Способ получения серной кислоты

(51)4 С 01 В 17/7 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 9.1 ии1541087,24.03.69;ОЛУЧЕНИЯ СЕРНОЙдавлением, включаюрования воздуха,(54)(57) 1.СПОСОБ КИСЛОТЫ из серы по щий стадии комприм ГОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(7 1) Московский ордена ТрудовогоКрасного Знамени институт химического машиностроения и Научно-исследовательский институт удобрений и инсектофунгицидов им. Я.В.Самойлова(56) 1, Патент США3432263,кл. 23- 168,11.03.62. Патент Франткл. С 01 В 17/76,осушки его промывкой серной кислотой,сжигание серы в осушенном воздухе с по -лучением сернистого ангидрида, окисление последнегоабсорбцию полученного серного ангидрида и отдувку серной кислоты от растворенного сернистого ангидрида, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышениястепени чистоты продукционной сернойкислоты, скомпримированный воздухперед осушкой делят по меньшей мерена два потока, один из которых промывают предварительно отдутой сернойкислотой с концентрацией 92,5-94%,а другой - смесью предварительно отдутой кислоты и кислоты из моногидратного абсорбера, причем к кислоте,орошающей второй поток воздуха, добавляют воду в количестве, обеспечивающем повышение температуры на 1080 С,716250 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью более полной рекуперации энергии, скомпримированный.воздух делят на три потока, два из которых направляют на переработку, а третий поток в количестве 8-127 от общего потока вооздуха 1. Изобретение относится к способамполучения серной кислоты на установках, работающих под давленйем вьппеатмосферного, и может быть использовано в химической промьппленности.Известен ряд способов получениясерной кислоты под повышенным давлением, позволяющих сместить равноМсие контактного окисления сернистогогаза и улучшить условия абсорбциисерного ангидрида,Например, известен способ пблучения серной кислоты при повышенномдавлении, согласнокоторому воздух,подаваемйй в систему, сначйласжимают до давления 5-50 атм,получаютсернистый газ и пропускают его через каталитическую систему и абсорбционные колонны, в которыМ поглощается серный ангидрид. Способ включает многоступенчатую каталитическуюконйерсию при йовйшенном давлениис промежуточной абсорбцией серногоангидрида промывкой частично"кои-йертированного газа концентрированной серной кислотой, Серная кислотаабсорбирует также сернистый ангидрид, который выделяют из серной кислоты продувкой при йовышейном"давлении. Поток воздуха, содержащий десорбированный сернистый ангидрид, объе дййяют с потоком газа после стадиипромежуточной промывки частично конвертированного газа, Объединенныйгазовый поток подают на-последнююступень каталитического окислениясерйистого ангидрида и конечную стадию абсорбции серного ангидрида.Отходящий газ пропускают через рядтеплообменников, затем его температуру повьппают, смешивая с метаном ипропуская смесь через контактныйаппарат каталитического окисления используют для сжигания природного газа и продукты сжигания смешивают с отходящими газами со стадии абсорбциис последующей подачей полученной смеси с, температурой 700 - 800 С на расширение в гаозовую турбину. 2метана. Полученныйтаким образомхвостовой газ подвергают расширениюв газовой турбине, находящейся наодном валу с компрессором при этомрекуперируется большая часть затраченной на сжатие воздуха энергии 11,Недостатком этого способа является увеличение расхода катализаторав результате байпасирования газа на .1 О последнюю ступень катализа и недостаточная полнота отдувки кислоты отсернистого ангидрида.