EA027599B1 - Конденсаторная труба с высокой пропускной способностью для конденсации серной кислоты - Google Patents

Конденсаторная труба с высокой пропускной способностью для конденсации серной кислоты Download PDF

Info

Publication number
EA027599B1
EA027599B1 EA201490001A EA201490001A EA027599B1 EA 027599 B1 EA027599 B1 EA 027599B1 EA 201490001 A EA201490001 A EA 201490001A EA 201490001 A EA201490001 A EA 201490001A EA 027599 B1 EA027599 B1 EA 027599B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
pipe
gas
pipes
process gas
sulfuric acid
Prior art date
Application number
EA201490001A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201490001A1 (ru
Inventor
Пер Морсинг
Курт Агербек Кристенсен
Люси Хиндиярти Лёй
Original Assignee
Хальдор Топсёэ А/С
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Хальдор Топсёэ А/С filed Critical Хальдор Топсёэ А/С
Publication of EA201490001A1 publication Critical patent/EA201490001A1/ru
Publication of EA027599B1 publication Critical patent/EA027599B1/ru

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
    • F28F13/12—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by creating turbulence, e.g. by stirring, by increasing the force of circulation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D5/00—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
    • B01D5/0003—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation by using heat-exchange surfaces for indirect contact between gases or vapours and the cooling medium
    • B01D5/0006—Coils or serpentines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D5/00—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
    • B01D5/0003—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation by using heat-exchange surfaces for indirect contact between gases or vapours and the cooling medium
    • B01D5/0012—Vertical tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D5/00—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
    • B01D5/0003—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation by using heat-exchange surfaces for indirect contact between gases or vapours and the cooling medium
    • B01D5/0015—Plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D5/00—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
    • B01D5/0033—Other features
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D5/00—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
    • B01D5/0057—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation in combination with other processes
    • B01D5/0072—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation in combination with other processes with filtration
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B17/00—Sulfur; Compounds thereof
    • C01B17/69—Sulfur trioxide; Sulfuric acid
    • C01B17/74—Preparation
    • C01B17/76—Preparation by contact processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B17/00—Sulfur; Compounds thereof
    • C01B17/69—Sulfur trioxide; Sulfuric acid
    • C01B17/74—Preparation
    • C01B17/76—Preparation by contact processes
    • C01B17/775—Liquid phase contacting processes or wet catalysis processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B17/00—Sulfur; Compounds thereof
    • C01B17/69—Sulfur trioxide; Sulfuric acid
    • C01B17/74—Preparation
    • C01B17/76—Preparation by contact processes
    • C01B17/80—Apparatus
    • C01B17/806—Absorbers; Heat exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/006—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of glass
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/22—Arrangements for directing heat-exchange media into successive compartments, e.g. arrangements of guide plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/26—Drying gases or vapours
    • B01D53/265—Drying gases or vapours by refrigeration (condensation)

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
  • Drying Of Gases (AREA)

Abstract

Конденсатор для конденсации паров серной кислоты, содержащихся в технологическом газе, содержащий трубу из кислотостойкого материала, выполненную таким образом, что возле одного конца расположено входное отверстие для подачи технологического газа, возле другого конца - выходное отверстие для отвода технологического газа и возле нижней части - выходное отверстие для отвода кислоты, причем указанные трубы выполнены таким образом, что проходят через зону охлаждения, а указанная зона охлаждения выполнена таким образом, что имеет входное отверстие для охлаждающей среды и выходное отверстие для охлаждающей среды для прохождения газообразной охлаждающей среды в направлении, противоположном направлению технологического газа, отличающийся тем, что труба имеет длину 7,5-12 м.

