Uprawniony z patentu: Badische Anilin—u. Soda-Fabrik AG, Ludwigshafen (Republika Federalna Niemiec) Sposób wytwarzania trójtlenku siarki Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania trójtlenku siarki.Wytwarzanie trójtlenku siarki w skali technicznej prowadzi sie przez reakcje dwutlenku siarki z nadmiarem tlenu w obecnosci katalizatora zgodnie z równaniem: S02 + 1/2 02 * S03 - 21,9 Kkal.Reakcja jest egzotermiczna, a ponadto w wysokim stopniu zalezna od temperatury.Jako katalizator stosuje sie obecnie kontaktowa mase wanadowa, która zastapila poprzednio stosowany kosztowny i wrazliwy na za¬ trucie kontaktu katalizator z platyny. Katalityczna reakcja zachodzi w kilku warstwach znajdujacych sie w spo¬ czynku..Wedlug znanych metod gazy zawierajace dwutlenek siatki o stezeniu 8—10% objetosciowych S02 o tem¬ peraturze okolo 450°C wprowadza sie do pierwszej warstwy masy kontaktowej.w której ulegaja reakcji do 60%, przy czym temperatura wzrasta do 620-630°C. Wyzszy stopien przereagowania jest niemozliwy ze wzgledu na zaleznosc od temperatury równowagi S02/S03. Wskutek tego gazy trzeba oziebic znowu do temperatury np. 450°C. Do tego niezbedne sa obszerne wymienniki ciepla. Po oziebieniu przepuszcza sie gazy przez druga warstwe masy kontaktowej w której przy ogrzaniu do temperatury okolo 550°C osiaga sie wzrost przereago¬ wania do ponad 85%. Po oziebieniu gazów w dalszym ukladzie wymienników ciepla do temperatury np. 420°C w trzeciej warstwie masy kontaktowej nastepuje podwyzszenie stopnia przemiany do np, okolo 96%, przy czym temperatura sie nieco podnosi o okolo 30°C. Powyzsze podwyzszenie temperatury likwiduje sie w trzecim ukladzie wymienników ciepla tak, ze gazy, posiadajace ostatecznie znów temperature 420°C wchodza do czwartej i ostatniej warstwy masy kontaktowej, w której nastepuje koncowa przemiana wynoszaca ponad 98% w warunkach zblizonych do równowagi termicznej.Latwo pojac, ze ten sposób postepowania wymaga znacznych kosztów inwestycyjnych i dokladnego nad¬ zoru azeby osiagnac pozadana przemiane koncowa. Szczególnie przy konstrukcji pieców nalezy zwracac uwage na to, zeby odprowadzenie gazów i ich ponowne wprowadzanie zachodzilo tak, aby nie wplywala szkodliwie na rówpomierny przeplyw gazu przez przekrój pieca i przez rózne warstwy masy kontaktowej, poniewaz w przeciw¬ nym razie nie osiagnie sie odpowiedniej przemiany koncowej.2 81364 Zamiast posredniego oziebienia w wymiennikach ciepla mozna miedzy poszczególnymi warstwami masy kontaktowej stosowac bezposrednie oziebianie przez dodanie zimnych gazów np. zimnego powietrza. Poza tym, ze dokladno wymieszanie duzych ilosci goracego gazu z mala iloscia zimnego gazu stanowi specjalny problem techniczny, metoda ta prowadzi do zwiekszenia objetosci, podwyzszonych kosztów zwiazanych z urzadzeniem absorpcyjnym S03 i ewentualnie z urzadzeniem do osuszania powietrza. Tak, ze wieksza czesc oszczednosci , uzyskanych przez co najmniej czesciowe wyeliminowanie wymiennika ciepla, znowu zostaje stracona.W ostatnich czasach znowu powrócono do powyzej opisanych zasad postepowania, wykorzystujac je prak¬ tycznie. Wedlug sposobu tak zwanej podwójnej katalizy, gazy po przejsciu juz trzeciej warstwy masy katalitycz¬ nej i osiagnieciu 90—93% przemiany poddaje sie posredniej absorpcji. Przez zwiazane z tym przesuniecie równo¬ wagi S02/S03 ewentualnie stosunku 02/S02 udaje sie gazy resztkowe po ponownym ogrzaniu doprowadzic w czwartej warstwie masy kontaktowej do przereagowania w 98%, tak ze calkowita przemiana wynosi 99,8%.Sposób ten ze wzgledu na wymagania co do zachowania czystosci powietrza, ma duze znaczenie i wskutek lepszej od innych sposobów wydajnosci pomimo wyzszych kosztów inwestycyjnych jest jednak ekonomiczny. Nie zmienia to jednak faktu, ze przeprowadzenie dwutlenku siarki w trójtlenek siarki jest kosztowne i stawia kons¬ truktorom pieców kontaktowych szczególne wymagania.Znane jest równiez prowadzenie reakcji dwutlenku siarki z tlenem w obecnosci fluidalnego katalizatora.Zamiast dwutlenku siarki mozna stosowac siarke, przy czym utworzony przez spalenie elementarnej siarki jako produkt posredni dwutlenek siarki za pomoca znajdujacego sie w nadmiarze tlenu, przechodzi w trójtlenek siarki.Reakcje prowadzi sie w temperaturze od okolo 320° do 590°C. Regulowanie temperatury w zlozu fluidalnym osiaga sie za pomoca obiegowego przeprowadzania masy katalitycznej podczas którego mase poza zlozem fluidal¬ nym oziebia sie i oziebiona mase katalityczna znowu z powietrzem doprowadza sie z powrotem do zloza fluidal¬ nego. Przy