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DE3018663A1 - Verfahren und vorrichtung zum regenerieren von schwefelsaeure - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum regenerieren von schwefelsaeure

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Publication number
DE3018663A1
DE3018663A1 DE19803018663 DE3018663A DE3018663A1 DE 3018663 A1 DE3018663 A1 DE 3018663A1 DE 19803018663 DE19803018663 DE 19803018663 DE 3018663 A DE3018663 A DE 3018663A DE 3018663 A1 DE3018663 A1 DE 3018663A1
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DE
Germany
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acid
heating
high concentration
cleaning
pressure
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE19803018663
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English (en)
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Hansruedi Forter
Juergen Dipl Ing Groening
Hans Kuehnlein
Hans Rudolf Kueng
Joachim Dipl Chem Dr Maas
Karl-Heinz Dipl Chem D Schultz
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Bertrams AG
Bayer AG
Original Assignee
Bertrams AG
Bayer AG
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Publication date
Application filed by Bertrams AG, Bayer AG filed Critical Bertrams AG
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D1/00—Evaporating
    • B01D1/30—Accessories for evaporators ; Constructional details thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D1/00—Evaporating
    • B01D1/0094—Evaporating with forced circulation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D1/00—Evaporating
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B17/00—Sulfur; Compounds thereof
    • C01B17/69—Sulfur trioxide; Sulfuric acid
    • C01B17/88—Concentration of sulfuric acid

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  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)

Description

BAYER AKTIENGESELLSCHAFT 5090 Leverkusen, Bayerwerk BERTRAMS AKTIENGESELLSCHAFT CH-4132 Muttenz
Zentralbere ich
Patente, Marken und Lizenzen Je-by-c ι ι ν-,; τώλ
Verfahren und Vorrichtung zum Regenerieren von Schwefelsäure
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Regenerieren von verunreinigter Schwefelsäure in mehreren Stufen, unter indirekter Beheizung in Apparaturen aus oder mindestens beschichtet mit Email. Unter Email werden glasartige Überzüge verstanden, die säurefest sind und einer Temperaturwechse!beanspruchung standhalten.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Regenerieren von verunreinigter Schwefelsäure unter indirekter Beheizung in Apparaturen aus oder zumindest beschichtet mit Email, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die verunreinigte Säure mit einer Eingangskonzentration von 40 bis 80 Gew.-% H2SO4 in eine Hochkonzentriereinheit geleitet, dort bei Temperaturen zwischen 160 bis 2500C bis zu einer Konzentration von über 90 Gew.-%, vorzugsweise 98 bis 98,3 Gew.-% H2SO4 konzentriert und anschliessend einer Reinigungsstufe zugeführt wird, in der eine Temperatur zwischen ca. 220 und 35O0C aufrechterhalten und die Säure bei Atmosphärendruck oder vermindertem Druck gereinigt wird.
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Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält eine beheizte Hochkonzentrierstufe, bestehend aus einem Wärmetauscher und einem nachgeordneten Ausdampfbehälter, anschließend eine Reinigungsstufe, enthaltend ein strahlungsbeheiztes Quarzglasrohr zur Erhitzung und Reinigung der Säure, wobei das Quarzrohr von einem konzentrischen Strahlungsmantel und dieser wiederum von einer elektrischen Widerstandsheizung umgeben ist.
Vorzugsweise wird die Säure in der Hochkonzentriereinheit bei einem Druck zwischen ca. 30 und ca. 200 Torr aufkonzentriert.
Es hat sich gezeigt, daß überraschenderweise mit email-5 beschichteten Anlagen die Einhaltung der genannten hohen Temperaturen und damit das Konzentrieren der Säure bis zum azeotropen Punkt möglich ist. Die hohe Korrosionsbeständigkeit von Quarz, Glas und glasartigen Werkstoffen gegen Säuren ist bekannt. Insbesondere haben sich Emailschichten als kostengünstiger Korrosionsschutz erwiesen. Eine große Gefahr besteht jedoch darin, daß sich in der Emailschicht unter bestimmten Betriebsbedingungen Haarrisse bilden, insbesondere unter solchen Bedingungen, bei denen Wärme übertragen werden muß, weil dadurch die Gefahr der Haarrißbildung noch erhöht wird.
