Способ получения серной кислоты

 

О П И С А H И Е {1!)644726

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04.04.75 (21) 2120940/26 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.01.79. Бюллетень № 4 (45) Дата опубликования описания 30.01.79 (51) М. Кл.

С 01В 17/76

Госудааственный комитет

СССР (53) УДК 661.257 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения И. П. Мухлеиов, В. E. Сороко, А. Т. Бартов, Б. Т. Вас

Л. Я. Гамбург, 1О. А. Корегин, В. А. Коновалов, Г. Ц. С

А. А. Свергуненко, В. Н. Челомбиев, Е. М. Шлаин и А. Г. Воротников (71) Заявитель Ленинградский ордена Трудового Красного Знамен технологический институт им. Ленсовета ьев, авин" 4-" .. .":. . --;

Ф, 4 л1,, я и

" 4 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ

Изобретение относится к технике производства серной кислоты.

Известен способ получения серной кислоты путем сжигания серосодержащего сырья воздухом, последующего каталитического окисления сернистого ангидрида в многослойных контактных аппаратах и выделения трехокиси серы из газовой фазы под избыточным давлением 3 — 50 атм, которое создается путем сжатия воздуха, К недостаткам такого метода следует отнести наличие в- системе сложного по конструкции многополочного контактного аппарата с большим числом теплообменных устройств между полками для достижения высоких степеней превращения, а также сравнительно невысокую интенсивность аппаратуры вследствие применения в системе воздуха, содержащего 79% инертных примесей (азот, аргон и др.).

Известен также способ получения серной кислоты из концентрированного сернистого ангидрида и кислорода с возвратом неокисленного сернистого ангидрида на стадию окисления,(2j. Окисление сернистого газа проводят в контактном аппарате с тре- мя слоями катализатора и с таким же количеством газовых теплообменников, с последующим охлаждением газовой смеси в выносных теплообменниках. Степень превращения сернистого ангидрида за один проход едва достигает 70% из-за высокого

5 разогрева газов в процессе превращения.

Температура в аппарате достигает 680 С.

Система может работать при указанной общей степени превращения 99,5%, если содержание инертов в кислороде не превыI0 шает 1%. Для организации циркуляции используется центробежный компрессор. .Однако при данном способе необходимо обеспечить высокократную циркуляцию для достижения степени превращения 99,5%, 15 что приводит к увеличению энергозатрат на возвращение неокисленного сернистого газа в цикл, габаритов аппаратов и, как следствие, снижению интенсивности их работы. Объем газовой смеси, циркулирующей в системе, в 4 раза превышает объем свежих газов, вводимых в нее. Технологический кислород с содержанием инертов более 1% невозможно использовать. Для циркуляции газов используются центро2 бежные машины, нормальная работа которых возможна лишь при высокой степени очистки газа от тумана серной кислоты и охлаждения двуокиси серы, поступающей из печного отделения, 644726

Кроме того, сложность конструкции многополочного контактного аппарата с теплообменниками между слоями, а также наличие ангидридного холодильника, трех абсорберов, брызгоуловителя, коксового фильтра и центробежного нагнетателя приводят к большим капитальным и эксплуатационным затратам.

Цель изобретения — повышение степени окисления и уменьшение выбросов серосодержащих газов в атмосферу, а такжеудешевление процесса.

Достигается это тем, что стадии окисления двуокиси серы, выделения трехокиси из газовой фазы и возврат неокисленной двуокиси серы осуществляют под давлением 2 — 20 атм.

При предложенном способе процессокисления двуокиси серы проводят в однополочном контактном аппарате с кипящим слоем катализатора, с отводом тепла теплообменными элементами, расположенными в зоне реакции, при давлении 2 — 20 атм, с абсорбцией трехокиси серы в абсорбере с охлаждаемым пенным слоем, причем возврат и циркуляцию неокисленной части газов после абсорбции проводят с помощью инжектора, использующего энергию кислорода или газовой смеси, вводимой в систему с давлением 8 — 25 атм.

При использовании однополочного контактного аппарата с кипящим слоем катализатора и отводом тепла из слоя становится возможным получение степеней превращения в контактном аппарате выше

90 Благодаря этому в 3 — 4 раза уменьшаются кратность циркуляции и объем газов, циркулирующих в системе, что позволяет уменьшить энергозатраты на циркуляцию, габариты аппаратов и увеличить интенсивность работы.