Известен также способ получениясерной кислоты иэ серы под повышен ным давлением, включающий стадии компримирования воздуха, осушки егопромывкой серной кислотой, сжиганиесеры в осушенном воздухе с получением сернистого ангидрида, окисления 2 О последнего, абсорбцию полученногосерного ангидрида и отдувку сернойкислоты от растворенного сернистогоангидрида. Для отдувки серной кислоты от сернистого ангидрида исполь зуют часть осушенного воздуха, который затем подают на смешение с конвертированным газом перед последнейстадией каталитического окислениясернистого ангидрида, Данный способ ЗО является наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату 2 .Такой способ производства сернойкислоты под повышенным давлением не 35позволяет получить серную кислотувысокого качества, содержащую минимальное количество растворенного сернистого ангидрида, В условиях, когдаполучение серной кислоты производится под давлением 10-20 атм, растворимость сернистого ангидрида в серной кислоте достаточно велика, Например, при температуре 50 С, давле50 На фиг. 1 изображена схема, пояс няющая предлагаемый способ по примеру 1; на фиг, 2 - то же, по примеру 2; на фиг. 3 - то же, по примеру 3. нии 10 атм (10 Па) и остаточном содержании сернистого ангидрида в газе,равном 0,5 об,%, в 98,3%-ной сернойкислоте растворяется до 800 г сернистого ангидрида на 1 т серной кислоты. Добиться достаточно полной отдувки небольшой частью потока воздухабез изменения температуры и давленияневозможно и в кислоте остаетсяв растворенном состоянии сернистыйангидрид, который будет десорбироваться в процессе хранения и транспортировки серной кислоты. Выделяю. щийся сернистый ангидрид может явиться источником загрязнения окружающей среды.Цель изобретения . - повышение степени чистоты продукционной сернойкислоты и более полная рекуперацияэнергии сжатых газов. 20Цельдостигается тем, что в известном способе скомпримированныйвоздух делят по меньшей мере на двапотока, один из которых промываютпредварительно отдутой серной кислотой с концентрацией 92,5-94%, а другой - смесью предварительно отдутойкислоты и кислоты из моногидратногоабсорбера, причем к кислоте, орошающей второй поток воздуха, добавляют 30воду в количестве обеспечивающем по- .Эовышение температуры на 10-80 С. Такоеповышение температуры позволяет увеличть степень отдувки сернистого ангидрида из кислоты на 10-60%. Остаточное содержание сернистого ангидрида в кислоте при этом не превысит15 г ЯО на 1 т серной кислоты,Последующее развитие способа,преследующее цель более полной рекуперации энергии сжатых газов, заключается в том, что скомпримированныйвоздух делят на три потока, два изкоторых направляют на переработкув соответствии с описанным способом, 45а третий поток в количестве 8-12%от общего потока воздуха используютдля сжигания природного газа и продукты сжигания смешивают с отходящими газами со стадии абсорбции с последующей подачей полученной смесиос температурой 700-800 С на расширение в газовую турбину. П р и м е р 1. Предварительно очищенный т пыли поток воздуха в количестве 200000 нм/ч, поступающий по трубопроводу 1, компримируют в турбокомпрессоре 2 до давления 11- 12 атм. Сжатый воздух из трубопровода 3 делят на два потока, поступающие в трубопроводы 4 и 5, и охлаждают их в теплообменнике 6 до температурыо50 С. Поток влажного воздуха из трубо ровода 4 подают на промывку в тарельчатую колонну 7, орошаемую потоком серной кислоты из трубопровода 8 с концентрацией кислоты 930,5%. Второй поток из трубопровода 5 подают в тарельчатую колонну 9; на входе в колонну (на верхней тарелке) смешивают дна потока серной кислоты: поток из трубопровода 10, имеющий такую же концентрацию, как и поток из трубо. провода 8, и поток кислоты из трубопровода 11 с концентрацией 98,50,2%, поступающий из моногидратного абсорбера. В этом потоке кислоты содержится значительное количество растворенного сернистого ангидрида (до 0,8 г в 1 кг кислоты). В колонне 9 на верхних тарелках протекает процесс отдувки (десорбции сернистого ангидрида путем продувки кислоты сухим воздухом)а на нижележащих тарелках протекает процесс осущки воздуха. С целью увеличения полноты отдувки в колонну 9 добавляют поток воды 12 в количестве, необходимом для разбавления кислоты; в процессе разбавления происходито увеличение температуры на 10-80 С, интенсифицирующее выделение растворенного сернистого ангидрида. Потоки кислоты из трубопроводов 13 и 14 поступают в сборник 15, из которого по трубопроводу 16 выводят продукционную кислоту в количестве 90 т/ч и по трубопроводу 17 поток кислоты, подаваемый насосом 18 на орошение колонн 7 и 9.