PL165401B1

PL165401B1 - Sposób wytwarzania kwasu siarkowego PL

Info

Publication number: PL165401B1
Application number: PL28807890A
Authority: PL
Inventors: Zdzislaw Kowalewski; Piotr Grzesiak; Stefan Oborski; Wlodzimierz Hopke; Jan Ziolkowski
Original assignee: Inst Chemii Nieorganicznej; Torunskie Zaklady Przemyslu Ni
Priority date: 1990-12-03
Filing date: 1990-12-03
Publication date: 1994-12-30
Also published as: HUT61707A; RU2046756C1; HU913764D0; PL288078A1; DE4138618A1; DE4138618C2; CZ281143B6; HU211443B; CS364991A3

Abstract

1. Sposób wytwarzania kwasu siarkowego metoda trójstopniowego utleniania dwutlenku siarki z miedzystopniowym usuwaniem trójtlenku siarki, w którym gazy kierowane na drugi stopien kontaktowania ogrzewa sie gazami pierwszego stopnia kontaktowania, znamienny tym, ze gazy kierowane na trzeci stopien kontaktowania dogrzewa sie gazami goracymi z pieca do spalania siarki. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania kwasu siarkowego metodą trójstopniowego utleniania dwutlenku siarki z międzystopniowym usuwaniem wytworzonego trójtlenku siarki.

Z opisu patentowego RFN nr 2 838 112 znany jest sposób wytwarzania kwasu siarkowego na drodze trójstopniowej konwersji z międzystopniową absorpcją trójtlenku siarki. W tym rozwiązaniu proces utleniania jest prowadzony w pięciopółkowym aparacie kontaktowym, którego trzy pierwsze półki stanowią pierwszy stopień kontaktowania, a czwarta i piąta półka tworzą odpowiednio drugi i trzeci stopień kontaktowania. Po pierwszym i drugim stopniu kontaktowania stosuje się międzystopniową absorpcję wytworzonego trójtlenku siarki, a po trzecim stopniu kontaktowania gazy są kierowane do absorpcji końcowej, a następnie do atmosfery. Celem utrzymania właściwych warunków temperaturowych procesu utleniania dwutlenku siarki gazy z pierwszego i drugiego stopnia kontaktowania po poddaniu ich procesowi absorpcji są ogrzewane w wymiennikach ciepła do temperatury około 430°C. Proces ogrzewania realizuje się dwustopniowo -najpierw gazami opuszczającymi trzecią półkę aparatu kontaktowego, a następnie podgrzewanie gazów po pierwszym stopniu absorpcji odbywa się gazami po pierwszej półce aparatu kontaktowego, a gazów po drugim stopniu absorpcji - gazami po drugiej półce aparatu kontaktowego. Gazy opuszczające trzecią półkę aparatu kontaktowego najpierw ogrzewają gazy po drugim stopniu absorpcji, a następnie gazy po pierwszym stopniu absorpcji. Proces utleniania dwutlenku siarki na wszystkich półkach aparatu kontaktowego prowadzony jest na stacjonarnym złożu katalizatora, a usuwanie trójtlenku siarki może być realizowane na drodze absorpcji lub kondensacji lub absorpcji i kondensacji.

Również z opisu patentowego RFN nr 2 847 602 znany jest sposób wytwarzania kwasu siarkowego na drodze trójstopniowego utleniania dwutlenku siarki z międzystopniowym usuwaniem wytworzonego trójtlenku siarki. Według tego rozwiązania gazy z pierwszego, względnie długiego stopnia kontaktowania po międzystopniowym usunięciu z nich trójtlenku siarki ogrzewa się ponownie do wymaganej temperatury trójstopniowo. Początkowo ogrzewanie realizuje się gazami z pierwszego stopnia kontaktowania, następnie gazami z drugiego i/lub trzeciego stopnia kontaktowania, zaś podgrzewanie ostateczne gazów wchodzących na drugi stopień kontaktowania odbywa się gazami po pierwszej półce, a gazów wchodzących na trzeci stopień - gazami po drugiej półce aparatu kontaktowego.

Przedstawione powyżej rozwiązania nie zapewniają pełnej autotermiczności procesu wytwarzania kwasu siarkowego ponieważ nie uwzględniają znacznego spadku stopnia przemiany dwutlenku siarki do trójtlenku siarki na pierwszym stopniu kontaktowania przy wykorzystaniu tradycyjnego wypełnienia półek katalizatora w formie cylindrów. Następną wadą tych rozwiązań stanowi niemożność ich wdrożenia przy modernizacji instalacji bez zasadnicznej przebudowy istniejących układów cieplnych.

165 401

W sposobie wytwarzania kwasu siarkowego metodą trójstopniowego utleniania dwutlenku siarki z międzystopniowym usuwaniem trójtlenku siarki, gazy kierowane na drugi stopień kontaktowania ogrzewa się gazami pierwszego stopnia kontaktowania, a gazy kierowane na trzeci stopień kontaktowania według wynalazku wstępnie ogrzewa się korzystnie gazami opuszczającymi drugi lub trzeci stopień kontaktowania, a następnie dogrzewa się gazami gorącymi z pieca do spalania siarki.

Proponowane rozwiązanie, poprzez wykorzystanie energii cieplnej części gorących gazów z pieca do spalania siarki zapewnia pełną autotermiczność procesu przy wypełnieniu aparatu kontaktowania katalizatorem w postaci pierścieni, co dodatkowo umożliwia zwiększenie wydajności instalacji. Ponadto rozwiązanie według wynalazku gwarantuje uzyskanie wysokiego stopnia przemiany końcowej i umożliwia znaczne zmniejszenie emisji do atmosfery dwutlenku siarki w trakcie rozruchu instalacji.

