Способ получения серной кислоты

Способ получения серной кислоты

Реферат

 

Изобретение относится к способу получения серной кислоты контактным методом. Проводят осушку газа, содержащего SO₂. Окисляют SO₂ в контактном аппарате в нестационарном режиме. Направление газового потока, поступающего в слой катализатора, попеременно изменяют. Абсорбируют SO₃ серной кислотой с выводом готового продукта. На абсорбцию подают газ, содержащий 0,6 - 1,2 г/нм³ паров серной кислоты. Результат изобретения: снижение выделения тумана серной кислоты и залповых выбросов тумана в атмосферу.

Изобретение относится к способу получения серной кислоты контактным методом, которую используют в производстве минеральных удобрений или в любых других химических производствах.

Известен и широко распространен способ получения серной кислоты, включающий мокрую очистку газов от остатков пыли и парообразных и газообразных примесей, осушку газов до содержания остаточной влаги не более 0,01% об., окисление SO₂ в SO₃ в контактном аппарате и поглощение SO₃ серной кислотой в абсорбционном отделении с выпуском готовой продукции.

(Б. Т. Васильев, М.И.Отвагина. Технология серной кислоты., М., "Химия", 1985, с. 128).

Недостатком указанного способа является невозможность автотермичного окисления газов, содержащих менее 3% об. SO₂, а также высокая удельная поверхность теплообменной аппаратуры, используемой для подогрева газа в контактном отделении.

Эти недостатки устранены в другом наиболее близком к описываемому по технической сущности и достигаемому результату известном способе получения серной кислоты, включающем предварительную осушку газа, содержащего SO₂, окисление последнего в контактном аппарате в нестационарном режиме с попеременным изменением направления газового потока поступающего в слой катализатора и последующую абсорбцию SO₃ серной кислотой с выводом готовой продукции. Данный способ может быть выполнен как по схеме с одинарным контактированием, так и с двойным.

Нестационарный способ позволяет перерабатывать отходящие газы с концентрацией SO₂ менее 3% (0,6-3%) в серную кислоту, используя простейший вариант технологической схемы.

По этому способу осушенный газ подают в контактный аппарат, в котором слой катализатора разделен на два полуслоя с расположенным между ними теплообменником для утилизации тепла. Подачу газа ведут попеременно, подавая его то сверху, то снизу, а после проведения окисления SO₂ в SO₃ последний подают в абсорбционное отделение для поглощения его серной кислотой.

Вышеописанный способ имеет следующий недостаток. При нормальной осушке газов их температура перед газодувкой не превышает 40^oC, а после газодувки 60-70^oC. При подаче холодного газа в аппарат нестационарного окисления в первой по ходу газа части слоя может происходить конденсация паров H₂SO₄ с образованием 100% H₂SO₄ или олеума. При изменении направления и повышении температуры в этой части слоя происходит испарение ранее сконденсировавшейся кислоты и, как следствие увеличение содержания паров H₂SO₄ перед абсорбционным отделением, что приводит к повышенному туманообразованию в абсорбционном отделении (1,5 г/нм³).

(Труды НИУИФ, Вып. 251, М., 1988, с. 46-47. Исследования по интенсификации процессов получения серной кислоты.).

Нами поставлена задача создать способ получения серной кислоты в нестационарном режиме с попеременной подачей газа в слой катализатора, который позволит существенно снизить выделение тумана серной кислоты, что позволит сделать процесс стабильным и практически ликвидировать коррозию оборудования, а также избежать залповых выбросов тумана серной кислоты в атмосферу. Задача решена в предложенном способе получения серной кислоты, включающем предварительную осушку газа, содержащего SO₂, окисление последнего в контактном аппарате в нестационарном режиме с попеременным изменением направления газового потока в слое катализатора, последующую абсорбцию SO₃ серной кислотой и вывод готового продукта тем, что на абсорбцию подают газ, содержащий 0,6-1,2 г/нм³ паров серной кислоты. Данный способ может быть осуществлен по нескольким вариантам технологической схемы. Схема выбирается в зависимости от условий конкретного производства.

