Prozessoptimierung in der Chemieindustrie : Schwefelsäureproduktion unter Druck: Warum Anlagenflexibilität und Recycling wichtiger werden

Steigende Nachfrage nach Schwefelsäure lässt sich nicht ohne Weiteres durch eine höhere Produktion decken. Ein Großteil des Schwefels fällt als Kuppelprodukt in Raffinerien und der Erdgasaufbereitung an. Veränderungen in diesen Industrien sowie Störungen in der Logistik können deshalb direkt auf Verfügbarkeit und Preise durchschlagen.

Das betrifft einen Grundstoff, den Düngemittelindustrie, Metallurgie, chemische Produktion und neue Rohstoffketten gleichermaßen benötigen. Für Betreiber stellt sich damit nicht nur die Frage nach neuer Kapazität, sondern auch danach, wie sich bestehende Anlagen flexibler nutzen und Schwefelsäure zurückgewinnen lässt.

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Die Nachfrage nach Schwefelsäure verteilt sich auf zahlreiche industrielle Wertschöpfungsketten. Phosphatdüngemittel bleiben der größte Verbrauchsbereich, daneben wird die Säure unter anderem in der Chemie, Metallverarbeitung, Erdölraffination und Wasseraufbereitung eingesetzt. Hinzu kommt der steigende Bedarf bei der Gewinnung und Verarbeitung von Batterierohstoffen wie Nickel, Kobalt und Lithium. Aktuelle Marktanalysen rechnen daher auch für die kommenden Jahre mit einer wachsenden Nachfrage, insbesondere aus Düngemittel- und Metallanwendungen. (Quelle: Fortune Business Insights, aktualisiert August 2026)

Gleichzeitig ist Schwefelsäure kein Rohstoff, dessen Angebot sich beliebig zwischen Regionen verschieben lässt. Transport und Lagerung erfordern spezielle Infrastruktur, größere Distanzen erhöhen Kosten und logistischen Aufwand. Hinzu kommt, dass ein Teil der Säure als Nebenprodukt anderer Industrieprozesse anfällt. Regional können Angebot und Nachfrage deshalb deutlich auseinanderlaufen. Im ersten Halbjahr 2026 zeigte sich diese Volatilität auch in Europa: Schwefelsäure verteuerte sich deutlich, zugleich war die kurzfristige Verfügbarkeit am Spotmarkt eingeschränkt.

Wie stark regionale Produktion und Logistik dabei zusammenhängen, zeigt der österreichische Markt. Am Standort Pischelsdorf produziert Donau Chemie Schwefelsäure für den heimischen und regionalen Bedarf. Im Geschäftsjahr 2024/25 waren es rund 190.000 Tonnen. Dennoch wird ein Teil des österreichischen Bedarfs durch Lieferungen aus Nachbarländern gedeckt. Für Industrieabnehmer bestimmen deshalb nicht nur Preise, sondern auch Lieferzeiten, Tankkapazitäten sowie verfügbare Bahn- und Lkw-Transporte die tatsächliche Versorgungssituation. (Quelle: Donau Chemie, Juli 2026)

Für Betreiber stellt sich damit neben der langfristigen Kapazitätsplanung eine kurzfristigere Frage: Welche Reserven lassen sich in bestehenden Anlagen erschließen? Entscheidend ist zunächst, wo der tatsächliche Engpass im Prozess liegt.

In Schwefelverbrennungsanlagen muss die gesamte Prozesskette den zusätzlichen Durchsatz verkraften. Elementarer Schwefel wird zunächst zu Schwefeldioxid (SO₂) verbrannt, anschließend zu Schwefeltrioxid (SO₃) oxidiert und schließlich zu Schwefelsäure umgesetzt. Dabei durchläuft ein großer Gasstrom Gebläse, Wärmetauscher, Konverter und Rohrleitungen.

