SU1005885A1 - Реактор дл получени серной кислоты - Google Patents

Abstract

1РЕЛКТОР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ содержащий верт кальный дшшндрический корпус, Внутри которого размешена решетка с катализа- тором и тешюоб 1енниксхл, вводы дл  воды, вод ного пара и оеры и выводы дл  прок дуктов реакции, отличающийс  тем, что, с целью уменьшени  металлоемкости и снижени  энергетических раоходов , корпус снабжен установленным коаксиально с образованием кольцевого зазора цилиндром, в котором размегщена решетка с катализатором в теплообменником , и дополнительными бхладител$1мн, закрепленными в кольцевом зазоре.

Description

10 2.Реакгор по п. 1, о г п и ч а ю Щ и и с   гем, что он снабжен дополнительным вводом дл  воды или вод ного пара, размещенным в верхней части корпуса . 3.Реактор по п. 1, отличающий с   тем, что ввод дл  серы вы65 полней в ввде трубы или пучка труб, нижние концы которых размещены во внутреннем цилиндре. 4. Реактор по п. 1, отличающий с   тем, что катализатор нанесен на элементы теплообменника, расположенного во внутреннем цилиндре.

Изобретение относитс  к технологии неорганических веществ, а именно к конструктивному оформлению производства серной кислоты.

Последовательные этапы химического производства серной кислоты включают стадии получени  сернистого ангидрида, его окислени  до серного ангидрида и выделени  серного ангидрида из газов за счет абсорбции серной кислотой, дл  каж дои из которых используетс  специальное оборудование.

Известны реакторы, в которых осущесвл етс  процесс окислени  серы до сернистого ангидрида (серные печи), окислени  сернистого ангидрида до серного ангидрида (контактные аппараты) и ре ,акторы дл  получени  серной кислоты (абсорберы серного ангидрида) Cl.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  реактор дл  окислени  сернистого ангидрида в кип щем слое .представл ющий собой вертикальный цилиндрический корпус с решеткой дл  зеркистого катализатора, с вводом дл  ис ходных реагентов и выводом дл  продуктов реакции и с трубчатым тешюобме ником . Под рещетку подаетс  газова  смесь сернистого с ьозцуталл в та- ком количестве, что частицы катализатора взвешиваютс , витают и интенсивно перемещиваютс  2j.

Получение серной кислоты с испопызованием на каждой стадии специального аппарата приводит к больщим капитальным затратам, бопьщому расходу металл к не позвол ет полно использовать вторичные тепловые ресурсы.

Целью изобретени  5тл етс  более пол нов использование выдел ющегос  в процессе тепла и уменьшение материалоемкости и снижение энергетических расходов за счет совмещени  всех стадий процесса в одыоМ реакторе.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в реакторе дл  получени  серной кио лоты, содержащем вертикальный цилиндрический корпус, внутри которого размещена решетка с катализатором и теплообменником , вводы дл  воды или вод ного пара и серы и выводы дл  продуктов реакции, корпус снабжен установленным коаксиально с образованием кольцевого зазора цилиндром, в котором размещена решетка с катализатором и теплообменнике , и дополнительными охладител ми, закрепленными в кольцевом зазоре.

Кроме того, реактор снабжен дополнительным вводом дл  воды или вод ного пара, размещенного в верхней части корпуса.

Ввод дл  серы выполнен в виде трубы или пучка труб, нижние концы которых расположены во внутреннем цилиндре.

Дл  уменьшени  истираемости катализатора он может быть нанесен на охлаждающие элементы теплообменника, расположенные во внутреннем, цилиндре реактора .

На фиг. 1 показан реактор, продольный разрез; на фиг. 2 и 3 - варианты выполнени  реактора.

Реактор имеет вертикальный цилиндрический корпус 1, внутри которогчэ установлен коаксиально внутренний цилиндр 2, и решетку 3 дл  зернистого катализатора 4. В кольцевом пространстве 5 размещены охлаждающие элементы 6 теплообменшпш , на поверхности которых конденсируетс  серна  кислота; аналогичные охлаждающие элементы тешюо&ленника 7 размещены также в каталюаторе 4. Реактор содержит также фильтр 8 дл  выЦелени  брызг кислоты, вентил тор 9, вводы 1О и 11 дл  исходных реагентов и выводы дл  продуктов реакции.

Реактор работает следующим образом.

