DE22118C - Verfahren zur Darstellung wasserfreier Schwefelsäure nebst dem hierzu nöthigen Apparate - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

KLASSE 12:

mische Apparate und Processe.

' Bis jetzt sind im allgemeinen zwei Methoden der Schwefelsäurefabrikation in Thätigkeit, einmal die Darstellung aus zweifach schwefelsauren, wasserfreien Salzen und dann die Darstellung nach Winkler, der mit der Zersetzung des ersten Schwefelsäurehydrats in SO₂ + O -j- MO Dampf beginnt, dann die Gase entwässert und dieselben endlich durch die bekannten Contactsubstanzen zu SO₃ vereinigt.

Erfinder geht nun noch einen Schritt weiter .und benutzt als Sauerstoffquelle die Luft; er stellt also durch die directe Vereinigung von SO₂ und den Sauerstoff der Luft SO₃ her.

Der Gang der Fabrikation ist sehr einfach; die irgend einer Quelle entstammende schweflige Säure wird mit einer zur Bildung von SO₃ genügenden Menge Luft gemischt, das Gasgemenge vollkommen getrocknet und endlich dieses getrocknete Gasgemenge in einem Vereinigungsofen zu SO₃ vereinigt.

Abänderungen des eben beschriebenen Ganges der 'Fabrikation kommen nur dann vor, wenn die zu verarbeitenden Gase (SO₃J von anderen Gasen begleitet sind, deren Ausscheidung vor der Bildung von SO₃ nothwendig ist.

Es tritt dieser Fall ein, wenn Röstgase zur Fabrikation von SO₃ benutzt werden sollen, welche bei der Entschweflung von Bleiglanz, Kupfererzen, Zinkblenden etc. oder bei der Röstung von Hüttenproducten mit Anwendung von Brennmaterial entstanden sind.

In diesem Falle werden die Gase wesentlich aus SO, + N+ O, CO, CO₂ und H₂O Dampf und eventuell aus Kohlenwasserstoffen bestehen.

Da die Kohle des Brennmaterials wohl niemals zu CO₂ vollkommen verbrennt, die Oxy dation von CO aber unter Umständen im Vereinigungsofen vor sich gehen würde, da ferner durch diese Verbrennung die Temperatur im Vereinigungsofen so steigen würde, dafs die gebildete SO₃ wieder in .SC₂ + O zerfallen würde, so mufs die Verbrennung des Kohlenoxydgases bezw. des beigemengten Kohlenwasserstoffgases vor dem Eintritt der Gase in den Vereinigungsofen geschehen, wie weiter unten beschrieben.

Der mit den Gasen in den Ofen eintretende Stickstoff der Luft ist vollkommen neutral; er verbindet sich unter diesen Umständen nicht mit dem Sauerstoff der Luft, so dafs das Resultat der Fabrikation am Ende der Apparate dieses ist: SO₃, welche condensirt oder absorbirt wird, CO₂, N, O, welche als Gase austreten, wodurch der Zweck der Fabrikation erreicht ist.

Die gewöhnlichen Beimengungen der Luft, wie Kohlensäure und Ammoniak, werden entweder in den Apparaten absorbirt oder sind unschädlich bei der Darstellung von .So₃.

Es wird stets mit einem Ueberschufs von Luft gearbeitet, dessen Beschaffung und Regulirung weiter unten beschrieben worden ist.

Das System von Apparaten, in welchen die wasserfreie Schwefelsäure dargestellt wird, ist in Fig. ι bis 8 in seinen einzelnen Theilen und in seiner Zusammenstellung dargestellt.

Einzelne dieser Apparate sind, da sie in der chemischen Industrie bereits vielfach verwendet sind, bekannt, andere dahingegen ganz oder zum Theil neu.

Bei der Beschreibung des Ganges der Fabrikation selbst wird der einfachste Fall der SO₃ Gewinnung angenommen, nämlich die Entnahme

der Gase aus einem Stückkies-Brennofen der bekannten gebräuchlichen Art.

Die Gase treten zunächst, des gröfsten Theiles ihres Wasserdampfes beraubt und auf eine mäfsige Temperatur gebracht, in den unteren Theil eines Kühlapparates (Condensator), wie derselbe in Fig. ι und 2 dargestellt ist, ein.

Derselbe besteht aus einer hinreichend grofseq. Anzahl von vertical stehenden Bleirohren a a . . ., welche oben und unten in Bleiplatten b und c luftdicht eingelöthet sind. Die obere Platte b bildet den Boden, die untere Platte c den Deckel je eines gleichfalls aus Bleiplatten gelötheten Gefäfses, welche das Eintrittsrohr d und das Austrittsrohr e für die Gase aufnehmen.

Das Ganze steht in einem Gefäfs F, welches geeignet ist, das Kühlwasser aufzunehmen.

