CS209946B2

CS209946B2 - A method for introducing dg operation of a sulfuric acid plant by a two-step conversion

Info

Publication number: CS209946B2
Application number: CS51880A
Authority: CS
Inventors: Zdzislaw Czelny; Michal Rudnicki; Boleslav Zamorski; Maria Wolska; Tadeusz Bartosz
Original assignee: B St P I Realizacji Investycji
Priority date: 1980-01-24
Filing date: 1980-01-24
Publication date: 1981-12-31

Abstract

Vynález se týká způsobu uvádění do· chodu zařízení pro· výrobu kyseliny sírové dvoustupňovou konverzí. Podstata vynálezu spočívá v teto, že se alespoň část proudu plynu s obsahem kysličníku siřičitého· v době rozběhu zařízení zahřívá poi průchodu stupněm mezistupňioivé absorpce a před zavedeními na první patro druhého kontaktníhei stupně topnými plyny alespoň na teplotu, která je nezbytná pro provedení oxidace kysličníku siřičitého na kysličník sírový.The invention relates to a method of starting up a plant for the production of sulfuric acid by two-stage conversion. The essence of the invention lies in the fact that at least a part of the gas stream containing sulfur dioxide is heated at the time of start-up of the plant after passing through the interstage absorption stage and before being introduced into the first floor of the second contact stage by fuel gases at least to a temperature which is necessary for the oxidation of sulfur dioxide to sulfur trioxide.

Description

Vynález se týká způsobu uvedení do- Chodu zařízení pro- výrobu kyseliny sírové dvoustupňovou konverzí.The invention relates to a process for bringing into operation a plant for the production of sulfuric acid by a two-stage conversion.

-Aby s-e zařízení pro výrobu kyseliny sírové uvedla ze studeného stavu do- provozu, staví se rozběhová zařízení, která se skládají z rozběhové pece, ro-zběho-vého- tepelného' výměníku, ventilátoru, zařízení ke spalování topného- oleje a topného- plynu a z odpovídajících vedení pro- spojení rozběhového zařízení s kontaktním zařízením.To start the sulfuric acid plant from a cold state, start-up devices consisting of a start-up furnace, a heat-exchanger, a fan, a heating oil-firing system and a heating gas-firing plant are being built. and from the corresponding wiring to connect the start-up device to the contact device.

Až d-olsud nejčastěji používaný způsob uvádění zařízení pro výrobu kyseliny sírové dvoustupňovou konverzí do- chodu spočívá v předehřívání kontaktní hmoty horkým suchým- vzduchem-, získaným z rozběhového zařízení, a to paralelním zaváděním to-ho-to vzduchu na- první patr-o druhého- kontaktního stupně. Vzduch opouštějící první patro- prvního- kontaktního stupně zahřívá potom postupně všechna následující patra prvního kontaktního stupně a potom- se z ko-ntaktníhoi zařízení vypouští do atmosféry. Současně se paralelně zahřívají patra druhého- ko-ntaktního stupně a vzduch po výstupu z kontaktního zařízení s-e odvádí do atmosféry. Poté, c-o teplota dosáhla v horní části kontaktní hmtoty na prvních patrech¹ prvního- a druhého kontaktního stupně asi 450 °C, odstaví se rozběhové zařízení, uzavřou se Odpovídající plynová vedení, síra v¹ peci se zapálí a do- kontaktního zařízení se zavádějí plyny vzniklé spalováním síry. Průtok plynů zařízením během ro-zběhu je stejný jako při normálním provozu, tzn., že se plyny postupně vedou prvním kontaktním stupněm, stupněm chlazení plynů, stupněm mezistupňové absorpce, stupněm- předehřívání plynů, druhým kontaktním stupněm, stupněm- ochlazování- plynů a koncovou absorpční kolonou.The hitherto most commonly used method of introducing a sulfuric acid production apparatus by a two-stage conversion process consists in preheating the contact mass with hot dry air obtained from the start-up apparatus by introducing this air in parallel to the first stage. second- contact stage. The air leaving the first tray of the first contact stage then gradually heats all subsequent trays of the first contact stage and is then discharged from the contact apparatus into the atmosphere. At the same time, the trays of the second contact step are heated in parallel and the air is discharged to the atmosphere after leaving the contact device. After the temperature has reached about 450 ° C at the top of the contact mass on the first stages ^{1 of the} first and second contact stages, the start-up device is shut down, the corresponding gas lines are closed, the sulfur in ^one furnace is ignited and gases are introduced into the contact device. from the combustion of sulfur. The gas flow through the device during start-up is the same as in normal operation, ie the gases are passed sequentially through the first contact stage, the gas cooling stage, the interstage absorption stage, the gas pre-heating stage, the second contact stage, the gas cooling stage and the final stage. absorption column.