EmailbeSchichtungen werden bei hoher Temnperatur auf Stahl aufgebracht. Infolge der verschiedenen Wärmeaus-
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dehnungskoeffizienten von Stahl- und Emailschicht entsteht beim Abkühlen in der Emailschicht eine Druckspannung, welche erwünscht und zur Verhinderung von Rissen in der Emailschicht notwendig ist. Bei einer Raumtemperatur von 250C beträgt die dieser Druckspannung entsprechende Stauchung der Emailschicht etwa 0,0015 m/ 1m. Mit sinkender Temperatur nimmt die Druckspannung zu, mit steigender Temperatur entsprechend ab, so daß sie üblicherweise bei einer mittleren Temperatur von ca. 4000C 0 wird. Würde man also davon ausgehen, daß immer eine Druckspannung in der Emailschicht vorhanden sein muß, so wäre unter idealen Bedingungen die Verwendung von emaillierten Teilen bis zu einer Temperatur von ca. 4000C möglich. Unter den normalen Einsatzbedingungen führen jedoch verschiedene Faktoren bei den bekannten Verdampfervorrichtungen dazu, daß bereits bei niedrigen mittleren Temperaturen die Druckspannung 0 oder sogar negativ wird, was fast zwangsläufig zu den gefürchteten Haarrissen führt. Zu diesen Faktoren gehört u.a. die übertragung von Wärme von der Stahlseite her durch die Emailschicht auf ein zu behandelndes Medium. Infolge des bekannten Temperaturverlaufs beim übertragen von Wärme hat die Emailschicht eine geringere mittlere Temperatur als die Stahlschicht, wodurch die Druckspannungen in der Emailschicht im Vergleich zum stationären Zustand vermindert wird. Diese Erscheinung wird noch weiter negativ beeinflußt durch ungleichmäßige Erwärmung oder Abkühlung der emailbeschichteten Wand, z.B. dadurch, daß die Wärmezufuhr von der Stahlseite her ungleichmäßig ist, oder dadurch, daß die Kühlung auf der Seite der Emailschicht infolge von Verkrustungen dieser Schicht oder infolge ungleichmäßiger Strömung
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des zu erwärmenden Mediums oder dessen teilweiser Verdampfung ungleichmäßig erfolgt. Erfindungsgemäß werden deshalb die Emailschichten so eingesetzt, daß in ihnen noch eine restliche Druckspannung vorhanden ist. Diese erfindungsgemäße Restspannung verhindert das Entstehen von Haarrissen, so daß die Emailschicht einwandfrei gegen Korrosion durch die heiße, hochkonzentrierte Säure schützt. Die erfindungsgemäße Restdruckspannung bzw. Reststauchung7 die unter allen Betriebsbedingungen aufrechtzuerhalten ist, soll unter den jeweiligen Betriebsbedingungen möglichst groß sein, jedoch vorzugsweise nicht kleiner als 0,0003 m/1m. In sehr speziellen Fällen sind auch kleinere Restdruckspannungen zulässig, aber nur wenn keine Deformation und andere negative Einflüsse auf die Emailschicht zu befürchten sind. In solchen Fällen soll jedoch auch eine Restdruckspannung von ca. 10 %, d.h. eine Stauchung von 0,00015 m/1m in der Emailschicht vorhanden sein.