Осушенный воздух (потоки из трубопроводов 19 и 20) объединяют в поток, поступающий в трубопровод 21, и направляют этот поток в печь 22 для сжигания 27,3 т/ч серы (поток из трубопровода 23). Газы, содержащие, 11 об.% сернистого ангидрида и имеющие температуру 1100 С, направляют в котел- утилизатор 24 после которо-.3го с температурой 440 С их подают в контактно-абсорбционный узел 25. После двойного контактирования(степень контактирования 99,857),двойной абсорбции (степень абсорбции99,997) и последующего подогревавыхлопных газов из трубопровода 26до 450-550 С за счет тепла реакцииоокисления сернистого ангидрида их направляют на газовую турбину 27, в которой рекуперируется энергия сжатогогаза; после турбины газ охлаждают 1 Ов экономайзере 28 и выбрасывают в атмосферу, Недостающую для сжатияэнергию добавляют за счет работы паровой турбины 29,П р и м е р 2. Развитие способа 15заключается в том, что скомпримированный сжатый воздух из трубопровода 3, имеющий температуру 200 С,делятона три потока, которые подают в трубопроводы 4, 5 и 30. Осушка потоков 0воздуха из трубопроводов 4 и 5, а также отдувка кислоты и последующаяпереработка газа аналогична описанным в примере 1. Хвостовые газы изтрубопровода 26, выходящие из второго моногидратного абсорбера, нагревают в теплообменниках контактногоузла до 450 С и направляют в узел 31осмешения, в который также подают поток влажного воздуха из трубопрово- З 0да 30 с температурой 200 Си 8000 нм/чприродного газа из трубопровода 32.В результате сгорания природного газа и смешения продуктов сгоранияс хвостовыми газами температура пото ка в узле 31 смещения достигает 760 Сои эти газы направляют на турбину 27.Последующее охлаждение газов, прошедших расширение в турбине 27, проводятв экономайзере 28, после чего хвостовые газы выбрасывают в атмосферу. Количество сжигаемой серы в данном примере составляет 23 т/ч, а количество йолучаемой продукционной кислоты 83 т/ч.П р и м е р 3, В соответствии с примером 1 проводят осушку двух потоков воздуха. Осушенный воздух иэ трубопровода 19 после тарельчатого абсорбера 7 делят на два потока, направляемые втрубопроводы 33 и 34, Меньший поток сухого воздуха из трубопровода 34 направляют на сжигание природного газа, поступающего по трубопроводу 33, и смешение с отходящими газами из трубопровода 26, После смешения потоков в узле 31 смешения поток газа из трубопровода 35 с темопературой 760 С подают на трубину 27 и после прохождения экономайзера 28 выбрасывают в атмосферу. Больший поток сухого воздуха из трубопровода 36 подают в лечь 22 для сжигания серы, в которую также подают осуыенный воздух из трубопровода 20 после колонны 9, Последующая переработка газов аналогична описанной в примерах 1 и 2. Технико-экономическая эффективность предложенного способа состоит в снижении энергозатрат вследствие отсутствия расхода электроэнергии на сжатие газа, а также в значительном уменьшении капитальных затрат. Кроме того, получаемая серная кислота содержит минимальное количество растворенного сернистого ангидрида (не выше 15 г на 1 т серной кислоты), что позволяет существенно повысить ее качество и уменьшить загрязнение окружающей среды за счет сведения к минимуму объема десорбируемого газа в процессе сброса давления серной кислоты и последующего хранения..ф 5765/2Тираж 462 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4