Способ получения серной кислоты

 

Изобретение относится к производству серной кислоты контактным методом и может быть использовано в химической промышленности . Цель - повышение производительности процесса.и снижение выброса сернистого газа в атмосферу. Цель достигается тем, что в способе, включающем осушку обжигового газа циркулирующей концентрированной серной кислотой, окисление осушенного газа и абсорбцию полученного серного ангидрида циркулирующей концентрированной серной кислотой и вывод продукционной серной кислоты со стадии осушки, осушку и абсорбцию ведут серной кислотой, диспергированной воздухом при объемном соотношении 1:(1,6-2,5) соответственно. При этом на стадию осушки кислоту подают в центральную верхнюю часть аппарата с концентрацией 98%, а в периферийную часть - с концентрацией 93%, причем из серной кислоты, подаваемой на стадию абсорбции, предварительно десорбируют S02 диспергированным аэрированным потоком воды, На стадию абсорбции в верхнюю центральную часть аппарата подают кислоту с концентрацией 97%, а в периферийную - с концентрацией 98%. 1 з.п. ф-лы, 2 табл. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

r t>s C 01 В 17/76

ГОСУДАРСТВЕ ННЫ И КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ6СТВУ (21) 4334514/26 (22) 26.11,87 (46) 07.03.92. Бюл. N 9 (72) Б,Г.Зотов, А,B,Mîðoçîâ, Т,Г.Колганова, Ю.И.Киприянов, А.С.Гзовский, В.А,Решетов, А.П.Яковлев и С.Н.Данилов (53) 661.257(088.8) (56) Амелин А.Г. Технология серной кислоты.—

М.: Химия, 1971, с.142, (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ (57) Изобретение относится к производству серной кислоты контактным методом и может быть использовано в химической промышленности. Цель — повышение производительности процесса, и снижение выброса сернистого газа в атмосферу.

Цель достигается тем, что в способе, включающем осушку обжигового газа циркулируИзобретение относится к производству серной кислоты контактным методом и может быть использовано в химической промышленности.

Целью изобретения является повышение производительности процесса и снижение выброса сернистого газа в атмосферу.

Поставленная цель достигается тем, что в способе, включающем осушку обжигового газа циркулирующей концентрированной серной кислотой, окисление осушенного газа и абсорбцию полученного серного ангидрида циркулирующей концентрированной серной кислотой и вывод продукционной серной кислоты со стадии осушки, осушку и абсорбцию ведут серной кислотой, диспергированной воздухом. при обьемном соот„„Я3„„1717536 А1 ющей концентрированной серной кислотой, окисление осушенного газа и абсорбцию полученного серного ангидрида циркулирующей концентрированной серной кислотой и вывод продукционной серной кислоты со стадии осушки, осушку и абсорбцию ведут серной кислотой, диспергированной воздухом при объемном соотношении 1:(1,6-2,5) соответственно. При этом на стадию осушки кислоту подают в центральную верхнюю часть аппарата с концентрацией 98%, а в периферийную часть — с концентрацией

93%, причем из серной кислоты. подаваемой на стадию абсорбции, предварительно десорбируют Soz диспергированным аэрированным потоком воды, На стадию абсорбции в верхнюю центральную часть аппарата подают кислоту с концентрацией

97%, а в периферийную — с концентрацией

98%. 1 з.п. ф-лы, 2 табл. ношении 1:1,6 — 2,5 соответственно, при этом на стадию осушки кислоту подают в а центральную верхнюю часть аппарата с концентрацией 98%, а в периферийную (Л часть — с концентрацией 93%, причем из серной кислоты, подаваемой на стадию абсорбции, предварительно десорбируют SOz диспергированным аэрированным потоком воды. На стадии абсорбции в верхнюю центральную часть аппарата подают кислоту с концентрацией 97%, а в периферийную— с концентрацию 98%.

