Способ получения серной кислоты

 

Изобретение относится к способам получения серной кислоты. Сущность способа заключается в том, что в сушильно-абсорбционном отделении орошение сушильной башни производят кислотой, концентрация которой на 0,5 1,0% меньше концентрации моногидратного абсорбера, и после всех башен устанавливают выносные брызгоуловители и фильтроэлементами патронного типа. В брызгоуловителях второго моногидратного абсорбера и сушильной башни используют в качестве фильтрующего материала фториновое полотно, а в брызгоуловителе после первого моногидратного абсорбера применяют стекловолокнистое иглопробивное полотно. Все башни сушильно-абсорбционного отделения заполняют блочной насадкой, а в монтажно-компрессорном отделении устанавливают дополнительный слой катализатора, выполненный в виде отдельного аппарата с радиальным распределением газа. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к химической промышленности, к производству серной кислоты.

Известен способ получения серной кислоты, при котором производится сжигание серы в потоке атмосферного воздуха в реконструированных печах КС-450. Образовавшийся обжиговый газ проходит котел-утилизатор. С целью создания более высокой концентрации диоксида серы третья часть газа после котла-утилизатора возвращается в печь. Далее обжиговый газ проходит промывное отделение, две ступени мокрых электрофильтров, сушильную башню и направляется на двустадийное контактирование с промежуточной абсорбцией серного ангидрида.

Для сушки газа и абсорбции SO₃ применяют насадочные башни. Насадочные абсорберы загружены керамической насадкой кольцами "Рашига" и "Инталлокс". Сушильная и одна абсорбционная башня оборудованы выносными брызгоуловителями для улавливания из газа брызг кислоты. Брызгоуловители загружены кольцами "Pашига". Отходящие газы сернокислотного производства направляются в выхлопную трубу. При данном способе часть обжигового газа возвращают в печь для создания более высокой концентрации сернистого ангидрида, затем пропускают обжиговый газ через промывное отделение, все это ведет к дополнительным затратам материальных и энергетических ресурсов. К тому же не используется тепло обжигового газа. У брызгоуловителей, установленных в сушильно-абсорбционном отделении, низкая эффективность.

Известен способ получения серной кислоты по короткой схеме, методом двойного контактирования с промежуточной абсорбцией SO₃, являющийся наиболее близким к изобретению.

Жидкая сера подается с осушенным воздухом в котлопечной агрегат РКС 75/40, где происходит сгорание серы с образованием сернистого ангидрида и охлаждение обжигового газа. Вырабатываемый в котлах-утилизаторах перегретый пар направляется в редукционные охладительные установки и используется на производственные нужды.

Обжиговый газ с концентрацией 10%-ного диоксида серы направляется на двустадийное контактирование с промежуточной абсорбцией O₃. Процесс окисления сернистого ангидрида в серный происходит в четырехслойном контактном аппарате.

Осушка атмосферного воздуха и абсорбция серного ангидрида осуществляется в абсорбционных башнях насадочного типа, заполненных керамической насадкой кольцами "Рашига" и насадкой "Инталлокс" с объединенным циклом орошения сушильной башни и первого моногидратного абсорбера. При работе объединенного цикла с одинаковой концентрацией серной кислоты в сушильной башне и первом моногидратном абсорбере, колеблющейся в пределах 98,3-99,5% образуется туман серной кислоты.

Для улавливания брызг серной кислоты в абсорбционные башни установлены брызгоуловители с фильтроэлементами патронного типа, в которых используется в качестве фильтрующего агента фториновое полотно.

При данном способе получения серной кислоты брызгоуловители не улавливают в достаточной степени брызги и туман серной кислоты, что приводит к повышенному износу оборудования и газоходов, загрязнению окружающей среды. Четырехслойный контактный аппарат не позволяет достичь необходимой степени конверсии при переработке 10% -ного сернистого ангидрида. Использование, в качестве насадки колец "Рашига" и насадки "Инталлокс" создает гидравлическое сопротивление абсорбционных башен, что снижает производительность системы.

Задачей изобретения является повышение производительности системы, увеличение срока службы оборудования и газоходов, уменьшение загазованности окружающей среды.

Указанная задача достигается описываемом способом, включающим осушку воздуха серной кислотой, сжигание исходной серы в атмосфере осушенного воздуха, двухстадийное каталитическое окисление полученного диоксида серы до триоксида, абсорбцию последнего серной кислотой в моногидратных башнях после каждой стадии окисления с улавливанием тумана и брызг серной кислоты в выносных брызгоуловителях, установленных после сушильной и моногидратных башен.

Существенными отличительными признаками, характеризующими изобретение является то, что осушку воздуха осуществляют серной кислотой с концентрацией на 0,5-1 мас. меньше концентрации кислоты, орошающей моногидратную башню на первой стадии абсорбции, причем после сушильной и второй моногидратной башен улавливание брызг и тумана серной кислоты проводят в брызгоуловителях патронного типа с использованием в качестве фильтровального материала фторина, а после первой моногидратной башни в брызгоуловителе патронного типа со стекловолокнистым иглопробивным полотном.

Другие отличия данного способа заключаются в том, что сушильную и моногидратные башни заполняют блочной насадкой, а также в том, что на второй стадии окисления газ пропускают через дополнительный слой катализатора, расположенный в отдельном аппарате с радиальным распределением газа.

На чертеже представлена технологическая схема для осуществления способа, содержащая сушильную башню 1, моногидратную башню АI 2, моногидратную башню АII 3, выносные брызгоуловители 4, 5, 6, котлопечной агрегат 7, контактно-компрессорное отделение 8, контактный аппарат с дополнительным слоем катализатора 9.