Dodatkową zaletą tego rozwiązania jest możliwość dobudowy trzeciego stopnia kontaktowania przy zachowaniu dotychczasowego układu instalacji utleniania dwustopniowego, co znacznie ogranicza zakres prac modernizacyjnych.

Wynalazek zostanie bliżej omówiony na przykładzie wykonania za pomocą rysunku, na którym fig. 1 jest schematem instalacji ze wstępnym podgrzewaniem gazów kierowanych na trzeci stopień kontaktowania gazami po trzecim stopniu kontaktowania, a fig. 2 jest schematem instalacji ze wstępnym podgrzewaniem gazów kierowanych na trzeci stopień kontaktowania gazami po drugim stopniu kontaktowania.

Płynna siarka o temperaturze 145°C jest podawana do pieca 1, gdzie w atmosferze osuszonego powietrza zachodzi proces spalania. W wyniku tego procesu wytwarzają się gazy o zawartości około 11% dwutlenku siarki i temperaturze około 1000°C. Gazy te kierowane są do kotła utylizatora 2, w którym są schładzane, po czym kierowane do aparatu kontaktowego 3. Aparat kontaktowy posiada pięć półek wypełnionych katalizatorem w postaci pierścieni. Pierwsze trzy półki aparatu kontaktowego stanowią pierwszy stopień kontaktowania, a półki czwarta i piąta - odpowiednio drugi i trzeci stopień kontaktowania. Temperatura gazów wprowadzanych do aparatu kontaktowego wynosi około 425°C i temperaturę tą reguluje się poprzez dodawanie do gazów po kotle utylizatorze 2 odpowiedniej ilości gazów gorących z pieca 1.

Na pierwszej półce aparatu kontaktowego 3 następuje utlenienie dwutlenku siarki i w wyniku tego procesu temperatura gazów wzrasta do około 600°C. Gazy po pierwszej półce aparatu kontaktowego schładza się w wymienniku ciepła 4 do temperatury około 460°C gazami poabsorpcyjnymi kierowanymi na drugi stopień kontaktowania, po czym kieruje się je na drugą półkę aparatu kontaktowego 3. Po drugiej półce aparatu kontaktowego 3 gazy o temperaturze około 530°C kieruje się do wymiennika ciepła 5 gdzie schładza się je do temperatury około 450°C gazami poabsorpcyjnymi kierowanymi na drugi stopień kontaktowania, po czym wprowadza się je na trzecią półkę aparatu kontaktowego 3. Gazy opuszczające trzecią półkę aparatu kontaktowego mają temperaturę około 480°C i podaje się je na dwa wymienniki ciepła 6 i 7 gdzie schładza się je do temperatury około 200°C, po czym kieruje się je do międzystopniowej wieży absorpcyjnej WA I celem usunięcia z nich trójtlenku siarki.

Z wieży absorpcyjnej WA I gazy o temperaturze około 70°C podgrzewa się w połączonych szeregowo wymiennikach 6, 5 i 4 do temperatury około 430°C gazami pierwszego stopnia kontaktowania i wprowadza się czwartą półkę aparatu kontaktowego 3 stanowiącą drugi stopień kontaktowania, gdzie następuje dalsze utlenianie dwutlenku siarki. Po drugim stopniu kontaktowania gazy o temperaturze około 450°C schładza się w ekonomizerze 8 do temperatury około 200°C i kieruje się do wieży absorpcyjnej WA II, gdzie następuje usunięcie przereagowanego trójtlenku siarki.

Po wieży absorpcyjnej WA II gazy o temperaturze około 80°C kieruje się na piątą półkę aparatu kontaktowego stanowiącą trzeci stopień kontaktowania po uprzednim podgrzaniu do temperatury około 425°C. Proces podgrzewania realizuje się dwuetapowo: najpierw gazy podgrzewa się w połączonych szeregowo wymiennikach ciepła 9 i 10 gazami opuszczającymi trzeci stopień kontaktowania, a następnie dogrzewa się w wymienniku 11 gazami gorącymi z pieca 1. Na piątej półce aparatu kontaktowego zachodzi utlenianie powstałego dwutlenku siarki, tak że

165 401 całkowity stopień przemiany wynosi 99,95%, a gazy o temperaturze około 440°C po schłodzeniu w wymiennikach 9 i 10 do temperatury około 180°C kieruje się do wieży absorpcyjnej WA III, skąd po usunięciu trójtlenku siarki są wyrzucane do atmosfery.

W przykładzie przedstawionym na fig. 2 gazy po drugiej wieży absorpcyjnej WA II kierowane na trzeci stopień kontaktowania wstępnie ogrzewa się w wymiennikach 9 i 10 gazami opuszczającymi drugi stopień kontaktowania, a następnie dogrzewa się w wymienniku 11 gazami gorącymi z pieca 1. __

Fig.2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 10 000 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania kwasu siarkowego metodą trójstopniowego utleniania dwutlenku siarki z międzystopniowym usuwaniem trójtlenku siarki, w którym gazy kierowane na drugi stopień kontaktowania ogrzewa się gazami pierwszego stopnia kontaktowania, znamienny tym, że gazy kierowane na trzeci stopień kontaktowania dogrzewa się gazami gorącymi z pieca do spalania siarki.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że gazy kierowane na trzeci stopień kontaktowania przed dogrzaniem gazami gorącymi z pieca do spalania siarki ogrzewa się gazami opuszczającymi drugi stopień kontaktowania.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że gazy kierowane na trzeci stopień kontaktowania przed dogrzaniem gazami gorącymi z pieca do spalania siarki ogrzewa się gazami opuszczającymi trzeci stopień kontaktowania.