Способ получения серного ангидрида

О П И С А Н И Е ыо 5 е 54ИЗЬБРЕТЕН ИЯ Сфюа СфветскикСфцивяистическикресттубяик К ПАТЕНТУ 61) Дополнительный к патенту(51) М, Кл.(33) США Гюсумрстеекяые кфмитет СССР пе делам кзоеретенкк и еткрыткй15. 03. 83. Бюллетень М блико Дата опубликования описания 15,03 .83 ИностранцыОтто Буррус и Дональд Нельсон Миллер(США) 2) Авторы изобретен Иностранная фиИ. Дюпон де Немур(США) манд Компани 71) Заявитель 5 Й) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРНОГО АНГИДРИДА Цельцесса зкатализПосттем, чтсерногосеросодпод давлсированный анги выделангидрид Изобретение относится к способам получения серного ангидрида, используемого для производства серной кислоты.Серный ангидрид обычно получают окислением двуокиси серы в присутст. вии катализатора, в качестве которого, в основном, используют пятиокись ванадия.Известен способ получения серного ангидрида, включающий сжигание исходного серосодержащего сырья при 600-1200 С и давлении до 50 атм с последующим окислением полученной двуокиси серы на катализаторе 11.Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является способ по" лучения серного ангидрида по циклической схеме, заключающийся в том, что серосодержащее сырье сжигают в кислороде при 500-1500 С идавлении 3,5-7 кг/см; Полученйый при этом газ далее конвертируют в присутствии катализатора в серный ангидрид,который выделяют иэ конвертированного газа конденсацией, а оставшийся газ возвращают на стадию сжи гания серосодержащего сырья. В качестве последнего используют серу, пирит, сероводород, отработан.,ую кислоту и т.д. 2.Недостатком известных способов является необходимость осуществления процесса окисления 50 в 0 в присутствии катализатора, что в зн чительной мере усложняет процесс. изобретения - упрощение просчет исключения применения тора.вленная цель достигается о согласно способу получения ангидрида сжигание исходного ржащего сырья осуществляют ением 9 т кг/см , а сконден 2ый иэ .продуктов обжига сердрид подвергают дистилляции вшиеся при этом сернистыйи кислород вместе с газами3 10056после конденсации серного ангидридавозвращают на стадию сжигания.Осуществление процесса при указанном давлении позволяет окислить502 в 50 непосредственно на стадиисжигания и тем самым, исключить стадию каталитицеского окисления 10 в50.По предложенному способу предпочтительно используют серу в качестве Оисходного материала, Эта сера обычно содержит некоторые примеси, в основном порядка 0,5 вес.Ф органических веществ. Однако этот способ может осуществляться с использованием 15другого серосодержащего сырья, например использованной серной кислоты, сульфата аммония, Н 5, 50 илисмесей этих материалов. Отработанная серная кислота - это серная кислота, которая использовалась в промышленном процессе, она часто содержит органические вещества,Когда в качестве исходного материала используется ЭЛЕментарная 25сера или 50, полученный продуктпредставляет собой почти полностью50, Когда используемый источник серы содержит водород в каком-либо виде, как, например, в отработанной 56серной кислоте, сульфат аммония илиН 5, при использовании способа побочно будет получаться серная кислота.В некоторых случаях нежелательноиспользовать в качестве истоцника серы смесь, например смесь 50 и Н 5или элементарной серы и отработаннойсерной кислоты. Когда смесь элементарной серы и отработанной кислотыподается в устройство для сжигания,желательно, цтобы количество отработанной кислоты (как эквивалент серы)не превышало 15 вес.3 общей серы,подаваемой в реактор. Если такаясмесь подается в реактор, где приме 45няется косвенный или прямой и косвенный нагрев, количество отработаннойкислоты может превысить 153,Н 5 или 502, которые используютсяв способе, обязательно обрабатываются для удаления примесей, которыесоздают проблемы при разделении, например соли металлов должны быть удалены,В качестве другого исходного материала согласно предложенному способу используют кислород. Этот кислород может быть обычного качества, т.