PL99885B1 - Sposob wytwarzania h dol 2 so dol 4 z gazow odlotowych o zmiennym w szerokim zakresie natezeniu przeplywu tych gazow,jak rowniez stezeniu so dol 2 tych gazach oraz uklad do wytwarzania h dol 2 so dol 4 z gazow odlotowych o zmiennym w szerokim zakresie natezeniu przeplywu tych gazow,jak rowniez stezeniu so dol 2 w tych gazach - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania H2S04 z gazów odlotowych o zmiennym w czasie w szerokim zakresie natezeniu przeplywu tych gazów, jak równiez stezeniu S02 w tych gazach, przezna¬ czony zwlaszcza do gazów odlotowych zawieraja¬ cych male ilosci S02. Sposób wedlug wynalazku, re¬ alizujacy podwójna konwersje S02 na S08 i absor¬ pcje SOs, znajduje zastosowanie szczególnie do ga¬ zów odlotowych powstajacych w procesach hutni¬ czych metali niezelaznych, w procesach chemicz¬ nych i innych.

Przedmiotem wynalazku jest równiez uklad do realizacji sposobu.

Znane sa sposoby stezeniowe, badz sposoby tem¬ peraturowe prowadzenia dwustopniowej konwersji S02 do S08 i absorpcji S03 z gazów, zawierajacych zmieniajace sie w szerokim zakresie ilosci reaguja¬ cego gazu oraz zmienne w czasie i male ilosci S02 w gazie, nie wystarczajace do autotermicznego pro¬ wadzenia procesu dwustopniowej konwersji, to jest ponizej objetosciowo 8%. Sposoby te umozliwiaja autotermicznosc procesu podwójnej konwersji przez zapewnienie badz odpowiednio wysokiego stezenia S02 badz odpowiednio wysokiej temperatury na pierwszym stopniu konwersji.

W sposobie znanym z polskiego opisu patentowego 56126 lub z opisu patentowego USA Nr 3 404 956 wystepuje koniecznosc stosowania dodatkowego su¬ rowca, jakim jest siarka, nie uzywanego w procesie hutniczym, w którym powstaja gazy odlotowe; wia- ze sie to z koniecznoscia zakupu siarki, jej dowozu, skladowania, wstepnego przygotowania do spalania to jest topnienia i filtracji, a wiec z szeregiem do¬ datkowych uciazliwych czynnosci; ponadto uzycie siarki powoduje zwiekszenie produkcji zanieczysz¬ czonego kwasu technicznego, nawet do 30%, co bio¬ rac pod uwage fakt, ze produkcja kwasu siarkowe¬ go w hutnictwie metali niezelaznych jest swego ro¬ dzaju „zlem koniecznym" stanowi dodatkowa nie¬ dogodnosc tego sposobu.

W sposobie znanym z opisu patentowego USA Nr 3 525 586 lub opisu patentowego RFN Nr 2 050 579 wystepuje koniecznosc prowadzenia procesu absorp¬ cji w pierwszym stopniu przy bardzo wysokiej tem¬ peraturze w urzadzeniach strumieniowych, miedzy innymi typu Venturi; do niedogodnosci tego sposo¬ bu nalezy mozliwosc stosowania tylko dla stezen S02 nie nizszych niz 6%, a przy stezeniach SÓ2 w gazach odlotowych nizszych od tej wartosci nalezy dodatkowo stosowac dopalanie siarki lub dogrzewa¬ nia gazu.

