CS247501B1

CS247501B1 - A process for producing sulfuric acid by a contact process

Info

Publication number: CS247501B1
Application number: CS130384A
Authority: CS
Inventors: Milan Bulicka; Frantisek Prusek; Karel Tomasek
Original assignee: Milan Bulicka; Frantisek Prusek; Karel Tomasek
Priority date: 1984-02-24
Filing date: 1984-02-24
Publication date: 1987-01-15

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. .The solution concerns a method of producing sulfuric acid by a contact process in which the heat of sulfuric acid from the absorption process is used to heat combustion air or sulfur dioxide gas after its drying with sulfuric acid in the cooling tower of the absorption acid. Heating the air or gas above 80 °C increases the use of high-potential heat in the form of water vapor by approximately 1 GJ per 1 ton of burned sulfur. At the same time, the need for cooling surface and the consumption of cooling water of circulating acids are reduced. The absorption or drying towers that are currently commonly used can be used as the cooler of the absorption acid. The cooling tower can be used with advantage in all contact sulfuric acid production plants, both from sulfur and from sulfur raw materials, operating with both single-stage and multi-stage catalytic oxidation of sulfur dioxide. .

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.The present invention relates to a process for the production of sulfuric acid by a contact process in which the heat of sulfuric acid from the absorption process is used to heat combustion air or sulfur gas after drying it with sulfuric acid in the cooling tower of the absorption acid.

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.Most of the existing sulfuric acid plants operate by contacting the process so that the sulfur gas entering the catalytic oxidation of sulfur dioxide to sulfur trioxide and further into the absorption of sulfur trioxide in sulfuric acid is depleted of water vapor to prevent formation of mist of sulfuric acid in absorption and condensation of sulfuric acid in sulfuric acid. heat exchangers.

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.To this end, the air is dried prior to sulfur combustion in plants producing sulfuric acid from sulfur or sulfur gas obtained by roasting various sulfur raw materials after purification exclusively with sulfuric acid.

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.A satisfactory drying process is conditioned by adherence to the optimum conditions given by the temperature of the air entering the drying and the temperature and concentration of the sulfuric acid used for drying. While the air temperature is satisfactorily determined by its atmospheric temperature, including its increase by blower compression, the temperature of the sulfur gas is maintained at an adequate temperature by the water balance throughout the system due to its saturation with water vapor prior to purification.

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.The temperature and concentration of the drying acid is a compromise between the formation of mist of sulfuric acid, increasing with increasing temperature and concentration of drying sulfuric acid and the degree of drying, decreasing with concentration of sulfuric acid and increasing its temperature.

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.Normally, therefore, the temperature of the sulfuric acid entering the drying is limited to 50 ° C and its concentration is prescribed in the range of 92 to 96% H ₂ SO ₄ . However, this requirement adversely affects the degree of utilization of high-potential heat in sulfuric acid plants, since in subsequent operations the released reaction heat of the process must be used to heat the air mass to a catalytic oxidation ignition temperature of about 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.Efforts to improve this heat balance have led to suggestions for increasing the temperature of the drying acid to 60 to 70 ° C while reducing its concentration at the inlet to the drying and thereby increasing the temperature of the air leaving the drying. In any case, this results in an increase in the formation of sulfuric acid mist upon drying and an increase in the humidity of the gas entering the absorption, and thus an increase in the formation of sulfuric acid mist in the absorption, adversely affecting plant corrosion and environmental degrading emissions.

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.To some extent, this phenomenon can be countered by the use of newly introduced demisters behind the drying and absorption tower, but their efficiency is not very high compared to the increasing hydraulic resistance of the entire line.

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.It has now been found that sulfuric acid from the absorption of sulfur trioxide at a concentration of 98 to 99% and a temperature of 80 to 110 ° C can advantageously be used to heat the air after drying. This acid has so far been usually cooled with water to remove the heat generated by the reaction of combining sulfur trioxide with water to sulfuric acid.

.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.The technical embodiment consists in that a part of this acid is fed instead of onto a water cooler to a tower or other device which is the same as the existing absorption or drying tower. other apparatus serving for this purpose, where it is cooled down, optionally, to the temperature of the air after drying, while the air is heated to approximately its temperature.

Kyselina vytékající z této věže, nebo jiného zařízení se vede do předlohy absorpční kyseliny event. částečně do sušicí kyseliny.The acid escaping from this tower or other device is fed to the absorbing acid pattern or the like. partially into the drying acid.

Výhody tohoto postupu jsou mnohostranné a záleží od celkové koncepce technologické linky.The advantages of this process are multifaceted and depend on the overall concept of the technology line.