Ein weiterer erfindungsgemäßer Punkt ist die gesamte Temperaturführung, wobei die Säure zwangsläufig mit einer solchen vorgegebenen Geschwindigkeit an den emaillierten Wärmetauscherflächen vorbeiströmt, daß keine Feststoffablagerung an diesen Flächen stattfinden kann und gleichzeitig auch so, daß an den Wärmetauscherflächen keine Verdampfung stattfindet, sondern lediglich eine Erhitzung der Säure. Aus diesem Grunde wird erfindungsgemäß ein mehrfaches der zu konzentrierenden Säuremenge in der Apparatur umgewälzt und gleichzeitig dafür gesorgt, daß der statische Druck am Austritt des letzten Wärmetauscherrohres genügend groß ist, um bei der vorgegebenen Säuretemperatur eine Ver-
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dampfung zu vermeiden. Diese Temperaturführung muß jedoch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Restdruckspannung geschehen. Bei Säure- und Wärmeträgergeschwindigkeiten von über ca. 0,8 m/sec, vorzugsweise 0,9 bis 1,5 m/sec, wird die erfindungsgemäße minimale 20 %ige Reststauchung von 0,0003 m/1m in der Emailschicht nicht unterschritten. Generell kann die Geschwindigkeit der Säure in den Wärmetauscherrohren in dem Bereich zwischen ca. 0,4 und 4 m/sec variiert werden. Ganz besonders bevorzugt wird jedoch eine Geschwindigkeit von 0,8 bis 1,2 m/sec eingestellt. Bei dieser Geschwindigkeit bleiben evtl. vorhandene Feststoffe in der Suspension.
In einem zusätzlichen Schritt wird in einer separaten, z.B. quarz- oder emailbeschichteten Apparatur eine vollständige Reinigung der Säure durchgeführt; und zwar durch Erhitzen der konzentrierten Säure auf ca. 290 bis 3500C bei Atmosphärendruck unter Einhaltung bestimmter Verweilzeiten, mit gleichzeitiger Zugabe eines Oxidationsmittels, vorzugsweise Salpetersäure, in der benötigten Menge. Beim Arbeiten unter vermindertem Druck, was nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auch möglich ist, braucht nur eine entsprechend niedrigere Temperatur in der jeweiligen Stufe aufrechterhalten zu werden. Für die meisten aufzuarbeitenden Säuren dürfte eine Reinigung unter vermindertem Druck jedoch im allgemeinen von untergeordneter Bedeutung sein, da
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bei den dann anzuwendenden entsprechend niedrigen Temperaturen einige organische Bestandteile noch nicht vollständig zersetzt werden. Bei einem Druck von 30 Torr ist z.B. eine Temperatur von ca. 2200C ausreichend, um die Säure aufzukonzentrieren.
In der Reinigungssäule ist eine Vorrichtung vorgesehen, über die eine Flüssigkeit in Form von kleinen Tropfen bzw. bei den entsprechenden Temperaturen gasförmig in die aufzukonzentrierende Säure eingeführt werden kann, Es ist z.B. ein Siebboden, eine Düse oder eine Fritte.
Es ist z.B. bekannt, die Oxidationsreaktion mit Salpetersäure in gußeisernen Kesseln vorzunehmen. Als besonders vorteilhaft im Sinne der Erfindung hat sich jedoch ein Rohrreaktor aus Quarz erwiesen, in welchem erfindungsgemäß die Säure zunächst durch indirekte Wärmezufuhr, vorzugsweise durch Strahlungsheizung, auf Reaktions- und Oxidationstemperatur gebracht wird und anschließend in die Reaktionszone gelangt, wo die Säure im Gegenstrom mit einem Oxidationsmittel, vorzugsweise Salpetersäure, in Berührung gebracht wird, wodurch die Organica oxidiert werden. Die dabei teilweise entstehende Nitrosy!-Schwefelsäure (HNOSO.) reagiert in einer Nachreaktionszone mit den restlichen vorhandenen Organica, so daß am Ende der Reinigungsstufe eine sehr reine hochprozentige Säure abgezogen werden kann. In der Nachreaktionszone kann die Konzentration der die Reaktionszone verlassenden Säure in geringem Umfang erniedrigt, erhöht oder auch konstant gehalten werden. Die Reinigungsstufe wird vorzugsweise bei einem Druck zwischen Normaldruck und 100 Torr betrieben.