Znane sa równiez sposoby polegajace na dogrze¬ waniu gazu wstepujacego na pierwszy i drugi sto¬ pien konwersji to jest na uzyciu nosnika ciepla z zewnatrz, na przyklad przez spalanie paliw ga¬ zowych lub plynnych; do wad i niedogodnosci tych sposobów nalezy potrzeba stosowania dwóch nieza¬ leznych ukladów podgrzewajacych; koniecznosc za¬ trzymywania instalacji w przypadku awarii pod¬ grzewacza przed pierwszym stopniem konwersji; 99 88599 885 3 duze zuzycie paliwa; duze opory przeplywu gazu; skomplikowany system regulacji temperatury gazów wchodzacych na pierwszy stopien konwersji; ko- T ftiecfrripsc stosowania gazociagów obejsciowych z ar- : matura' przystosowana do gazów o wysokiej tempe- . raturze; duza powierzchnia wymienników ciepla i oraz,umieszczenie podgrzewaczy przed wejsciem ga- * zu na poszczególne stopnie konwersji, gdzie jest wy- Tnagana haidzo wysoka temperatura gazów, a co za tym idzie wysoka temperatura gazów odlotowych z podgrzewaczy, pociagajaca za soba duze straty ciepla.

Inne znane sposoby umozliwiaja autotermicznosc procesu podwójnej konwersji przez obnizenie tem¬ peratury zaplonu katalizatora; sposoby te nie sa jeszcze zastosowane na skale przemyslowa dla ga¬ zów odlotowych w hutnictwie.

Sposób wedlug wynalazku wytwarzania H2S04 z gazów odlotowych o zmiennym w szerokim zakre¬ sie natezeniu przeplywu tych gazów, jak równiez stezeniu S02 w tych gazach jest przeznaczony zwlaszcza dla niskiego stezenia S02 w tych gazach odlotowych, powodujacego brak autotermicznosci procesu przemiany S02 do SOa na pierwszym albo pierwszym i drugim lub na drugim stopniu kon¬ wersji to jest wystapienie niedoborów ciepla na tych stopniach — odpowiednio: -^Qa, +Qb albo —Qa, —Qb lub +Qa, —Qb. Istota sposobu wedlug wynalazku jest to, ze dla uzyskania procesu przemia¬ ny S02 na S03 na pierwszym (a) i drugim (b) stop¬ niu konwersji, mimo niskiego stezenia S02, ilosc ciepla potrzebna na pierwszym stopniu konwersji (a) do podgrzania gazu wchodzacego na ten pierw¬ szy stopien (a) przemieszcza sie z drugiego stopnia konwersji (b) na pierwszy stopien (a) oraz ilosc ciep¬ la, potrzebna na drugim stopniu konwersji (b) do podgrzania gazu wchodzacego na ten drugi stopien (b) uzupelnia sie ze zródla zewnetrznego (c). Stosu¬ je sie przy tym tylko jedno zewnetrzne zródlo ciepla (c) i to uzupelnienie ciepla ze zródla zewnetrznego (c) nastepuje jedynie wówczas, jezeli tego niedobo¬ ru ciepla na pierwszym stopniu konwersji (a) nie da sie uzupelnic wlasna (wewnetrzna) nadwyzka ciepla z drugiego stopnia konwersji (b), to jest jeze¬ li nie jest spelniona relacja (Qa) < (Qb).

Gaz po pierwszym (a) i drugim (b) stopniu kon¬ wersji kierowany jest poprzez wymienniki ciepla odpowiednio do pierwszej i drugiej wiezy absorp¬ cyjnej gdzie jest wytwarzany kwas siarkowy zna¬ nym sposobem przez absorpcje w kwasie siarko¬ wym S08 zawartego w gazie.

Uklad do wytwarzania H2S04 z gazów odlotowych - o zmiennym w szerokim zakresie natezeniu prze¬ plywu tych gazów, jak równiez stezeniu S02 w tych gazach, a zwlaszcza przy niskim stezeniu S02 w ga¬ zach odlotowych, w sklad którego wchodzi pierwszy (a) i drugi (b) stopien konwersji oraz pierwsza i dru¬ ga wieza absorpcyjna — polega na tym, ze ma wy¬ miennik ciepla (wa) i dogrzewacz (di) gazu wcho¬ dzacego na pierwszy stopien konwersji (a) oraz wy¬ miennik .ciepla (wb) i dogrzewacz (db) gazu wcho¬ dzacego na drugi stopien konwersji (b).