е,может содержать небольшие количества инертных веществ, например азот. Общее количество всего кислорода (какисходного сырья и рециркулирующегоматериала) должно превышать то количество, которое необходимо для окисления всей серы до 50,На чертеже представлена технологическая схема предложенного способа.В реактор 1 по трубопроводу 2 поступает поток рециркулирующего газа,содержащего двуокись серы, верхнийпогон из сепаратора 3 и ректификационной колонны - дистилляторакислород и небольшие количества азота, окисей азота и серного ангидрида. Поток рециркулирующего материала,в основном, служит для поддержаниянеобходимой температуры в реакторе.Таким образом, количество двуокисисеры в рециркулирующем материале зависит от необходимых условий в реакторе и композиции продукта.Сера, подаваемая в реактор,находится при температуре выше ее точкиплавления. Любая отработанная кислота, в основном, находится при комнатной температуре,Реактор 1 является устройствомдля сжигания, которое может выдерживать высокие температуры идавления ивыполнено,например в виде корпусас керамической футеровкой, Такое выполнение устройства является предпоцтительным,однако в некоторых случаях желательно применять в реакторе косвенный нагрев.Внутри реактора сера, рециркулирующий поток и кислород реагируютпри 500-1500 С и давлении 9 ч кг/см,в предпочтительном варианте, когдаисточником серы является элементарная сера, при 1000-1200 С, лучшеовсего .1100 С, При этих условиях приб"лизительно 25-35, лучше всего приблизительно 307.,всей серы превращается в реакторе в 50. Когда в качестве источника серы используется смесьэлементарной серы и отработаннойсерной кислоты, предпочтительнымитемпературами являются 1000-1200 С,оПродукты сжигания из реактора 1по трубопроводу 5 подают в конденсатор 6, где температура газов снижается до 50-100 С. Этот интервалтемператур необходимдля обеспечениялучшего выделения 50 5 на последующихступенях, а также для обеспечениявысокой степени. регенерации энергии,поскольку, если необходимо, потокпературы ниже 50 С.В предпочтительных вариантах продукт из реактора подается в котлы-утилизаторы, цтобы восстановить сверх- нагретый поток высокого давления. В. других вариантах этот продукт может подаваться в турбину, чтобы восстановить часть энергии, а затем в котлы-утилизаторы.Охлажденный поток газа затем подается в сепаратор 3, где большая частьнепрореагировавшего киСлорода,азота, окисей азота, С 02 и часть 50 рециркулируется в устройство для сживергаться очистке для удаления инертных газов, которые в противном случае будут накапливаться в системе.Поток очистки может обрабатываться пример в ректификационной колонне,конденсаторе или водой с перекисьюводорода или каустической содой, чтобы восстановить большее количество присутствующих 50/50 Э. При желании осадки из ректификационной колонны могут рециркулироваться в реактор. состоящая в основном из 50/50 с небольшими количествами О, Н 59 и СО, подается в ректификационную колонну.-дистиллятор 4. Внутри дистиллятора 4 поток нагревается до отделения 50 З от других компонентов. Дис" тиллятор работает при давлениях мень-ше критического для компонентов, которые разделяются, что является обычным для этих способов.Из верхней части дистиллятора отгоняется поток, состоящий почти целиком из 50 с некоторым количеством кислорода и СО,. Если необходимо, часть потока может подаваться в конденсатор, где он конденсируется и подается обратно в дистиллятор.При желании 50 можно выделить в виде продукта из легкой фракциидистилпятора. Этот поток может отгоняться и очищаться обычными средствами, чтобы удалить растворенные примеси и инертные вещества. Например, 50 можно удалить путем контактированйя потока с элементарной серой в насадочной колонке. 