CS251311B1 - Způsob chlazení při teplotě nižší než 19O°C plynu vstupujícího do druhé absorbte při výrobě kyseliny sírové dvoustupňovou katalytickou oxidací - Google Patents

Abstract

Plyn za druhým stupněm katalytické oxidace lze chladit nejméně o 15 až 70 °C níže než za prvním stupněm a tohoto tepla využít prostřednictvím parního kotle na odpadní teplo, používaného běžně ve všech výrobnách kyseliny sírové.

Description

Vynález se týká způsobu chlazení plynu vstupujícího do druhé absorpce při výrobě kyseliny sírové dvoustupňovou katalytickou oxidací, přičemž je využito jeho teploty k získání vysokopotenciálního tepla a plyn z každého stupně katalytické oxidace oxidu siřičitého na oxid sírový vstupuje 0o ochlazení do absorpce oxidu sírového*

Je známo, že reakčního tepla celého procesu výroby kyseliny sírové se využívá k výrobě páry pouze přibližně z poloviny, zatímco zbytek odchází ve formě nížkopotenciálního tepla v ohřáté chlebící vodě* Je rovněž známo, že plyn po katalytické oxidaci se chladí tím, že se jeho teplota využívá k předehřátí plynu vstupujícího do katalytické oxidace, spalovacího vzduchu, výrobě páry nebo jejímu přehřívání a konečně k předehřívání napájecí vody.

Stupeň ochlazení plynu vstupujícího do absorpce při výrobě kyseliny sírové jednostupňovou katalytickou oxidací uvádějí různí autoři v širokém rozsahu od 250 °C až do 50 °C« Účelem tohoto chlazení bylo získání vysokého podílu olea, pokud se toto vyrábělo. V případě, že se oleum nevyrábělo, nechladilo se někdy vůbec.

Později bylo objeveno, že ochlazení plynu pod jeho rosný bod má za následek kondenzaci kyseliny sírové v agresivní formě a tím i rychlou korozi chladícího zařízení. I když teoreticky vypočtený rosný bod běžného plynu před jednostupňovou absorpcí či absorpcí za prvním stupněm katalytické oxidace se pohybuje mezi 130 až· 145 °C, není dána teplota kondenzace teplotou plynu, ale teplotou

251 311 povrchu trubek, na nichž ke kondenzaci dochází, tj. i teplotou chladícího média^- a koeficientu přestupu tepla. Tato teplota však není stabilní a mění se v průběhu provozu různými vlivy, jako je např. rychlost proudění a zejména stupeň zanesení povrchu výměnné plochy. V důsledku těchto změn technologických podmínek a konstrukčních problémů výměníků se teplota kondenzace pohybuje prakticky mezi 170 180 °C. Tento poznatek vedl k tomu, že výrobny kyseliny sírové se projektovaly či provozovaly tak, že s ohledem na potřebnou rezervu se teplota plynu vstupujícího do první či druhé absorpce pohybovala mezi 180 200°C.

Pokud byl k chlazení použit předehřívač napájecí vody, která vstupovala do výměníku o teplotě 105 °C, držela se hranice ochlazení kolem či nad 200 °C. Proto dosud nebylo využito ani návrhu, v němž se teplota plynu vstupujícího do I. a II. stupně absorpce uvádí stejně v rozmezí 140 až 180 °C.

Nyní bylo naměřeno, že plyn vstupující do druhé ahřorpce při výrobě kyseliny sírové dvoustupňovou katalytickou oxidací má tak nízkou tenzi par vody a oxidu sírového, že nejen jeho vypočtený rosný bod, který je kolem 100 °C, ale i skutečná teplota kondenzace tohoto plynu leží podstatně níže, než teplota kondenzace plynu vstupujícího do první absorpce.

Předmětem vynálezu je způsob chlazení plynu vstupujícího při teplotě nižší než 190 °C do druhé absorpce při výrobě kyseliny sírové dvoustupňovou katalytickou oxidací oxidu siřičitého na oxid sírový při němž je využito jeho teploty k získání vysokopotenciálního tepla, s výhodou ve formě vodní páry, jehož podstata spočívá v tom, že se plyn vstupující do druhé absorpce chladí na teplotu o 15 Λ 70 °C nižšý než je teplota plynu vstupujícího do první absorpce. Aby teplota plynu zůstala těsně nad rosným bodem, vede se plyn zčásti do varné části předehřívače vody nebo / a do předehřívací části předehřívače· Regulací poměru dílčích proudů lze dosáhnout požadované teploty těsně nad rosným bodem plynu.

- 3 251 311

Důsledkem tohoto poznatku je, že plyn vstupující do druhé absorpce je možno ochladit podstatně níže než plyn vstupující do první absorpc^ to o 15<£ 80 °C v závislosti na způsobu chlazení a celkovém stavu technologie včetně tvorby mlhy kyseliny sírové v první absorpci, která má za následek zvýšený obsah vodních par v tomto plynu, a tím snížení teploty rosného bodu i kondenzace. Podle empirického provozního pozorování leží teplota kondenzace u výstupu plynu z chladícího výměníku při 130 °C, pokud je technologie v ideálním stavu.

