Контактный аппарат для окисления двуокиси серы

 

КОНТАКТНЫЙ АППАРАТ ДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ ДВУОКИСИ СЕРЫ,содержащий вертикальный корпус с патрубками входа и выхода газа, внутри которого установлена центральная колонна с закрепленными на ней по вертикали решетками, со слоем катализатора и размещенными между ними разделительными сферическими перегородками, отличаю1аийся тем, что, с целью уменьшения металлоемкости за счет уменьшения габаритов arina- . рата, в сферической перегородке выполнено отверстие, в котором с возможностью перемещения установлен патрубок входа газа, а патрубок выхода газа размещен соосно над сфе- S рической перегородкой. (/}

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ЗДП В 01 У 8/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И (ОТКРЫТИЙ (21) 3384417/23-26, (22) 27. 01. 82. (46) 15.04.83. Вюл. 9 14 (72) В.И .Явор, И.Д.Иванова, В.В.Букин и Л.П.Александрова (71) Государственный. ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт цветных металлов (53) 66.097(088.8) (56) 1.. Мухленов Й.. И.. и Померанцев В..М., Катализ в кипящем слое. "Химия", 1978, с. 130.

2. Авторское свидетельство СССР

9 233631, кл. В 01 3 8/04, 1968.

,3. Патент ФРГ В 2157198, кл. С 01 В 17/80, 1976.

4. Амелин A.Ã., Яшке Е.В. Производство серной кислоты, "Химия",,1980, с. 168 .

„„Я0„„,1011229 A (54) (57) КОНТАКТНЫЙ АППАРАТ ДЛЯ

ОКИСЛЕНИЯ ДВУОКИСИ СЕРЫ, содержащий вертикальный корпус с патрубками входа и выхода газа, внутри которого установлена центральная колонна с закрепленными на ней по вертикали решетками, со слоем катализатора и размещенными между ними раэДелительными сферическими перегородками, отличающийся тем, что, с целью уменьшения металлоемкости за счет уменьшения габаритов аппарата, в сферической перегородке выполнено отверстие, в котором с воэможностью перемещения установлен патрубок входа газа, а патрубок выхода газа размещен соосно над сфе- g рической перегородкой.

1011229 иэ-за близкого расположения коробов; усадке вертикальных слоев, создающей неравномерность проходу газа и снижающей степень превращения от 9798 до 9б%. Вследствие укаэанных недостатков эти аппараты не нашли применения в промышленности.

Известна конструкция контактного аппарата, в котором сернистый гаэ поступает в цилиндричесйий корпус сверху и проходит 4 слоя катализатора. Между слоями под углам 8-25 к горизонту установлены плоские наклонные перегородки, с обеих сторон которых в корпус аппарата проходят патрубки входа:"и выхода газа, не доходящие до перегородок. Гаэ между слоями охлаждается в выносных теплообменниках и после 4-го слоя выходит из аппарата ГЗ 3.

Недостатком этого аппарата является изменение сечения по высоте неравномерному проходу газа через слой и, вследствие этого, к снижетора в узком пространстве под перегородкой.

Наиболее близким к предлагаемому окисления двуокиси серы, соспэящий иэ вертикального корпуса, с расположенной в нем центральной колонной, сферическими перегородками для разделения слоев катализатора и патрубками входа и выхода газа (43.

Недостатком этого контактного аппарата является то, что он при производительности 1000 т/сут, диаметре

12 м и наличии 4 слоев катализатора имеет большую высоту — 22 мм из-за расположения патрубков входа и выхода газа сверху и снизу междуслойных сферических перегородок.

1 2

Изобретение относится к производству серной кислоты, в частности к конструкции контактных аппаратов, предназначенных для окисления двуокиси серы в серный андигдир, и может, быть использовано в металлургической, 5 химической, а также в нефтеперерабатывающей промышленности.

Известна конструкция контактного аппарата с кипящими слоями катализатора типа КС. Сернистый гаэ поступает через штуцер в цилиндрический корпус контактного аппарата и проходит снизу вверх последовательно слои контактной массы, расположенные на газораспределительных решетках, а прореагировавший газ выходит из аппарата через верхний штуцер, Избыточное тепло реакции отводится теплообменными элементами,вмонтированными в слоях катализатора. Перегородки между слоями с патрубками входа и выхода газа возле них отсутствуют (1). между. перегородками, что приводит к

Недостатки этого контактного аппа- рата типа КС вЂ” продольное и поперечное перемешивание исходных реаген- нию степени превращения двуокиси тов и продуктов реакции и проскок, серы, а также к большим эатрудненичасти газа в виде пузырей, которые . ям при загрузке и выгрузке каталиэа:снижают степень превращения в 5-слой ном аппарате с 97-98 до 9б% ) сложность распределения газа по сечению у аппарата, особенно с возрастанием ЗО является контактный аппарат для диаметра аппарата с уменьшением высоты слоев катализатора „ высокое сопротивление газораспределительных решеток и истирание гранул катализатора в кипящем слое. 35

