats kristallisiert werden. Die Auskristallisation des Heptahydrats und Wiederauflösung unter Bildung der Monohydrat-Suspension ist zudem ziemlich aufwendig (Britische Patentschrift 1 017 661).

Es ist auch schon bekannt, eine wässrige Schwefelsäure mit 30 bis 60 Gew.-% H₂SO^, die organische Verbindungen und Ammoniumsalze enthalten kann, durch direkten Wärmeaustausch mit 900 bis 1100⁰C heißen Spaltgasen auf 60 bis 75 Gew.-% H₂SO^, zu konzentrieren und die konzentrierte Säure bei Temperaturen zwischen 900 und 1?00°C zu SO₂-haltigen Gasen zu spalten. Dieses Verfahren ist für Abfallschwefelsäuren geeignet, deren Verunreinigungen sich unter den Spaltbedingungen in gasförmige Produkte zersetzen, nicht Jedoch für Eisen(II)sulfat-haltige Abfallschwefelsäuren, die bei der Spaltung sehr feinteiliges Eisenoxid bilden (Deutsche Auslegeschrift ? 037 619). ' ·' '

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Es ist ferner bekannt, eine Abfallschwefelsäure aus der Titandioxid-Fabrikation durch Tauchbrenner von etwa ?O auf etwa.65 Gew.-% H₂SO^ unter Abscheidung von Üisen- und Titansulfat einzudampfen, worauf die Säure nach filtration der Sulfate weiter bis auf 9* bis 95 Gew.-% H₂S(X eingedampft und anschließend von dem dabei ausgefallenen Schlamm getrennt wird. Abgesehen von dem beträchtlichen Wärmebedarf in den beiden Eindampfungsstufen ergibt sich als Nachteil dieses Verfahrens, daß die hochkonzentrierte Schwefelsäure trotz zweimaliger Abscheidung der ausgefallenen Sulfate noch geringe Mengen Aluminiumsulfat gelöst enthält, das nur langsam ausfällt und bei der Wiederverwertung der Säure für den Ilmenit-Aufschluß stört (USA Patentschrift - ?1O 156). Man hat daher auch schon zwischen der Tor- und Hochkonzentrierung eine zweistufige Alterung des Yorkonzentrates vorgenommen, um das Aluminiumsulfat weitgehend in eine filtrierfähige Form zu bringen (Deutsche Auslegeschrift 1 "10*

Schließlich ist es bekannt, Abfallschwefelsäure aus der Titandioxid-Fabrikation durch Tauchbrenner einzudampfen und die eingedampfte Säure in Form einer Lösung oder Suspension in einer Wirbelschicht bei 900 bis 1100⁰G thermisch zu spalten und die gebildeten iietalloxide aus dem Gasstrom abzutrennen. Dieses Verfahren mit Voreiiidampfung durch Tauchbrenner hat einen hohen spezifischen Energieverbrauch (Belgische Patentschrift 6*.* Π9).

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens, bei dem wenigstens ein Teil des in Abfallschwefelsäuren mit Gehalt an Eisen(II)sulfat und ggfs. anderen iietallsulfaten enthaltenen Sulfatschwefels in Form von SO₂-haltigem Gas zurückgewonnen wird. Insbesondere soll

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auf diese Weise durch Kontaktoxidation des so erhaltenen SO₂ -haltigen Gases eine an Pietallsulf aten, insbesondere Aluminiumsulfatfreie Schwefelsäure erzeugt werden, die für den Aufschluß von Titanerz wiederverwendet werden kann. Wesentlich ist ferner die Aufgabe, die Gewinnung der konzentrierten Schwefelsäure aus der verdünnten Abfallsäure mit einem Mindestmaß an Energie zu erreichen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß man die 1O-bis 40 %ige Schwefelsäure durch direkten Wärmeaustausch mit dem heißen Spaltgas unter Abscheidung eines Eisen(II)-sulfat und ggfs. andere Metallsulfate enthaltenen Niederschlages auf 55 bis 70 Gew.-% H₂ SO ^ eindampft und die eingedampfte Schwefelsäure der Spaltung zuführt. Die Ausnutzung des heißen Spaltgases zur Eindampfung der Dünnsäure und Abscheidung des Eisen(II)sulfat-haltigen Niederschlages läßt die bisher für die Vorkonzentrierung benötigten Tauchbrenner in Fortfall kommen und erfordert weder Dampf noch Vakuum. Das Wasser der Dünnsäure verdampft in das Spaltgas, wobei sich das Gas von etwa 900 bis 1100 C auf etwa 100 bis ?50°C abkühlt. Durch weitere Abkühlung des Spaltgases, das mit dieser Temperatur die Eindampfungs- stufe verläßt, kann aus diesem das Wasser wieder abgeschieden werden. Die Eindampfung wird bis auf eine Konzentration von 55 bis 70, vorzugsweise 60 bis 65 Gew.-% H₂SO^ geführt, weil bei höherer Eindampfung die Handhabung der eingedampften Säure wegen der ausgefallenen Metallsulfate(Aluminiumsulfat) schwierig wird.

