Контактный аппарат для окисления диоксида серы в трехокись серы

 

Изобретение относится к контактным аппаратам для окисления диоксида серы в трехокись серы, может быть использовано в производстве серной кислоты, является усовершенствованием аппарата, описанного в авт. св. № 1579554, и позволяет повысить эффективность процесса окисления. Контактный аппарат содержит корпус с крышкой и днищем, центральную трубу, клапан, подводящие исходный газ и отводящий прореагировавшую газовую смесь газоходы, Изобретение относится к химическому машиностроению, в частности к контактным аппаратам для окисления диоксида серы в трехокись серы и является усовершенствованием контактного аппарата по авт. св. № 1579554. Известный контактный аппарат для окисления SOz в 50з содержит корпус с крышкой и днищем, центральную трубу, клапан, подводящие исходный газ и отводящие прореагировгвшую газовую смесь, газоходы , распределитель исходного газа и ., сборник прореагировавшего газа, состояраспределитель исходного газа и сборник прореагировавшего газа, состоящие из пластин с отверстиями, полностью перекрывающих сечение аппарата и размещенных между ними концентрически расположенных перегородок с образованием кольцевых каналов. Между распределителем исходного газа и сборника прореагировавшего газа радиально установлены вертикальные ребра . Образованный двумя коаксиально расположенными цилиндрами кольцевой объем заполнен катализатором, при этом для прохода газа в слой катализатора установлены попарно радиальные перегородки, одна из которых имеет перфорацию по всей поверхности, адругая -закрепленный на ней с перфорированными стенками и клапаноммигалкой, установленным со стороны открытого конца. При этом контактный аппарат снабжен установленными параллельно радиальным перфорированным перегородкам дополнительными перфорированными перегородками , на крышке между которыми и сплошными радиальными перегородками, размещаются клапаны-мигалки. 4 ил. щие из пластин с отверстиями, полностью перекрывающих сечение аппарата, и размещенных между ними концентрически расположенных перегородок с образованием кольцевых каналов. Между распределителем исходного газа и сборником прореагировавшего газа радиально установлены вертикальные ребра. Образованный двумя коаксиально расположенными цилиндрами кольцевой объем заполнен катализатором, при этом для прохода газа в слой катализатора установлены попарно радиальные переюродки, одна из которых имеет перфорацию сл с CN 00 2 м

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 01 J 8/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ с

" 1

1 (61) 1579554 (21) 4760518/26 (22) 07.09.89 (46) 07.10.91 Бюл. hk 37 (71) Свердловский филиал Гипрохима "Уралгипрохим" (72) Л.С.Паникаровских, В.С.Лахмостов, А.П.Савелков и Т.В.Косарева (53) 66.023 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

O 1579554, кл. В 01 J 8/04, 1989; (54) КОНТАКТНЫЙ АППАРАТДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ ДИОКСИДА СЕРЫ В ТРЕХОКИСЬ СЕРЫ (57) Изобретение относится к контактным аппаратам для окисления диоксида серы в трехокись серы, может быть использовано в производстве серной кислоты, является усовершенствованием аппарата, описанного в авт. св. М 1579554, и позволяет повысить эффективность процесса окисления. Контактный аппарат содержит корпус с крышкой и днищем, центральную трубу, клапан,, подводящие исходный газ и отводящий прореагировавшую газовую смесь газоходы, Изобретение относится к химическому машиностроению, в частности к контактным аппаратам для окисления диоксида. серы в трехокись серы и является усовершенствованием контактного аппарата по авт. cs.

