EA029442B1 - Производство серной кислоты с рециркуляцией десульфурированного газа - Google Patents

Производство серной кислоты с рециркуляцией десульфурированного газа Download PDF

Info

Publication number
EA029442B1
EA029442B1 EA201490645A EA201490645A EA029442B1 EA 029442 B1 EA029442 B1 EA 029442B1 EA 201490645 A EA201490645 A EA 201490645A EA 201490645 A EA201490645 A EA 201490645A EA 029442 B1 EA029442 B1 EA 029442B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
process gas
gas
inlet
stream
condensation
Prior art date
Application number
EA201490645A
Other languages
English (en)
Other versions
EA029442B9 (ru
EA201490645A1 (ru
Inventor
Мадс Ликке
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 EA201490645A1 publication Critical patent/EA201490645A1/ru
Publication of EA029442B1 publication Critical patent/EA029442B1/ru
Publication of EA029442B9 publication Critical patent/EA029442B9/ru

Links

Classifications

    • 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
    • C01B17/765—Multi-stage SO3-conversion
    • 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
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/8603—Removing sulfur compounds
    • B01D53/8609—Sulfur oxides
    • 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
    • C01B17/765—Multi-stage SO3-conversion
    • C01B17/7655—Multi-stage SO3-conversion with intermediate absorption
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/202—Alkali metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20723—Vanadium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/02—Other waste gases
    • B01D2258/0283—Flue gases
    • 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
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/48—Sulfur compounds
    • B01D53/50—Sulfur oxides
    • B01D53/501—Sulfur oxides by treating the gases with a solution or a suspension of an alkali or earth-alkali or ammonium compound

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)
  • Drying Of Gases (AREA)
  • Electrostatic Separation (AREA)
  • Epoxy Compounds (AREA)
  • Industrial Gases (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

Изобретение касается способа окисления SOдо SO, включающего следующие этапы: (a) направление потока исходного газа, содержащего SOи O, в каталитически активный материал; (b) окисление определенного количества SOв указанном технологическом газе до SOв присутствии каталитически активного материала, в результате чего получают первый окисленный технологический газ; (c) осуществление реакции SOс водой, (d) конденсирование HSO; (e) извлечение первого десульфурированного технологического газа и первого потока серной кислоты; (f) извлечение десульфурированного рециркулируемого потока из десульфурированного технологического газа, причем рециркулируемый поток добавляют к указанному потоку исходного газа или к указанному потоку первого окисленного технологического газа, причем с этим связано преимущество снижения молярного расхода технологического газа после извлечения рециркулируемого потока и до точки смешивания.