Nach einer Ausführungsform spaltet man die eingedampfte Schwefelsäure mit dem suspendierten Niederschlag und trennt die bei der Spaltung gebildeten Metalloxide von dem heißen

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Spaltgas vor dessen Verwendung zur Eindampfung ab. Bei dieser Arbeitsweise wird aus dem opaltgasstrom ein im wesentlichen sulfatfreies Metalloxid-Gemisch erhalten. Die Abtrennung erfolgt zweckmäßigerweise durch einen oder mehrere Zyklone, in denen die Abscheidung bei Temperaturen von etwa 700 bis 900°C erfolgt. Nach Passieren der Zyklone tritt das von feinteiligen Metalloxiden weitgehend befreite Spaltgas in die Eindampfungsstufe ein, in der zugleich mit der Eindampfung restliche Metalloxide aus dem Spaltgas ausgewaschen werden.

Nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die eingedampfte Schwefelsäure von dem bei der Eindampfung ausgefallenen Niederschlag abgetrennt und dann gespalten. Der Niederschlag besteht im allgemeinen aus einem Gemisch von _: Hetallsulfaten und Metalloxiden, wobei die ersteren unmittelbar aus der Säure abgeschieden werden, während die Oxide durch Auswaschung aus dem Spaltgasstrom in den Niederschlag gelangen. Da in einer 55"bis 70 Gew.-%igen Schwefelsäure im wesentlichen nur noch Aluminium- und Magnesiumsulfat löslich sind, bestehen die aus dem Spaltgasstrom entfernten Anteile des Niederschlages* hauptsächlich aus den Oxiden dieser beiden Metalle. Bei Verarbeitung einer bei der Titanwei3herstellung anfallenden Diinnsäure trennt man nach der Eindampfung einen im wesentlichen aus Eisen-, Titanoxi-, Aluminium- und Magnesiumsulfat und -oxid bestehenden Niederschlag ab. Aluminiumoxid wie auch Magnesiumoxid gehen bei der Auswaschung aus dem Spaltgasstrom nicht wieder in Lösung. Sie lassen sich im Gegensatz zu den , bei der herkömmlichen Hochkonzentrierung der Säure mit Tauchbrenner anfallenden Aluminiumsulfat-Hydraten relativ leicht durch Filtrieren oder Zentrifugieren abtrennen. Darüberhinaus begünstigen sie die mit zunehmender Eindampfung

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erfolgende Abscheidung der Metallsulfat-Hydrate aus der Lösung, so daß Übersättigungen abgebaut werden und die vorkonzentrierte, von dem Niederschlag abgetrennte Schwefelsäure mit einem Mindestgehalt an Metallsulfaten in die Spaltstufe eintritt.

Vorzugsweise düst man die eingedampfte Schwefelsäure zur Spaltung in einen Reaktor ein, der von einem turbulenten Verbrennungsgasstrom durchzoge-n wird. Dieser als Turbulator bekannte Reaktor besteht aus einem etwa birnenförmigen, ausgemauerten Reaktionsraum, in den die heißen Verbrennungsgase am Boden unter starkem Drall eintreten. Zwischen einer äußeren spiralig aufwärts gerichteten Hauptströmung und einer axialen spiralig abwärts gerichteten Rückströmung bilden sich Bereiche hoher Turbulenz, die eine gute Durchmischung der an der Decke eingedüsten Dünnsäure mit dem heißen Verbrennungsgas bewirkt. Das erzeugte Spaltgas tritt am Reaktorkopf tangential aus dem Reaktionsraum aus. Die Erhitzung und Umsetzung der eingedüsten vorkonzentrierten Säure erfordert nur eine Verweilzeit in diesen Reaktionsraum zwischen 0,05 und ?, vorzugsweise 0,1 bis 1,0 Sekunden. Der Sauerstoffgehalt am Ausgang des Reaktionsraums liegt bei diesem Reaktortyp wie auch bei anderen Spaltöfen zwischen 0,5 und 10 Vol.-%, vorzugsweise zwischen 1 und 5 Vol.-% Sauerstoff.

