Способ получения серного ангидрида
О 0 И С А Н И Е „;ыо5|54
ИЗЬБРЕТЕН ИЯ
Сотов Советски к
Социвяистическик ресттубник
К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту(22) ЗаЯвлено 15.12.78 (21) 2697757/23-26 (23) Приоритет - - (32) 16.12.77 (3!) 861182 (33) США
Опубликовано 15 .03 . 83 .Бюллетень М 1О
Дата опубликования описания 15.03 .83 (51) Nl. Кл.
С 01 В 17/76
Гюсуларствекный комитет
СССР (53) УДК 661 257. (088. 8) ве делан взоб етенкк и еткрытнМ
Иностранцы
Гарри Отто Буррус и Дональд Нельсон Миллер (США2 (72) Авторы изобретения
Иностранная фирма
"Е. И. Дюпон де Немур энд Компани" (США) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРНОГО АНГИДРИДА
Изобретение относится к способам получения серного ангидрида, используемого для производства серной кислоты.
Серный ангидрид обычно получают окислением двуокиси серы в присутст. вии катализатора, в качестве которого, в основном, используют пятиокись ванадия.
Известен способ получения серного ангидрида, включающий сжигание исходного серосодержащего сырья при
600-1200©С и давлении до 50 атм с последующим окислением полученной двуокиси серы на катализаторе $1).
Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является способ по" лучения серного ангидрида по циклической схеме, заключающийся в том, что серосодержащее сырье сжигают в кислороде при 500-1500 С идавлении
3,5-7 кг/см ; Полученйый при этом газ далее конвертируют в присутствии катализатора в серный ангидрид, который выделяют из конвертированного газа конденсацией, а оставшийся газ возвращают на стадию сжи гания серосодержащего сырья. В качестве последнего используют серу, пирит, сероводород, отработан.,ую кислоту и т.д. 21.
Недостатком известных способов является необходимость осуществления процесса окисления SO
Цель изобретения - упрощение процесса за счет исключения применения катализатора.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения серного ангидрида сжигание исходного серосодержащего сырья осуществляют .под давлением 94 кг/см, а сконден2 сированный иэ продуктов обжига серный ангидрид подвергают дистилляции и выделившиеся при этом сернистый ангидрид и кислород вместе с газами
3 10056 после конденсации серного ангидрида возвращают на стадию сжигания.
Осуществление процесса при указанном давлении позволяет окислить
SQв SO> непосредственно на стадии сжигания и тем самым, исключить стадию каталитического окисления 10 в О
По предложенному способу предпочтительно используют серу в качестве 10 исходного материала. Эта сера обычно содержит некоторые примеси, в основном порядка 0,5 вес.3 органических веществ. Однако этот способ может осуществляться с использованием другого серосодержащего сырья, например использованной серной кислоты, сульфата аммония, H S, SOz ww смесей этих материалов. Отработанная серная кислота - это серная кис- 20 лота, которая использовалась в промышленном процессе, она часто содержит органические вещества.
Когда в качестве исходного материала используется элементарная 25 сера или SOz, полученный продукт представляет собой почти полностью
S0 . Когда используемый источник серы содержит водород в каком-либо виде, как, например, в отработанной серной кислоте, сульфат аммония или
H S, при использовании способа побочно будет получаться серная кислота.
В некоторых случаях нежелательно использовать в качестве источника серы смесь, например смесь SO и Н S или элементарной серы и отработанной серной кислоты. Когда смесь элементарной серы и отработанной кислоты подается в устройство для сжигания, желательно, чтобы количестso отработанной кислоты (как эквивалент серы) не превышало 15 вес.3 общей серы, подаваемой в реактор. Если такая смесь подается в реактор, где приме45 няется косвенный или прямой и косвенный нагрев, количество отработанной кислоты может превысить 153.
H>S или SO<, которые используются в способе, обязательно обрабатываются для удаления примесей, которые создают проблемы при разделении, например соли металлов должны быть удалены .
