Способ управления производством серной кислоты нитрозным методом из содержащего двуокись серы потока отходящего газа

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗЬВРЕТЕН ИЯК ПАТЕНТУ 980611по делам иэобретеиий и открытий(51 т) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВОМ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ НИТРОЗНЫМ МЕТОДОМ ИЗ СОДЕРЖАЩЕГО ДВУОКИСЪ СЕРЫ ПОТОКА ОТХОДЯЩЕГО ГАЗАИзобретение относится к управле 1 нию производством .серной кислоты нит.розным методом и может быть использовано в химической промышленности приавтоматизации производства сернойкислоты нитрозным методом из содержащего двуокись серы потока отходящего газа,Известен способ управления производством серной кислоты нитрознымметодом, основанный на регулированииплотности кислоты, выходящей из зоныденитрации, изменением подачи в нееразбавленной кислоты или воды 1 1.Недостаток известного способабольшие потери оксидов азота с отходящими газами,Цель изобретения - снижение потерь оксидов азота с отходящими газами. 20Пост авленн ая цел ь дос ти гае тсятем, что согласно способу дополнительно регулируют подачу продукта,содержащего соединения азота и кислорода, в контур рециркуляции разбавленной кислоты в зависимости от содержания окислов азота в газовом потоке зоны абсорбции.При этом содержание окислов азота определяют на входе или на выходе или внутри зоны абсорбции .Кроме того, в качестве лродукта, содержащего соединения азота и кислорода, используют азотную кисло. ту или оксиды азота.Установки по производству серной кислоты нитрозным способом состоят иэ нескольких наполненных насадкой башен, соединенных последовательно, через которые рециркулирует кислота различной концентрации . Значительные потери оксидов азота происходят, когда отработанные газы содержат избцток МО или избыток МО, Правильное соотношение МО : МО является предпосылкой для оптимальнойабсорбции оксидов азота. МО - бесцветный (невидимый) газ, поэтому неправильное регулирование системы серная кислота-оксидц азота может через корот 19 .98061В установке (фиг, 4) образующиеся в устройстве 60 для окисления аммиака оксиды азота охлаждаются втеплообменнике 6 1 и затем поступают в. абсорбционную башню 62 снизу 5вверх. Часть не поглощенных в башне62 оксидов азота проходит по трубопроводу 63 во впускной трубопровод 6 подлежащего обработке газа и таким образом поступает в главный газовый поОток установки, Кислота может быть поюдана по трубопроводу 54 через клапан 64 в башню 62, в которой она насыщается оксидами азота. Затем кислота идет через отстойник о 5 по трубопроводу 66 к насосу 67 и по трубопроводу 68 с клапаном 69 в насадку башни 2,Полная установка (фиг. 5) в которой сочетаются все отличительные осо бенности представленных установок(фиг. 1-4) позволяет, в зависимостиот природы подлежащих обработке газови содержания в них 50 , а также в зависимости от того, чего больше амми-ака или азотной кислоты должна пот.-реблять установка, осуществлять обработку содержащих 50 отработанныхгазов наиболее экономично,П р и м е р . Берут газовый поток,зОсодержащий 50 и другие газы в следу.ющих грамм-молекулярных количествах3на 1 нормальный м (1 нормальный м 1 м при 0 С и 1 ат), моль:Б 02 0,5-0,935НО 2,8-3,1И 4-6СО 1,2-1,680 О, 01-0,02.Азот ОстальноеРегулируемое количество газаподают в насадку башни 43 установки(фиг. 3). Объем насадки в каждой избашен 43 и 49 равен 1 м. Объем насадок 4 и 5 и в каждой из башен 1-3равен 2,6 и , Сумма объемов всех наЪсадок равна соответственно 15 м.Башенная насадка выполнена из полиэтилена. Поверхность насадки каждойбашнисоставляет 300 м /м . Обороткислоты в насадке башен 43 и 49 осуществляемый, как показано на фиг, 3,составляет 2 л/нормальный м газа.Насадка в башне 1 орошается кислотойв количестве 1 л кислоты на 1 нормальный м газа (фиг, 3). Каждую изнасадок башен 2 и 3 орошают кисло-той в количестве 3,3,л/нормальный мгаза.1, 56 Оксиды азота, выделяющиеся в насадке башни 2 и следующей башни 3, проходят по газовым трубопроводам 8 и 0 в насадку 4 абсорбционной башни, где поглощаются серной кислотой и транспортируются в отстойник 23. 1 20Орошение насадки абсорбционных башен интенсифицируют насосом с рециркуляционным трубопроводом (не показан на фи г, 3), Этот насос тр ан спортирует кислоту из отстойника 23 в насадку 4, так что с учетом потока кислоты (фиг. 3), насадку орошают общим количеством кислоты 4 л/нормаль.- . ныи м газа. Температура кислоты на выходе из теплообменников 47 и 25 равна 65 С. Температура кислоты на выходе из теплообменников 14,18 и 30 находится в интервале 30 -40 С. Рео циркулирующая кислоты характеризуется следующей плотностью (в пересчете на температуру 15 С),кг/л:Насадки 43 и 49 1,5(51,8 Ве=65,2 вес.3Н 2504Оксиды азота, поглощенные в насадках 4 и 5 абсорбционной башни, подают насосом 22 по трубопроводу 26 в насад ку башни 1,в которой эти оксиды азота, превратившись в ИО в результате взаимодействия с БО, вступают в газовый поток, выходящий из насадки баш. ни 1 по трубопроводу 7. Чем больше содержится оксидов азота в газовом потоке, тем эффективнее обработка БО в насадках башен 2 и 3.Содержащую нитрозу кислоты в количестве 1 л/нормальный м газа подают по трубопроводу 26 в насадку баш-" ни 1. Чем больше содержится нитрозы в кислоте, тем больше содержащего 50газа может быть отработано в системе. Однако если содержание нитрозы в кислоте слишком велико, содержание оксида азота в отработанных газах системы возрастает. Для регулирования содержания нитрозы в кислоте в отстойнике 23 азотную кислоту, подаваемую в сборник 35 по трубопроводу 36 перекачивают из сборника 35 насосом 40 через клапан 41 по тру бопроводу в насадку башни 2.980611 21При введении газа в количестве 400 нормальный мЗ/ч с концентрацией нитрозы в кислоте в отстойнике 23 вес.