Nach der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens spaltet man den von der vorkonzentriertea Säure abgetrennten Niederschlag getrennt von der eingedampften Schwefelsäure bei Temperaturen zwischen 850 und 1100⁰C und trennt die Feststoffe von dem dabei gebildeten Spaltgas ab. Insbesondere bei kleinen, mit hoher Gasturbulenz arbeitenden

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Spaltöfen (Turbulatoren) empfiehlt sich der Einsatz mehrerer Einheiten, in denen etwas unterschiedliche .Reaktionsbedingungen gewählt werden, die der Spaltung der Säure bzw. des im wesentlichen aus Sulfat bestehenden Niederschlages angepasst sind.

Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, daß man die 10-bis 40 %ige Schwefelsäure in einer Serie von η je im wesentlichen aus Spalt-, Eindampf- und ϊ-renneinheit bestehenden Stufen eindampft und spaltet, in jeder Stufe den Niederschlag von der eingedampften Säure trennt, die abgetrennte Säure der Eindampfungseinheit und den niederschlag der Spalteinheit der folgenden Stufe zuführt, die dünne Säure der Eindampfungseinheit und die in der n. Stufe eingedampfte Säure der Spalteinheit der ersten Stufe zuführt und den nach der n. Stufe abgetrennten Niederschlag aus dem Prozeß entfernt, wobei η eine ganze Zahl von 1 bis 4, vorzugsweise 2 oder ^, bedeuten kann. Bei der Hintereinanderschaltung von η derartigen Stufen wird die Schwefelsäure stufenweise konzentriert, beispielsweise bei einer .Reihe von ^T Stufen, in der 1. Stufe von 25 auf 40 Gew.-%> H₂SO^,, in der zweiten Stufe von 40 auf 55 Gew.-% H₂ SO ^ und in der dritten Stufe von 55 auf 6? Gew.-% H₂SO^. Die Spaltgasströme aus den Eindampfeinheiten werden zweckmäßigerweise vereinigt und zusammen zwecks Kondensation des V/assers gekühlt und in bekannter Weise zu Schwefelsäure verarbeitet. Der Niederschlag der n. Stufe besteht überwiegend aus lietalloxiden und nur zum geringen Teil aus Eisensulfat-fionohydrat; in den ersten Stufen dagegen ■ überwiegt Eisensulfat-Monohydrat im Niederschlag. Die Einheiten jeder Stufe bestehen vorzugsweise aus einem Turbulator, einem diesem nachgeschalteten Leerturm für die Eindampfung und einem Dekantierbehälter. Da der Niederschlag

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einer Stufe in der folgenden Stufe gespalten wird, ist es nicht erforderlich, den Niederschlag säurefrei abzutrennen. Es genügt, den Niederschlag als Dickschlamm aus dem Dekantierbehälter abzuziehen und in der nächsten Stufe weiter zu spalten.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die verdünnte Schwefelsäure in einer ersten Stufe auf 40 bis 55 Gew.-% H₂ SO ^ und in einer zweiten Stufe auf 55 bis 70 Gew.-% H₂SO^ eingedampft, in der Spalteinheit der ersten Stufe ein Teil der in der zweiten Stufe eingedampften Säure und ggfs. ein Teil der in der ersten Stufe eingedampften Säure gespalten und in der Spalteinheit der zweiten Stufe der Niederschlag aus der ersten Stufe und ggfs. der übrige Teil der in der zweiten Stufe eingedampften Säure gespalten. Bei dieser zweistufigen Arbeitsweise wird in der Spalteinheit der ersten Stufe eine riiederschlagfreie Säure gespalten und in der Trenneinheit der ersten Stufe ein überwiegend aus Sulfat bestehender Niederschlag abgetrennt, der in der Spalteinheit der zweiten Stufe zusammen mit vorkonzentrierter Säure gespalten wird.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die 10- bis 40%»ige Schwefelsäure den Eindampfeinheiten einer Serie von je im wesentlichen aus Spalt-, Eindampf- und Trenneinheit bestehenden Stufen zugeführt, in jeder Stufe die eingedampfte Schwefelsäure von dem Niederschlag abgetrennt, die abgetrennte Schwefelsäure aller Stufen in wenigstens einer Spalteinheit gespalten, die Niederschläge aller Stufen in wenigstens einer anderen Spalteinheit gespalten und der Rückstand der Stufe, in der die Niederschläge gespalten werden, wenigstens teilweise aus dem Prozeß abgezogen. Bei einem zweistufigen Verfahren nach dieser Arbeitsweise wird die Dünnsäure beiden Eindampfstufen

