Przedmiotem wynalazku jest sposób kontaktowy wytwarzania kwasu siarkowego, bedacego jednym z najwazniejszych produktów chemii podstawowej.Korzystnie sposób ten znajduje zastosowanie w urzadzeniach o duzej zdolnosci produkcyjnej.Znany jest z publikacji A.G. Amelincf „Technologija siernoj kisloty", M. „Chimija" 1971 r. str. 245, 254 sposób kontaktowy wytwarzania kwasu siarkowego, polegajacy na tym, ze siarke lub piryt poddaje sie prazeniu, a zawarty w otrzymanej mieszaninie gazowej bezwodnik siarkawy poddaje sie utlenianiu do bezwodnika siarkowego, a nastepnie pochlania sie bezwodnik siarkowy z mieszaniny gazowej przy pomocy kwasu siarkowego o stezeniu 95% w temperaturze 60-120°C. Wyjsciowe stezenie bezwodnika siarkowego w gazie wynosi okolo 7% objetosciowych, wilgotnosc co najwyzej 0,02% objetosciowych.Znaczna wielkosc cisnienia równowagowego par wody nad kwasem siarkowym o stezeniu 95% powoduje powstawanie w tym sposobie zwykle duzych ilosci mgiel kwasu siarkowego. Zawartosc mgly w gazie uchodza¬ cym wynosi w zaleznosci od temperatury i innych wlasciwosci procesu 0,7—44g/nm3, co silnie obniza stopien pochlaniania bezwodnika siarkowego. Oddzielenie mgly kwasu siarkowego z gazów uchodzacych natrafia na znaczne trudnosci techniczne. W celu pochlaniania mgly konieczne jest stosowanie specjalnych urzadzen - elek¬ trofiltrów, urzadzen skomplikowanych o znanych rozmiarach.W przemysle w celu pochlaniania bezwodnika siarkowego stosuje sie kwas siarkowy w waskim zakresie stezen 98,5±0,3%, w którym równowage cisnienie par wody nad kwasem siarkowym ma najmniejsza wielkosc, praktyczn ie równa zeru.Tak waski zakres stezen kwasu siarkowego stwarza koniecznosc doprowadzania omawianego kwasu w celu pochlaniania bezwodnika siarkowego w ilosci co najmniej 5 kg na 1 kg mieszaniny gazowej zazwyczaj 8-12 kg.Szybkosc przeplywu mieszaniny gazowej zwykle wynosi co najwyzej 2 nm/sek.Tego rodzaju rezim pozwala na obnizenie zawartosci mgly w gazach wylotowych do wielkosci minimalnej 0,1-0,4 g/nm3 i pozwala* osiagnac stopien pochlaniania bezwodnika siarkowego 99,9%. Jednakze sposób ten charakteryzuje sie niewielka intensywnoscia przebiegajacych procesów.Celem wynalazku jest usuniecie omówionych niedogodnosci.2 90 585 Za podstawe wynalazku przyjeto zagadnienie opracowania takiego sposobu kontaktowego wytwarzania kwasu siarkowego, który eliminowalby tworzenie sie mgly kwasu siarkowego i pozwalalby na prowadzenie procesu z wysoka intensywnoscia.Sposób kontaktowy wytwarzania kwasu siarkowego na drodze prazenia siarki lub pirytu, z kolejno nastepujacym wytworzeniem mieszaniny gazowej, zawierajacej co najwyzej 0,02% objetosciowych par wody utlenieniem bezwodnika siarkawego, zawartego we wskazanej mieszaninie gazowej do bezwodnika siarkowego i pochlanianiem bezwodnika siarkowego z mieszaniny gazowej za pomoca 92-98% kwasu siarkowego w tempera¬ turze 30—125°C, polega wedlug wynalazku na tym, ze podczas pochlaniania z mieszaniny gazowej bezwodnika siarkowego, stosuje sie kwas siarkowy w ilosci co najwyzej 1,5 kg na 