Ф в расчете на азотную кислоту)получают в трубопроводе 52 отработанный газ из всей системы, который содержит 50-100 м,д, МО и 200- 300 м.д. МО . Если количество вводимого в систему газа составляет 500 нормальный и /ч вместо 400 нор о мальный м /ч или если при постояноном количестве поступающего газав нем повышается содержание 50, система не может полностью обрабаты- вать весь содержащийся в газе 5015 и часть его попадает в зону абсорбции, вследствие чего содержание МО в отработанных газах возрастает.Для возможности обработки возросшего количества 50 без значительных зо потерь оксидов азота потребуется повысить концентрацию нитрозы в кислоте, которую подают в насадку башни 1 и/или увеличить количество кислоты, которую подают в насадку баш ни 1, Если требуется обработать 500 нормальный м /ч, концентрация нитрозы в кислоте в отстойнике 23 должна быть повышена приблизительно до 3 вес,1 (в расчете на азотную зО , кислоту), если обычное количество для орошения насадки в башне 1 составляет 1 л кислоты на 1 нормальный м газа. 35Если вместо одной иэ двух описанных мер в насадку денитрационной башни 1 добавляют азотную кислоту, то такое добавление следует осуществлять постепенно, так как требуется яеско- фО лько минут для изменения содержания оксидов азота в газах ниже абсорбционной.зоны. Добавление слишком боль.шого количества азотной кислоты или слишком большое понижение содержания ф 5 50 в поступающих газах приводит к повышению содержания МО и, следовательно, к появлению желтой окраски в отработанных газах системы. Дпя устранения желтой окраски необходимо повысить концентрацию кислоты в зоне денитрации и в зоне абсорбции,длячего необходимо уменьшить или прекратить добавление воды или разбав 5 леннои кислоты, Однако проходит несколько часов прежде, чем концентрация М 02 в отработанных газах понижается снова до 400 м.д. 22При осуществлении предлагаемого способа можно компенсировать повышение или понижение содержания ЬО в поступаюших газах, а также изменение объема потока содержащего ЬО газа без значительных потерь оксидов азота с отработанными газами, выходящими в дымовую трубу установки. Повышение содержания ЬО в подлежащем обработке газа вызывает повышение содержания МОв газах, которое непрерывно измеряют анализатором 42 ниже абсорбционной зоны, например на 100 -150 м,д. выше обычных рабочихзначений. Затем автоматическим регулировочным устройством, включают насос 40, который перекачивает сер" ную кислоту, концентрацией 20 вес.Ф азотной кислоты, из сборника 35 в насадки башен 43 и 2, Клапаны 53 и 41 отрегулированы так, что 0,4 л/мин кислоты поступает в насадку башни 43 и 0,6 л/мин кислоты в насадку, башни 2. После короткого запаздывания (2 мин) содержание в газе на выходе из зоны абсорбции падает ниже 100 м.д. и работа насоса 40 прекращается. Азотная кислота, добавленная к разбавленной кислоте двух конту в ров рециркуляции в башнях 43 и 2 соответственно, потребляется приблизительно через 15 мин и выделяется в виде газообразных оксидов азота, которые поглощаются кислотой в зоне абсорбции, вследствие чего содержание нитрозы в кислоте в отстойнике ,23 возрастает.Однако повышение содержание нитрозы еще недостаточно, цтобы вызвать в насадке денитрационной зоны реакцию, соразмерную с возросшим содержанием 50 в газовом потоке. Приблизительно через 12 мий содержание МО в отработанных газах снова возрастает до значений более 150 м.д. тогда как содержание МОпадает от максимума 250 м.д. до значений ниже 150 м,д, Анализатор 42 включает насос 40 и через 2 мин содержание МО в газе ниже абсорбционной зоны падает ниже 100 и.д после чего насос 40 отключается.Эту операцию включения и выключения насоса 40 повторяют до тех пор, пока содержание нитрозы в отстойнике 23 соответствует возросшему содержанию 50 в газовом потоке, поступающему в трубопровод 6 для последующей обработки в системе. Чем ближе23 98061 содержание нитрозы в отстойнике 23 приближается к значению, необходимому для полной обработки 50 в системе, тем больше интервал времени между двумя периодами работы насоса. 5С другой стороны, если уменьшается или увеличивается концентрация 0 а. в подлежащем обработке газе, то содержание ИО в газах возрастает ниже абсорбцианной зоны и содержание 10 ИО падает значительно ниже 100 м,д. Содержание ИО в отработанных газах зоны абсорбции измеряют непрерывно анали затором 57. Если содержание ИОповышается более,чем на 20 м,д. в минуту и/или 15 если содержание И О, возрастает выше 200 м.д, то автоматическое регулировачнае .устройство (не показано) отключает насос 40, если он был включен . При повышении содержания ИО 2 о более, цем на 50 м.д. в минуту и/или при содержании ИО более 300 м.д. в минуту автоматическое регулировочное устройство известного типа, реагирующее на сигнал от анализатора 57, 25 открывает клапан 38 и включает насос 58, вследствие чего содержащая нитрозу серная кислота поступает в сборник 35, тогда как не содержащая нитрозы серная кислота перекачивает- зо ся насосом 58 из сборника 34 по тру бопроводу 59 в насадку 4 абсорбционной зоны. 1(оличество добавляемой и отбираемой кислоты составляет 0,3 л на 1 нормальный м газа. ПриблизиЪтельно через 3 мин содержание МО в газах ниже зоны абсорбции падает ниже 200 м,д. и автоматическое регулировочное устройство закрывает клапан 38 и отключает насос 58, Путем добавления азотной кислоты в сборнике 35 достигается концентрация азотной кислоты 20 вес.Ф.В периоды поступления газов с большим содЕржанием ЗО кислота, хра нящаяся в сборнике 35, возвращается в систему.