Пример. 75000 м Воздуха. содержа3 щего 15744 кг (7,35 об,%) сернистого газа и

3200 кг (5,3.об.%) паров воды, имеющего температуру 32 С, обрабатывают в сушильном аппарате рециркулируемым потоком, 1717536 состоящим из смеси 1023624 кг (560 м ) частиц 93% ной серной кислоты, диспергированных 900 м воздуха и температуре 50 С при объемном соотношении воздуха к серной кислоте в смеси 1,6:1, которую подают на периферию рециркулируемого потока, и

59520 (32,4 м ) частиц 98%-ной серной кислоты, диспергированных 82 м воздуха и температуре 60 С при объемном соотношении воздуха к серной кислоте в смеси 2,5:1, которую подают в центр рециркулируемого потока, при этом в дисперсной фазе созданного газожидкостного потока организуют переменную концентрацию серной кислоты с изменеием концентрации в циркулирующем потоке от 98% HzSOn в центральной части потока до 93% HzS04 на его периферии, при этом объемное соотношение центрального и периферийного потоков серной кислоты составляет 1:17, После обработки воздух в количестве

72000 м, содержащий 15744 кг SOz (7,65

% об) и 0,005 об,%влаги,,направляют на контактирование в контактный аппарат, а из сушильного аппарата в виде продукта выводят 25909 кг (14 м ) 93%-ной Н2504 с температурой 50 С, при этом получение обедненной по содержанию растворенного сернистого ангидрида серной кислоты осуществляют обработкой диспергированной серной кислоты диспергированным потоком 140 кг воды и 25 м воздуха и объемном отношении серной кислоты к воздуху, равным 1:1,8.

При этом получают 26049 кг 92,5% серной кислоты, нагретой до 61О С, которую выводят на склад, и 31 кг сернистого ангидрида, выделившегося за счет изменения его растворимости в смеси, с воздухом при концентрации 30,3 об.% SGz возвращают на стадию осушки, а 36811 кг 93% Н2ЯО возвращают в моногидратный цикл, В контактном аппарате сернистый газ в количестве 15744 кг(из сушильного аппарата) и 321 кг(возвращенного со стадии абсорбции сернистого ангидрида и выделения растворенного в серной кислоте серн1лстого ангидрида) окисляют кислородом воздуха, в результате чего получают газ в количестве

70000 м, содержащий 19680 кг серного ангидрида и 321.êã непроконтактировавшего сернистого ангидрида, который направля1от на абсорбцию.

Абсорбцию серного и сернистого ан гидрида осуществляют в абсорбере рециркулируемым потоком, состоящим из смеси

454108 кг (247,3 мз) частиц 98%-ной серной кислоты, диспергированных 600 м воздуха з с температурой 60 С при объемном соотношении воздуха в серной кислоте в смеси

2,4;1, которую подают на периферию рецирк лируемого потока, и смеси 510922 кг (278 м") частиц 97%-ной серной кислоты, диспергированных 500 м воздуха при объемном соотношении воздуха в серной кислоте в смеси 1,8;1, которую подают в центр рециркулируемого потока, при этом в дисперсной фазе созданного гэзожидкостного потока организуют переменную концентрацию серной кислоты с, изменением концентрации в циркулирующем потока от 97% HzS04 в центральной части потока до 98% Н2504 на его периферии, Объемное соотношение центрального и периферийного потоков серной кислоты составляет 1:1.

При этом в центр рециркулируемого потока подают объединеннуlo по содержанию растворенного сернистого ангидрида серную кислоту. Обедненную по содержанию

20 растворенного сернистого ангидрида серную кислоту полу .лют путем смешения предваритально диспарги роаанн ых 471072 кг (255,4 M частиц 99 P 1-1т504, диона рги роллиных 500 ы воздуха с температурой 60 С и при объемном

25 соотношении воздуха к серной кислоте 1,95: l, потока 36811 кг (20 мз) частиц 93% Н2504 (рециркулируемой со стадии осушки), диспергированных 55 м воздуха с температурой 56 С при объемном соотношении