1 kg mieszaniny gazowej przy predkosci wskazanej mieszaniny gazowej co najwyzej 13 nm/sek.Korzystne jest prowadzenie procesu wedlug wynalazku przy stezeniu bezwodnika siarkowego w mieszani¬ nie gazowej co najmniej 0,25% objetosciowych.Obnizenie stezenia podawanego kwasu siarkowego do 92% w sposobie wedlug wynalazku nie powoduje tworzenia sie wiekszych ilosci mgly. Zawartosc mgly kwasu siarkowego w gazach wylotowych nie przekracza 0,15g/nm3.Sposób wedlug wynalazku pozwala na uzyskanie wysokiego stopnia pochlaniania bezwodnika siarkowego z mieszaniny gazowej, okolo 99,9%.Tego rzedu stopien pochlaniania odpowiada wymaganiom technologicznym przemyslu kwasu siarkowego.Sposób kontaktowy wytwarzania kwasu siarkowego wedlug wynalazku moze byc przeprowadzony w jednym lub w kilku nastepujacych po sobie etapach Sposób wedlug wynalazku moze byc stosowany do wytwarzania kwasu siarkowego z róznych rodzajów surowców: siarki, pirytu, gazów odlotowych metalurgii metali niezelaznych.Oprócz oczywistych technicznych zalet, takich jak niewystepowanie mgly kwasu siarkowego i koniecznos¬ ci jego odzyskiwania, sposób wedlug wynalazku charakteryzuje sie takze wysoka intensywnoscia przebiegajacych procesów. Wedlpg wstepnych projektowych opracowan naklady inwestycyjne na oddzial absorpcyjny przy zastosowaniu sposobu wedlug wynalazku zmniejszaja sie 5-krotnie.Sposób kontaktowy wytwarzania kwasu siarkowego wedlug wynalazku jest oparty na nastepujacych fizycznych wlasciwosciach ukladu, zawierajacego wodne roztwory kwasu siarkowego i gazowa mieszanine, w sklad która] wchodzi bezwodnik siarkowy, a w której to mieszaninie nie wystepuje para wodna.W sklad par nad roztworami kwasu siarkowego wchodza czasteczki wody, kwasu siarkowego i bezwodnika siarkowego. Dla kwasu siarkowego o stezeniu 98,5% calkowita preznosc p«r jest najmniejsza i przy zwyklych temperaturach prooesu 60-120° C jest praktycznie równa zeru.Ze zwiekszeniem stezenia kwasu siarkowego powyzej 98,5% gwaltownie wzrasta preznosc par bezwodnika siarkowego i znacznie zwieksza sie preznosc par kwasu siarkowego. Ze zmniejszaniem stezenia kwasu siarkowego ponizej 98,6% zwieksza sie preznosc par wody i zmniejsza sie preznosc par kwasu siarkowego.Tworzenie mgly kwasu siarkowego w procesie pochlaniania bezwodnika siarkowego zachodzi w nastepuja¬ cy sposób. Czasteczki wody ocTrywaja sie z powierzchni wodnego roztworu kwasu siarkowego i laczac sie w fazie gazowej z czasteczkami bezwodnika siarkowego tworza przesycone pary kwasu siarkowego, które natychmiast objetosciowo skraplaja sie i tworza mgle. Jednoczesnie z tym procesem zachodzi pochlanianie bezwodnika siarkowego na powierzchni kwasu siarkowego Ilosc tworzacej sie mgly kwasu siarkowego jest proporcjonalna do ilosci wydzielajacej sie pary wodnej a ta ostatnia tym mniejsza, niz wyzsze jest stezenie wodnych roztworów kwasu siarkowego.Jesli stworzyloby sie takie warunki, przy których powierzchnia wodnego roztworu kwasu siarkowego mialaby ograniczona wielkosc i bylaby wystarczajaco stabilna, a predkosc