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Das Kontaktverfahren

Bedeutung der Schwefelsäure für die chemische Industrie:
Schwefelsäure ist die in Deutschland am meisten produzierte Chemikalie, noch vor Ammoniak, Chlor und Natronlauge. Zwar setzt man Schwefelsäure am häufigsten mit Bleiakkumulatoren in Verbindung, doch wird sie größtenteils zur Erzeugung von Dünger wie Superphosphat oder Ammoniumsulfat verwendet. Außerdem wird sie für die Herstellung von Medikamenten, Tensiden, Farbstoffen und Titanoxid benötigt. Titanoxid wird vorwiegend als Farbpigment genutzt.
Dementsprechend wird Schwefelsäure mit Hilfe eines großtechnischen Verfahrens hergestellt.

Der Ablauf der Schwelsäureherstellung:

Zunächst wird elementarer Schwefel, den man z.B. aus Kraftwerksabgasen durch Reduktion von Schwefeldioxid gewonnen hat, zu Schwefeldioxid verbrannt. Dabei wird allerdings mehr Sauerstoff als für die Verbrennung nötig ist hineingepumpt.

S + O 2 → SO 2 mit Δ H < 0

Das Schwefeldioxid/Sauerstoffgemisch wird dann in einem Abhitzekessel abgekühlt. Dabei wird Wasser in den Tank gefüllt, durch den das Rohr mit dem Gasgemisch verläuft. Das Wasser verdampft am Rohr und kühlt das Gasgemisch ab, der entstehende Wasserdampf lässt sich dann zur Gewinnung von Energie durch Turbinen nutzen. Das abgekühlte Gasgemisch wird dann in einen Wärmetauscher geführt. Dabei wird es auf 450 °C erhitzt und in einen Kontaktofen geleitet, in welchem sich Siebböden mit Vanadium(V)-oxid-Katalysatoren befinden. Dort reagieren der überschüssige Sauerstoff und das Schwefeldioxid in einer stark exothermen Gleichgewichtsreaktion zu Schwefeltrioxid.

SO 2 + V 2 O 5 ⇌ SO 3 + V 2 O 4 mit Δ H < 0

Der Katalysator wird mit Hilfe von überschüssigem Sauerstoff durch folgende Reaktion zurückgewonnen:

V 2 O 4 + 1 2 O 2 → V 2 O 5

Dieses Gasgemisch erhitzt dann im Wärmetauscher das einströmende Sauerstoff/Schwefeldioxidgemisch und wird abgekühlt weitergeleitet.
Dieser Vorgang ist auch der Grund, weswegen man von einem Kreislaufverfahren spricht. Denn dem findigen Chemieschüler ist sicherlich aufgefallen, dass es eigentlich sinnvoller wäre, das Sauerstoff/Schwefeldioxidgemisch nichts so stark zu erhitzen, da das chemische Gleichgewicht dann im Katalysator beim Schwefeltrioxid liegen würde. Doch strebt man einen Kreislauf an, da man dann einfach nur Schwefel, Sauerstoff und Wasser (und ganz am Anfang Schwefelsäure; doch dazu später mehr) einfüllen muss und der Rest dann von allein abläuft. Deshalb wiederholt man einfach die Reaktion zu Schwefeltrioxid immer und immer wieder, bis kein Schwefeldioxid mehr vorhanden ist.
Es gelangt dann in einen der Absorptionstürme, wo das Schwefeltrioxid über hochkonzentrierte Schwefelsäure geleitet wird. Dort reagiert bereits 25% der Schwefeltrioxids zu Oleum, welches später mit Wasser zu Schwefelsäure umgesetzt wird.

H 2 S 2 O 7 + H 2 O → 2 H 2 SO 4

Der Rest wird über einen weiteren Absorptionsturm geleitet, in dem das selbe passiert.
Das überschüssige Sauerstoff/Schwefeldioxidgemisch wird wieder in einen Wärmetauscher gegeben wo exakt der gleiche Vorgang von vorhin stattfindet. Dies wiederholt man solange, bis man 99,6 % des Schwefeldioxids umgesetzt hat.

