Institut für Mikroverfahrenstechnik (IMVT)

Oxidation von SO2

  • Förderung: EU

Die Oxidation von Schwefeldioxid zu -trioxid ist ein Teilschritt der Schwefelsäureproduktion bzw. wird vielfach auch in kleineren Mengen für Sulfatierung oder Sulfonierung benötigt. Die Gleichgewichtsreaktion ist mit -98 kJ/mol exotherm und dazu sehr schnell. Um die Reaktion im technischen Maßstab kontrollieren zu können und dem mit steigender Temperatur fallenden Gleichgewichtsumsatz Rechnung zu tragen, wird üblicherweise ein Hordenreaktor eingesetzt. Zwischen den Horden wird wahlweise Kaltgas eingespritzt oder in einem externen Wärmetauscher zwischengekühlt. Da im Feedgas eine geringe SO2-Konzentration mit hohem Überschuss an Luft vorhanden ist, ist der Reaktor üblicherweise sehr groß und ein hoher Aufwand an Abgasreinigung (erhebliche Stickstofffracht) zu betreiben.

Die Anwendung eines Mikrostrukturreaktors für diese Reaktion ist daher in vielerlei Hinsicht attraktiv. Unter der Annahme, dass die Konzentration an SO2 gesteigert, die Reaktion mit reinem Sauerstoff durchgeführt und ein Gegenstrombetrieb mit Kühlgas zur Erreichung vollständigen Umsatzes verfolgt wird, wären a priori eine deutlich geringere Reaktorgröße und eine Vermeidung der Abgasreinigung für den Fall einer dezentralen Produktion denkbar.

Im Bezug auf die SO2-Oxidation beschäftigt sich das Institut deshalb mit geeigneten Konzepten zur Temperaturführung in Mikroreaktoren. Dabei werden verschiedene Konzepte wie Gegenstromkühlung (siehe Thema "Wassergaskonvertierung") oder auch segmentierte Temperaturführung mittels Experiment und Simulation untersucht und geeignete Katalysatoren entwickelt.

Technikumsreaktor mit segmentierter Kühlung für Herstellung von 1kg/h SO3