N. 1579554.

Известный контактный аппарат для окисления SOz в $0з содержит корпус с крышкой и днищем, центральную трубу, клапан, подводящие исходный газ и отводящие прореагировавшую газовую смесь, гаэоходы, распределитель исходного газа и сборник прореагировавшего газа, состоя< Ы 1681941 А2 распределитель исходного газа и сборник прореагировавшего газа, состоящие из пластин с отверстиями, полностью перекрывающих сечение аппарата и размещенных между ними концентрически расположенных перегородок с образованием кольцевых каналов. Между распределителем исходного газа и сборника прореагировавшего газа радиально установлены вертикальные ребра, Образованный двумя коаксиально расположенными цилиндрами кольцевой объем заполнен катализатором, при этом для прохода газа в слой катализатора установлены попарно радиальные перегородки, одна иэ которых имеет перфорацию по всей поверхности, адругая -закрепленный на ней с перфорированными стенками и клапанЬммигалкой, установленным со стороны открытого конца. При этом контактный аппарат снабжен установленными параллельно радиальным перфорированным перегородкам дополнительными перфорирован ыми перегородками, на крышке между которыми и сплошными радиальными перегородками, размещаются клапаны-мигалки, 4 ил. щие из пластин с отверстиями, полностью перекрывающих сечение аппарата, и размещенных между ними концентрически расположенных перегородок с образованием кольцевых каналов. Между распределителем исходного газа и сборником прореагировавшего газа радиально установлены вертикальные ребра. Образованный двумя коаксиально расположенными цилиндрами кольцевой объем заполнен катализатором, при этом для прохода газа в слой катализатора установлены попарно радиальные перегородки, одна из которых имеет перфорацию

1681941

50 по всей поверхности, а вторая — закрепленный на ней стакан с перфорированными стенками и клапаном-мигалкой, установленным со стороны открытого конца.

Основным недостатком известного контактного аппарата является то, что сформировавшаяся геометрическая форма элементов кольцевого слоя катализатора благодаря радиальному размещению попарных перегородок, образующих каналы для ввода исходного газа или вывода прореагировавшей газовой смеси, имеет трзпецеидальное сечение, что наряду с локализованным выходом потока rasa из элементов с катализатором через клапан-мигалку является определяющим фактором в газораспределении потока газовоздушной смеси в слое катализатора, размещенном в этих элементах.

Действительно, так как перепад давления между любой точкой входной поверхности слоя катализатора, размещенного в . элементе, и выходным отверстием в клапане-мигалке является постоянной величиной (ЛР= const), а коэффициент гидравлического сопротивления этого слоя катализатора линейно зависит от длины пути прохождения газового потока через слой катализатора, размещенного в элементе, то это положение позволяет оценить распределение.скорости в слое катализатора, пронормировав, например, на максимальное значение скорости в месте наименьшей длины слоя катализатора,. размещенного в элементе, Картина газораспределения потока представлена на фиг. 1, где показано распределение скорости потока газа изотахами в горизонтальном и вертикальном сечениях элемента слоя с катализатором.

Цифры показывают значение скорости газового потока, отнесенной к максимальному значению. Область слоя катализатора с максимальным значением скорости соответствует правой части выходного патрубка, на котором установлен клапан-мигалка, и обусловлена минимальной толщиной слоя катализатора в этом участке элемента. Скорость потока газа в два и более раза меньше максимальной наблюдается в нижних (по фиг, 1) углах элемента в любом горизонтальном сечении и в нижнем правом (по фиг. 1) углу в вертикальном сечении, где образуются застойные зоны. Оценки выполнены для изотермического течения газового потока в слое катализатора, Температурные градиенты, возникающие в слое катализатора в результате каталитического процесса окисления $02 в $0з, усиливают гидродинамические неоднородности, что, в конечном итоге, ведет к возникновению температурных и концентрационных полей(неоднород5

40 ностей) и тем самым определяет снижение общей степени превращения SORY в $0з.

Цель изобретения — повышение эффективности процесса окисления диоксида серы эа счет ликвидации гидравлических неоднородностей, ведущих к возникновению температуры и концентрационных полей в слое катализатора, размещенном в элементах кольцевого слоя — достигается тем, что в контактном аппарате устанавливаются в слое катализатора параллельно радиальным перфорированным перегородкам дополнительные перфорированные перегородки, на крышках между которыми и сплошнымйрадиальными перегородками размещаются клапаны-мигалки.

На фиг. 1 представлен контактный аппарат, общий вид; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 — разрез В-В на фиг. 1.