Серная кислота, которая идет из сборника 34 по спускному трубопроводу, образуется пропорционально количеству обрабатываемого в системе 0 у.;"При.,помощи описанных регулировочных устройств можно поддерживать содержание И 10 у (сумма содержания ИО55 и ЙО) в отработанных газах системы постоянно ниже 400 м,д., даже если количество подлежащего обработке газа или концентрация БОа в йем часто ко 24леблется в широком диапазоне +70 вес.4от среднего суточного значения .8 ес на литр (или плотность) рециркулирующих кислот регулируют следующим образом.Плотность кислоты, рециркулирующейчерез насадки башни 43 и 49, поддерживают 1,5 кг/л путем регулирования подвода тепла в теплообменник 47.Увеличение подвода тепла интенсифицирует процесс удаления воды в насадке башни 49 и поэтому повышаетплотность кислоты. Последнюю, рециркулирующую через насадки башен 2 и3 зоны .обработки 50, поддерживают1,56 кг/л путем регулирования добавления кислоты из отстойника 44(соответствующие трубопроводы и клапаны не показаны). Плотность кислотына выходе из денитрационной башни 1поддерживают 1,67 кг/л путем регулирования добавления разбавленной кислоты из отстойника 15, идущей нанасадку башни 1.Использование предлагаемого спо-,соба позволяет автоматизировать производство серной кислоты нитрозным методом и снизить потери оксидов азота сотходящими газами.Формула изобретенияСпособ управления производством серной кислоты нитрозным методомиз содержащего двуокись серы потокаотходящего газа путем регулированияплотности кислоты, выходящей из зоныденитрации, изменением подачи в нееразбавленной кислоты или воды, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения потерь оксидов азотас отходящими газами, дополнительнарегулируют подачу продукта, содержащего соединения азота и кислорода, вконтур рециркуляции разбавленнойкислоты в зависимости от содержания окислов азота в газовом потокезоны абсорбции.2. Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что содержание окислов азота определяют на входе или навыходе или внутри .зоны абсорбции .3. Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, цто в качестве продукта, содержащего соединения азотаи кислорода, исПользуют азотную кислоту или оксиды азота.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Заявка ФРГ У 2609505,кл. С 01 В 17/82, 1976.980611 едактор Т. Митрович Техред р, Тепер Корректор И. Шаро Заказ 9 9 лиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,9ВНИИПИпо313035,тираж С 9 сударстаенного лам изобретени осква, Ж, Р Подписнокомитета ССРи открытийушская наб., д. 453 9.8061кое время привести к потере большихколичеств оксидов азота с отработанными газами, выходящими в атмосферубез видимого желтого шлейфа. Припроизводстве серной кислоты нитроэ. 5ным способом выгодно эксплуатировать установку так, цтобы отрабо.танные газы имели незначительный,но я с но р а зли чи мый желтый от т ено к,Повышение содержания МО и пониже.ние содержания МО в отработанных газах системы серная кислота - оксиды азота могут достигаться. увеличением добавления азотной кислоты,уменьшением охлаждения в продукционных башнях и/или .увеличением добавления воды. в продукционные башни.Регулирование некоторых условийв одной насадочной башне системывсегда влияет на условия в других20насадочных башнях, поэтому довольно трудно поддерживать всю системув равновесии. Дпя обслуживания известных систем серная кислота -оксиды азота требуется опытный квалифицированный персонал, способный эксплуатировать установку с незначительными потерями оксидов азота.Так, потери оксидов азота в системе следует компенсировать путемдобавления азотной кислоты или концентрированных нитрозных газов, например газов, образующихся при каталитическом окислении аммиака. В известных установках по производствусерной кислоты нитрозным способомдобавление азотной кислоты или добавление концентрированных содержащихоксиды азота газЬв осуществляетсяв головной части башни денитрациилибо в начале потока продукционнойбашни, которая орошается кислотойконцентрацией более 70 вес. 3 Н 504,В известных системах серная кислота - оксиды азота необходимостьдобавления азотной кислоты или газовс большим содержанием оксидов азотаопределяется, в частности, по содержанию нитроэы в кислоте, котораявытекает из зоны абсорбции в отстойник этой зоны, так как в этой кислоте содержание нитроэы наибольшее посравнению со всеми кислотами в системеВизобретении все башни системы,орошаемые серной кислотой концентрацией более 60 вес.4, и выделяющиеся газы, содержащие больше газообразных соединений азота и кислоро 1 4да, чем газы, поступающие в башню, относятся к зоне денитрации.В известных установках по производству серной кислоты нитрозным способом добавление азотной кислоты или других веществ, содержащих оксиды азота, производится в любом месте "зоны денитрации", регулирование окраски отработанных газов системы, т.е. регулирование отношения МО:МО,2 в этих газах, осуществляется обычно путем добавления больших или меньших количеств воды к кислотам, рециркулирующим через зону денитрации и через зону абсорбции оксидов азотаЗа работой установки необходим постоянный контрол ь, требующий многочисленных измерений плотности и определения содержания нитроэы в рециркулирующей кислоте, Автоматическое регулирование известных систем едва ли осуществимо, Кроме того, недостатком известных систем серная кислота - оксиды азота является очень медленная реакция на регулирование отношения МО:МО в газах. Например, если понижение содержания 02 в поступающем газе приводит к образованию желтой полосы в от-. ходящих из системы газах, то требуется отрегулировать работу установки описанным способом, что оказывает свое действие и вызывает исчезновение желтой окраски отходящих газов только через несколько часов.