Контактный аппарат для окисления диоксида серы

 

Изобретение относится к конструкции контактного аппарата и может быть использовано для осуществления процесса окисления диоксида серы в искусственно создаваемых нестационарных условиях и позволяет равномерно распределить температуру газового потока по сечению аппарата. Контактный аппарат содержит корпус с патрубками для ввода и вывода реакционной смеси, центральную колонну, глухие перегородки, разделяющие аппарат на отдельные камеры, в каждой из которых располагают колосниковые решетки со слоями катализатора. В центральной части аппарата горизонтально располагают шайбы, каждую из которых герметично соединяют с соответствующей глухой перегородкой. Внутренний диаметр шайбы D = √Q/K, где Q - расход газа (нм<SP POS="POST">3</SP>/ч), K = (1,7 - 3,4) <SP POS="POST">.</SP> 10<SP POS="POST">4</SP>. Через шайбы прокладывают концентрическими рядами теплообменные трубки, первый ряд которых размещен по окружности диаметром D<SB POS="POST">1</SB> = (1,05 - 1,60)D, причем суммарные теплообменные поверхности всех трубок, проложенных через каждую шайбу, равны между собой. В первой и последней контактных камерах со стороны патрубков для входа и выхода газового потока размещены слои инертного материала. Така

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5I)5 В 01,1 8,/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н Д BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬПИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4388244/31-26 (22) 04.03.88 (46) 15.01.90. Бюл. № 2 (71) Институт катализа С0 АН СССР (SU) и Институт инженерной химии Болгарской

АН (GB) (72) О. В. Гольдман, А. A. Балашов, В. П. Козлов (SU), Х. Г. Сапунджиев, С. С. Върбенов (Вхз), Г. A. Бунимович.

В. С. Лахмостов (SU), Д. Д. Гериловски, Г. Г. Грозев, Д. Г. Еленков (BG), 1О. Ш. Матрос SU и Г. Т. Георгиев (BG) (53) 66.023 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 797755, кл. В 01 Л 8/04, 1976. (54) КОНТАКТНЫЙ АППАРАТ ДЛЯ

ОКИСЛЕНИЯ ДИОКСИДА СЕРЫ (57) Изобретение относится к конструкции контактного аппарата и может быть использовано для осуществления процесса окисления диоксида серы в искусственно создаваемых нестационарных условиях и позволяет равномерно распределить температуру газового потока по сечению аппарата. Контактный аппарат содержит корпус с патрубками для ввода и вывода реакционной

Изобретение относится к конструкции контактных аппаратов для каталитического окисления диоксида серы и может быть применено в химической промышленности.

Целью изобретения является интенсификация процесса за счет равномерного распределения температуры газового потока по сечению аппарата при осуществлении процесса в искусственно создаваемых нестационарных условиях.

На чертеже представлена схема контактного аппарата, разрез.

Контактный аппарат состоит из корпуса

1 с конической крышкой и плоским днищем, центральной колонны 2, состоящей из двух

„„SU„,. 1535619 А 1

2 смеси, центральную колонну, глухие перегородки, разделяющие аппарат на отдельные камеры, в каждой из которых располагают колосниковые решетки со слоями катализатора. В центральной части аппарата горизонтально располагают шайбы, каждую из которых герметично соединяют с соответствующей глухой перегооодкой. Внутренний диаметр шайбы d= y/Î/k, где Q — — расход газа (нм /ч), I =(1,7---3,4) ° 10 . Через шайбы прокладь1вают концентрическими рядами теплообменные трубки, первый ряд которых размещен по окружности диаметром di= (1,05 — 1,60) d, причем суммарные теплообменные поверхности всех трубок, проложенных через каждую шайбу, равны между собой. В первой и последней контактных камерах со стороны патрубков для входа и выхода газового потока размещены слои инертного материала, Такая конструкция аппарата позволяет устранить температурные неоднородности газового потока по сечению аппарата и получить симметричный температурный профиль, что позволяет проводить процесс окисления с реверсом исходной смеси. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. цилиндрических обечаек, соединенных в одно целое двумя пакетами теплообменных трубок 3 с собирающим коллектором 4 между ними. Цилиндрические обечайки снабжены патрубками ввода 5 и вывода 6 охлаждающего газа. Глухие перегородки 7, разделяющие корпус на контактные камеры, герметично соединены с сужающими шайбами

8 и корпусом I. Каждая перегородка соединена с одной шайбой. Диаметр внутГл реннего отверстия шайбы равен d=-q, и где Q — — расход газа (нм /ч), — козф.== (1,7 — 3,4) 10 . Шайбы располагают та1535619

45

Формула изобретения

55 ким образом, чтобы их оси совпали с осью аппарата. В шайбы герметично устанавливают теплообменные трубки так, чтобы их оси были перпендикулярны поверхности шайбы. Трубки располагают концентричными рядами, а диаметр первого ряда равен

di=(1,05 — 1,60)4. В отверстии шайбы трубки отсутствуют. Теплообменные трубки не имеют кожуха. Три камеры со слоями катализатора сообщаются одна с другой через межтрубное пространство теплообменных трубок. В камерах на колосниковых решетках 9 размещены три горизонтальных слоя катализатора Ki — Кд и два слоя инертной насадки, И, И>, выполняющей роль регенеративного теплообменника со стороны штуцеров ввода и вывода газа 10. Такая конструкция аппарата позволяет исключить возникновение температурных неоднородностей в межтрубном пространстве теплообменника и обеспечить выравнивание температур газа на входе в слой катализатора.