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zugeführt. In der Spalteinheit der ersten Stufe wird nur Säure und in der Spalteinheit der zweiten. Stufe nur eingedickter Niederschlag gespalten.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen

Figur 1 das Fließbild einer aus drei Stufen bestehenden Spaltanlage mit in Reihe geschalteten Eindampfeinheiten,

Figur P das Fließbild einer aus zwei Stufen bestehenden Anlage mit hintereinander geschalteten Eindampfeinheiten und

Figur 3 das Fließbild einer Spaltanlage mit parallel beaufschlagten Eindampfeinheiten.

Bei der in Figur 1 dargestellten dreistufigen Eindampfanlage wird die zu spaltende Schwefelsäure durch Leitung 5 dem Leerturm 4 der ersten Stufe zugeführt, die aus Spaltofen 1, Leerturm 4 und Dekantierbehälter 7 besteht. In den Spaltofen 1 wird eine über Leitung ^5 herangeführte etwa 6^ %ige Schwefelsäure aus der letzten Stufe eingedüst und bei etwa 100O⁰G gespalten. Die Spalttemperatur wird durch Verbrennung von Heizöl erzeugt. Das Spaltgas wird in Turm 4 im Gegenstrom zu der Dünnsäure, die etwa °0 Gew.-% H₂SO^ und Metallsulfate enthält, geführt. Die Säure wird dabei auf 40 Gew.-^c/ö H₂SO^, konzentriert, in dem Dekantiergefäß 7 vom Niederschlag getrennt und über Leitung 15 dem Eindampfturm 14 der zweiten Stufe zugeführt, in dem sie auf etwa 55 Gew.-% H₂SO^, konzentriert wird.

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Der in dem Dekäntierbehälter 7 abgetrennte Schlamm wird durch Leitung 10 in den Spaltofen 11 der zweiten Stufe eingedüst und dort gespalten. Das Spaltgas dient zur Beheizung des Eindampfturms 14 dieser Stufe. Nach Trennung der Säure aus ' Turm 14 von dem erneut gebildeten Niederschlag in Dekantiergefäß 17 gelangt sie durch Leitung ?5 in den Eindampftur.m ?4 der dritten Stufe und wird dort auf etwa 63 Gew.-% H₂SO^ konzentriert. Der in dem Dekantierbehälter 17 abgetrennte ί Sulfat-Schlamm wird über °.Q in-den Spaltofen ⁰A eingediist, dessen Spaltgas zur Beheizung des .Eindampfturms ?4 dient. Die in dem Turm 9.4 eingedampfte Lösung wird in dem Dekantier- '■ gefäß oder Filter <7 in Schwefelsäure und Feststoff getrennt. j Der Feststoff wird bei ⁷O abgezogen, während die etwa .

6⁷I Gew.-%ige Schwefelsäure über Leitung 35 dem Spaltofen 1 der ersten Stufe zugeführt wird. Die SO₂-haltigen Spaltgase j werden bei 6, 16 und ?_6 aus den Eindampftürmen der drei ! Stufen abgezogen, vereinigt und nach weiterer Kühlung auf j 40 bis 60⁰C zwecks weitgehender Absehe
Wassers auf Schwefelsäure verarbeitet.

40 bis 60⁰C zwecks weitgehender Abscheidung des enthaltenen

Figur P zeigt eine zweistufige Anlage zur Spaltung von Abfallschwefelsäure, der die zu verarbeitende Dünnsäure mit etwa 20 Gew.-% H₂SO. bei 5 zugeführt wird. Die Eindampfung in dem Leerturm 4 erfolgt mit Hilfe der heißen Spaltgase aus dem Spaltofen 1. Die auf etwa 50 Gew.-% H₂SO^ in Turm 4 eingedampfte Säure wird in dem Dekantierbehälter 7 von den ausgefallenen Metallsulfaten getrennt und teils durch Leitung 15 dem Eindampfturm 14 der zweiten Stufe, teils durch Leitung 8 dem Spaltofen 1 der ersten Stufe zugeführt. Der aus dem Dekantiergefäß 7 abgezogene Schlamm wird durch Leitung 10 ebenso wie ein Teil der über Leitung 1? zugeführten