Es mufs die Anzahl, die Weite und die Länge der Bleirohre so gewählt werden, dafs die Geschwindigkeit der in den Rohren a a . . . aufsteigenden Gase nicht über 12 cm pro Secunde beträgt; dann wird aus dem gut gekühlten Gasgemenge auch das etwa vorhandene Ammoniak sowohl als der mitgerissene Staub ausgeschieden und im unteren Behälter zurückbleiben.

Für den Abzug der im letzteren sich ansammelnden Flüssigkeit wird durch ein Bleirohr Sorge getragen, dessen Krümmung durch dieselbe Flüssigkeit abgesperrt wird.

Die Gase treten aus dem oberen Kasten des Kühlapparates durch ein Bleirohr in einen Trockenapparat über.

Dieser ist ein mit Koks gefüllter Bleithurm, in welchem der Koks durch stetig oben zufliefsendes Schwefelsäurehydrat von circa 60° benetzt wird. Die Gase treten unten ein und müssen durch die entgegenfliefsende Schwefelsäure vollkommen getrocknet sein, wenn sie oben austreten.

Deshalb müssen die Dimensionen des 3 m hohen Thurmes so bemessen sein, dafs die Geschwindigkeit der Gase 6 cm pro Secunde nicht übersteigt.

Die Bleirohre, welche die Säure zu- und abführen, erhalten ebenfalls eine passende Krümmung, um durch Säureabschlufs ein Austreten von Gasen oder Eintreten von Luft zu verhindern.

Das Durchströmen der Gase durch den SO^ erzeugenden' Apparat, durch den Kühlapparat und durch den Trockenapparat wird durch eine Maschine bewirkt, welche die Gase ansaugt und weiter drückt. Dieselbe soll hier der Kürze wegen Gaspumpe genannt werden.

Dieselbe kann aber auch jede andere zweckentsprechende Construction, ζ. B. die eines Ventilators, Exhaustors, Blasebalges etc. haben.

Die Gaspumpe dient nun dazu, die Gase zu transportiren und die nöthige Menge Luft in die Apparate einzusaugen. Da sie höchstens einen Gegendruck von 10 cm Schwefelsäure zu überwinden hat, wie S. 3, Abs. 2 gezeigt wird, so kann sie sehr leicht construirt sein und verlangt auch eine nur geringe Betriebskraft. Bei einer Production von 1000 kg SO₃ in 24 Stunden aus einem Kiesbrennofen ist der Kraftaufwand des Motors noch nicht 5 Pferdekräfte.

Obwohl die zweckmäfsigste Anordnung der Gaspumpe gleich hinter dem Trockenapparat ist, so ist doch die Anwendung derselben an jeder beliebigen Stelle des Systems nicht ausgeschlossen.

Die Gaspumpe drückt die angesaugten Gase (SOi -{- JV -\- O) in den Vereinigungsofen.

Dieser hat die Bestimmung, in seinen Retorten die Contactsubstanzen aufzunehmen und diese in der für die Vereinigung von SO₃ und O passenden Temperatur zu erhalten. Dabei mufs das Material, aus welchem er besteht, die Bedingungen erfüllen, dafs es sowohl den Einwirkungen der Hitze als auch den der gebildeten wasserfreien Schwefelsäure Widerstand leistet.

Der Heizraum des Vereinigungsofens, Fig. 3 und 4, hat eine gestreckte rechteckige Form und enthält die vertical stehenden eisernen Retorten a a a . . ., deren Form aus der Zeichnung ersichtlich ist. Jede derselben hat ein Futter b b von feuerfestem Thon; in dem cylindrischen Raum dieses Thonfutters c c c ist die Contactsubstanz enthalten. Die Rohre sind oben und unten durch Flantschenverbindung mit den zu- und abführenden Rohren gasdicht" verbunden und können, da sie oben bezw. unten aus dem Heizraum hervorragen, stets dicht gehalten werden.

Die Heizgase, welche an einer oder beiden schmalen Seiten des Ofens entwickelt werden, bestreichen die einzelnen Rohre von aufsen und müssen den ganzen Heizraum in einer Temperatur erhalten, welche zwischen hell und dunkelröth liegt.

Die zu vereinigenden Gase werden durch die Gaspumpe in das Rohr d und durch die Rohre e und//'/" in die Retorten gedruckt, passiren hier die Contactsubstanz und treten bei g g g . . . in andere Rohre, welche das gebildete Anhydrit zu den Condensations- bezw. Absorptionsgefäfsen führen.

Die Anzahl und Länge der Retorten sowohl, als auch die Weite derselben, die in einem und bei gröfseren Gasmengen in mehreren Oefen vereinigt wird, mufs so gewählt werden, dafs die Geschwindigkeit nicht mehr als 6 cm pro Secunde beträgt.

Die in dem oben beschriebenen System entstandene, vollkommen wasserfreie Schwefelsäure

kann nun auf zweierlei Art in die verkäufliche Form gebracht werden.

