Способ мокрой очистки обжигового сернистого газа

 

Изобретение относится к способам очистки горячих обжиговых газов в производстве серной кислоты, диоксида серы, сульфитных солей и подобных процессов. Целью изобретения является повышение экономичности процесса за счет снижения капитальных затрат на оборудование и использования тепла процесса. Способ заключается в следующем. Обжиговый газ подают при 200-500^oС на первую стадию промывки, где его обрабатывают кислотой с концентрацией до 75% Н₂SО₄. Парогазовую смесь подают во вторую стадию промывки в трубчатый холодильник. Перед входом в рабочие трубы в поток вводят в распределенном виде кислоту концентрацией 50-98,5% Н₂SO₄. Причем концентрацию подаваемой на вторую стадию кислоты поддерживают выше концентрации кислоты на первой стадии. Охлаждение газожидкостной смеси на второй стадии ведут предпочтительно до температуры 40-100^oС. Температуру газа на выходе из первой стадии промывки предпочтительно поддерживают в пределах 90-200^oС. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к способам очистки горячих обжиговых газов в производстве серной кислоты, диоксида серы, сульфитных солей и т.п.

Целью настоящего изобретения является повышение экономичности процесса за счет снижения капитальных затрат на оборудование, На фигуре представлена принципиальная схема осуществления способа, в состав которой входят: 1 первая промывная башня, 2 теплоутилизационная установка, 3 газовый холодильник, 4 мокрый электрофильтр, 5 сушильная башня.

Способ осуществляется следующим образом.

Обжиговый сернистый газ с температурой 200-500^oС при давлении, близком к атмосферному, содержащий в своем составе 2-20% S0₂ и 0,01-1,0 SО₃, подают в первую стадию промывки в промывную башню 1, где газ взаимодействует с водой или кислотой, имеющей концентрацию до 75% Н₂SО₄ и температуру 45-135^oС. При этом газ охлаждается, частично очищается от загрязнений и насыщается парами воды.

Парогазовую смесь после первой стадии промывки подают во вторую стадию промывки -в газовый холодильник 3, которая подразделяется на две зоны. В первой зоне в поток парогазовой смеси вводят в распределенном виде (например, через форсунки) кислоту концентрацией 50 98,5% Н₂ SO₄, причем концентрацию подаваемой на вторую стадию кислоты поддерживают выше концентрации кислоты на первой стадии. В результате смешения часть паров воды конденсируется, и образующаяся жидкая фаза разогревается.

Во второй зоне газожидкостную смесь подают в поверхностный холодильник, например, в вертикальный трубчатый холодильник. Через межтрубное пространство циркулирует охлаждающий агент ( например, вода или воздух).

При охлаждении газожидкостной смеси происходит дальнейшая конденсация паров и разбавление кислоты конденсатом, происходит дальнейшая очистка газа в результате осаждения аэрозолей и паров, после второй стадии промывки газовая и жидкая фазы разделяются. В газе содержится туман H₂ SO₄ и пары воды.

В третьей стадии очистки, которую осуществляют в электрофильтре 4, газ очищают от тумана.

В следующей стадии очистки в сушильной башне 5 газ осушают,то есть поглощают из него пары воды путем обработки крепкой серной кислотой.

Концентрация кислоты, вводимой во вторую стадию промывки, должна быть выше той, с которой газ контактировал в первой стадии промывки. В этом случае возникает разогрев пара газа жидкостной смеси, что повышает движущую силу процесса теплопередачи во второй зоне второй стадии промывки и позволяет уменьшить необходимую поверхность теплопередачи.

Температуру газожидкостной смеси на выходе из второй стадии промывки предпочтительно поддерживать в пределах 40-100^oС.

За счет этого в холодильнике увеличивается движущая сила процесса теплопередачи.

Повышение экономичности путем использования тепла процесса, достигается тем, что температуру газа на выходе из первой стадии промывки поддерживают в пределах 90-200^oС. При этих условиях температура хладагента в холодильнике второй стадии промывки будет на уровне 50-180^oС, и выносимое им тепло может быть использовано в теплоутилизационной установке 2.

Изобретение иллюстрируется примерами.

Пример 1.

