Способ получения серной кислоты

Способ получения серной кислоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ из серы под давлением,включающий стадии компримирования воздуха.осушки его промывкой серной кислотой, сясигание серы в осушенном воздухе с получением сернистого ангидрида,окисление последнего^абсорбцию полученного серного ангидрида и отдувку серной кислоты от растворенного сернистого ангидрида, отличающийс я тем, что, с целью повышения степени чистоты продукционной серной кислоты, скомпримированный воздух перед осушкой'делят по меньшей мере на два потока, один из которых промывают предварительно отдутой серной . кислотой с концентрацией 92,5-94%, а другой - смесью предварительно отдутой кислоты и кислоты из моногидратного абсорбера, причем к кислоте, орошающей второй поток воздуха, добавляют воду в количестве, обесг^ечивающем повышение температуры на 10- ВО^С.<о(Л\1Я \го^L^ 22^

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК ()9) (II)

SU, (51)4 С 01 В 17/76

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 1) 2655224/23-26 (22) 11,08.78 (46) 15.08.85. Бюл. № 30 (72) О.С.Чехов, Б.Т.Васильев, Р.З.Хитерер, М.Г.Беренгартен, Т.И.Бондарева, А.Г.Воротников, И.И.Румянцев и Ю.И.Киприянов (7 1) Московский ордена Трудового

Красного Знамени институт химического машиностроения и Научно-исследовательский институт удобрений и инсектофунгицидов им. Я.В.Самойлова (53) 661.257(088.8) (56) 1. Патент CIIIA ¹ 3432263, кл. 23-168,11.03.69.

2. Патент Франции ¹ 154 1087, кл. С 01 В 17/76, 24.03.69-. (54) (57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРНОЙ

КИСЛОТЫ из серы под давлением, включающий стадии компримирования воздуха, осушки его промывкой серной кислотой, сжигание серы в осушенном воздухе с по— лучением сернистого ангидрида, окисление последнего, абсорбцию полученного серного ангидрида и отдувку серной кислоты от растворенного сернистого ангидрида, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения степени чистоты продукционной серной кислоты, скомпримированный воздух перед осушкой делят по меньшей мере на два потока, один из которых промывают предварительно отдутой серной кислотой с концентрацией 92,5-94%, а другой — смесью предварительно отдутой кислоты и кислоты из моногидратного абсорбера, причем к кислоте, орошающей второй поток воздуха, добавляют воду в количестве, обеспечивающем повышение температуры на 1080 С, 716250

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью более полной рекуперации энергии, скомпримированный.воздух делят на три потока, два из которых направляют на переработку, а третий поток в количестве 8-127 от общего потока вооздуха

Изобретение относится к способам получения серной кислоты на установках, работающих под давленйем вьппе атмосферного, и может бытЬ использовано в химической промышпенности.

Известен ряд способов получения серной кислоты под повышенным давлением, позволяющих сместить равноМсие контактного окисления сернистого газа и улучшить условия абсорбции серного ангидрида.

Например, известен способ получения серной кислоты при повышенном давлении, согласно которому воздух, подаваемйй в систему, сначйла сжимают до давления 5-50 атм, получают сернистый газ и пропускают его через каталитическую систему и абсорбционные колонны, в которь6с поглощается серный ангидрид. Способ включает многоступенчатую каталитическую конйерсию при йовйшенном давлении с промежуточной абсорбцией серного ангидрида промывкой частично" кои- йертированного газа концентрирован-ной серной кислотой, Серная кислота абсорбируе, также сернистый ангидрид, который выделяют из серной кислоты продувкой при йовышейном"давлении. Поток воздуха, содержащий десорбированный сернистый ангидрид, объе дй1Ыют с потоком газа после стадии промежуточной промывки частично конвертированного газа. Объединенный газовый поток подают на последнюю ступень каталитического окисления серйистого ангидрида и конечную стадию абсорбции серного ангидрида.

Отходящий газ пропускают через ряд теплообменников, затем его температуру повышают,, смешивая с метаном и пропуская смесь через контактный аппарат каталитического окисления используют для сжигания природного газа и продукты сжигания смешивают с отходящими газами со стадии абсорбции с последующей подачей полученной смеси с . температурой

700 — 800 С на расширение в гао зовую турбину.