В качестве другого исходного материала согласно предложенному способу используют кислород. Этот кислород может быть обычного качества, т.е. может содержать небольшие количества
54 инертных веществ, например азот. Общее количество всего кислорода (как исходного сырья и рециркулирующего материала) должно превышать то количество, которое необходимо для окисления всей серы до SO
На чертеже представлена технологическая схема предложенного способа.
В реактор 1 по трубопроводу 2 поступает поток рециркулирующего газа, содержащего двуокись серы, верхний погон из сепаратора 3 и ректификационной колонны - дистиллятора 4, кислород и небольшие количества азота, окисей азота и серного ангидрида. Поток рециркулирующего материала, в основном, служит для поддержания необходимой температуры в реакторе.
Таким образом, количество двуокиси серы я рециркулирующем материале зависит от необходимых условий в реакторе и композиции продукта.
Сера, подаваемая в реактор,находится при температуре выше ее точки плавления. Любая отработанная кислота, в основном, находится при комнатной температуре.
Реактор 1 является устройством для сжигания1которое может выдерживать высокие температуры идавления и выполнено,например в виде корпуса с керамической футеровкой. Такое выполнение устройства является предпочтительным,однако в некоторых случаях желательно применять в реакторе косвенный нагрев.
Внутри реактора сера, рециркулирующий поток и кислород реагируют при 500-1500 С и давлении 94 кг/см, в предпочтительном варианте, когда источником серы является элементарная сера, при 1000-1200 С, лучше о всего.1100 С. При этих условиях приб" лизительно 25-353, лучше всего приблизительно 30,всей серы превращается в реакторе в SO . Когда в качестве источника серы используется смесь элементарной серы и отработанной серной кислоты, предпочтительными температурами являются 1000-1200 С. о
Продукты сжигания из реактора 1 по трубопроводу 5 подают в конденсатор 6, где температура газов снижается до 50-100 С. Этот интервал температур необходимдля обеспечения лучшего выделения SO> на последующих ступенях, а также для обеспечения высокой степени регенерации энергии, поскольку, если необходимо, поток пературы ниже 50 С.
В предпочтительных вариантах продукт из реактора подается в котлы-утилизаторы, чтобы восстановить сверхнагретый поток высокого давления. В. других вариантах этот продукт может подаваться в турбину, чтобы восстановить часть энергии, а затем в котлы-утилизаторы.
Охлажденный поток газа затем подается в сепаратор 3, где большая часть непрореагировавшего кислорода, азота, окисей азота, С02 и часть SO рециркулируется в устройство для сживергаться очистке для удаления инертных газов, которые в противном случае будут накапливаться в системе.
Поток очистки может обрабатываться различными известными способами, например в ректификационной колонне, конденсаторе или водой с перекисью водорода или каустической содой, чтобы восстановить большее количество присутствующих SQ/50Э. При желании осадки из ректификационной колонны могут рециркулироваться в реактор. состоящая в основном из ЬО /SO@ с небольшими количествами О, Н SQ u
СО, подается в ректификационную колонну.-дистиллятор 4. Внутри дистиллятора 4 поток нагревается до отделения ЯО от других компонентов. Дистиллятор работает при давлениях мень- ше критического для компонентов, которые разделяются, что является обычным для этих способов.
Из верхней части дистиллятора отгоняется поток, состоящий почти целиком из 50 с некоторым количеством кислорода и СО . . Если необходимо, часть потока может подаваться в конденсатор, где он конденсируется и подается обратно в дистиллятор.
При желании 50 можно выделить в виде продукта из легкой фракции дистилпятора. Этот поток может отгонять-. ся и очищаться обычными средствами, чтобы удалить растворенные примеси и инертные вещества. Например, 50 можно удалить путем контактированйя потока с элементарной серой в насадочной колонке.
5, 1005654 6 сначала подается в котел-утилизатор, Пидкость, накапливающаяся в нижчтобы восстановить часть тепла в по- ней части дистиллятора, состоит в токе в виде пара. Однако в некоторых основном из S0 с некоторой примесью случаях желательно использовать хо- серной кислоты, например из сепаралодильное охлаждение и применять тем" 5 тора. Остатки могут разбавляться водой и охлаждаться до получения олеума и/или серной кислоты. Часть остатков может опять нагревагься в котле и рециркулироваться в дистиллятор для обеспечения тепла для перегонки.
