Способ окисления so2 в so3 в нестационарном режиме при переработке низкоконцентрированных сернистых газов



Способ окисления so2 в so3 в нестационарном режиме при переработке низкоконцентрированных сернистых газов
Способ окисления so2 в so3 в нестационарном режиме при переработке низкоконцентрированных сернистых газов
Способ окисления so2 в so3 в нестационарном режиме при переработке низкоконцентрированных сернистых газов

 


Владельцы патента RU 2577373:

Паникаровских Кирилл Сергеевич (RU)

Изобретение относится к сернокислотному производству и может быть использовано для утилизации отходящих сернистых газов предприятий цветной металлургии. Исходный сернистый газ с содержанием SO2 0,5-1,2 об.% нагревают в теплообменнике до температуры 250-300°С. Далее подогретую реакционную смесь одновременно вводят в несколько сегментов 1 с катализатором. Проводят процесс окисления SO2 в нестационарном режиме в одновременно движущихся нескольких тепловых фронтах - зонах реакции. Прореагировавшая реакционная смесь поступает в канал 5 сборника газа, откуда ее по каналу 4 распределителя реакционной смеси подают в несколько последующих сегментов 2 с катализатором. Прореагировавший газ направляют на абсорбцию. Переключение подачи исходного сернистого газа с одних сегментов с катализатором на другие сегменты с катализатором производят по достижении температуры на входе в них 430°С. Изобретение позволяет наиболее эффективно осуществить процесс конверсии SO2 в SO3. 1 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к сернокислотному производству, в котором осуществляется утилизация отходящих сернистых газов предприятий цветной металлургии, и может быть использовано при проведении процесса окисления SO2 в SO3.

Известно, что на ряде предприятий цветной металлургии (Медногорском медно-серном комбинате, комбинате «Печенга-никель», Среднеуральском медеплавильном заводе) был внедрен в промышленное сернокислотное производство способ окисления SO2 в SO3 в нестационарных условиях, разработанный в институте катализа СО РАН (Боресков Г.К., Матрос Ю.Ш. Нестационарный способ производства серной кислоты из отходящих металлургических газов. Цветные металлы, 1984 г., №2, стр. 28-31).

Наряду с определенными преимуществами данного способа по сравнению с классическим способом окисления SO2 в SO3 в неизменных условиях, недостатком известного способа конверсии SO2 в SO3 в нестационарном режиме, проводимом при периодическом изменении направления подачи исходного сернистого газа на слой катализатора, является выход непрореагировавшего газа в атмосферу в конце каждого полуцикла. Действительно, в конце каждого полуцикла, при достижении вследствие своего перемещения по слою катализатора тепловым фронтом - зоной реакции нижней (или верхней) части слоя катализатора, объем контактного аппарата, находящийся над (или под) тепловым фронтом - зоной реакции, заполнен непрореагировавшим сернистым газом, который в следующем полуцикле, после изменения направления подачи газа в реактор, вытесняется из реактора в атмосферу, что, естественно, ведет к существенному снижению степени превращения SO2 в SO3 до Xк=90-92%.

Наиболее близким по технической сущности является осуществление процесса окисления SO2 в SO3 в контактном аппарате по авт.св. 1729566, обеспечивающем проведение конверсии SO2 в SO3 одновременно в нескольких тепловых фронтах - зонах реакции, работающих в нестационарных условиях и движущихся в слое катализатора в неизменном направлении. Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является достижение наибольшей эффективности осуществления процесса конверсии SO2 в SO3 в контактном аппарате по авт.св. №1729566 путем обеспечения оптимальных технологических параметров проведения процесса окисления SO2 в SO3 при переработке низкоконцентрированных сернистых газов в нестационарном режиме при неизменном направлении движения нескольких тепловых фронтов - зон реакции в слое катализатора.

Поставленная задача была решена посредством математического моделирования процесса окисления SO2 в SO3 при утилизации низкоконцентрированных сернистых газов в нестационарных условиях и неизменном направлении движения нескольких тепловых фронтов - зон реакции в слое катализатора. Было определено, что максимальное значение степени превращения SO2 в SO3 Хк=97,5% может быть обеспечено при переработке сернистых газов с содержанием SO2 от 0,5 до 1,2 об.%, при этом температура газа, поступающего одновременно в несколько тепловых фронтов-зон реакции, работающих в нестационарном режиме и движущихся в слое катализатора в неизменном направлении, должна находиться в интервале 250-300°C, а температура переключения подачи исходного сернистого газа с одних сегментов с катализатором на последующие сегменты с катализатором составляет 430°C.