Предлагаемый способ решает проблему регулирования состава отработанных газов производства серной кислоты нитрозньм способом в течение нескольких минут и обеспечивает автоматизацию всей системы, улучшает скоростной способ регулирования отношения МО:МО 2 в отходящих из системы газах так, чтобы они выходили без (или практически без) желтого шлейфа, обусловленного содержанием в них МО , из дымовой трубы для отвода отходящих газов и в то же время без чрезмерных потерь (бесцветного) МО в системе, Кроме того, улучшается эмиссия газов из системы, в которых содержание оксидов азота ниже верхнего, предписанного законом предела (например 400 м.д.).Регулирование процесса включает следующие стадии: измерение содержания МО в газовом потоке в зоне абсорбции или ниже (по ходу потока) зоны, абсорбции или одновременно и в зо5 980 не абсорбции и ниже нее, и введение соединения азота и кислорода в разбавленную рециркулирующую кислоту по меньшей мере одного из двух секторов зоны обработки,502 в тех случаях, когда в точке (или точках) контроля ЙО конкретное предельное значение содержания МО или крутизна повышения в единицу времени содержания ЙО в гаэовом потоке превыше 1 О ны в количестве, достаточном для устранения этого превышения, без изменения концентрации кислоты в зоне аб" сорбции .Конкретные предельные значения со. 15 держания МО или крутизны повышения зависят от конкретной схемы данной установки, в частности от размеров различных башен, Необходимо при про" изводстве серной кислоты нитрозным 20 способом, в частности интенсифицированным башенным способом Петерсена, определить оптимальные эксплуатационные условия процесса для каждой конкретной установки и затем 25 настроить контрольно-измерительные приборы, применяемые по предлагаемому способу так, чтобы они обеспечивали достижение оптимального предельного значения или оптимальной З 0 крутизны повышения.Оптимальное отношение МО;МО в зоне абсорбции или в отработайных газах зоны абсорбции может достигать ся в течение нескольких ьмнут и может быть автоматизирована вся система в целом, если, в зависимости от содержания МО в газах, отходящих из зоны абсорбции, азотная кислота или другие жидкие или газообразные вещества, содержащие соединение азота и кислорода, подаются в рециркулирующую разбавленную кисло ту или в зону обработки 50 которая орошается разбавленной кислотой, Разбавленная кислота теряет добавленную азотную кислоту или дру гие соединения, содержащие оксиды азота, сравнительно быстро. Во вре- . мя потребления азота, содержащего 50 ся в разбавленной кислоте, происходит энергичная реакция, и обработ. ка 50, значительно ускоряется.Таким образом, изобретение обеспечивает "компенсацию" в ответ на возросшее содержание ЙО вследствие недостаточного общего содержания ЙО в системе. Увеличение содержания ЙО в системе указывает на то,45 611 Ьчто активность разбавленной кислоты, рециркулирующей в соответствующем секторе или в обоих секторахзоны обработки 50 понижается., УПутем добавления небольших количеств азотной кислоты или подобногосоединения азота и кислородаактивность разбавленной кислотыв зоне обработки 50, стимулируется достаточно для осуществленияпревращения 50 50 в зоне обработки 50 и, даже в случае недостатка оксидов азота, в общем балансе систеи 4. Это позволяет поддерживать в системе практически минимально возможное содержание М 01, т.е. всистеме не требуется избыток МО,Происходящие в системе изменения,особенно те, которые вызваны колебаниями содержания 50 в поступающемгазе, корректируются в течение нескольких секунд, и стимулирующее действие каждого введения неболь 10 огоколичества продолжается приблизительно 10-15 мин.Следовательно, описанные меры длярегулирования содержания оксидов азота нацелены, в первую очередь, не наповышение содержания МО в системевследствие общего недостатка в нейМ 01, а на стимулированйе активностиразбасленной кислоты, рециркулирующей в зоне обработки 50 , каждый раз,как ее становится недостаточноАзотную кислоту или оксиды азотадобавляют в зону обработки 50 в жидЯ.кую фазу разбавленной кислоты. Предпочтительно жидкость, которая представляет собой или содержит соединение азота и кислорода (например,азотную кислоту), либо в смеси с разбавленной кислотой, вводят в насадку башни зоны обработки 50 такимобразом, что смешивание добавленнойжидкости с разбавленной кислотой происходит в насадках башен этой зоны.Соединениями азота и кислородаявляются такие соединения, которыеприменяются при нитрозном способепроизводства серной кислоты, т.е.ЙО, ЙО М 0, нитроэа или азотнаякислота, а также (необязательно)твердые "кристаллы камеры", При нитрозном способе азотистая кислотамгновенно окисляется до окиси азотаили выделяет азотистый ангидрид, илиобразует с серной кислотой нитрозу.Газообразными веществами, которые содержат азот, связанный с кис 7 9806 лородом, являются такие газы, кото- рые содержат МО или МО , или И О. Жидкими веществами являются, в частности, сама азотная кислота или нит-. роза. 5Количество вещества, содержащего соединение азота и кислорода возрастает пропорционально повышению содер жания ИО в газовом потоке в зоне абсорбции или после нее.0Однако на установках с простой схемой скорость добааления вещества, содержащего соединение азота и кислорода, можно поддерживать постоянной до тех пор, пока содержание 15 ИО в газовом потоке ниже (по ходу газа) зоны абсорбции превышает упомянутое предельнье содержание ИО.Количество соединения азота и кислорода, добавляемое на каждой ста о дии регулирования в зоне обработки 502 (сектор предварительной обработки или главный сектор),очень мало по сравнению с общим количеством нитрозы, рециркулирующейв сис теме, Допустим, что в системе непрерывно рециркулирует около 100 т кислот при содержании около 34 нитрозы в кислотной фазе и в газовой, фазе, это , означает, что в системе рециркули- З 0 рует около 3 т нитрозы, Для корректирующего действия в ответ на возросшее содержаниеМО, измеренное в указанных точках, требуется добавить в разбавленную кислоту, рециркулируоцую в зоне обработки 50 , от 100 до1000 мл азотной кислоты или аналогичного соединения азота и кислорода, Такие незначительнЪе количества соедине ния азота и кислорода вызывают нуж ное действие в течение меньше чем 10 мин, и не являются обычной компенсацией потерь ИОу в системе в целом. Для этого потребуется .