JPS5911524B2 - 負荷変更に対し転化器群の入口ガス温度調整を不要とする転化工程を有する硫酸の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、硫黄を燃焼して得られるガス中に含まれる二
酸化硫黄を触媒上で酸化し、生成する三酸化硫黄を硫酸
に吸収させて造られる硫酸の二重接触製造法において、
三酸化硫黄の反応熱と中間吸収塔から次の酸化工程へ導
入される冷二酸化硫黄との予熱のための熱交換の方法に
関するものである。

二酸化硫黄を含有するガスは、大低の場合、二酸化硫黄
を三酸化硫黄へと触媒によって反応させるに必要な触媒
活性最低温度４００〜４２０℃以上に加熱される。

この反応は発熱反応で、熱力学的平衡に従って行われる
。

従って高度の転換を達成するために、ガスを多数の触媒
層を通して導き、個々の転化反応段階間において該ガス
を冷却することが要求されている。

この除去される熱は、中間吸収塔から導かれてくる可成
り低い濃度の冷温二酸化硫黄ガスを次の転化触媒層へ導
入する前に再加熱するため、熱交換器群によって回収さ
れている。

この除熱または加熱されるガス温度は、後続の転化触媒
層に導かれる条件として、これらの熱交換によってガス
中に含まれる二酸化硫黄を三酸化硫黄に高度に転換する
ため、より好ましい平衡条件を作り出す様、夫々の転化
触媒層入口ガス温度間で調整された装置となっている。

すなわち、この熱交換方式に於て各プロセスでは、中間
吸収塔からの通常４５〜９５℃の低温二酸化硫黄ガスを
、最初に第二層および第三層または第三層および第四層
間等、後段の触媒層間の４４０〜５２５°Ｃに転化され
た三酸化硫黄ガスと向流熱交換せしめた後、より前段層
である第一層または第二層の転化された三酸化硫黄ガス
の除熱のため向流型の熱交換を行わしめるか、或は低温
二酸化硫黄ガスを、第一層で転化された５９０〜６２５
℃の三酸化硫黄ガスの除熱および他の高温ガスの除熱の
ため並列または直列に配された複数の向流型熱交換器で
熱交換せしめて、三個所またはそれ以上の個所の転化触
媒層の入口温度間の夫々の値を最高の総合転化率を得る
と共に排気ガスの有害成分を極力低める様、配分設定さ
れている。

しかしながら、中間吸収塔に於て濃硫酸に三酸化硫黄を
吸収されて次の転化層に導れる４５〜９５°Ｃの低温二
酸化硫黄ガス中には硫酸および硫酸ミストが含まれてお
り、これが熱交換器入口部に於てチューブ面に付着して
腐蝕を起し、スケーリングを生ずる。

従って熱交換器の機能変化に対し、バイパス配管および
調節弁などにより熱交換器の流量配分の調節を行なうう
ぶ、これによると、始めに設定配分された各触媒層入口
温度に夫々保持できず、従って最高の転化率が維持でき
なくなり、排出有害成分を増大することになる。

また、装置の負荷を低減する場合に於て、向流型熱交換
器は過剰の熱交換をするため、二酸化硫黄ガスの各熱交
換器への流入配分および二酸化硫黄ガス流系のバイパス
の調整は不可欠であり、その調整によっても各屑入口温
度の調和点は可成の不調和を生じ、転化率の悪化を生ず
る。

本発明は、斯る容易に増大する大気汚染を最小に維持す
るため熱交換器チューブの腐蝕およびスケーリングを防
市し、負荷変更に対して、全操作範囲に亘って転化器入
口のガス温度の調節を不要にする転化工程の改良に関す
るものである。

以下、本発明の工程の詳細を実施例のフローラインを示
す図に基づいて説明する。

熱回収ボイラーを有する硫黄燃焼炉１で発生した通常９
〜１２係の二酸化硫黄ガスは経路１３を通してボイラー
および熱交換器２に導入され、ここで通常４３０〜４４
０℃の最適な温度にされたのち経路１４を通して第一層
転化器３に導入され、転化反応により６１５〜６２５°
Ｃの高温三酸化硫黄ガスとなる。

この高温三酸化硫黄ガスは、経路１５を通じて負荷変化
に対し温度変化のにぷい並流型第一熱交換器７に導入さ
れ、中間吸収塔１０から経路２１を通ってくる凡そ８０
℃の低温二酸化硫黄ガスと熱交換をさせられ、４３０〜
４４０℃の温度となってこの第一熱交換器７より出る。

ここで従来の熱交換方法は、低温二酸化硫黄ガスの接触
する熱交チューブの表面温度を向流型熱交換器入口で２
４０〜２６０℃の範囲、出口で４７０〜５５０℃の範囲
としている。

