CS201565B1

CS201565B1 - Method for the two-stage oxidation of sulphur dioxide into sulphur trioxide

Info

Publication number: CS201565B1
Application number: CS406279A
Authority: CS
Inventors: Jaroslav Pozivil; Frantisek Cermak; Jiri Michalek
Original assignee: Jaroslav Pozivil; Frantisek Cermak; Jiri Michalek
Priority date: 1979-06-12
Filing date: 1979-06-12
Publication date: 1980-11-28

Description

Vynález se týká způsobu dvoustupňové oxidace kysličníku siřičitého na kysličník sírový s vloženou absorpcí kysličníku sírového při výrobě kyseliny sírové.The present invention relates to a process for the two-stage oxidation of sulfur dioxide to sulfur trioxide with an inserted absorption of sulfur trioxide in the production of sulfuric acid.

Při výrobě kyseliny sírové kontaktním způsobem se nejprve oxiduje síra nebo jiná, síru obsahující surovina, vzdušným kyslíkem za vzniku plynu, který obsahuje kysličník siřičitý. V další fázi se kysličník siřičitý oxiduje na kysličník sírový v kontaktních tělesech. Po oxidaci kysličníku siřičitého se konverzní plyn obsahující kysličník sírový vede do absorbérů, kde, se z něj absorpcí ve zředěné kyselině sírové vyrábí kyselina sírová.In the production of sulfuric acid by the contact process, sulfur or other sulfur-containing raw material is first oxidized with air oxygen to form a gas containing sulfur dioxide. In the next stage, sulfur dioxide is oxidized to sulfur trioxide in the contact bodies. After oxidation of sulfur dioxide, the sulfur dioxide-containing conversion gas is passed to absorbers where sulfuric acid is produced therefrom by absorption in dilute sulfuric acid.

Oxidace kysličníku siřičitého se nejčastěji provádí v několika vrstvách vanadového katalyzátoru ve viceetážových adiabatických reaktorech, které se jeví jako nejvhodnější pro svou konstrukční jednoduchost a snadnou údržbu. Plyn obsahující kysličník siřičitý se vede do první vrstvy katalyzátoru, kde se kysličník siřičitý částečně zoxíduje na kysličník sírový. Přitom se plyn reakčním teplem ohřívá. Protože s rostoucí teplotou se chemická reakce blíží rovnovážnému stavu a rychlost oxidace kysličníku siřičitého klesá, reakční plyn se po výstupu z první vrstvy katalyzátoru chladí buď v tepelných výměnících nebo přívodem studené směsi nebo studeného vzduchu a vede se do další vrstvy katalyzátoru, kde se oxiduje další část kysličníku siřičitého. U technologie dvojité konverze se siřičitý plyn nejprve oxiduje v několika vrstvách katalyzátoru, které se obvykle nazývají I. stupeň oxidace a pak se vede do systému vložené absorpce. Ve vloženém absorbérů se vyabsorbuje většina kysličníku sírového, vzniklého v I. stupni oxidace, a tak se posune rovnováha oxidace kysličníku siřitého na kysličník sírový silně doprava. Z vložené absorpce se plyn vede do II. stupně oxidace, kde se po předehřátí v tepelných výměnících oxiduje zbývající kysličník siřičitý na kysličník sírový v jedné nebo několika vrstvách vanadového katalyzátoru. Plyn se pak vede do systému koncové absorpce.The oxidation of sulfur dioxide is most often carried out in several layers of vanadium catalyst in multi-stage adiabatic reactors, which seems to be most suitable for its design simplicity and ease of maintenance. Sulfur dioxide-containing gas is passed to a first catalyst layer where the sulfur dioxide is partially oxidized to sulfur trioxide. The gas is heated by reaction heat. As the chemical reaction approaches equilibrium as the temperature rises and the rate of oxidation of SO 2 decreases, the reaction gas is cooled after exiting the first catalyst layer either in heat exchangers or by supply of cold mixture or cold air and passed to the next catalyst layer where part of sulfur dioxide. In the double conversion technology, the sulfur gas is first oxidized in several catalyst layers, commonly referred to as the 1st oxidation stage, and then fed to an embedded absorption system. Most of the sulfur trioxide formed in the first stage of oxidation is absorbed in the interposed absorbers, and thus the equilibrium oxidation of sulfur dioxide to sulfur trioxide is shifted strongly to the right. From the inserted absorption gas is passed to II. an oxidation stage wherein, after preheating in the heat exchangers, the remaining sulfur dioxide is oxidized to sulfur trioxide in one or more layers of the vanadium catalyst. The gas is then fed to a terminal absorption system.