Nedo-statkem tepla v kontaktním zařízení dochází na začátku zavádění plynů obsahujících kysličník siřičitý ke krátkodobému zhášení pater prvního stupně (vyjma první p-atroi) a pater druhého- ko-ntaktního stupně. Krátkodobé zhášení pater je způsobeno' tím, že se na tato patra zavádí plyn, který má teplotu nižší, n-ež je teplota zážehu kontaktní hmOty, k čemuž dochází jednak následkem- nižšího stupně konverze SO2/SO3 na prvním patře a jednak přechlazeními plynu, zaváděného- na další patro, v tepelném výměníku plynu zaváděnými dol druhého kontaktního stupně. Po tomto časo-vém úseku, trvajícím' O-,5 až 1 hodinu, následuje druhé zahřátí pater prvního kontaktního stupně a patra prvního- kontaktního! stupně se uvedou postupně dio provozu. Teprve po 3 až 8 hodinách po zavedení kysličníku siřičitého- do kontaktního zařízení začíná pracovat, tj. teprv-e po tomto časovém- úseku pracují všechna patra kontaktního' zařízení, která jso-u v prvním a druhém kontaktním stupni.Insufficient heat in the contact device at the beginning of the introduction of sulfur dioxide-containing gases results in a short-term quenching of the first stage floors (except the first p-atroi) and the second stage contact stages. The short-term quenching of the floors is caused by the introduction of a gas having a lower temperature than the ignition temperature of the contact mass, which is due to a lower degree of SO2 / SO3 conversion on the first floor and also by supercooling. fed to the next floor, downstream of the second contact stage in the gas heat exchanger. After a period of 0-5 hours, this period of time is followed by a second heating of the first contact stage and the first contact stage. stages are gradually introduced into operation. It is only 3 to 8 hours after the introduction of the sulfur dioxide into the contacting device that it begins to operate, i.e. only after that period of time all the contacting device trays, which are in the first and second contact stages, operate.

Jsolu známá řešení, kde se zahřívání provádí suchým li-o-rkým vzduchem, který se předehřívá v rozběhovém zařízení, přičemž všechna patra kontaktního zařízení se zahřívají paralelně až na teplo-tu 450 °C. I u tohoto- způsobu se při zhášení pater provádí postupné uvádění po sobě následujících pater kontaktního zařízení do· chio-du stejně, jak to bylo popsáno- u předcházejícího způsobu.There are known solutions in which the heating is carried out with dry blue air, which is preheated in the starting device, wherein all levels of the contacting device are heated in parallel up to a temperature of 450 ° C. In this method, too, the quenching of the trays is carried out in succession by bringing the successive trays of the contact device into the chioid as described in the previous process.

Nedostatek dosud používaných způsobů uvádění do- chodu zařízení pro- výr-o-bu kyseliny sírové spočívá v tom·, že během několika hodin -od zavedení plynů obsahujících kysličník siřičitý do kontaktního zařízení pracuje po-uz-e první patr-o prvního kontaktního- stupně, zatímco- zbývající patra začínají pracovat až poi značně delší době. V tomto- případě činí konverze kysličníku siřičitého na kysličník sírový v kontaktním zařízení nejdříve pouze asi 60 % a potom po několika hodinách se zvyšuje na 90 až 92 % a teprve asi p-o- 3 až 8 hodinách dosáhne hodnoty 99,5 °/o. To znaměná, že během určitého času ro-zběhlové fáze s-e vypouštějí do atmoisféry plyny s obsahem 4 % kysličníku siřičitého- a během 3 až 8 hodin převyšuje koncentrace kysličníku siřičitého ve vzduchu mnohokrát přípustnou hodnotu.A shortcoming of the hitherto used methods of commencing the sulfuric acid production plant is that within a few hours, since the first sulfur-containing gases are introduced into the contacting apparatus, the first contacting member of the first contacting apparatus is operated. degrees, while the remaining floors begin to work after a considerably longer time. In this case, the conversion of sulfur dioxide to sulfur trioxide in the contacting device is initially only about 60% and then increases to 90-92% after a few hours and only reaches 99.5% per hour after about 3 to 8 hours. This means that, over a period of time, the sintering phase s-e emits gases containing 4% of sulfur dioxide into the atmosphere and within 3 to 8 hours the concentration of sulfur dioxide in the air exceeds the permissible value many times.

