способ получения серной кислоты

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ из элементарной серы, включающий сжигание последней, трехступенчатую конверсию полученного диоксида серы до триоксида с нагревом газа перед подачей его на каждую ступень конверсии и с абсорбцией триоксида серы после каждой ступени, при этом газ перед подачей на вторую ступень нагревают газами, выходящими из первой ступени конверсии, отличающийся тем, что газ перед подачей на третью ступень нагревают газами, выходящими из печи для сжигания серы, с предварительным нагревом его газами, выходящими с второй или третьей ступени конверсии.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам получения серной кислоты с помощью трехступенчатого окисления двуокиси серы при промежуточном устранении возникшей трехокиси серы.

Известен способ получения серной кислоты посредством трехступенчатой конверсии при промежуточном поглощении трехокиcи серы [1] согласно которому процесс окисления проводится в пятитарелочном аппарате, в котором первые три тарелки образуют первую контактную ступень, четвертая же и пятая тарелки соответственно вторую и третью контактную ступень. После первой и второй контактных ступеней осуществляется промежуточное поглощение образовавшегося триоксида серы, а после третьей контактной ступени газы направляются на конечную абсорбцию, затем выделяются в атмосферу. С целью сохранения соответствующих температурных условий процесса окисления диоксида серы, газы из первой и второй контактных ступеней прежде всего подвергаются абсорбции и затем подогреваются в теплообменниках до 430^оС. Процесс нагрева протекает двухступенчато: сначала с помощью газа из третьей тарелки контактного аппарата, т. е. газы из третьей тарелки контактного аппарата нагревают прежде всего газы после второй ступени абсорбции, а затем газы после первой абсорбционной ступени. Кроме того, газы после первой абсорбционной ступени подогреваются газами из первой тарелки контактного аппарата, газы же после второй абсорбционной ступени посредством газов из второй тарелки контактного аппарата.

Процесс окисления диоксида серы на всех тарелках контактного аппарата выполняется на твердом слое катализатора, а удаление триоксида серы может осуществляться посредством абсорбции или же конденсации или же абсорбции и конденсации.

Известен также способ производства серной кислоты посредством трехступенчатого окисления диоксида серы при промежуточной ступени удаления образующегося триоксида серы [2] согласно которому газы из первой или же второй контактной ступени после промежуточного процесса ликвидации триоксида серы повторно трехступенчато нагреваются до необходимой температуры. Сначала осуществляется подогрев газами из первой контактной ступени, после этого газами из второй и/или третьей контактной ступени, конечный же нагрев проведенных на вторую ступень газов осуществляется посредством покидающих первую тарелку газов, а конечный нагрев проведенных на третью ступень газов посредством покидающих вторую тарелку контактного аппарата газов.

Однако представленное выше решение не гарантирует полную автотермичность условий процесса производства серной кислоты, так как там не учитывается значительное снижение степени преобразования диоксида серы в триоксид серы на первой контактной ступени при традиционном оснащении тарелки катализатором в цилиндрической форме. Другой недостаток этого решения невозможность его применения при модернизации установок без принципиальной перестройки существующих тепловых систем.

Способ производства серной кислоты посредством трехступенчатого окисления диоксида серы с промежуточной ликвидацией триоксида серы, по которому проведенные на вторую контактную ступень газы нагреваются газами из первой контактной ступени, согласно изобретению характеризуется тем, что подводимые на третью ступень газы подогреваются с помощью покидающих вторую или третью контактную ступень газов, после чего нагреваются горячими газами из печи для сжигания серы.

Предлагаемое изобретение посредством использования части горячих газов из печи сгорания серы гарантирует полную автотермичность процесса при оснащении контактного аппарата кольцевым катализатором, что дополнительно делает возможным повышение эксплуатации установки. Кроме того, изобретение гарантирует высокую степень конечного превращения и позволяет значительно уменьшить эмиссию диоксида серы в атмосферу во время пуска установки. Дополнительным преимуществом этого решения является возможность пристройки третьей контактной ступени при сохранении прежней системы двухступенчатого окисления, что значительно уменьшает работы по модернизации.