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Je nach der Menge der zur Oxidation der organischen Bestandteile vorzugsweise zugesetzten Salpetersäure gelangt mehr oder weniger Wasser in die bereits hochkonzentrierte Schwefelsäure. Desgleichen entsteht Wasser in geringen Anteilen bei der Oxidation der organischen Bestandteile. Durch diese geringe Wasserzufuhr kann die bereits hochkonzentrierte Säure in ihrer Konzentration erniedrigt werden. Die Konzentrationserniedrigung kann bei stark mir Organica verunreinigter Säure ca. 5-6 Gew.-% betragen. Die meisten Abfallsäuren enthalten ca. 2-3 Gew.-% Organica, zusammen mit der notwendigerweise zugesetzten, meist ca. 65 %igen Salpertersäure ergibt sich hier ein Konzentrationsabfall der Schwefelsäure bis zu ca. 2-3 Gew.-%.
5 Die erfindungsgemäß bevorzugte Ausführungsform besteht darin, diesen eingebrachten Wasseranteil durch weitere Wärmezufuhr in der Reaktionszone wieder zu entfernen, d.h. die Säure mit der in der Hochkonzentriereinheit gewonnenen Konzentration nach der Reaktionszone abzuziehen, vorzugsweise mit mindestens 96 Gew.-% H2SO4, ganz besonders bevorzugt mit ca. 98 bis 98,3 Gew.-% H2SO4.
Falls die Säure die Hochkonzentriereinheit mit einer Konzentration, die niedriger als 97 Gew.-% H3SO4 liegt, verläßt, besteht die Möglichkeit, eine weitere Konzentrierung nach der Aufheizzone vorzunehmen. Speziell mit dieser Betriebsweise wird also nicht nur eine sehr reine, sondern gleichzeitig auch sehr hochkonzentrierte Säure erhalten.
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In der Zeichnung ist die Aufheizzone und die anschließende Reaktionsstrecke sowie die Nachreaktionszone in demselben Apparat untergebracht. Dies ist die erfindungsgemäß bevorzugte Ausführungsform.
Dies muß jedoch nicht zwangsweise der Fall sein. Eine Verfahrens- und VorrichtungsVariante besteht z.B. darin, daß die Reaktionszone und Aufheizzone aus getrennten Apparaten bestehen.
In der Figur ist mit A die Hochkonzentriereinheit und mit B die Nachreaktionszone, in welcher die Reinigung der Schwefelsäure stattfindet, bezeichnet. Das erfindungsgemäße Verfahren soll nun anhand der Figur detailliert und beispielhaft beschrieben werden.
Mit der Kreiselpumpe 2 wird bei 1 Rohsäure (1429 kg/h, 4000 TOC, 70 Gew.-% H2SO.) dem Wärmetauscher 3 zugeführt, in welchem die Rohsäure durch Wärmeentzug aus der Produktsäure vorgewärmt wird. Die vorgewärmte Säure wird anschließend bei 4 in die Hochkonzentriereinheit eingeführt. Die Regulierung der Einspeisemenge (1429 kg/h, 1000C) erfolgt über die Konstanthaltung des Niveaus im Ausdampfbehälter 5 der Hochkonzentrierstufe A.
In der Abtriebssäule 7 erfährt die Flüssigkeit mit den aus dem Umlaufverdampfer 5 heraufströmenden Brüden einen Stoffaustausch, wobei sich die Flüssigkeit mit schwerersiedenden Bestandteilen und der Dampf mit leichtersiedenden Bestandteilen anreichert. Bei richtiger
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Wahl der Dünnsäurekonzentration (ca. 70 % H3SO4) bewirkt der Stoff- und Wärmeaustausch eine vollständige Absorption des H2SO4-Bestandteiles in den Brüden. Je nach Dünnsäurekonzentration (z.B. größer als 74 % H-SO4)/ muß gegebenenfalls die Rektifizierkolonne der Stufe A mit einer Verstärkerkolonne (welche mit Wasser beaufschlagt werden muß), erweitert werden.
