CS201572B1 - Connection for the cooling of conversion gas in the sulphuric acid production by contact process - Google Patents

Description

ČESKOSLOVENSKÁSOC IALISTICKÁREPUBLIKA (19)

POPIS VYNÁLEZU K AUTORSKÉMU OSVĚDČENÍ 1201572 hnr) ” (Bi) (51) Int. Cl3 C 01 B 17/76

(22) Přihlášeno 06 07 79(21) (PV 4787—79) (40) Zveřejněno 29 02 80

ÚŘAD PRO VYNÁLEZYA OBJEVY (45) Vydáno 31 05 82 1 (75)

Autor vynálezu ČERMÁK FRANTIŠEK ing., MĚLNÍK, POŽIVIL JAROSLAV ing. CSc., PRAHA,WALTR VRATISLAV ing.,

LUKEŠ JAROSLAV ing. aBURIAN JAN ing., NERATOVICE (54) Zapojení pro chlazení konverzního plynu při výrobě kyselinysírové ze síry kontaktním způsobem

Vynález se týká zapojení pro chlazení kon-verzního plynu při výrobě kyseliny s;.rovéze síry kontaktním způsobem technologiídvojité konverze s vloženou absorpcí, u kte-ré se řeší chlazení konverzního plynu za I.stupněm oxidace, to znamená před vstupemdo vložené absorpce. Výrobna kyseliny sírové ze síry kontaktnímzpůsobem se v zásadě skládá ze tří techno-logických uzlů a dvou uzlů pomocného zaří-zení. Vlastní technologická část výrobny seskládá z uzlu spalování síry a chlazení ply-nu, kde se vyrábí kysličník siřičitý a zajiš-ťuje doprava plynu systémem, dále z uzlukontaktního, kde se ve dvou stupních (zpra-vidla na třech až pěti etážích katalyzátoru)zajišťuje oxidaci kysličníku siřičitého nakysličník sírový vzdušným kyslíkem a z uzlusušení a absorpce, kde se vedle sušení at-mosférického vzduchu pro potřeby spalová-ní síry vyrábí v podsystémech vložené akoncové absorpce vlastní finální produktyabsorpcí kysličníku sírového v kyselině sí-rové, případně v oleu. Pomocná zařízenítvoří dva samostatné uzly, a to uzel stáčení,skladování a filtrace síry a uzel skladovánía expedice produktů kyseliny sírové a po-případě olea. Z energetického hlediska v uzlu spalovánísíry a v kontaktním uzlu se uvolňuje znač- né množství tepla jednak v peci na síru adále ve vrstvách vanadového katalyzátoru.

Na teplotu reakční směsi jsou kladeny ur-čité požadavky zejména při vstupu do vrst-vy katalyzátoru a při vstupu do systémůvložené a koncové absorpce. Teplota na za-čátku vrstvy katalyzátoru musí být vyšší nežje teplota zážehu katalyzátoru, která se uvanadových katalyzátorů pohybuje okolo400 °C, ale zase nesmí být příliš 'vysoká, abyse nepřekročila teplota dezaktivace kataly-zátoru a aby stupeň přeměny kysličníku si-řičitého na kysličník sírový byl dostatečněvysoký. Zpravidla má plyn na vstupu do vrst-vy katalyzátoru teplotu 400 až 460 °C. Je te-dy nutné reakční směs za pecí na síru a zajednotlivými vrstvami katalyzátoru chladit.Za pecí na síru, kde je teplota směsi nejvyšší,se nejčastěji instaluje parní kotel. Teplo zavrstvami katalyzátoru se odebírá buď ve vý-měnících tepla typu plyn-plyn a. slouží kohřátí plynu z vložené absorpce nebo k pře-dehřátí vzduchu do pece, nebo se reakčnísměs chladí přífukem studené směsi nebostudeného vzduchu, za II. stupněm oxidacese plyn obvykle chladí v ekonomizéru a tep-lo tak slouží k předehřátí vody do parníhokotle.

