CS247501B1 - Způsob výroby kyseliny sírové kontaktním procesem - Google Patents

Abstract

Řešení se týká způsobu výroby kyseliny sírové kontaktním procesem při němž je využito tepla kyseliny sírové z absorpčního procesu k ohřevu spalovacího vzduchu nebo siřičitého plynu po jeho vysušení kyselinou sírovou v chladicí věži absorpční kyseliny. Ohřevem vzduchu nebo plynu nad 80 °C se zvýší využití vysokopotenciálniho tepla ve formě vodní páry zhruba o 1 GJ na 1 tunu spálené síry. Současně se sníží potřeba chladicí plochy a spotřeba chladicí vody cirkulačních kyselin. Jako chladič absorpční kyseliny lze použít dosud běžně užívané absorpční nebo sušicí věže. Chladicí věž lze s výhodou použít u všech kontaktních výroben kyseliny sírové jak ze síry, tak ze slrných surovin pracujících jak jednostupňovou tak vícestupňovou katalytickou oxidací oxidu siřičitého. .

Description

Vynález se týká způsobu výroby kyseliny sírové kontaktním procesem při němž je využito tepla kyseliny sírové z absorpčního procesu k ohřevu spalovacího vzduchu nebo siřičitého plynu po jeho vysušení kyselinou sírovou v chladicí věži absorpční kyseliny.

Většina stávajících výroben kyseliny sírové kontaktním procesem pracuje tak, že siřičitý Plyn vstupující ke katalytické oxidaci oxidu siřičitého na oxid sírový a dále do absorpce oxidu sírového v kyselině sírové je zbaven vodních par, aby nedošlo k tvorbě mlhy kyseliny sírové v absorpci a kondenzaci kyseliny sírové ve výměnících tepla.

Za tím účelem se suší vzduch před spalováním siry u výroben vyrábějících kyselinu sírovou ze síry nebo siřičitý plyn, získaný pražením různých sirných surovin po vyčištění výhradně kyselinou sírovou.

Uspokojivý průběh sušení je podmíněn dodržením optimálních podmínek, daných teplotou vzdušiny vstupující do sušení a teplotou a koncentrací kyseliny sírové použité k sušení. Zatímco teplota vzduchu je uspokojivě urěena jeho atmosferickou teplotou včetně jejího zvýšeni komprimací dmychadlem, je teplota siřičitého plynu udržována na přiměřené teplotě bilancí vody v celém systému v důsledku jeho nasycenosti vodní parou v předchozím čištění.

Teplota a koncentrace sušící kyseliny je kompromisem mezi tvorbou mlhy kyseliny sírové, stoupající se vzrůstem teploty a koncentrace sušicí kyseliny sírové a stupněm vysušení, klesajícím s koncentrací kyseliny sírové a stoupající její teplotou.

Běžně se proto omezuje teplota kyseliny sírové vstupující do sušení na 50 °C a její koncentrace se předpisuje v rozmezí 92 až 96 % H₂SO₄. Tento požadavek má však nepříznivý dopad na stupeň využití vysokopotenciálního tepla ve výrobnách kyseliny sírové, neboť v dalších operacích nutno využít uvolněného reakčního tepla procesu pro zahřátí vzdušiny na teplotu zážehu katalytické oxidace, která činí cca 400 °C.

Snahy po zlepšení této tepelné bilance vedly k návrhům zvýšení teploty sušicí kyseliny na 60 až 70 °C při snížení její koncentrace u vstupu do sušení a tím i ke zvýšení teploty vzdušiny vystupující ze sušení. V každém případě má toto za následek zvýšení tvorby mlhy kyseliny sírové při sušení a zvýšení vlhkosti plynu vstupujícího do absorpce a tím i zvýšení tvorby mlhy kyseliny sírové v absorpci, mající nepříznivý dopad na korozi zařízení a emise, zhoršující životní prostředí.

Do jisté míry se tomuto jevu dá čelit použitím nově zavedených demisterů za sušící a absorpční věží, avšak jejich účinnost není příliš vysoká v porovnání s narůstajícím hydraulickým odporem celé linky.

Nyní bylo objeveno, že k ohřevu vzdušiny po sušení lze s výhodou použít kyseliny sírové z absorpce oxidu sírového o koncentraci 98 až 99 % a teplotě 80 až 110 °C. Tato kyselina se dosud chladí obvykle vodou, kterou se odvádí vznikající teplo reakce slučování oxidu sírového s vodou na kyselinu sírovou.

.Technické provedení spočívá v tom, že část této kyseliny se vede místo na vodní chladiče na věž, nebo jiné zařízení, které je stejné jako stávající absorpční nebo sušicí věž, event. jiné zařízení sloužící těmto účelům, kde se ochladí případně až na teplotu vzdušiny po sušení, zatímco vzdušina se ohřeje přibližně na její teplotu.

Kyselina vytékající z této věže, nebo jiného zařízení se vede do předlohy absorpční kyseliny event. částečně do sušicí kyseliny.

Výhody tohoto postupu jsou mnohostranné a záleží od celkové koncepce technologické linky.