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.By itself, an increase in the air temperature after drying means an increase in usable high-potential heat, usually in the form of water vapor of 0.01 GJ / ° C per tonne of burnt sulfur.

24750 j24750 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.The same increment can be achieved by lowering the temperature of the gas entering the absorption when dry combustion air is used to ultimately cool it, since increasing its temperature will increase the temperature of the heat exchanger tubes, so that the condensing temperature remains at the same temperature.

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.In two-stage sulfur-based catalysis plants, the temperature of the gas leaving the economizer to the second absorption tower can be reduced due to better drying and reduced mist formation.

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.In sulfuric acid plants based on the roasting of sulfur raw materials, the heat thus obtained can be used to stabilize the heat balance by decreasing the sulfur dioxide concentration in the roast gas or to preheat the combustion air after catalytic oxidation and thereby process the raw materials.

Dalším přínosem je redukce chladicí plochy chladičů kyseliny a snížení spotřeby chladicí vody v rozsahu, odpovídajícím teplu využitého k ohřevu vzdušiny.Another benefit is the reduction of the cooling surface of the acid coolers and the reduction of the cooling water consumption to the extent corresponding to the heat used to heat the air mass.

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.No less important is the perfect drying of the air mass to or below the level corresponding to the absorption conditions, thereby reducing the resistance requirements of the sulfuric acid mist demisters by at least the resistance level of the tower used. This also reduces plant corrosion and the loss of sulfur compounds into the atmosphere.

PříkladExample

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.The atmospheric air b pumped by the blower 6 enters a drying tower 12, where it is dried with 93 to 94% sulfuric acid, pumped from the pattern 3 through a water cooler 4. Here, the acid is cooled to 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.The dried air at 42 ° C enters the cooling tower of the absorption acid 5, which is similar to the drying tower. The heat of the absorbing acid pumped from the first absorber tower heats the air to 85 ° C and enters the heat exchanger 7 where it is heated to 355 ° C with the rest of the heat in the gas entering the first stage of catalytic oxidation.

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.The pre-heated air enters the furnace 8 to which liquid sulfur is supplied. The flue gas at a temperature of 1 190 ° C enters the steam boiler 8, where it is cooled to 420 ° C and the heat transferred is used for steam production.

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.Further, the sulfur gas enters the first stage of the reactor 10, where catalytic oxidation of the sulfur dioxide to sulfur trioxide takes place in three phases, between which the reaction heat of the gas is removed by heat exchangers 11, 12, 13 preheating the gas to the second stage of catalytic oxidation 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.In the exchanger 7, it is cooled to 160 ° C with dry air and enters the first absorption tower 15, sprayed with an acid concentration of 98-99%, cooled in a water cooler 16 to 70 ° C. The discharged sulfur dioxide-exiting gas is preheated again in exchangers 13, 12, 11 to 420 ° C and enters the second stage of catalytic oxidation 14.

Zreagovaný plyn po ochlazení v předehřívači napájecí vody 17 se zbaví ve druhé absorpční věži 18 oxidu sírového a odchází do komína d.After cooling in the feed water preheater 17, the reacted gas is freed from sulfur trioxide in the second absorption tower 18 and exits to the stack 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.A portion of the absorbent acid from the first absorption tower 15 at a temperature of 90 ° C is led to a sprinkling of the cooling tower 6 where it is cooled to 45 ° C. The cooled acid from the receiver 19 is partially returned to the receiver 6 and partly fed to the dryer tower 6. Production is diverted by branching out of the circulation pipe of the drying tower 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.Heating of dry air after drying from 42 ° C to 85 ° C also increased its temperature at the entrance to the exchanger 7, which allowed to reduce the temperature of the gas entering the first absorption tower from the original 200 ° C to 158 ° C and the temperature of the gas entering the second absorption tower. towers from the original 200 ° C to 190 ° C. This raised the air temperature to the incinerator 8 from the original 240 ° C to 355 ° C. The steam yield increased by 0.926 GJ per tonne of burnt sulfur.

Příklad 2Example 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.The procedure differs from Example 1 in that the absorber acid having a concentration of 98-99% is withdrawn from the absorption tower 15 for the condenser 16 at a temperature of 80 C. In this ^case case the heated air mass is at a drying tower at a lower temperature, so that the increase in the yield of steam is lower than 1.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Process for producing sulfuric acid by a contact process, characterized in that the heat of sulfuric acid from the absorption process is used to heat the combustion air or sulfur gas after drying it with sulfuric acid.