Контактный аппарат работает следующим образом.

После нагрева катализатора и инерта от постороннего источника тепла до 450 вЂ

500 С в аппарат через штуцер 10 подают холодную реакционную смесь 40 — 60 С. Ход газа сверху вниз аппарата показан сплошными стрелками. Холодный газ в регенеративном теплообменнике Ni или И нагревают до температуры начала химической реакции (-420 С), после чего в слое катализатора Ki или Кз, соответственно, протекает реакция окисления диоксида серы. Затем частично прореагировавшая смесь из слоя катализатора с неоднородностями из-за

«горячих пятен» равномерно обтекает теплообменные трубки и охлаждается. Выйдя из межтрубного пространства, струйные течения газа сталкиваются и интенсивно перемешиваются в узком отверстии шайбы. Из шайбы газ выходит с усредненной температурой и скоростью и равномерно распределяется между теплообменными трубками и дальше по всему сечению слоя катализатора К>.

Прореагировавшая смесь отдает тепло регенеративному теплообменнику Hi или И> и выходит из аппарата через штуцер 10. Холодный газ для съема тепла подают в трубное пространство теплообменников через патрубки 5 и выводят через коллектор

4 и патрубок 6 из аппарата. В результате охлаждения входящим газом инертной насадки И, в слоях катализатора формируется температурный фронт, движущийся в направлении фильтрации газа. Через промежуток времени (расчетное время полуцикла) осуществляют реверс подачи газа. На чертеже движение потоков показано штриховыми линиями. После завершения времени полуцикла направление меняют опять на противоположное, реализуя тем самым непрерывную работу контактного аппарата.

Пример 1. На чертеже показана схема конструкции контактного аппарата, предназначенного для окисления диоксида серы в нестационарном режиме и перерабатывающего 40 тыс. м /ч сернистого газа с концент. рацией $0 -3Я, Загрузка катализатора в контактный аппарат составляет 50 — 58 т.

Диаметр отверстия шайбы d=1,08+1,54 м, причем, если диаметр будет больше 1,54 м, то из-за малой турбулизации потока полного перемешивания не произойдет, а если диаметр отверстия будет меньше 1,08 м, то гидравлическое сопротивление значительно увеличится и уменьшится производительность аппарата. Теплообменные трубки проходят перпендикулярно поверхности шайбы и первый ряд трубок установлен по окружности d =1,3d. Если di будет меньше 1,05d, то трубки начнут мешать свободному течению газа и увеличат гидравлическое сопротивление всего узла, а если 4ь будет больше 1,6d, то потоки газа будут иметь недостаточную встречную скорость для хорошего перемешивания.

Пример 2. Отличается от примера 1 тем, что диаметр шайбы равен 1,08 м. При этом расчетное гидравлическое сопротивление на нагрузку 4000 м /ч равно 800 мм вод. ст. и приходится вследствие ограничений на мощность компрессора понижать нагрузку до

35 тыс. м /ч.

Пример 3. Отличается от примера 1 диаметром шайбы, которая составляет 1,6 м.

При этом интенсивность перемешивания недостаточна и степень превращения диоксида серы резко падает.

Пример 4. Отличается от примера 1 тем, что d) =1,05d. При этом расчетно гидравлическое сопротивление аппарата равно

750 мм вод. ст.

Пример 5. Отличается от примера 1 тем, что di=1,64d. При этом не обеспечивается равномерное температурное поле между слоями катализатора и снижается степень превращения $0>.

Пример 6 (прототип). Осуществить процесс нестационарного окисления диоксида серы невозможно.

Изобретение позволяет получить возможность проведения процесса окисления диоксида серы в искусственно создаваемых нестационарных условиях.

1. Контактный аппарат для окисления диоксида серы, содержащий корпус с патрубками для входа и выхода газового потока, по оси которого размещена центральная труба, на которой закреплены решетки с катализатором, перегородки в виде обратного конуса с отверстием при вершине, разделяющие корпус на по. крайней мере три контактные камеры, в которых расположены

1535619

Составитель A. Телеснинкнй

Редактор Н. Горват Техред И. Верес Корректор Т, Палий

Заказ 71 Тираж 429 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета но изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

I!3035, Москва, 7K — 35, Раушская наб.. д. 4,5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. агарина, 101 колосниковые решетки с размещенным на них катализатером, закрепленные на центральней трубе и корпусе и расположенные вертикально теплообменные трубки, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса за счет равномерного распределения температуры газового потока по сечению аппарата, он снабжен установленными по оси керпуса кольцевыми дисками, жестко закрепленными в отверстии при вершине конуса, а центральная труба выполнена по крайней мере из трех частей, связанных между собой посредством теплообменных трубок, проходящих через кольцевые диски, при этом теплообменные трубки размещены в диске кольцевыми рядами, первый из которых расположен на окружности диаметром d= (1,05 — 1,б)d, где d— внутренний диаметр диска.

2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что в первой и последней контактных ка10 мерах со стороны патрубков для входа и выхода газового потока размещены слои зернистого инертного материала.