Description

Изобретение касается конденсатора для серной кислоты с повышенной пропускной способностью по газу.
Такое устройство может применяться при очистке содержащих серу газообразных продуктов горения и выделяющихся газов, где сера присутствует в виде трёхокиси серы и удаляется в виде серной кислоты, которая образуется при конденсации газа, содержащего трёхокись серы и воду. Это процесс называется технологией получения серной кислоты методом мокрого катализа (процесс ГС8А).
Процесс ГС8А подтвердил свою ценность в таких отраслях промышленности, как нефтепереработка, металлургия, нефтехимия, коксовая промышленность, газификация угля, обжиг и плавление цветных металлов, энергомашиностроительная промышленность и производство вискозных волокон.
Известен процесс, когда серу удаляют из газообразных продуктов горения и выделяющихся газов путем окисления соединений серы до трёхокиси серы, а затем путем охлаждения трёхокиси серы в присутствии воды в газе с образованием серной кислоты, после чего следует конденсация и концентрация образовавшейся серной кислоты. Из газа с недостатком воды по отношению к трёхокиси серы (менее одного моля воды на моль трёхокиси серы) может быть получен олеум, а также олеум может быть получен путем абсорбирования затем трёхокиси серы в полученную серную кислоту.
В патенте США и§ 5198206 описан процесс десульфуризации с добавлением частиц к технологическому газу, а в патенте США и§ 5108731 описан влагоуловитель, применяющийся в конденсаторных трубах для конденсации паров серной кислоты. В представленных экспериментальных данных длина труб составляет до 6 м, и трубы имеют конструкцию, позволяющую оценить эффект при использовании зон охлаждения различной длины: 4,05, 4,45, 4,95 и 5,4 м. Было обнаружено, что при длине зоны охлаждения, составляющей 5,4 м, стало возможным получить удовлетворительный уровень Н2§04 после прохождения через трубу, в диапазоне менее 10 ч./млн. Кроме того, было обнаружено, что при применении влагоуловителя пары кислоты эффективно удаляются от выходного отверстия.
В соответствии с процессом, известным из уровня техники, было обнаружено, что пропускная способность конденсатора зависит от количества труб в конденсаторе. При увеличении количества труб в два раза проточная площадь также увеличивается в два раза, что также увеличивает пропускную способность в два раза.
При увеличении количества дополнительных труб в установке для процесса ГС8А обязательно увеличивается себестоимость процесса, а также увеличиваются габариты установки, и, следовательно, существует необходимость найти способ обеспечить повышенную пропускную способность, при котором габариты установки увеличиваются незначительно или не увеличиваются совсем.
Фактором, ограничивающим пропускную способность стеклянного трубчатого конденсатора, является теплообменная способность - т.е. какое количество газа может эффективно охлаждаться в конденсаторе. В устройствах, известных из уровня техники, длину трубы оценивали в соответствии с тем, происходило ли удаление трёхокиси серы и серной кислоты достаточно эффективно.
Изменение длины трубы также может использоваться для увеличения пропускной способности трубы, так как увеличение длины трубы также приведет к увеличению площади поверхности трубы, а, следовательно, и к увеличению площади поверхности теплообмена. Таким образом, может быть получена повышенная пропускная способность при сохранении той же длительности теплообмена, и, как следствие, ожидалось, что может быть получена большая пропускная способность по технологическому газу на трубу пропорционально увеличению длины трубы. Однако при увеличении длины трубы возрастают трудности, связанные с производством и эксплуатацией стеклянных труб, и вследствие этого стеклянные трубы для конденсаторов серной кислоты производились только с длиной 6 и 7 м, что соответствует длине активной зоны охлаждения 5,45 или 6,45 м.
При подробном рассмотрении доступных средств повышения пропускной способности по газу (с одновременным обеспечением достаточного теплообмена) было обнаружено, что эффект на теплообмен от увеличения длины стеклянных конденсаторных труб значительно выше, чем можно было ожидать при увеличении только площади поверхности трубы. Увеличение площади обеспечивает увеличение скорости потока внутри трубы, что обусловливает увеличение скорости потока с внешней стороны трубы, что обусловливает наличие достаточного количества охлаждающего воздуха. Неожиданным образом, суммарным эффектом от этих факторов является то, что при увеличении длины трубы, например, на 18% с 7 до 8,25 м и соответствующем увеличении активной зоны охлаждения на 19% с 6,45 до 7,7 м термогазовая пропускная способность повышается на 32-58%, что значительно превышает ожидаемое увеличение на пропорциональной основе.