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in der zweiten Stufe konzentrierten Säure in den Ofen 11 eingedüst und gespalten. Das aus dem Ofen 11 abziehende SO₂-haltige Gas dient zur üindampfung in den Turm 14 und verläßt die Anlage durch Leitung 16. Die in dem Turm 14 eingedickte Säure wird in dem Dekantierbehälter 17 in einen Bückstand, der aus viel Metalloxid und wenig Metallsulfat besteht und- eine etwa 6~ /»ige Säure getrennt. Die Säure wird teils durch Leitung °5 dem Spaltofen 1 der ersten Stufe und teils über Leitung ^Λ·° dem Spaltofen 11 der zweiten Stufe zugeführt. Die aus den j£inda:^r;pfern 4, 14 abgezogenen Spaltgasstrome 6, 16 werden in üblicher Weise durch Kontaktoxidation zu konzentrierter Schwefelsäure verarbeitet.

Figur 3 zeigt eine Anlage, bei der zwei je aus Spaltofen 1 bzw. 11, jündampfturm 4 bzw. 14 und jjekantierbehälter 7 bzw. 17 bestehende Einheiten parallel geschaltet sind. Die Dünnsäure wird in die .ßindampftürme4^4 durch Leitungen 5* 15 eingedüst. Die Türme 4, 14 werden durch die heißen Spaltgase aus den Spaltöfen 1 bzw. 11 beaufschlagt. Die aus den Eindampftürmen 4 bzw. 14 ablaufende Suspension wird in den Dekantierbehältern 7 bzw. 17 in Feststoff und Schwefelsäure getrennt. Der in 7 anfallende Feststoff besteht überwiegend aus Sulfat und wird zusammen mit einem Teil des in dem Dekantierbehälter 17 abgetrennten, durch Leitung 19 herangeführten Niederschlages, der überwiegend aus Oxid besteht, in dem Ofen 11 gespalten. Das Spaltgas aus 11 dient zur iSindampfung der Dünnsäure in dem Turm 14. Der übrige Teil des in dem Dekantierbehälter 17 abgetrennten Feststoffes wird bei °0 abgezogen. Die Überläufe beider Behälter 7» 17 werden durch Leitungen ?5» 8 dem Ofen 1 zugeführt und dort · gespalten. Die bei 6, 16 abgezogenen Gase werden vereinigt,

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gekühlt und in üblicher Weise durch Kontaktoxidation auf Schwefelsäure verarbeitet.

Beispiel

jüs werden 4915 kg/h Abfallschwefelsäure aus einer Titandioxid-Fabrik mit folgender Zusammensetzung verarbeitet: ^0,?5 Gew.-% H₂SO₄

0,76	Il	Il	TiOSO₄	weniger	als
*°^'*	Il	Il	FeSO₄	Sulfate,	Rest Wasser.
0,48	Il	Il	Al₂ (SO₁
0,?1	M	Il	MnSO₄
0,1	Il	Il	CaSO₄
3,77	Il	Il	MgSO₄;
0,15	Il	Il	andere

Diese Abfallsäure wird mit 4588 Nm /h Spaltgas von etwa 1100⁰C der unten angegebenen Zusammensetzung eingedampft. Die Üindampfstufe verlassen 7868 Nm Yh Spaltgas mit einer Temperatur von 165°C und folgender Zusammensetzung:

.-% SO₂

1	,93	Il	Il	O₂
5	,38	M	Il	CO₂
	,69	Il	Il	N₂ und
59	,17	Il	Il	H₂O.

Die eingedampfte Abfallsäure wird in einer Zentrifuge von den enthaltenen Feststoffen abgetrennt, wobei 8*6 kg eines Gemisches anfällt, das zu etwa 97 Gew.-% aus Metallsulfat und im übrigen aus Metalloxid besteht.

Nach Abtrennung des Niederschlages verbleiben 1587 kg/h vorkonzentrierte Säure mit 6⁷,0 Gew.-% H₂SO₄, ⁷·,5 Gew.-fr MeS0_/4

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und ",5 Gew.-% H₂O. jJiese Säure wird in einem Spaltofen, der mit ?66 kg/h Heizöl unter Zuführung von ^045 Nm /h auf 500⁰C vorgewärmter Luft gespalten. Das den Spaltofen verlassende Gas enthält 5,0 Vol.-% SO₂ ; J. ,1 Vol.-ft O₂ ; 9,0 YoI.-% CO₂ , 5?,6 Vol.-% Ii₂ , ⁷0,0 Vol.-% H₂O und °6 kg/h Metalloxid, das im Eindampfturm von der Säure aufgenommen wird. Das den fiindampfturm verlassende Gas hat nach Kühlung und Wasserentfernung einen SO₂-Gehalt von etwa 7»"¹ % und ist für die Weiterverarbeitung auf konzentrierte Schwefelsäure nach dem Kontaktverfahren geeignet.