Description

Изобретение относится к способу производства серной кислоты путем десульфуризации технологического газа, богатого ЗО2, содержащего исходные газы, полученные при сжигании исходного материала, содержащего серу, такого как Н2З, серу или истощенную кислоту, а также отработанный газ сжигательных установок. Более конкретно, настоящее изобретение относится к способу со сниженными требованиями к оборудованию, включающему рециркуляцию десульфурированного технологического газа.
Серная кислота может быть получена из газов, содержащих оксиды серы. Один из таких процессов, который основан на окислении ЗО2 до ЗО3 в присутствии водяных паров, после чего следует конденсация до Н2ЗО4, известен под коммерческим наименованием "процесс АЗА" ("Ае1 да8 Зи1р1шпс ЛеМ", технология получения серной кислоты методом мокрого катализа) датской компании НаИот Торное А/З. Источником серы может являться отработанный газ с высоким содержанием серы или в большинстве случаев газ, полученный при сжигании богатого серой исходного материала, такого как элементарная сера или сульфид водорода.
В связи с тем, что обеспокоенность, вызванная состоянием окружающей среды, постоянно растет, а также в связи с нормативными требованиями к эмиссиям оксида серы было разработано устройство, где две установки процесса АЗА расположены последовательно, в соответствии с описанием в документе АО 2008/064698. Такое устройство получило коммерческое наименование "АЗА-ЭС", так как в нем осуществляется двойная конденсация.
При осуществлении процесса АЗА концентрации воды в технологическом газе близки или превышают стехиометрические концентрации в отношении гидратирования ЗО3. Таким образом, первостепенное значение имеет способность контролировать конденсацию серной кислоты, так как серная кислота является чрезвычайно коррозионно-активным веществом. Конденсация серной кислоты происходит, когда температура газа ниже температуры конденсации серной кислоты. Температура конденсации является функцией парциального давления серной кислоты и воды. Условия процесса АЗА после каталитического окисления подбираются таким образом, чтобы получить определенную температуру конденсации Н2ЗО4, так чтобы конденсация Н2ЗО4 происходила исключительно в установке конденсации. При концентрациях ЗО3 в окисленном технологическом газе приблизительно свыше 5 об.%, как правило, требуется разбавление окисленного технологического газа. Это обеспечивается добавлением дополнительного воздуха по сравнению с требованиями к стехиометрическим количествам при окислении соединений серы до триокиси серы. Необходимость в дополнительном воздухе приводит к избыточному потоку технологического газа, и, следовательно, к дополнительным затратам и к снижению регенерации тепла.
С повышением общего молярного расхода в установке растут материальные затраты и производственные издержки по процессу десульфуризации. Таким образом, желательно найти способ снижения молярного расхода. Кроме того, количество тепла, которое регенерируется в установке для десульфуризации, также является значимым экономическим фактором.
При каталитическом окислении ЗО2 необходимо, чтобы на входе в конвертер ЗО2 температура технологического газа достигала по меньшей мере 370°С. Этого можно достичь, например, путем доведения технологического газа до определенной температуры до подачи в каталитический реактор, в котором происходит окисление ЗО2 в ЗО3. Как правило, для экзотермической реакции необходимы температуры свыше 370-390°С для активации, однако при более высоких температурах равновесие между ЗО2 и ЗО3 смещается к ЗО2, при этом образуются меньшие количества серной кислоты.
После выхода из каталитического реактора газ, богатый ЗО3, охлаждается до 230-310°С, и происходит гидратация ЗО3 с образованием паров Н2ЗО4 в конденсаторной установке, где происходит избирательная конденсация паров Н2ЗО4 и большей части ЗО3 до концентрированной серной кислоты; такая конденсация может происходить также до подачи газа в конденсаторную установку.
Документ АО 2008/064698 относится к способу производства серной кислоты из исходных газов, который осуществляется как процесс двойной десульфуризации, при котором две установки процесса АЗА расположены последовательно, причем с этим связано то преимущество, что каждый комбинированный процесс осуществляется оптимально, при высоких и низких уровнях ЗО2 соответственно.
Документы ЕР 0972746 и ЕР 2330075 относятся к способу производства серной кислоты с использованием так называемого сухого контактного способа, при котором осуществляется рециркуляция сухого остаточного газа в камеру сжигания серы. При сухом контактном процессе ЗО2 окисляется до ЗО3 в сухой среде, после чего следует абсорбция ЗО3 путем контактирования газа с водным/сернокислотным абсорбентом, чем обеспечивается возможность использования катализатора с меньшими требованиями к устойчивости, а также из-за отсутствия конденсируемой серной кислоты - большая гибкость конструкции теплообменного устройства. Однако при таком способе возникает необходимость в дополнительном оборудовании для сушки исходного газа перед окислением. Обедненный серой газ рециркулируют с подачей в камеру сгорания серы для контроля температуры сгорания, для повышенной десульфурации и для того, чтобы уменьшить объем оборудования. Ни в одном из двух указанных документов не приводится информация о важном отношении между разбавлением рециркулируемого газа и точкой конденсации газа, содержащего воду, триоксид серы и серную кислоту.
Настоящее изобретение направлено на снижение объемов инвестиций, а также на снижение производственных издержек установки для двойной десульфуризации путем снижения молярного расхода
- 1 029442
технологического газа в определенных секциях установки ^§Л. Это достигается с помощью такой конструкции установки для десульфуризации для рециркуляции первого десульфурированного технологического газа, чтобы первый процесс десульфуризации происходил с достаточным разбавлением газа для того, чтобы избежать конденсации серной кислоты вне конденсаторной установки, в то время как объем остального оборудования для процесса десульфуризации, при котором разбавление не требуется или требуется в меньших объемах из-за более низких концентраций §О3, может быть уменьшен в связи с тем, что рециркулируемый газ отсутствует в потоке. Подобным образом может быть уменьшен объем камеры сгорания серы и другого оборудования, расположенного по ходу технологического процесса до добавления рециркулируемого десульфурированного газа. Это также позволяет снизить количество энергии, которое требуется для нагревания исходного газа, поступающего во второй каталитической реактор.