Die durch die Kreiselpumpe 9 umgewälzte Schwefelsäure wird im Wärmetauscher 10, bestehend aus hintereinandergeschalteten emaillierten Doppelmantelrohren, erhitzt, um dann ausschließlich im Ausdampfbehälter 5 auszudampfen, wodurch Verkrustungen an der emaillierten Heizfläche vermieden werden. Die Beheizung des Wärmeaustauschers erfolgt mit einem Wärmeträgeröl, wobei der Wärmeträger im Mantelraum der emaillierten Doppelmantelrohre im Gegenstrom zur Schwefelsäure geführt wird.
Es wurde überraschenderweise gefunden, daß emaillierter Stahl gegenüber Schwefelsäure, speziell gegenüber sehr hoch konzentrierter Schwefelsäure (z.B.98,3 %)-unter den erfindungsgemäßen Bedingungen chemisch sehr beständig ist. Dies ist um so überraschender, da bekannt ist, daß bei Email bei höheren Temperaturen Haarrisse auftreten; es ist daher unumgänglich, unter den speziellen, erfindungsgemäßen Bedingungen zu arbeiten. Hingegen dürfen bestimmte Temperaturen oder Temperaturdifferenzen nicht unter- oder überschritten werden. Aus diesem Grund hat sich als zweckmäßig erwiesen, die Hochkonzentrierstufe A unter Unterdruck zu fahren. Als betriebssicher hat sich folgender Zustand erwiesen: Vakuum im Verdampferkörper (5) 30 bis 100 Torr, vorzugsweise
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50 bis 70 Torr, Temperatur 160 bis 2500C, Wärmeträgertemperatur am Ende des Wärmetauschers 10, d.h. bei Austritt der Säure, 3100C, Säuretemperatur an dieser Stelle 2500C, Wärmeträgertemperatur am Eintritt des Wärmetauschers 10, d.h. bei Eintritt der Säure, 2900C und Säuretemperatur an dieser Stelle 24O0C. Die im Ausdampfbehälter 5 entstehenden Brüden weisen, je nach Endkonzentration, einen verschieden hohen Säuregehalt auf. Diese Säure wird in der Rektifizierkolonne 7 durch Stoffaustausch mit der zufließenden Schwefelsäure ausgetauscht.
Die Brüden der Stufe A mit einem Säuregehalt entsprechend dem Gleichgewicht der aufgegebenen Säure, gelangen über den Tropfenabscheider 8 in welchem mitgerissene Schwefelsäuretropfen zurückgehalten werden, durch die Leitung in einen Mischkondensator 12, wo die Brüden (408 kg/h, 60 Torr, 1850C) durch Einspritzen von Wasser kondensiert werden. Die mit den Brüden abdestillierten (z.B. alle mit einem Siedepunkt unter 2400C) und im Mischkondensator kondensierten oder kristallisierten Organica werden im nachgeschalteten Trenngefäß 13 vom übrigen Kondensat soweit wie möglich getrennt. Die Erzeugung des Vakuums sowie das Absaugen der nicht kondensierten organischen Dämpfe, die Abgase der oxidierten Organica und der sonstigen Inertgase, erfolgt mit der Wasserringvakuumpumpe 14.
Bei mit organischen Stoffen verunreinigter Säure kann eine Reaktion zwischen den Organica und dem im Ausdampfbehälter befindlichen SO3-GaS stattfinden. Um eine mögliehe Reduktion des SO3 zu SO2 und die unerwünschte schweflige Säure im Kondensat zu vermeiden, wird ein Oxidationsmittel, vorzugsweise HNO3, zugegeben.
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Bei gegebenenfalls eisenhaltigen Säuren wird in der Hochkonzentrierstufe A der Sättigungszustand (bei 98,3 % H2SO4 und 2400C ca. 20 ppm Fe) überschritten, wodurch sich Eisen-(II)-sulfat ausscheidet. Wegen der ständigen Zirkulation der Schwefelsäure im Umlauf bleibt das Eisensulfat in Suspension und hat keine Gelegenheit, sich im Verdampfer abzusetzen.