Výše uvedené nedostatky nemá způsob uvedení do- chodu zařízení pro- výroby kyseliny sírové, jehož podstata spočívá v tom, že se alespoň část proudu plynu s obsahem kysličníku siřičitého v době rozběhu zařízni zahřívá po průchodu stupněm mezistupň-o-vé absorpce a před zavedením na první patro druhého kontaktního- stupně to-pnýmii plyny alespoň na tepl-otu, která je nezbytná pro provedení oxidace kysličníku siřičitého¹ na kysličník sírový.The aforementioned drawbacks have no method of starting the sulfuric acid production plant, which consists in that at least a part of the sulfur dioxide gas stream is heated at the time of start-up of the apparatus after passing through the step of intermediate absorption and the first tier of the second stage it kontaktního- pnýmii-gases to at least a heat-ol, which is necessary for carrying out the oxidation of sulfur dioxide to sulfur trioxide ^1.

Výhodou způsobu podle vynálezu je, že umožňuje hned p'o ro-zběhu zařízení dosáhnout -oproti až dosud dosahovanému konverznímu stupni 60 % vysoký stupeň k-onverze, 90 až 92 %. Podle navrženého způsobu se rozběhová doba zařízení zkracuje při způsobu podle vynálezu 3- až 4-krát, a to na 0,5 až 2 hodiny z původních 3 až 8 foo!din. Tím se podstatně zkracuje dioiba, po kte-ro-u jsou do- ovzduší vypouštěny exhaláty s vyšším obsahem kysličníku siřičitého-, čímž se snižuje stupeň kontaminace oko-lního pro-středí.An advantage of the process according to the invention is that it is possible to achieve a high degree of k-inversion of 90 to 92%, compared to the conversion stage hitherto achieved up to now, at the start of the apparatus. According to the proposed method, the start-up time of the device is reduced by 3 to 4 times in the process according to the invention, to 0.5 to 2 hours from the original 3 to 8 hours. This substantially reduces the dioiba after which air with higher sulfur dioxide content is discharged into the atmosphere, thereby reducing the degree of contamination of the eye environment.

Na připojeném) obrázku je schematicky zohrazeno- zařízení, na kterém může být provozován způsob podle vynálezu.In the attached figure, there is schematically a device on which the method according to the invention can be operated.

Z tohoto obrázku je patrné, že po ^spuštění tlakového ventilátoru 1 se otevřením prvního šoupátka 15 část vzduchu vede do rozběhové pece 11 a zbývající část vzduchu se vede do sušicí věže 2. Odpadní plyny získané spálením oleje nebo topného plynu v rozběhové peci 11 s teplotou 650 stupňů Celsia se vedou do no-zběhovéhojepelného výměníku 12 a potom so vypouštějí do atmosféry. Tyto odpadní plyny ohřívají v rozběhovém tepelném výměníku 12 suchý vzduch, který se tam zavádí otevře209946 ním druhého šoupátka 23. Ohřátý vzduch se vede k paralelnímu předehřívání kontaktní hmoty I. a IV. patra kontaktního zařízení 5. V tomto případě jsou druhé hradítko 19, čtvrté šoupátko 25, třetí hradítko 20 a čtvrté hradítko 21 otevřeny. Průtok vzduchu kontaktním zařízením 5 se provádí za pomocného zapojení druhého· tepelného výměníku 7 a prvního* tepelného· výměníku 6. V tomto· časovém, úseku je· páté hradítko 22 uzavřeno. Po předehřátí kontaktní hmoty v I. a IV. patře až na teplotu 450 °C se uzavřou druhé hradítko· 19, třetí hradítko 20, čtvrté hradítko 21 a druhé šoupátko 23.From this figure it can be seen that after starting the pressure fan 1 with the opening of the first slide 15 a part of the air is fed to the starting furnace 11 and the remaining part of the air is fed to the drying tower 2. Waste gases obtained by burning oil or fuel gas in the starting furnace 11 650 degrees Celsius are fed to a no-start heat exchanger 12 and then discharged into the atmosphere. These exhaust gases heat dry air in the start-up heat exchanger 12, which is introduced therein by opening the second slide 23. The heated air leads to a parallel preheating of the contact masses I and IV. In this case, the second slide 19, the fourth slide 25, the third slide 20 and the fourth slide 21 are open. Air flow through the contact device 5 is effected by the auxiliary connection of the second heat exchanger 7 and the first heat exchanger 6. In this time period, the fifth damper 22 is closed. After preheating the contact mass in I. and IV. The second damper 19, the third damper 20, the fourth damper 21 and the second slide 23 are closed to 450 ° C.

