Herstellung konzentrierter Schwefelsäure durch oxidierende Absorption von SO₂

Abstract

Die Reaktivdestillation hat sich in der Verfahrenstechnik als eine vorteilhafte Möglichkeit zur Prozessintegration entwickelt. Die apparative Integration von Reaktion und Destillation zwingt jedoch zu Kompromissen hinsichtlich der Verfahrensparameter wie Temperatur, Druck, Verweilzeit und katalytischen Eigenschaften. Zur Ausweitung der Reaktivdestillation wurden die Anwendungsgebiete bezüglich der wichtigsten Kriterien überprüft, so dass verschiedene konstruktive Lösungen bewertet und neue Einbauten entwickelt und experimentell untersucht werden konnten. Für autokatalytisch und homogen katalysierte Reaktionen steht inzwischen eine Viel-zahl von konstruktiven Lösungen bereit. Wichtigstes Merkmal zur Auswahl des Einbautentyps ist die für die Reaktion erforderliche Verweilzeit. Eine neue konstruktive Lösung stellen Anstaupackungen dar, die es erstmals ermöglichen, die Verweilzeit der Flüssigkeit durch kleine ¾nderungen der Heizleistung während des Betriebs gezielt zu beeinflussen. Bei der heterogen katalysierten Reaktivdestillation besteht trotz ihrer weiten Verbreitung noch ein erheblicher Entwicklungsbedarf. Wichtige Kriterien sind die Selektivität der Reaktion, die durch die Stofftransporteigenschaften der katalytisch wirkenden Einbauten teilweise entscheidend beeinflusst wird sowie die Katalysatorstandzeit. Für Packungseinbauten wurden mit Verfahren wie der Mehrkanalpackung (s. Abb.), in die der Katalysator durch Einschütten eingebracht und wieder ausgetragen werden kann, neue Konzepte entwickelt, die einen verbesserten Stoffübergang mit der Möglichkeit einer sicheren Maûstabsübertragung bieten. Bei sehr rasch deaktivierenden Katalysatoren stellt eine Suspensionsfahrweise mit externer Regenerierung des Katalysators eine Lösung dar, die eine Anwendung der Reaktivdestillation auch unter diesen kritischen Bedingungen ermöglicht. P 4.15 Da man bei der Absorption von SO 2 in H 2 O 2 eine Konzentration von 70 Gew.-% Schwefelsäure durch den Wassereintrag nicht überschreiten kann, ist die absorptive Herstellung von Schwefelsäure mit einer technisch interessierenden Konzentration von über 80 Gew.-% nach diesem Verfahrenskonzept nur durch Destillation möglich [1]. Im vorliegenden Projekt wurde ein Zweistufenverfahren zur oxidierenden Absorption von SO 2 zur Herstellung konzentrierter Schwefelsäure untersucht. Nach diesem Verfahrenskonzept erfolgt die Absorption von SO 2 in der ersten Stufe bis zu einer Konzentration von etwa 70 Gew.-% Schwefelsäure in H 2 O 2 . In der zweiten Stufe wird das absorbierte SO 2 photo-Abbildung. Einbauten für heterogen katalysierte Reaktivdestillationen: Prinzip und Aufbau der Mehrkanalpackung (MKP).