Für den möglichen Durchsatz ist allerdings auch erheblich, was neben dem Schwefel durch die Anlage transportiert wird. Die Verbrennungsluft liefert zwar den benötigten Sauerstoff, besteht aber überwiegend aus Stickstoff. Dieser nimmt an der gewünschten Reaktion weitgehend nicht teil, erhöht jedoch das Gasvolumen. Erreichen Gebläse, Rohrleitungen oder der zulässige Druckverlust ihre Auslegungsgrenze, kann zusätzlicher Schwefeldurchsatz deshalb an der Gasführung scheitern, obwohl andere Teile der Anlage noch Reserven hätten. Der Engpass liegt dann im Volumen des Prozessgases.

Genau an der Zusammensetzung der Verbrennungsluft setzt die Sauerstoffanreicherung an. Wird zusätzlich technischer Sauerstoff eingesetzt, lässt sich die benötigte Sauerstoffmenge mit weniger Luft in den Prozess einbringen. Dadurch sinkt der mitgeführte Stickstoffanteil, während die SO₂-Konzentration im Prozessgas steigt. Untersuchungen zur Schwefelverbrennung zeigen, dass sich damit der gesamte Gasvolumenstrom reduzieren lässt. Muss weniger Gas durch die Anlage bewegt werden, kann dies bei gasstrombegrenzten Anlagen zusätzlichen Durchsatz ermöglichen. (Quelle: Abumounshar et al., 2021)

In der industriellen Praxis wird Sauerstoffanreicherung deshalb auch für gezieltes Debottlenecking eingesetzt, also das Beseitigen bestehender Kapazitätsengpässe. Messer Austria erzeugt und liefert unter anderem Sauerstoff für industrielle Prozesse und bietet diesen Ansatz auch bei Schwefelsäureanlagen an. Wichtig ist dabei, dass tatsächlich der Prozessgasstrom die Produktion begrenzt. Dann kann Sauerstoffanreicherung helfen, vorhandene Kapazitätsreserven zu erschließen, ohne die gesamte Anlage neu zu dimensionieren. Ob das technisch und wirtschaftlich sinnvoll ist, muss für den jeweiligen Standort und den gewünschten Mehrdurchsatz bewertet werden.

In der Praxis endet das Debottlenecking allerdings nicht beim Prozessgasstrom. Joachim Rohovec, Senior Manager Chemistry & Environment Applications bei Messer Austria, verweist darauf, dass oftmals die Kapazität der vorhandenen Wärmetauscher zum limitierenden Faktor wird. Mit steigender Sauerstoffkonzentration nimmt auch die Temperatur im Reaktor zu. Die zusätzliche Wärme muss über die bestehende Infrastruktur abgeführt werden können, wenn Neuinvestitionen vermieden werden sollen. Unter geeigneten Anlagenbedingungen seien Kapazitätssteigerungen von etwa 8 bis 10 Prozent in der Praxis möglich.

Prozessoptimierung endet nicht beim Anlagendurchsatz. Auch bereits eingesetzte Schwefelsäure kann erneut zur Ressource werden. In Raffinerien und chemischen Prozessen dient sie unter anderem als Katalysator oder Prozessmedium. Durch Wasser, Kohlenwasserstoffe, Metalle oder andere Verunreinigungen kann sie dabei ihre erforderliche Qualität verlieren. Statt diese sogenannte „Spent Acid“ ausschließlich als Entsorgungsstrom zu behandeln, lässt sich Schwefelsäure daraus wieder zurückgewinnen.

Bei der thermischen Regeneration, auch Spent Acid Recovery (SAR), wird belastete Abfallsäure bei Temperaturen um 1.000 °C zerlegt. Der entstehende SO₂-haltige Gasstrom wird gereinigt, zu SO₃ oxidiert und anschließend wieder zu konzentrierter Schwefelsäure umgesetzt. Aus einem belasteten Stoffstrom entsteht so erneut ein industriell nutzbarer Grundstoff. (Quellen: Digital Refining; P&P Industries)

Auch bei diesem Verfahren kann der Prozessgasstrom die Kapazität begrenzen. Wird ein Teil der Verbrennungsluft durch Sauerstoff ersetzt, sinkt der Stickstoffeintrag und damit das zu bewegende Gasvolumen. Bei gasstrombegrenzten Anlagen kann dadurch mehr Abfallsäure verarbeitet werden. Messer bietet Sauerstoffanreicherung auch für die thermische Regeneration von Abfallschwefelsäure an. Ob sie zusätzlichen Durchsatz ermöglicht, hängt von der jeweiligen Anlagenkonfiguration ab.