Фракция выводимая из дистиллято-! ра по трубопроводу 7, состоит из поч" ти чистой S0+ и может охлаждаться и храниться без дальнейшей обработки.
Верхний поток из дистиллятора и верхний поток из сепаратора соединяются в рециркулирующий поток и по трубопроводу 2 подаются в реактор.
Этот рециркулирующий поток не только гания. Часть этого потока может под- служит источником серы, но также по- w могает поддерживать необходимую температуру в реакторе. Если е качестве компонента исходного сырья используется отработанная кислота, верхние потоки следует обработать обычными средствами, чтобы предотвратить увеличение количества СО в процессе.
Пример. В реактор 1 с керамической футеровкой 1, который ра30 ботает при 1100 С и 1340 ф/д 94,0 кг/сьев)подают 5442 вес.ч./ч о свободной серы с температурой 140 С
Выделенная в сепараторе 3 жидкость и с содержанием органических примесей 27 вес.ч., 8886 вес.ч. кислорода при 1340 ф/A (94,0 кг/см ), содержащего 39 вес.ч. азота, рециркулирующий поток в количестве 56524 вес.ч/ч.
Реакционный продукт из реактора находится при температуре 1100 С и давлении 1340 ф/д (94,2 кг/см2)и содержит, вес.ч./ч: кислород 17280; азот и окиси азота 1033; 50 31841;
SO 17058; Н<0 35; СО 3672 и другие второстепенные компоненты, образующиеся в процессе. Этот реакционный : продукт охлаждается до 120 С в кот ле-утилизаторе, а далее - в конденсаторе до 60-75 C.
Поток затем подают в сепаратор 3.
Верхний поток из сепаратора находится при 75 С и содержит> вес.ч./ч: кис. лород 16538; азот 1015; S02 9745;
Sá 3455 и СО 2696. Из верхнего потока выводят часть газа для удаления инертных веществ, точнее 759 вес.ч. очистки в час..Остальное составляет части рециркулирующего потока.
Продукт в нижней части сепаратора также имеет температуру 75 С и со7 1005654 держит, вес.ч./ч: кислород 742; азот 17; 50д 22096; SO 13446;
Н ЬО 192 и СО 977. Этот поток подается в дистиллятор, где SO< и инерт ные вещества отделяются от SO .
Остатки иэ дистиллятора содержат, вес.ч. /ч: SO>11403 и Н>50 192..Этот по- i ток может быть разбавлен водой дополучения олеума или серной кислоты. Боковая фракция из дистиллятора состав- ляет 2040 вес.ч./ч SQ
Верхний погон из дистиллятора составляет 23834 вес.ч./ч, иэ которых
SO — 22096 вес.ч./ч. Этот поток соединяется с верхним погоном из сепаратора, чтобы восполнить рециркулирующий поток.
Предложенный способ позволяет исключить стадию каталитического окис" ления двуокиси серы в SO и тем самым ® упростить процесс.
Формула изобретения
Составитель. Л. Темирова
Редактор Л. Веселовская Техред К..Иыцьо КорректоР С.Шекмар
Заказ 1935/79 Тираж 469 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, MocKBa, )F.-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Способ получения серного ангидрида по циклической схеме, включающий сжигание серосодержащего сырья в кислороде под давлением и при температуре 500-1500 С, выделение целевого продукта иэ конвертированного газа конденсацией, возврат оставшихся после конденсации газов на стадию сжигания, о т л и чающий с я тем, что, с целью упрощения процесса за счет исключения применения ка1 тализатора, сжигание исходного серосодержащего сырья осуществляют под давлением 94 кг/см, а сконденсированный из продуктов обжига серный аыгидрид подвергают дистилляции и выделившиеся при этом сернистый ангидрид и кислород вместе с гаэами после конденсации серного ангидрида возвращают на стадию сжигания.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Патент США М 3455652, кл. 23-168, 1969.
2. Патент США 11 4046866, кл. 423-533, 1977.