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Claims

Dr. A. Zieren GmbH & Co. KG ■««%*# Köln-MünRersdorf Aachener Straße 958 Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines Schwefeldioxid enthaltenden Gases aus einer wässrigen Eisen(II)sulfat und ggfs. andere Metallsulfate und etwa 10 bis 40 Gew.-% H₂SO^ enthaltenden Schwefelsäure durch Eindampfen und reduzierende Spaltung der Säure bei Temperaturen zwischen 850 und 1100⁰C zu einem SO₂-enthaltenden Spaltgas, dadurch gekennzeichnet, daß man die 10-bis 40 %ige Schwefelsäure durch direkten Wärmeaustausch mit dem heißen Spaltgas unter Abscheidung eines Eisen(II)sulfat und ggfs. andere Metallsulfate enthaltenden Niederschlages auf 55 his 70 Gew.-% H₂SO₄ eindampft und die eingedampfte Schwefelsäure der Spaltung zuführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die eingedampfte Schwefelsäure mit dem suspendierten Niederschlag spaltet und bei der Spaltung gebildete Metalloxide von dem heißen Spaltgas vor dessen Ver wendung zur Eindampfung abtrennt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ■an die eingedampfte Schwefelsäure von dem Niederschlag abtrennt und dann spaltet.

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4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis ^, dadurch gekennzeichnet, daß man eine bei der litanweißherstellung anfallende jJünnsäure verarbeitet und nach der üindampfung einen, im wesentlichen aus üisen-, Titanoxi-, Aluminium- und Magnesiumsulfat und -oxid bestehenden Niederschlag abtrennt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die eingedampfte Schwefelsäure zur Spaltung in einen .Reaktor eindüst, der von einem turbulenten Verbrennungsgasstrom durchzogen wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche * bis 5₅ dadurch gekennzeichnet, daß man den Niederschlag getrennt von der eingedampften Schwefelsäure bei Temperaturen zwischen 850 und 110O⁰C spaltet und die Feststoffe von dem gebildeten Spaltgas abtrennt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche *■ bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die 10-bis 40 %ige Schwefelsäure in einer Serie von η je im wesentlichen aus Spalt-, JLindampf- und Trenneinheit bestehenden Stufen eindampft und spaltet, in jeder Stufe den Niederschlag von der eingedampften Säure trennt, die abgetrennte Säure der Üindampfungseinheit und den Niederschlag der Spalteinheit der folgenden Stufe zuführt, die dünne Säure der JSindampfungseinheit und die in der n. Stufe eingedampfte Säure der Spalteinheit der ersten Stufe zuführt und den nach der 11. Stufe abgetrennten Niederschlag aus dem Prozess entfernt, wobei η eine ganze Zahl von ^ bis 4 bedeuten kann (Fig. 1).

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8. Verfahren nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß man die verdünnte Schwefelsäure in einer ersten Stufe auf 40 bis 55 Gew.-% H₂ SO^ und in einer zweiten Stufe auf 55 eis 70 Gew.-% H₂SO^ eindampft, in der Spalteinheit der ersten Stufe wenigstens einen Teil der in der zweiten Stufe eingedampften Säure und ggfs. einen Teil der in der ersten Stufe eingedampften Säure spaltet und in der Spalteinheit der zweiten Stufe den Niederschlag aus der ersten Stufe und ggfs. den übrigen Teil der in der zweiten Stufe eingedampften Säure spaltet (Fig.2).

9· Verfahren nach einem der Ansprüche ^ bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man die 10-bis 40 %ige Schwefelsäure den Eindampfeinheiten einer Serie von je im wesentlichen aus Spalt-, Eindampf- und Trenneinheit bestehenden Stufen zuführt, in jeder Stufe die eingedampfte Schwefelsäure von dem Niederschlag trennt, die abgetrennte Schwefelsäure aller Stufen in wenigstens einer Spalteinheit spaltet, die Niederschläge aller Stufen in Wenigstens einer anderen Spalteinheit spaltet und den Rückstand der Stufe, in welcher die Niederschläge gespalten werden, wenigstens teilweise aus dem Prozess abzieht .(Fig. 3).

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