Установка для окисления диоксида серы
Владельцы патента RU 2521626:
Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт по удобрениям и инсектофунгицидам им. проф. Я.В. Самойлова" (ОАО "НИУИФ") (RU)
Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано для получения серной кислоты. Установка содержит воздуходувку (1), печь (7) для сжигания серосодержащего сырья, котел-утилизатор (6) с испарительными элементами, контактный аппарат (3) с пятью слоями катализатора, два пароперегревателя (4), (5), газовоздушный теплообменник (2), экономайзер (8). Второй пароперегреватель (5) соединен с выходом газового потока после второго слоя катализатора контактного аппарата (3) и со входом на третий слой катализатора. Вход газовоздушного теплообменника (2) по газовому тракту соединен с выходом из третьего слоя катализатора. Выход с четвертого слоя катализатора контактного аппарата (3) соединен с компрессором. Выход с пятого слоя катализатора соединен с экономайзером (8). Вода в экономайзер поступает из узла питания (9). Изобретение позволяет повысить надежность работы установки и снизить содержание вредных соединений связанного азота в выхлопных газах. 1 ил.
Установка относится к аппаратурному оформлению производства серной кислоты контактным методом из серосодержащего сырья, а именно к контактно-компрессорному отделению, в котором происходит окисление диоксида серы методом одинарного контактирования.
Известны многочисленные установки производства серной кислоты из серы по так называемой «короткой схеме», где окисление диоксида серы происходит в контактном аппарате с 4 или 5 слоями катализатора (см., например, А.Г.Амелин. «Производство серной кислоты», М., «Химия», 1967 г., с.272-273, 274-277).
Известна также установка для производства серной кислоты по методу одинарного контактирования, защищенная Авторским свидетельством СССР №1763360, кл. С01В 17/76, опубл. 23.09.1992. Установка предназначена для получения серной кислоты под давлением, установка не экономична, т.к. требует дополнительных капитальных затрат за счет необходимости применения мощных компрессоров, турбогазодувок.
Проведенный анализ известных установок для окисления диоксида серы методом одинарного контактирования показал, что наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой нами является известная установка, описанная в Справочнике сернокислотчика под ред. К.М.Малина, М., «Химия», 1971, с.569.
Установка включает: воздуходувку два газо-воздушных теплообменника, контактный аппарат, пароперегреватель, котел-утилизатор, печь для сжигания серосодержащего сырья (Справочник сернокислотчика под ред. проф. К.М.Малина, М., Химия, 1971 г. стр.569).
Установка работает следующим образом: серосодержащее сырье сжигается в печи в токе воздуха, подаваемого воздуходувкой. После печи обжиговый газ охлаждается в котле-утилизаторе и далее последовательно проходит 4 или 5 слоев катализатора в контактном аппарате, на которых осуществляется каталитическая конверсия SO2 в SO3 с выделением тепла. Температура газа после 1 слоя катализатора снижается в пароперегревателе. После 2 слоя газ охлаждается в газовоздушном теплообменнике. После 3-го и 4-го слоев катализатора снижение температуры газа осуществляется поддувом осушенного воздуха в газовую смесь. После 5-го слоя катализатора газ охлаждается в газо-воздушном теплообменнике и поступает на абсорбцию с получением серной кислоты. Осушенный воздух после подогрева в газовоздушных теплообменниках до 200-250°С направляется в печь на сжигание серы. Часть осушенного воздуха, с целью регулирования температуры по слоям контактного аппарата, направляется на поддув на 1-й, 4-й и 5-й слои катализатора.
Недостатком данной установки является низкая надежность работы печи и повышенное содержание вредных соединений связанного азота в выхлопном газе (NOx) из-за высокой температуры воздуха (200-250°С), подаваемого в печь на сжигание серы. При концентрации диоксида серы в газе после печи - 11,0-11,5% об. расчетная температура газа на выходе из печи составляет 1250-1300°С.
Нами поставлена задача повысить надежность работы установки при одновременном снижении содержания вредных соединений связанного азота в выхлопных газах (NOx).
Поставленная задача решена, и достигнут необходимый технический результат в установке, которая снабжена экономайзером и вторым пароперегревателем, вход которого по газовому потоку соединен с выходом газового потока 2-го слоя катализатора контактного аппарата, выход - с входом на 3-й слой катализатора. По паровому потоку вход соединен с котлом-утилизатором, выход - с входом в пароперегреватель, установленный после первого слоя контактного аппарата, а вход газовоздушного теплообменника по газовому тракту соединен с выходом из 3-го слоя катализатора, выход - со входом на 4-й слой катализатора, по воздушному потоку вход соединен с воздуходувкой, выход - с печью для сжигания серосодержащего сырья. Экономайзер установлен после 5-го слоя катализатора, вход его по газовому потоку соединен с выходом из 5-го слоя катализатора, а выход - со входом в абсорбционное отделение сернокислотной системы, вход по водному потоку - с узлом питания, выход - с котлом утилизатором.
На фиг.1 представлена установка для окисления диоксида серы. Она включает воздуходувку 1, газовоздушный теплообменник 2, контактный аппарат 3, пароперегреватели 4, 5, котел-утилизатор 6, печь для сжигания серосодержащего сырья 7, экономайзер 8, узел питания воды 9.
Работа схемы по предлагаемому изобретению заключается в следующем: серосодержащее сырье сжигается в печи 7 в токе воздуха с Т=65-75°С, подаваемого воздуходувкой 1. После печи 7 технологический газ (сернистый газ с содержанием диоксида серы 10,75-11,25% об.) имеет температуру 1000-1100°С (таким образом, увеличивается надежность работы печи и значительно снижается количество образующихся соединений связанного азота в выхлопном газе NOx), он охлаждается в котле-утилизаторе 6 до 390-410°С с получением перегретого пара (Р=4,0 МПа, Т=440°С). Далее газ поступает в контактный аппарат 3. После 1-го и 2-го слоев катализатора газ охлаждается в пароперегревателях 4, 5, после 3-го слоя - в газовоздушном теплообменнике 2.
После 4-го слоя - поддувом осушенного воздуха, после 5-го слоя в специальном экономайзере 8, исключающем возможность конденсации паров серной кислоты на трубках. Вода в экономайзер поступает из узла питания 9.
Далее газовая смесь поступает в отделение абсорбции. Использование предложенной установки позволит практически в 2 раза снизить содержание соединений связанного азота в выхлопном газе, а также в 1,3-1,5 раза увеличить выход перегретого пара, который известным методом перерабатывается в электрическую энергию.
Установка для окисления диоксида серы, включающая воздуходувку, печь для сжигания серосодержащего сырья, котел-утилизатор с испарительными элементами, контактный аппарат с пятью слоями катализатора, пароперегреватель, газовоздушный теплообменник, отличающаяся тем, что она снабжена экономайзером и вторым пароперегревателем, вход которого по газовому потоку соединен с выходом газового потока после 2-го слоя катализатора контактного аппарата, выход - с входом на 3-й слой катализатора, по паровому потоку вход соединен с котлом-утилизатором, выход - с входом в пароперегреватель, установленный после первого слоя контактного аппарата, вход газовоздушного теплообменника по газовому тракту соединен с выходом из 3-го слоя катализатора, а выход - со входом на 4-й слой катализатора, по воздушному потоку вход соединен с компрессором, выход - с печью для сжигания серосодержащего сырья, экономайзер установлен после 5-го слоя катализатора, вход его по газовому потоку соединен с выходом из 5-го слоя катализатора, а выход - со входом в абсорбционное отделение сернокислотной системы, вход по водному потоку - с узлом питания, выход - с котлом- утилизатором.