В иижшою часть реактора (фиг. 1) по решетку 3 направл ют газовую смесь, содержащую парл серы и кислород. Пройд  решетку, газ поступает в слой катализатора 4 с такой скоростью, что создаетс  вевешеннь1й слой, на зертах которого происходит окисление паров серы до cefvкого ангидрида. Сверху в аппарат через ввод 1О подаетс  вода или вод ные пары По выходе вз сло  катализатора газовую смесь направл ют в кольцевое пространство 5. Встреча  более холодную поверхность охлаждаюших элементов б, газова  смесь охлаждаетс , в результате чего серный ангидрид и пары воды соедин ю с , образу  серную кислоту, котора  ко1-цденсируетс , и ее вывод т из реактора как готовый продукт. Оставшиес  после конденсации газы вывод т кз кольцевого пространства 5 и направл ют в фильтр 8 дл  выделени  брызг кислоты, а затем вентил тором 9. вновь направл ют в ре- актор.

В случае использовани  твердой или жидкой серт (фиг. 2) она вводитс  через ввод 10 сверху в кип щий слой катализатора , а пары воды подаютс  снизу под катализаторную решетку 3. При таком вводе реагентов достигаетс  более быстрое испарение серы, интенсивное перемешивание ее паров с остальными компонентами газовой смеси. Сера может постуь. пать в реаКтор в твердей, жкпкам или парообразном состо ни5 х.

Согласно варианту выполнени  реактора на (фиг. 3) тверда  сера подаетс  сверху через трубу (ввод) 10 на инертный зернистый материал 12, испар етс  и окисл етс  до серного ангидрида на катализаторе 4, нанесенном на охлаждающие элементы теплообменника 7. Такой способ использовани  катализатора должен обеспечить высокий коэффилиент теплопередачи контактной массы. Кроме того, такое конструктивное решение обеспечивает уменьшение истирани  катализатора и снижение гидравличесжого сопротивлени  реактора.

Отсутствие коммуникаций между отдельными аппаратами приводит к снижению металлоемкости и гидравлического сопротивлени  в системе.

Кроме того, на основании тепловых эффектов получени  серной кислоты при 298 К можно рассчитать коэффихгаент использовани  тепла процесса получени  серной кислоты.

1. S (газ) + O,j,,(ra3)

ео(газ

362,309 кДж/моль

2.ВОг(газ) +1/2 О2(газ) 5Оэ((газ) 96,114 кДж/моль

3.5Оз(газ) + (газ)

Н2.504 (газ) 124,988 кДж/моль

4. (газ)

кость) 50,196 кДж/моль.

Таким образом, общий тепловой эффект образовани  серной кислоты составл ет 633,607 кДж/моль. В существующих схамах производства серной кислоты утилизируетс  лишь тепло процессов снсига ни  серы (1) и окислени  сернистого газа (2), т.е. теоретически 458,423 кДж/моль. С учетом потерь тепла газа в абсорберах использсжание вторичных тепловых ресурсов в современных схемах составл ет 55%.

В предлагаемом реакторе реакции (3) и (4) провод т в температурном интервале 4ОО - 2ОСРс, что позвол ет ут1 лизировать тепло этих реакций. Утилизаци  тепла всех стадий процесса получени  серной кислоты позволит повысить коэффициент etc использовани  до 94%, что обеспечивает получение дополнительно около 0,6 т энергетического пара на 1 т продукционсюй кислоты.

Claims (4)

1. (РЕАКТОР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ, содержащий вертикальный цилиндрический корпус, внутри которого размещена решетка с катализатором и теплообменником, вводы для воды, водяного пара и серы и выводы для продуктов реакции, отличающийся тем, что, с цепью уменьшения металлоемкости и снижения энергетических расходов, корпус снабжен установленным коаксиально с образованием кольцевого зазора цилиндром, в котором размещена решетка с катализатором и теплообменником, и дополнительными охладителями, закрепленными в кольцевом зазоре.

   Q.

   сл □о 00 СП

   1006805
2. 2, Реактор поп.1, отличающий с я тем, что он снабжен дополнительным вводом дпя воды или водяного пара, размещенным в верхней части корпуса.
3. 3. Реактор по п. ^отличающий с я тем, что ввод для серы вы полнен в виде трубы или пучка труб, нижние концы которых размещены во внутреннем цилиндре.
4. 4. Реактор по π. 1, о т л и чающийся тем, что катализатор нанесен на элементы теплообменника, расположенного во внутреннем цилиндре.