Разделы настоящей заявки относятся к процессу с двумя этапами десульфуризации. В связи с этим термины "на входе" или "первый процесс десульфуризации" или "первая установка для десульфуризации" должны пониматься как относящиеся к этапам десульфуризации, происходящим ближе к подаче исходного газа, а термины "на выходе", "вторая" или "вторичная" относятся к этапу десульфуризации, происходящему ближе к выводной трубке.
По тексту настоящего документа могут не упоминаться прямо критически значимые и очевидно необходимые элементы, например насосы, клапаны и теплообменные устройства, однако, отсутствие упоминания таких элементов не должно рассматриваться как отсутствие самих элементов, за исключением случаев, когда о таком отсутствии указано прямо.
В соответствии с первым вариантом выполнения настоящее изобретение относится к способу окисления §О2 до 8О3, причем этот способ включает следующие этапы:
(a) направление потока исходного газа, содержащего 8О2 и О2, в каталитически активный материал;
(b) окисление определенного количества §О2 в указанном технологическом газе до 8О3 в присутствии по меньшей мере 0,1% воды и каталитически активного материала, в результате чего получают первый окисленный технологический газ;
(c) осуществление реакции §О3 с водой в конденсаторной колонне;
(4) конденсирование Н2§О4 в конденсаторной установке;
(е) извлечение первого десульфурированного технологического газа и первого потока серной кислоты;
(ί) извлечение десульфурированного рециркулируемого потока из десульфурированного технологического газа,
причем рециркулируемый поток добавляют к указанному потоку исходного газа или к указанному потоку первого окисленного технологического газа, причем с этим связано то преимущество, что молярный расход технологического газа снижается после извлечения рециркулируемого потока и до точки смешивания, причем с этим связано то преимущество, что §О2 удаляют из отходящего газа в виде серной кислоты без необходимости сушки технологического газа и, затем, добавления воды к газу, при этом во всей технологической установке сохраняются некоррозионные условия.
В соответствии с еще одним вариантом выполнения изобретения способ также включает следующие этапы вторичного удаления серы:
(д) повторное нагревание первого десульфурированного технологического газа;
(Ь) окисление остаточного количества §О2 в указанном первом десульфурированном технологическом газе до 8О3 в присутствии второго каталитически активного материала, в результате чего получают второй окисленный технологический газ;
(ί) осуществление реакции §О3 с водой;
(ί) конденсирование Н2§О4;
(k) извлечение второго десульфурированного технологического газа и второго потока серной кислоты,
причем с этим связано то преимущество, что концентрация §О2 в технологическом газе дополнительно уменьшается.
В соответствии с еще одним вариантом выполнения изобретения способ также включает этап:
(l) нагревание рециркулируемого потока десульфурированного газа до температуры выше температуры конденсации серной кислоты в десульфурированном отходящем газе, причем с этим связано то преимущество, что риск конденсации коррозионно-активной серной кислоты после смешения с технологическим газом снижается.
В соответствии с еще одним вариантом выполнения изобретения температура рециркулируемого потока составляет по меньшей мере на 10°С, предпочтительно по меньшей мере на 30°С, более предпочтительно по меньшей мере на 50°С выше температуры конденсации серной кислоты, причем с этим связано то преимущество, что риск коррозии уменьшается, так как между температурой конденсации серной кислоты и температурой потока обеспечивается достаточная разница.
- 2 029442
В соответствии с еще одним вариантом выполнения изобретения процесс также включает один или несколько этапов вторичного удаления серы из группы, которая включает следующие этапы:
(т) удаление тумана серной кислоты путем сбора капель с помощью фильтра-туманоуловителя и их удаления;
(п) удаление тумана серной кислоты путем электростатического осаждения;
(о) удаление оксидов серы путем абсорбции в скруббере, причем указанный скруббер содержит щелочной раствор и/или окислительный раствор,
причем с этим связано то преимущество, что таким образом обеспечивается оптимальное средство снижения концентраций §ОХ в чистом газе в соответствии со специфическими технологическими требованиями.
В соответствии с еще одним вариантом выполнения изобретения рециркулируемый поток извлекают перед этапом вторичного удаления серы, причем с этим связано то преимущество, что таким образом достигается снижение молярного расхода на первом этапе десульфуризации, при этом во всей установке для десульфуризации сохраняется высокая степень разбавления.
В соответствии с еще одним вариантом выполнения изобретения рециркулируемый поток извлекают перед этапом вторичного удаления серы, причем с этим связано то преимущество, что таким образом достигается снижение молярного расхода на первом этапе десульфуризации и на втором этапе десульфуризации.
В соответствии с еще одним вариантом выполнения изобретения концентрация §О2 в богатом §О2 газе находится в диапазоне 5-100 об.%, предпочтительно 5-30 об.%, что обеспечивает максимум выгоды при удалении оксидов серы в двух независимых последовательных процессах.
В соответствии с еще одним вариантом выполнения изобретения по меньшей мере 99% серы, содержащейся в исходном газе, присутствует в виде оксидов, например в виде §О2 или §О3, или соответствующих кислот, причем с этим связано то преимущество, что в процессе практически вся сера конденсируется в виде кислоты.
В соответствии с еще одним вариантом выполнения изобретения в виде рециркулируемого потока выводится менее 50% указанного десульфурированного технологического газа, причем с этим связано то преимущество, что таким образом исключается наличие инертных газов, таких как азот и аргон.
В соответствии с еще одним вариантом выполнения изобретения объемная концентрация кислорода в указанном технологическом газе, который подается в каталитически активный материал, по меньшей мере, такая же, как объемная концентрация двуокиси серы, причем с этим связано то преимущество, что обеспечивается повышенная эффективность процесса окисления, и реакция происходит быстро в связи с избытком кислорода.
В соответствии с еще одним вариантом выполнения настоящего изобретения температура такого рециркулируемого газа составляет более 200°С, причем с этим связано то преимущество, что рециркулируемый газ не приобретает корродирующих свойств, даже в присутствии воды и оксидов серы.