これに対し本発明では、中間吸収塔１０からの低温二酸
化硫黄ガスを６１５〜６２５°Ｃの高温三酸化硫黄ガス
と並流型熱交換させることにより、第一熱交換器７のチ
ューブ温度を全操作域で、入口側チューブ温度を約３５
０°Ｃ１出ロ側チユーブ温度を３７５〜４１５°Ｃとし
、二酸化硫黄ガス中に残留する硫酸および硫酸ミストの
蒸発温度３３０°Ｃ以上に保持して、これら硫酸および
硫酸ミストの管壁への付着、スケーリングを全く防市し
ている。

第一熱交換器７を出た三酸化硫黄ガスは経路１６を通っ
て第二層転化器４に導入される。

ここで更に転化、昇温された５２２〜５１５℃の三酸化
硫黄ガスは経路１７を通って向流型第二熱交換器８に導
入され、４３２〜４２２°Ｃの温度に冷却されたのち経
路１８を通って第三層転化器５に入る。

第二熱交換器８のチューブ温度は、全操作範囲に於て３
７０〜４８０℃の範囲にあり、勿論硫酸および硫酸ミス
トの蒸発温度３３０°Ｃ以上である。

一方、第一熱交換器７を出た二酸化硫黄ガスは経路２２
を経て第二熱交換器８に入り、ここで三酸化硫黄ガスを
除熱すると共に自からは４２４〜４４５℃に加温され、
経路２３を通って第四層転化器６に入る。

第三層転化器５を出た９５％以上の転化が行われた三酸
化硫黄ガスは経路１９を通って第一エコノマイザ−９に
入り、ここで熱回収されたのち経路２０を通って中間吸
収塔１０に導入される。

第四層転化器６に於て最終転化率を達成した三酸化硫黄
ガスは経路２４を通って第二エコノマイザ−１１に入り
、ここで熱回収されたのち経路２５を通って最終吸収塔
１２に導入され、濃硫酸に三酸化硫黄を吸収されて排ガ
ス２６となって放出される。

図中、点線２７で示される通路は各種触媒特性により選
定される弁なしのバイパス管で、第一熱交換器７からの
二酸化硫黄ガスに中間吸収塔１０からの低温二酸化硫黄
ガスを混合せしめる。

表１に、本発明プロセスフローの転化器群入口温度の無
調節状態での負荷変更による影響および総合転化率、並
に熱交換器各点の温度範囲と他プロセスフローに於ける
熱交換器チューブ温度範囲との比較を示す。

なお本データは、０総合転化率設計値９９．７％以上 ０操業二酸化硫黄ガス濃度約１０．５１％であり、また
従来のプロセスはＡフローまたはＢフローに属する。

以上の如く本発明は、中間吸収塔から後段の転化反応の
ための二酸化硫黄ガスの予熱に当り、最初に、この硫酸
ならびに硫酸ミストを含む低温ガスを第一層転化器から
の高温三酸化硫黄ガスと並流型熱交換器にて熱交換せし
め、次いで第二層転化器から出る三酸化硫黄ガスと熱交
換することにより、負荷変更に対して、全操作範囲に亘
って第一層転化器入ロガス条件としてのガスの濃度、温
度を凡そ一定にしても他層転化器温度を調整すること無
く、腐蝕およびスケーリング等による転化率の劣化を生
ぜず、長期の安定、高転化率の維持による排ガス有害成
分の低い値を維持できた。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明を実施するための装置の一例を示すフロー
ダイヤフラムである。 １・・・・・・硫黄燃焼炉、２・・・・・・ボイラーお
よび熱交換器、３・・・・・・第一層転化器、４・・・
・・・第二層転化器、５・・・・・・第三層転化器、６
・・・・・・第四層転化器、７・・・・・・並流型第一
熱交換器、８・・・・・・向流型第二熱交換器、９・・
・・・・第一エコノマイザ−，１０・・・・・・中間吸
収塔、１１・・・・・・第二エコノマイザ−１１２・・
・・・・最終吸収塔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 硫黄燃焼ガスを原料とする二重接触法による硫酸製
   造法で、三層の前段と後段とからなる転化器を使用し、
   中間吸収塔からの低温二酸化硫黄ガスを後段の転化器に
   導入するための加熱と、第一層および第二層転化器によ
   り転化昇温された高温三酸化硫黄ガスを第二層および第
   三層転化器に導入するための冷却とを行なう熱交換に於
   て、最初に、中間吸収塔からの低温二酸化硫黄ガスと第
   一層転化器からの高温三酸化硫黄ガスとを並流型第一熱
   交換器において並流熱交換せしめ、次に、この熱交換さ
   れた二酸化硫黄ガスに、前記中間吸収塔から並流型第一
   熱交換器への経路からバイパスした低温二酸化硫黄ガス
   を混合せしめ、そしてこの混合させた二酸化硫黄ガスと
   第二層転化器からの三酸化硫黄ガスとを第二熱交換器に
   おいて熱交換せしめることを特徴とする負荷変更に対し
   転化器群の入口ガス温度調整を不要とする転化工程を有
   する硫酸の製造法。