Uklad zaopatrzony jest w jedno zewnetrzne zród¬ lo ciepla (c). Drugi stopien (b) konwersji jest pola¬ czony z dogrzewaczem (da) gazu wchodzacego na 4 pietwszy stopien (a) konwersji — rurociagiem (6), zas dogrzewacz (da) gazu wchodzacego na drugi stopien (b) konwersji jest polaczony z wymiennikiem ciepla (wb) rurociagiem (7) natomiast zewnetrzne zródlo ciepla (c) jest polaczone z dogrzewaczem (db) gazu wchodzacego na drugi stopien (b) konwersji rurociagiem (10).

Uklad do realizacji sposobu wedlug wynalazku przedstawiony na rysunku — sklada sie z aparatu !• kontaktowego, majacego pierwszy stopien konwersji a w postaci pólek ai, a2,..., an tego aparatu — w przy¬ kladzie przyjeto an = 3 — i drugi stopien konwersji b w postaci pólek bi, b2,..., bn — w przykladzie przyjeto b2 = 1, jednego zewnetrznego zródla ciepla c, wymiennika ciepla wa i dogrzewacza da gazu wchodzacego na pierwszy stopien konwersji a, wy¬ miennika ciepla wb i dogrzewacza db gazu wcho¬ dzacego na drugi stopien konwersji b oraz pierwszej wiezy absorpcyjnej wi i drugiej wiezy absorpcyjnej wn. W sklad ukladu wchodza przewody (rurociagi), laczace wzajemnie wyzej wymienione urzadzenia.

Przewód 1, laczy niepokazana na rysunku, dmu¬ chawe z wymiennikiem ciepla wa i jest przezna¬ czony dla zimnego gazu wchodzacego na pierwszy stopien konwersji a. Przewód 2 laczy wymiennik wa z pierwszym stopniem konwersji a i jest przezna¬ czony dla goracego gazu.

Przewód 3 odgaleziajacy sie z przewodu 1 do do¬ grzewacza da — to jest bocznikujacy dogrzewacz w da w przewodzie 1 — jest przeznaczony dla czesci zimnego gazu wchodzacego na pierwszy stopien konwersji a i umozliwia doprowadzenie tego gazu do dogrzewacza da i odprowadzenie z niego gazu podgrzanego. Przewód 4 miedzy wymiennikiem wa i pierwsza wieza absorpcyjna wi umozliwia dopro¬ wadzenie gazu z wymiennika wa do tej wiezy wi, zas przewód 5 miedzy wi a wymiennikiem ciepla wb i miedzy wb a drugim stopniem konwersji b jest przeznaczony do odprowadzenia z pierwszej 40 wiezy absorpcyjnej i doprowadzenia do wymiennika ciepla wb gazu wchodzacego na drugi stopien kon¬ wersji b, a nastepnie do doprowadzenia gazu z te¬ go wymiennika wb do drugiego stopnia konwersji b. Przewód 6 laczy drugi stopien konwersji b z do- 45 grzewaczem da i jest przeznaczony do doprowadze¬ nia gazu z drugiego stopnia konwersji b do dogrze¬ wacza da, zas przewód 7, który laczy dogrzewacz da z wymiennikiem wb oraz wymiennik wb z wieza wn, jest przeznaczony do odprowadzania gazu z do- 50 grzewacza da i doprowadzenia go do wymiennika wb a nastepnie do odprowadzenia gazu z wymien¬ nika wb do drugiej wiezy absorpcyjnej wn i po przejsciu przez te wieze do odprowadzenia gazu do atmosfery. 55 Przewód 8 miedzy wymiennikiem ciepla wb gazu wchodzacego na drugi stopien konwersji b a do¬ grzewaczem tego gazu db oraz miedzy dogrzewa¬ czem db a przewodemT> jest przeznaczony dla czesci gazu wchodzacego na drugi stopien konwersji b eo i umozliwia doprowadzenie gazu z wymiennika ciep¬ la wb do dogrzewacza db i nastepnie na drugi sto¬ pien konwersji b.