2 метана. Полученный таким образом хвостовой газ подвергают расширению в газовой турбине, находящейся на одном валу с компрессором при этом рекуперируется большая часть затраченной на сжатие воздуха энергии (1), Недостатком этого способа является увеличение расхода катализатора в результате байпасирования газа на .

1О последнюю ступень катализа и недостаточная полнота отдувки кислоты от сернистого ангидрида.

Известен также способ получения серной кислоты иэ серы под повышенным давлением, включающий стадии компримирования воздуха, осушки его промывкой серной кислотой, сжигание серы в осушенном воздухе с получением сернистого ангидрида, окисления

2О последнего, абсорбцию полученного серного ангидрида и отдувку серной кислоты от растворенного сернистого ангидрида. Для отдувки серной кислоты от сернистого ангидрида исполь25 зуют часть осушенного воздуха, который затем подают на смешение с конвертированным газом перед последней стадией .каталитического окисления сернистого ангидрида. Данный способ

ЗО является наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату (2) .

Такой способ производства серной кислоты под повышенным давлением не позволяет получить серную кислоту

35 высокого качества, содержащую минимальное количество растворенного сернистого ангидрида. В условиях, когда получение серной кислоты производится под давлением 10-20 атм, растворимость сернистого ангидрида в серной кислоте достаточно велика. Например, при температуре 50 С, давле-

7 1 6250

На фиг. 1 изображена схема, пояс- Ы няющая предлагаемый способ по примеру 1; на фиг. 2 — то же, по примеру 2; на фиг. 3 — то же, по примеру 3. нии 10 атм (10 Па) и остаточном содержании сернистого ангидрида в газе, равном 0,5 o6.%, в 98,3%-ной серной кислоте растворяется до 800 г сернистого ангидрида на 1 т серной кисло- 5 ты. Добиться достаточно полной отдувки небольшой частью потока воздуха без изменения температуры и давления невозможно и в кислоте остается в растворенном состоянии сернистый ангидрид, который будет десорбироваться в процессе хранения и транспортировки серной кислоты. Выделяю. щийся сернистый ангидрид может явиться источником загрязнения окружаю- 15 щей среды.

Цель изобретения . — повышение степени чистоты продукционной серной кислоты и более полная рекуперация энергии сжатых газов. 20

Цель достигается тем, что в известном способе скомпримированный воздух делят по меньшей мере на два потока, один из которых промывают предварительно отдутой серной кислотой с концентрацией 92,5-94%, а дру-. гой — смесью предварительно отдутой кислоты и кислоты из моногидратного абсорбера, причем к кислоте, орошающей второй поток воздуха, добавляют 30 воду в количестве обеспечивающем по- .

Э о вышение температуры на 10-80 С. Такое повышение температуры позволяет увеличть степень отдувки сернистого ангидрида из кислоты на 10-60%. Остаточное содержание сернистого ангидрида в кислоте при этом не превысит

15 г SO на 1 т серной кислоты.

Последующее развитие способа, преследующее цель более полной реку- 40 перации энергии сжатых газов, заключается в том, что скомпримированный воздух делят на три потока, два из которых направляют на переработку в соответствии с описанным способом, 45 а третий поток в количестве 8-12% от общего потока воздуха используют для сжигания природного газа и продукты сжигания смешивают с отходящими газами со стадии абсорбции с последующей подачей полученной смеси о с температурой 700-800 С на расширение в газовую турбину.

Пример 1. Предварительно очищенный «т пыли поток воздуха в количестве 200000 нм /ч, поступающий по трубопроводу 1, компримируют в турбокомпрессоре 2 до давления 11- 12 атм.

Сжатый воздух из трубопровода 3 делят на два потока, поступающие в трубопроводы 4 и 5, и охлаждают их в теплообменнике 6 до температуры о

