SU1601087A1

SU1601087A1 - Способ окислени низкоконцентрированного диоксида серы в трехокись

Info

Publication number: SU1601087A1
Application number: SU884376140A
Authority: SU
Inventors: Николай Дмитриевич Саенко; Владимир Петрович Козлов; Александр Андреевич Балашов; Анатолий Ефимович Попов; Галина Архиповна Егорова; Андрей Александрович Хохлачев; Анатолий Степанович Зубовский; Вадим Сергеевич Епифанов
Priority date: 1988-02-12
Filing date: 1988-02-12
Publication date: 1990-10-23

Abstract

Изобретение касаетс проведени гетерогенных экзотермических каталитических реакций, в частности, в производстве серной кислоты. Цель изобретени - повышение степени окислени диоксида серы и обеспечение автотермичности процесса в широком диапазоне концентраций диоксида серы. Предложен способ окислени низкоконцентрированного диоксида серы на сло х катализатора, работающих в нестационарном режиме с наружным тепловым экраном, создающим переменный профиль температуры по высоте сло , измен емый синхронно с переключением основного технологического потока. Температура сло теплоносител со стороны входа технологического газа выше или равна т-ре "зажигани " катализатора, а со стороны выхода газа - ниже или равна т-ре "зажигани ". Через каждую половину периода происходит смена направлени теплоносител в тепловом экране. 2 ил.

Description

Изобретение относитс к проведению гетерогенных экзотермических каталитических реакций и может быть использовано, например, дл процесса окислени двуокиси серы в трехокись в производстве серной кислоты контактным способом

Цель изобретени - повьшшние степени конверсии диоксида серы и обеспечение автотермичности процесса при расширенном диапазоне концентраций диоксида серы„

На фиг о 1 представлена схема теплового экрана с поперечным омыванием

обечайки TenjioHocKreneb ; на фиг, 2 - разрез Л-А на фнГс 1; на фиг, 3 - разрез Б-R на фиг. 1; на фиг 4 - схема теплового экрана с продольным - омыванием обеча п и теплоносителем; на Лиг. 5 - ра ре на фиг, 4; на фиг, 6 - разрез Г-Г на Лиг, 4. Дл исключени по влени поперечных тепловых потоков к.снижени температуры катализатора, расположенного вдоль обечайки, за:счет утечки тепла через боковую поверхность снаружи обечайки устанавливаетс тепловой зкр и Ф1 тагшй слой с переменным про (пвэЬ

t

илем температуры по высоте сло , при этом создаютс услови , когда градиент температур между катализатором и экранированным слоем минимаен . Все зто возможно при условии, что температура по высо ге теплового экрана измен етс синхронно с переключением вход-выход технологического гайового потокат

Схема дл осуществлени способа содержит ВХОД-ВЫХОД-1 технологичес- . кого газового потока в нестационар- нкй аппарат, вход-выход 2 .теплоносител в экранную поверхность, тепловой экран 3, внутреннюю полуперегородку А экрана кварцевую подсыпку 5 снизу и сверху катализатора, ката- лизатор 6j клапан-переключатель 7 йбтока теплоносител и переходное отверстие 8 дл теплоносител между кольцевыми газоходами экрана.

Через вход-выход нестапионарного аппарата газ последовательно прохо - дит кварцевую подсьшку 5, имеющеюс снизу и сверху катализатора б, в котором периодически в. динамике изме- н етс профиль температур. Вертикальный периодически измен емый профиль температуры теплового экрана 3 зависит от способа подключени теплоноси- iтел и конструкции теплового экрана, Тепловой экран 3 разделен.внутренней перегородкой 4 ,на две или более поперечные части. Теплоноситель последовательно протекает по ним с синхрон- Шз1М, относительно газового потока, изменением направлени за счет взаимопереключени входа-выхода 2 теплоносител через клапан-переключатель 7,

Возможно также создание теплового экрана с продольным омыванием обе.чай- ки теплоносител (фиг. 4-6),,

Распределительное устройство выполнено -; виде двух идентичных распреде- лителг.ных камер 9 с кольцевым разме- го;ением по разные стороны теплового экрана 3 вокруг обечайки и соединен- вых посредством перАорированных перегородок 4. Теплоноситель из распределительной камеры 9 через отверсти 8 перфорированной перегородки 4 поступает и равномерно распредел етс .в тепловом экране 3 и через отверсти в следующей перфорированной перегород ке 4 поступает и выводитс из выходной распределительной камеры 9. Через половину периода происходит смена направлени теплоносител , при этом

5

о

5

0

5

40

45

50

55

входна распределительна камера 5 становитс выходной и наоборот.