Przewód 9 miedzy pierwszym stopniem konwersji a i wymiennikiem ciepla wb umozliwia doprowadze- 65 nie gazu z pierwszego stopnia konwersji a do wymien-99 885 nika wb i odprowadzenie tego gazu z wymiennika wb ponownie na pierwszy stopien konwersji a.

Przewód 10 miedzy zewnetrznym zródlem ciepla c, a dogrzewaczem db umozliwia wprowadzenie nos¬ nika ciepla — korzystnie spalin — ze zródla c do dogrzewacza db gazu wchodzacego na drugi stopien konwersji b, a nastepnie, po oddaniu ciepla, do od¬ prowadzenia nosnika tego ciepla do atmosfery.

Przyklad. Gaz prazalny o stezeniu S02 obje¬ tosciowo od 3,5 do 6%, w temperaturze okolo 60°C — po oczyszczeniu, odemgleniu i osuszeniu, o natezeniu przeplywu od 20 000 do 92 000 Nm3/ /godz — doprowadza sie z dmuchawy na pierwszy stopien konwersji a poprzez wymiennik ciepla wa, gdzie gaz ten podgrzewa sie do temperatury okolo 440°C cieplem gazu wychodzacego z pierwszego stop¬ nia konwersji a. Poniewaz stezenie S02 w gazie wchodzacym na pierwszy stopien konwersji a jest niskie i nie wystarcza na ogrzanie tego gazu do zadanej temperatury okolo 440°C cieplem przemia¬ ny SOa na S08 na tym pierwszym stopniu konwer¬ sji a — czesc gazu technologicznego wchodzacego na pierwszy stopien konwersji a jest kierowana do dogrzewacza da (przewodem 3), gdzie te czesc gazu podgrzewa sie czescia ciepla gazu wychodzacego z drugiego stopnia konwersji b (doprowadzonego przewodem 6).

Gaz wychodzacy z pierwszego stopnia^ konwersji a, po ochlodzeniu w wymienniku ciepla wa do tem¬ peratury okolo 200°C jest kierowany na pierwsza wieze absorpcyjna wi, a nastepnie do wymiennika ciepla wb gazu wchodzacego na drugi stopien kon¬ wersji b, gdzie gaz ten jest podgrzewany do tem¬ peratury okolo 420°C czescia ciepla gazu wychodza¬ cego z pierwszego stopnia konwersji a (doprowa¬ dzonego do wymiennika ciepla wb przewodem 9) i cieplem gazu wychodzacego z drugiego stopnia konwersji b (doprowadzonego do wymiennika wb przewodem 7).

Poniewaz stezenie S02 w gazie jest niskie — i nie wystarcza do ogrzania tego gazu (w wymienniku ciepla wb) przed wejsciem na drugi stopien kon¬ wersji b do zadanej temperatury okolo 420°C ciep¬ lem przemiany S02 na SOa na pierwszym stopniu konwersji a i na drugim stopniu konwersji b — czesc gazu, po wstepnym ogrzaniu w wymienniku ciepla wb do temperatury okolo 230°C cieplem gazu wychodzacego z drugiego stopnia konwersji b, jest kierowana do dogrzewacza db, gdzie gaz ten dogrze¬ wa sie cieplem z zewnetrznego zródla ciepla c (do¬ prowadzonym przy pomocy nosnika ciepla przewo¬ dem 10). Gaz wychodzacy z drugiego stopnia kon¬ wersji b, po ochlodzeniu w wymienniku ciepla wb (i ewentualnie czesciowo równiez w dogrzewaczu db) do temperatury okolo 180°C, jest kierowany do drugiej wiezy absorpcyjnej wn.

W wiezach absorpcyjnych wi i wn wytwarzany jest kwas siarkowy znanym sposobem przez absorp¬ cje, w kwasie siarkowym, S08 zawartego w gazie.