Průběh oxidace kysličníku siřičitého ve víceetážovém adiabatickém reaktoru se sice značně liší od průběhu oxidace v ideálním optimálním reaktoru, u něhož je v každém bodě reakční rychlost maximální, avšak pro své nesporné výhody jako je konstrukční jednoduchost a snadná údržba patří přesto víceetážový adiabatický reaktor k nejrozšířenějším. Vlastní přiblížení k optimální křivce oxidace kysličníku siřičitého se dá ovlivnit jednak nastavením vstupních teplot plynu na etáže a dále vhodným rozdělením ka2 015 6 5 talyzátoru na jednotlivé etáže. Stupeň přeměny kysličníku siřičitého na kysličník sírový se přirazené dá zvyšovat rovněž zvyšováním celkového množství katalyzátoru. Tím však rostou náklady na katalyzátor a reaktor a zejména roste spotřeba elektrického proudu pro pohon turbodmychadla, které protlačuje plyn výrobnou, protože s rostoucím množstvím katalyzátoru roste hydraulický odpor. V dosud používaných reaktorech se obvykle umísťuje do í. stupně oxidace na nejčastěji tři až čtyři etáže 60 až 80 % ‘Celkového množství katalyzátoru. Do II. stupně oxidace, po vložené absorpci, se obvykle umísťuje nejčastějl do jedné vrstvy 20 až 40 P/o z celkového množství katalyzátoru. Přitom se dosahuje stupně přeměny kyslič- . niku siřičitého na Kysličník sírový v závislosti na koncentraci Siřičitého plynu, na výkonu reaktoru a na vstupních teplotách plynu na etáže obvykle 99,6%. To znamená, že obvykle minimálně 0,4 % nezreagovaného kysličníku siřičitého odchází s odplyny do komína, znečišťuje atmosféru a snižuje stupeň využití sirné suroviny.Although the course of oxidation of sulfur dioxide in a multi-stage adiabatic reactor differs considerably from the oxidation course in an ideal optimum reactor, at which the reaction rate is maximum at each point, the multi-stage adiabatic reactor is among the most widespread for its indisputable advantages such as design simplicity and ease of maintenance. The actual approach to the optimum sulfur dioxide oxidation curve can be influenced both by adjusting the gas inlet temperatures to the trays and by appropriately dividing the catalyst to the individual trays. The degree of conversion of sulfur dioxide to sulfur trioxide can also be increased by increasing the total amount of catalyst. This, however, increases the cost of the catalyst and reactor, and in particular increases the power consumption for driving the turbocharger, which pushes the gas through the production plant, as the hydraulic resistance increases as the amount of catalyst increases. In the reactors used hitherto, it is usually placed in the reactor. degree of oxidation to most often three to four levels 60 to 80% ‘Total amount of catalyst. Do II. The degree of oxidation, after insertion of the absorption, is usually placed most often in a single layer of 20 to 40 P / o of the total amount of catalyst. The degree of oxygen conversion is achieved. of sulfur dioxide to sulfur trioxide, depending on the concentration of the sulfur gas, on the reactor power and on the inlet gas temperatures for the trays, usually 99.6%. This means that usually at least 0.4% of unreacted sulfur dioxide goes to the chimney with off-gases, polluting the atmosphere and reducing the degree of utilization of the sulfur raw material.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje podle vynálezu způsob dvoustupňové oxidace kysličníku siřičitého na kysličník sírový s vloženou absorpcí kysličníku sírového při výrobě kyseliny sírové, jehož podstata spočívá v tom, že se v druhém oxidačním stupni použije 45 až 70 % celkového množství katalyzátoru, použitého pří oxidaci.According to the present invention, the two-stage oxidation process of sulfur dioxide to sulfur trioxide with interposed sulfur trioxide absorption in the production of sulfuric acid is eliminated by using in the second oxidation step 45-70% of the total amount of catalyst used in the oxidation.