На фиг. 1 показана установочная схема с подогревом подводимых на третью контактную ступень газов газами после третьей контактной ступени; на фиг. 2 установочная схема с нагревом проведенных на третью контактную ступень газов газами после второй контактной ступени.

Жидкая сера с температурой 145^оС вводится в печь 1, в которой протекает процесс сжигания в сухом воздухе. В результате этого процесса образуются газы с содержанием около 11% диоксида серы с температурой около 1000^оС.

Эти газы проводятся в утилизационный котел 2, в котором осуществляется охлаждение, после чего отводятся в контактный аппарат 3. Контактный аппарат снабжен пятью тарелками, которые оснащены кольцевым катализатором. Первые три тарелки контактного аппарата образуют первую контактную ступень, а четвертая и пятая тарелка соответственно вторую и третью контактные ступени. Температура введенных в контактный аппарат газов составляет приблизительно 425^оС. Регулирование температуры осуществляется добавлением к газам после утилизационного котла соответствующего количества горячих газов из печи 1.

На первой тарелке контактного аппарата 3 осуществляется окисление диоксида серы. В результате этого процесса температура газов поднимается приблизительно до 600^оС. Покидающие первую контактную тарелку газы охлаждаются в теплообменнике 4 до температуры приблизительно 460^оС с помощью проведенных после второй контактной ступени, послеабсорбционных газов, после чего они проводятся на вторую тарелку контактного аппарата 3. После второй тарелки контактного аппарата 3 газы с температурой приблизительно 530^оС проводятся в теплообменник 5, в котором осуществляется их охлаждение приблизительно до 450^оС послеабсорбционными газами, проведенными после второй контактной тарелки, после этого они проводятся на третьею тарелку контактного аппарата 3. Покидающие третью тарелку контактного аппарата газы имеют температуру приблизительно 480^оС. Далее они подаются в теплообменники 6 и 7, в которых происходит их охлаждение до температуры приблизительно 200^оС. Затем они подводятся в двухступенчатую поглотительную башню WA I с целью ликвидации триоксида серы.

Газы из абсорбционной башни WA I с температурой приблизительно 70^оС подогреваются в последовательно включенных теплообменниках 6, 5 и 4 до температуры приблизительно 430^оС газами из первой контактной тарелки и проводятся на четвертую тарелку контактного аппарата 3, которая образует вторую контактную ступень. Здесь осуществляется дальнейшее окисление диоксида серы. После второй контактной ступени газы с температурой около 450^оС охлаждаются в экономайзере 8 до температуры приблизительно 200^оС, после чего они подаются в абсорбционную башню WA II, где происходит удаление триоксида серы.

После абсорбционной башни WA II газы с температурой около 80^оС после предварительного нагрева до 425^оС проводятся на пятую тарелку контактного аппарата, которая образует третью контактную ступень. Процесс нагрева протекает двухступенчато: сначала газы подогреваются в последовательно соединенных теплообменниках 9 и 10 газами из третьей контактной ступени и затем они нагреваются в обменнике 11 горячими газами из печи 1. На пятой тарелке контактного аппарата осуществляется окисление образующегося диоксида серы, так что полная степень превращения составляет 99,95% и газы с температурой около 440^оС после охлаждения в теплообменниках 9 и 10 до температуры приблизительно 180^оС проводятся в абсорбционную башню WA III, откуда они после устранения триоксида серы выводятся в атмосферу.

Газы (фиг. 2), проведенные после второй абсорбционной башни WA II на третью контактную ступень, подогреваются в теплообменниках 9 и 10 газами из второй контактной ступени и затем в обменнике 11 нагреваются горячими газами из печи 1.