Способ окисления диоксида серы

 

Изобретение относится к способам получения серной кислоты по методу двойного или тройного контактирования и может быть использовано в химической и других отраслях промышленности. Способ включает окисление газовой смеси, содержащей SO₂, в две ступени на слоях катализатора с получением перед последним слоем последней стадии газовой смеси, содержащей 0,03-0,06 об.% SO₂, при температуре на входе в последний слой 400-425°С и абсорбцию SO₃ после каждой ступени. Окисление на последнем слое катализатора последней ступени ведут до содержания SO₂ в выхлопных газах ниже 0,01% при содержании кислорода в газовой смеси не менее 9,7 об.%. Это позволяет добиться высокой степени конверсии без существенного осложнения процесса.

Изобретение относится к способам получения серной кислоты по методу двойного или тройного контактирования и может использоваться в химической и других отраслях промышленности, где используются эти методы.

Известен способ окисления диоксида серы, включающий окисление газовой смеси, содержащей SO₂, в две ступени на слоях катализатора с получением перед последним слоем последней стадии газовой смеси, содержащей 0,03-0,06 об. % SO₂, при температуре на входе в последний слой 400-425^oC и абсорбцию SO₃ после каждой ступени. По этому способу процесс окисления на 1-й стадии ведут, как правило, в трех слоях ванадиевого катализатора с промежуточным охлаждением газа между стадиями. При этом степень конверсии составляет 91-95%.

После промежуточной абсорбции газ вновь окисляют в одном или предпочтительно в двух слоях катализатора. При этом при переработке газовой смеси с исходной концентрацией SO₂ 8,7-10 об. % SO₂ общая степень конверсии составляет 99,5-99,8%, а содержание SO₂ в выхлопных газах превышает 0,02 об. % при осуществлении способа по схеме 3+1 и 3+2.

Недостатком способа является повышенное содержание SO₂ в выхлопных газах. Причиной этого явления, очевидно, является переход большей части ванадия активного компонента в 4-валентную пассивную форму и практическое окончание окисления, несмотря на значительный избыток кислорода в газовой фазе по сравнению с содержанием SO₂ (Б.Т.Васильев, М.И.Отвагина. Технология производства серной кислоты., - Москва, Химия, 1985, стр. 130).

Нами поставлена задача уменьшить содержание SO₂ в выхлопных газах без существенного осложнения процесса.

Задача решена в предлагаемом способе окисления диоксида серы, включающем окисление газовой смеси, содержащей SO₂, в две ступени на слоях катализатора с получением перед последним слоем последней стадии газовой смеси, содержащей 0,03-0,06 об. % SO₂, при температуре на входе в последний слой 400-425^oC и абсорбцию SO₃ после каждой ступени тем, что окисление на последнем слое катализатора последней ступени ведут до содержания SO₂ в выхлопных газах ниже 0,01% при содержании кислорода в газовой смеси не менее 9,7 об. % Способ может быть осуществлен самыми различными методами, включающими добавление в газ перед последним слоем холодного или подогретого воздуха, кислорода или их смесей. Добавление этих смесей обеспечивает содержание кислорода в газе перед последней ступенью не менее 9,7 об. % Пример 1. 150000 нм³/час газов, содержащих 9,0 об. % SO₂ и 12% O₂, остальное N₂, поступают на I ступень конверсии, где окисляются на 95%, а затем после промежуточной абсорбции и нагрева газы поступают с температурой 417^oC на IV слой контактного аппарата (I слой второй стадии), где происходит окисление газа на 91,6%. В газе перед последним слоем содержится 0,03 об. % SO₂ и 8,65 об. % O₂, температура после IV слоя 430^oC. При осуществлении процесса по данному способу к газам перед V слоем добавляют воздух с температурой 160^oC в количестве, обеспечивающем содержание O₂ в газе 9,7 об. % При этом содержание SO₂ в газах после V слоя составляет 0,0085 об. % Пример 2. 150000 нм³/час газов, полученных при сжигании серы, содержащих 9,7 об. % SO₂, 11,3 об. % O₂, остальное N₂, поступают на I ступень конверсии, где окисляются на 95%, затем после промежуточной абсорбции и нагрева поступают с температурой 407^oC на IV слой (I слой второй стадии), где происходит окисление на 89%. Объем газов на входе в V слой 128943 нм³/час. В газе содержится SO₂ - 0,06 об. %, O₂ - 7,5 об. %, остальное N₂, температура 420^oC. При осуществлении процесса по предлагаемому способу перед V слоем поддувается воздух с температурой 298^oC с достижением содержания O₂ перед V слоем - 9,7 об. % При этом содержание O₂ после V слоя составляет 0,0095 об. % Пример 3. 120000 нм³/час газов, содержащих 8,3 об. % SO₂, 9,3 об. % O₂, остальное N₂, полученных при сжигании пирита, поступают на I ступень конверсии, где окисляются на 93,8%. После промежуточной абсорбции и нагрева газы поступают на IV слой (I слой второй стадии). Температура газа после IV слоя 435^oC. Содержание SO₂ - 0,053 об. %, O₂ - 5,8 об. %, остальное N₂. При осуществлении процесса по предлагаемому способу к газу после IV слоя добавляют хорошо осушенный технический кислород, содержащий 95% O₂, с температурой 50^oC. Содержание O₂ перед V слоем составляет 10,7 об. %, содержание SO₂ на выходе из V слоя - 0,008 об. % При осуществлении процесса по предлагаемому способу II-ю стадию осуществляют в 2-х слоях. К газам после I-го слоя второй ступени добавляют технический кислород, содержащий 50% O₂, с температурой 60^oC в количестве 13700 нм³/час. Температура в последнем слое 420^oC, содержание SO₂ на входе в слой 10,7 об. %, конечное содержание SO₂ менее 0,01 об. %, степень конверсии 99,9%.

Формула изобретения

Способ окисления диоксида серы, включающий окисление газовой смеси, содержащей SO₂, в две ступени на слоях катализатора с получением перед последним слоем последней стадии газовой смеси, содержащей 0,03 - 0,06 об.% SO₂, при температуре на входе в последний слой 400 - 425°C и абсорбцию SO₃ после каждой ступени, отличающийся тем, что окисление на последнем слое катализатора последней ступени ведут до содержания SO₂ в выхлопных газах ниже 0,01% при содержании кислорода в газовой смеси не менее 9,7 об.%.