Plyny s obsahem kysličníku siřičitého·, získané v peci 3 na spalování síry, se ochladí v kotli 4 až na teplotu asi 420 °C a zavedou se na I. patro kontaktního· zařízení 5. Tyto plyny procházejí postupně patrem· II. a III. prvního stupně kontaktního zařízení 5 a dále se· vedou přes třetí tepelný výměník 8 a čtvrtý tepelný výměník 9 do mezistupňové absorpční koleny 10. Po· průtoku čtvrtým tepelným výměníkem 9 a druhým tepelným· výměníkem 7 jsou plyny částečně předehřátý a vedou se do* rozběhového tepelného· výměníku 12, kde se zahřejí až na teplotu, která umožňuje reakci kysličníku siřičitého na kysličník sírový a potorni se vedou při otevřeném třetím· šoupátku 24 a čtvrtém šoupátku 25 na IV. patro· kontaktního zařízení. Třetí šoupátko· 24 a čtvrté šoupátko· 25 jsou tedy otevřeny; třetí škrticí klapka 26 může být popřípadě zčásti otevřena. Jako· to'pné médium· slouží plyny získané v rozběhové peci 11. Potom· co kontaktní zařízení dosáhlo· normálních parametrů, vypojí se rozběhouvé zařízení. První šoupátko 15, třetí šoupátko 24 a čtvrté šoupátko 25 se uzavřou a třetí škrticí klapka 26 se zcela otevře. Zobrazené zařízení dále· zahrnuje předehřívač vody 13, koncovou absorpční kolonu 14, první škrticí klapku 1G, druhou škrticí klapku 17, první hradítko 18, čtvrtou škrticí klapku 27 a šesté hradítko· 28.The sulfur dioxide-containing gases obtained in the sulfur-burning furnace 3 are cooled in the boiler 4 up to a temperature of about 420 ° C and introduced into the first floor of the contact device 5. These gases pass successively through the floor II. and III. After passing through the fourth heat exchanger 9 and the second heat exchanger 7, the gases are partially preheated and fed to the start-up heat exchanger. The exchanger 12, where it is heated up to a temperature that allows the reaction of sulfur dioxide to sulfur trioxide and is conducted with the third slide 24 open and the fourth slide 25 on the IV. floor of the contact device. Thus, the third slide · 24 and the fourth slide · 25 are open; the third throttle 26 may optionally be partially opened. The gases obtained in the starting furnace 11 serve as the heating medium. After the contact device has reached normal parameters, the starting device is switched off. The first slide 15, the third slide 24 and the fourth slide 25 are closed and the third throttle 26 is fully opened. The illustrated apparatus further comprises a water preheater 13, an end absorption column 14, a first throttle 1G, a second throttle 17, a first damper 18, a fourth throttle 27, and a sixth damper 28.

PříkladExample

Do· pece 3 na spalování síry se zavede síra a plyny s, obsahem kysličníku siřičitého, vzniklé spálením síry, se po ochlazení na teplotu asi 420 °C v kotli 4 vedou rua první patro· kontaktního zařízení 5. Na tomto· prvním· patře zreaguje asi 60 % kysličníku siřičitého obsaženého v přivedených plynech, čímž se plyn opouštějící první patro· ohřeje na teplotu asi 520 °C. Tento plyn se po průchodu druhým tepelným výměníkem, 7 ochladí na teplotu 400 °C, což znemožňuje uvedení do chodu druhého· a třetího patra. Plyn obsahující kysličník siřičitý v množství, které odpovídá stupni konverze 60 %, protéká postupně třetím tepelným výměníkem 8, čtvrtým· tepelným výměníkem 9 a mezistupňovou absorpční kolonou 10. Po· průtoku čtvrtým tepelným výměníkem 9 a druhým tepelným výměníkem 7 se částečně předehřáté plyny zavádějí do rozběhového· tepelného výměníku, kde se otevřením· třetíto šoupátka 24 a čtvrtého šoupátka 25 zahřejí na teplotu až 420 °C, což umožňuje reakci kysličníku siřičitého· na kysličník sírový; potom se plyny zavedou na čtvrté patro kontaktního· zařízeníSulfur-containing furnace 3 is introduced into the sulfur-burning furnace 3, and sulfur dioxide gases produced by the combustion of sulfur are passed through the first floor of the contact apparatus 5 after cooling to a temperature of about 420 ° C in the boiler 4. about 60% of the sulfur dioxide contained in the feed gases, thereby heating the gas leaving the first tray to a temperature of about 520 ° C. This gas is cooled to 400 ° C after passing through the second heat exchanger 7, making it impossible to start the second and third floors. Sulfur dioxide-containing gas corresponding to a degree of conversion of 60% flows sequentially through the third heat exchanger 8, the fourth heat exchanger 9 and the intermediate stage 10. After passing through the fourth heat exchanger 9 and the second heat exchanger 7, the partially preheated gases are introduced into a start-up heat exchanger where, by opening the third slide 24 and the fourth slide 25, it is heated to a temperature of up to 420 ° C, allowing the reaction of sulfur dioxide to sulfur trioxide; then the gases are introduced into the fourth floor of the contact device