добавление значительно большего количества содержащей нитрозы кислоты или азотнойкислоты для компенсации потерь МО Х в системе, причем в ранее известных интенсифицированных процессах добавление предпочтительно осуществляют взоне денитрации.При работе по другому способу количество вещества, которое содержит соединение азота и кислорода, увеличивают с тэкой скоростью, с какой пре" вышается предельное значение крутизны возрастания в единицу времени содержания МО в газовом потоке в зоне абсорбции или ниже нее (по ходу газа). 11 8В каче ст ве соеди не ни я а зот а и ки слорода преимущественно применяют азотную кислоту.Кроме того, соединение азота и кислорода состоит предпочтительно из оксидов азота, образующихся при сжига- .нии аммиака.Жидкое вещество, содержащее азот,соединенный с кислородом, можетбыть получено, в частности, путем абсорбции оксидов азота серной кислотой,Добавление упомянутого соединенияазота и кислорода или вещества, содержащего его, предпсчтительно прекращают, тогда содержание ИО в газовом потоке ниже (по ходу газа) зоныабсорбции падает ниже постоянногозначения, которое ниже предельногосодержания ИО или добавление вещества уменьшают, когда содержание МОв газовом потоке ниже (по ходу газа)зоны абсорбции падает ниже предварительно заданного предельного значения крутизны повышения в единицу времени,Дпя эффективной работы предпочтительно измерять концентрацию ИОв газовом пбтоке ниже (по ходу газа) зоны абсорбции и прекращать добавление указанного вещества в рециркулирующую разбавленную кислоту в зонеобработки 50,2 когда превышено определенное содержание ИО или когдапревышен предел крутизны повышениясодержания ИО в газовом потоке вточках контроля содержания МО,В этой связи целесообразно повышать количество содержащей нитрозу кислоты, вытекающей из зоны абсорбции, и, соответственно, вводитьв эту зону кислоту с меньшим содержанием нитрозы или совсем не содержащую нитрозы из зоны денитрации,когда превышено второе, верхнее предельное значение содержания МО в газовом потоке ниже (по уходу газа)зоны абсорбции, или. когда превышенвторой верхний предел крутизны повышения .содержания ИО в газовом потоке ниже (по ходу газа) зоны абсорбции.По меньшей мере часть вещества,вводимого в зону обработки ЬО, может состоять из содержащей нитрозусерной кислоты, отобранной из зоныабсорбции, в этом случае содержаниесоединения азота и кислорода в .содержащей нитрозу серной кйслоте,9 980611 10отобранной из эоны абсорбции и пос- отношения МО:МО в отработанных гайтупающей в зону обработки 50 , мо- зах системы,жет быть увеличено путем добавления Такая установка включает в себяазотной кислоты. последовательно зону денитрации, эоВ предпочтительном варианте осу ну обработки 0 и зону абсорбции,окществления способа предусмотрена вы- сидов азота, причем каждая зона вклюше (по ходу газа) зоны денитрации чает в себя по меньшей мере одно устзона предварительной обработки, че- ройство для проведения реакции межрез которую осуществляется отдель- ду газом и жидкостью, которое оборуная рециркуляция разбавленной кисло довано отстойником для отбора жидкос"ты и через которую газовый поток про- ти, выходящей со дна соответствующеходит до поступления в зону денитра- го устройства, линию газового потока,ции . В зону предварительной обра- которая последовательно входит в ка"ботки вводят часть общего количест- кую-либо часть, предпочтительно нижва вещества, содержащего соединение 1 ф нюю, зоны денитрации и выходит из каазота и кислорода, или само это кой-либо части,поедпочтительно верхсоединение как таковое . Количество ней, этой эоны в зону обработки 0,этого вещества может быть отведено откуда - в зону абсорбции оксидов азоиз содержащей нитрозу серной кисло- та и выходит из какой-либо части,ты, которая течет из зоны абсорбции ф предпочтительно верхней, эоны абсорбв зону обработки 502. По меньшей ю. цйи в атмосферу, линию рециркуляциире часть количества соединения азо- разбавленной кислоты через зону обта и кислорода, подлежащего введе- работки 50 , линию рециркуляции киснию в зону предварительной обра- лоты из первого отстойника (по ходуботки, может состоять из газообраз- ф газов) эоны абсорбции оксидов азотаныхоксидов азота, которые получают к верхней части зоны денитрации и.путем окисления аммиака и вводят отстойника этой зоны к какой-либов газовый поток до его поступления части, предпочтительно реакционногов зону предварительной обработки. устройства, зоны абсорбции оксидов азоСодержание соединения азота и кис Зв та,которая предусмотрена в предлагаелорода в содержащей нитрозу отоб- мой установке, линию Подачи соединенияранной из зоны абсорбции серной азота .и кислорода в жидкую или газокислоте, которая частично вводит,- вую фазу, которая соединена с линиейся в главный сектор зоны обработки рециркуляции разбавленной кислоты чеи частично в сектор последней зоны, и рез зону обработки 50, измерительобразующий зону предВарительной об- ное устройство для определения содерработки, тоже можно увеличить путем жания МО в газовом потоке, причем этодобавления азотной кислоты. устройство соединено с зоной абсорб"ции или с линией. газового потока ниКроме того, плотность кислотыслотыже (по ходу газа) зоны абсорбции иливыходящей из зоны денитрации можноР Ц , можно одновременно с зоной абсорбции и липоддерживать постоянной путем добав- ниеи ниже (по ходу газа) эоны аболения разбавленной кислоты или восорбции, и регулировочное устройстды, в то время как плотность раэбав- во для добавления соединения азоталенной кислоты, рециркули у ей чеР ц Р У Рующей че и кислорода в зависимости от содерреэ главный сектор зоны обработки жания МО , измеренного при помощи0 можно по е живать оЯ у дд р вать постоянной .