Um den Abrieb des Emails durch gegebenenfalls ausgeschiedene Eisensulfate zu verhindern, kann die Umlaufgeschwindigkeit in den Doppelmantelrohren sowie in den Umlaufleitungen auf 1 m/s limitiert werden. Die Apparatur der Hochkonzentrierstufe ist in emailliertem Stahl ausgeführt, wobei für die Rektifizierkolonne Glas als Alternative möglich ist. Die Umwälzpumpe 9 kann 5 auch aus anderem Material als emaillierter Stahl ausgeführt werden, vorzugsweise aus Siliciumguß.
Die von der Hochkonzentrierstufe A ablaufende, hochkonzentrierte, jedoch nur teilgereinigte Schwefelsäure (1020 kg/h, 98 % H3SO4, 2400C, z.B. 2000 ppm TOC) wird über die Leitung 15 mittels der Dosierpumpe 16 dem mit Säure gefüllten oder berieselten, stehenden Quarzglasrohr zugeführt. In diesem Quarzrohr wird die konzentrierte Schwefelsäure unter Normaldruck nahe an den Siedepunkt aufgewärmt (z.B. von 2400C auf 3200C).
Eine Ausführungsvariante besteht darin, am Rohreintritt (Quarzglasrohr 17 oben) sowie in einer möglichen Rektifizierkolonne 21 unter Vakuum zu fahren. Bei richtiger Wahl des Unterdruckes herrscht in der Reinigungszone mindestens Normaldruck infolge der Flüssigkeitssäule im Quarzrohr 17.
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Eine weitere Möglichkeit besteht darin, im oberen Teil der Aufheizzone 19, zwecks Erhöhung des Wärmedruckganges, die Schwefelsäure als Fallfilm aufzugeben.
Die Wärmeübertragung erfolgt durch Wärmestrahlung, d.h. das Qaurzrohr 17 ist von einem konzentrischen Strahlungsmantel und dieser wiederum von einer elektrischen Widerstandsheizung 18 (oder gegebenenfalls einer anderen Wärmequelle, z.B. Rauchgasheizung) umgeben. Die Wärmeenergie wird durch Strahlung von der Heizung auf das Strahlungsrohr übertragen und von diesem wird die nach innen emittierte Wärmestrahlung vom Quarz und von der Säule absorbiert.
In der Aufheizzone 19 kann bei Bedarf eine nicht bis zum azeotropen Punkt konzentrierte Schwefelsäure (z.B. 90 bis 97 Gew.-% H2SO4) bis 98 Gew.-% oder 98,3 Gew.-% aufkonzentriert werden.
Bei starker Brüdenentwicklung empfiehlt es sich, die unter einer Flüssigkeitssäule stehende Aufheiz-, in diesem Fall, Konzentrierzone mit Einbauten zu versehen, am zweckmäßigsten mit Füllkörpern.
Die beim Konzentrieren in der Aufheizzone 19 entstehenden Brüden weisen je nach Eingangskonzentration, Druck und Temperatur der Säure einen verschieden hohen Säuregehalt auf. Diese Säure muß in einer 25. Rektifizierkolonne 21 durch Stoffaustausch mit einer aufzugebenden Flüssigkeit ausgetauscht werden. Als Aufgabeflüssigkeit kann Wasser verwendet werden, wobei das mit Schwefelsäure angereicherte, ablaufende Waschwasser in die Reinigungsstufe zurückgeführt oder
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auch in die Hochkonzentrierstufe zusammen mit der Dünnsäure eingespeist werden kann.
Als Aufgabeflüssigkeit kann auch die Dünnsäure eingesetzt werden (wenn die Konzentration unter 75 Gew.-% H2SO4 liegt).