В результате такого сверхпропорционального эффекта увеличения длины трубы количество труб для установки процесса ГС8А. например, для удаления Н2§ при производстве вискозы, может быть уменьшено без отрицательного эффекта на десульфуризацию. Это может обеспечить возможность конструкции конденсатора с меньшими габаритами, и также может обусловить снижение производственных затрат.
При использовании по тексту настоящего документа под термином пропускная способность трубы конденсатора по газу подразумевается массовая скорость потока технологического газа в трубе, при которой обеспечивается достаточное охлаждение технологического газа.
- 1 027599
При использовании по тексту настоящего документа под термином технологический газ подразумевается газ, содержащий трёхокись серы и воду.
При использовании по тексту настоящего документа под термином охлаждающая среда подразумевается среда, используемая для теплообмена без существенных химических реакций, такая как воздух. Охлаждающая среда может также использоваться в химических реакциях на других этапах процесса.
При использовании по тексту настоящего документа под термином зона охлаждения подразумевается секция трубы, выполненная таким образом, что ее внешняя поверхность при эксплуатации контактирует с охлаждающей средой.
По тексту настоящего документа концентрации трёхокиси серы в газообразном состоянии указаны в мол.% при допущении, что вся шестивалентная сера присутствует в виде трёхокиси серы и, следовательно, включает трёхокись серы, а также трёхокись серы, которая подверглась гидратированию с образованием газообразной серной кислоты.
Настоящее изобретение предоставляет конденсатор для конденсации паров серной кислоты, содержащихся в технологическом газе, содержащий трубу из кислотостойкого материала, выполненную таким образом, что возле одного конца расположено входное отверстие для подачи технологического газа, возле другого конца - выходное отверстие для отвода технологического газа, и возле нижней части - выходное отверстие для отвода кислоты, причем указанные трубы выполнены таким образом, что проходят через зону охлаждения, а указанная зона охлаждения выполнена таким образом, что имеет входное отверстие для охлаждающей среды и выходное отверстие для охлаждающей среды для прохождения газообразной охлаждающей среды в направлении, противоположном направлению технологического газа, отличающийся тем, что труба имеет длину 7,5-12 м, трубу из кислотостойкого материала, выполненную таким образом, что возле одного конца расположено входное отверстие для подачи технологического газа, возле другого конца - выходное отверстие для отвода технологического газа, и возле нижней части выходное отверстие для отвода кислоты, причем указанные трубы выполнены таким образом, что они проходят через зону охлаждения, а указанная зона охлаждения охлаждения выполнена таким образом, что имеет входное отверстие для охлаждающей среды и выходное отверстие для охлаждающей среды для прохождения газообразной охлаждающей среды в направлении, противоположном направлению технологического газа, отличающийся тем, что труба имеет длину 7,5-12 м, предпочтительно 8-11 м, более предпочтительно 8-9 м, причем с этим связано то преимущество, что при увеличении длины трубы усиливается теплообмен, чем обеспечивается повышение пропускной способности по газу, в то же время можно избежать конструкции с трубами излишней длины.
В одном из вариантов осуществления изобретение также включает высокоскоростной аэрозольный фильтр, который установлен с помощью значительно плотного соединения на конденсаторной трубе в конце зоны охлаждения, вблизи выходного отверстия для технологического газа, причем указанный фильтр содержит волокна или нити с диаметром 0,05-0,5 мм, которые присутствуют в таком количестве, с такой толщиной слоя и конфигурацией, чтобы обеспечить при скорости газа 1-7 м/с перепад давления при прохождении через фильтр в диапазоне 2-20 мбар, причем с этим связано то преимущество, что при контакте с аэрозольным фильтром пары серной кислоты конденсируются в виде капель.
В еще одном из вариантов осуществления настоящее изобретение также содержит устройство для создания турбуленции, которое расположено внутри трубы, такое как спираль, стеклянные углубления или стеклянные выступы; с этим связано следующее преимущество: при повышенной турбулентности повышается теплообмен у внутренней поверхности трубы.
В еще одном варианте осуществления изобретения конденсатор дополнительно выполнен таким образом, что зона повторного нагрева расположена возле выходного отверстия для технологического газа, причем с этим связано то преимущество, что технологический газ обеспечивается на последних этапах технологического процесса, температура не опускается до температуры конденсации серной кислоты и, таким образом, в значительной степени достигается отсутствие серной кислоты, являющейся коррозионно-активной жидкостью.