Известна конструкций контактного аппарата с вертикальными слОями катализатора. Поступающий через штуцер в аппарат сернистый гаэ окиоляется на Г-м слое катализатора, загру-4р женного в короба иэ двух вертикальных стенок — жалюзей,1охлаждается после слоя в горизонтальном трубчатом теплообменнике внутри корпуса, затем проходит смеситель, вмонтированный в отверстие горизонтальной между- цель изобретения — уменьшение слойной перегородки и поступает на металлоемкости за счет уменьшения

2-й слой. Аналогичным образом, прой- габаритов аппарата. дя 4 или 5 слоев, проконтактировав- Указанная цель достигается тем, ший газ выходит из аппарата.. Патрубки что конструкция контактного аппавхода газа на слой и выхода газа 5 рата для окисления двуокиси серы сопосле слоя возле перегородок отсут- держит вертикальный корпус с патрубствуют (2 ). нами входа и выхода газа, внутри

Недостатки данного аппарата сос- которого усТановлена центральная таят в сложности конструкции ввиду колонна с::закрепленными на ней по применения горизонтальных внутренних 55 вертикали решетками со слоем кататеплообменников, которые конструктив- лизатора и размещенными между ними но сложнее вертикальных из-эа допол- Разделительными сферическими перегоннтельных решеток жесткости, предох родками, при этом в сферической пераняющих трубки от прогиба и ограни- регородке выполнено отверстие и в чительных коробов, препятствующих 60 нем размещен патрубок входа газа, проходу газа через свободное сече- а патрубок выхода газа установлен ние, а также забивка трубок окалиной соосно над сферической перегородкой. и сульфатами, которые накапливаются Ось патрубка для ввода газа дев горизонтальных трубках; усложне- лит образующую перегородки в соотнии эагрузки н выгрузки катализатора 65 ношении 0,1-0,5 : 0,5-0,9 °

1011229

Если ось патрубка делит образующую перегородки так; что нижняя часть образующей составляет менее

0,1 ее общей длины (при этом верхняя часть более 0,9 ), то вследствие расположения патрубка у слоя, 5 сдувается катализатор. Если нижняя часть образуюшей больше 0,9 (при этом верхняя часть меньшей 0,1), то усложняется равномерность распределения газа и удлиняются размеры патрубка, что повышает расход металла. При соотношении, равном 0,5

0,5,ось патрубка, проходит через середйну образующей перегородки, а промежуточные значения соотношения 0,1-0,5 : 0,5-0,9 можно использовать.

На чертеже изображен контактный аппарат для окисления двуокиси cePbl °

Он включает корпус 1, центральную колонну 2, сферические выпуклые перегородки 3, разделяющие слои катализатора, патрубки 4 для входа газа на слои катализатора и 5 для выхода газа после слоев катализатора в выносные теплообменники. Все патрубки расположены над перегородкат ми, причем патрубок для входа газа проходит в отверстие перегородки так, что его ось делит образующую 30 перегородки на отрезки в соотношении 0,1-0,5 : 0,5-0,9.

Конструктивно перегородки могут быть выполнены как в виде выпуклой сферы, так и в виде вогнутой сферы, 35 в последнем случае оба патрубка— ,.входа и выхода газа, располагаются ниже перегородки, причем через отверстие перегородки проходит патру-бок выхода газа после слоя. 40

Контактный аппарат для окисления двуокиси серы работает следующим образом.

Исходный сернистый газ ЯО поступает сверху в контактный аппарат с центральной колонной 2, проходит слой катализатора и выходит по патрубку 5 в выносной теплообменник, где охлаждается, а .затем поступает по патрубку 4 через перегородку 3 на следующий слой катализатора. Газовый поток проходит аналогично последующие слои и проконтактировавший газ SO> после последнего слоя выходит снизу из аппарата. 55

Пример.Контактный аппарат для окисления двуокиси серы производительностью 1300 т/сут серной кислоты с 5 — горизонтальными -слоями катализатора включает цилиндрический корпус. диаметром 14 0 м с центральной колонной диаметром 2,0 м, выпуклые сферические перегородки радиусом 14 м между слоями, патрубки свер ху перегородок,» для входа на слой газа после. выносного теплообменника, и выхода из слоя газа в выносной теплбобменник. Размеры патрубков: высота 1,5 м, ширина 3,0 м. Патрубок входа газа на слой походит. через отверстие в перегородке и делит ее образующую в соотношении 0,25 : 0,75.

Высота пространства от слоя до вы шележащей перегородки составляет: на обечайке - 1,2 м, на расстоянии 1 м от обечайки — 1,9 м, на центральной колонне — 3 05 м. Общая высота аппарата — 27,2 м.

Корпус контактного аппарата и центральная колонна от 3-го слоя и ниже изготовляется из стали Ст.3, а выше — 12Х18Н10Т. Внутри корпус футеруется шамотным кирпичом (d =

133 мм, .вполкирпича,, снаружи теплоизолируется матами минеральной ваты (d = 500 мм ), штукатурится асбозуритовой штукатуркой (d"= 20 мм ) и покрывается листовым алюминием (д =

= 1 мм).