Dabei setzt auch die Sauerstoffanreicherung selbst technische Grenzen. Dokumentierte SAR-Anwendungen zeigen, dass insbesondere höhere Flammentemperaturen und die NOx-Bildung bei der Auslegung berücksichtigt werden müssen. Zusätzlicher Durchsatz ist daher nur innerhalb der thermischen und emissionsseitigen Betriebsgrenzen der Anlage möglich. (Quelle: BC Insight, 2024)

Wie groß der Effekt im Einzelfall ausfallen kann, zeigt eine SAR-Anlage bei einem deutschen Produzenten von Schwefelsäurederivaten. Die vorhandenen Kapazitäten waren vollständig ausgelastet, Nachfragespitzen konnten nicht bedient werden. Unter Berücksichtigung der vorhandenen Wärmetauscher reicherte Messer den Luftstrom auf 27,8 Prozent Sauerstoff an. Dadurch ließ sich die Leistung des Schwefelsäurespaltofens um 52 Prozent steigern. Der Luftstrom wurde dabei konstant gehalten, um die zusätzlich entstehende Wärme über die bestehende Infrastruktur abführen zu können.

Thermische Regeneration ist allerdings nicht für jeden Abfallsäurestrom notwendig. Wie weit eine Säure aufbereitet werden muss, hängt zunächst davon ab, warum sie ihre ursprüngliche Prozessqualität verloren hat. Ist sie vor allem verdünnt, kann eine Rekonzentration ausreichen. Bei gelösten Metallen oder anderen Verunreinigungen kommen dagegen Trenn- und Aufbereitungsverfahren infrage.

Wie unterschiedlich diese Ansätze ausfallen können, zeigt aktuelle Forschung. Fraunhofer UMSICHT, ein Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik, entwickelt im 2026 gestarteten Projekt „SäureWert“ säurebeständige Nanofiltrationsmembranen, mit denen gebrauchte Salz- und Schwefelsäuren gereinigt und gleichzeitig gelöste Wertstoffe abgetrennt werden sollen. Das Verfahren befindet sich noch in der Entwicklung. Für verdünnte Schwefelsäure wiederum werden in der industriellen Praxis Rekonzentrationsverfahren eingesetzt, bei denen Wasser durch Verdampfung entfernt wird. (Quellen: Fraunhofer UMSICHT, 2026)

Für Betreiber beginnt die Entscheidung deshalb beim jeweiligen Stoffstrom, nicht bei der Technologie. Zusammensetzung und Konzentration der Säure, die geforderte Produktqualität und die geplante Wiederverwendung bestimmen, welche Form der Aufbereitung infrage kommt. Thermische Spent Acid Recovery ist dabei eine von mehreren Möglichkeiten und vor allem für entsprechend belastete Säureströme relevant.

Für Industriestandorte wird damit nicht nur die verfügbare Produktionsmenge zum Thema, sondern auch die Frage, wie schnell sie auf veränderte Marktbedingungen reagieren können. Gerade in einem regional geprägten Schwefelsäuremarkt gewinnen vorhandene Kapazitätsreserven, Rückgewinnung und eine geringere Abhängigkeit von externen Stoffströmen an Bedeutung.

Für österreichische Produktionsstandorte geht es deshalb darum, bestehende Anlagen und Stoffströme so zu nutzen, dass sie auf veränderte Rohstoffkosten, Lieferbedingungen und Nachfrage flexibler reagieren können. Wer vorhandene Kapazitätsreserven besser nutzen und Rohstoffe im Kreislauf halten kann, gewinnt damit nicht nur beim einzelnen Prozess, sondern auch Handlungsspielraum für den Produktionsstandort.