измерительного устройства.путем добавления кислоты из зоны В улучшенном варианте предлагаепредварительной обработки или воды. мои установки предусмотрено устройИзобретение обеспечивает установ- ство для измерения содержания МОку для отделения МО из готового по- в газовом потоке: устрайство соедитока, содержащего 50 по меньшей ме- нено с линией газового потока нижере периодически, в концентрациях, (по ходу газа) эоны абсорбции и ренедопустимо высоких для выброса в гулировочное устройство включаетатмосферу, с сопутствующим проиэвод- "улучшенное" регулировочное устрой-.ством серной кислоты нитрозным спосо-фф ство, которое отключает или уменьшабом, причем работа данной установ"ет подачу соединения азота и кислороки регулируется в зависимости от да в вависимости от содержания МОсодержания МО или МО и МО и/или со- в газовом потоке, измеренном при9806 помощи устройства для измерения содержания МО . Установка линии подачи соединения азота и кислорода в виде содержащей нитрозу серной кислоты предпочтительно может быть соединена с отстойником реакционного устройства зоны абсорбции оксидов азота.,Эта линия подачи может оборудоваться средствами для введения в нее азотной кислоты. 10 Предлагаемая установка может вклю- .цать в себя зону предварительнойобработки выше (по ходу газа) зоныденитрации, имеющую реакционное устройство и отстойник, в то времякак линия газового потока проходитснацала в зону предварительной обработки, предпочтительно в нижнюю еечасть и из другой ее части в какуюлибо часть, предпочтительно нижнюю,зоны денитрации, где может предусматриваться отдельная линия для рециркуляции через нее разбавленнойкислоты, предпоцтительно проходящаяцерез зону предварительной обра-.ботки сверху вниз, а также уравнительная линия между отслойниками зонь 1 предварительной обработки и зоныденитрации, и отвод от упомянутойлинии подачи к верхней части зоныпредварительной обработки.На фиг. 1-5 представлены примерывыполнения установки, реализующейпредлагаемый способ.Установка для производства сернойкислоты нитрозным способом (фиг, 1)включает в себя обычные контактныебашни для проведения реакции междугазом и жидкостью, наполненные насадкой,Ниже по ходу газового потокабашни 1 денитрации находится зона обработки 502 с первой башнейи второй башней 3, ниже которых име 43ются насадки 4 и 5, находящиеся водной башне и образующие зону абсор,бции оксидов азота. Подлежащий обра,ботке отработанный газ, содержащий50, поступает по входному трубопроводу 6 в нижнюю часть денитрационной башни 1 и по трубопроводу 7 идет из,головной части башни 1 в головнуючасть башни 2 зоны обработки 50по газовому трубопроводу 8 из нижнейчасти насадки башни 2 - в нижнюю55часть насадки башни. 3, откуда потрубопроводу 9 через насадку 4 - в насадку 5, из головной части которой 11 12по газопроводу 10 посредством вентилятора 11 выбрасывается в атмосферу,Как и в известной установке разбавленная кислота рециркулирует потрубопроводу 12 подачи разбавленнойкислоты при помощи насоса 13 черезтеплообменник 14 к головной частинасадки башни 2 и собирается в нижнейчасти ее в отстойнике 15, из которого разбавленная кислота насосам 16подается по трубопроводу 17 церезтеплообменник 18 в головную частьнабивки башни 3. Контур рециркуляцииразбавленной кислоты через зону обработки 502 замыкается путем откацивания разбавленной кислоты из отстойника 19 башни 3 по трубопроводу 20,Предпочтительно в этом контуре рециркуляции разбавленной кислоты применяют серную кислоту концентрациейприблизительно 65 вес,гПлотность разбавленной кислоты,рециркулирующей в зоне обработки 50измеряется при помощи устройства 2 1для измерения плотности на выходекислОты из отстойника 19. Плотностьможно регулировать известными способами путем добавления либо воды,либо кислоты (соответствующие клапаны и трубопроводы не показаны).Содержащую нитрозу серную кислотуоткачивают насосом 22 из отстойника23 общей башни зоны абсорбции оксидов азота (отстойник находится поднасадкой 4) по трубопроводу 24 в теплообменник 25, где она подогревается и затем по трубопроводу 26 подачикислоты поступает в головную частьбашнИ 1 денитрации для орошения находящейся в башне 1 насадки. Послепрохождения через насадку башни 1 по.лученная. после денитрации кислотасобирается в отстойнике 27 башни 1и перекачивается насосом 28 по трубопроводу 29 в теплообменник 30 и изнего по трубопроводу 31 в головнуючасть верхней насадки 5 в башне зоны абсорбции оксидов. азота,Из насадки 5 кислота течет внизв насадку 4, а подлежащий обработкегаз проходит из насадки 4 в насадку 5В этом случае не требуется от-. .,сечка газа между обеими насадками.После денитрации серная кислотаконцентрацией 70-80 вес. 3 может быт ьотведена из трубопровода 31 по трубопроводу 32 с находящимся в немкпапаном 33 в сборник кислоты 34 ивыведена из системы по спускному трубопроводу .13 . 980611. 14Таким образом, стадия денитрации ф трубопроводом 39, оборудованным насоосуществляется известным способом в сом 40 и кпапаном 41, с головной ча"насадке башни 1. Стадия обработки стью первой башни 2 зоны обработки50 осуществляется в насадках ба.шен 2 и 3., а стадия абсорбции окси- З - Анализатор 42 соединен с газопродов азота - в насадках 4 и 5 общей водом 10 и непрерывно измеряет собашни. В зоне обработки 50 башни 2 держание МО в газах, проходящих по и 3 применяется серная кислота кон- этому газопроводу от насадки 5 башни центрацией менее 70 вес.3 Н 5 О(раз- абсорбциоцной зоны. Если содержа 2. ябавленная кислота), В зоне денйтра ние МО вышедопустимого значения или ции башни 1 и в зоне абсорбции окси- если скорость повышения содержадов азота применяется кислота кон- ния МО превышает заданную скорость,цемтрацией 70-85 вес.