50 С. Поток влажного воздуха из трубопровода 4 подают на промывку в тарельчатую колонну 7, орошаемую потоком серной кислоты из трубопровода 8 с концентрацией кислоты 93+0,5%. Второй поток из трубопровода 5 подают в тарельчатую колонну 9; на входе в колонну (на верхней тарелке) смешивают дна потока серной кислоты: поток из трубопровода 10, имеющий такую же концентрацию, как и поток из трубопровода 8, и поток кислоты из трубопровода 11 с концентрацией 98,5 0,2%, поступающий из моногидратного абсорбера. В этом потоке кислоты содержится значительное количество растворенного сернистого ангидрида (до 0,8 г в 1 кг кислоты). В колонне 9 на верхних тарелках протекает процесс отдувки (десорбции сернистого ангидрида путем продувки кислоты сухим воздухом),,а на нижележащих тарелках протекает процесс осущки воздуха. С целью увеличения полноты отдувки в колонну 9 добавляют поток воды 12 в количестве, необходимом для разбавления кислоты; в процессе разбавления происходит о увеличение температуры на 10-80 С, интенсифицирующее выделение растворенного сернистого ангидрида. Потоки кислоты из трубопроводов 13 и 14 поступают в сборник 15, из которого по трубопроводу 16 выводят продукционную кислоту в количестве 90 т/ч и по трубопроводу 17 поток. кислоты, подаваемый насосом 18 на орошение колонн 7 и 9.

Осушенный воздух (потоки из трубопроводов 19 и 20) объединяют в поток, поступающий в трубопровод 21, и направляют этот поток в печь 22 для сжигания 27,3 т/ч серы (поток из трубопровода 23). Газы, содержащие, 11 об.% сернистого ангидрида и имеющие температуру 1100 С, направляют в котел- утилизатор 24 после которо-.

3 го с температурой 440 С их подают в контактно-абсорбционный узел 25.

После двойного контактирования

716250 (степень контактирования 99,857), двойной абсорбции (степень абсорбции

99,99X) и последующего подогрева выхлопных газов из трубопровода 26 до 450-550 С за счет тепла реакции о окисления сернистого ангидрида их направляют на газовую турбину 27, в которой рекуперируется энергия сжатого газа; после турбины газ охлаждают 10 в экономайзере 28 и выбрасывают в атмосферу. Недостающую для сжатия энергию добавляют за счет работы паровой турбины 29.

Пример 2. Развитие способа заключается в том, что скомпримированный сжатый воздух из трубопровода 3, имеющий температуру 200 С,делят о на три потока, которые подают в трубопроводы 4, 5 и 30. Осушка потоков воздуха из трубопроводов 4 и 5, а также отдувка кислоты и последующая переработка газа аналогична описанным в примере 1. Хвостовые газы из трубопровода 26, выходящие из второго моногидратного абсорбера, нагревают в теплообменниках контактного узла до 450 С и направляют в узел 31 о смешения, в который также подают поток влажного воздуха из трубопровода 30 с температурой 200 Си 8000 нм /ч природного газа из трубопровода 32.

В результате сгорания природного газа и смешения продуктов сгорания с хвостовыми газами температура пото-35 ка в узле 31 смешения достигает 760 С о и эти газы направляют на турбину 27.

Последующее охлаждение газов, прошедших расширение в турбине 27, проводят в экономайзере 28, после чего хвосто- 40 вые газы выбрасывают в атмосферу. Количество сжигаемой серы в данном примере составляет 23 т/ч, а количество йолучаемой продукционной кислоты

83 т/ч.

Пример 3. В соответствии с примером 1 проводят осушку двух потоков воздуха. Осушенный воздух иэ трубопровода 19 после тарельчатого абсорбера 7 делят на два потока, направляемые в трубопроводы 33 и 34.

Меньший поток сухого воздуха из трубопровода 34 направляют на сжигание природного газа, поступающего по трубопроводу 33, и смешение с отходящими газами из трубопровода 26. После смешения потоков в узле 31 смешения поток газа из трубопровода 35 с темо пературой 760 С подают на трубину 27 и после прохождения экономайзера 28 выбрасывают в атмосферу. Больший поток сухого воздуха из трубопровода 36 подают в лечь 22 для сжигания серы, в которую также подают осуыенный воздух из трубопровода 20 после колонны 9. Последующая переработка газов аналогична описанной в примерах 1 и 2.

Технико-экономическая эффективность предложенного способа состоит в снижении энергозатрат вследствие отсутствия расхода электроэнергии на сжатие газа, а также в значительном уменьшении капитальных затрат.

Кроме того, получаемая серная кислота содержит минимальное количество растворенного сернистого ангидрида (не выше 15 г на 1 т серной кислоты), что позволяет существенно повысить ее качество и уменьшить загрязнение окружающей среды за счет сведения к минимуму объема десорбируемого газа в процессе сброса давления серной кислоты и последующего хранения.

Редактор Л.Письман Техред О.Ващишина Корректор А.Зимокосов

Заказ 5765/2 Тираж 462 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óàãîðîä, ул.Проектная, 4