Schwefelsäure- (Doppel-) Kontaktverfahren

Die Standard- Verbrennungsgleichung bei = 1,00 lautet für die Oxidation von FeS2 mit Luft- O2:
4 FeS2 + 11 O2 + 11 79/21 N2 => 2 Fe2O3 + 8 SO2 + 11 79/21 N2
Das Abgasvolumen dieser Reaktion beträgt V0 = 49,3 mol (= 8 SO2 + 11 79/21 N2). Es enthält
SO2 = 16,2 Vol% und
N2 = 83,8 Vol%. (Fe- Oxidanteil unberücksichtigt)
Aus einer kombinierten Schwefel/Stickstoffbilanz berechnet sich der Luftfaktor zu:
16,
2
6,
8
81,
0
83,
8
2,
30
8. Allgemeine Formulierungen
Das eingangs gewählte Beispiel der Oxidation von SO2 zu SO3 mit den Eduktmengen
9,5 Vol% SO2 = 9,5 mol% SO2 => a(SO2) = 0,095 mol
11,5 Vol% O2 = 11,5 mol% O2 => b(O2 ) = 0,115 mol
79,0 Vol% N2 (= Rest) = 79,0 mol% N2 => c(N2) = 0,790 mol
kann auch mit einem gewissen mathematischen Formalismus gelöst werden, indem folgende
Einzelpunkte nacheinander „abgearbeitet“ werden.
Nachfolgend verwendete Abkürzungen:
„Pr“ = Produkt(e)
„Ed“ = Edukt(e)
Berechnung der Molzahldifferenz Δn(ideal). Sie bezieht sich auf die stöchiometrisch
stimmige Ursprungs- Reaktionsgleichung (= „Idealgleichung“), auf die sich ΔRG und
KP beziehen.
n( ideal ) n(Pr,
ideal ) n(
Ed,
ideal )
(15)
Zu beachten: Je nach stöchiometrischen Verhältnissen der Ursprungsgleichung erhält man unterschiedliche
Werte für Δn(ideal), ΔRG und KP. Auf die Oxidation von SO2 zu SO3 bezogen, bedeutet dies z.B.:
SO2 + 0,5 O2 SO3 Δn(ideal) = – 0,5 ΔRG(298 K) = – 70,0 kJ/FU KP = 1,86 · 10 12
2 SO2 + O2 2 SO3 Δn(ideal) = – 1 ΔRG(298 K) = – 140,0 kJ/FU KP = 3,47 · 10 24
Die Idealgleichung des Rechenbeispiels war die Reaktion: SO2 + 0,5 O2 SO3
Sie war Basis für die Berechnung von KP.
=> Δn(ideal) = 1 – (1 + 0,5) = – 0,5 (hier dimensionslose Größe)
Die Molsumme Σn aller Teilnehmer beträgt unter Einbeziehung eines Inertgases (meist
Luft- N2; s.o. bei der SO3- Bildung) unter Einbeziehung der Reaktionslaufzahl y:
n n(
Ed,
real)
n(
inert ) n(
ideal ) y
(16)
Im Rechenbeispiel (erste Kontaktstufe) wurden real a(SO2) + b(O2) + c(N2) = 1 mol Edukte eingesetzt;
mit c = n(inert)
=> Σn = 1 – 0,5 y mol
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