Erstellt von L.G. 16.5.2013.

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Bedeutung der Schwefelsäure für die chemische Industrie:
Schwefelsäure ist die in Deutschland am meisten produzierte Chemikalie, noch vor Ammoniak, Chlor und Natronlauge. Zwar setzt man Schwefelsäure am häufigsten mit Bleiakkumulatoren in Verbindung, doch wird sie größtenteils zur Erzeugung von Dünger wie Superphosphat oder Ammoniumsulfat verwendet. Außerdem wird sie für die Herstellung von Medikamenten, Tensiden, Farbstoffen und Titanoxid benötigt. Titanoxid wird vorwiegend als Farbpigment genutzt.
Dementsprechend wird Schwefelsäure mit Hilfe eines großtechnischen Verfahrens hergestellt.

Der Ablauf der Schwelsäureherstellung:

Zunächst wird elementarer Schwefel, den man z.B. aus Kraftwerksabgasen durch Reduktion von Schwefeldioxid gewonnen hat, zu Schwefeldioxid verbrannt. Dabei wird allerdings mehr Sauerstoff als für die Verbrennung nötig ist hineingepumpt.

S + O 2 → SO 2 mit Δ H < 0

Das Schwefeldioxid/Sauerstoffgemisch wird dann in einem Abhitzekessel abgekühlt. Dabei wird Wasser in den Tank gefüllt, durch den das Rohr mit dem Gasgemisch verläuft. Das Wasser verdampft am Rohr und kühlt das Gasgemisch ab, der entstehende Wasserdampf lässt sich dann zur Gewinnung von Energie durch Turbinen nutzen. Das abgekühlte Gasgemisch wird dann in einen Wärmetauscher geführt. Dabei wird es auf 450 °C erhitzt und in einen Kontaktofen geleitet, in welchem sich Siebböden mit Vanadium(V)-oxid-Katalysatoren befinden. Dort reagieren der überschüssige Sauerstoff und das Schwefeldioxid in einer stark exothermen Gleichgewichtsreaktion zu Schwefeltrioxid.

SO 2 + V 2 O 5 ⇌ SO 3 + V 2 O 4 mit Δ H < 0

Der Katalysator wird mit Hilfe von überschüssigem Sauerstoff durch folgende Reaktion zurückgewonnen:

V 2 O 4 + 1 2 O 2 → V 2 O 5

Dieses Gasgemisch erhitzt dann im Wärmetauscher das einströmende Sauerstoff/Schwefeldioxidgemisch und wird abgekühlt weitergeleitet.
Dieser Vorgang ist auch der Grund, weswegen man von einem Kreislaufverfahren spricht. Denn dem findigen Chemieschüler ist sicherlich aufgefallen, dass es eigentlich sinnvoller wäre, das Sauerstoff/Schwefeldioxidgemisch nichts so stark zu erhitzen, da das chemische Gleichgewicht dann im Katalysator beim Schwefeltrioxid liegen würde. Doch strebt man einen Kreislauf an, da man dann einfach nur Schwefel, Sauerstoff und Wasser (und ganz am Anfang Schwefelsäure; doch dazu später mehr) einfüllen muss und der Rest dann von allein abläuft. Deshalb wiederholt man einfach die Reaktion zu Schwefeltrioxid immer und immer wieder, bis kein Schwefeldioxid mehr vorhanden ist.
Es gelangt dann in einen der Absorptionstürme, wo das Schwefeltrioxid über hochkonzentrierte Schwefelsäure geleitet wird. Dort reagiert bereits 25% der Schwefeltrioxids zu Oleum, welches später mit Wasser zu Schwefelsäure umgesetzt wird.

H 2 S 2 O 7 + H 2 O → 2 H 2 SO 4

Der Rest wird über einen weiteren Absorptionsturm geleitet, in dem das selbe passiert.
Das überschüssige Sauerstoff/Schwefeldioxidgemisch wird wieder in einen Wärmetauscher gegeben wo exakt der gleiche Vorgang von vorhin stattfindet. Dies wiederholt man solange, bis man 99,6 % des Schwefeldioxids umgesetzt hat.