przemieszczania czasteczek bezwod¬ nika siarkowego z fazy gazowej do tej powierzchni bylaby wystarczajaco duza, to powierzchnia wodnego roztworu kwasu siarkowego, majacego srednie stezenie nizsze od 98%, szybko nasycilaby sie bezwodnikiem siarkowym do stezenia 98,5% i wyzszego Powierzchnia ta nie bylaby wówczas zdolna do wydzielania par wody do fazy gazowej, co prowadziloby do powstrzymywania tworzenia sie mgly. Powstawaniu takich warunków sprzyja zmniejszenie ilosci kwasu siarkowego przypadajacego na jednostke ilosci gazu, zwiekszenie predkosci gazu i zwiekszenie zawartosci bezwodnika siarkowego w wyjsciowej mieszaninie gazowej Sposób kontaktowy wytwarzania kwasu siarkowego realizuje sie nastepujaco. Siarke poddaje sie prazeniu w piecu w srodowisku osuszonego powietrza .Otrzymany gaz, zawierajacy bezwodnik siarkawy, przeprowadza sie do aparatu kontaktowego w ceiu utlenienia bezwodnika siarkawego do bezwodnika siarkowego.W przypadku stosowania jako surowca pirytu, gaz prazalniczy, otrzymany w wyniku prazenia surowca, poddaje sie oczyszczeniu, nastepnie suszy sie i kieruje do oparatu kontaktowego w celu utlenienia bezwodnika siarkawego do bezwodnika siarkowego. Po wyjsciu z aparatu kontaktowego mieszanine gazowa ochladza sie90 585 3 i doprowadza do urzadzenia absorpcyjnego, skladajacego sie z trzech stopni. Kazdy ze stopni urzadzenia stanowi rzad równolegle pracujacych^ pionowych rurek roboczych zaopatrzonych w plaszcz chlodzacy.Mieszanine gazowa, zawierajaca bezwodnik siarkowy i nie zawierajaca par wody przepuszcza sie kolejno .. przez wszystkie trzy stopnie w kierunku od dolu do góry. W kazdym stopniu do dolnej czesci rurek roboczych, doprowadza sie zasilajacy kwas siarkowy, który jest porywany przez strumien gazowy i który poruszajac sie wspólpradowo razem z gazem, pochlania z tego gazu bezwodnik siarkowy Przy ujsciu z rurek roboczych kazdego ze stopni, kwas siarkowy jest oddzielany od strumienia gazowego i jest odprowadzany z urzadzenia, a mieszanine gazowa kieruje sie do nastepnego stopnia.W celu lepszego zrozumienia sposobu wedlug wynalazku podano nizej szczególowe przyklady, ilustrujace sposób kontaktowy wytwarzania kwasu siarkowego wedlug wynalazku.Przyklad I. Piryt poddaje sie prazeniu w piecu w srodowisku nieouszonego powietrza. Otrzymany gaz prazalniczy poddaje sie oczyszczeniu i ochlodzeniu, nastepnie suszy sie az do uzyskania koncowej wilgotnosci 0,01% objetosciowych. Po osuszaniu mieszanine gazowa podaje sie do aparatu^ kontaktowego w celu utlenienia bezwodnika siarkawego do bezwodnika siarkowego. Po wyjsciu z aparatu kontaktowego mieszanine gazowa chlodzi sie.Ochlodzona mieszanine gazowa o wyjsciowym stezeniu bezwodnika siarkowego 6,88% objetosciowych, w temperaturze 112°C pod cisnieniem, bliskim atmosferycznemu, przepuszcza sie przez rurke robocza o we¬ wnetrznej srednicy 21 mm i o dlugosci 1,5 m, od dolu do góry z predkoscia 14,9 nm/sek. Do dolnej czesci rurki roboczej podaje sie kwas siarkowy o stezeniu 96,2% w temperaturze 43°C w ilosci 1,47 kg na 1 kg mieszaniny