CS249995B1 - Způsob katalytické oxidace oxidu siřičitého a zařízeni k provédénl tohoto způsobu - Google Patents

Abstract

Řešení se týká způsobu katalytické oxidace oxidu siřičitého, jehož podstata spočívá v tom, že plyn obsahující 8-12 % objemu oxidu siřičitého se o teplotě 340-380 °C uvádí ve styk s katalyzátorem nepřímo ohřívaným cirkulujícím vzduchem, který je na teplotu 430-470 °C ohříván teplem uvolněným v následujícím stupni oxidace oxidu siřičitého.

Description

Vynález se týká způsobu katalytické oxidace oxidu siřičitého.

Sulfonace nebo sulfatace organických látek oxidem sírovým je důležitou operací výroby anionaktivních tenzidů. v moderních zařízeních je oxid sírový užíván v plynné formě ve směsi s vysušeným vzduchem. Obvykle je získáván spalováním síry v proudu vysušeného vzduchu a katalytickou oxidací vzniklého oxidu siřičitého.

Tedy stejnou technologií jaká je používána při výrobě kyseliny sírové. Při návrhu technologie a zařízení výroben oxidu sírového je také většinou využíváno zkušeností těchto výroben.

Výroba oxidu sírového pro sulfaci má však řadu specifických problémů, především nízkou tonáž výroby 100-700 kg/h oxidu sírového, za druhé požadavek změny kapacity vyvolaný zpracováváním organických látek o různé molekulové váze a v neposlední míře i nutnost častého odsta vování a znovunajíždění výroby.

Relativně nízká tonáž výroby se projevuje ve vysokém vlivu tepelných ztrát, nízké tepelné setrvačnosti a nízké technologické stabilitě zařízení. Spolu s požadavkem častého odstavování to způsobuje nutnost instalace dalších technologických zařízení.

Například absorbční stanici oxidu sírového pracující do dosažení stabilní produkce oxidu sírového nezbytné pro provoz sulfačního zařízení. S ohledem na životní prostředí je nut ná i absorbční jednotka oxidu siřičitého pracující po dobu, než je dosaženo stupně oxidace oxidu siřičitého nejméně 96 %.

Uvedené problémy se nejvíce projevují právě v úseku katalytické oxidace oxidu siřičitého Před uvedením do provozu je nutno ohřát katalyzátor na teplotu vyšší než 450 °c, obvykle je katalyzátor přímo ohříván cirkulujícím vzduchem a tento je na teplotu cca 500 ^óc zahříván v elektrickém nebo plynovém výměníku.

Zařízení pro ohřev katalyzátoru je poměrně nákladné a jeho životnost nízká vlivem oxidu sírového, který vstupuje do cirkulačního vzduchu z ohřívaného katalyzátoru.

*

Většinu uvedených nevýhod odstraňuje způsob a zařízení pro oxidaci oxidu siřičitého dle AO 181 361 využívající k převodu tepla mezi zahřívaným a ochlazovaným katalyzátorem kondenzující sirné páry a odpařovanou síru.

Nevýhodou tohoto způsobu je skutečnost, že teplota kondenzace síry musí být vyšší jak 440 °C, aby došlo k ohřevu katalyzátoru, v zóně chlazení je pak teplota odpařované síry vyšší o hydrostatický tlak sloupce síry, katalyzátor tedy nemůže být chlazen pod teplotu 450 °C. Touto teplotou je také omezen stupen oxidace oxidu siřičitého na sírový.

Zařízení podle uvedeného AO musí být vzhledem ke korozivnimu vlivu síry o teplotě 450 °C vyrobeno ze speciálních konstrukčních materiálů a je tedy značně nákladné.

Uvedené nevýhody odstraňuje způsob oxidace oxidu siřičitého dle vynálezu. Vyznačuje se tím, že plyn s obsahem 8-12 % objemových oxidu siřičitého se při tlaku 0,2-0,3 MPa a teplotě 340-380 °C uvádí ve styk s katalyzátorem nepřímo ohřívaným cirkulujícím vzduchem, který je na teplotu 430-470 °C ohříván teplem uvolněným v následujícím stupni oxidace oxidu siřičitého

Před zahájením oxidace oxidu siřičitého je vzduch, nepřímo ohřívající katalyzátor, ohříván směšováním s horkými spalinami, vzniklými spalováním kapalného nebo plynného paliva.

Teplo uvolněné oxidací oxidu siřičitého je z proudu cirkulujícího vzduchu odváděno přidáváním chladného vzduchu a odváděním vzduchu ohřátého na 400-440 °C.

Popsaný způsob se provádí v zařízení dle vynálezu, které je tvořeno svazkem trubek o vnitřním průměru 40-80 mm a délce 2 400-3 000 mm plynotěsně zakotvených v horní a dolní trubkovnici. Katalyzátor je uložen v trubkách a mezitrubkový prostor spolu s pláštěm kolem svazku trubek tvoří kanál pro cirkulující vzduch, přičemž horní a dolní část pláště je spojena cirkulačním potrubím^ve kterém je uložena dýza pro přívod tlakového vzduchu.

Příklad provedení zařízení podle vynálezu je znázorněn na přiloženém výkrese. Zařízení je tvořeno svazkem trubek _l zakotvených v horní trubkovnici a dolní trubkovnici 3. V trubkách je uložen katalyzátor 4_.