Teplota rosného bodu je však nadále ovlivněna rozdílem místních teplot v předehřívači vody, celkovým technickým stavem výrobny před předehřívačem, výskytem mlhy kyseliny sírové, čistotou spalované síry a podobně. V provozy proto není teplota rosného bodu stabilní, ale kolísá v určitém rozmezí také vlivem výše výrobního výkonu.

Aby bylo možno dosáhnout maximálního ochlazení plynu až těsně k rosnému bodu, byl navržen odpařovací předehřívač napájecí vody s možností regulace teploty plynu uvňitř přede hřívače obchvatem. Předehřívač je rozdělen do dvou částí. První část ve směru postupu vodýfproti směru proudění plynu odpovídá dosud běžně používanému předehrívači, v němž se voda ohřívá až k bodu varu za ochlazení plynu na teplotu kolem 200 °C. Takto předehřátá voda vstupuje do druhé varné části předehřívače, kde se plyn ochlazuje k teplotě bodu varu vody v parním kotli, kam se vede dále napájecí voda. Tlak pár^ a tím i bod varu, je stanoven s bezpečnou rezervou nad rosným bodem plynu, obvykle v rozsahu 2,0 aí 4,0 MPa. Plyn z druhého stupně katalytické oxidace vstupuje jednak přímo do druhé varné části předehřívače, kde se ochladí na teplotu o něco vyšší, než je teplota varných trubel·^ a jednak do první části předehřívače. Regulací podílu plynu vstupujícího do první části předehřívače lze dosáhnout rozmezí teploty plynu vstupujícího z předehřívače v požadovaném rozmezí, obvykle 120 c& 200 °C> a to plným uzavřením vstupu do první části teploty nejnižší a uzavřením

I

- 4 251 311 vstupu do druhé části přeiďiřívače při plném otevření vstupu do první části předehřívače teploty nejvyšší.

Použitím tohoto postupu a zařízení při výrobě kyseliny sírové dvoustupňovou katalytickou oxidací lze dosáhnout zvýšení měrné produkce páry až o 0,3 GJ na 1 tunu vyrobené kyseliny sírové. Kromě toho se sníží chladící plocha cirkulační kyseliny druhé absorpce.

Konkrétní provedení umožňuje řadu kombinací, z nichž se jako příklad uvádějí jen některé.

Příklad 1

Plyn vstupující z prvního stupně katalytické oxidace o teplotě 480 °C se ochladí před vstupem do první absorpce tím, že z částí předehřeje ve výměníku vzduch použitý ke spalování síry. Plyn vystupující z druhého stupně katalytické oxidace o teplotě 438 °C se vede z jedné poloviny do varné části předehřívače vody a z druhé poloviny do předehřívací části předehřívače vody, takže výsledná teplota plynu vstupujícího do druhé absorpce činí 150 °C. Takto získaná směs vody a vodní páry se vede do parního kotle, využívajícího spalovacího tepla, z něhož se odvádí získaná vodní pára o tlaku 2,0 MPa.

Příklad 2

Plyn vystupující z prvního stupně katalytické oxidace o teplotě 480 °C se ochladí před vstupem do první absorpce na 180 °C tím, že zčásti předehřeje plyn vstupující do druhého stupně katalytické oxidace a zčásti předehřeje napá ječí vodu v předehřívači. Plyn vystupující z druhého stupně katalytické oxidace o teplotě 438 °G se ochladí na 130 °C tím, že předehřeje vzduch použitý ke spalování síry. Tím se zvýší množství páry, produkované v parním kotli, zužitkovávajícím teplo spalin. Ochlazený plyn se vede do druhé absorpce.

251 311

Příklad 3

Plyn vystupující z prvního stupně katalytické oxidace se ochladí stejně jako v příkladu 1.

Plyn vystupující z druhého stupně katalytické oxidace o teplotě 438 °C se ochladí na teplotu 340 °C v přehřívači vyrobené páry a na teplotu 140 °C v předehřívači napájecí vody. Ochlazený plyn se vede do druhé absorpce.

Příklad 4 se liší od příkladu 3 tím, že místo přehřívače vodní páry se použije varných trubek parního kotle s nucenou cirkulací.

Příklad 5 se liší od příkladu 3 tím, že místo přehřívače vodní páry se použije výměníku předehřívajícího spalovací vzduch.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Způsob chlazení plynu vstupujícího při teplotě nižší než 190 °C do druhé absorpce při výrobě kyseliny sírové dvoustupňovou katalytickou oxidací oxidu siřičitého na oxid sírový^ři němž je využito jeho teploty k získání vysokopotenciálního tepla, s výhodou ve formě vodní páry, vyznačený tím, že se plyn vstupující do druhé absorpce chladí na teplotu o 15 až 70 °G nižší> než je teplota plynu vstupujícího do první absorpce.