В еще одном варианте осуществления изобретения конденсатор дополнительно выполнен таким образом, что конденсированную серную кислоту подают в конденсатор в направлении, противоположном направлению технологического газа, путем того что входное отверстие для технологического газа расположено возле нижней части трубы, причем с этим связано то преимущество, что путем противоположного направления подачи серной кислоты достигается более высокая концентрация серной кислоты.
В еще одном варианте осуществления изобретения конденсатор дополнительно выполнен таким образом, что конденсированную серную кислоту подают в конденсатор в том же направлении, что и направление подачи технологического газа, путем того что входное отверстие для технологического газа расположено возле верхней части трубы, причем с этим связано то преимущество, что с помощью этого снижается опасность поступления избыточного количества жидкости в конденсатор и во влагоуловитель.
В еще одном варианте осуществления изобретения конденсатор содержит множество конденсаторных труб с расстоянием между трубами, по меньшей мере 1/3 диаметра трубы, причем с этим связано то преимущество, что с той стороны конденсатора, где находится охлаждающая среда, обеспечивается более низкий перепад давления.
- 2 027599
В еще одном варианте осуществления настоящее изобретение относится к процессу с двумя конденсаторами серной кислоты, расположенными последовательно, с промежуточным этапом окисления двуокиси серы, причем с этим связано то преимущество, что происходит обработка технологических газов с особенно высокой концентрацией трёхокиси серы или особенно низкой эмиссией двуокиси серы.
В еще одном варианте осуществления настоящее изобретение относится к процессу с двумя конденсаторами серной кислоты, расположенными последовательно, где функционирование первого конденсатора происходит при недостатке воды по отношению к трёхокиси серы (менее одного моля воды на моль трёхокиси серы), а функционирование второго конденсатора происходит при избытке воды по отношению к трёхокиси серы (более одного моля воды на моль трёхокиси серы), причем с этим связано то преимущество, что в первом конденсаторе, который находится на более раннем этапе технологического процесса, может быть получен олеум.
В еще одном варианте осуществления изобретения диаметр трубы конденсатора находится в диапазоне 20-70 мм, предпочтительно 25-60 мм, более предпочтительно 30-50 мм. При меньших диаметрах труб преимущество связано то преимущество, что повышается поверхность теплообмена на площадь поперечного сечения, в то время как при больших диаметрах труб обеспечивается более низкий перепад давления.
В еще одном варианте осуществления изобретения технологический газ содержит менее 2,0% трёхокиси серы, предпочтительно менее 1,0% трёхокиси серы, причем с этим связано то преимущество, что достигается повышенный сверхпропорциональный эффект длины трубы при низких концентрациях трёхокиси серы.
На чертеже показан конденсатор в соответствии с настоящим изобретением.
Настоящее изобретение относится к конденсатору 2, в котором технологический газ 20 проходит внутри труб 4, а охлаждающая среда 22 проходит с внешней стороны труб 4. Во внутреннем пространстве труб 4 может располагаться спираль 8 или другой элемент для усиления турбулентности. Трубы 4 могут быть изготовлены из стекла, такого как боросиликатное стекло, и они подсоединяются к входному отверстию для технологического газа конденсатора с помощью нижней пластины 10, которая присоединяется с внешней стороны труб 4 способом, обеспечивающим значительную герметичность контакта, а положение труб стабилизируется с помощью отражательных пластин 12 по всему конденсатору со стороны охлаждающей среды. Возле выходного отверстия 16 для отвода технологического газа из конденсатора, трубы 4 фиксируются и герметизируются в месте присоединения к верхней пластине 14. Таким образом, потоком охлаждающей среды 22 (как правило, воздух) будет обеспечиваться поперечное обтекание труб 4. Давление охлаждающей среды может быть немного выше давления технологического газа для того, чтобы избежать утечек коррозионно-активного технологического газа в зону охлаждающей среды. У окончания труб, при необходимости, может располагаться аэрозольный фильтр 30.
В соответствии с известным уровнем техники длина секции охлаждения, как правило, составляла 46,5 м, а длина труб, соответственно, составляла 5-7 м.