Teplo uvolněné při oxidaci síry se využívápřímo v uzlu spalování síry zpravidla k vý- 2 robě páry. Teplo uvolněné při oxidaci kys-ličníku siřičitého v kontaktním uzlu se vy-užívá dvojím způsobem. Část tepla se spo-třebuje přímo v kontaktním uzlu, a to ať užk ohřátí plynu z vložené absorpce nebo kohřátí přifukovaného studeného vzduchu ne-bo plynu a část ho lze využít jinak. Zpravid-la se využívá ke zvýšení výroby páry v par-ním kotli za pecí v uzlu spalování síry. Tep-lo se tam převádí například tím způsobem,že se v ekonomizéru předehřeje napájecívoda nebo tak, že se předehřeje vzduch dopece na síru a tím se zvýší teplota siřičité-ho plynu, který proudí z pece do parníhokotle a podobně. V poslední době se ve výrobnách kyselinysírové snaží vést ‘ spalování síry tak, abyvznikl plyn s vyšším obsahem kysličníku si-řičitého, takže se nemusí zbytečně protla-čovat systémem tak velké množství inertní-ho dusíku, který se pak rovněž nemusí vevýrobně zbytečně ohřívat a ochlazovat. Jed-ním z důsledků používání vyšších koncen-trací kysličníku siřičitého a dalších raciona-lizačních opatření vedoucích k lepšímu vy-užívání tepla ve výrobnách kyseliny sírovéje to, že se siřičitý plyn vzniklý spalovánímsíry ohřeje na vyšší teplotu. Podobná situacenastává ve výrobnách, kde še intenzifikujeprodukce kyseliny sírové a výkon pece nasíru je obvykle nutné zvýšit nad hranice,pro které byla projektována. Zvýšení teplo-ty plynu za pecí působí značné potíže vy-plývající z přípustného tepelného namáhánívyzdívky pece a materiálu parního kotle astává se tak limitujícím článkem při inten-zifikaci výroby kyseliny sírové. Rovněž tep-pota plynu na výstupu z jednotlivých vrs-tev katalyzátoru se při intenzifikaci výrobyzvyšuje. Zvýšené množství produkovanéhotepla se buď nevyužívá a naopak se musíodstranit v systémech vložené a koncovéabsorpce v chladičích při vynaložení znač-ných nákladů, nebo se někdy využívá tak,že se zvětší kapacita výměníku na přede-hřívání vzduchu ke spalování síry a teplose tak převádí do parního kotle za pecí nasíru. Tato možnost je však silně omezena,protože teplota plynu za pecí pak bývá ne-přípustně vysoká.

Uvedené nedostatky odstraňuje zapojenípro chlazení konverzního plynu při výroběkyseliny sírové kontaktním způsobem tech-nologií dvojité konverze, při které se po čás-tečné oxidaci kysličníku siřičitého v prvnímstupni oxidace část kysličníku sírového od-straní ze směsi v systému vložené absorpcea potom se v druhém stupni oxidace oxidu-je další část kysličníku siřičitého. Podstatazapojení spočívá v tom, že za prvním stup-něm oxidace kysličníku siřičitého je vřazenchladič konverzního plynu, tvořený parnímkotlem, jednou nebo několika varnými sek-cemi jiného parního kotle nebo předehří-vákem vodní páry jiného parního kotle neboekonomizérem. Výhoda zapojení podle vynálezu spočíváve využití části tepla uvolněného při oxida-ci kysličníku siřičitého k výrobě páry přímov kontaktním uzlu a v omezení převodu tep-la do uzlu spalování síry nižším předehřá-tím vzduchu do pece na síru. Reakční teplooxidace kysličníku siřičitého se tudíž efek-tivně využije k výrobě páry a teplota siři-čitého plynu za pecí se přitom sníží. Při na-vrhování nových výroben to umožňuje volitnižší povolené tepelné namáhání vyzdívkypece a materiálu parního kotle a tak snížitinvestiční náklady. Ve vstávajících výrobnáchto umožňuje jednak zvyšovat produkci ky-seliny sírové a dále používat koncentrova-nější siřičitý plyn, a tak snižovat výrobnínáklady. Zapojení podle vynálezu umožňujevyužít teplo reakčního plynu v maximálnímíře, to znamená ochladit ho až na nejnižšípřípustnou hranici, kterou je teplota, přikteré by kondenzovaly kapičky kyseliny sí-rové a korodovaly zařízení. Příklad

Na připojeném výkresu je znázorněn pří-klad zapojení podle vynálezu. Filtrovaná ka-palná síra 1 je pod tlakem dávkována ná-střikovým čerpadlem síry 1 do hořáků hori-zontální vyzděné pece 4 s přepážkami, kamje zároveň zaváděn vysušený a předehřátýatmosférický vzduch 3. Atmosférický vzduch3 je nasáván dmychadlem a s přetlakem jevháněn do sušičového absorbéru, kde je vy-sušen protiproudým skrápěním kyselinou sí-rovou a dále do trubkového výměníku tepla8, kde se předehřeje na asi 300 °C a vedese dále do pece 4. Pec 4 a následující parníkotel 5 jsou konstruovány na maximální pří-pustnou teplotu 1150 °C. Při původně použí-vaně koncentraci 10 obj. % SOz má pražnýplyn teplotu 1073 °C, při zvýšení koncentra-ce na 11 ob\ % SO2 stoupne jeho teplotana 1149 °C, při zvýšení na 12 % na 1223 °C.Siřičitý plyn se před zavedením na prvnívrstvu katalyzátoru ještě ochladí na teplotu420 °C v parním kotli 5 a prochází tak zva-ným horkým filtrem plynu, což je filtr s vý-plní k zachycení zbytkových mechanickýchnečistot z pražného plynu. Napájecí voda 2pro parní kotel 5 je vháněna do kotle na-pájecím čerpadlem přes ekonomizér 11, kdese předehřívá na teplotu blízkou teplotě va-ru (222 °C 3, a to konverzním plynem, odchá-zejícím ze čtvrté vrstvy katalyzátoru. Kata-lytická oxidace SO2 na SO3 vanadičitým ka-talyzátorem probíhá ve čtyřech vrstvách ka-talyzátoru a dosahuje se celkový stupeň pře-měny SO2 na SO3 minimálně 0,995. První třivrstvy katalyzátoru představují první stupeň6 oxidace, zatímco druhý stupeň oxidace jepředstavován čtvrtou vrstvou katalyzátoru 10. Za první, druhou a třetí vrstvou kataly-zátoru jsou zařazeny trubkové výměníky tep-la typu plyn - plyn k odebírání části reakč-ního tepla, které slouží k předehřátí plynuz vložené absorpce před vstupem na čtvrtouvrstvu katalyzátoru. Za prvním stupněm 0