Для увеличения степени превращения в контактном аппарате и степени использования двуокиси серы в системе (без увеличения кратности циркуляции) смещают равновесие реакции в сторону образования трехокиси серы путем проведения процессов окисления под давлением. Например, повышение давления до 10 атм позволяет при температуре 500 С достичь в одном изотермическом слое степени превращения

97 /о и при кратности циркуляции менее единицы увеличить степень использования серы до 99,9о/о. При этом возможно использование кислорода с повышенным до

5 /о содержанием инертов. Применение давления, кроме этого, позволяет резко уменьшить габариты аппаратов и по-новому организовать циркуляцию в системе, отказавшись от центробежных нагнетателей.

Применение инжекторов позволяет отказаться от тонкой очистки газов от тумана серной кислоты после абсорбции, а также подавать газ из печного отделения без

15 предварительного охлаждения, что значительно упрощает систему. Однако, в схеме возможно применение и любого другого устройства, обеспечивающего циркуляцию смеси.

Окисление двуокиси серы в одном кипящем слое, без промежуточных теплообменников, значительно упрощает конструкцию контактного узла, габариты его и тем самым повышает объемную интенсивность работы примерно в 30 — 40 раз. На стадии окисления может быть использован и другой высокоинтенсивный реактор, позволяющий достигнуть аналогичной степени превращенияя.

В предлагаемой системе используется абсорбер с охлаждаемым пенным слоем, что позволяет отказаться от установки выносных теплообменников для охлаждения газов после контактного аппарата и оросительных теплообменников для охлаждения серной кислоты. Для выделения трехокиси серы может быть использован и другой выо5 сокоинтенсивный реактор (конденсатор, аэрлифтный а бсорбер и др.), обеспечивающий аналогичные или более высокие коэффициенты тепло- и массопереноса.

В данной системе благодаря утилизации большого количества тепла возможно получение пара высоких энергетических пар аметров.

П р им ер. Газ из .печного отделения под давлением 12 — 15 атм с содержанием 60—

35,65 о/о SOg, 30 — 35 о/о 02, 0,5 — 1 5 о/о инертов с температурой 650 С подают в инжектор, где смешивают с циркуляционным потоком.

На выходе из инжектора газ имеет состав:

25 — 50 $02, 20 — 35 /о О,. 30 — 40 /о инер40 тов и менее 0,1 /о $0о (избыток кислорода на входе 2 /о, содержание инертов в кислороде 5 /о). Газ с температурой 350 — 550 С и давлением 10 † атм далее направляют в однополочный контактный аппарат с ки45 пящим слоем катализатора, где при 450—

500 С сернистый ангидрид окисляется до серного на 90 — 97 . Избыточное тепло отводят холодильниками, помещенными в слой катализатора. Выходящий из кон50 тактного аппарата газ под давлением 10—

11 атм поступает в абсорбер с охлаждаемым пенным слоем, в диапазоне температур 70 — 250 С, где происходит улавливание (практически полное) серного ангидрида.

55 Часть газового потока (менее 5 /,) после абсорбера выводят из системы (может поступать на санитарную установку для окончательного улавливания сернистого ангидрида), другую часть возвращают в инжектор за счет разрежения, создаваемого в нем при истечении струи рабочего газа (в данном случае печного газа с давлением

12 — 15 атм).

Степень превращения SO2 в системе

65 99,8 /о. Коэффициент циркуляции 0,3 — 1, Формула изобретения

Составитель Л. Темирова

Техред С. Антипенко Корректор Е. Хмелева

Редактор Т. Кузьмина

Заказ 2630/9 Изд. № 130 Тираж 590 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Способ получения серной кислоты, включающий стадии каталитического окисления двуокиси серы кислородом, выделение из газовой смеси образующейся трехокиси серы и возврат неокисленной двуокиси на стадию окисления, отличающийся тем, что, с целью повышения степени окисления и уменьшения выбросов серосодержащих газов в атмосферу, а также удешевле5 ния процесса, стадии окисления двуокиси серы, выделения трехокиси из газовой фазы и возврат неокисленной двуокиси серы осуществляют под давлением 2 — 20 атм.