В соответствии с настоящим изобретением длина труб составляет 7,5 м и больше. При увеличении длины конденсаторных труб становится возможным увеличить скорость потока внутри трубы, при этом время контактирования технологического газа и стенки трубы остается одинаковым. При увеличении скорости потока газа внутри трубы становится возможным уменьшить количество труб, при этом объемный расход остается одинаковым. Нами было обнаружено в настоящем изобретении, что эффект увеличенного объемного расхода внутри труб связан с повышенным теплообменом от технологического газа со стенкой трубы, чем, таким образом, обусловлен сверхпропорциональный эффект увеличения длины трубы. Для того чтобы охладить технологический газ, необходимо также, чтобы был обеспечен увеличенный поток охлаждающей среды. Повышение скорости потока охлаждающей среды также повышает теплообмен на внешней поверхности труб, и, следовательно, это также способствует сверхпропорциональному эффекту в отношении длины трубы, при сохранении отношения между массовым расходом технологического газа и охлаждающей среды. Таким образом, при увеличении длины трубы наблюдается неожиданное сверхпропорциональное повышение теплообмена, которое обусловлено повышением скорости потока технологического газа и охлаждающей среды.
При повышении содержания §О3 повышается участие теплоты конденсации в теплообмене. Следовательно, относительный эффект повышения пропускной способности ниже для более высоких содержаний §О3. С другой стороны для труб, где технологический газ движется в вертикальном направлении снизу вверх и при малых уровнях §О3, поступление избыточного количества жидкости во влагоуловитель или в трубы становится ограничивающим фактором, т.е. технологический газ переносит конденсированную серную кислоту по направлению к выходному отверстию конденсатора для газа, и увеличение скорости потока газа становится невозможным. Тем не менее, в процессах, где поступление избыточного количества жидкости становится ограничивающим фактором, может быть предпочтительно, чтобы функционирование конденсатора осуществлялось таким образом, чтобы технологический газ поступал вертикально сверху вниз. Таким образом, может быть решена проблема с поступлением избыточного количества жидкости, однако это может привести к более низкой концентрации серной кислоты. В качестве альтернативы, при направлении движения газа в вертикальном направлении снизу вверх предел
- 3 027599 превышения количества жидкости во влагоуловителе может быть повышен путем увеличения диаметра влагоуловителя или путем использования материала влагоуловителя с более открытыми порами с более высоким отношением площади пор фильтрующей перегородки к общей площади фильтрующего элемента. Также предпочтительно сбалансировать скорость потока, диаметр трубы секции влагоуловителя и отношение площади пор фильтрующей перегородки к общей площади фильтрующего элемента во влагоуловителе, таким образом, чтобы линейная скорость потока была в диапазоне 1-7 м/с, а соответствующий перепад давления во влагоуловителе составлял менее 20 мбар.
Верхний предел увеличения скорости потока внутри труб обусловлен вероятностью поступления избыточного количества жидкости в конденсаторную трубу, т.е. такой эффект, когда с увеличением скорости потока газа, конденсированная серная кислота может переноситься вверх потоком газа и покидать стеклянные трубы. Предел превышения количества жидкости внутри труб может быть повышен путем увеличения диаметра трубы или путем изменения конфигурации или размера устройства для создания турбуленции, которое находится внутри труб.
Так как скорость потока увеличивается, также повышается перепад давления в конденсаторе со стороны охлаждающей среды. Для того чтобы уменьшить или устранить такой перепад давления, может быть увеличено расстояние между конденсаторными трубами.
В еще одном варианте осуществления изобретения на выходе из зоны охлаждения конденсаторной трубы, при необходимости, может располагаться влагоуловитель для того, чтобы избежать утечки паров кислоты из конденсатора. Указанный влагоуловитель предпочтительно может быть расположен в зоне конденсаторной трубы с большим диаметром для того, чтобы в зоне влагоуловителя обеспечивался минимальный перепад давления, что, в противном случае, может создавать все большие сложности при увеличении скорости потока газа.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретение содержит конденсатор, в котором технологический газ повторно нагревают в последней части конденсатора, так что коррозионноактивная жидкая серная кислота, которая не улавливается в конденсаторе, испаряется, и опасность коррозии в оборудовании, расположенном на последующих этапах технологического процесса, уменьшается.
Примеры
Для того чтобы удостовериться в эффективности изобретения, была произведена оценка теплообмена в конденсаторах с трубами различной конструкции и с различными составами газа. Необходимо обеспечить зону для закрепления труб в конденсаторе, так что для трубы длиной 6 м длина зоны эффективного охлаждения уменьшается на приблизительно 0,55-5,45 м, и труба длиной 7 м имеет зону эффективного охлаждения длиной 6,45 м, труба длиной 8,25 м имеет зону эффективного охлаждения длиной 7,7 м и т.д. Оценку эффективности теплообмена производили для 7 зон эффективного охлаждения с различной длиной в диапазоне 5,45-11,45 м.