Заявляемый способ окисления SO2 в SO3 может быть использован для проведения 2-й стадии окисления диоксида серы в трехокись серы в контактном узле, работающем по схеме ДК/ДА.

На рис. 1 приведена принципиальная технологическая схема обвязки контактного аппарата для проведения процесса конверсии диоксида серы в трехокись серы на 2-й стадии окисления с интервалом изменения концентрации SO2 от 0,5 до 1,2 об.% в нестационарном режиме с неизменным направлением движения реакционной зоны в слое катализатора. Исходный сернистый газ, пройдя 1-ю ступень абсорбции после 1-й стадии окисления SO2 в SO3, поступает в теплообменник, нагревается в нем до температуры ≈250÷300°C и по газоходу 1, на котором в этот полуцикл работы контактного аппарата клапан открыт (на газоходе 2 в данный момент времени клапан закрыт), подается в канал 3 распределителя газа, откуда реакционная смесь входит одновременно в несколько сегментов 1 с катализатором, предварительно разогретым в пусковом периоде до температуры 420÷440°C. Сернистый газ нагревается до температуры, достаточной для протекания реакции окисления SO2 в SO3 (≈420°C), за счет теплопередачи от зерен катализатора к газу, в результате чего идет процесс окисления SO2 в нестационарном режиме в одновременно движущихся в направлении фильтрации газового потока нескольких тепловых фронтах - зонах реакции. Прореагировавшая реакционная смесь проходит сегменты 1 с катализатором и поступает в канал 5 сборника газа, в котором идет смешение газовых потоков, выходящих из нескольких тепловых фронтов - зон реакции. При этом идет усреднение концентрационных и температурных неоднородностей в общем потоке газа, после чего газовоздушная смесь через переточный газоход 6, на котором в этот полуцикл работы реактора клапан открыт, направляется в свободный от исходного газа канал 4 распределителя реакционной смеси и поступает в несколько последующих сегментов 2 с катализатором с одними и теми же значениями концентрации SO2 и температуры в любой момент времени полуцикла, что обуславливает идентичное формирование в сегментах 2 с катализатором тепловых фронтов - зон реакции. Последнее исключает вероятность асинхронного движения нескольких тепловых фронтов - зон реакции в сегментах 2 с катализатором. Пройдя сегменты 2, прореагировавший газ входит в канал 7 сборника газа и по газоходу 9 с открытым в этом полуцикле клапаном направляется на абсорбцию. Благодаря постепенному охлаждению слоя катализатора в сегментах 1 происходит вытеснение тепловых фронтов - зон реакции из них в сегменты 2 и в момент времени, когда температура газа на входе в сегменты 2 с катализатором достигает значения 430°C, производится переключение подачи исходного сернистого газа в сегменты 2 с катализатором посредством одновременного автоматического переключения клапанов на подводящих газ газаходах 1 (клапан закрывается) и 2 (клапан открывается) и отводящих прореагировавший газ газаходах 9 (клапан закрывается) и 10 (клапан открывается), а также на переточных газоходах 6 и 8 из положения «открыто» в «закрыто», и наоборот. Теперь, в течение второго полуцикла, тепловые фронты - зоны реакции вытесняются из сегментов 2 с катализатором в сегменты 1 с катализатором и по достижении температуры газа 430°C на входе в сегмент 1 с катализатором производится автоматическое переключение клапанов с целью подачи исходного сернистого газа вновь в сегменты 1 с катализатором. На этом заканчивается цикл работы контактного аппарата для окисления SO2 в SO3 в нестационарном режиме с одновременным перемещением нескольких тепловых фронтов - зон реакции в неизменном направлении в слое катализатора.

Основные технологические показатели осуществления процесса окисления SO2 в SO3 в нестационарном режиме с неизменным направлением движения реакционной зоны в слое катализатора приведены в таблице 1.

Основными преимуществами заявляемого изобретения на способ окисления SO2 в SO3 являются:

- исключение вероятности выброса непрореагировавшего сернистого ангидрида в атмосферу;

- обеспечение степени превращения SO2 в SO3 Xк=97,5%;

- снижение капитальных затрат на изготовление и монтаж 2-й стадии окисления SO2 в SO3 в контактном узле, работающем по схеме ДК/ДА.