Erstellt von L.G. 16.5.2013.

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Bedeutung der Schwefelsäure für die chemische Industrie:
Schwefelsäure ist die in Deutschland am meisten produzierte Chemikalie, noch vor Ammoniak, Chlor und Natronlauge. Zwar setzt man Schwefelsäure am häufigsten mit Bleiakkumulatoren in Verbindung, doch wird sie größtenteils zur Erzeugung von Dünger wie Superphosphat oder Ammoniumsulfat verwendet. Außerdem wird sie für die Herstellung von Medikamenten, Tensiden, Farbstoffen und Titanoxid benötigt. Titanoxid wird vorwiegend als Farbpigment genutzt.
Dementsprechend wird Schwefelsäure mit Hilfe eines großtechnischen Verfahrens hergestellt.

Der Ablauf der Schwelsäureherstellung:

Zunächst wird elementarer Schwefel, den man z.B. aus Kraftwerksabgasen durch Reduktion von Schwefeldioxid gewonnen hat, zu Schwefeldioxid verbrannt. Dabei wird allerdings mehr Sauerstoff als für die Verbrennung nötig ist hineingepumpt.

S + O 2 → SO 2 mit Δ H < 0

Das Schwefeldioxid/Sauerstoffgemisch wird dann in einem Abhitzekessel abgekühlt. Dabei wird Wasser in den Tank gefüllt, durch den das Rohr mit dem Gasgemisch verläuft. Das Wasser verdampft am Rohr und kühlt das Gasgemisch ab, der entstehende Wasserdampf lässt sich dann zur Gewinnung von Energie durch Turbinen nutzen. Das abgekühlte Gasgemisch wird dann in einen Wärmetauscher geführt. Dabei wird es auf 450 °C erhitzt und in einen Kontaktofen geleitet, in welchem sich Siebböden mit Vanadium(V)-oxid-Katalysatoren befinden. Dort reagieren der überschüssige Sauerstoff und das Schwefeldioxid in einer stark exothermen Gleichgewichtsreaktion zu Schwefeltrioxid.

SO 2 + V 2 O 5 ⇌ SO 3 + V 2 O 4 mit Δ H < 0

Der Katalysator wird mit Hilfe von überschüssigem Sauerstoff durch folgende Reaktion zurückgewonnen:

V 2 O 4 + 1 2 O 2 → V 2 O 5

Dieses Gasgemisch erhitzt dann im Wärmetauscher das einströmende Sauerstoff/Schwefeldioxidgemisch und wird abgekühlt weitergeleitet.
Dieser Vorgang ist auch der Grund, weswegen man von einem Kreislaufverfahren spricht. Denn dem findigen Chemieschüler ist sicherlich aufgefallen, dass es eigentlich sinnvoller wäre, das Sauerstoff/Schwefeldioxidgemisch nichts so stark zu erhitzen, da das chemische Gleichgewicht dann im Katalysator beim Schwefeltrioxid liegen würde. Doch strebt man einen Kreislauf an, da man dann einfach nur Schwefel, Sauerstoff und Wasser (und ganz am Anfang Schwefelsäure; doch dazu später mehr) einfüllen muss und der Rest dann von allein abläuft. Deshalb wiederholt man einfach die Reaktion zu Schwefeltrioxid immer und immer wieder, bis kein Schwefeldioxid mehr vorhanden ist.
Es gelangt dann in einen der Absorptionstürme, wo das Schwefeltrioxid über hochkonzentrierte Schwefelsäure geleitet wird. Dort reagiert bereits 25% der Schwefeltrioxids zu Oleum, welches später mit Wasser zu Schwefelsäure umgesetzt wird.

H 2 S 2 O 7 + H 2 O → 2 H 2 SO 4

Der Rest wird über einen weiteren Absorptionsturm geleitet, in dem das selbe passiert.
Das überschüssige Sauerstoff/Schwefeldioxidgemisch wird wieder in einen Wärmetauscher gegeben wo exakt der gleiche Vorgang von vorhin stattfindet. Dies wiederholt man solange, bis man 99,6 % des Schwefeldioxids umgesetzt hat.

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