V prostoru vymezeném pláštěm 5. a vnějším povrchem trubek proudí směrem nahoru cirkulační vzduch. V horní části pláště .4 vystupuje cirkulující vzduch hrdlem 6_ do cirkulačního kanálu' _7 a z něho hrdlem' _8 zpět do mezltrubkového prostoru zařízení.

Hydraulické ztráty cirkulujícího vzduchu jsou hrazeny přívodem tlakového vzduchu hrdlem 9_ do dýzy JO· Hrdlem 11 je nasáván do cirkulačního okruhu okolní chladný vzduch a po ohřátí vystupuje spolu s přivedeným tlakovým vzduchem hrdlem 12.

Při uvádění do, provozu jsou hrdlem 13 nasávány horké spaliny vzniklé spalováním svítiplynu .

Plyn obsahující 10,5 % objemových kysličníku siřičitého vstupuje o tlaku 0,26 MPa a teplotě 340 °C do horního víka hrdlem .14. Po vstupu do katalyzátoru v .trubkách je plyn ohříván stěnou trubky a vrstvou katalyzátoru podél stěny trubky na zážehovou teplotu, při které začne oxidovat v plynu obsažený oxid siřičitý na oxid sírový.

Uvolněné teplo zahřívá plyn a katalyzátor u stěny trubky a je odváděno jednak stěnou trubky do cirkulačního vzduchu a směšováním s doposud chladným plynem proudícím středem trubky zvyšuje teplotu plynu.

Při postupném toku plynu vrstvou katalyzátoru oxiduje další oxid siřičitý a teplo je stěnou trubky odváděno do cirkulujícího vzduchu. Na výstupu plynu z trubek je teplota plynu 430 °C a stupeň oxidace oxidu siřičitého 98,4 %.

Plyn vystupuje ze zařízení hrdlem 15.. Vzduch cirkulující zařízením vstupuje hrdlem J3 do mezltrubkového prostoru o teplotě 360 °C a průchodem zařízením se ohřeje na 460 °C.

Teplo uvolněné oxidací oxidu siřičitého způsobí ohřátí vstupního plynu z teploty 340 °C na 430 °C, přebytek uvolněného tepla je odveden ohřátím okolního vzduchu, vstupujícího hrdlem 2 a vystupujícího hrdlem 10, na teplotu 460 °c. Změnou množství vstupujícího vzduchu možno ovládat výstupní teplotu plynu.

Příklad

Pro výrobu 1 000 kg alkylbenzensulfonové kyseliny je třeba 250 kg oxidu sírového. Tento je připraven spálením 102 kg síry v proudu usušeného vzduchu o tlaku 0,26 MPa. 714 Nm³/h vzniklého plynu obsahující 10,5 % objemových oxidu siřičitého je o teplotě 340 °c uváděno do zařízení podle vynálezu sestávajícího z 61 trubek průměru 76, dlouhých 3 000 mm.

Pirůchodem přes katalyzátor uložený v trubkách zoxiduje 98,4 % vstupního oxidu siřičitého a plyn obsahující 11,07 % objemových oxidu sírového vystupuje o teplotě 430 °C ze zařízení.

V tabulce je uvedeno srovnání dosavadních zařízení a zařízení dle vynálezu pro uvedenou kapacitu zařízení.

dosavadní zařízení zařízení podle vynálezu výška aparátu /mm/ hmotnost aparátu /kg/ stupeň oxidace oxidu siřičitého /%/ hmotnost přídavných zařízení: pro absorboi oxidu sírového /kg/ pro absorbci oxidu siřičitého /kg/ pro vyhřívání /kg/

800 2 800

400 1 800

97,5

98,4

500

600 900

Claims (4)

1. Způsob katalytické oxidace oxidu siřičitého obsaženého v koncentraci 8-12 % objemu v plynu vzniklém spalováním síry ve vysušeném vzduchu, vyznačený tím, že plyn se při teplotě 340-380 °c uvádí ve styk s katalyzátorem nepřímo ohřívaným cirkulujícím vzduchem, který je na teplotu 430-470 °C ohříván teplem uvolněným v následujícím stupni oxidace oxidu siřičitého přičemž při zahájení katalytické oxidace se vzduch ohřívající katalyzátor ohřívá směšováním s horkými spalinami vzniklými spalováním kapalného nebo plynného paliva.

2. Způsob podle bodu 1 vyznačený tím, že teplo .uvolněné katalytickou oxidací oxidu siřičitého je z proudu cirkulujícího vzduchu odváděno přidáváním chladného vzduchu, a odváděním vzduchu ohřátého na 400-440 °C.

3. Zařízení k provádění způsobu podle bodu 1 vyznačené tím, že je tvořeno svazkem trubek plynotěsně ukotvených v horní trubkovnici /2/ a dolní trubkovnici /3/ a vyplněných katalyzátorem /4/, přičemž mezltrubkový prostor ohraničený pláštěm /5/ tvoří kanál pro cirkulující vzduch a horní a dolní část pláště /5/ je spojena cirkulačním potrubím /7/.

4. Zařízení podle bodu 3, vyznačené tím, že v cirkulačním potrubí /7/ je uložena dýza /10/ pro přívod tlakového vzduchu.