zwykle stosowanych temperaturach okolo 420°C uzyskuje sie w tym sposobie tylko normalne wydaj¬ nosci 98—98,5%. Przy wyzszej lub nizszej temperaturze osiaga sie male wydajnosci, poniewaz aktywnosc katali¬ zatora w niskich temperaturach spada, przy wyzszych temepraturach równowaga przemiany przesuwa sie w nie* korzystnym kierunku.Zadaniem wynalazku bylo przeprowadzenie reakcji siarki lub dwutlenku siarki z tlenem przy utrzymaniu za pomoca tych gazów warstwy katalizatora utleniania dwutlenku siarki do trójtlenku siarki w ruchu wirujacym, w podwyzszonych temperaturach i z odprowadzeniem ciepla reakcyjnego, tak zeby osiagnac wydajnosci wyzsze od 99%.Stwierdzono, ze zadanie to mozna rozwiazac gdy przez posrednie oziebianie zloza fluidalnego utrzymuje sie temperature przy wejsciu gazów do zloza fluidalnego na poziomie 480—650°C, a temperature przy wyjsciu gazów ze zloza fluidalnego na poziomie 350—420°C.Nieoczekiwanie okazalo sie, ze sposobem wedlug wynalazku udaje sie osiagnac wiekszy stopien przereago¬ wania niz dotychczas znanymi metodami, w których wewnatrz zloza fluidalnego utrzymuje sie równomierna temperature, chociaz w sposobie wedlug wynalazku stosuje sie temperatury czesciowo wyzsze i czesciowo nizsze od tych, które w reakcji prowadzonej na znanej drodze sa optymalne. Prawdopodobnie w procesie wedlug wynalazku wystepuje dostatecznie wysoka wymiana katalizatora w kierunku pionowym. W ten sposób czastki katalizatora, które w nizszych temperaturach górnej czesci zloza fluidalnego stracily swa katalityczna aktyw¬ nosc, przechodza do dolnej, goracej czesci zloza fluidalnego, gdzie sie reaktywuja.Utrzymywanie temperatury w zlozu fluidalnym osiaga sie w sposobie wedlug wynalazku przez odpowied¬ nie rozmieszczenie elementów chlodzacych. W celu utrzymania gradientów temperatury celowe jest umieszczenie okolo 20—40% calkowitej wymaganej powierzchni chlodzacej w srodkowej czesci zloza fluidalnego, stanowiacej jedna trzecia calego zloza, a 80—60% w górnej czesci zloza fluidalnego, stanowiacej równiez jedna trzecia calego zloza, podczas gdy dolna pozostala jedna trzecia zloza, nie wymaga chlodzenia.Dla osiagniecia szczególnie wysokiego stopnia przemiany korzystnie przy wejsciu gazów do zloza fluidal¬ nego, to znaczy mniej wiecej w dolnej czesci zloza, stanowiacej jedna trzecia calosci ustala sie temperature na poziomie 500—610°C, a przy wyjsciu gazów, to znaczy mniej wiecej w górnej jednej trzeciej zloza fluidalnego, utrzymywanie temperatury na poziomie 360-400°C.Przy poddawaniu reakcji gazów zawierajacych dwutlenek siarki, np, gazów prazalnych o zawartosci S02 8—12% objetosciowych wprowadza sie je w temperaturze 200—350°C do zloza fluidalnego. W przypadku stoso¬ wania do reakcji siarki, doprowadza sie ja do zloza fluidalnego w postaci stalej lub cieklej albo gazowej..Jako katalizatory stosuje sie znane katalizatory wanadowe, korzystnie o uziarnieniu 0,1-3 mm.Przyklad I. W reaktorze ze zlozem fluidalnym o srednicy 2960 mm i wysokosci 11000 mm umieszcza sie 10 cm3 katalizatora wanadowego o uziarnieniu 0,5-2 mm. W reaktorze fluidalnym umieszczone sa rury chlodnicze o powierzchni calkowitej 21 m2, zasilane obiegowa woda, która zostaje odparowana (temperatura81364 3 pary nasyconej 249°C). Elementy chlodnicze sa tak rozmieszczone, ze powierzchnia ich wynosi w srodkowej czesci zloza stanowiacej jego trzecia czesc 7 m2 a reszta znajduje sie w górnej czesci zloza znajdujacego sie wstanie fluidalnym i równiez wynoszacej jego trzecia czesc, przy czym calkowita wysokosc zloza fluidalnego wynosi 4000 mm. Dolna czesc zloza nie jest chlodzona.Na godzine wprowadza sie do reaktora 7600 cm3 gazu pochodzacego ze spalania siarki, o zawartosci 9% objetosciowych S02 o temperaturze 400°C.Temperatura w dolnej czesci zloza fluidalnego ustala sie w granicach 580—610°C podczas gdy temperatura w górnej jego czesci wynosi 360°C. Przemiana S02 w S03 wynosi 99,6%.Przyklad II. Stosuje sie reaktor taki jak opisany w przykladzie I, elementy chlodnicze posiadaja czynna powierzchnie 50 cm2 i sa tak umieszczone, ze okolo 17 m2 powierzchni chlodzacej przypada na srod¬ kowa czesc zloza fluidalnego odpowiadajaca jednej trzeciej calego zloza, a pozostala powierzchnia chlodzaca znajduje sie w górnej czesci zloza fluidalnego równiez stanowiaca jedna trzecia calego zloza.Do reaktora wprowadza sie na godzine 7600 m3 powietrza o temperaturze 200°C i 1000 kg elementarnej siarki w postaci cieklej. W warunkach takich samych jak w przykladzie I (temperatura, katalizator) otrzymuje sie przemiane w wysokosci 99,6%. PL PL