Гасударственный комитет (23) ПриоритетвЂ” (43) Опубликовано 30 01.79 Бючлетень № 4 (45) Дата опубликования описания 06.03.79 по делам изобретений и открытий (53) УДК 661.242.5 (088.8) (72) Авторы изобретения

И. П. Мухленов, В. Е. Сороко, Б. Т. Васильев, А. Т, Ба тов, В. М. Борисов, А. Г. Воротников, П. А. Егоров, И. В. Ильгисонис, Н. В. Кузичкин, В. А. Коновало

Ю. А. Корегин, А. А. Свергуненко, Г. Ц. Славин

А. Н. Терновская, В. Н. Челомбиев и М. К. Чистя

Ленинградский ордена Трудового Красного Знам технологический институт им. Ленсовета (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ

ВЫСОКОКОНЦЕНТРИРОВАННОГО СЕРНИСТОГО

АНГИДРИДА ИЗ СЕРЫ

1 2

Изобретение относится к технике получения высококонцентрированного сернистого ангидрида.

Известен способ получения сернистого ангидрида из серы путем барботажа воздуха (0,5 вЂ” 1% от общего количества) через жидкокипящий слой серы с целью интенсивного перемешивания слоя. Другую часть воздуха подают в надслоевую зону, где и происходит основное сгорание паров серы (17.

Недостатком известного способа является невозможность получения газа с концентрацией сернистого ангидрида более

18об %.

Известен также способ получения высококонцентрированного сернистого газа (до

90 об. %) путем сжигания серы в смеси, состоящей из одного объема кислорода и пяти объемов сернистого газа (2).

К недостаткам известного способа следует отнести высокие температуры в зоне окисления (1200 С), низкую интенсивность печи вследствие большой доли ретурного газа, подаваемого в реактор, а также сложность конструкции печи, обусловленная наличием форсунок для распыления серы и теплообменников для охлаждения ретурного газа. Прототипом изобретения является способ получения высококонцентрированного сернистого газа путем плавления, испа рения и сжигания одновременно кусковой серы в среде технологического кислорода в вЂ” кипящем слое ийертного материала (31.

Недостатки известного способа следующ.ие: невозможность осуществления этого спо соба на практике из-за резкого увеличения тепловыделения при замене воздушного дутья кислородным, т, е. имеет место значительное повышение температуры до 1500 С и выше; невозможность осуществления данного процесса под давлением вследствие того, что удельные тепловыделения увеличиваются пропорционально увеличению давления, а вопросы теплоотвода из надслоевой области, как указывалось выше, не решены.

Целью изобретения является снижение

20 температуры процесса, а также его интенсификация.

Поставленная цель достигается описываемым способом, заключающимся в получении концентрированного сернистого газа

25 плавлением серы, испарением ее путем барботажа кислорода через" расплав серы йри температуре ее кипения и окислением полученных паров в слое инертного материала или катализатора, причем испарение серы зо и окисление ее паров осуществляют под

644725

60 давлением 1 вЂ” 3 атч. Отличительными признаками данного способа является то, что испарение серы осуществляют путем барботаяа кислорода через расплав серы при температуре ее кипения, а окисление паров осуществляют в кипящем слое инертного материала или катализатора и оое стадии ведут под давлением 1 вЂ” 35 атм.

В предложенном способе величина расхода первичного кислорода рассчитывается из условий теплового и материального баланса и зависит от параметров проведения процесса. Процессы испарения и окисления идут внутри газового пузыря. Благодаря цепному механизму реакции окисления паров серы кислородом, время ее завершения составляет десятые доли секунды, вследствие этого температура внутри газового пузыря повышается скачкообразно вплоть до теоретической температуры адиабатического горения серы в кислороде (вЂ 30 С).

По мере подъема газового пузыря между ним и расплавом происходят процессы тепло- и массообмена, которые по опытным данным завершаются на высоте 1 вЂ” 1,5 м.

B процессе подъема нет непосредственного контакта газового пузыря со стенками аппарата и, таким образом, температура стенок не превышает температуры расплава. Состав парогазовой смеси на выходе из испарителя определяется давлением над расплавом, его температурой и тепловыми потерями. Состав смеси можно регулировать отводом части тепла с помощью холодильн11ка.