Již samotné zvýšení teploty vzduchu po sušení znamená zvýšení využitelného vysokopotenciálního tepla, obvykle ve formě vodní páry o 0,01 GJ/°C na 1 tunu spálené síry.

24750 j

Téhož přírůstku lze dosáhnout snížením teploty plynu vstupujícího do absorpce, pokud se k jeho konečnému ochlazení použije suchého spalovacího vzduchu, neboť zyýšeníni jeho teploty se zvýší i teplota trubek výměníku, takže kondenzační teplota zůstane na stejné úrovni i při stejném snížení teploty plynu.

U výroben pracujících dvoustupňovou katalýzou na bázi síry lze snížit teplotu plynu vystupujícího z ekonomizéru do druhé absorpční věže v důsledku lepšího vysušení a snížení tvorby mlhy.

U výroben kyseliny sírové vycházejících z pražení sirných surovin lze takto získaného tepla využít ke stabilizaci bilance tepla při poklesu'koncentrace oxidu siřičitého v pražném plynu nebo k předehřátí spalovacího vzduchu za katalytickou oxidací a tím i zpracování surovin u nichž'není zajištěna tepelná samonosnost pražení.

Dalším přínosem je redukce chladicí plochy chladičů kyseliny a snížení spotřeby chladicí vody v rozsahu, odpovídajícím teplu využitého k ohřevu vzdušiny.

Neméně významným přínosem je dokonalé vysušení vzdušiny na nebo pod úroveň .odpovídající podmínkám absorpce, čímž se sníží nároky na odpor demisterů pro zachycování mlhy kyseliny sírové nejméně o úroveň odporu použité věže. Tím se rovněž sníží koroze zařízení a ztráty sloučenin síry do ovzduší.

Příklad

Atmosferický vzduch b čerpaný dmychdlem £ vstupuje do sušicí věže' 2, kde se yysouší kyselinou sírovou o koncentraci 93 až 94 %, čerpanou z předlohy .3 přes vodní chladič' 4. Zde se kyselina ochladí na 40 °C.

Vysušený vzduch o teplotě 42 °c vstupuje do chladicí věže absorpční kyseliny'5, která je obdobou sušicí věže. Teplem absorpční kyseliny, čerpané z předlohy první absorpční věže € se vzduch ohřeje na teplotu 85 °C a vstupuje do výměníku tepla 7, kde se zbytkem tepla v plynu, vstupujícího z prvního stupně katalytické oxidace, ohřeje na teplotu 355 °C.

Takto předehřátý vzduch vstupuje do spalovací pece 8_, do níž se přivádí kapalná síra a. Spaliny o teplotě 1 190 °C vstupují do parního kotle £, kde se ochladí na 420 °C a předaného tepla se využije k výrobě páry.

Siřičitý plyn vstupuje dále do prvního stupně reaktoru 10, kde proběhne katalytická oxida ce oxidu siřičitého na oxid sírový ve třech fázích, mezi nimiž se reakční teplo plynu odvádí výměníky 11, 12, 13., předehřívaj ící plyn do druhého stupně katalytické oxidace 14.

Ve výměníku 7. se suchým vzduchem ochladí na 160 °C a vstupuje do první absorpční věže 15, zkrápěné kyselinou o koncentraci 98 až 99 %, chlazenou ve vodním chladiči 16 na teplotu 70 °C. Vystupující plyn, zbavený oxidu siřičitého se opět předehřeje ve výměnících 13, 12, 11 na teplotu 420 °C a vstupuje do druhého stupně katalytické oxidace 14.

Zreagovaný plyn po ochlazení v předehřívači napájecí vody 17 se zbaví ve druhé absorpční věži 18 oxidu sírového a odchází do komína d.

Část absorpční kyseliny z první absorpční věže 15 o teplotě 90 °C se vede ke zkrápění chladicí věže £, kde se ochladí na 45 °C. Ochlazená kyselina se z předlohy 19 vrací zčásti do předlohy £ a zčásti se vede do předlohy sušicí věže £. Produkce se odvádí odbočkou z cirkulačního potrubí sušicí věže c.

Ohřevem suchého vzduchu po vysušení z teploty 42 °C na 85 °C se zvedla i jeho teplota při vstupu do výměníku 7_, což umožnilo snížit teplotu plynu vstupujícího do první absorpční věže z původních 200 °C na 158 °c a teplotu plynu vstupujícího do druhé absorpční věže z původních 200 °C na 190 °C. Tím se zvedla teplota vzduchu do spalovací pece 8. z původních 240 °C na 355 °C. Výtěžek páry se zvýšil o 0,926 GJ na 1 t spálené síry.

Příklad 2

Postup se liší od příkladu 1 tím, že absorpční kyselina o koncentraci 98 až 99 % se odebírá z absorpční věže 15 za chladiči 16 o teplotě 80 ^UC. V tomto případě se ohřeje vzdušina za sušicí věží na nižší teplotu, takže zvýšení výtěžku páry je nižší než v případě 1.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Způsob výroby kyseliny sírové kontaktním procesem vyznačený tím, že se tepla kyseliny sírové z absorpčního procesu využije k ohřevu spalovacího vzduchu nebo siřičitého plynu po jeho vysušení kyselinou sírovou.