Способ окисления двуокиси серы в серный ангидрид Советский патент 1983 года по МПК C01B17/76 

(54) СПОСОБ ОКИСЛЕНИЯ ДВУОКИСИ СЕРЫ В СЕРНЫЙ

t

Изобретение относится к способам осуществления гетерогенных каталитических процессов, в частности к способу окисления двуокиси серы в трех-; окись.

Известны способы окисления двуокиси серы в нескольких последовательно расположенных адиабатических слоях катализатора с промежуточным охлаждением реакционной смесиЦ. Эти способы не позволяют перерабатывать газы с высоким или низким начальным содержанием двуокиси серы, а также требуют больших капитальных затрат на сооружение реакторного узла.

Известен также способ окисления двуокиси серы в трехокись в неподвижном слое катализатора, который ведут в нестационарном режиме при циклическом, попеременном изменении мест ввода и вывода реакционной смеси из слоя катализатора при длительности цикла 10-20 мин с постоянно температурой на входе в слой катализатора 20-200°с 23.

Такой способ ведения процесса обеспечивает высокую степень превраще.НИН в одном слое катализатора. Недостатком этогоспособа является необходимость быстрого {5 сек) изменеАНГИДРИД

ния направления движения потоков с ; разными температурами, например, и 560С, что приводит к созданию больших температурных градиентов и отрицательно сказывается на термо- стойкости футеровки реактора и газо- ходов,, а также требует устайовки в местах переключения быстродействующих герииетичных задвижек-клапанов.

10

Целью изобретения является уменьт шение температурных градиентов и упрощение процесса окисления двуокиси серы в 50-, .

Поставленная цель достигается тем, что по предложенному способу окисле15ние двуокиси серы осуществляют в не-t ;подвижном каталитическом слое в нестационарном режиме при температуре реакционной смеси на входе в слой ; катализатора 20-200с с постоянно дви20жущейся в одном Направлении зоной реакции в слое катализатора, разделенном на секции, выход последней из которых соединен с входом первой, 25 причем свежую реакционную смесь вводят, а прореагировавшую смесь выводят последовательно в промежутках между секциями.

Способ осуществлют следующим об30 .разбм. Каталитический cjiofl делят на две или более секции (условно обозначим их 1-й и 2-й Свежую реакционную смесь подают в каталитический слой на 1-ю его часть. Пр этом слой предварительно разогрет ,до . Реакционная зона движется в одном направлении с реакционной смесью по этой части слоя и при температуре на выходе из 1-й части слоя от до реакционную смесь в водят из реактора. При этом происходат практически полное (98,4%) превращение двуокиси серы в ЗОз. Как . только температура на выходе из 1-й части, слоя становится выше 420С, Т. имеет место снижение степени превращения двуокиси серы в трехокись, реакционную смесь направляют на вторую часть слоя, после прохождения через которую с температурой 20-420 С выво дят из реактора. При этом свежую газовую смесь продолжают подавать на 1-ю часть слоя и эта операция длится до того момента, пока температура на выходе из 1-й части слоя будет равна температуре на входе газа в 1-ю часть, т.е. 20-200°С. В этом случае реакционная зона полностью находится на 2-й части слоя, и начинается подача свежея газовой смеси с температурой 20-200 с на вход 2-й части. Подача свежей газовой смеси на 1-ю часть пр этом прекращается. Как только температура реакционной смеси на выходе из 2-й части слоя превысит 420С, то с целью практически полного превр щения 50 в 50 смесь направляют в 1-«о часть слоя и прюдолжают эту опер цию до тех П01 , пока реакционная зона полностью перейдет в 1-ю часть, и температура-газа на выходе из 2-й части слоя достигнет 20-200 с. Далее цикл работы полностью повторяе ся с той же последовательностью. Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает профиль температуры, близкий к теоретически оптималь ному режиму, который требует уменьше ния температуры с ростом степени превращения. Благодаря тепловой емкости катализатора, находящегося за зоной реакции по ходу газа), предварительно охлажденного входящей свежей -газовой смесью, температура реакционной смеси уменьшается к выхо да из слоя, что обеспечивает высокие степени превращения в одном слое катализатора. При .осуществлении процесса окисления в стационарном режиме по известным способам, когда зона реакции в слоях катализатора неподвижна и стабилизирована, температура к выходуиз слоя увеличивается Пример. Реакционную смесь, образующуюся при сжигании серы и состоящую из 12% SO, ,9% О, 79% азота (% объемные)подают в реактор. Ли нейная скорость реакционной смеси, пересчитанная на нормальные условия 0,34 м/сек,температура смеси . Условное время контакта, равное отношению объема катализатора к объему подаваемо реакционной смеси, равно 10 .сек величина отражает загрузку катализатора и эквивале(тна длине слоя). До ввода реакционной Ьмеси в реактор Ълой катализатора разогрет до . Установившийся нестационарный режим в реакторе наступает через 6 проходов тепловой волны по реактору. При этом максимальная температура в зоне реакции равнаЗЭО С,, температура реакционной смеси на выходе плавно изменяется JOT 20 до 420с. Зона реакции (420-590 С) со скоростью 0,1 см/сек движется по направлению к выходу из 1-й секции каталитического слоя, и при температуре 20420 С реакционную смесь выводят из реактора. При достижении температуры на выходе из первой секции свыше реакционную смесь направляют во 2-ю часть каталитического слоя и при 20-420 с выводят из реактора. При этом свежую реакционную смесь подают также в 1-ю часть каталити- г чеСКОРО слоя. При полном переходе зоны реакции во 2-ю часть слоя свежую реакционную смесь подают в эту же часть слоя, а подачу в 1-ю часть слоя прекращают. Длительность этого цикла равна 110 мин. Средняя за цикл степень ni)e-i вращения SQ в 50з равна 98,4%, что эквивалентно работе реактора с пятью последовательно расположенными адиабатическими слоями катализатора в стационарном режиме. П р и м е р 2. Аналогичен примеру 1, отличается тем, что процесс осуществляют при температуре смеси на входе в слой катализатора 200с и концентрации смеси 1% SOi, 15% 0, 84% азота. Указанная температура может иметь место на практике, напри- Mepf при предотвращении конденсации паров серной кислоты. Продолжитель- . ность цикла - 75 мин. Средняя за цикл степень превращения 5О в 5О достигает 99,4%. Примерз. Аналогичен примеру 1, отличается тем, что процесс осуществляют при температуре смеси на входе 100 Сие переменной, изменяющейся во времени концентрацией SO/j. от 1 до 7% (средняя - 4%). Максимально температура в зоне реакции равна 590 С, а температура на выходе плав,но изменяется от 20 до . Длительность цикла равна 80 Мин. Средняя за цикл степень превращения равна 99%. Таким образом, предложенный способ лает возможность перерабатывать газы с содержанием 50 от 1% до . 12%. .

Формула изобретения

Способ окисления двуокиси сед%1 ;В серный ангидрид в неподвижном каталитическом слое в нестационарном режиме с движущейся реакционной зоной при температуре реакционной смеси на входе в слой катгшизатора 20200 0, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса и уменьшения температурных градиентов в реакционнсжобъеме при переработке газов с содержанием двуокиси серы 1-12%, процесс ведут с постоянно движущейся в одном направлении зоной реакции в слое катализатора, разделенном на секции, выход послед-ч ней из которых соединен-с входом первой, причем свежую реакционную смесь вводят, а прореагировавшую смесь выводят последовательно в промежутках между секциями.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Амелин А.Г. Технология серной кислоты. 1971..

2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2183501/23-26,

кл. С 01 В 17/76, 16.10.75 (прототип).