Die beim Konzentrieren entstehenden Brüden gelangen über die Rektifizierkolonne 21, in welcher der erwähnte Stoffaustausch stattfindet, in einen Kondensator 22. Die Erzeugung des Vakuums sowie das Absaugen der nicht kondensierten organischen Dämpfe, die Abgase der oxidierten Organica und der sonstigen Inertgase, erfolgt mit der Vakuumpumpe 23.
Die vorgewärmte, konzentrierte, jedoch noch ungereinigte Schwefelsäure (1020 kg/h, 97 Gew.-% H2SO4, 3200C) fließt von der Aufwärmzone 19 in die Reaktionszone 20. .
Die Reaktionszone, bestehend aus dem Unterteil des Quarzrohres 17, ist von einem konzentrischen Strahlungsmantel und dieser wiederum von einer elektrischen Widerstandsheizung 18 (oder gegebenenfalls einer anderen Wärmequelle, z.B. Rauchgasheizung) umgeben.
Die Wärmeenergie wird durch Strahlung von der Heizung auf das Strahlungsrohr übertragen und von diesem wird die nach innen emittierte Wärmestrahlung vom Quarz und von der Säure absorbiert.
In dem unteren Teil des Quarzrohres 17 findet die Oxidation der Organica mittels eines bei 24 zuge-
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gebenen Oxidationsmittels (z.B. 65 %ige Salpetersäure), welches dampfförmig im unteren Teil der Reinigungssäule z.B. über eine Lochplatte zur Erzeugung von kleinen gleichmäßig verteilten Dampfbläschen, eingeführt wird, statt.
Bei sehr stark verschmutzten Schwefelsäuren empfiehlt es sich, die Reaktionszone 20 mit Einbauten zu versehen, am zweckmäßigsten mit Füllkörpern. Bei Bedarf können die Einbauten über das ganze Quarzrohr ausgeweitet werden.
Durch die Zugabe von Salpetersäure kann sich teilweise auch das in der Produktsäure unerwünschte Nitrosylhydrogensulfat bilden. Dieses wird in einem Nachreaktor 25 durch Reaktion mit den Organica teilweise wieder 5 abgebaut.
Das Hintereinanderschalten von Aufheizzone und möglicher Konzentrationszone mit der Reinigungszone hat sich als Vorteil erwiesen.
Die beim Konzentrieren im unteren Teil der Aufheizzone 19 entstehenden SO .,-Gase werden im oberen Teil des Quarzglasrohres 17 von der kälteren Säure wieder absorbiert.
Die von der Reaktionszone aufsteigenden, nicht reduzierten NO -Gase können in der Aufheizzone weiter mit den Organica reagieren.
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Eine strikte Trennung zwischen Aufheiz- und Reaktions zone wird erfindungsgemäß nicht gemacht.
Die aus der Reinigungsstufe B austretenden nicht voll ständig reduzierten NO -Gase sowie die Reaktionsgase
Ji
können über ein Druckreduzierventil in der Leitung 36 in den Ausdampfbehälter 5 der Hochkonzentrierstufe A geleitet werden, wo das überschüssige NO -Gas mit den
Organica reagieren kann und gleichzeitig die mögliche SO--Reduktion zumindest teilweise verhindert.
Die aus dem Nachreaktor 25 austretende heiße konzentrierte Schwefelsäure (3200C, 98,3 % H2SO4) wird in einem neben dem Nachreaktor aufgebauten Mischkühler 26 mittels Sekundärkreislaufsäure gleicher Konzentration und Reinheit gekühlt. Vor der Einspeisung in den Mischkühler 26 wird die Sekundärkreislaufsäure in einem Wärmeaustauscher 3 durch die Rohsäure sowie durch einen nachgeschalteten wassergekühlten Wärmeaustauscher 27 gekühlt. Die Produktsäure wird dem . Sekundärkreislauf entnommen, und wenn notwendig, in einen Plattenabscheider 29 geleitet, wo das in Suspension befindliche Eisensulfat abgeschieden wird.