Предлагаемый способ предпочтительно примен ть при переработке низкоконцентрированного диоксида серы (0,5-4,об.%). Причем даже при кон- центран та 0,5-0,9% RO предлагаемый способ в отличие от известных нестационарных процессов окислени позвол ет обеспечить автотермичность ве- |дени процесса. Это объ сн етс высокой тепловой экономичностью способа , исключающего утечку тепла из реакционной зоны и даже возврата его в те участки катализатора, которые в силу каких-либо причин потер ли температуру. Применение предлагаемого способа дл переработки газов концентрацией 0,9-4 об.% предпочтительно из-за более высокой общей степени конверсии (96-99%). Последнее объ сн етс возможностью активного вли ни за счет создани экранирующего сло на температуру катализатора с поддержанием ее в оптимальных пределах ,, а также поддержани работоспособности контактной массы по всему сечению аппарата.

Температура теплоносител со стороны входа технологического газа вокруг зоны разогрева больша или равна температуре зажигани контактной массы способствует быстрому разогреву технологического газа до температуры начала окислени диоксида серы и одновременно не преп тствует достижению высокой степени конверсии в этой зоне. Со стороны выхода технологического газа температура теплоносител вокруг зоны охлаждени должна быть ниже или разной температуре зажигани контактной массы , что необходимо дл ведени процесса окислени газа по оптимальному режи:му. Предлагаемое соотношение тем- перат ф теплоносител и технологического газа обуславливает минимальный градиент температур в тепловом поле поперечного сечени контактного аппарата , что обеспечивает обгдую высокую степень конверсии и автэтермич- ность процесса при низких концентраци х двуокиси серы.

Пример 1. Реакционную смесь, получаемую при термическом разложении отработанной серной кислоты после первой стадии контактировани и аб- сорбпии в количестве 20000 с кон

центрацией газа 0,9 of.% S0,j и 5,6 об.% Oj с температурой подают на нестационарное окисление. Высота сло катализатора 3 ми по 0,5 м в нижней и верхней части сло , диаметр аппарата 6 м Тепловой экран вьтолнен в виде двух последовательно соединенных кольцевых каналов высотой -1,5 м и шириной 0,1 м каждый чл расположенных вокруг контактной массы. Из одного канала в другой переходит более гор чий теплоноситель, охлаждаемый за счет теплопотерь. Поверхность экрана 60 м, тепловые потери 100000 ккал/ч. Температура теплоносител на входе 430 с (выие на Ю с температуры зажигани ), на выходе 390°С (ниже температуры зажигани на 30°С). Такой режим поддер- живаетс подачей в экран 8500

теплоносител . Максимальна температура в слое 435 С, средн температура выход п1его из аппарата газа , Суммарна степень контактировани в аппарате, эксплуатируемом по данной схеме 96-99%. Процесс переработки газа автотермичен. Общее сопротивление сло 1ПП мм вод,ст.

Пример 2, Отход щий газ с ТЭЦ содержит 0,5 об.% ВО,2иЗ,5об.% Oj 100000 нм /ч rasa с температурой 60°С подают на нестационарное окисление в контактный аппарат диаметром 12 м, высотой сло катализатора 4 м с кварцевой подсыпкой по 0,8 м сверху и снизу. R качестве тепловой завесы используют схему, представленную на фиг. 4-6. по которой тепло)о-- ситель первоначально подаетс в кольцевую распределительную камеру, из которой через перфорированные отверсти вытекает непосредственно в объем теплового экрана, а из него через отверсти входит в аналогичную соби- раюп(ую камеру. Синхронно с изменением направлени основного газового потока происхолит и смена подачи теплоносител в каждую из камер. Причем гор чий теплоноситель всегда вводитс со стороны холодного основного газового потока. В качестве теплоносител примен етс перегретый пар, который на участке pa3orpejBa