Аппарат .работает следующим образом.

Сернистый газ объемом 130000 м ч с содержанием 9,53 ЯО2 поступает в аппарат сверху, проходит 1-й-слой и через выходной патрубок, расположенный выше сферической перегородки, выходит в выносной теплообменниК для охлаждения, затем поступает на 2-й слой через входной патрубок, расположенный также выше перегородки и проходящий через нее, Аналогичным образом газ проходит все 5 слоев и выходит из аппарата.

Положительный эффект от использования предлагаемого контактного ап.парата по сравнению с известным состоит в уменьшении его габаритов, а именно высоты на 10-12% за счет сокращения высоты между слоями при рас:положении входного патрубка не снизу, а сверху выпуклой сферической перегородки и через отверстие в ней.

В таблице приведены данные известного и предлагаемого аппаратов, откуда следует, что высота предлагаемого аппарата меньше известного .на 2,1-4 м в зависимости от числа сферических перегородок и габаритов патрубка. За счет уменьшения -габаритов аппарата сокращается расход конструкционных материалов на10-15%; металла для центральной колонны, корпуса, примыкающих газоходов и опор, обслуживающих площадок, и изоляционных материалов — на 1015%; футеровки, термоизоляции, штукатурки и защитного кожуха, .а также уменьшаются на 10% затраты, связанные с изготовлением, обслуживанием и ремонтом аппарата и гаэо- . ходов.

1011229

I Е

1 Х

I x

I Э

I Ь

I Э

I. X

I Ф

I 0

I 1 хн

1 ф

I Е Ю! Ilt .Й

I И g

ЙФ е аи

r. ICI о о !

СЧ Ф с с

M (Ч CV х х Ф Ф

ОЪ Я) с с

CtI Ф

° -1 СЧ х х

CV Ю н нч н

< 1

° -1 х

Ы о н

Ф

IC!

1 о

I 1 Х

1 Э

I Б III ! о х э ! нх ох

60 Ф с с

Ю. Ю

1 I

tA 1Ч! с Ю

C) е

ОЪ с . с

Ю Ю

1 1

IA Н

Я с

Ю

IA tA аП< Ю с с

<"Ъ Ф

ICl

CO Ф с с

CV СЧ

tA

Ю СЧ с с

С Ъ CV

In с

Г Ъ Ф О\ с с (Ч CV г- гс с

%-1 %-4 Ъ с

СЧ

ОЪ t с с н н4

1с с н4

СЧ с с

Ю с

° «4

C) с н

СЧ Ф с

I Э

I g О

1 а

t хам

1ОН

I ICI Ф

1 4 1-"

I Ю Ю с

РЪ ip х х

Ill 1 » с

rl Ю

СО Ю с

С Ъ С Ъ х х

СЧ 1А с с н4 н4 ь со с с (Ч 4 Ъ х х

СЧ (Ч с с н н4 ь с

РЪ х

СЧ с н4

C) с

\Р х

1 с с ь

1

I

Н 1

Б I

1 с

l с

I 4 СС! ! нн

t ve

t оан х э

Ихо I О Iс.

I K Э Н

C) и

I o

l - ° ь ь

Ю О

РЪ ц-> н

1ХЭЭО

1аайо ойхх

l Iagk(I Гч Cd g

I 1

Э 1 I м аеы

vest:t

ОХО ttt о sot

z н; а! о ахцо! ан 1: а1!. о э e . "е! нl мха!

1! ъ 1

I x I

t 1

61Ae I о х

0, о 1 ,,о,„ х о 1 а е"

1 )I

I е

t >I ЭО

1Х1жХ

I Э I 1

I K Х 1

1 Ф I Х I 1

I t: I tc Ф

Э1ОЕ !

BIÍÎ

1Яt v I

mt ОН«

ItI O X о!а х ! K I ЙК 1

I 1 ICI б 1

1 Х I LeV2 1 о — — -

1 I

l 5 t e 1

I X 1

1 H I It 1

1О! ICI ! 1 Ь I

I Iá t e I

t Н10 ! о!о ! о! 1

I g 1 Э 1

I Р3 1 и - 1

1 1 хх!

1ОХОК

1аХЦО

Ir vot;

v е ао !

Э 0

t хае6

I Ц Э0.%

t oeee

txvt."Z

° Ф fV М с с с

1»- Н Г<Ч 1»Ъ СЧ х х х Р Ф Ф н

РЪ н

I I l ь ь ь

Ю Ю Ю

rl In Ю .н

1, ь ! Ц о

1

1 Ф

1 Х

1 Ц

I Ф

v о

I И

1 х

1 с

Е

I 1

I н!

Е о

1 Х

1 Х

1 Ц о а о

1 Ф а

1 Ф

1 И

Е

Ф х 1О с

1 О

1 Э

I Х It хо ай

Э Ы еа

u L" Ф

1011229

Составитель Н. Кацовская

Редактор И.. Касарда Техред С.Мигунова Корректор В. Бутяга.

Заказ 2623/9 . Тираж 535 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г, ужгород, ул. Проектная, 4