Еще один аспект изобретения относится к технологической установке для десульфуризации исходного газа, которая содержит первый слой каталитически активного материала, первую установку конденсации и расположенную ниже по ходу технологического процесса установку для десульфуризации, выполненные с возможностью рецуркуляции потока, извлекаемого на выходе из указанной первой установки конденсации, и, при необходимости, на выходе из указанной расположенной ниже по ходу технологического процесса установки для десульфуризации, и возвращаемого в положение на входе в первую установку конденсации, и, при необходимости, на входе в указанный первый слой каталитически активного материала, причем с этим связано преимущество снижения молярного расхода технологического газа после извлечения рециркулируемого потока, причем с этим связано то преимущество, что предоставляется установка для удаления §О2 из отходящего газа в виде серной кислоты, без необходимости сушки технологического газа, при этом во всей технологической установке сохраняются некоррозионные условия.
Еще один вариант выполнения изобретения включает один или несколько дополнительных технологических блоков удаления серы после установки для десульфуризации из группы, включающей (ί) технологический блок, включающий каталитический материал для окисления §О2 до 8О3. а также конденсаторную установку для конденсации серной кислоты; (ίί) фильтр-туманоуловитель для удаления тумана серной кислоты путем сбора капель; (ΐΐϊ) электростатический осадитель для удаления жидкой серной кислоты из тумана серной кислоты и (ίν) скруббер для удаления оксидов серы путем абсорбции в щелочном растворе и/или окислительном растворе, причем с этим связано то преимущество, что таким образом обеспечивается оптимальное средство снижения концентраций §ОХ в чистом газе в соответствии со специфическими технологическими требованиями.
В соответствии с еще одним вариантом выполнения настоящего изобретения установка выполнена с возможностью рециркуляции потока, извлекаемого на выходе из указанной первой установки конденсации и на входе в расположенную ниже по ходу технологического процесса установку для десульфуризации, причем с этим связано преимущество снижения молярного расхода внутри расположенной ниже по ходу технологического процесса установки для десульфуризации.
- 3 029442
Еще один вариант выполнения изобретения включает камеру сгорания для богатого серой материала на входе в указанную технологическую установку, в которой рециркулируемый газ направляют в положение на входе в или на выходе из указанной камеры сгорания, причем с этим связано то преимущество, что для производства серной кислоты предоставляется независимый источник серы.
На фиг. 1 показан процесс в соответствии с известным уровнем техники;
на фиг. 2 - процесс в соответствии с одним из вариантов выполнения настоящего изобретения, при котором две установки процесса \78Л расположены последовательно;
на фиг. 3 - процесс в соответствии с одним из вариантов выполнения настоящего изобретения, при котором установка процесса \78Л и скруббер расположены последовательно;
на фиг. 4 - процесс в соответствии с одним из вариантов выполнения настоящего изобретения, при котором рециркулируемый поток извлекают на выходе из обеих установок процесса \78Л.
Процесс удаления §О2 из технологических газов, показанный на фиг. 1, связанный с производством серной кислоты, известен из уровня техники и может быть охарактеризован как процесс двойной конверсии/двойной конденсации. В этом процессе исходный газ 2, содержащий §О2, может, при необходимости, путем нагревания или охлаждения в соответствующем теплообменном устройстве 4, предоставляться в виде технологического газа 6 при температуре, достаточной для каталитического окисления §О2 до 8О3, например приблизительно при 370-420°С. Доведенный до определенной температуры технологический газ 6 подают в каталитический реактор 8, где происходит окисление §О2 до §О3 в присутствии подходящего катализатора для получения серной кислоты. Примеры подобных катализаторов для получения серной кислоты известны специалисту в данной области. Одним из возможных катализаторов является оксид ванадия, нанесенный на кремниевую подложку, промотированный щелочными металлами. Предпочтительными щелочными металлами являются калий, натрий и/или цезий.
Для того чтобы равновесие 8О2/8О3 не склонялось к §О2 и при этом скорость реакции оставалась высокой при высоких температурах, окисление зачастую осуществляется в двух или трех слоях с промежуточными теплообменными устройствами, после чего следует еще одно теплообменное устройство.
На выходе из каталитического реактора получают первый окисленный технологический газ 10. Первый окисленный технологический газ содержит пары воды, в результате чего при снижении температуры происходит реакция §О3 с водой с образованием газообразной серной кислоты Н2§О4. Окисленный и частично гидратированный технологический газ подают в конденсационный блок 12, где температуру понижают ниже температуры конденсации серной кислоты. Происходит конденсация серной кислоты, и ее собирают в концентрированном виде в нижней части конденсационного блока 36. Десульфурированный технологический газ 14 через верхнее выходное отверстие конденсационного блока подают в следующий каталитический реактор 24, где происходит окисление большей части остатка §О2 с образованием второго окисленного технологического газа 26, который подвергают такому же процессу конденсации в блоке 30 перед подачей в выводную трубку 34 в виде чистого газа 32.
Таким образом, согласно настоящему изобретению в соответствии с фиг. 2 и 3, желательно сохранять температуру окисленного технологического газа 10 выше температуры конденсации серной кислоты, при этом обеспечивается высокий уровень удаления серы и уменьшается объем оборудования. Этого можно достичь путем обеспечения низких концентраций оксидов серы, путем разбавления исходного газа 6 первым рециркулируемым потоком 22 десульфурированного технологического газа в точке смешивания 40. Молярный расход рециркулируемого потока 22 практически идентичен количеству дополнительного воздуха в соответствии с известным уровнем техники, и, следовательно, общие условия, включая концентрацию §О3 и Н2§О4 в первом окисленном технологическом газе 10 в соответствии с настоящим вариантом выполнения изобретения, являются идентичными условиям, известным из уровня техники. Уменьшенный молярный расход десульфурированного технологического газа 23 после точки извлечения 42 составляет второй технологический газ, который также может быть далее подвергнут процессу десульфуризации.