Вместо колец "Рашига" в сушильной башне и в моногидратных абсорберах используется блочная насадка, что значительно снижает гидравлическое сопротивление башен, уменьшает брызгоунос серной кислоты.

В контактно-компрессорном отделении устанавливают дополнительный пятый слой катализатора 9, выполненный в виде отдельного аппарата с радиальным распределением газа, что снижает выброс сернистого ангидрида в атмосферу.

В брызгоуловителях второго моногидратного абсорбера 6 и сушильной башни 4 в качестве фильтрующего материала использовано фториновое полотно, а в брызгоуловителе после первого моногидратного абсорбера 5 применяют стекловолокнистое иглопробивное полотно.

П р и м е р. (производительность установки 1500 т мнг серной кислоты в сутки). Воздух для сжигания серы предварительно подают в сушильную башню 1 в количестве 153 тн м³/ч. Сушильная башня орошается серной кислотой с концентрацией 98,0% в количестве 1300 м³/ч с начальной температурой 55^оС. После очистки воздуха в патронном брызгоуловителе с фильтрующим материалом из фторина 4 осушенный воздух подогревают в теплообменнике контактного узла и направляют в котлопечной агрегат 7. После котлопечного агрегата 7 обжиговый газ с температурой 400^оС и концентрацией диоксида серы 10% поступает на 1-й слой контактного аппарата контактно-компрессорного отделения 8. Контактный узел работает по схеме двойного контактирования с гарантированной степенью конверсии 0,997. После первого слоя газовая смесь с температурой 605^оС охлаждается до 440^оС и поступает на второй слой. Степень конверсии диоксида серы на 1-м слое достигает 0,7. После второго слоя газовая смесь с температурой 535^оС охлаждается до 440^оС и направляется на третий слой. Степень конверсии диоксида серы на втором слое 0,825. После третьего слоя газовая смесь с температурой 470^оС охлаждается до температуры 200^оС и направляется на промежуточную абсорбцию в башню 2. В данной схеме предусматривается объединенный цикл орошения сушильной 1 и первого моногидратного абсорбера АI, где орошение башен осуществляется кислотой с концентрацией 98,0% для сушильной башни 1 и моногидратного абсорбера АI. Абсорбер АI орошается серной кислотой в количестве 1000 м³/ч с начальной температурой 85^оС. Вытекающая из абсорбера АI кислота с температурой 115^оС поступает в сборник-смеситель, где смешивается с кислотой из сушильной башни. Температура кислоты в сборнике-смесителе устанавливается на уровне 91^оС. Избыток кислоты из объединенного цикла из напорного барабана сушильной башни направляется на склад готовой продукции.

Очищенный от брызг и тумана серной кислоты газ после патронного брызгоуловителя 5 из стекловолокна 1-го моногидратного абсорбера содержит 35 мг/м³ тумана серной кислоты (по прототипу 100 мг/м³). Газ с температурой 80^оС направляется на подогрев в теплообменниках контактно-компрессорного отделения 8, откуда с температурой 430^оС поступает на IV слой катализатора второй стадии контактирования. Степень превращения на IV слое 0,966. Общая степень превращения на двух стадиях катализа составляет 99,8% После IV слоя газ охлаждается в экономайзере до 180^оС и поступает во II-й моногидратный абсорбер АII, который орошается 98,5%-ной серной кислотой в количестве 900 м³/ч при температуре 70^оС. Для очистки от тумана и брызг газ проходит через патронный брызгоуловитель 6 из фторина, после которого газ с содержанием 0,015% диоксида серы и 30 мг/м³ тумана серной кислоты, выбрасывается в атмосферу.

Снижение содержания тумана серной кислоты после 1-го моногидратного абсорбера и сушильной башни создает щадящие условия работы оборудования и тем самым увеличивает срок службы оборудования и газоходов и уменьшает загазованность среды.

Такая схема получения серной кислоты с выносными брызгоуловителями в сушильно-абсорбционном отделении с применением блочных насадок в сушильной башне и в моногидратных абсорберах с использованием в качестве фильтрующего материала в брызгоуловителях второго моногидратного абсорбера и сушильной башни фторинового полотна, а в брызгоуловителе 1-го моногидратного абсорбера стекловолокнистого иглопробивного полотна, с применением в контактно-компрессорном отделении дополнительного пятого слоя катализатора, выполненного в виде отдельного аппарата с радиальным распределением газа, повышает производительность системы, значительно снижает коррозию оборудования и газоходов и снижает выброс вредных веществ в атмосферу.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ из элементарной серы, включающий осушку воздуха серной кислотой, сжигание исходной серы в атмосфере осушенного воздуха, двухстадийное каталитическое окисление полученного диоксида серы до триоксида, абсорбцию последнего серной кислотой в моногидратных башнях после каждой стадии окисления с улавливаением тумана и брызг серной кислоты в выносных брызгоуловителях, установленных после сушильной и моногидратных башен, отличающийся тем, что серную кислоту в сушильную башню подают с концентрацией на 0,5 1 мас. меньше концентрации кислоты, орошающей моногидратную башню на первой стадии абсорбции, при этом после сушильной и второй моногидратной башен улавливание брызг и тумана серной кислоты осуществляют в брызгоуловителях патронного типа с использованием в качестве фильтровального материала фторин, а после первой моногидратной башни в брызгоуловителе патронного типа со стекловолокнистым иглопробивным полотном.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сушильную и моногидратные башни заполняют блочной насадкой.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что на второй стадии окисления газ пропускают через дополнительный слой катализатора, расположенный в отдельном аппарате с радиальным распределением газа.

РИСУНКИ

Рисунок 1