Sie wird entweder in Weifsblechgefäfsen, welche in einem zwischen 25 und 30⁰C. erwärmten Raum stehen, zu flüssigem SO₃ condensirt und dann im verlangten Verhältnifs mit Schwefelsäurehydrat gemischt; oder sie wird gasförmig, wie sie aus dem Vereinigungsofen kommt, in gufseiserne Gefäfse geleitet, welche mit Schwefelsäurehydrat beschickt und mit Wasser so weit gekühlt werden, dafs die Temperatur nicht unter 25⁰C. sinkt. Die Gefäfse sind mit je einem Hahn zu versehen, durch welchen die Flüssigkeit nach erlangter Concentration in die Transportgefafse abgefüllt wird.

In sehr rascher Weise wird das SO₃ Gas von dem Schwefelsäurehydrat absorbirt, wenn die die Gase führenden Rohre ca. 10 cm in die Flüssigkeit eintauchen. Hierauf bezieht sich der oben erwähnte, von der Gaspumpe zu überwindende Widerstand.

Obschon die Verbrennung des Kieses im Kiesofen bei gleichmäfsiger Luftzufuhr durch die Gaspumpe sehr regelmäfsig ist und auch erfahrungsmäfsig der zur Bildung von SO₃ wünschenswerte Ueberschufs von Luft angesaugt wird, so können doch Umstände eintreten, unter welchen es nothwendig ist, die Verbrennung zu verlangsamen und das zugeführte Luftquantum zu vergröfsern.

Für diese Fälle ist auf dem Deckel des unteren Kastens G des Kühlapparates ein stellbares Ventil υ angebracht, welches im Verein mit einer Geschwindigkeitsänderung der Gaspumpe die Möglichkeit giebt, sowohl die Verbrennung als den Luftzutritt durch das Ventil in weiten Grenzen zu reguliren.

Für den Fall, dafs die angewendete SO₂ keine für die Bildung von .SO₃ schädlichen Gase enthält, besteht das System aus folgenden Apparaten: der SO₂ Quelle I (Kiesofen), dem Kühlapparat III, dem Trockenapparat IV, der Gaspumpe V, dem Vereinigungsofen VI, wie es in Fig. 8 veranschaulicht ist.

In dem anderen Falle, dafs Röstgase, welche CO und eventuell Kohlenwasserstoffgase enthalten, zur SO₃ Fabrikation verwendet werden sollen, wird zwischen I und III des Systems ein Verbrennungsofen II geschaltet, in dem die Gase, welche oben erwähnt sind, zu CO₂ und H₂ O verbrennen und welcher in den Fig. 5, 6 und 7 dargestellt ist.

Dieser Apparat besteht aus einem Eisenrohr a, welches mit einem Futter b von feuer festem Thon versehen ist. Dieser hat die Bestimmung, das Eisenrohr, so weit es rothglühend werden kann, zu bedecken und zu schützen.

Das Thonfutter b trägt in seinem Innern einen mit Ansätzen versehenen Thonkern c, welcher die Gase zwingt, den heifsesten Theil des Rohres zu passiren.

Das Ganze liegt in einem Ofen d, welcher die Rohre in Rothglut erhält und deren Heizgase aus dem Schornstein e entweichen.

Um bei fehlerhafter Heizung des Ofens d jede Explosionsgefahr abzuwenden, sind bei dem Rohr a, ehe dasselbe in den Ofen eintritt, mehrere Scheiben von feinstem Drahtgewebe gasdicht eingefügt (r s d, Fig. 8), welche nach Art der Sicherheitslampen wirken sollen.

Auch soll an derselben Stelle, und zwar vor der ersten Scheibe, ein stellbares Ventil v' angebracht werden, durch welches die Gaspumpe Luft einsaugen kann für den Fall, dafs die aus den Röstofenkanälen angesaugten Gase nicht genug Luft zur Verbrennung der oben erwähnten Gase führen.

Claims (4)

Patent-Ansprüche: Zum Zweck der Darstellung von wasserfreier Schwefelsäure:

1. Die Zusammenstellung der einzelnen Apparate, nämlich: 1. des Kiesbrennofens, 2. des Verbrennungsapparates, 3. des Kühlapparates, 4. des Trockenapparates, 5. der Gaspumpe, 6. des Vereinigungsofens in der Weise, wie dieselbe in Fig. 8 der beiliegenden Zeichnung dargestellt ist, oder zu einem System anderer beliebiger Folge.

2. Bei diesem System die Anwendung und Aufstellung einer Gaspumpe, eines Exhaustors, eines Ventilators, eines Blasebalges oder ähnlicher Apparate an einer beliebigen Stelle des Systems zum Zweck der Regulirung des Luftzutritts in die Apparate, ohne dafs die Luft den Kiesbrennofen zu passiren braucht.

3. Die Anbringung eines Ventiles ν an dem durch Fig. 1 und 2 dargestellten Kühlapparat.

4. Der durch Fig. 5, 6 und 7 dargestellte Verbrennungsapparat, bestehend aus dem Eisenrohr a, welches mit dem aus feuerfestem Thon bestehenden Futter b versehen ist, in Verbindung mit dem Thonkern c und den aus Drahtgewebe bestehenden Einschaltungen r s d und dem Ventil v'.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.