Ф Н 50 (аб 2.насос 40 включается посредством сиг" сорбционная кислота). Предпочтитель- нала от анализатора 42 и серная кисная концентрация абсорбционной кис лота с большим содержанием азотной лоты составляет 72-80 вес.1. кислоты поступает через клапан 41Как и в известных установках по в насадку башни 2. производству серной кислоты нитроз- Если анализатор 42 показывает,ным способом, оксиды азота выделя- что содержание йО в газах, выходя" ются в свободном состоянии из кисло щих из зоны абсорбции, ниже допусты, вводимой в процесс, согласно тимого значения или если скорость изобретению в зоне денитрации и про- понижения содержания оксида азота ходят по газопроводу в зону абсорб- в этих газах превышает минимальную ции, где газообразные оксиды азота допустимую скорость понижения, напоглощаются серной кислотой, Этот 25 сос 40 отключается. процесс происходит следующим обра- Вместо включения или выключения зом. Не содержащая нитрозы абсорбци- насоса 40 можно регулировать также онная кислота, идущая от насадки поток серной кислоты с большим собашни 1 в отстойник 27, охлаждает- держанием азотной кислоты, увеличивая ся в теплообменнике 30 и насосом 28 30 или уменьшая его расход. Запаздывапо трубопроводу 3 1 подается в насад- ние реакции системы регулирования ку 5, откуда поступает в насадку 4 на сигнал от анализатора составляет и из нее в отстойник 23, откуда по несколько минут. трубопроводу 24 подается насосом22 в теплообменник 25 и по трубопро- На установке фиг. 1) анализатор воду 26 возвращается в насадку баш показан установленным в головной ни 1, в которой оксиды азота, аб- части насадки 5 абсорбционной части сорбированные кислотой в насадках 4 башни, Иожно измерять содержание и 5, снова выделяются в газовый по- оксида азота на входе газов в наток. 4 в садку 4 абсорбционной башни или межДалее кислота дополнительно пере- ду насадками 4 и 5 зоны абсорбции. , качивается насосами известным спо- Содержание оксида азота в этих точсобом из отстойников каждой башни , ках соответственно выше, чем на выхов голсвную часть этой же башни с це- де из зоны абсорбции . Однако можно лью интенсификации массообмена меж- в качестве регулируемого параметра45ду газом и кислотой,(срответствующие применять измерение внутри насадки абустройства не показаны), сорбционной зоны. Это вызывает уменьВ установке (фиг, 1) предусмотрен шение запаздывания реакции на сигсборник 35, содержащий азотную кисло- нал. Можно в некоторых случаях цету. или серную кислоту с высокой кон- лесообразно) осуществлять измерение50центрациеи нитрозы и/или азотнои ки- содержания ИО одновременно в различ-. слоты. Азотная кислота поступает по ных точках зоны абсорбции оксидов трубопроводу 36 в сборник 35. Трубо- азота.провод 37 с клапаном 38, соединен- Кроме того, целесообразно добавный с отстойником 23 зоны абсорбции лять соединение азота и,кислорооксидов азота, ведет в сборник 35..да, жидкого или газообразного вещеСодержащая нитрозу серная кислота ства, содержащего это соединение,может подаваться по трубопроводу 1 как можно ближе к началу потока в37 в сборник 35, который соединен 1 системе, При этом можно оказывать980611 15значительное влияние на содержание МО в отработанных газах установки, даже при введении сравнительно небольших количеств соединения азота и кислорода. 5Таким образом, изобретение позволяет автоматизировать производство серной кислоты нитрозным .способом.В установке (фиг, 2) влажные газы содержащие БО , приводят в контакт 10 с разбавленной кислотой .в башне предварительной обработки выше (по ходу газа) зоны денитрации, причем часть водяного пара извлекается из этих газов в насадке башни 43Разбавленная кислота, текущая вниз из насадки башни. 43 в отстойник 44 этой же башни, подается наСосом 45 по . трубопроводу 46 в теплообменник 47, где кислота подогревается; и затем 20 по трубопроводу 48 - в головную часть башни 49, насадка которой образует зону обезвоживания кислоты .дополнительный нагрев. кислоты в теплообменнике 47 интенсифицирует 25 обезвоживание кислоты в насадке башни 49, Башня 43 зоны предваритель. ной обработки образует первый секторзоны обработки 0.Контур рециркуляции разбавлеНной ЗО кислоть 1 через зону предварительной обработки по трубопроводу 48 отделен от контура рециркуляции разбавленной кислоты в главной зоне обработки БО .2 Он замыкается путем подачи разбавленной кислоты по трубопроводу 48;к . головной части башни 49 на орошение насадки в этой башне, Откуда кислота через эту насадку и затвор 50 в нижней части башни 49 стекает в насадку 40 башни 43.Вода, поглощаемая кислотой во время ее рециркуляции через насадку баш ни 43, переносится таким образом по трубопроводу 48 непосредственно в конец всей системы, т,е. в насадку башни 49, где она выделяется в виде водяного пара в отработанные газы системы, подаваемые в башню 49 по трубопроводу 51.еПроходя через зону предварительной обработки в башне 43, разбавленная кислота подогревается. Дополнительный .подогрев в кислоты в теплообменнике.47 интенсифицирует выделение воды в насадке башни 49. Испарившая,55 ся вода покидает систему в виде пара вместе с несодержащими 0 отработан ными газами по трубопроводу 52. 16Благодаря стадии обезвоживаниягазовый поток обезвоживается в зонепредварительной обработки, и в остапьную часть системы поступает меньше (или вовсе не поступает) водяного пара с газовым потоком, что позволяет постоянно поддерживать требуемую концентрацию кислоты (например75 вес.4 НЗО 4.) в насадке башни 1 денитрации, а также в насадках 4 и 5абсорбционной эоны .