В соответствии с предпочтительным вариантом выполнения изобретения, который изображен на фиг. 2, процесс последующей десульфуризации включает установку процесса \78Л. которая предназначена для удаления низких уровней оксидов серы, и включает каталитический реактор 24 и конденсаторную установку 30. Такая установка для процесса десульфуризации, расположенная ниже по ходу технологического процесса, может иметь значительно меньший объем по сравнению с установкой для процесса десульфуризации, расположенной выше по ходу технологического процесса, так как молярный расход является значительно меньшим из-за извлечения рециркулируемого потока 22.
В соответствии с альтернативным вариантом выполнения изобретения, который изображен на фиг. 3, после первого процесса \78Л следует альтернативный процесс удаления низких концентраций оксидов серы, например в скруббере 44, 46, для очистки газа от оксидов серы с помощью гидроксида натрия или перекиси водорода.
В соответствии с еще одним вариантом выполнения изобретения, который изображен на фиг. 4, точка извлечения может быть расположена на выходе из процесса десульфуризации, расположенного ниже по ходу технологического процесса. В этом случае на обоих процессах десульфуризации будет высокий молярный расход, однако, перед первым процессом десульфуризации будет низкий молярный рас- 4 029442
ход. Этот вариант выполнения изобретения особенно пригоден при процессе производства серной кислоты путем сжигания источника серы, так как камера сгорания может в этом случае быть меньше по объему по сравнению с установкой, известной из уровня техники.
Добавление рециркулируемого потока в точке смешивания 40 требует тщательного смешивания для того, чтобы не образовывались центры конденсации, где может иметь место коррозия. Это может быть осуществлено с помощью соответствующего смесителя газа в соответствии с описанием в документе \О 2011/101038.
В соответствии с еще одним вариантом выполнения изобретения процесс также может включать камеру сгорания, куда подают богатый серой исходный материал, содержащий, например, сульфид водорода, истощенную кислоту или серу, причем рециркулируемый поток может подаваться к исходному газу перед такой камерой сгорания. Такое добавление потока для переработки к исходному газу перед камерой сгорания аналогично добавлению рециркулируемого потока к исходному газу после указанной камеры сгорания по ходу технологического процесса.
Примеры
Для сравнения процессов, известных из уровня техники, и вариантов выполнения настоящего изобретения была произведена оценка параметров конструкции и производительности 3 устройств для производства серной кислоты, рассчитанных на производство 600 метрических тонн серной кислоты в день (при расчетах это количество взято за 100% Н28О4). Производство Н28О4 в процессах составляет 98% (по массе), причем уровень конверсии 8О2 составляет 99,83%. При выходе из установки для десульфуризации пар может использоваться для генерации электроэнергии. Исходный материал для процесса: газ 11%. 100%, окружающие условия: давление - 1001 мбар (абс.) при температуре 25°С, относительная влажность - 65%.
Пример 1.
Технологический блок имеет конструкцию в соответствии с фиг. 1, т.е. установка для двойной конверсии/двойной конденсации. Для элементов фиг. 1 соответствуют следующие этапы процесса:
Сгорание (не изображено)
Охлаждение (4)
Первый этап конверсии и охлаждение (8)
Первый этап конденсации и удаление кислоты (12, 36)
Повторное нагревание (18)
Второй этап конверсии и охлаждение (24, 18)
Второй этап конденсации и удаление кислоты (30, 38)
Поступление чистого газа в выводную трубку (34)
Из данных, приведенных в таблице, видно, что производительность установки соответствует требованиям с потоком чистого газа 73500 м3/ч н.у.
Пример 2.
Технологический блок имеет конструкцию установки для двойной конверсии/двойной конденсации в соответствии с одним из вариантов выполнения настоящего изобретения, т.е. десульфурированный технологический газ возвращается на этап после повторного нагревания 18, предшествующий конвертеру 8О2 8, в соответствии с фиг. 2.
Сгорание (не изображено)
Охлаждение (4)
Смешивание технологического газа с (6,22,40)
рециркулируемым газом
Первый этап конверсии и охлаждение (8)
Первый этап конденсации и удаление кислоты (12,36)
Повторное нагревание (18)
Извлечение рециркулируемого газа (22,42)
Второй этап конверсии и охлаждение (24,18)
Второй этап конденсации и удаление кислоты (30,38)
Поступление чистого газа в выводную трубку (34)
Из данных, приведенных в таблице, видно, что эмиссия серы находится на том же уровне, что и в процессе, известном из уровня техники в соответствии с примером 1. В дополнение, молярный расход технологического газа перед точкой смешивания 40 с рециркулируемым газом и после точки извлечения 42 рециркулируемого газа снижен более чем на 20%, причем поток чистого газа составляет 56500 м3/ч н.у., что позволяет уменьшить объем оборудования и сделать производство более экономичным.
- 5 029442
Пример 3.
Технологический блок имеет конструкцию в соответствии с фиг. 3, как установка для одиночной конверсии/одиночной конденсации с блоком резкого охлаждения 44 и скруббером для остаточного газа на перекиси водорода 46, а также рециркуляцией технологического газа.
Сгорание (не изображено)
Охлаждение (4)
Смешивание технологического газа с (6,22,40)
рециркулируемым газом
Первый этап конверсии и охлаждение (8)
Первый этап конденсации и удаление кислоты (12, 36)
Извлечение рециркулируемого газа (42)
Резкое охлаждение технологического газа (44)
Скрубберная очистка технологического газа (46)
Из данных, приведенных в таблице, видно, что производительность установки соответствует требованиям, а также то, что вне рециркулируемой линии можно уменьшить молярный расход приблизительно на 20%, что также позволяет повысить экономичность установки по сравнению с известным уровнем техники.
Пример 1 нет рециркуляции Пример 2 рециркуляция Пример 3 Одиночная конверсия, рециркуляция и скруббер Единицы измерения
Поток исходного газа 5731 5731 5731 мЗ/ч н. у.
Воздух, сгорание 85600 68600 (-20%) 71000 (-17%) мЗ/ч н. у.
ТГ перед рециркуляцией 88400 71400 (-19%) 74400 (-16%) мЗ/ч н. у.
ТГ, входное отверстие для подачи в конвертер зо2 88400 88600 (0%) 92100 (+4%) мЗ/ч н. у.
Рециркулируемый поток 0 17100 17700 мЗ/ч н. у.
Т ехнологический газ после рециркуляции 74400 57400 (-23%) 59400 (-20%) мЗ/ч н. у.
Чистый газ 73500 56500 (-23%) 61700 (-17%) мЗ/ч н. у.
Производство энергии 13,3 13,6 (+2.5%) 13,7 (+3.0%) М\У
Сера в чистом газе, в виде ЗО2 50 50 50 кг/ч
Удаление ЗО2 99,83 99,83 99,83 %
- 6 029442