Claims (1)

1. 3 oxidace se konvezrní plyn dále chladí podlevynálezu v chladiči 7 z teploty 360 °C nateplotu 260 °C a výměníku tepla 8, kde pře-dehřívá vzduch do pece, na teplotu 180 °C.Po ochlazení se konverzní plyn zavádí dovložené absorpce 9, která je zde představo-vána okruhem, oleového absorbéru a vlože-ného absorbéru. Absorpcí SO3 v systému vlo-žené absorpce se posune rovnováha oxidač-ní reakce SO2 + 0,5 O2 = SO3 doprava, cožpo předehřátí konverzního plynu a jeho za-vedení na čtvrtou vrstvu katalyzátoru 10umožňuje dosáhnout vysokého stupně kon-verze SO2, vyžadovaného hygienickými nor-mami. Konverzní plyn ze čtvrté vrstvy kata-lyzátoru 10 se v ekonomizéru 11 ochlazujez teploty 456 °C na teplotu 193 °C a je dálezaveden do koncového absorbéru 12, kde sedosáhne celkového stupně absorpce SO3 mi-nimálně 0,999 a potom je plyn zaveden doatmosféry. Chlazení konverzního plynu za prvnímstupněm 6 oxidace v chladiči 7 podle vyná-lezu umožňuje i při zvýšení koncentracekysličníku siřičitého z 10 na 11 nebo 12obj. % využít veškeré teplo vzniklé v prv- PŠEDMĚT Zapojení pro chlazení konverzního plynupři výrobě kyseliny sírové ze síry kontakt-ním způsobem technologií dvojité konverze,při které se po částečné oxidaci kysličníkusiřičitého na kysličník sírový v prvním stup-ni oxidace část kysličníku sírového odstraníze směsi v systému vložené absorpce a po-tom se ve druhém stupni oxidace oxiduje ním stupni 6 oxidace, aniž se zvýší teplotaplynu za pecí. Teplota plynu proudícího dosystému vložené absorpce 9 je pouze 180 °C,což je nejnižší hranice, kdy ještě nedocházíke kondenzaci kapiček H2SO4 a ke korozizařízení. Toto teplo by se jinak vnášelo dosystému vložené absorpce 9, kde by se mu-selo bez užitku likvidovat ve vodních chla-dičích s vynaložením dalších nákladů. Vřa-zení chladiče 7 za první stupeň 6 oxidacedále umožňuje snížit teplotu předehřívané-ho atmosférického vzduchu 3 z 300 na 200 °C,a tak snížit teplotu plynu za pecí 4 při kon-centraci 12 % SO2 z 1223 na 1149 °C, to zna-mená pod maximální mez. Chlazení kon-verzního plynu podle vynálezu přitom nevy-lučuje, aby parní kotel 5 a chladič 7 mělyspolečné vodní hospodářství a podobně, abyse zvýšila efektivnost akce. Dokonce je mož-né za první stupeň 6 oxidace prostě vřaditdodatečnou varnou sekci kotle 5. Je zřejmé,že nejvyšších úspor ze způsobu chlazení kon-verzního plynu podle vynálezu se dosahujepři intenzifikaci výroby ve stávajících vý-robnách kyseliny sírové, resp. při jejich re-konstrukcí. VYNÁLEZU další část kysličníku siřičitého, vyznačujícíse tím, že za prvním stupněm (6 j oxidacekysličníku siřičitého je vřazen chladič (7)konverzního plynu, tvořený parním kotlem,jednou nebo několika varnými sekcemi ji-ného parního kotle nebo přehřívákem vodnípáry jiného parního kotle nebo ekonomizé-rem. 1 výkres