51005654 6 сначала подается в котел-утилизатор, Пидкость, накапливающаяся в ниж" чтобы восстановить часть тепла в по- ней части дистиллятора, состоит в токе в виде пара. Однако в некоторых основном из 50 с некоторой примесью случаях желательно использовать хо- серной кислоты, например из сепаралодильное охлаждение и применять тем" 5 тора, Остатки могут разбавляться водой и охлаждаться до получения олеума и/или серной кислоты. Часть остатков может опять нагревагься в котле и рециркулироваться в дистиллятор1 ф для обеспечения тепла для перегонки,фракция выводимая из дистиллято"ра по трубопроводу 7, состоит из поц"ти чистой 50.ъ, и может охлаждаться ихраниться без дальнейшей обработки,1 ф Верхний поток из дистилЛятора иверхний поток из сепаратора соединяются в. рециркулирующий поток и потрубопроводу 2 подаются в реактор.Этот рециркулирующий поток не только гания. Часть этого потока может под служит источником серы, но также по- Фмогает поддерживать необходимую температуру в реакторе. Если в качествекомпонента исходного сырья используется отработанная кислота, верхние различными известными способами, на потоки следует обработать обыцнымисредствами, чтобы предотвратить увеличение количества СО в процессе.П р и м е р. В реактор 1 с керамической футероовкой 1, который ра 30 ботает при 1100 С и 1340 ф/д94,0 кг/сьРподают 5442 вес.ч./цосвободной серы с температурой 140 СВыделенная в сепараторе 3 жидкость и с содержанием органических примесей 27 вес.ц 8886 вес.ч. кислородапри 1340 ф/д 2(940 кг/см ), содержащего 39 вес.ч. азота, рециркулирующий поток в количестве 56524 вес,ц/ч.Реакционный продукт из реакторанаходится при температуре 1100 С идавлении 1340 ф/д 94,2 кг/см)и содержит, вес.ч./ч: кислород 17280;азот и окиси азота 1033; 50, 31841;50 17058; НО 35; СО 3672 и другиевторостепенныекомпоненты, образующиеся в процессе. Этот реакционныйпродукт охлаждается до 120 С в котле-утилизаторе, а далее - в конденсаторе до 60-75 ОС.Поток затем подают в сепаратор 3.Верхний поток из сепаратора находится при 75 фС и содержит, вес.ч,/ч: кис. лород 16538; азот 1015; 502 9745;50 3455 и СО 2696. Из верхнего потока выводят часть газа для удаленияинертных веществ, точнее 759 вес.ч.очистки в час. Остальное составляетчасти рециркулирующего потока.Продукт в нижней части сепараторатакже имеет температуру 75 С и со7 1005654держит, вес,ч./ч: кислород 742азот 17; 50 д 22096; 50 13446;Н 50, 192 и СО 977. Этот поток по"дается в дистиллятор, где 50 2 и инертные вещества отделяются от 50,ЭОстатки иэ дистиллятора содержат,вс.ч./ч: 5011403 и Н 50192 Этотпо-(ток может быть разбавлен водой дополучения олеума или серной кислоты, Боковая фракция из дистиллятора состав вляет 2040 вес.ч./ч 50.Верхний погон из дистиллятора составляет 23834 вес,ч./ч, иэ которых50 - 22096 вес.ч./ч. Этот поток соединяется с верхним погоном из сепаратора, чтобы восполнить рециркулирующий поток.Предложенный способ позволяет исключить стадию каталитического окис"ления двуокиси серы в 50 и тем самым Вупростить процесс. Формула изобретения Кио й/и Составитель. Л. Темировактор Л, Веселовская Техред К,Иыцьо Корректор С,Шекмар з 1935/79 Тираж 469 ВНИИПИ Государственного комитета СС по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб.писное дППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная Фил Способ получения серного ангидрида по циклической схеме, включающий сжигание серосодержащего сырья в кислороде под давлением и при температуре 500-15006 С, выделение целевогопродукта иэ конвертированного газаконденсацией, возврат оставшихсяпосле конденсации газов на стадиюсжигания, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью упрощения процесса за счет исключения применения ка 1тализатора, сжигание исходного серосодержащего сырья осуществляют поддавлением 94 кг/см , а сконденсированный из продуктов обжигасерный аыгидрид подвергают дистилляции и выделившиеся при этом сернистый ангидрид и кислород вместе с газами после конденсации серного ангидрида возвращают на стадию сжигания. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент СШР М 3455652,кл. 23-168, 19692. Патент США У 4046866,кл. 423-533, 1977