Пары серы с частью сернистого ангидрида через решетку подают в кипящий слой инертного материала. Туда же подают вторичный кислород в количестве, соответствующем стехиометрическому по суммарной реакции окисления паров серы до трехокиси. Тепло из зоны кипящего слоя отводят размещенными в нем теплообменными элементами. Секции барботажа и дожигания совмещают в один корпус. Вместо инертного материала возможно использование высокотемпературного износоустойчивого катализатора с целью частичного окисления сернистого ангидрида до серного (если это необходимо), Концентрация газа на выходе из печи сжигания паров серы обусловлена последующей технологией использования двуокиси серы. Если преследуется цель получения максимальной концентрации двуокиси серы, то состав газа на выходе, об.

SOq=94 вЂ” 97; 0 =1 вЂ” 2; SO 2 вЂ” 3. Если газ

20 в дальнейшем используется для получения серной кислоты, а горение проводится в кипящем слое инертного материала, то состав, об. %: SO2=60 вЂ” 65; SOs вЂ” вЂ” 2 вЂ” 7; 02=

=30 вЂ” 35. При сжигании паров серы в кипящем слое высокотемпературного катализатора содержание серного ангидрида может быть повышено до 20 об. %.

Температура кипящего слоя поддерживается в пределах 600 вЂ” 700 С. Такие температуры позволяют применять обычные футеровочные и конструкционные материалы без предъявления к ним специальных требований.

При организации процесса получения сернистого ангидрида под давлением объем аппаратов уменьшается пропорционально величине давления. Удельная производительность предлагаемой печи примерно в три раза выше интенсивности печей с кипящим слоем, применяемых в настоящее время.

Применение предлагаемого способа для получения двуокиси серы под давлением дает возможность работать с интенсивностью до 2000 кг с 1 м зеркала слоя в час при давлении 10 вЂ” 25 атм.

Температура, воздействующая на стенки печи и другие конструкционные элементы, снижена с 1200 С до 700 С независимо от давления, при котором ведется процесс.

Температура расплава жидкой серы соответствует температуре кипения и зависит от давления. Однако процесс барботажного испарения может протекать достаточно интенсивно и при более низких температурах расплава.

П р и м ер. В таблице приводятся данные по печному отделению циклической системы производства серной кислоты под давлением с применением технического кислорода производительностью 600 т(сут. мнг.

Система предусматривает использование технологического кислорода с содержанием инертов 5 об. %.

Технико-экономические показатели предложенного способа значительно выше известных и применяемых в настоящее время.

Так для системы производительностью

600 т. мнг в сутки объем печи составляет

8 мз против 20 вЂ” 30 м у печей КС, рассчитанных для работы с кислородом, при этом температуры процесса уменьшены почти в д ва раза.

На таблице показан материальный баланс печного отделения.

644725

Барботажпый слой

Кипящий слой инерта выход вход вход выход

Компонент нлР час кг час кг

Ш час кг

Ш час кг час об. % об. %

oo. % об. %.91„78

7370

6743

91,09

6743 36,23

57„22

7,81

438,5

626,5

10648

32,9

3905

1253

8,46

3,37

14740 62,05

502

28,9

518

23,1

0,41

0,45

3,18

518

5,05

28,9

100 8024,9

19163

19162

8025,4

Всего

Формула изобретения

Составитель В. Коновалов

Техред С. Антипенко

Корректор И. Симкина,г

Редактор Т. Горячева

Заказ 1132/32 Изд. № 109 Тираж 590 Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Тпп. Харьк. фил. пред. «Патент»!

Способ получения высококонцентрированного сернистого ангидрида из серы, включающий плавление последней, испарение ее и окисление полученных паров кислородом, отличающийся тем, что, с целью снижения температуры, а также интенсификации процесса, испарение серы осуществляют путем барботажа кислорода через расплав серы при температуре ее кипения, а окисление паров осуществляют в кипящем слое инертного материала или катализатора и обе стадии осуществляют под давлением 1 вЂ” 35 атм.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Сборник технической информации.

Вып, 5, Гипрохим, 1959, с. 33, 2. Гурфинкель Н. А. Вопросы получения

10 сернистого газа из колчедана и серы. Сборник статей. Госхимиздат, 1957, с. 115.

3. Амелин А. Г. Технология серной кислоты. «Химия», 1971, с. 321.