Claims (13)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Способ окисления §О2 до 8О3, включающий следующие этапы:
    (a) направление потока исходного газа, содержащего §О2 и О2, в каталитически активный материал,
    (b) окисление определенного количества §О2 в указанном технологическом газе до 8О3 в присутствии по меньшей мере 0,1% воды и каталитически активного материала, в результате чего получают первый окисленный технологический газ,
    (c) осуществление реакции §О3 с водой в конденсаторной установке или до подачи в конденсаторную установку, в результате чего получают гидратированный технологический газ,
    (б) конденсирование Н2§О4 в конденсаторной установке,
    (е) извлечение первого десульфурированного технологического газа из указанного гидратированного технологического газа и первого потока серной кислоты из указанной конденсаторной установки,
    (ί) извлечение рециркулируемого потока десульфурированного технологического газа из указанного первого десульфурированного технологического газа, полученного из указанного гидратированного технологического газа и извлеченного из конденсаторной установки,
    причем рециркулируемый поток добавляют к указанному потоку исходного газа или к указанному потоку первого окисленного технологического газа.
  2. 2. Способ по п.1, дополнительно включающий следующие этапы:
    (д) повторное нагревание первого десульфурированного технологического газа,
    (И) окисление остаточного количества §О2 в указанном первом десульфурированном технологическом газе до 8О3 в присутствии второго каталитически активного материала, в результате чего получают второй окисленный технологический газ,
    (ί) осуществление реакции §О3 с водой,
    (ί) конденсирование Н2§О4,
    (k) извлечение второго десульфурированного технологического газа и второго потока серной кислоты, причем рециркулированный десульфурированный технологический газ, извлеченный из выхода конденсаторной установки, извлекают либо из первого десульфурированного технологического газа или из второго десульфурированного технологического газа.
  3. 3. Способ по п.1 или 2, дополнительно включающий следующий этап:
    (l) подогрев рециркулируемого потока десульфурированного технологического газа до температуры выше температуры конденсации серной кислоты в десульфурированном отходящем газе, например, по меньшей мере на 10°С, предпочтительно по меньшей мере на 30°С, более предпочтительно по меньшей мере на 50°С выше температуры конденсации серной кислоты в указанном рециркулирующем потоке.
  4. 4. Способ по пп.1-3, дополнительно включающий один или более этапов, взятых из группы, включающей:
    (т) удаление тумана серной кислоты путем сбора капель с помощью фильтра-туманоуловителя и их удаления,
    (п) удаление тумана серной кислоты путем электростатического осаждения,
    (о) удаление оксидов серы путем абсорбции в скруббере, причем указанный скруббер содержит щелочной раствор и/или окислительный раствор.
  5. 5. Способ по пп.2-4, отличающийся тем, что рециркулируемый поток извлекают после указанных дополнительных этапов.
  6. 6. Способ по пп.2-4, отличающийся тем, что рециркулируемый поток извлекают до указанных дополнительных этапов.
  7. 7. Способ по пп. 1-6, отличающийся тем, что концентрация §О2 в исходном газе составляет более 5 об.%, но менее 30 об.%.
  8. 8. Способ по пп.1-7, отличающийся тем, что по меньшей мере 99% содержащейся в исходном газе серы присутствует в виде оксидов, например в виде §О2 или §О3, или соответствующих кислот.
  9. 9. Способ по пп.1-8, отличающийся тем, что менее 50% указанного десульфурированного технологического газа извлекают в виде рециркулируемого потока.
  10. 10. Способ по пп.1-9, отличающийся тем, что объемная концентрация кислорода в указанном технологическом газе, который направляют в каталитически активный материал, по меньшей мере, такая же, как объемная концентрация двуокиси серы.
  11. 11. Способ по пп.1-10, отличающийся тем, что температура указанного рециркулируемого газа составляет 200°С.
  12. 12. Технологическая установка для десульфуризации исходного газа, содержащего 8О2 и О2, для осуществления способа по одному из пп.1-11, при этом указанная технологическая установка содержит впуск для указанного исходного газа, реактор, содержащий первый каталитически активный материал и содержащий впуск и выпуск, первую установку конденсации, содержащую впуск и выпуск для технологического газа, и выпуск для серной кислоты, и расположенную ниже установку для десульфуризации, выбранную из группы, состоящей из установки получения серной кислоты методом мокрого катализа,
    - 7 029442
    скруббера с щелочным раствором, скруббера с окислительным раствором, механического фильтратуманоуловителя и электростатического фильтра-туманоуловителя и содержащую впуск и выпуск для технологического газа, и линию рециркуляции, содержащую впуск и выпуск, причем указанный впуск для указанного исходного газа в технологической установке выполнен с возможностью флюидного сообщения с впуском указанного реактора, впуск указанного реактора выполнен с возможностью флюидного сообщения со впуском для технологического газа указанной установки конденсации, выпуск для технологического газа указанной установки конденсации выполнен с возможностью флюидного сообщения со впуском указанной расположенной ниже установки для десульфуризации, и в которой впуск указанной линии рециркуляции выполнен с возможностью флюидного сообщения с источником технологического газа, расположенного ниже указанной установки конденсации, и впуск указанной линии рециркуляции выполнен с возможностью флюидного сообщения со впуском указанного реактора или со впуском указанной установки конденсации.
  13. 13. Технологическая установка для десульфуризации исходного газа по п.12, выполненная с возможностью рециркуляции потока, извлекаемого на выходе из указанной первой установки конденсации и на входе в расположенную ниже установку для десульфуризации.
EA201490645A 2011-09-29 2012-09-27 Производство серной кислоты с рециркуляцией десульфурированного газа EA029442B9 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2011/004860 WO2013044937A1 (en) 2011-09-29 2011-09-29 Sulphuric acid production with recycle of desulphurized gas
PCT/EP2012/069099 WO2013045558A1 (en) 2011-09-29 2012-09-27 Sulphuric acid production with recycle of desulphurized gas

