способ получения триоксида серы

Формула изобретения

Способ получения триоксида серы, включающий каталитическое окисление SO₂ в SO₃ в нестационарном режиме при циклическом попеременном пропускании газовой смеси через слой катализатора с последующим пропусканием ее после изменения направления газового потока через дополнительный слой катализатора в течение 8-20 с для доокисления газа, отличающийся тем, что основной слой катализатора делят на два полуслоя без промежуточного теплоотвода между ними и при снижении температуры в верхней части дополнительного слоя до нижезаданной последний подогревают до заданной температуры газами, выходящими из одного из полуслоев.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам окисления двуокиси серы в трехокись и может быть использовано в производстве серной кислоты.

Известен способ получения SO₃ путем каталитического окисления SO₂ в контактном аппарате с подачей в него исходной газовой смеси с температурой 40-270^oC и периодическим изменением направления газового потока через определенный промежуток времени. (а.с. N 1206231, кл. C 01 B 17/76, 1986 г.).

Недостатком указанного способа является периодически залповый выброс диоксида серы в атмосферу в период изменения направления потока.

Наиболее близким к описываемому по технической сущности и достигаемому результату является известный способ получения триоксида серы, включающий каталитическое окисление SO₂ в SO₃ в нестационарном режиме при циклическом попеременном пропускании газовой смеси через слой с последующим пропусканием исходной газовой смеси после изменения направления газового потока через дополнительный слой в течение 8-20 сек. для доокисления газа.

По этому способу окисление производят в основном слое катализатора, работающем в нестационарном режиме, и доокисление - в дополнительном слое, находящемся в том же аппарате. При подаче исходной смеси сверху открыты соответствующие клапаны, остальные закрыты. При прохождении смеси через слой образуется определенный температурный профиль. По окончании цикла изменяют направление в основном слое на обратное, вытесняя газовую смесь в течение 8 - 20 сек из основного слоя в дополнительный слой. При этом открыты соответствующие клапаны, остальные закрыты.

По окончании режима вытеснения верхняя камера, а также аппарат с дополнительным слоем заполнены смесью с низким содержанием диоксида серы. Через 8-20 сек переключают необходимые клапаны, степень окисления диоксида серы составляет 96-98% в дополнительном слое (а.с. N 1666441, кл. C 01 B 17/76, 1991 г.).

Недостатком указанного способа является очень медленное падение температуры в дополнительном слое, что приводит к падению степени конверсии в дополнительном слое.

Нами поставлена задача сокращения выброса диоксида серы в период переключения направления потока без подвода постороннего тепла.

Задача решена тем, что в способе получения триоксида серы, включающем каталитическое окисление SO₂ в SO₃ в нестационарном режиме при циклическом попеременном пропускании газовой смеси через слой с последующим пропусканием исходной газовой смеси после изменения направления газового потока через дополнительный слой в течение 8-20 сек для доокисления газа, основной слой катализатора делят на два полуслоя без промежуточного теплоотвода между ними и при снижении температуры в верхней части дополнительного слоя до нижезаданной последний подогревают до заданной температуры газами, выходящими из одного из полуслоев.

Способ иллюстрируется схемой, представленной на чертеже, где:

А и Б - два полуслоя контактного аппарата, работающих в нестационарном режиме;

С - дополнительный слой;

Д - центральная колонна контактного аппарата с глухой перегородкой внутри;

В - герметичная перегородка, разделяющая полуслои;

Е - точка соединения всех газовых потоков до их сброса в отделение поглощения конвертированных компонентов;

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 - клапаны для переключения потоков газа;

11 - окно для выхода вытесняемого газа в дополнительный слой, расположенное в центральной колонне Д.

Сущность изобретения заключается в том, что процесс нестационарного окисления осуществляется в 2-х полуслоях (А, Б) без промежуточного отвода тепла между ними, а процесс доокисления вытесняемого газа проводят в дополнительном слое (С). Способ осуществляется следующим образом.

Перед пуском аппарата проводят нагрев основных полуслоев А и Б и дополнительного слоя С путем подачи в них горячего воздуха до температуры 420-450^oC. Затем производят подачу исходной газовой смеси через два полуслоя, работающих в нестационарном режиме, например сверху. При этом открыты клапаны 1, 4, 7, остальные закрыты. При прохождении газовой смеси через слои катализатора происходит окисление SO₂ и SO₃, образуется определенный температурный профиль по высоте слоя. При этом входная камера и первая по ходу газа часть слоя заполнены газовой смесью с повышенной концентрацией SO₂, а температура на выходе из полуслоя (А) всегда высокая и составляет при установившемся процессе 480-600^oC. По окончании работы сверху вниз вытесняют газы из аппарата в течение 8-20 сек в дополнительный слой (С). Положение клапанов при вытеснении газа из верхнего полуслоя: открыты клапаны 2, 7, 5, 10, остальные закрыты. При работе в обратную сторону с подачей газа в нижний слой открыты при основной работе клапаны 2, 7, 3, остальные закрыты. При вытеснении из нижнего слоя открыты клапаны 1, 7, 6, 10, остальные закрыты. При длительной работе по указанной схеме происходит медленное снижение температуры в верней части дополнительного слоя (С), что приводит к снижению в нем степени конверсии и увеличению выбросов SO₂ в атмосферу. Для исключения снижения этой температуры проводят эпизодический подогрев дополнительного слоя (С) в период работы по основной схеме с подогревом его газами, выходящими из одного из полуслоев. При этом открыты клапаны 8, 9 и 7, остальные закрыты, как ранее при работе сверху вниз или снизу вверх, открыты 1, 4 или 2, 3, остальные закрыты. Вытесняемые газы поступают в дополнительный слой через окно 11 центральной колонны (Д), имеющей глухую перегородку в центре. При подогреве газы могут идти параллельно через слой (С) и задвижку 7 (предпочтительно) или только через слой (С) (задвижка 7 закрыта)

Способ иллюстрируется следующим примером.

Пример. 2000 нм³/час газовой смеси, содержащей 0,8% SO₂ и 5% O₂, остальное - азот, подвергают конверсии в аппарате нестационарного окисления, имеющем входные камеры высотой 1,7 м и два одинаковых полуслоя катализатора с общей высотой 3 м. Вне аппарата установлен дополнительный слой с диаметром 1,5 м и высотой 1 м, работающий в течение 20 с, где происходит доокисление вытесняемого газа на 97% при температуре 420^oC. При падении температуры и степени конверсии в дополнительном слое последний подогревается до исходной температуры путем подачи в него в течение 5-10 минут газовой смеси с температурой 480^oC, выходящей из одного из полуслоя.

Использование предложенного способа позволит резко снизить выбросы SO₂ в период изменения направления потока в 10 раз без постороннего подогрева. При этом степень конверсии остается на высоком уровне (98%).

Указанный способ может быть применен для других процессов нестационарного окисления, идущих с выделением тепла.