Технологические показатели осуществления процесса окисления SO2 в SO3 в нестационарном режиме с неизменным направлением движения реакционной зоны в слое катализатора.

Способ окисления диоксида серы в трехокись серы при утилизации низкоконцентрированных сернистых газов с содержанием SO2 0,5-1,2 об.%, при этом температура газа, поступающего одновременно в несколько тепловых фронтов - зон реакции, работающих в нестационарном режиме и движущихся в слое катализатора в неизменном направлении, должна находиться в интервале 250-300°C, а переключение подачи исходного сернистого газа с одних сегментов с катализатором на последующие сегменты с катализатором производится по достижении температуры на входе в них 430°C.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к регенерации энергии при производстве серной кислоты. Способ включает сжигание источника серы в газе, содержащем избыток кислорода; контакт потока газа, содержащего газообразный продукт сгорания, с катализатором для превращения диоксида серы в триоксид серы; контакт полученного конверсионного газа с первичной абсорбционной жидкостью, содержащей серную кислоту; циркуляцию указанной абсорбционной жидкости между первичной абсорбционной зоной и косвенным теплообменником, в котором тепло отбирается жидким теплоносителем; контакт потока газа, выходящего из первичной абсорбционной зоны, с вторичной абсорбционной жидкостью, содержащей серную кислоту.

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано для получения серной кислоты. Установка содержит воздуходувку (1), печь (7) для сжигания серосодержащего сырья, котел-утилизатор (6) с испарительными элементами, контактный аппарат (3) с пятью слоями катализатора, два пароперегревателя (4), (5), газовоздушный теплообменник (2), экономайзер (8).

Изобретение относится к области химии. Способ производства серной кислоты или олеума содержит стадии: (a) производства сырьевого газа, (b) прохождения сырьевого газа через первую стадию превращения SO2 до SO3; (c) охлаждения содержащего SO3 газа; (d) прохождения газа на стадию промежуточной конденсации серной кислоты, где содержащий SO3 газ охлаждается и серная кислота конденсируется в охлаждаемых воздухом трубках, в которых газ SO3 движется вниз, тогда как охлаждающий воздух противотоком движется кверху промежуточного конденсатора, и в которых указанный воздух подается из контура рециркуляции воздуха, соединенного с указанным промежуточным конденсатором, и отвода от дна промежуточного конденсатора потока конденсированной серной кислоты или олеума, а также газового потока, содержащего непревращенный SO2 и неконденсированные SO3 и H2SO4; (e) подачи воды и кислорода в газовый поток из промежуточного конденсатора, содержащего непревращенный SO2 и неконденсированные SO3 и H2SO4 путем добавления к этому газовому потоку воздуха, отведенного от указанного контура рециркуляции воздуха, (f) повторный нагрев полученного газового потока из этапа (е) и подачу этого газа на вторую стадию превращения SO2 и последующую подачу газа на конечную стадию конденсации; g) подачу в газ перед или после его охлаждения в соответствии со стадией (f) твердых частиц.

Изобретение относится к способу защиты от аварийной течи котлов-утилизаторов в сернокислотных системах. Устройство защиты от аварийной течи котла-утилизатора в установке производства серной кислоты включает воздуходувку с блоком аварийной остановки двигателя, при этом оно дополнительно содержит охлаждаемый байпасный газоход с датчиком температуры и контроллер, при этом байпасный газоход установлен в любой точке газового тракта сернокислотной системы между выходом из котла-утилизатора и выходом из газового теплообменника после первой стадии контактирования, вход контроллера соединен с датчиком температуры байпасного газохода, а выход - с блоком аварийной остановки двигателя воздуходувки.

Изобретение относится к способу получения серной кислоты, при этом в установке для производства серной кислоты получают исходный газ, содержащий SO2, который пропускают, по меньшей мере, через один реактор, в котором протекает каталитическая реакция с окислением SO3 в SO2, а из образовавшегося при этом SO3 получают серную кислоту.

Изобретение относится к устройству для непрерывного каталитического полного или частичного окисления исходного газа, содержащего диоксид серы и кислород. .

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано для окисления диоксида серы до триоксида в сернокислотном производстве. .

Изобретение относится к области химии, а именно к способам окисления диоксида серы, и может применяться для окисления диоксида серы в триоксид в производстве серной кислоты, как из элементарной серы и серосодержащих минералов (пирита), так и при очистке серосодержащих промышленных газовых выбросов.