Пример 3, Отход щий газ медеплавильной печи содержит от 4 до 1,2 об.% SOg при концентрапли кислорода не ниже 4 об.%. Этот газ в ко- 15 личестве 4000 м /ч поступает на нестационарный контактный аппарат диаметром 8 м с высотой сло катали - тора СВД 3 м и подсыпкой кварца по 0,5 м. Схема теплового экрана аналогична примеру 2, На участке разогрева температура теплоносител 420 С, а на участке охлаждени 380 С. Поверхность экрана 100 м, теплопоте- ри 17000 ккал/ч, количество теплоносител 0,5 т пара/ч. Степень конверсии 98% при сопротивлении сло 100 мм вод.ст. Процесс автотермичен. В этом случае на участке разогрева гор чий теплоноситель имеет темпера25

30

туру равную температуре зажигани катализатора, п на участке охлажде5 О г.

мепыче температуры зажлни на гани .

Тлккм образом использование пред- g naraeNioro способа окислени двуокиси серы в трехокись в нестационарном ре гиме позвол ет повысить степень конперсии до 96-99% при низком гид- рапличпском сопротивлении сло , не

40 превы 11аю1чем 100-130-ьт вод.с. и поддерживать при этом автотермич- (ГОСТЬ процесса окислени даже при KoHneHTpaiijiHX 0,5-0,9 об.% S0,j.

45

о р м ,у л а

зобретени

50

Способ окислени низкоконцентрированного диоксида серы в трехокись на слое катализатора с зонами разогрева и охлаждени технологического газа в иестаг ионарном режиме с попере- изменением направлени входа и вьжода газа, отличаю гц и й- с тем, что, с целью повышени

который на 50 С превьш ает температуру зажига- ее степенр окислени диоксида серы и обес

..у.-,

ни контактной массы (470 С) и на участке охлаждени поддерживает температуру , равную температуре зажигани контактной массы (420°С), Потепечени автотермич гости процесса при расиа ренном диапазоне концентраций диокс :да серы, вокруг сло катализатора создают наружный экранирую1дий

10

20

010876

р тепла через теплоизол цию экрана, поверхность которого 150 м, составл ет 26000 ккал/ч. Расход пара 800 кг/ч. По данной схеме поддерживаетс автотермичность процесса окислени двуокиси серы до концентрации не ниже 0,5 об,%. Степень конверсии 98% при сопротивлении сло 150 мм в 150 мм водост. .

мепыче температуры зажлни на гани .

Тлккм образом использование предaraeNioro способа окислени двуокиси серы в трехокись в нестационарном ре гиме позвол ет повысить степень конперсии до 96-99% при низком гид- рапличпском сопротивлении сло , не

превы 11аю1чем 100-130-ьт вод.с. и поддерживать при этом автотермич- (ГОСТЬ процесса окислени даже при oHneHTpaiijiHX 0,5-0,9 об.% S0,j.

45

о р м ,у л а

зобретени

степенр окислени диоксида серы и обес

печени автотермич гости процесса при расиа ренном диапазоне концентраций диокс :да серы, вокруг сло катализатора создают наружный экранирую1дий

71601087

спой теплоносител , имеющего со сто- ;туре зажигани РОНЫ входа технологического газа :со стороны выхода ., « температуру вьте, или равную темпера- равную температуре зажигани .

9U2.

9w. 2

9W2. 3

В

I

У 7

. . /

ll W2. -У

. 5

Редактор Н. Яцола

Составитель М. Терентьев

Техред Л.Сердюкова Корректор М,Кучер ва

Заказ 3244

Тираж 414

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, наб., д. 4/5

А-А

Подписное

Claims

Ф о р м ,у л а изобретения

Способ окисления низкоконцентрированного диоксида серы в трехокись на слое катализатора с зонами разогрева и охлаждения технологического газа в нестационарном режиме с попеременным изменением направления входа и выхода газа, отличаю щ и йс я тем, что, с целью повышения стелет? окисления диоксида серы и обес печения автотермичности процесса при расширенном диапазоне концентраций диоксида серы, вокруг слоя катализатора создают наружный экранирующий слой теплоносителя, имеющего со стороны входа технологического газа температуру выше, или равную темпера,туре ’’зажигания” катализатора, а со стороны выхода газа - ниже, или равную температуре ’’зажигания’’.