Publications (3)

Publication Number Publication Date
EA201490645A1 EA201490645A1 (ru) 2014-09-30
EA029442B1 true EA029442B1 (ru) 2018-03-30
EA029442B9 EA029442B9 (ru) 2018-09-28

Family

ID=46924468

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201490645A EA029442B9 (ru) 2011-09-29 2012-09-27 Производство серной кислоты с рециркуляцией десульфурированного газа

Country Status (18)

Country Link
US (1) US9045342B2 (ru)
JP (1) JP6081466B2 (ru)
KR (1) KR101998682B1 (ru)
CN (1) CN103826726B (ru)
AR (1) AR088074A1 (ru)
AU (1) AU2012314458B2 (ru)
BR (1) BR112014006769B1 (ru)
CA (1) CA2843208C (ru)
CL (1) CL2014000701A1 (ru)
EA (1) EA029442B9 (ru)
ES (1) ES2568635T3 (ru)
IN (1) IN2014CN02208A (ru)
MX (1) MX352948B (ru)
PE (1) PE20141047A1 (ru)
TW (1) TWI547435B (ru)
UA (1) UA112662C2 (ru)
WO (2) WO2013044937A1 (ru)
ZA (1) ZA201400603B (ru)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014094352A (ja) * 2012-11-09 2014-05-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 排ガス処理装置及び方法
US9815693B2 (en) 2013-07-18 2017-11-14 Shell Oil Company Processes for producing sulfuric acid from sour tail gas field
LU92547B1 (de) * 2014-09-17 2016-03-18 Cppe Carbon Process & Plant Engineering S A Verfahren zur katalytischen entfernung von schwefeldioxid aus abgasen
EP3075434A1 (de) * 2015-04-02 2016-10-05 Bayer Technology Services GmbH Kontinuierliches verfahren zur reinigung von so2-haltigen gasen
AU2016287352B2 (en) * 2015-07-02 2021-01-07 Haldor Topsøe A/S Process for production of sulfuric acid
US10933368B2 (en) 2017-09-14 2021-03-02 Noram Engineering And Constructors Ltd. Gas treatment processes and systems for reducing tail gas emissions
KR102298458B1 (ko) * 2017-11-28 2021-09-07 할도르 토프쉐 에이/에스 황 및 황산의 제조 방법
CN108046221B (zh) * 2017-12-12 2020-10-02 中国恩菲工程技术有限公司 一种冶炼烟气制酸的方法
CN115535970B (zh) * 2021-06-29 2023-12-22 杭州瑞佑科技有限公司 以废硫酸溶液制备高纯度电子级硫酸的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3534060A1 (de) * 1983-08-05 1987-04-02 Cottrell Res Inc Verfahren zum betreiben von rauchgas-sammlern bei verminderter temperatur
EP0972746A1 (fr) * 1998-07-17 2000-01-19 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procédé et dispositif de production d'acide sulfurique
EP2163515A2 (en) * 2008-09-12 2010-03-17 Haldor Topsoe A/S Process for the production of sulphuric acid
EP2330075A1 (de) * 2009-12-01 2011-06-08 Bayer Technology Services GmbH Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2223131C3 (de) * 1972-05-12 1979-10-11 Davy Powergas Gmbh, 5000 Koeln Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure aus Schwefel und Sauerstoff
US4490347A (en) * 1983-02-07 1984-12-25 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process for sulfuric acid regeneration
US4559211A (en) * 1983-08-05 1985-12-17 Research-Cottrell, Inc. Method for reduced temperature operation of flue gas collectors
WO2008064698A1 (en) 2006-11-29 2008-06-05 Haldor Topsøe A/S Process for the production of sulfuric acid
WO2011101038A1 (en) 2010-02-22 2011-08-25 Haldor Topsøe A/S Apparatus and method for mixing of corrosive and non-corrosive gas