Оценку эффективности теплообмена производили с концентрациями с 12% О2, 2% СО2, 7-10% Н2О, 1,0-5,5% §О3 и Ν2 до 100%. При каждой длине трубы и каждой концентрации §О3 скорость потока регулировали таким образом, чтобы получить одинаковую температуру охлаждающей среды на выходе. Температура охлаждающей среды на выходе незначительно варьировалась при различных концентрациях §О3, подвергавшихся исследованию.
Из данных, приведенных в таблице, очевидно, что при повышении длины трубы скорость потока может возрастать в большей степени, чем можно было ожидать, исходя из прогнозной оценки на пропорциональной основе.
С увеличением скорости потока в конденсаторе также повышается перепад давления, как со стороны технологического газа, так и со стороны охлаждающей среды. Со стороны охлаждающей среды перепад давления составляет 16-200 мбар, и принято считать, что перепад давления ниже 100 мбар является приемлемым, однако, при более сильных перепадах давления может потребоваться компенсирование перепада давления путем увеличения расстояния между трубами в конденсаторе.
Со стороны технологического газа перепад давления в трубе составляет 5-200 мбар. В этом случае перепад давления может быть проблематичным уже при значениях около 60 мбар, и, следовательно, может понадобиться увеличение диаметра трубы уже при потоке около 30 Нм3/ч на трубу.
Для труб, оборудованных влагоуловителем, наблюдается дополнительный перепад давления во влагоуловителе в диапазоне 4-347 мбар. Опять-таки, такое увеличение перепада давления влияет в основном на расходы по эксплуатации, и им до некоторой степени можно пренебречь, однако в некоторых случаях может быть предпочтительным нейтрализовать такое увеличение перепада давления. Этого можно достичь путем увеличения площади трубы в секции влагоуловителя или путем использования материала влагоуловителя с более открытыми порами с более высоким отношением площади пор фильтрующей перегородки к общей площади фильтрующего элемента.
- 4 027599
Концент Эффектов рация ная длина Поток газа Нм3/ч Расчетный поток газа Нм3/ч Т воздуха, выход °С Δρ, труба, мбар Δρ, влагоуло витель, мбар Δρ, общее, мбар Δρ, охлаждаю щий воздух, мбар
8О3 трубы (м)
1,00 % 5,45 10,78 10,78 205 5 3 8 16
1,00 % 6,45 16,24 12,76 205 12 7 18 26
1,00 % 7,70 25,73 15,23 205 31 14 44 44
1,00 % 8,45 33,34 16,71 205 52 21 73 60
1,00 % 9,45 46,43 18,69 205 102 35 137 89
1,00 % 10,45 64,20 20,67 205 196 59 254 134
1,00 % 11,45 88,30 22,65 205 347 98 444 200
2,50 % 5,45 10,74 10,74 203 5 3 9 26
2,50 % 6,45 14,65 12,71 203 10 4 14 33
2,50 % 7,70 20,84 15,17 203 22 10 32 46
2,50 % 8,45 25,43 16,65 203 34 14 47 56
2,50 % 9,45 32,89 18,62 203 58 21 79 73
2,50 % 10,45 42,31 20,59 203 98 31 129 97
2,50 % 11,45 54,30 22,56 203 164 46 210 129
5,50 % 5,45 9,43 9,43 208 4 3 7 35
5,50 % 6,45 12,07 11,16 208 8 4 12 41
5,50 % 7,70 15,93 13,32 208 14 7 21 49
5,50 % 8,45 18,57 14,62 208 21 9 29 55
5,50 % 9,45 22,55 16,35 208 32 12 43 64
5,50 % 10,45 27,09 18,08 208 48 16 63 74
5,50 % 11,45 32,37 19,81 208 71 21 92 87
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Claims (4)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Способ эксплуатации конденсатора серной кислоты, содержащего одну или более вертикальных труб из стекла, имеющих длину 7,5-12 м, включающий:
    a) направление газа, содержащего серную кислоту, во входное отверстие указанной трубы;
    b) направление охлаждающего воздуха в направлении, противоположном направлению технологического газа, для контакта на внешней стороне указанной трубы;
    c) отвод конденсированной серной кислоты из нижнего конца указанной трубы, где объемный расход газа составляет по меньшей мере 10 Нм3/ч.
  2. 2. Способ по п.1, дополнительно содержащий направление указанного газа для контакта с высокоскоростным аэрозольным фильтром перед выходом газа из трубы из стекла, причем указанный фильтр содержит волокна или нити с диаметром 0,05-0,5 мм, причем волокна или нити присутствуют в таком количестве, с такой толщиной слоя и конфигурацией, чтобы обеспечить при скорости газа 1-7 м/с перепад давления при прохождении через фильтр в диапазоне 2-20 мбар.
  3. 3. Способ по п.1 или 2, в котором используют диаметр труб и скорость потоков газа, обеспечивающие перепад давления указанного потока газа менее чем 60 мбар.
  4. 4. Способ по пп.1, 2 или 3, в котором используют диаметр трубы, расстояние между трубами и скорость потока охлаждающего воздуха, обеспечивающие перепад давления охлаждающего воздуха менее чем 100 мбар.
EA201490001A 2011-06-15 2012-06-04 Конденсаторная труба с высокой пропускной способностью для конденсации серной кислоты EA027599B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DKPA201100451 2011-06-15
PCT/EP2012/060514 WO2012171824A1 (en) 2011-06-15 2012-06-04 High flow capacity condenser tube for sulphuric acid condensation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201490001A1 EA201490001A1 (ru) 2014-05-30
EA027599B1 true EA027599B1 (ru) 2017-08-31