In der Reinigungsstufe B besitzt die Schwefelsäure eine Eingangskonzentration von 90 bis 98 Gew.-%, eine Ausgangskonzentration von 90 bis 98,3 Gew.-% und eine Temperatur zwischen 225 und 3300C.
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Die Beheizung des Wärmeaustauschers 1O erfolgt mittels eines zentralen Heizungssystems, bestehend aus einem Hochtemperaturerhitzer 30, einem Brenner 31, einer Umwälzpumpe 32, einem Luftvorwärmer 33, einem Verbrennungsluftventilator 34, und dem Kamin 35. Dieses Heizsystem hat gegenüber Rauchgasbeheizung den Vorteil, daß auch schwefelhaltiges Schweröl als Brennstoff verwendet werden kann.
Es besteht auch die Möglichkeit, die im Abgas enthaltenen NO -Gase in einem speziellen Brenner
metrischer Atmosphäre zu reduzieren.
NO -Gase in einem speziellen Brenner 31 in unterstöchio-
Das beschriebene, mit der dargestellten Einrichtung durchgeführte Verfahren liefert somit bis zum azeotropen Punkt konzentrierte, einwandfrei gereinigte Schwefelsäure.
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Claims (8)

-7 Patentansprüche
1. Verfahren zum Regenerieren von verunreinigter Schwefelsäure unter indirekter Beheizung in Apparaturen aus oder zumindest beschichtet mit Email, dadurch gekennzeichnet, daß die verunreinigte Säure mit einer Eingangskonzentration von 40 bis Gew.-% H_SO. in eine Hochkonzentriereinheit geleitet, dort bei Temperaturen zwischen 160 bis 2500C auf mindestens 90 Gew.-% H-SO. aufkonzentriert und anschließend einer Reinigungszone zugeführt wird, in der eine Temperatur von 2200C bis 3500C aufrechterhalten und die Säure bei Atmosphärendruck oder vermindertem Druck gereinigt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Säure in der Hochkonzentriereinheit auf 98 bis 98,3 Gew.-% H-SO4 aufkonzentriert wird.
3. Verfahren nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochkonzentriereinheit bei einem Druck zwischen 30 und 200 Torr betrieben wird.
4. Verfahren nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigung bei einem Druck zwischen 100 Torr und Normaldruck betrieben wird.
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-H)
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,· dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzung und Reinigung der Säure in einer Flüssigkeitssäule in einem Quarzrohr stattfindet.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzung und Reinigung der Säure in einem berieselten, mit Einbauten versehenen Quarzrohr stattfindet.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, enthaltend eine beheizte Hochkonzentrierstufe, bestehend aus einem Wärmetauscher und einem nachgeordneten Ausdampfbehälter, anschließend eine Reinigungsstufe, enthaltend ein strahlungsbeheiztes Quarzglasrohr zur Erhitzung und Reinigung der Säure, wobei das Quarzrohr von einem konzentrischen Strahlungsmantel und dieser wiederum von einer elektrischen Widerstandsheizung umgeben ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5, in welcher in der Reinigungssäule eine Vorrichtung vorgesehen ist, über die eine Flüssigkeit in Form von kleinen Tropfen bzw. Bläschen der Hochkonzentrierstufe im Gegenstrom zu der in ihr enthaltenen Flüssigkeit zugeführt werden kann.
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DE19803018663 1979-06-13 1980-05-16 Verfahren und vorrichtung zum regenerieren von schwefelsaeure Withdrawn DE3018663A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH551379A CH641126A5 (en) 1979-06-13 1979-06-13 Process and system for regenerating sulphuric acid

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE3018663A1 true DE3018663A1 (de) 1980-12-18

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ID=4294884

Family Applications (7)

Application Number Title Priority Date Filing Date
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DE19803018665 Withdrawn DE3018665A1 (de) 1979-06-13 1980-05-16 Verfahren und vorrichtung zum regenerieren von schwefelsaeure
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