Nosnik ciepla ze zródla zewnetrznego c po odda¬ niu ciepla w dogrzewaczu db jest odprowadzony do atmosfery. 6 Do korzystnych skutków wynalazku mozna zali¬ czyc potrzebe stosowania tylko jednego ukladu do¬ grzewajacego z doprowadzeniem ciepla z zewnatrz, oraz mozliwosc dogrzewania gazów wstepujacych na pierwszy stopien konwersji (w przypadku bardzo niskich stezen S02) przez wykorzystanie ciepla ga¬ zów opuszczajacych drugi stopien konwersji, co wy¬ datnie poprawia bilans energetyczny procesu.

Umieszczenie podgrzewacza gazów, wstepujacych na pierwszy stopien konwersji i majacych stosunkowo niska temperature daje wysoki gradient tempera¬ tury oraz zwiazana z tym mala powierzchnie wy¬ miany ciepla i mozliwosc latwej regulacji tempera¬ tury w szerokim zakresie.

Umieszczenie podgrzewacza, wstepujacych na drugi stopien konwersji gazów równiez o stosunko¬ wo niskiej temperaturze pozwala na obnizenie tem¬ peratury spalin i zwiazane z tym zmniejszenie strat ciepla jak równiez zapewnia mozliwosc stosowania tanszych materialów konstrukcyjnych.

Claims (2)

Zastrzezenia patentowe

1. Sposób wytwarzania H2S04 z gazów odloto¬ wych o zmiennym w szerokim zakresie natezeniu przeplywu tych gazów jak równiez stezeniu S02 w tych gazach, a zwlaszcza przy niskim stezeniu SOa w tych gazach odlotowych przy zastosowaniu dwu¬ stopniowej konwersji S02 do S08, znamienny tym, ze ilosc ciepla, potrzebna na pierwszym stopniu konwersji do, podgrzania gazu wchodzacego na ten stopien przemieszcza sie z drugiego stopnia kon¬ wersji oraz ze ilosc ciepla, potrzebna na drugim stopniu konwersji do podgrzania gazu wchodzacego na ten stopien uzupelnia sie ze zródla zewnetrzne¬ go, przy czym stosuje sie tylko jedno zewnetrzne zródlo ciepla i to uzupelnienie ciepla ze zródla ze¬ wnetrznego nastepuje jedynie wówczas, jezeli nie¬ doboru ciepla na pierwszym stopniu konwersji nie da sie uzupelnic nadwyzka ciepla z drugiego stop¬ nia konwersji, a nastepnie gaz po pierwszym i dru¬ gim stopniu konwersji jest kierowany, poprzez wy¬ mienniki ciepla do pierwszej i drugiej wiezy absorp¬ cyjnej gdzie jest wytwarzany kwas siarkowy zna¬ nym sposobem przez absorpcje, w kwasie siarko¬ wym, S08 zawartego w gazie.

2. Uklad do wytwarzania H^C^ z gazów odloto¬ wych o zmiennym w szerokim zakresie natezeniu przeplywu tych gazów, jak równiez stezeniu S02 w tych gazach, a zwlaszcza przy niskim stezeniu S02 w tych gazach odlotowych, w którego sklad wcho¬ dzi pierwszy i drugi stopien konwersji oraz pierw¬ sza i druga wieza absorpcyjna, znamienny tym, ze ma wymiennik ciepla (wa\ i dogrzewacz (da) gazu wchodzacego na pierwszy stopien konwersji (a) oraz wymiennik ciepla (wb) i dogrzewacz (db) gazu wcho¬ dzacego na drugi stopien konwersji (b), jak równiez jedno zewnetrzne zródlo ciepla (c), przy czym dru¬ gi stopien konwersji (b) jest polaczony z dogrzewa¬ czem (da) rurociagiem (6), a dogrzewacz (da) z wy¬ miennikiem ciepla (wb) rurociagiem (7), zas zewne¬ trzne zródlo ciepla (c) jest polaczone z dogrzewa- lCzem (db) rurociagiem (10). 15 20 25 30 35 40 45 50 5599 885 LDA — Zaklad 2 — Typo, zam. 2160/78 — 100 egz. Cena 45 zl