Family

ID=46208065

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201490001A EA027599B1 (ru) 2011-06-15 2012-06-04 Конденсаторная труба с высокой пропускной способностью для конденсации серной кислоты

Country Status (4)

Country Link
CN (3) CN202945060U (ru)
EA (1) EA027599B1 (ru)
WO (1) WO2012171824A1 (ru)
ZA (1) ZA201307913B (ru)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105600757B (zh) * 2016-03-25 2018-04-13 美景（北京）环保科技有限公司 一种模块化湿法制硫酸用冷凝装置
DE202018100156U1 (de) * 2018-01-12 2019-04-15 HUGO PETERSEN GmbH Rohrbündelwärmeübertrager mit Korrosionsschutz
CN113546437B (zh) * 2021-08-10 2022-11-11 联仕(昆山)化学材料有限公司 一种电子级硫酸生产系统及生产工艺

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB142522A (en) * 1918-12-07 1920-05-07 Paul Audianne Improvements in heat interchangers for gases for use in the contact process for making sulphuric acid
GB2117368A (en) * 1982-03-25 1983-10-12 Haldor Topsoe As A process and an apparatus for the preparation of sulfuric acid
US5108731A (en) * 1988-06-02 1992-04-28 Haldor Topsoe A/S Sulfuric acid process and apparatus
US5277247A (en) * 1992-06-29 1994-01-11 Cameron Gordon M Heat exchanger having improved tube layout
US20040141909A1 (en) * 2003-01-18 2004-07-22 Christensen Kurt Agerbak Process for condensation of sulphuric acid vapours to produce sulphuric acid
US20070110663A1 (en) * 2005-11-15 2007-05-17 Christensen Kurt A Process for the production of sulfuric acid
WO2009094103A1 (en) * 2008-01-25 2009-07-30 Dow Technology Investments Llc Reflux condenser
US20100068127A1 (en) * 2008-09-12 2010-03-18 Peter Schoubye Process for the production of sulphuric acid
WO2010069461A1 (en) * 2008-12-19 2010-06-24 Haldor Topsøe A/S Support for a helical coil inserted in a heat exchanger tube