Контактный аппарат содержит корпус 1 с крышкой и днищем, центральную трубу 2, подводящие исходный гаэ гаэоходы 3, распределитель исходного газа и сборник прореагировавшего газа, состоящие из пластин

4 с отверстиями, полностью перекрывающих сечение аппарата, и размещенных между ними концентрически расположенных перегородок с образованием кольцевых каналов 5. Между распределителем исходного газа и сборником прореагировавшего газа радиально установлены вертикальные ребра 6 и 7. Образованный двумя коаксиально расположенными цилиндрами 8 и 9 кольцевой объем 10 заполнен катализатором. Каждый проход для газа имеет две радиальные перегородки, установленные в слое катализатора, одна из которых 11, расположенная по направлению хода газа, имеет перфорацию для распределения газа по всему сечению слоя катализатора, вторая перегородка

12 сплошная. Радиальные перегородки рассекают все сечение тора (по высоте и ширине).

Параллельно радиальным перфорированным перегородкам 11 в слое катализатора установлены дополнительные перфорированные перегородки 13, между которыми загружается катализатор, Свободный от катализатора объем между дополнительной перфорированной перегородкой 13 и сплошной перегородкой 12 перекрыт крышкой, на которой размещается клапан-мигалка 14.

Газоходы 15 отводят прореагировавшую газовую смесь.

Контактный аппарат работает следующим образом.

Исходный сернистый газ из компрессорного отделения подается двумя параллельными потоками через газоходы 3 в один из кольцевых каналов 5, откуда через не1681941

b t сколько отверстий в пластине 4 поступает в соответствующие вертикальные каналы, образованные радиальными ребрами 6 и 7 и глухой перегородкой 12, Из этих каналов через перфорацию в перегородках 11 и 13 и клапан-мигалку 14, пропускающий газ только в одном .".аправлении, каждый иэ нескольких потоков исходного газа проходит кольцевой объем 10, заполненный катализатором.

В слое катализатора происходит нагрев исходного газа до температуры начала реакции, окисление SOz в $0э в движущемся в направлении фильтрации газового потока тепловом фронте — зоне реакции.

Прореагировавший и разогретый газ выходит из слоя катализатора через клапан-мигалку 14 в соответствующее кольцевое пространство сборника прореагировавшего газа вследствие наличия отверстий в нижней пластине сборника, откуда через газоход 15 выходит на абсорбцию.

Через определенный период времени, когда тепловой фронт — зона реакции достигает в результате своего медленного перемещения участков катализатора; находящихся между закрытыми каналами входа исходного газа и открытыми каналами выхода прореагировавшего газа из слоя катализатора, происходит переключение подачи исходного газа на последующие каналы входа на слой катализатора и выхода прореагировавшего газа из слоя катализатора и тем самым обеспечивается непрерывное перемещение теплового фронта — зоны реакции в слое

5 катализатора, размещенного в кольцевом объеме.

Использование данного контактного аппарата для проведения процесса окисления $02 в SOa в нестационарном режиме

10 позволяет повысить конечную степень превращения SOz в 30з до 98,5 g и тем самым обеспечить дополнительный выпуск готовой продукции — серной кислоты за счет ликвидации гидравлических неоднородно15 стей, ведущих к возникновению температурных и концентрационных полей в слое катализатора, Формула изобретения

20 Контактный аппарат для окисления диоксида серы в трехокись серы па авт. св.

% 1579554, отл и ч а 1о щи и с я тем, что, с целью повышение эффективности процесса окисления, апп."рат. снабжен установлен25 ными в слое катализатора параллельно радиальным перфорированным перегородкам дополнительными перфорированными перегородками, при этом клапаны-мигалки размещены на крышке между сплошными ради30 альными перегородками и дополнительными перфорированными перегородками.

1681941

Рое2

Б-б

1 681941

Составитель А. Телесницкий

Техред М.Моргентал Корректор M. Кучерявая

Редактор В. Данко

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул. Гагарина, 101

Заказ 3361 Тираж Подписное .

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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