Осушенный газ перед подачей в слой катализатора контактного аппарата нагревают до температуры выше точки росы паров серной кислоты в теплообменнике, который ставят либо до контактного аппарата, либо после него. Возможно также газы, выходящие из контактного аппарата, очищать от паров серной кислоты путем их резкого охлаждения с конденсацией большей части паров и улавливанием образующегося тумана в волокнистом фильтре.

Сущность способа заключается в следующем.

Для того, чтобы не образовывалось повышенное содержание тумана серной кислоты на абсорбцию необходимо подавать газы со строго определенным содержанием паров серной кислоты. Это содержание составляет 0,6-1,2 г/нм³ и варьируется внутри интервала в зависимости от степени осушки газа. При увеличении необходимого содержания паров серной кислоты образуется увеличенное количество тумана в абсорбционном отделении, что существенно ухудшает условия работы способа. Уменьшение содержания серной кислоты в газах ниже 0,6 г/нм³ требует дополнительных узлов осушки газа, что усложняет и удорожает технологическую схему производства.

Способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Исходная газовая смесь, содержащая после осушки 3,5% об. SO₂, 10% об. O₂ и 0,01% об. H₂O в количестве 30000 нм³/час с температурой 60^oC поступает в теплообменник, расположенный между двумя полуслоями катализатора контактного аппарата, где нагревается до температуры 105^oC, а затем подается в первый по ходу газа слой катализатора, где происходит конверсия SO₂ в SO₃. Газовая смесь после катализатора содержит SO₃ 2,8% об., 0,6 г/нм³ паров H₂SO₄, 8,7% об. O₂, SO₂ - 0,35% об. Газовая смесь поступает на абсорбцию, где образуется готовая продукция в количестве 3,9 т/час концентрацией 93%. При этом содержание тумана серной кислоты не превышает 0,25 г/нм³.

Пример 2. Исходная газовая смесь после предварительной осушки, содержащая 2% об. SO₂, 8% O₂, 0,015% об. H₂O в количестве 60000 нм³/час с температурой 70^oC поступает в теплообменник, установленный до контактного аппарата, где нагревается газами, выходящими из контактного аппарата, до температуры 115^oC и поступает в первый по ходу газа слой катализатора, где происходит конверсия SO₂ в SO₃. Газовая смесь после катализатора содержит SO₃ - 1,9% об. , 0,9 г/нм³ паров H₂SO₄, 7,1% об. O₂, SO₂ - 0,1% об. Газовая смесь поступает на абсорбцию, где образуется готовая продукция концентрацией 98% в количестве 4,3 т/час. При этом содержание тумана H₂SO₄ составляет 0,3 г/нм³.

Пример 3. Исходная газовая смесь после предварительной сушки, содержащая 1,5% об. SO₂, 12% об. O₂ и 0,02% об. H₂O в количестве 40000 нм³/час с температурой 70^oC, поступает в первый по ходу газа слой катализатора контактного аппарата, где нагревается до температуры реакции окисления SO₂ в SO₃. В результате образуется газовая смесь, содержащая 1,45% об. SO₃, 0,05% об. SO₂, 2 г/нм³ паров H₂SO₄, 11,3% об. O₂. Газовая смесь поступает в расположенный после контактного аппарата конденсатор, охлаждаемый водой, с последующим улавливанием образующегося тумана H₂SO₄ волокнистым фильтром до содержания его 1,2 нм³/час в газе. Далее полученный газ поступает на абсорбцию, где образуется готовый продукт концентрацией 98% в количестве 2,4 т/час. При этом содержание тумана серной кислоты составляет 0,1 г/нм³.

Использование предложенного способа позволит эффективно применять метод нестационарного окисления для производства серной кислоты без образования залповых выбросов тумана серной кислоты.

Формула изобретения

Способ получения серной кислоты, включающий предварительную осушку газа, содержащего SO₂, окисление SO₂ в контактном аппарате в нестационарном режиме с попеременным изменением направления газового потока, поступающего в слой катализатора, и последующую абсорбцию SO₃ серной кислотой с выводом готового продукта, отличающийся тем, что на абсорбцию подают окисленный газ, содержащий 0,6 - 1,2 г/нм³ паров серной кислоты.