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK168701B1 (da) 1988-06-09 1994-05-24 Topsoe Haldor As Fremgangsmåde til ved fremstilling af svovlsyre at udkondensere svovlsyredampe

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB142522A (en) * 1918-12-07 1920-05-07 Paul Audianne Improvements in heat interchangers for gases for use in the contact process for making sulphuric acid
GB2117368A (en) * 1982-03-25 1983-10-12 Haldor Topsoe As A process and an apparatus for the preparation of sulfuric acid
US5108731A (en) * 1988-06-02 1992-04-28 Haldor Topsoe A/S Sulfuric acid process and apparatus
US5277247A (en) * 1992-06-29 1994-01-11 Cameron Gordon M Heat exchanger having improved tube layout
US20040141909A1 (en) * 2003-01-18 2004-07-22 Christensen Kurt Agerbak Process for condensation of sulphuric acid vapours to produce sulphuric acid
US20070110663A1 (en) * 2005-11-15 2007-05-17 Christensen Kurt A Process for the production of sulfuric acid
WO2009094103A1 (en) * 2008-01-25 2009-07-30 Dow Technology Investments Llc Reflux condenser
US20100068127A1 (en) * 2008-09-12 2010-03-18 Peter Schoubye Process for the production of sulphuric acid
WO2010069461A1 (en) * 2008-12-19 2010-06-24 Haldor Topsøe A/S Support for a helical coil inserted in a heat exchanger tube

Also Published As

Publication number Publication date
CN102826517A (zh) 2012-12-19
CN104591101A (zh) 2015-05-06
CN202945060U (zh) 2013-05-22
EA201490001A1 (ru) 2014-05-30
ZA201307913B (en) 2015-01-28
WO2012171824A1 (en) 2012-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10143935B2 (en) Systems including an apparatus comprising both a humidification region and a dehumidification region
US10143936B2 (en) Systems including an apparatus comprising both a humidification region and a dehumidification region with heat recovery and/or intermediate injection
US11235276B2 (en) Process for removal of aerosol droplets
US20190300386A1 (en) Humidification-dehumidification systems and methods at low top brine temperatures
US9126134B2 (en) Exhaust gas separating tower and exhaust gas separating and recycling system
US6726748B2 (en) Method of converting a downflow/upflow wet flue gas desulfurization (WFGD) system to an upflow single-loop WFGD system
RU2627864C1 (ru) Система и способы удаления захваченной жидкости
KR960016697B1 (ko) 황산 제조방법 및 그 장치
CN106268178B (zh) 一种用于湿法脱硫系统的除尘-雾一体化装置及方法
CN110124503B (zh) 一种烟气除雾除尘消白装置及工艺
EA027599B1 (ru) Конденсаторная труба с высокой пропускной способностью для конденсации серной кислоты
EP1864947A2 (en) Process for the recovery of sulfuric acid
CN104815505A (zh) 一种循环式废气回收净化装置
CN107213732A (zh) 湿法脱硫烟气中水蒸气、tds和so3脱除方法及装置
RU2772288C2 (ru) Способ удаления капель аэрозоля
CN111495104A (zh) 一种硅油回收装置
CN220213977U (zh) 一种高效的丝网除雾器
CN215026044U (zh) 一种烟酸蒸发装置
CN215930601U (zh) 一种蒸馏汽冷凝冷却器不凝气排出装置
US20240109776A1 (en) Removal of Sulfur Compounds from Gas
RU2752481C1 (ru) Устройство комплексной очистки дымовых газов и загрязненного воздуха
CN219149653U (zh) 一种工业废气净化排放装置
CN220861010U (zh) 污染源冷干法设备脱水装置
CN208764947U (zh) 烟气排放装置以及烟气脱硫系统
US20210148571A1 (en) Plume suppression with thermosyphon shell and tube heat exchangers

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ KG TJ TM