5. Přitom jsou třetí šoupátko· 24, čtvrté šoupátko 25 a popřípadě třetí škrticí klapka 2® otevřeny. Jakožto topné médium slouží plyny získané v rozběhové peci 11. Plyny po¹ průchodu' čtvrtým patrem kontaktního zařízení obsahují takové množství kysličníku siřičitého·, které může být přitom' no po· 90 až 92% konverzi; po průtoku koncovou absorpční kolonou se tyto plyny vypouštějí do atmosféry. A tak stav, kdy v kontaktním zařízení 5 pracuje pouze první a čtvrté patro·, trvá jen po dobu několika minut. Následkem zvětšení reakčního· tepla na prvním patře, dosáhne plyn vstupující na druhé patro teploty 420 °C a začne pracovat i druhé patro, takže stupeň konverze dosáhne během několika minut hodnoty 99 %. Během dalších 15 až 20 mínit dojde k nastartování 1 třetího patra, čímž se zvýší ještě více stupeň konverze. Tímto· způsobem se již 0,5 hodiny po zapálení síry dosáhne stupně konverze 99,5 %. Způsob podle vynálezu umožňuje dosáhnout již v okamžiku zapálení síry a bezprostředně potom stupně konverze kysličníku siřičitého na kysličník sírový 90 až 92 %; pár minut potom se dosahuje stupně konverze již 99 % a po· 0,5 hodiny se dosahuje stupně konverze dokonce 99,5 %. Pro· srovnání se dále uvádějí stupně konverze dosažené podle známého· stavu techniky:5. The third slide 24, the fourth slide 25 and the third throttle valve 2 are opened. As a heating medium serves gases obtained in an oven starting at ¹ 11. Gas passing through the 'fourth floors of the contact device contains a quantity of sulfur dioxide · which can thereby' to NO · from 90 to 92% conversion; after passing through the terminal absorption column, these gases are discharged into the atmosphere. Thus, the condition that only the first and fourth floors operate in the contact device 5 lasts only for a few minutes. By increasing the reaction heat on the first floor, the gas entering the second tray reaches a temperature of 420 ° C and the second tray starts to operate so that the degree of conversion reaches 99% within minutes. Over the next 15 to 20 minutes, 1 third floor will be started, increasing the conversion rate even more. In this way, a conversion rate of 99.5% is reached already 0.5 hours after ignition of the sulfur. The process according to the invention makes it possible to achieve 90 to 92% conversion of sulfur dioxide to sulfur trioxide as soon as sulfur is ignited and immediately thereafter; a few minutes later, the conversion rate is already 99% and after 0.5 hours the conversion rate is even 99.5%. For comparison purposes, the conversion rates achieved according to the prior art are given below:

na začátku 60 % po několika minutách 80 % po’ 0,5 hodiny 85 % teprve po 3 hodinách 99,5 %at the beginning 60% after a few minutes 80% after 0.5 hours 85% only after 3 hours 99.5%

Tyto· hodnoty jednoznačně dokazují, že se při provozování způsobu podle vynálezu dosáhne ve srovnání se známým· stavem techniky omezené kontaminace atmosféry.These values clearly demonstrate that in the operation of the process according to the invention, reduced atmospheric contamination is achieved in comparison with the prior art.

Claims

SUBJECT

Method for starting a sulfuric acid production plant by two-stage conversion, characterized in that at least a part of the sulfur dioxide gas stream during the start-up of the apparatus is heated through a step of interstage absorption

BACKGROUND OF THE INVENTION and prior to introduction into the first tray of the second contact stage by the combustion gases, at least to a temperature necessary to effect the oxidation of sulfur dioxide to sulfur trioxide.