30 воздуха к серной кислоте 2,75:1 и потока

3039 кг (3 04 м") частиц воды, диспергированных 5 м воздуха с температурой 25 С при объемном соотношении воздуха к воде

1,6;1, 35 В результате такой обработки получают

510922 кг 97% серной кислоты с температурой 72 С и 321 кг сернистого ангидрида, десорбированного из раствора за счет уменьшения растворимости сернистого ан40 гидрида в полученной серной кислоте из-за повышения температуры и уменьшения ее концентрации, 510922 кг 97% Серной кислоты с пониженной концентрацией растворенного в

45 ней сернистого ангидрида направляют на абсорбцию серного и сернистого ангидрида в моногидратный абсорбер, а смесь 321 кг (112 мз) сернистого ангидрида с 560 м воздуха с концентрацией 16,7 об.% SOz

50 направляют на смешение с газом, подаваемым в контактный аппарат. В результате абсорбции 19670 кг сернистого ангидрида (степень абссрбции 99,95%) и 321 кг сернистого ангидрида улавливается раствором сер55 ной кислоты. 64500 м Газа, содержащего 10 кг серного ангидрида, в виде выхлопных газов направляют на очистке, а 59520 кг 98 серной кислоты направляют на стадию осушки, Пределы объемного соотношения воздуха к серной кислоте в смеси от 1,6 до 2,5 к

1717536

10 ного и сернистого ангидрида периферийная часть циркулирующего потока имеет среднюю плотность 0,53 т/м с концентрацией диспергированной серной кислоты 98%

15 НгЯОд, а центральная часть потока имеет среднюю плотность 0,66 т/м при концентрации диспергированной серной кислоты

97% HgSO<.

При этом в зоне центрального факела

20 происходит абсорбция серного и сернистого ангидрида и смещение газового потока в область пониженной плотности периферийного потока с концентрацией 98% НгЯ04, в которой упругость паров сернистого ангид25 рида минимальна, что обеспечивает практически полное улавливание последнего до предельно допустимых концентраций.

Сравнительная характеристика отходящих газов приведена в табл,2, 30 Как видно из табл.2, в предлагаемом способе потери сернистого газа в виде выбросов в атмосферу отсутствуют, а потери серной кислоты в виде серного ангидрида меньше, чем в прототипе.

35 Что касается потерь серного ангидри40

1 обеспечивает необходимую среднюю плотность диспергированной среды, позволяющую в выбранных пределах давлений проводить процессы массо-теплопередачи в заданных режимах. При объемном соотношении воздуха к серной кислоте меньшем, чем 1,6;1, увеличивается средняя плотность диспергированной среды, что ухудшает процессы тепломассопередачи на стадиях абсорбции и осушки. Увеличение объемного соотношения воздуха к серной кислоте в смеси больше. чем 2,5:1 приводит к увеличению расхода воздуха. что приводит к необоснованному увеличению энергозатрат.

Пределы изменения концентраций в дисперсной фазе газо>кидкостного потока на стадии осушки газа в поперечном сечении циркулирующего потока от 93% HzSO< на периферии до 98% H2S04 в центральной части потока определены из условий достижения в осушенном газе концентрации влаги до 0,005 об,%, При концентрации серной кислоты ниже, чем 93% HzS04, не удается достигнуть величины конечной концентрации 0,005% влаги в осушаемом газе из-за высокой упругости паров воды над серной кислотой. Концентрация в 98% Н Я04 определяется кислотооборотом между сушильно-абсорбционным отделением и связана с материальным балансом процесса получения серной кислоты, Пределы изменения концентраций в дисперсной фазе газожидкостного потока на стадии абсорбции ЯОз и ЯОг в поперечном сечении циркулирующегб потока от

97% H2SOq в центральной части потока до

98% HzSO< на его периферии определяются условиями абсорбции ЯОз и S02. Снижение концентрации серной кислоты ниже 97%

HgS0< в центральной части потока уменьшает степень абсорбци ЯОз ниже 99,95% из-за увеличения упругости паров серной кислоты, что приводит к необоснованным потерям серной кислоты.,Концентрация серной кислоты выше 98% H>SO< не целе- 4 сообразна из-за увеличения вязкости раствбров серной кислоты, что приводит к увеличению расхода воздуха на диспергирование, что увеличит объемное соотношение воздуха к серной кислоте больше, чем

2,5:1.