Изобретение относится к способу синтеза метанола в изотермических реакторах. Способ включает получение питающего потока свежего газа при риформинге или газификации, подачу свежего газа в замкнутую систему синтеза, конверсию свежего газа в метанол в каталитической среде, при этом тепло напрямую отводят из каталитической среды, в результате среда является изотермической, конденсацию метанола, при этом получают жидкий метанол-сырец и рециркулирующий газ, который направляют в рециркуляционную систему в замкнутой системе синтеза, причем каталитическая среда включает множество изотермических каталитических слоев, часть питающего потока свежего газа смешивают с рециркулирующим газом, при этом получают газообразную смесь свежего газа и рециркулирующего газа и часть газообразной смеси направляют между первым и вторым каталитическим слоем среды, газообразную смесь свежего газа и рециркулирующего газа смешивают с потоком, выходящим из первого каталитического слоя, при этом получают питающий поток второго каталитического слоя.

Изобретение относится к каталитической системе, подходящей для проведения частичного каталитического окисления при малой продолжительности контакта, для получения синтез-газа и, возможно, водорода.

Системы и устройства для перемешивания, охлаждения и распределения многофазных текучих смесей в реакторе, при этом внутриреакторное устройство настоящего изобретения обеспечивает не только улучшенное перемешивание и распределение текучей среды по поверхности каждого лежащего ниже слоя катализатора, но также имеет другие преимущества, включающие: уменьшенную высоту смесительной тарелки; облегченное техническое обслуживание, сборку и разборку; сниженную материалоемкость при производстве.

Изобретение относится к системам и устройству для контакта и распределения многофазной текучей среды. Распределяющее текучую среду устройство для реактора включает сопловую тарелку, множество каналов, прикрепленных и проходящих вертикально от верхней поверхности сопловой тарелки, и сопло для распределения текучей среды, расположенное в каждом канале.

Изобретение относится к реактору для парциального окисления углеводородного сырья. Реактор включает внешний корпус со средством вывода продуктов реакции из реактора и с хотя бы одним средством ввода сырья или компонентов сырья в размещенную внутри реактора с зазором с внешним корпусом катализаторную гильзу, заполненную катализатором и включающую средства вывода продуктов из ее нижней части.

Изобретение относится к области гетерогенного катализа, а именно каталитическому мультиканальному реактору для проведения гетерогенных реакций, сопровождающихся эндотермическим тепловым эффектом, например паровой конверсии углеводородов с целью получения водородсодержащего газа.

Изобретение представляет устройство распределения текучей среды для соединения с трубопроводом или газоходом для текучей среды с целью улучшения распределения текущей вниз полифазной смеси, включающей в себя одну газовую фазу и одну жидкую фазу выше одного слоя катализатора гранулированного твердого каталитического материала.

Изобретение относится к способу взаимодействия одной или нескольких текучих сред. Способ включает прохождение одной или нескольких текучих сред в камеру из расположенной выше тарелки, при этом камера имеет одну или несколько боковых стенок, содержащих отверстие, а расположенная выше тарелка имеет слив, и создание канала наружу из камеры, соединяющий соответствующий слив с соответствующим отверстием, для увеличения времени и площади контакта внутри канала и камеры.

Изобретение относится к реактору со стационарным слоем катализатора, состоящему из многосекционного корпуса, крышки и днища, штуцеров для подачи и вывода продуктов реакции, каждая секция которого состоит из реакционной зоны - цилиндрического корпуса с устройством для удержания мелкозернистого катализатора, и теплообменной зоны - кожухотрубного теплообменника, в трубки которого подается реакционная смесь, а в межтрубное пространство - теплоноситель.

Изобретение относится к устройству для синтеза текучих сред безводных галоидов водорода и диоксида углерода из текучих сред органических галоидов. Система для обработки и/или разложения текучих сред органических галоидов содержит блок двойного реактора, содержащий первый реактор внутри первого теплопоглощающего сосуда, второй реактор внутри второго теплопоглощающего сосуда и третий уравновешивающий теплопоглощающий сосуд, при этом первый реактор и второй реактор гидравлически соединены, так что продукт реакции, происходящей в одном реакторе, подается в другой реактор.

Изобретение относится к области обезвреживания агрессивных химических соединений, в частности насыщенных ангидридами кислородосодержащих соединений. Обезвреживанию подвергают дымовую смесь С-4, содержащую серный ангидрид и хлорсульфоновую кислоту с примесью серной кислоты.
Наверх