gazowej. Kwas ten jest porywany przez strumien gazowy i przesuwajac sie wspólpradowo z dolu do góry razem z gazem, czesciowo w postaci warstewki na wewnetrznej powierzchni rurki roboczej, a czesciowo w postaci bryzgów w samym centrum strumienia gazowego, pochlania bezwodnik siarkowy z mieszaniny gazowej Kwas siarkowy w pierwszym etapie nasyca sie do stezenia 98,8% w wyniku pochlaniania kwasu siarkowe¬ go. Nasycony kwas siarkowy oddziela sie w separatorze od strumienia gazowego przy ujsciu z rurki roboczej pierwszego stopnia.Do plaszcza doprowadza sie wode chlodzaca w temperaturze 25°C.W pierwszym stopniu z mieszaniny gazowej pochlaniana jest znaczna czesc bezwodnika siarkowego.Mieszanine gazowa chlodzi sie do temperatury 73°C. Nastepnie mieszanine gazowa kieruje sie do drugiego stopnia urzadzenia absorpcyjnego który jest identyczny w konstrukcji do stopnia pierwszego.Do dolnej czesci rurki roboczej drugiego stopnia doprowadza sie kwas siarkawy o stezeniu 95,9% wtemperaturze 38°C w ilosci 0,97 kg na 1 kg mieszaniny gazowej W drugim stopniu urzadzenia absorpcyjnego kwas siarkowy nasyca sie bezwodnikiem siarkowym do stezenia 97,4%, a gazowa mieszanina coraz mniej zawiera bezwodnika siarkowego i ulega ochlodzeniu do temperatury 47°C.Mieszanine gazowa, w której stezenie bezwodnika siarkowego wynosi 0,32% objetosciowych, po wyjsciu z drugiego stopnia urzadzenia absorpcyjnego, przepuszcza sie z predkoscia 13,9 nm/sek przez rurke robocza trzeciego stopnia urzadzenia absorpcyjnego. Konstrukcja urzadzenia trzeciego stopnia jest identyczna do dwóch pierwszychetapów. ' Do dolnej czesci rurki roboczej trzeciego stopnia doprowadza sie kwas siarkowy o stezeniu 96,9% w temperaturze 30°C w ilosci 0,45 kg na 1 kg mieszaniny gazowej Przy wyjsciu z trzeciego stopnia urzadzenia absorpcyjnego kwas siarkowy ma stezenie 97,2% i temperature 34°C.Mieszanina gazowa, wychodzaca z trzeciego stopnia, zawiera 0,323 g/nm3 niepochlonietego bezwodnika siarkowego i 0,032 g/nm3 mgly kwasu siarkowego. Calkowity stopien pochlaniania bezwodnika siarkowego we wszystkich trzech stopniach, z uwzglednieniem strat w postaci niepochlonietego bezwodnika siarkowego w pos¬ taci mgly wynosi 99,86%.Kwas siarkowy, wyplywajacy z trzech stopni urzadzenia adsorpcyjnego ma duzo wyzsze stezenie niz kwas, podawany przy zasilaniu tych stopni. Kwas ze wszystkich trzech stopni kieruje sie do mieszarki, stad tez czesc kwasu odprowadza sie jako produkt a pozostala czesc podaje sie do zasilania stopni urzadzenia adsorpcyjnego.Przyklady II, III i IV. Siarke prazy sie w srodowisku powietrza, uprzednio osuszonego, az do uzyskania koncowej wilgotnosci 0,02% objetosciowych. Otrzymany gaz, zawierajacy bezwodnik siarkowy, kieruje sie do operatu kontaktowego w celu utlenienia bezwodnika siarkawego do bezwodnika siarkowego. Po wyjsciu z aparatu kontaktowego mieszanine gazowa ochladza sie i kieruje do urzadzenia absorpcyjnego, analogicznego do opisanego w przykladzie I.Parametry charakteryzujace prace urzadzenia adsorpcyjnego podano w tablicy.4 90 585 PL