В табл.1 приведены основные характеристики диспергированных потоков серной кислоты на различных стадиях обработки газового потока. 5

Как следует из табл.1, на стадии осушки периферийная часть циркулируемого потока имеет среднюю плотность 0,7 т/м, при концентрации диспергированной серной кислоты 93% НрЯ04, а центральная часть потока имеет среднюю плотность 0,52 т/м при концентрации диспергированной серной кислоты 98% HgSO<, При этом в созданном газожидкостном потоке происходит направленное перемещение обрабатываемого газового потока в менее плотную центральную часть, в которой упругость паров воды над серной кислотой минимальна, что позволяет достигать степень осушки газа до

0,005 об,% влаги. На стадии абсорбции серда в виде тумана при абсорбции ЯОз серной кислотой с концентрацией меньше, чем

98,3%, то эти потери связаны не только с концентрацией кислоты, но и ее температурой. Абсорбция серного ангидрида в способе осуществляется в дисперсной системе. имеющей переменную концентрацию серной кислоты от 97% в центре и 98% на периферии и температуру 60 С.

В процессе абсорбции Я02 повышается общая концентрация серной кислоты. которой улавливается серный ангидрид, При 60 С степень абсорбции серного ангидрида 97% серной кислотой практически равна 100%, что исключает туманообразование серной кислоты и, следовательно, потерь в виде тумана.

Формула изоб ретения

1. Способ получения серной кислоты, включаюший осушку обжигового газа циркулирующей концентрированной серной кислотой, окисление осушенного газа и абсорбцию полученного серного ангидрида циркулирующей концентрированной серной кислотой и вывод продукционой серной

1717536 кислоты со стадии осушки, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения произво-. дительности процесса и снижение выброса сернистого газа в атмосферу, осушку и абсорбцию ведут серной кислотой, диспергированной воздухом, при объемном соотношении 1:1,6-2,5 соответственно, при атом на стадию осушки кислоту подают в

/ центральную верхнюю часть аппарата с концентрацией 98% а в периферийную

Периферийная часть циркулирующего потока

Стадия

Концентрация серной кислоты х H2soe

Масса диспергированных частиц, т

Объем Суммарный возду", объем, м

3 ха,. м

Плотность потока, т/м

Объем серной кисло"

3 ты, м

Осушка

НаО

Абсорбция

so и so< 454,1

1460

1023,6 560 900

0,7

247

847

0,53

Продолжение табл.1

Стадия

Центральная часть циркулирующего потока

Суммарный объем, м

Объем воздуха, м

Плотность потока, т/м

Объем серной кислоты, м

Концентрация серной кислоты

Ж н so+

Масса диспер- . гированных частиц, т

Осушка

Н О

Абсорбция

ВО и SO

114,4

32,4 82

59,5

5! 0,9 2/8

0,66

778

Таблица 2

Количество БО

1 об.Ф

Количество S0>

Т f м /ч. Прототип

30180

8,8 о,оо8

0,16

2,4

10,0

Предлагаемый способ

Потерь и-.т Потерь нет 10

2,8

64500

24,0

0,004

Производитель- Количестность 1003-ной во газов, Н SO, т/ч и /ч часть — c концентрацией 93 /,, причем из серной кислоты. подаваемой на стадию абсорбции, предварительно десорбируют 502 диспергированным азрированным потоком

5 воды.

2, Способ поп.1, отличающи йся тем, что на стадии абсорбци в верхнюю центральную часть аппарата подают кислоту с концентрацией 97%, а в периферийную — с

10 концентрацией 98%. .Таблица 1 кг/ч и /ч об.Ф