Výhoda způsobu podle vynálezu spočívá ve zvýšení stupně přeměny kysličníku siřičitého na kysličník sírový. Zvýšení stupně přeměny závisí na výkonu výrobny a počáteční koncentraci kysličníku siřičitého a obvykle dosahuje 0,15 až 0,35 %.An advantage of the process according to the invention is that the degree of conversion of sulfur dioxide to sulfur trioxide is increased. The increase in the degree of conversion depends on the plant performance and the initial concentration of sulfur dioxide, and usually reaches 0.15 to 0.35%.

Rozdělením katalyzátoru se dosáhne jednak zvýšení výroby kyseliny sírové bez zvýšení nákladů na suroviny, mzdy a zařízení. Dále se dosáhne snížení emise kysličníku siřičitého do ovzduší. Zvýšením stupně přeměny kysličníku siřičitého ná kysličník sirovy se rovněž zvýší množství reakčního tepla, které se ve výrobně obvykle využívá k výrobě páry, která tak vzroste.By separating the catalyst, on the one hand, the production of sulfuric acid is increased without increasing the cost of raw materials, wages and equipment. Further, the emission of sulfur dioxide into the atmosphere is reduced. Increasing the degree of conversion of sulfur dioxide to sulfur dioxide also increases the amount of reaction heat that is typically used in a plant to produce steam, which increases.

PŘEDMĚTSUBJECT

Claims

SUBJECT

Process for the two-stage oxidation of sulfur dioxide to sulfur trioxide with interposed absorption of sulfur trioxide in the production of sulfuric acid, characterized in that it is

The invention is explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment. ?

Example

At a sulfuric acid production plant with a capacity of 10 801 sulfuric acid per day, sulfur gas at a concentration of 11% by volume is used, which is prepared by burning sulfur with air. The oxidation of sulfur dioxide to sulfur trioxide is carried out in a four-phase contact reactor by the double conversion method. The first stage of oxidation consists of three layers of vanadium catalyst; One layer of catalyst is placed in the oxidation step. A total of 141,309 kg of vanadium catalyst are used in the reactor. Originally, 20.7% of the total amount of catalyst was stored on the first floor, 26.0% on the second floor, and on the third floor

This means that a total of 71.2% of the catalysts were deposited in the first oxidation stage. Despite the optimum course of sulfur dioxide oxidation, when all the inlet temperatures of the trays were adjusted to their optimum values by means of upstream heat exchangers, the degree of conversion of sulfur dioxide to sulfur trioxide was at most 99.490%.

A given total amount of catalyst is redistributed between the stages according to the invention by storing 6.4% of the total amount of catalyst on the first stage, 10.6% on the second stage and 25.5% on the third stage, i.e. in the first stage the oxidation deposited a total of 42.5% of the total amount of catalyst. Ve II. In the fourth stage, 57.5% of the total amount of catalyst was deposited. By adjusting the gas inlet temperatures to the trays by means of upstream heat exchangers, i.e. the maximum degree of conversion of the tray with a given amount of catalyst is reached, the overall degree of conversion of sulfur dioxide to sulfur trioxide is 99.752%.

The separation of the catalysts according to the invention thus allows an annual increase in sulfuric acid production of about 800 tonnes, a reduction in sulfur dioxide emissions of 1733 kg per day and an increase in the amount of usable heat by 2547 GJ per day.