Обжиговый газ, полученный от сжигания серы в воздухе, содержащий 11% SО₂, 0,2% SО₃ и 1% Н₂О с температурой 433^oС в количестве 45000 нм³/ч поступает в первую стадию промывки, где в противоточном скруббере взаимодействует с 50% -й кислотой, имеющей температуру 77^oС. Температура газа после первой стадии 88^oС, он содержит 17,8% паров воды.

Вторую стадию промывки проводят в вертикальном трубчатом холодильнике с верхней полой зоной. В эту зону вводят кислоту (98% Н₂ S0₄, 55^oС) в количестве 0,127 л на 1 нм₃ газа. Температура газожидкостной смеси на входе в трубы 145^oС. Охлаждающая вода поступает в холодильник при 25^oС, выходит при 38^oС.

На выходе из трубного пучка холодильника температура газожидкостной смеси 46^oС, концентрация жидкой фазы 56% Н₂ S0₄, остаточное содержание паров воды в газе 2,7% В холодильнике отводится 6093 Мкал/ч.

Нижеследующие примеры относятся к различным видам сырья.

Пример 2.

Газ получен путем обжига медной руды с использованием кислорода и воздуха. На входе в промывное отделение газ имеет температуру 381^oС и содержит 21,5% SО₂, 0,3% SО₃ и 1% Н₂О. Другие существенные параметры приведены в таблице.

Пример 3.

Газ от обжига колчедана содержит 14,9% SО₂, 0,2% SО₃ и 2% Н₂О. Другие параметры процесса приведены в таблице.

Пример 4.

Газ, полученный путем обжига цинковой руды с использованием кислорода и воздуха, на входе в промывное отделение имеет состав 11% SO₂, 0,2% SО₃ и 1% Н₂О. Другие параметры процесса даны в таблице.

Пример 5.

В производстве серной кислоты из колчедана мощностью 360 тыс.тн. 6 год, обжиговый газ, содержащий 11% SО₂, 0,1%S0₃ и 3,6% Н2О, поступает в промывную установку при температуре 350^oС. Объемный расход сухого газа на входе 93700 нм₄/ч.

В первой стадии промывки процесс ведут таким образом, что термодинамическое равновесие на выходе из промывателя не достигается. Орошающая кислота имеет температуру 95^oС, а газ выходит при температуре 160^oС.

Вторую стадию промывки проводят в вертикальном кожухо-трубчатом холодильнике. Через межтрубное пространство холодильника пропускают хладагент, которым является перегретая вода под давлением 2,5 атм (1,5 атм). Температура воды на входе 70^oС, на выходе 120^oС.

В холодильнике отводится 8500 М кал/ч теплоты, которая передается водой в теплоутилизационную установку.

На одну тонну Н₂ SО₄ в продукции приходится используемого тепла 189 М кал (из них около 20% составляет теплота смешения).

В таблице даны показатели процесса промывки газа конкретно для каждого из пяти приведенных выше примеров. В первом столбце даны показатели для способа-прототипа, за который принят способ, описанный в источнике [1] где промывают известным способом газы, полученные при обжиге цинковой руды.

Таким образом приведенные примеры 1,2,3,4 подтверждают достижение цели изобретения по п.п. 1 и 2, а пример 5 по п. 1 и 3.

Способ позволяет повысить экономичность процесса за счет снижения капитальных затрат на теплообменную поверхность. По способу прототипу теплообменная поверхность составляет 2220 м₂, а по данному способу при той же мощности производства 583 1970 м₂.

Формула изобретения

1. Способ мокрой очистки обжигового газа, включающий промывку его серной кислотой по крайней мере в 2 стадии с использованием на первой стадии кислоты с концентрацией до 75% Н₂SO₄ с одновременным охлаждением полученной газожидкостной смеси на второй стадии через стенку, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности процесса за счет снижения капитальных затрат на оборудование, на второй стадии промывки серную кислоту используют с концентрацией 50-98,5% причем концентрацию подаваемой на вторую стадию кислоты поддерживают выше концентрации кислоты на первой стадии.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что охлаждение газожидкостной смеси на второй стадии ведут до температуры 40 100^oС.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что температуру газа на выходе из первой стадии промывки поддерживают в пределах 90-200^oС.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2