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3534060A1 (de) * 1983-08-05 1987-04-02 Cottrell Res Inc Verfahren zum betreiben von rauchgas-sammlern bei verminderter temperatur
EP0972746A1 (fr) * 1998-07-17 2000-01-19 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procédé et dispositif de production d'acide sulfurique
EP2163515A2 (en) * 2008-09-12 2010-03-17 Haldor Topsoe A/S Process for the production of sulphuric acid
EP2330075A1 (de) * 2009-12-01 2011-06-08 Bayer Technology Services GmbH Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure

Also Published As

Publication number Publication date
IN2014CN02208A (ru) 2015-06-12
BR112014006769B1 (pt) 2021-01-19
WO2013044937A1 (en) 2013-04-04
NZ623437A (en) 2016-07-29
TWI547435B (zh) 2016-09-01
JP2014534151A (ja) 2014-12-18
WO2013045558A1 (en) 2013-04-04
MX352948B (es) 2017-12-15
ZA201400603B (en) 2015-10-28
PE20141047A1 (es) 2014-09-24
CN103826726A (zh) 2014-05-28
US9045342B2 (en) 2015-06-02
EA029442B9 (ru) 2018-09-28
AR088074A1 (es) 2014-05-07
AU2012314458B2 (en) 2017-01-12
EA201490645A1 (ru) 2014-09-30
KR101998682B1 (ko) 2019-07-10
US20140219910A1 (en) 2014-08-07
TW201332884A (zh) 2013-08-16
UA112662C2 (uk) 2016-10-10
CL2014000701A1 (es) 2014-09-05
CA2843208A1 (en) 2013-04-04
CA2843208C (en) 2019-12-03
MX2014003017A (es) 2014-05-28
KR20140085416A (ko) 2014-07-07
AU2012314458A1 (en) 2014-04-17
CN103826726B (zh) 2017-08-04
JP6081466B2 (ja) 2017-02-15
BR112014006769A2 (pt) 2017-03-28
ES2568635T3 (es) 2016-05-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA029442B1 (ru) Производство серной кислоты с рециркуляцией десульфурированного газа
RU2438764C2 (ru) Способ регенерации серы из газов, содержащих серу, с высокой эффективностью
US10479684B2 (en) Enhancement of claus tail gas treatment by sulfur dioxide-selective membrane technology and sulfur dioxide-selective absorption technology
KR101757493B1 (ko) 가스 스트림으로부터 오염물을 제거하는 방법
CN107635915B (zh) 硫酸生产工艺
EP2099711B1 (en) Process for the production of sulfuric acid
US10508033B2 (en) Enhancement of claus tail gas treatment by sulfur dioxide-selective membrane technology
EP3962859A1 (en) Revamping of a claus plant with a sulfuric acid plan
EP0159730A2 (en) Process for the removal of sulphur compounds from off-gases
EP2760566B1 (en) Sulphuric acid production with recycle of desulphurized gas
RU2556935C2 (ru) Способ утилизации кислых газов, содержащих сероводород и аммиак
EA010000B1 (ru) Усовершенствованная установка для удаления серы и способ обработки отходящих газов
JP2000053980A (ja) ガス精製方法
CN112441565A (zh) 一种硫磺回收claus尾气处理方法及装置
NZ623437B2 (en) Sulphuric acid production with recycle of desulphurized gas

Legal Events

Date Code Title Description
TH4A Publication of the corrected specification to eurasian patent
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 BY KZ KG TJ TM