Путем регулирования подачи топлива в теплообменник 47 можно регулировать количество воды, выделяющейся изрециркулирующей через насадки башен49 и 43 кислоты, тем самым поддерживая требуемую концентрацию кислоты вэтом контуре рециркуляции .Азотная кислота (или серная кислота, содержащая нитрозу либо азотнуй кислоту) подается из сборника35 насосом 40 по трубопроводу 39 кклапану 53 и дальше по трубопроводу54 к головной части насадки в башне43, которая орошается как только .ана-лизатор 42 открывает клапан 53 и включает насос 40 . Башня 43 (фиг. 2),орошаемая разбавленной кислотой и находящаяся выше эоны денитрации походу газового потока, служит для регулирования всей системы. В насадоцную башню 43 (или соответствующеереакционное устройство другого типадля проведения реакции между жидкостьюю и газом),соответственно поступает общее колицество соединения азотаи кислорода, жидкого либо газообразного вещества, содержащего такое соединение. Нижняя часть насадки башни49 соединена трубопроводом )1 с вентилятором 11 и в нее по этому трубопроводу поступают сухие отработанные газы из насадки башни 5 зоныабсорбции, Отработанные газы извлекают воду из кислоты в насадке башни 49и вместе с водяным, паром выходят потрубопроводу 52 в атмосФеру,До настоящего времени регулировали соотношение МО:ИО в отработанных газах установки или в абсорбционной зоне установек по производству серной кислоты нитрозным способомпутем изменения концентрации кислотв определенных контурах рециркуляцииустановки. Это осуществляли путемдобавления воды или разбавленной кислоты к более концентрированной кислоте по меньшей мере в одном из контуров рециркуляции . Такое изменение17 9806 0 концентрации кислоты можно не применять при регулировании системы согласно изобретению. Достаточно поддер"живать постоянную плотность кислотна выходе из зоны денитрации и в кон- зтуре рециркуляции через зону обработки 502. Плотность кислот можно поддерживать постоянной при помощи известных устройств для автоматического регулирования плотности,Устройство 55 для измерения плотности (фиг. 2) предусмотрено на.спускном трубопроводе 29 из отстой"ника 27. Это измерительное устройство действует на клапан, при этом тре 15буемое количество разбавленной кислоты подается насосом 22 по трубопроводу 26 в насадку денитрационнойбашни 1, Устройство 55 для измеренияплотности регулирует добавление раз 20бавленной кислоты таким образом, чтона выходе из зоны денитрации, т.е.на выходе иэ насадки денитрационнойбашни 1, поддерживается постояннаяконцентрация кислоты.Уравнительный трубопровод 56 сое-диняет отстойники 44 и 45 и обеспечивает, таким образом, выравниваниеуровней кислоты в обоих отстойниках.В установке (фиг, 3) в первый сектор зоны обработки 50, а именно вбашню зоны предварительной обработки, вводят не все количество соединения азота и кислорода или вещества, содержащего такое соединение, атолько часть его, тогда как остальную часть вводят, как в установке,изображенной на фиг, 1 в головнуючасть башни 2., т,е, в главный секторзоны обработки 50, можно регулировать путем соответствующей настройки клапанов 41 и 53,Чем больше поверхность контактагаза с жидкостью, в реакционных башнях зоны обработки 50 , тем быстрее 4протекают химические реакции в стадии обработки 50 .При одновременном введении соединения азота и кислорода в первыйсектор зоны обработки 50 и в главный сектор зоны обработки 50,т.е,в насадки башен 43 и 2, орошаетсягораздо большая поверхность, соответствующая сумме объемов насадок башен 42 и 2, и соответственно достига 5ется повышение скорости всего процесса обработки 50.В предпочтительном варианте работы (Фиг. 3), кроме описанного из 1 18мерения содержания МО, измеряют содержание МО в газах. Измерение выполняет анализатор 57 в абсорбцианной зоне или ниже ее (по ходу га" за).;Анализатор 57 соединен с регу" лировочным устройством известного типа (не показан), действие которого накладывается на действие анализатора 42 измеряющего содержание в га" зах МО. Как только содержание:МО превцшает заданное значение, добав" ление веществ, содержащих соединение азота и кислорода, прекращается или уменьшается, Кроме того, если содержание МО слишком велико или ско" рость повышения концентрации МО слишком венчика содержащую нитрозу серную кислоту отводят иэ зоны абсорбции с большей скоростью путем соответствующего регулирования клапана 38, и в зону абсорбции подают соответствую-. щее количество не содержащей или содержащей пониженное количество нитрозы серной кислоты, Анализатор 57 из", меряет концентрацию МО в газах непре" рцвно на выходе из насадки 5, как только содержание МО превышает задан:, ное значение или концентрация МО повышается слишком быстро, насос 40 останавливается и тем самым прекращается подача серной кислоты с большим содержанием азотной кислоты из сборника 35 в насадку башни 2. Насос 58 тоже регулируется анализатором.57, Если содержание МО повышается слишком быстро на выходе из. насадки 5, насос 58 включается и, кроме того, открывается клапан 38, вследствие чего содержащая нитрозу кислота поступает в сборник 35, а не содержащая нитроэы кислота из сборника 34 по трубопроводу 59 - в насадку 4 абсорбционной башни, Не содержащая нитрозы абсорбционная кислота вытесняет содер жащую нитрозу кислоту из насадки 4 в отстойник 23 и по трубопроводу 37 всборник 35Если соединение азота и кислорода добавляют не в виде азотной кислоты, а в виде газообразных оксидов азота, то менее целесообразно вводить газообразные оксиды азота прямо в насадки башен 2 и 3 зоны обработки 50, Более быстрое и эффективное действие достигается путем растворения сначала оксидов азота в серной кислоте с последующим введением полученной содержащей оксидц азота. серной кислоты в зону обработки 10.